Содержание
-
БАРАНОВИЧССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Инженерный факультет Кафедра «Технологии машиностроения» ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ Составил: преподаватель Кулевец Е.В.
-
Литература:основная
1. Антонюк, В. Е. Технологическая оснастка: учеб. пособие / В. Е. Антонюк [и др.]. ― Мн. : Изд-во Гревцова, 2011. ― 376 с. 2. Болотин, Х. Л., Костромин, Ф. П. Станочные приспособления. Изд. 5-е переработанное и дополненное / Х. Л. Болотин, Ф. П. Костромин, ― М. : Машиностроение, 1973. ― 344 с. 3. Горохов, В. А. Проектирование технологической оснастки. Учебник./ В. А. Горохов, ― Мн. : «Бервита», 1997. ― 344 с. 4. Жолобов, А. А. Технология автоматизированного производства / А. А. Жолобов. ― Мн. : Дизайн ПРО, 2000.-624с. 5. Пашкевич, М. Ф. Технологическая оснастка : учебник / М. Ф. Пашкевич [и др]. ― Мн.; Адукацыяiвыхаванне, 2002. ― 329 с.
-
дополнительная
1. Дальский, А. М. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / под ред. А. М. Дальского [и. др]. ― М. : Машиностроение-1, 2001. ― Т.1. ― 912 с. 2. Дальский, А. М. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т./ под ред. А. М. Дальского [и др.]. ― М. : Машиностроение-1, 2001. ― Т.2. ― 944 с. 3. Бабук, В. В. Лабораторный практикум по технологии машиностроения : учеб. пособие / В. В. Бабук, И. Л. Баршай, В. А. Шкред и др. ; под ред. В. В. Бабука. ― Мн. : Выш. школа, 1983. ― 220 с. 4. Великанова, К. М Расчеты экономической эффективности новой техники : справочник / под ред. К. М. Великанова. ― Л. : Машиностроение, 1989. ― 448 с. 5. Дегтеров, П. П. Технологическая оснастка. Методические указания по выполнению лабораторных и практических работ для студентов инженерного факультета / П. П. Дегтерев.― Барановичи : РИО БарГУ, 2008. ― 28 с.
-
Тема 1: Приспособления в машиностроении как основная составляющая технологической оснастки
Основные задачи дисциплины Классификация приспособлений Структура приспособлений
-
Основные задачи дисциплины:
– обеспечение базирования обрабатываемых на станках заготовок деталей без выверки их положения, что ускоряет процесс обработки и дает возможность автоматического получения размеров; – увеличение производительности и облегчение труда рабочих за счет механизации; расширение технологических возможностей станков, увеличение их производительности и точности.
-
Совокупность всех орудий производства, необходимых на предприятии для изготовления выпускаемых изделий, называется тех. оснасткой. В состав этих орудий производства включается оборудование, инструмент, приспособления и различные устройства, использующиеся при изготовлении, сборке, контроле, хранении и перемещении продукции на всех стадиях ее изготовления.
-
Станочное приспособление — устройство для установки и закрепления заготовки при обработке на металлорежущем станке. Станочными приспособлениями называются дополнительные устройства к металлорежущим станкам, позволяющие наиболее экономично в заданных производственных условиях обеспечить заложенные в конструкции детали требования к точности размеров, формы и взаимного положения обрабатываемых поверхностей детали. К станочным приспособлениям относятся: устройства для установки и закрепления обрабатываемых деталей на станках, устройства для установки и крепления режущего инструмента на станках.
-
Применение станочных приспособлений позволяет:
1) реализовать теоретическую схему базирования и закреплять обрабатываемую заготовку с сохранением ее жесткости в процессе обработки; 2) стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых заготовок при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего; 3) повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений; 4) расширить технологические возможности используемого оборудования.
-
Классификация приспособлений
По технологическому признаку приспособления классифицируются: – сверлильные; – фрезерные; – расточные; – токарные. По типу производства: – для единичного; – серийного; – массового.
-
По степени обратимости (обратимость – возможность повторного использования деталей и узлов данного приспособления после того как в нем миновала производственная необходимость):
– обратимые; – необратимые; – частично обратимые. По количеству одновременно обрабатываемых деталей: – одноместные; – многоместные.
-
По степени механизации и автоматизации приспособления подразделяются на 4 группы:
1. С ручным приводом. 2. Механизированным приводом. 3. Полуавтоматические. 4. Автоматические.
-
Структура приспособлений
Установочные элементы Зажимные элементы и устройства Силовые приводы Элементы для определения положения или направления инструментов Вспомогательные устройства и элементы Корпусы
-
Тема 2: Основы проектирования станочных приспособлений
Исходные данные и последовательность проектирования приспособлений Выбор способа базирования заготовок в приспособлении Математическое описание схем базирования Выбор установочных элементов приспособлений Выбор схем закрепления заготовки Выбор различных деталей и устройств станочных приспособлений
-
Исходные данные и последовательность проектирования приспособлений
1.Технологический процесс изготовления детали. 2.Программа выпуска. 3.Сведения об используемом оборудовании и размерах его рабочей зоны. 4.Справочные материалы, включающие нормализованные узлы станочных приспособлений. 5.Конструкторская документация на станочные приспособления для обработки деталей аналогичных типов.
-
Выбор способа базирования заготовок в приспособлении
На основе анализа положений теории базирования можно сформулировать 2 основных принципа базирования: Для придания заготовке полной определенности положения или полной ориентации в выбранной системе координат (для обеспечения полного базирования) необходимо придать системе координат технологических баз заготовки определенность положения в шести направлениях (вдоль и вокруг 3 координатных осей), что достигается либо с помощью специальных опорных устройств, либо выверкой. Для достижения требуемой точности обработки на данной операции необходимо при базировании придать заготовке определенность положения с соответствующей точностью лишь в направлениях выполняемых размеров и направлениях, определяющих расположение обрабатываемых поверхностей, в то время как в других направлениях строгой определенности положения заготовки может не быть (неполное базирование).
-
Математическое описание схем базирования
Рассмотрим примеры базирования заготовок на станках с позиции сформулированных принципов. С основными базами заготовки связана система координат X1Y1Z1 (рис.1). Ее положение в системе координат станка X0Y0Z0 определяется шестью независимыми координатами: a, b, c – координатами ее начала 01 и α, β, γ – углами последовательных поворотов системы координат X1Y1Z1 с ее исходного положения X10Y10Z10, в котором ее оси параллельны осям координат X0Y0Z0, вокруг оси X10, затем вокруг нового положения оси Y10, т.е. вокруг оси Y11, и затем вокруг нового положения оси Z10 ( т.е. вокруг Z12) соответственно. Эти повороты переводят систему координат X10Y10Z10 в X1Y1Z1. В этом общем случае базирования положение заготовки определено вектором смещения r (a, b, c) ее основных основных баз и вектором поворотов φ (α, β, γ).
-
Рисунок 1 – Общий случай базирования призматической заготовки
-
На рис. 2 представлен пример базирования призматической заготовки для обработки некоторой поверхности А, расположенной под углом α к ее основанию. В этом случае система координат X1Y1Z1, связанная с основными базами заготовки, должна быть повернутой вокруг оси X0 на угол а, в данном случае r (0, b, c), φ (α, 0, 0). Точно так же, векторами r и φ могут быть описаны и другие схемы базирования. Дальше некоторые из них.
-
Рисунок 2 – Схема базирования призматической заготовки под углом к основанию
-
Базирование призматической заготовки по одной плоскости (рис.3) описывается вектором смещения r (a, b, 0) и вектором относительных поротовφ (0, 0, γ). В этом случае параметры а,b и γ могут принимать произвольные значения, т.е. в направлениях осей X0 иY0 система координат X1Y1Z1 может занимать произвольное положение, а также м.б. произвольно повернутой вокруг оси Z0.
-
Рисунок 3 – Схема базирования призматической заготовки по одной плоскости
-
Базирование призматической заготовки по 2 плоскостям (рис.4) осуществляется в случае r (0,b,0), φ (0,0,0), т.е. параметр b смещения вдоль оси Y0 может быть произвольным, а другие параметры векторов r и φ имеют строго определенные значения. Система координат X1Y1Z1 может занимать неопределенное положение в направлении оси Y0.
-
Рисунок 4 – Схема базирования призматической заготовки по 2 плоскостям
-
Базирование цилиндрической детали по одной плоскости (рис.5) производится при r (a,b,0) и φ (0,0,γ). Система координат основных баз детали X1Y1Z1 занимает произвольные положения в направлении осей X0 иY0 (значения a и b неопределенные), а также произвольное угловое положение относительно оси Z0. Следует заметить, что деталь в этом случае занимает произвольное положение относительно своей оси. Любая ее образующая может располагаться в плоскости X0Y0.
-
Рисунок 5 – Схема базирования цилиндрической заготовки по одной плоскости
-
На рис.6 представлена схема базирования цилиндрической заготовки по 2 плоскостям. В этом случае r (0,b,0) и φ (0,0,0), т.е. система координат X1Y1Z1 не совмещена с системой координат X0Y0Z0 вдоль оси Y0. Здесь также деталь занимает произвольное положение относительно своей оси.
-
Рисунок 6 – Схема базирования цилиндрической заготовки по 2 плоскостям
-
При базировании цилиндрической заготовки по наружной поверхности (в трехкулачковом патроне, цанге) положение системы координат X1Y1Z1 в системе X0Y0Z0 характеризуется ее смещением на произвольную величину а в направлениии оси X0 и поворотом на произвольный угол α вокруг этой же оси (рис.7). Остальные параметры векторов r и φ нулевые, и системы координат X0Y0Z0 и X1Y1Z1 в соответствующих направлениях полностью совмещены.
-
Рисунок 7 – Схема базирования цилиндрической заготовки по наружной поверхности в трехкулачковом патроне
-
При базировании заготовок типа втулок на оправках (рис.8) системы координат X0Y0Z0 и X1Y1Z1 совмещены по всем направлениям, за исключением направления X0. Вектор смещения имеет координаты r (a,0,0), а вектор относительных поворотов φ (α,0,0). Параметры а и α имеют неопределенные значения. При наличии на оправке упора значение параметра а строго определено, а значение α остается неопределенным.
-
Рисунок 8 – Схема базирования втулки на оправке
-
Выбор установочных элементов приспособлений
Установочные элементы приспособлений выбирают в зависимомти от формы обрабатываемой детали, обрабатываемой поверхности, принятого способа базирования. К установочным элементам относят: точечные опоры различных типов, опорные пластины, призмы, втулки, цанги, оправки, пальцы, кулачки и т.д.
-
Для базирования заготовки по плоскости чаще всего используют точечные опоры, которые являются стандартными деталями приспособления. Точечные опоры могут быть неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми. По внешним цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в призмы, цанги, самоцентрирующие кулачковые патроны, мембранные патроны. По внутренним цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливаются на оправки различных типов: гладкие, цилиндрические, конические, разжимные, резьбовые и т.д., установочные пальцы, сухари и кулачки разжимных устройств и др. Для установки цилиндрических заготовок по центровым гнездам и фаскам центральных отверстий используют центры: упорные, вращающиеся, поводковые.
-
Установочные элементы должны обладать высокой износостойкостью, поэтому их изготавливают из углеродистых и легированных сталей (У7,У8,У10А,65Г) с закалкой до твердости 56…61НRC или из конструкционных и конструкционных легированных сталей (20Х, 15ХН,20) с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и последующей закалкой до той же твердости. Иногда используют твердосплавные напайки и др. износостойкие армирующие элементы.
-
Выбор различных деталей и устройств станочных приспособлений
Детали приспособлений для направления рабочего инструмента К таким деталям относятся кондукторные втулки, которые используют в сверлильных и расточных приспособлениях и копиры. Детали приспособлений для настройки технологической системы на выдерживаемый размер К ним относятся высотные и угловые установы, которые служат для контроля положения инструмента при настройке. Поворотные и делительные устройства Такие устройства используют в многопозиционных приспособлениях для придания заготовке различных положений относительно инструмента.
-
Тема 3: Расчет сил закрепления заготовок в приспособлении
Методика расчета сил закрепления Расчет сил закрепления призматических заготовок при базировании по одной, двум или трем плоскостям Расчет сил закрепления цилиндрических заготовок при базировании по наружной поверхности Расчет сил закрепления цилиндрических заготовок при базировании по внутренней поверхности Расчет сил закрепления корпусных заготовок при базировании по опорной плоскости
-
Методика расчета сил закрепления
На заготовку при обработке в приспособлениях действуют силы резания, объемные силы (сила тяжести, центробежные и инерционные силы) и силы закрепления. Под их действием заготовка должна находиться в фиксированном положении и равновесии. Задача силового расчета состоит в определении всех действующих на заготовку сил и обеспечении их равновесия, т.е. обеспечении неподвижности заготовки путем уравновешивания сдвигающих ее сил силами закрепления с достаточным по их величине запасом.
-
При выполнении силового расчета вначале определяются силы, действующие на поверхность заготовки, и силы резания в их наиболее неблагоприятных направлениях по отношению к заготовке. Определяются точки приложения и направления сил закрепления. Затем составляются уравнения равновесия сил, по которым определяются силы закрепления заготовки. С учетом величины сил закрепления ведется расчет зажимных механизмов и их приводов.
-
Силы резания определяются по формулам теории резания материалов. Исходными данными при этом являются сведения о виде обработки, инструменте, режимах резания, материале заготовки. Сила закрепления заготовки определяется из условий равновесия сил, которые суммируются на основе рассмотрения схемы действия всех сил на заготовку, вкл. силы трения на поверхностях контакта заготовки с установочными и зажимными элементами. Условие равновесия сил – это равенство нулю суммы проекций всех сил на направление возможного сдвига заготовки и (или) равенство нулю суммы моментов всех сил относительно оси, вокруг которой возможен поворот заготовки. При этом учитывается коэффициент запаса К, т.е. в уравнения равновесия вкл. значения сдвигающей силы (силы резания) и вращающего момента (момента резания), увеличенные в К раз.
-
При использовании в зажимных устройствах приспособления самотормозящих механизмов расчетные формулы для определения сил закрепления учитывают жесткость j1 зажимных элементов и жесткость j2 системы установочных элементов при помощи коэффициентов С1=j1/(j1+j2) и C2=j2/(j1+j2). Обычно величины j1 и j2 при проектировании приспособлений неизвестны. Определить их расчетным путем практически невозможно, поэтому на стадии проектирования приспособлений рекомендуется принимать значения соотношений С1 и С2 равными С1=0,3…0,4, С2=0,6…0,7. меньшие значения в первом соотношении и большие во втором берутся для зажимных систем пониженной жесткости, однако всегда значения С1 и С2 выбирают так, чтобы их сумма была = 1, т.е С1+C2= j1/(j1+j2)+j2/(j1+j2)=1.
-
При определении сил закрепления приняты следующие допущения:
– влиянием жесткостей зажимных и опорных устройств на распределение сил пренебрегают; – силы, распределенные по площадке ограниченных размеров, считают сосредоточенными в центре тяжести этой площадки; – силы, распределенные по кольцевой площадке малой ширины, считают распределенными вдоль всей окружности кольца; – массой заготовки пренебрегают; – руководствуются принципом независимости действия сил.
-
Расчет сил закрепления призматических заготовок при базировании по одной, двум или трем плоскостям
Пример 1. Призматическая заготовка базируется по одной, двум или трем плоскостям. Сила резания Р известна и направлена перпендикулярно к одной из базовых плоскостей, сила закрепления W прижимает заготовку к этой плоскости и направлена по направлению силы Р (рис.1). этот случай имеет место при протягивании. Требуется определить силу закрепления заготовки W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 2. Заготовка базируется так же, как в примере 1. силы Р и W направлены навстречу друг другу (рис.2). этот случай м.б. реализован в приспособлении при сверлении. Требуется определить силу закрепления заготовки W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 3. Призматическая заготовка базируется по одной плоскости, к которой она прижимается силой W. Сила резания Р известна. Она направлена параллельно базовой плоскости. Эта схема соответствует случаю растачивания детали на горизонтально-расточном станке (рис.3). Требуется определить силу заготовки.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 4. Заготовка базируется так же, как в примере 3. при обработке действует 2 силы – Р1 и Р2 так, как показано на рис.4. Требуется определить силу закрепления заготовки W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 5. Тот же случай, что и в предыдущем примере, только сила Р2 направлена вверх (рис.5). Требуется определить силу закрепления заготовки W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Расчет сил закрепления цилиндрических заготовок при базировании по наружной поверхности
Пример 6. Цилиндрическая заготовка базируется в трехкулачковом (в общем случае – в z-кулачковом) патроне по наружной цил. поверхности диаметром D0. Ведется обработка проходным резцом ступени диаметром D (рис.6). Требуется определить силу закрепления заготовки W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 7. Цилиндрическая заготовка (втулка) базируются наружной цил. поверхностью в призме (рис.7) без упора в торец (растачивание центрального отверстия на горизонтально-расточном станке. Момент Мр и сила подачи (в данном случае Ру) известны. Радиальной силой Рх будем пренебрегать. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 8. Цил. заготовка базируется по нар. цил. поверхности в призме (рис.8). Ведется обработка 6 отверстий 6 инструментами одновременно. Каждый инструмент воздействует на заготовку моментом МRi и силой Pxi. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Расчет сил закрепления цилиндрических заготовок при базировании по внутренней поверхности
Пример 9. Заготовка в виде втулки базируется по внутренней цил. поверхности на цил. пальце с зазором, а также по торцу на 3 точечных опорах (рис.9). На заготовку действует момент резания Мр и сила Рх. Силой Ру пренебрегаем. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 10.Цил. заготовка в виде втулки базируется по центральному отверстию (на жесткой цил. оправке с зазором) и торцу (рис.9). Сила закрепления W создается гайкой. Диаметральные размеры указаны на схеме. Производится обтачивание втулки. Вращающий момент Мр и сила Рх известны. Силой Ру пренебрегаем. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 11. Цилиндрическая заготовка в виде втулки базируется по внутренней поверхности на цанговой оправке (рис.11), имеющей z лепестков. На заготовку действует момент резания Мр и сила Ру пренебрегаем. Требуется определить W на каждом из лепестков.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Расчет сил закрепления корпусных заготовок при базировании по опорной плоскости
Пример 12. В корпусе, установленном на точечные неподвижные опоры A, B, C, D, E, F, одновременно растачиваются 4 отверстия с параллельными осями (рис.12,13). Силы Р1, Р2, Р3 и Р4 известны. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 13. Корпус базируется по 3 плоскостям на точечных неподвижных опорах, расположенных так, как показано на рис.14. Сила резания Р стремится повернуть заготовку относительно опоры 4. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Пример 14. Корпус базируется по 3 плоскостям на 2 опорные пластины и 3 неподвижные точечные опоры (рис.15). Сила Р стремится повернуть заготовку вокруг точки 3. Требуется определить силу закрепления W.
-
Схема для расчета силы закрепления заготовки
-
Тема 4: Силовой расчет зажимных механизмов
Расчет рычажных механизмов Расчет клиновых механизмов Расчет клиноплунжерныхмезанизмов Расчет винтовых механизмов Расчет эксцентриковых механизмов Расчет комбинированных зажимных механизмов Расчет центрирующих цанговых зажимов Расчет разжимных оправок Расчет мембранных патронов
-
Расчет рычажных механизмов
Рычажные механизмы используют в сочетании с др. элементарными зажимами, образуя более сложные зажимные системы. Выбирая длину и форму рычагов, изменяют величину и направление передаваемой силы. При расчете рычажных механизмов обычно определяют исходную силу Q на ведущем плече рычага, достаточную для обеспечения требуемого зажимного усилия W. Значение силы Q будем определять из условий равновесия рычагов.
-
Схема рычага первого типа
-
Схема рычага второго типа
-
Схема рычага третьего типа
-
Расчет клиновых механизмов
Клиновые механизмы применяют в качестве промежуточного звена в сложных зажимных системах. Они просты в изготовлении, компактны, позволяют увеличивать и изменять направление передаваемой силы зажима.
-
Расчетная схема идеального односкосного клина
-
Если клиновой механизм не идеальный, то на рабочих поверхностях клина имеют место силы трения (рис.5). Тогда величину силы Q можно представить суммой: Q=Q1+F2, где F2 – сила трения на горизонтальной плоскости клина.
-
Расчетная схема реального односкосного клина
-
Для повышения эффективности клинового механизма стремятся уменьшить угла трения φ1 и φ2. Достигается это заменой трения скольжения трением качения за счет применения вращающихся роликов. Например, для клинового механизма с роликом на наклонной поверхности (рис.6) соотношение для силы Q можно представить в виде: Q=W(tg(α+φпр)+tgφ2), где φпр– приведенный угол трения качения на наклонной поверхности клина.
-
Расчетная схема односкосного клина с роликом на наклонной поверхности
-
Расчет клиноплунжерных механизмов
Клиноплунжерные механизмы используются в качестве усилителей приводов зажимных механизмов (одно- и двухплунжерных) или в качестве центрирующих механизмов патронов и оправок (многоплунжерные).
-
Схема одноплунжерного клинового механизма
-
Расчет винтовых механизмов
Винтовые механизмы используют в приспособлениях с ручным приводом, а также в приспособлениях механизированного типа. Они просты, компактны и надежны в работе.
-
Варианты винтовых механизмов: а – расчетная схема, б – зажим винтом, в – зажим гайкой.
-
Расчет эксцентриковых механизмов
Эксцентриковые механизмы по сравнению с резьбовыми являются быстродействующими, однако по силе зажима значительно уступают им. Обычно эксцентрики развивают силу зажима в 10…15 раз большую, чем сила, приложенная к рукоятке.
-
Расчетная схема эксцентрикового механизма
-
Расчет комбинированных зажимных механизмов
Комбинированные зажимные механизмы содержат несколько последовательно сблокированных простых механизмов. Как правило, комбинированные механизмы представляют собой систему из клиновых, рычажных и клинорычажных механизмов (рис. 10). Для того чтобы комбинированный механизм был самотормозящим, достаточно иметь в нем хотя бы один самотормозящий простой механизм.
-
Схема комбинированного механизма (сочетание клиноплунжерного и рычажного механизмов)
-
Расчет центрирующих цанговых зажимов
Цанговые зажимные устройства (или цанги) являются центрирующими зажимами. Их используют для установки заготовок по наружных и внутренним цилиндрическим поверхностям.
-
Схема цангового зажима с упором, ограничивающим осевое перемещение заготовки
-
Расчет разжимных оправок
Разжимные оправки с выдвижными радиальными кулачками (рис.12) используются для закрепления толстостенных заготовок с обработанным или необработанным отверстием. Точность центрирования на оправке 0,0005…0,1 мм.
-
Схема разжимной кулачковой оправки
-
Схема разжимной оправки с упругими шайбами и механизированным приводом
-
Схема разжимной оправки с гофрированными втулками
-
Схема самозажимной оправки с роликами
-
Схема разжимной оправки с упругими кольцами
-
Расчет мембранных патронов
Мембранные патроны используются для точной центровки заготовок по цил. поверхности. Они состоят из привернутой к корпусу или планшайбе станка круглой мембраны с симметрично расположенными кулачками. Число кулачков – от 6 до 12. Если на мембрану воздействует шток, то она прогибается, а кулачки раздвигаются. При освобождении мембраны она стремится вернуться в исходное положение и сжимает установленную в кулачках заготовку.
-
Схема мембранного патрона для шлифования отверстия цилиндрической заготовки
-
Тема 5: Выбор и расчет зажимных механизмов
Основные схемы привода Пневматический поршневой привод Пневматический диафрагменный привод Вакуумный привод Гидравлический привод Пневмогидравлический привод Электромагнитный и магнитный приводы Электромеханический привод Привод зажимных устройств приспособлений, использующий механизм подачи Привод зажимных устройств приспособлений, использующий силы резания
-
Основные схемы привода
Привод приспособления обеспечивает воздействие зажимных элементов на закрепляемую заготовку с заданной силой в определенном направлении. Наиболее широко используются пневмо- и гидроприводы. Пневмопривод имеет преимущество перед гидравлическим: использует магистраль сжатого воздуха, имеющуюся на каждом предприятии. В пневмоприводах не существует возвратных трубопроводов, что упрощает арматуру и аппаратуру. Отработавший сжатый воздух выпускается в атмосферу. Недостаток — низкое рабочее давление сжатого воздуха (0,4 — 0,63 МПа). В этой связи приходится использовать пневмоцилиндры большого диаметра и механизмы усиления.
-
Гидропривод отличается малыми диаметрами гидроцилиндров, так как использует жидкость под большим давлением (15 — 20 МПа). При этом силы закрепления можно передавать непосредственно от гидроцилиндра, исключая использование механизмов-усилителей. В ряде случаев применяется пневмогидропривод, при котором не требуется наличия гидростанции.
-
Ручной или механический привод используется достаточно часто и особенно в тех случаях, когда разрабатывают приспособление, предназначенное для применения в серийном производстве. В крупносерийном и массовом производстве, как правило, используются пневматический и гидравлический приводы.
-
Пневматические приводы бывают чаще всего поршневыми, диафрагменными и вакуумными. Расчет таких приводов сводится либо к определению развиваемой силыQ на штоке, если заданы их параметры и давление воздуха р, либо к определению параметров, если заданы величины требуемой силы на штоке и давление.
-
Пневматический поршневой привод
-
Расчетная схема пневмопривода
-
Пневматический диафрагменный привод
Диафрагменный привод (пневмокамера) схематично представлен на рис.2. Это привод одностороннего действия. Пневмокамера состоит из двух штампованных чашек, между которыми установлена резинотканевая диафрагма. При пуске сжатого воздуха в надштоковую полость диафрагма, сжимая пружину, перемещает шток, связанный с зажимным устойством приспособления.
-
Конструктивная схема диафрагменного пневмопривода одностороннего действия
-
Вакуумный привод
Вакуумные приспособления используются для закрепления плоских заготовок.
-
Схема вакуумного приспособления
-
Гидравлический привод
Гидравлический привод, как и пневматический, выполняется в виде поршневого цилиндра, приводимого в действие от отдельного насоса. Рабочей жидкостью обычно служит индустриальное масло под давлением 10…15 МПа. Гидроцилиндры выполняют одностороннего и двухстороннего действия.
-
Пример использования и установки в приспособлении гидроцилиндра одностороннего действия
-
Пример использования и установки в приспособлении гидроцилиндра двухстороннего действия
-
Пневмогидравлический привод
Пневмогидравлический привод содержит пневматический цилиндр и гидравлический усилитель.
-
Принципиальная схема пневмогидравлического привода
-
Электромагнитный и магнитный приводы
Электромагнитные и магнитные приводы используются для закрепления ферромагнитных заготовок.
-
Схема элетромагнитной плиты
-
Схема магнитной призмы с постоянными магнитами
-
Электромеханический привод
Электромеханический привод отличается высоким быстродействием, хорошо поддается автоматизации и позволяет получить значительные и стабильные силы. Рис.9 – одна из возможных разновидностей электромеханического привода.
-
Схема электромеханического привода
-
Привод зажимных устройств приспособлений, использующий механизм подачи
Зажимные устройства, которые используют для закрепления заготовок усилие подачи, применяются чаще всего на сверлильных станках.
-
Схема привода зажимного устройства приспособления, использующего механизм подачи станка
-
Привод зажимных устройств приспособлений, использующий силы резания
Силы резания для закрепления заготовок используются преимущественно в кулачковых патронах.
-
Схема эксцентрикового патрона
-
Схема поводкового патрона с двумя эксцентриковыми кулачками
-
Тема 6:Расчетстаночныхприспособленийнаточность
Методикарасчетаточностиприспособлений Методика расчета погрешности базирования заготовки в приспособлении Расчет погрешностей базирования заготовки в центрах Расчет погрешностей базирования цилиндрической заготовки в призме Расчет погрешностей базирования втулки на жесткой оправке Расчет погрешностей закрепления заготовок в приспособлениях Расчет погрешности установки приспособлений в шпинделе и на столе станка Расчет погрешности обработки, связанной с износом элементов приспособления Расчет погрешности обработки от перекоса или смещения инструмента
-
Методикарасчетаточностиприспособлений
Точность обработки заготовок в приспособлении зависит от точности изготовления приспособления, точности его установки на станке, износа установочных элементов и жесткости. Для оценки точности обработки приспособления необходимо установить, какую часть допуска выполняемого размера заготовки можно отнести на приспособление. И эту часть допуска можно распределить на допуски размеров деталей приспособления, ответственных за формирование выполняемого размера, решая соответствующую размерную цепь.
-
Расчет приспособления на точность заключается в определении точности изготовления приспособления по заданному параметру. В качестве расчетных параметров могут выступать: допуски линейных и угловых размеров; допуски перпендикулярности или параллельности рабочей поверхности установочных элементов по отношению к поверхности корпуса приспособления, контактирующей со станком; допуск соосности и перпендикулярности осей цилиндрических поверхностей приспособления или допуски межцентровых расстояний между кондукторными втулками (для кондукторов) и т.п. Чаще всего расчетный параметр определяет точность положения рабочих поверхностей установочных элементов приспособления относительно опорных поверхностей корпуса, которыми приспособление соединяется со станком (столом или шпинделем). Это означает, что расчетный параметр должен связывать по точности относительное положение двух поверхностей приспособления – контактирующих с заготовкой и контактирующих с элементами станка.
-
Направление расчетного параметра приспособления должно совпадать с направлением выполняемого размера при обработке заготовки в данном приспособлении. Если при обработке выдерживается несколько размеров в различных направлениях, то расчет приспособления на точность можно вести в направлении наиболее точного по допуску размера. Точность изготовления приспособления характеризуется значением выбранного расчетного параметра. Это значение составляет некоторую часть допуска выполняемого размера при обработке заготовки в данном приспособлении.
-
После определения допуска на изготовление приспособления выявляется размерная цепь приспособления, формирующая точность изготовления детали по выбранному параметру. Решением прямой задачи определяются допуски звеньев этой размерной цепи, т.е. по найденному допуску на изготовление отдельных его деталей, ответственных за допуск выполняемого размера. Кроме того, на заключительном этапе расчета приспособления на точность формулируются технические требования к приспособлению. В результате расчета размерной цепи может получиться, что отдельные детали приспособления должны иметь высокую, технологически недостижимую точность. В данном случае следует принять технические решения, которые способы расширить допуск на изготовление приспособления или уменьшить длину размерной цепи.
-
При расчете приспособлений на точность суммарная погрешность ∑ε при обработке детали не должна превышать величину допуска Т размера ∑ε≤Т. Суммарная погрешность ∑ε зависит от ряда факторов и в общем случае может быть представлена выражением: ∑ε=εус+εобр+εпр. Погрешность установки представляет собой отклонение фактического положения закрепленной детали в приспособлении от требуемого теоретического. Погрешность установки включает погрешности: базирования, закрепления и положения детали в приспособлении. εус=εб+εз+εп Погрешность положения детали в приспособлении состоит из погрешностей: изготовления приспособления по выбранному параметру εпр', установки приспособления на станке и положения детали из-за износа элементов приспособления. εп=εпр'+εу+εи. При наличии в приспособлении элементов для направления режущего инструмента (кондукторные втулки) следует учитывать погрешность от перекоса инструмента εпи.
-
Методика расчета погрешности базирования заготовки в приспособлении
Базирование заготовок состоит в совмещении системы координат xly1z1 их основных технологических баз с системой координат x0y0z0 вспомогательных технологических баз станка, положение осей в которой определяется направлениями рабочих движений инструмента относительно заготовки. Если заготовка базируется непосредственно на столе станка, то совмещение системы координатxlylzlс системойx0y0z0 осуществляется, как правило, путем выверки. Для исключения выверки при базировании заготовок используются приспособления. В этом случае базирование заготовки представляет собой сочетание ее базирования в приспособлении и базирования приспособления на станке. И тогда в математическом описании базирование заготовки можно рассматривать как совмещение системы координат основных технологических баз детали xly1zlс системой координат x11y11z11 вспомогательных баз приспособления и системы координатxyzосновных баз приспособления с системой координат x0y0z0 вспомогательных баз станка.
-
Если ведется обработка поверхностей заготовки, расположенных под определенными углами к координатной системе ее основных баз, то в этом случае система координат вспомогательных баз приспособления х11у11z11 поворачивается относительно системы координат его основных базхуzна соответствующие углы. При этом ориентация обрабатываемых поверхностей определяется направлениями рабочих движений инструмента, т.е. соответствует ориентации системы координат х0у0z0, а основные (технологические) базы заготовки (система координатxlylzl) относительно вспомогательных баз станка (системы координат x0y0z0) оказываются повернутыми на соответствующие углы. Таким образом, при базировании заготовок на станках (в приспособлении или без такового) осуществляется совмещение системы координат xlylz1 основных баз заготовки с системой координат х0у0z0 вспомогательных баз станка и с системой координат х11у11z11 вспомогательных баз приспособления. Погрешность такого совмещения определяет отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого, т.е. погрешность базирования.
-
Если в процессе базирования система координат x1ylz1 основных баз заготовки не получает смещений и поворотов относительно системы координат x0y0zQвспомогательных баз станка, то погрешность базирования отсутствует. Однако чаще всего имеют место погрешности, т.е. при базировании не достигается точного совмещения систем координат xlylzlи x0y0z0. Обусловлено это самыми разными причинами: погрешностями формы поверхностей, играющих роль основных баз заготовки; погрешностями их расположения; погрешностями базирования приспособления; другими причинами. Погрешности выполняемых размеров зависят как от смещений базовых поверхностей заготовки в направлении этих размеров, так и от их поворотов, причем на отклонение размера в направлении какой-либо координатной оси влияют смещения вдоль этой оси, а также смещения и повороты вокруг двух других осей.
-
Итак, погрешность базирования определяется смещениями и поворотами координатной системых1у1z1 относительно системыx0y0z0. Если базирование осуществляется на столе станка без приспособления, то рассматриваются смещения и повороты системы xlylzl относительно системы x0y0z0 непосредственно. Если же базирование проводится в приспособлении, то смещения и повороты системы координат детали xly1zlв системе координат станках0y0z0 определяются суммой смещений и поворотов координатной системыxyz; основных баз приспособления в координатной системе x0y0z0; вспомогательных баз станка и системы координат основных баз детали x1y1z1 в системе координат вспомогательных баз приспособленияx11y11z11. В этом наиболее общем случае погрешность базирования детали определяется вектором ε Д.С. смещений и вектором σ(φ, ψ, θ) поворотов. При этом вектор смещений можно представить векторной суммой, т.е. εД.С.=εП.С.+εД.П., где εД.С.(εД.x0, εД.y0, εД.z0) — вектор смещений детали относительно системы координат станка; εП.С.(εП.x0, εП.y0, εП.z0 )— вектор смещений приспособления относительно системы координат станка; εД.П.(εД.x, εД.y, εД.z) — вектор смещений детали относительно системы координат приспособления.
-
Расчет погрешностей базирования заготовки в центрах
Рассмотрим расчет погрешности базирования при обработке ступенчатого валика на токарном станке в центрах. Передний центр жесткий, подрезка торцовых поверхностей осуществляется параллельно двумя резцами, настроенными на размер l2. Допуски на размеры соответствуют 14-му квалитету точности.
-
Схема к расчету погрешности при базировании заготовки в центрах
-
Схема к расчету погрешности при базировании заготовки в центрах
-
Расчет погрешностей базирования цилиндрической заготовки в призме
Погрешность базирования при установке цилиндрической заготовки в призме может быть определенна аналитически и графически для трёх точек, лежащих в вертикальной диаметральной плоскости заготовки.
-
Схема для расчета погрешностей
-
Схема для расчета погрешностей базирования цилиндрической заготовки в призме при наличии конусности базовой поверхности
-
Схема для расчета погрешности базирования цилиндрической заготовки в призме при эллипсности базовой поверхности
-
Схема базирования цилиндрической заготовки в призме
-
Расчет погрешностей базирования втулки на жесткой оправке
-
Расчет погрешностей закрепления заготовок в приспособлениях
Погрешность закрепления заготовки Δзпредставляет собой разность наибольшей и наименьшей проекций смещения измерительной базы на направление выполняемого размера при приложении к заготовке силы закрепления. Если величина указанного смещения постоянна для партии заготовок, то погрешность закрепления равна нулю и поле допуска выполняемого размера не изменяется.
-
Расчет погрешности установки приспособлений в шпинделе и на столе станка
Погрешность установки приспособления на станке зависит от смещений или перекосов корпуса приспособления на столе, планшайбе или шпинделе станка. Смещения и перекосы возникают из-за зазоров в сопряжениях поверхностей станка и приспособления. Для уменьшения этих зазоров следует повышать точность посадочных мест приспособления, разносить на большие расстояния ориентирующие элементы (установочные шпонки), подгонять посадочные места к станку. В каждом конкретном случае расчет погрешностей установки приспособления на станке выполняется в зависимости от схемы установки и заданной точности изготовления посадочных элементов.
-
Схема для определения погрешности установки планшайбы при базировании по цилиндрическому пояску и торцу
-
Схема для определения погрешности установки планшайбы при базировании по конической поверхности шпинделя
-
Схема для определения погрешности установки оправки в шпинделе
-
Схема для определения погрешности базирования приспособления на столе станка
-
Расчет погрешности обработки, связанной с износом элементов приспособления
На износ влияют размеры и конструкция установочных элементов, материал и масса обрабатываемой детали, состояние ее базовых поверхностей. Наиболее интенсивно изнашиваются опоры с малыми поверхностями контакта, а наименее интенсивно — опорные пластины, имеющие значительные площади контакта с обрабатываемой деталью.
-
Тема 7: Контрольные приспособления
Назначение и типы контрольных приспособлений Основные элементы контрольных приспособлений Типовые методы и средства контроля линейных размеров Методы и средства контроля и измерения углов и конусов Методы, средства контроля и измерения отклонений формы и расположения поверхностей Методы, средства контроля и измерения фасонных поверхностей и профилей Методы, средства контроля и измерения погрешностей зубчатых колес и передач в сборе
-
Назначение и типы контрольных приспособлений
Контрольные приспособления служат для определения точности деталей и узлов машин на промежуточных этапах изготовления и при окончательной приемке. Они способствуют повышению производительности труда контролеров, а также повышению качества и объективности контроля.
-
В контрольно-измерительных приборах и приспособлениях используют прямое и косвенное, абсолютное и относительное изменения. При прямом измерении искомое значение находят непосредственно из процесса измерения путем считывания результата со шкалы измерительного инструмента или устройства. Косвенное измерение заключается в оценке проверяемой величины не непосредственно, а по результатам прямых измерений другой величины, находящейся с первой в определенной зависимости. Абсолютное измерение основано на прямых измерениях. При относительном измерении определяемую величину сравнивают с известным значением меры или эталона.
-
Все средства измерения, используемые в машиностроении разделяются на три основные группы: меры, измерительные инструменты и приборы, контрольные приспособления и калибры. Погрешность измерения допускают в пределах 8-30% от поля допуска. Общая погрешность измерений определяется суммой погрешности, свойственной самой схеме, погрешности установки, погрешности настройки приспособления по эталону, погрешностей от износа деталей приспособления и колебаний температуры.
-
Контрольные приспособления бывают: стационарные (для мелких деталей); переносные (для крупных деталей); одномерные (за одну установку проверяется один параметр); многомерные (за одну установку проверяется несколько параметров); пассивные, которые используют для контроля после обработки детали; активные, которые установлены на станке и контролируют деталь в процессе обработки, давая сигнал на органы станка или рабочему на прекращение обработки или изменение условий ее проведения.
-
Основныеэлементыконтрольныхприспособлений
Любое контрольное приспособление содержит установочные, зажимные, измерительные, вспомогательные элементы и корпус. На установочные элементы (опоры) ставят проверяемую деталь или узел своими измерительными базами в процессе контроля. При установке на плоскости используют постоянные опоры со сферическими и плоскими головками, а также опорные пластины. Они такие же, как и в станочных приспособлениях. Их конструкции стандартизованы. Используют также специальные опоры в зависимости от формы опорной поверхности. Для установки на необработанные поверхности используют опоры со сферическими головками, а на обработанные — опоры с гладкой и достаточно протяженной поверхностью. Для установки на внешние цилиндрические поверхности используют призмы. Чтобы устранить быстрое изнашивание, используют призмы с роликами или переставными валиками. Иногда на рабочие поверхности призм напаивают пластины из твердого сплава.
-
Для проверки радиального и осевого биения втулок используют цилиндрические оправки. При этом имеет место погрешность из-за радиального зазора. Для уменьшения погрешности используют конические оправки с конусностью 1:1000 или 1:10000, или разжимные оправки, или оправки с разжимными шариками, а для точного центрирования — втулки с гидропластмассой, гофрированные втулки и патроны мембранного типа.
-
Для повышения производительности контроля используют многомерные приспособления, которые позволяют одновременно измерять несколько размеров за одну установку. Это возможно, если одна поверхность детали является измерительной и установочной базой для всех проверяемых размеров. Иногда эти условия обеспечивают пересчетом размеров и допусков детали.
-
Зажимные устройства в контрольном приспособлении предупреждают смещение установленной для проверки детали или узла относительно измерительного устройства и обеспечивают плотный контакт установочных баз детали с опорными или установочными элементами. Работа зажимного устройства в контрольных приспособлениях существенно отличается от работы такого устройства в станочном приспособлении. Здесь силы закрепления должны быть небольшими, а их величина — стабильной. Необходимость в зажимных устройствах отпадает, если деталь занимает устойчивое положение на опорах, а силы измерительного устройства малы и не нарушают этой устойчивости. Для повышения производительности зажимные устройства выполняют быстродействующими и удобными для обслуживания. В контрольных приспособлениях используют ручные зажимные устройства (рычажные, пружинные, винтовые, эксцентриковые), а также пневматические зажимы и комбинированные зажимные устройства. Влияние зажимного устройства на показания измерительного прибора не должно превышать 5 % величины контролируемого параметра. Сила закрепления должна быть постоянной, тогда вызванную этой силой погрешность £з можно учесть при настройке контрольного приспособления.
-
Измерительные устройства контрольных приспособлений делятся на предельные (бесшкальные) и отсчетные (шкальные). При использовании предельных измерительных устройств не получают числовые значения контролируемого размера. Детали делят на три категории: годные; брак по выходу за нижнюю границу поля допуска; брак по выходу за верхнюю границу поля допуска. Иногда, используя предельные измерительные устройства, детали делят на несколько групп — для селективной сборки.
-
Вспомогательные устройства контрольных приспособлений имеют различное назначение. В контрольных приспособлениях для проверки радиального или осевого биения используют поворотные устройства, а в контрольных приспособлениях для проверки прямолинейности или параллельности — ползуны для перемещения измерительных средств. С целью контроля цилиндричности или соосности валов применяют механизмы для их вращения. Для установки и снятия деталей используют подъемные устройства, выталкиватели и т.д. Многие из этих вспомогательных устройств аналогичны вспомогательным устройствам в станочных приспособлениях. Специфическими являются передаточные устройства между контактирующим элементом и отсчетным измерителем (индикатором). Это стержни, рычаги, которые работают в паре с индикатором, вынесенным в удобное место.
-
Корпус контрольного приспособления является базовой деталью. Это чаще всего массивная деталь в виде плиты, на которой располагаются все детали и устройства приспособления. Это отливки из серого чугуна марок СЧ15, СЧ25, СЧЗО, которые отличаются повышенной стойкостью к короблению. Отливки подвергают старению, с тем чтобы исключить со временем появление деформаций от остаточных напряжений.
-
Типовые методы и средства контроля линейных размеров
Для контроля диаметров валов и отверстий используют гладкие калибры-скобы и калибры-пробки. Если в процессе контроля необходимо определить действительные размеры валов и отверстий, то используют универсальные измерительные инструменты и приборы: штангенциркули, микрометры, рычажные микрометры, рычажные скобы, микрометрические и рычажные нутромеры и др. Для измерения больших диаметров валов и длин деталей применяют линейные скобы с микрометрическими головками.
-
-
Измерение диаметра вала можно проводить также с помощью седлообразного приспособления с клиновыми вставками. Седлообразные приспособления перед измерением настраивают на нулевое деление по калибрам или шаблонам, радиусы которых равны номинальному для измеряемой детали.
-
Схема косвенного измерения большого диаметра вала седлообразным прибором с клиновыми вставками
-
В приспособлениях для измерения диаметров малых отверстий используют аттестованные проволочки диаметром от 0,5 до 3 мм, пневматические измерительные приборы (для отверстий диаметром более 2 мм), микроскопы-нутромеры (для отверстий диаметром 1,6 — 16 мм) и нутромеры с конусной иглой.
-
Схема измерения малого отверстия конусной иглой
-
В контрольных приспособлениях для контроля линейных размеров могут применяться пневматические измерительные устройства. Их используют для контроля наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, конусов, размеров по высоте деталей, а также для контроля отклонений формы и расположения поверхностей. Различают устройства низкого давления (0,01 МПа) и высокого давления (0,1 МПа). Принцип действия пневматических устройств основан на изменении давления воздуха (манометрические) или изменении расхода сжатого воздуха (расходомерные). В этих устройствах шкалы проградуированы в микрометрах, что значительно упрощает измерения.
-
Конструктивные схемы пневмоизмерительных устройств для контроля: а - диаметра отверстий; б - диаметра стержней; в - высоты детали; г - толщины детали;д - перпендикулярности торца; е - глубины выточки; ж - перпендикулярности- торца отверстий;з - эксцентричности; и - конусности
-
Методы и средства контроля и измерения углов и конусов
Для контроля угловых размеров деталей используют сравнение контролируемых углов с угловыми мерами, измерительными угольниками или с угловыми шаблонами. О годности детали судят по просвету между поверхностью детали и измерительными поверхностями средства измерения. Однако в некоторых случаях определение годности детали является недостаточным и необходимо знать действительный угловой размер детали. В таких случаях требуется непосредственное измерение угловых размеров с помощью механических или оптических угломерных приборов. В контрольных приспособлениях для измерения углов и конусов чаще всего используются косвенные методы, к которым относятся тригонометрические методы. Среди них наибольшее распространение получили измерения с помощью синусной линейки.
-
Схема измерения угла конической поверхности детали с помощью синусной линейки
-
Методы, средства контроля и измерения отклонений формы и расположения поверхностей
Контроль формы поверхности затруднителен, поэтому его часто заменяют проверкой реального профиля в сечении плоскостью, ориентированной в заданном направлении. Отклонения от прямолинейности и плоскостности измеряются с помощью поверочных линеек различных типов.
-
Схема измерения отклонений поверхностей от прямолинейности и плоскостности
-
Контроль плоскостности выполняют также на поверочных плитах на краску. Часто определяют отклонение от плоскостности следующим образом. Измеряемую деталь укладывают на контрольную плиту и выверяют с помощью прокладок так, чтобы расстояния от трех разных точек проверяемой поверхности до поверхности плиты были одинаковыми. Затем контроль осуществляют с использованием индикатора.
-
Проверку отклонений от круглости выполняют на кругломерах.
-
Схемы контроля формы цилиндрических деталей
-
Схемы контроля формы цилиндрических деталей
-
Схемы измерения отклонений поверхностей от параллельности: а - измерение отклонений от параллельности плоскостей; б - измерение отклонений от параллельности оси отверстия плоскости; в - измерение отклонений от параллельности осей двух отверстий
-
Схемы измерения отклонений поверхности от перпендикулярности
-
Схемы контроля торцового и радиального биения поверхностей
-
Методы, средства контроля и измерения фасонных поверхностей и профилей
Методы измерения и контроля фасонных поверхностей разделяют на универсально-координатные и методы сравнения с образцом. Универсально-координатный метод измерения характеризуется численной оценкой расположения точек фасонной поверхности относительно заданных баз и относительно друг друга. По результатам измерений судят о соответствии измеренных координат точек реальной поверхности заданным координатам и, соответственно, о годности детали. Пример измерения фасонной поверхности в прямоугольных координатах показан на рис. 8.17. Данный метод измерения относится к контактным. Здесь при неправильном выборе формы измерительного наконечника могут возникнуть значительные погрешности. Более точные результаты измерений дают бесконтактные методы, основанные на использовании оптических устройств. Метод сравнения с образцом характеризуется тем, что расположение точки профиля или поверхности контролируемой детали сравнивают с аналогичными точками образца (эталона, шаблона и т.д.)
-
Схема приспособления для контроля деталей зацепления планетарных шариковых и роликовых передач
-
Методы, средства контроля и измерения погрешностей зубчатых колес и передач
При изготовлении зубчатых передач контролируется ряд нормируемых показателей их точности в зависимости от принятой степени точности. Для достаточно высоких степеней точности (например, 6-й) контролируемыми показателями зубчатых колес являются кинематическая погрешность, отклонение шага зацепления, погрешность профиля зуба и погрешность направления зуба. Контроль кинематической погрешности заключается в определении разности действительных и номинальных угловых положений проверяемого колеса при однопрофильном его зацеплении с точным измерительным колесом, которое не менее чем на две степени точнее проверяемого, и тогда его погрешностями пренебрегают.
-
Контроль пятна контакта выполняется либо в собранной передаче, либо для отдельных зубчатых колес в паре с измерительным колесом. Боковые поверхности зубьев измерительного колеса покрывают тонким слоем краски и по оставленным на контролируемом колесе следам судят о полноте контакта зубьев. Пятно контакта нормируется по высоте и длине зуба. Рассмотренные показатели точности зубчатых колес являются комплексными. Существуют еще дифференцированные показатели, к которым относятся радиальное биение зубчатого венца, колебание длины общей нормали, отклонение шага зацепления, накопленная погрешность шага и другие. Данные показатели точности зубчатых колес контролируются известными стандартными средствами, а сам процесс контроля затруднений не вызывает. Известно, что достаточно точно изготовленные зубчатые колеса в передаче в сборе могут давать меньшую кинематическую точность, чем менее точные колеса. Поэтому является целесообразным выполнять контроль кинематической точности передач в сборе.
-
Схема приспособления с эталонной передачей в виде двух дисков для контроля кинематической погрешности зубчатых передач
-
Схема приспособления с эталонной винтовой передачей для контроля кинематической погрешности зубчатых передач
-
Схема приспособления с эталонной передачей в виде регулируемого источника постоянного напряжения для контроля кинематической погрешности зубчатых колес
-
Схема перекрытия светового потока лепестком измерительного диска в приспособлении
-
Тема 8: Сборочные приспособления
Назначение и типы сборочных приспособлений Элементы сборочных приспособлений
-
Назначение и типы сборочных приспособлений
Сборочные приспособления используют при узловой и общей сборке изделий. Они бывают универсальными и специальными. Универсальные сборочные приспособления используются в единичном и мелкосерийном производстве: плиты, сборочные балки, призмы, угольники, струбцины, домкраты, клинья, прихваты и т.п. Служат они для установки и закрепления базовых узлов или деталей. Специальные сборочные приспособления используются в крупносерийном и массовом производстве для выполнения определенных сборочных операций. Различают два типа специальных сборочных приспособлений.
-
Первый тип — приспособления для неподвижной установки и закрепления базовых деталей и узлов. Приспособления этого типа обеспечивают необходимую устойчивость детали в процессе сборки и повышают производительность процесса. Их часто выполняют поворотными. Такие приспособления позволяют осуществлять поворот детали на требуемый угол и последующую ее фиксацию в этом положении. Приспособления первого типа должны надежно удерживать закрепляемый узел или базовую деталь от смещения под действием сил и моментов, возникающих при выполнении сборочных операций. Требований точной установки закрепляемых узлов и деталей не предъявляется.
-
Они могут быть одно- и многоместными. Одноместные приспособления позволяют закрепить лишь одно собираемое изделие, многоместное — несколько. Примером является использование многошпиндельного гайковерта. Специальные приспособления могут быть также стационарными и передвижными. Стационарные устанавливают на верстаках, стендах, передвижные — на тележках или плитах конвейеров.
-
Схема приспособления для сборки узла типа редуктора
-
Схема сборочного поворотного приспособления
-
Второй тип сборочных приспособлений — это приспособления для точной и быстрой установки соединяемых деталей или частей изделия. Их применяют для сварки, пайки, клепки, склеивания, развальцовки и других сборочных операций. При использовании приспособлений этого типа исключается выверка взаимного положения собираемых изделий (деталей).
-
Наряду с описанными типами сборочных приспособлений применяют приспособления для предварительного деформирования собираемых упругих элементов (пружин, рессор, разрезных колец и т.д.), а также для выполнения соединений с натягом, когда необходимо приложение в процессе сборки больших сил. Приведение их в действие осуществляется вручную при использовании усилителей (рычагов, винтов, комбинированных устройств) или от силовых узлов (пневмо-, гидро- или электроприводов).
-
Конструктивная схема приспособления для сборки составного коленчатого вала
-
Схема сборочного приспособления для установки колец на поршень двигателя внутреннего сгорания (ДВС)
-
Схема приспособления для сборки узла типа муфты сцепления автомобиля
-
Схема приспособления для напрессовки тонких дисков на вал
-
Схема сборочного поворотного приспособления
-
Элементы сборочных приспособлений
Всякое специальное сборочное приспособление состоит из корпуса, установочных и зажимных устройств. Установочные и зажимные элементы те же, что и в станочных приспособлениях. Их облицовывают резиной, пластмассой (это исключает порчу поверхностей деталей), иногда в зажимные элементы вставляют мягкие вставки. Привод осуществляется от силовых узлов, например гидроцилиндров. Для небольших сил используют вакуумные зажимные устройства, для больших сил — пружинные зажимные устройства. Методика расчета сил закрепления та же, что и для станочных приспособлений. К вспомогательным устройствам сборочных приспособлений относятся поворотные и делительные механизмы, фиксаторы, выталкиватели и т.п. Их функции и устройство те же, что и в станочных приспособлениях. Базовые детали при сборке не следует устанавливать на магнитной плите, для того чтобы избежать их намагничивания.
-
Тема 9: Приспособления для автоматизированного производства и специальных технологий
Автоматизация приспособлений. Приспособления для оснащения автоматических линий. Приспособления для станков с программным управлением. Приспособления для электроэрозионных станков. Приспособления для электроэрозионного способа изготовления матриц вырубных штампов.
-
Автоматизация приспособлений
В большинстве случаев механической обработки и сборки доля вспомогательного времени в штучном превышает 40 %. Это вызывает стремление автоматизировать работу приспособлений. Иногда осуществляют частичную автоматизацию. При этом автоматизируют один или несколько приемов: установку и снятие заготовок посредством загрузочных устройств; закрепление и открепление заготовок; съем и выталкивание заготовки из рабочей зоны; вращение, фиксацию и закрепление поворотных частей многопозиционных приспособлений; измерение выполняемых в процессе обработки размеров.
-
При полной автоматизации приспособления и цикла обработки технологическая операция может выполняться без участия рабочего. Он должен лишь загружать заготовки в бункер и следить за работой станка. Автоматизация приспособлений позволяет автоматизировать технологический процесс и превратить универсальные станки в автоматы и полуавтоматы. Однако в этих случаях надо иметь дополнительные управляющие и транспортирующие устройства. При автоматизации станочных приспособлений первостепенно важный вопрос - удаление стружки. Мелкую стружку сдувают, отсасывают, смывают охлаждающей жидкостью. Для измельчения стружки используют инструменты со стружко- ломами.
-
В автоматизированных приспособлениях применяют блокировочные и предохранительные устройства, а также контрольные габариты для исключения неправильной установки деталей. Привод автоматизированных приспособлений выполняют механическим, пневматическим, гидравлическим, пневмогидравлическим, электрическим и комбинированным. Пневмопривод используют при незначительных усилиях, возникающих в процессе сборки. Гидроприводы обладают известными преимуществами. Но для них нужна насосная станция, и если таковой нет на станке, то чаще всего прибегают к другим видам приводов. Электропривод отличается наибольшей скоростью срабатывания," высоким КПД, малым расходом энергии. Он относится к наиболее эффективным приводам. Управление приводами осуществляется кулачками, упорами, сервозолотниками и конечными выключателями. Воздействие на эти элементы производят перемещающиеся элементы станка.
-
Схема автоматизированного приспособления для сверления отверстий в цилиндрических заготовках
-
Приспособления для оснащения автоматических линий
На автоматических линиях (АЛ) используют стационарные приспособления и приспособления-спутники. Стационарные приспособления жестко закреплены на станках АЛ. В них подаются, устанавливаются, закрепляются и обрабатываются заготовки. После обработки заготовки удаляются из приспособлений и передаются на транспортирующее устройство для перемещения на следующую позицию АЛ без потери ориентации. Установка заготовок в приспособлении АЛ осуществляется движением транспортирующего устройства линии или механической руки (автооператора).
-
Установочные элементы приспособлений для корпусных деталей часто выполняют в виде опорных пластин, которые являются продолжением направляющих планок транспортирующего устройства и располагаются с ними на одном уровне. В этом случае заготовка перемещается по прямолинейным траекториям, приспособления располагаются на одной прямой. В качестве установочных элементов используются два выдвижных пальца с коническими фасками, которые выравнивают заготовку. Если применяются не пальцы, а упоры, то точная фиксация заготовки осуществляется досылателями - дополнительными прижимными устройствами. В приспособлениях часто предусматривается автоматический контроль положения заготовки. Он осуществляется с использованием пневматических, электрических или других датчиков. Нередко контроль осуществляется по положению фиксатора. Работа приспособлений AJI четко согласуется с действиями агрегата и транспортирующего устройства. Это осуществляют механизмы синхронизации.
-
Приспособления-спутники — это устройства, которые сопровождают закрепленную в них заготовку по всем позициям AЛ. С их помощью решается просто задача ввода заготовок в рабочие зоны всех позиций AJI. Приспособления-спутники используют при обработке трудно транспортируемых заготовок сложной конфигурации. Все стадии обработки детали выполняются в этом случае при одном закреплении заготовки. Приспособление-спутник в простейшем случае - это плита прямоугольной формы, которая с закрепленной на ней заготовкой последовательно перемещается по всей трассе AЛс помощью шагового транспортера. В начале AЛна спутнике устанавливается и закрепляется заготовка, а в конце линии она снимается. Возврат спутников в исходное положение проводится специальным транспортом.
-
Схема приспособления для обработки заготовки корпуса на автоматической линии
-
Точность фиксации спутников должна быть не менее 0,05 мм. Более точная фиксация может быть получена, когда спутники на рабочих позициях линии прижимаются к боковым и торцовому упорам специальными гидроцилиндрами. После открепления спутник возвращается на трассу транспортера.
-
-
На каждой рабочей позиции линии спутник прижимается к жесткому основанию с помощью пневмо- или гидроцилиндров. Закрепление заготовки на спутнике осуществляется после ее установки на те или иные базы резьбовыми прихватами вручную или с помощью вспомогательных агрегатов. В качестве последних используются электрические или пневматические гайковерты, смонтированные на стационарных стойках в начале и в конце (для открепления заготовок) линий.
-
Кроме рассмотренных приспособлений для автоматизированного производства используются поворотные стационарные приспособления и спутники для многопозиционной обработки, а также для многоместной обработки. Точность изготовления устройств для перемещения, установки и фиксации заготовок на спутниках по основным размерам, влияющим на точность обработки, принимают 0,1 — 0,2 допуска на выдерживаемый размер.
-
Приспособления для станков с программным управлением
Приспособления для станков с ЧПУ должны быть простыми и надежными, жесткими, быстродействующими, быстро переналаживаемыми, пригодными для групповой обработки, а также они должны обеспечивать возможность подвода инструмента со всех сторон заготовки. Установку заготовок ведут на предварительно обработанных базах. Зажимные устройства должны быть просты. Это ручные или с приводом механического или гидравлического типа. Они точны, надежны. Это особенно важно, когда обслуживание станка ведется роботом.
-
При обработке на расточных, фрезерных и сверлильных станках заготовка устанавливается непосредственно на стол. Для фрезерных станков применяют механогидравлические тиски. Используются также базовые плиты из набора УСП. При токарной обработке заготовки устанавливают в самоцентрирующие патроны с гидравлическим или электрическим приводом. Широко используются поводковые центры, позволяющие вести обработку поверхности заготовки по всей ее длине за одну установку. Для участков станков с программным управлением от ЭВМ применяют универсальные и переналаживаемые приспособления-спутники.
-
Приспособления для электроэрозионных станков
Электроэрозионная обработка находит широкое использование в машиностроении для получения сложных поверхностей и отверстий. Разработана специальная установка ЛЭФ- 25, на которой обработка осуществляется методом прямого копирования. Установка может быть использована для изготовления узких щелей и пазов, отверстий и полостей различного профиля в стальных, твердосплавных изделиях и изделиях из различных металлов и сплавов. В качестве материала обрабатывающих электродов-инструментов могут использоваться инструментальные стали. При этом не исключается применение электродов-инструментов, изготовленных из меди, латуни, графита и других эрозионностойких материалов.
-
Конструктивная схема электроэрозионной установки
-
Схема приспособления для обработки заготовки типа пластин с использованием электроэрозионной установки
-
Схема приспособления для обработки заготовок типа стаканов с использованием электроэрозионной установки
-
Схема приспособления для формообразования восьми пазов в тонкостенной втулке с использованием электроэрозионной обработки
-
Схема приспособления для формообразования трех Г-образпых пазов в тонкостенной втулке с использованием электроэрозионной обработки
-
Тема 11: Направляющие, настроечные, вспомогательные и базовые элементы (корпуса) приспособлений
Детали приспособлений для направления рабочего инструмента Детали приспособлений для настройки технологической системы на выдерживаемый размер Вспомогательные элементы и устройства приспособлений Корпуса приспособлений
-
Детали приспособлений для направления рабочего инструмента
Кондукторные втулки служат для придания определённого направления режущему инструменту относительно установочных элементов в приспособлениях, в таких как свёрла, зенкера, развёртки и т.д.
-
Кондукторные втулки бывают:
постоянные (а), сменные (б,в), быстросменные (г), специальные (д,е), вращающиеся
-
Типы кондукторных втулок
-
Постоянные кондукторные втулки запрессовывают в отверстие корпуса либо кондукторную плиту по посадке H7/n6. Применяются в том случае, когда программа выпуска не превышает 15 тыс. штук (мелкосерийное производство), а также когда обработка ведётся одним режущим инструментом. Сменные кондукторные втулки изготавливают с буртиком и применят в приспособлениях, используемых в крупносерийном и массовом производствах. Сменные втулки устанавливают с посадкой H7/g6 в постоянные втулки. Для предохранения от проворачивания и подъема, закрепляют винтами.
-
Быстросменные кондукторные втулки применяют в приспособлениях в крупносерийной обработке одного отверстия различными режущими инструментами (сверлом, зенкером, разверткой) за одну установку обрабатываемой заготовки в приспособлении. При этом направление каждого режущего инструмента производится отдельной быстросменной втулкой соответствующего диаметра. Специальные кондукторные втулки проектируют в тех случаях, когда невозможно обеспечение условия L или затруднён подвод режущего инструмента. Отверстия кондукторных втулок для направления режущего инструмента изготавливают по 7-ому квалитету.
-
Вращающиеся кондукторные втулки используют, когда возникают большие скорости скольжения на поверхностях между отверстием втулки и инструментом. Данный случай типичен для использования борштанг, которые представляют собой гладкий стержень с закреплённым на нём инструментом. Они в основном используются при обработке на горизонтально-расточных станках при небольших скоростях скольжения. В качестве направляющей для борштанг в приспособлении могут быть использованы быстросменные кондукторные втулки
-
Детали приспособлений для настройки технологической системы на выдерживаемый размер
Для ускорения наладки станков и повышения её точности в конструкцию приспособления вводят специальные элементы, определяющие положение инструментов, соответствующее рабочему настроечному размеру. Такими элементами являются шаблоны и установы. Применение шаблонов типично для токарных работ, а установов – для фрезерных. Установ представляет собой деталь привёрнутую к корпусу приспособления, при этом рабочие поверхности установа строго ориентированы относительно базовой поверхности детали или установочных и опорных элементов приспособления.
-
1-установ 2-щуп 3-фреза
-
В процессе наладки станка между установом и фрезой помещают щуп. Для предотвращения соприкосновения фрезы с установом при обработке детали. Материал изготовления установов – сталь У7А или 20Х с термообработкой до твёрдости HRC 55-60. Щуп изготавливается из стали У7А с термообработкой до HRC 55-60.
-
Вспомогательные элементы и устройства приспособлений
Делительные устройства и механизмы предназначены для придания заготовке требуемого положения относительно режущего инструмента при неизменном её закреплении.
-
Делительные устройства бывают двух типов:
- накладные (съемные), устанавливаемые на стол станка. (поворотные столы, удг(универсальная делительная головка)) - стационарные, встроенные в станок и являющиеся одновременно его узлом.
-
Основные элементы делительного устройства
-
Фиксаторы бывают следующих видов
Шариковый: наиболее прост, но не обеспечивает точное деление и как правило используется в устройствах не требующих высокой точности оборотов или делений; либо для предварительной фиксации подвижной части относительно неподвижной
-
1 – подвижная часть 2 – неподвижная часть
-
Цилиндрический фиксатор (фиксатор с вытяжным цилиндрическим пальцем). Может воспринимать момент от сил обработки, но не обеспечивает высокую точность деления из-за наличия зазоров в подвижных соединениях. В фиксаторах обычного типа сопряжение пальца с втулкой осуществляется по посадке H7/g6, а в фиксаторах повышенной точности - по посадке H7/n5. В особо точных конструкциях зазор принимается не более 0,01 мм.
-
1 – подвижная часть 2 ,5 – промежуточные втулки 3 – фиксатор 4 – неподвижная часть
-
Конические (фиксатор с конической частью вытяжного пальца) обеспечивают несколько большую точность. Угол α=15º.
-
1 – конический фиксатор 2 – подвижная часть 3 – неподвижная часть 4 - втулка
-
Корпуса приспособлений
Корпус приспособления - является базовой деталью, объединяющей элементы приспособления. На корпусе монтируют: зажимные устройства (винтовые, клиновые, эксцентриковые, кулачковые и рычажные механизмы) установочные элементы (Установочные опоры, опорные пластины, опорные шайбы; призмы, установочные пальцы) детали для направления инструмента (кондукторные втулки) вспомогательные детали
-
Форма и размеры корпуса приспособления зависит от формы и габаритных размеров обрабатываемых в приспособлении заготовок и расположения установочных зажимных и направляющих деталей приспособления. Действие сил резания и сил зажима, воспринимаемые заготовкой, закреплённой в приспособлении, передаётся корпусу приспособления.
-
Технические требования:
жёсткость; технологичность (простота изготовления, минимальные затраты труда, материалов, времени, использование стандартизованных); компактность; устойчивость; виброустойчивость; должны быть снабжены элементами дающими возможность их подъёма и транспортировки; должны обеспечивать удобный доступ для очистки установочных; элементов от стружки; должны обеспечивать быструю и правильную установку приспособления на столе станка; корпус должен быть прост в изготовлении, обеспечивать безопасность работы.
-
Корпуса приспособлений делают литыми из чугуна, кованными и сварными из стали или сборными из отдельных элементов, скрепляемых болтами. Чтобы обеспечить достаточную жесткость корпусов без значительного увеличения массы металла, их делают с ребрами жесткости. Литые корпуса являются наиболее технологичными, обладающие высокой жёсткостью , а так же способны гасить вибрации. Применение литых корпусов является предпочтительным однако их использование возможно на заводах, где имеются специальные цеха, поэтому они используются в массовом производстве В единичном и мелкосерийном производстве используются сварные корпуса. Сборные и кованные (цельные) используются как правило в единичном производстве.
-
-
-
-
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.