Не нужно думать, что после прочтения данной статьи Вы будете профессионалом-проектировщиком технологической оснастки. Здесь я скромно излагаю действия на основных этапах работ по проектированию. Хотелось соригинальничать и назвать статью модно-кликбейтно "Технологическая оснастка? Это - очень просто!" или "Проектирование оснастки для чайников", но - не поднялась рука. Ибо наобщался-наспорился в своё время с умнейшими ребятами из бюро проектирования оснастки. Поэтому, скажу тихонько: "Поехали?"
1 Общие требования
1.1 Проектирование следует производить с учетом требований ДС и НД, приведенных в приложении к ГОСТ 31.0000.01, а также ГОСТ 12.2.029.
1.2 Обозначение КД оснастки производить с учетом нормалей машиностроения МН 74-59 - МН 81-59.
2 Анализ исходных данных
2.1 Исходные данные включают:
- - чертеж объекта, устанавливаемого в приспособление (оснастку);
- - технические требования контроля и (или) приемки объекта;
- - операционные карты технологического процесса изготовления объекта на ту операцию, для осуществления которой проектируется приспособление (оснастка).
2.2 В процессе анализа исходных данных определяются:
- - схема базирования объекта;
- - размеры, допуски, шероховатость его поверхностей;
- - материал и его характеристики;
- - характеристики технологического оборудования, в первую очередь стола, на котором должно быть установлено приспособление (оснастка), т.е. размеры стола, размеры и расположение баз стола под установку приспособления (например, Т-образные пазы с размерами и расстояниями между ними, посадочные места шпинделя токарного станка под установку патрона и др.);
- - комплект технологических или измерительных баз объекта;
- - схема технологической наладки;
- - точность обработки на данной операции;
- - режимы процесса;
- - затраты штучного времени на операцию;
- - тип производства, программа выпуска.
Размеры и форма объекта определяют габаритные размеры приспособления (оснастки), его массу, материал, тип конструкции базовой детали. Допуски на размеры и шероховатость поверхностей объекта влияют на выбор установочных элементов, зажимных элементов и их расположение. Тип технологического оборудования предопределяет комплект основных баз приспособления (оснастки), которым оно устанавливается. Заданная точность изготовления объекта на данной операции ограничивает допустимую погрешность установки объекта в приспособление (оснастку), которая должна быть в несколько раз меньше погрешности изготовления объекта.
Комплект технологических баз объекта предопределяет комплект вспомогательных баз у приспособления (оснастки). Например, если комплект технологических баз заготовки на данную операцию представляет собой сочетание плоскости и двух цилиндрических отверстий, то у приспособления (оснастки) под заготовку должен быть комплект вспомогательных баз, образованный плоскостью и двумя цилиндрическими штырями, один из которых будет срезанным.
Схема технологической наладки, режимы процесса позволяют определить действующие нагрузки, которые будет воспринимать объект, а следовательно, и приспособление (оснастка) во время операции. Это позволит рассчитать требуемый уровень сил зажима объекта и самого приспособления (оснастки) на столе технологической системы, а также сформулировать требования к прочности, жесткости, виброустойчивости приспособления (оснастки).
Затраты времени на операцию определяют уровень быстродействия приспособления (оснастки) при установке и снятии объекта, а это в свою очередь оказывает влияние на кинематику приспособления (оснастки) и выбор типа привода.
Тип производства и программа выпуска во многом определяют уровень автоматизации приспособления (оснастки), требования к износостойкости элементов, использование в приспособлении (оснастке) унифицированных элементов, надежность и долговечность.
3 Формулирование назначения оснастки
3.1 Правильно сформулированное назначение приспособления (оснастки) во многом определяет его качество. Формулирование назначения приспособления (оснастки) основывается на качественном и количественном анализе исходной информации об операции технологического процесса и условий, в которых будет эксплуатироваться приспособление (оснастка).
3.2 Формулировка назначения приспособления должна включать:
- - число объектов, устанавливаемых в приспособление (оснастку);
- - габаритные размеры объекта;
- - комплект баз, по которым базируется объект;
- - точность установки объекта;
- - уровень сил и моментов зажима;
- - условия, в которых приспособление (оснастка) эксплуатируется, и в первую очередь особые условия: наличие высоких или низких температур, агрессивной среды и т.п.
Пример формулировки назначения. Специальное приспособление предназначено для установки двух заготовок корпуса редуктора из стали 45 на плоскость и два цилиндрических штыря, один из которых срезанный, с точностью по размеру «А» с допуском Т=0,04 мм, по размеру «Б» с допуском Т=0,03 мм и допуском на отклонение от параллельности основанию «В» в пределах 0,02 мм на длине 200 мм, с прижимом заготовок к установочной базе силой не менее 3000 кН.
4 Разработка принципиальной схемы
4.1 Принципиальная схема приспособления (оснастки) включает схему расположения установочных элементов, схему сил зажима объекта, кинематику передачи усилия от привода к зажимным элементам.
4.2 Схема расположения установочных элементов определяется схемой базирования объекта и типом установочных элементов. В соответствии со схемой базирования объекта известно число установочных элементов, которые должны располагаться по трем координатным плоскостям, построенным на комплекте баз объекта. При разработке принципиальной схемы определяют наилучшее расположение установочных элементов в каждой координатной плоскости. Например, для базирования заготовки на установочную базу последняя должна иметь три установочных элемента. Расположить их на заданной плоскости можно по-разному. Выбирают такую схему их расположения, при которой были бы обеспечены наивысшая точность установки и наибольшая устойчивость базируемого объекта.
При выборе схемы сил зажима объекта в первую очередь решают, на какие координатные плоскости, построенные на установочных элементах приспособления (оснастки), должно быть направлено силовое замыкание. С точки зрения надежного обеспечения определенности базирования объекта рекомендуется силовое замыкание направлять на каждую из шести опор. Для упрощения приспособления (оснастки) желательно прикладывать силы зажима на одну координатную плоскость, построенную на установочной базе. Следовательно, оценивая схему сил и моментов, действующих на объект во время осуществления процесса, исходя из выбранной схемы расположения установочных элементов, сначала решают, на какие базы из комплекта баз направить силовое замыкание, и будет ли на базу действовать одна сила зажима или несколько, т.е. на каждый установочный элемент. Например, на установочную базу может быть направлена одна сила или три силы, т.е. на каждый установочный элемент. В тех случаях, когда прикладывается одна сила, точка ее приложения должна совпадать с точкой, равноудаленной от каждого из трех установочных элементов.
На этом же этапе определяют необходимость в дополнительных опорах.
После определения схем расположения установочных элементов и сил зажима определяют кинематическую схему передачи усилия от силового привода к зажимным элементам. В итоге получают принципиальную схему приспособления (оснастки).
5 Конструирование и расчет
5.1 Расчеты приспособления (оснастки)
Основными расчетами приспособления являются: расчет сил зажима, определение параметров силового привода, расчеты точности, прочности и экономической эффективности приспособления (оснастки).
Для расчета сил зажима и параметров силового привода необходимо знать силы и моменты, действующие на объект во время технологического процесса, и схемы расположения установочных и зажимных элементов, в соответствии с принципиальной схемой базирования и принятой кинематикой передачи усилия от привода к зажимным элементам.
При расчете сил зажима определяют величины реакций в точках контакта базируемого объекта с установочными элементами. Значения реакции рассчитывают из условия равновесия в статике.
При расчете приспособления (оснастки) на точность главной задачей является определение погрешности установки. Погрешность установки складывается из трех составляющих: погрешности базирования объекта, погрешности закрепления и погрешности положения объекта, обусловленной неточностью установки самого приспособления (оснастки) на столе технологического оборудования.
Чтобы определить численные значения погрешностей установки, необходимо на комплекте баз, которыми устанавливается объект в приспособлении (оснастку), и на комплекте баз технологического оборудования, относительно которого должен быть установлен объект в технологическом оборудовании, построить прямоугольные системы координат. Тогда погрешность установки объекта в технологическом оборудовании будет определяться шестью параметрами (тремя линейными и тремя угловыми), характеризующими относительное положение координатных систем. Чтобы определить погрешность установки самого приспособления в технологическом оборудовании, следует на комплекте основных баз приспособления построить прямоугольную систему координат и определить отклонение ее положения по шести параметрам. При расчете на точность проверяют погрешность установки, которая не должна выходить за пределы допуска.
При расчете приспособления (оснастки) на прочность определяют слабое звено приспособления (оснастки) и в соответствии с характером нагрузки на это звено рассчитывают его по соответствующим формулам.
При экономическом расчете определяют целесообразность принятых в приспособлении (оснастке) уровней механизации, автоматизации, унификации, выбранного привода, принимая во внимание программу выпуска объекта установки, величину серии, технологию изготовления приспособления (оснастки), материалы.
5.2 Разработка общего вида приспособления (оснастки)
Разработку общего вида приспособления (оснастки) начинают с вычерчивания контура объекта установки. Далее последовательно наносят отдельные элементы приспособления (оснастки) в соответствии с его принципиальной схемой. Сначала вычерчивают детали, выполняющие роль установочных элементов, затем детали зажимных элементов, подводимых опор, детали для направления и настройки инструмента, кинематические звенья. Затем вычерчивают корпус приспособления (оснастки), который объединяет все перечисленные элементы. Как правило, общий вид приспособления (оснастки) вычерчивают в масштабе 1:1 с указанием габаритных размеров и размеров, которые необходимо обеспечить при сборке и отладке приспособления (оснастки). На общем виде приспособления (оснастки) указывают технические требования.
6 Определение технических требований (ТТ) на оснастку
ТТ указывают необходимую точность сборки приспособления (оснастки), условия регулировки и отладки, методы проверки его установки на оборудовании и др.
К основным ТТ относятся требования, которые можно условно разделить на две группы:
- - точность относительного расположения комплектов баз приспособления (оснастки) и рабочих поверхностей:
- - точность относительного положения и формы поверхностей, образующих комплекты баз.
Определение требований на точность относительного расположения комплектов баз и рабочих поверхностей следует начинать с размерного анализа. У приспособления (оснастки) комплектами баз являются основные базы, которыми приспособление (оснастка) устанавливается на технологическом оборудовании, и вспомогательные базы для базирования объектов установки. Если приспособление (оснастка) многоместное, то комплектов вспомогательных баз будет несколько.
Рабочими поверхностями приспособления (оснастки) являются поверхности для направления и установки режущего инструмента.
Размерный анализ начинается с установления замыкающих звеньев технологической системы, которые определяются требованиями на относительное расположение технологических баз объекта установки и рабочих поверхностей инструмента. Принимая их за замыкающие звенья, строят размерные цепи. Допуски на замыкающие звенья определяются из требований на точность операции. Исходя из этого рассчитывают допуски на составляющие звенья и таким образом определяют допуски на точность относительного положения вспомогательных и основных комплектов без приспособления, а также точность установки самого приспособления.
7 Оформление КД
Оформление КД производится в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, с учетом пункта 1.
Один из вариантов типового стандарта организации (с формами), регламентирующего управление технологической оснасткой (в том числе - СТО) можно посмотреть ЗДЕСЬ: «СТО 8765RISO-117-2022 Управление инфраструктурой. Технологическое оборудование. Технологическая оснастка». Стандарт предназначен для применения в СМК, соответствующих требованиям ГОСТ Р ИСО 9001.
Для СМК по ГОСТ РВ 0015-002-2020 СТО смотреть ЗДЕСЬ: «СТО 123456RW-117-2021 Управление инфраструктурой. Технологическое оборудование. Технологическая оснастка».
На канале "СМК-консультант" уже более трёхсот публикаций. Чтобы не пропустить полезные материалы, пользуйтесь перечнем опубликованного (формат Word) - посмотреть или скачать ЗДЕСЬ.
20.11.2024