Расчёты при конструировании оснастки и приспособлений

При конструировании приспособлений производят следующие расчёты:

1. рассчитывают погрешность базирования;

2. рассчитываются потребные силы зажимы и сходя из сил резания;

3. рассчитываются основные конструктивные параметры силовых механизмов с определением действительных развиваемых ими усилий зажима при заданных исходных силах на рукоятке или штоке привода;

4. проверочный расчет на прочность и износоустойчивость некоторых особо нагруженных деталей силовых механизмов;

5. для приспособлений с механизированным силовым приводом (пневматическим, гидравлическим и др.) рассчитывается: диаметр поршня, длина хода поршня, сечение поршня.

Расчёт приспособления на точность

Для обеспечения необходимой точности обрабатываемой детали при конструировании приспособления необходимо выдерживать такую схему которой будут соблюдено условие

ε_б≤ε_доп

где ε_б- действительное значение погрешности базирования заготовки в приспособлении.

ε_доп - допустимое значение погрешности базирования. Допустимое значение погрешности базирования ориентировочно рассчитывается так:

ε = δ - ω где δ- допуск выдерживаемого размера

ω - точность обработки получаемая при выполнении данной операции.

При отсутствии обоснованных данных о точности обработки, получаемой при выполнении данной операции, можно принимать средне-экономическую точность.

Данные о средней экономической точности можно выбрать из справочника конструктора по расчёту и проектированию станочных приспособлений авторы В.Е.Антонюк и др.

Действительное значение погрешности определяется из геометрических связей свойственных схеме базирования схемы приведены в книге В.С.Корсакова «Основы проектирования приспособлений в машиностроении».

Корпуса приспособлений

Корпус приспособления является базовой деталью приспособления, который объединяет отдельные элементы приспособления. На корпусе монтируются установочные элементы, зажимные устройства, детали для направления инструмента, а также вспомогательные детали и механизмы, Корпус воспринимает силы обработки и зажима заготовки.

К корпусам предъявляются следующие основные требования: они должны иметь достаточную жёсткость и прочность при минимальном весе, удобную конструкцию для очистки приспособления от стружки и отвода охлаждающей жидкости и возможность быстрой и удобной установки и съёма заготовок, обеспечивать установку и закрепление приспособления на станке без выверки (для этой цели в корпусе предусматриваются направляющие элементы -пазовые шпонки, центрирующие бурты и т.п.) корпус должен быть прост в изготовлении, обеспечивать безопасность работы (недопустимы острые углы и мелкие просветы между рукояткой и корпусом, могущие повлечь за собой защемление рук рабочего).

Условно корпусы можно разделить на три группы:

1. открытые;

2. полуоткрытые;

3. закрытые.

Конструктивные формы корпусов весьма многообразны. В простейшем случае корпус представляет прямоугольную плиту, такая форма характерна для фрезерных приспособлений, где нужно обеспечить свободное пространство для подвода инструмента. В другом случае корпус может иметь форму планшайбы, угольника, тавра, корыта или более сложное очертание.

В приспособлениях, для сверления заготовок с нескольких сторон корпус нередко выполняют в виде коробки или ящика.

Для изготовления корпусов обычно применяют серый чугун марки СЧ 12 и сталь марки сталь 3 в отдельных случаях (для корпусов поворотных приспособлений) используют лёгкие сплавы на алюминиевой и магниевой основе.

В последнее время замечается стремление применять магниевые сплавы для изготовления корпусов и основных деталей приспособлений. Этот материал имеет малую плотность (порядка 1,8), что позволяет облегчить условия труда при использовании тяжёлых и поворотных приспособлений.

Корпусы приспособлений изготавливаются методом литья, сварки, ковки, резки из сортового проката, а также сборки из отдельных элементов на винтах или с гарантируемым натягом.

Литьём выполняются преимущественно корпуса сложной конфигурации. Однако сроки их изготовления получаются длинными, так как необходимо делать модели, стержневые ящики, а также производить естественное или искусственное старение заготовок. Сваркой также можно получить корпуса сложной конфигурации, однако сроки и стоимость их изготовления могут быть значительно сокращены. Применяя усиливающие рёбра, уголки, можно получить вполне жёсткие и устойчивые в работе корпуса. Стоимость сварных корпусов в отдельных случаях может быть снижена вдвое по сравнению со стоимостью литых, а вес их уменьшить на 40%.

Литой вариант может оказаться выгоднее при изготовлении нескольких совершенно одинаковых корпусов. Для сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства следует расширять применение сварных корпусов, особенно крупных размеров. Ковкой и резкой сортового материала получают корпусы простой конфигурации и небольших размеров.

Значительное снижение расходов и сокращение сроков изготовления приспособления в целом, даёт стандартизация корпусов и их заготовок. Размеры литых заготовок регламентированы ГОСТом. Имея запас стандартных заготовок различного типоразмера, можно быстро получить желаемую конструкцию корпуса путём снятия лишнего металла.

Корпуса небольших специальных станочных приспособлений для средних и лёгких работ делают из эпоксидных смол. Изготовление корпуса ведут литьём в разовые формы, выполненные из гипса, картона или пластилина.

После 10 - 12 часов выдержки при комнатной температуре процесс отвердения эпоксидного компаунда заканчивается. Время отверждения может

быть сокращено до 4 - 6 часов при нагреве корпуса до 100 - 120° С. Прочность корпуса может быть повышена введением в смолу наполнителя (стекловолокна, металлического порошка) или введением металлической арматуры. Предел прочности эпоксидных компаундов на растяжение без арматуры составляет 6кг/мм² и на сжатие до 15 кг/мм². Эпоксидные смолы имеют хорошую адгезию к металлам, однако, все заливаемые элементы должны быть хорошо обезжирены (промывкой в ацетоне, щелочных ваннах или прожиганием на газовой пламени). Отдельные детали втулки, планки, шпильки и др детали могут установлены в литейную форму и залиты в корпус при его изготовлении.

Корпуса из эпоксидных компаундов легки, прочны, износостойки хорошо гасят вибрацию. Их можно изготовлять с минимальной механической обработкой. Корпусы длительное время сохраняют свои размеры, так как усадка эпоксидных компаундов мала 0,05 до 0,1%.

В отдельных случаях небольшие корпуса в виде прямоугольных или квадратных плит или планшайб могут быть изготовлены из текстолита. Они легки и износостойки в работе. В основаниях корпусов приспособлений следует фрезеровать выемку, чтобы вся площадь корпуса прилегала к станку, что уменьшает погрешность установки приспособления на станке.

Приспособления для автоматических линий

В настоящее время в автоматических линиях применяются два типа приспособлений стационарные и приспособления спутники.

Стационарные монтируются в отдельные агрегаты автоматической линии, в них подаются, устанавливаются, закрепляются и обрабатываются заготовки. После выполнения операции технологического процесса заготовка удаляется из приспособления и передается на транспортирующее устройство для перемещения на другой станок. Наиболее распространены одноместные однопозиционные приспособления, реже встречаются многопозиционные (поворотные) приспособления и многоместные приспособления. Стационарные приспособления автоматических линий отличаются от обычных станочных приспособлений подачей и установкой заготовок, они осуществляются простейшим движением транспортирующего устройства линии, часто

установочные элементы приспособлений в виде опорных пластинок являются продолжением направляющих планок транспортирующего устройства и располагаются с ним на одном уровне. В этих условиях установочные элементы выгодно делать выдвижными, при обработке корпусных деталей установку производят на нижнюю плоскость и два базовых отверстия. Установочными элементами в данном случае служат опорные планки и два выдвижных пальца с коническими фасками. Если установочные элементы неподвижны, то точная фиксация заготовки по её базам достигается дополнительными устройствами -досылателями, которые обеспечивают плотный контакт базовых поверхностей заготовки с установочными элементами приспособлений. Для исключения брака обработки по причине неправильной установки заготовки в приспособлении предусматривается автоматический контроль правильности положения заготовки в приспособлении. Такой контроль осуществляется с использованием пневматических, электрических и других датчиков. Работа приспособления должна быть чётко согласована с действиями станка (оборудования) и транспортирующего устройства. Приспособления работающие в автоматических линиях должны быть надёжными и безотказными в работе, особое внимание нужно обращать на удаление стружки - это достигается путём создания наклонных стенок в корпусах приспособлений, а так же стружку можно удалять СОЖ или при помощи сжатого воздуха.

Выдвижные установочные элементы и фиксаторы в процессе работы изнашиваются и имеют зазоры по этим причинам вызывается увеличение погрешности установки заготовок. Для обеспечения заданного качества продукции важно выполнение расчётов на точность обработки. Зажимное устройство должно быть достаточно надёжным. Его часто выполняют самотормозящимся путём введения клиньев и других запирающих элементов.

Приспособления - спутники. Это такое приспособление которое сопровождает обрабатываемую заготовку - вернее в котором заготовка устанавливается и закрепляется на всех операциях механической обработки, такие приспособления применяются на автоматических линиях. Приспособлении - спутники применяются при обработке деталей сложной конфигурации, в этих приспособлениях полностью соблюдается принцип постоянства установочных баз. Для этого используются достаточно развитые поверхности заготовок обеспечивающие её устойчивое положение в приспособлении. Все стадии обработки выполняются при одном закреплении заготовки.

Простейшие приспособления - спутники представляют собой прямоугольную плиту в плане на которой закреплена обрабатываемая заготовка. В начале линии на спутнике устанавливается и закрепляется заготовка, в конце линии она открепляется и снимается. Возврат спутников в исходное положение производится специальным транспортёром или цепью. Количество спутников на линии, должно превышать количество агрегатных станков, на которых производится обработка.

Плита или корпус спутника должны иметь достаточно развитую опорную плоскость, для направления спутника используют пазы или боковые площадки. Этими элементами он скользит по планкам транспортирующего устройства в процессе своего перемещения.

На рабочей позиции плита спутника должна быть прижата к основанию стационарного приспособления, в которое он введён транспортирующим устройством при помощи пневмо или гидроцилиндра. Для надёжности крепления применяют клиновую самотормозящую систему. Спутники обычно перемещаются при помощи шагового устройства.

Закрепление заготовки на плите спутника производится после её установки на те или иные базы при помощи винтовых прихватов.

Применение пневматических или гидравлических зажимных устройств затруднено, т.к. подвод сжатого воздуха или жидкости к движущемуся спутнику весьма сложен. Применение приспособлений спутников облегчает установку заготовок и повышает надёжность их ориентации на всех участках линии, упрощается конструкция стационарных приспособлений, улучшается доступность подвода рабочих инструментов.