нию новых принципов конструирования, разработке основ оптимизации конструкций для повышения качества приспособлений, а также по расширению автоматического проектирования на УСП, УНП и других системах сборно-разборной оснастки. Перспективно дальнейшее развитие человеко-машинного (интерактивного) метода конструирования, когда на промежуточном этапе происходит вывод из ЭВМ проектной ситуации на экран дисплея, визуальная оценка и корректировка ее конструктором о последующим окончательным решением задачи. Процесс конструирования выполняется в форме диалога между человеком и ЭВМ, Для сложных объектов процесс конструирования разбивается на несколько взаимосвязанных этапов. Результаты предыдущих и содержание последующих этапов корректируются человеком для получения окончательного решения.

При диалоговом режиме конструирования возможности автоматического конструирования значительно возрастают. Конструирование приспособлений по жестким алгоритмам вне диалогового режима имеет малые возможности и не перспективно для дальнейшего развития. Оно ограничивается частными задачами расчета и конструирования приспособлений простых типов. Перспективна разработка интегральных систем, обеспечивающих конструирование, обработку и сборку приспособлений в едином автоматизированном цикле.

глава jer НОРМАЛИЗАЦИЯ и

УНИВЕРСАЛИЗАЦИЯ

ПРИСПОСОБЛЕНИЙ. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ

§ 1. РОЛЬ и ЗНАЧЕНИЕ НОРМАЛИЗАЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ В МЕХАНОСБОРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Освоение и развитие производства новых машин связано с подготовкой разнообразной и трудоемкой технологической оснастки. При быстром развитии современного производства и непрерывном совершенствовании изделий необходима частая замена вьшускаемой продукщты новой, более совершенной В этих условиях применявшаяся ранее специальная оснастка за малым исключением становится непригодной к использованию. Для подготовки производства нового изделия приходится конструировать и изготовлять новую мпогочислепную и сложную оснастку. Сроки ее подготовки должны быть короткими, иначе к моменту полного развертывания выпуска изделие начинает морально стареть. В то же время необходиг.га усиливать оснащенность технологических процессов для повышения производительности труда и снижения себестоимости продукции.

Это противоречие вызвало необходимость ускорения и удешевления изготовления всей технологической оснастки и специальных приспособлений в частности. Последнюю задачу решают нормализацией и стандартизацией деталей и узлов приспособлений. При этом сокращается номенклатура и увеличивается количество подлежащих изготовлению деталей одного наименования и размера На этапе конструирования уменьшаются объем, сроки, трудоемкость и себестоимость выполнения конструкторских работ, иа этапе изготовления появляется возможность производства деталей приспособлений партиями, централизованным порядком и в запас. Это значительно снижает трудоемкость, себестоимость и сроки изготовления приспособлений. На этапе эксплуатации сокращаются время и издержки на ремонт приспособлений в результате использования деталей и узлов из запаса. Нормальные и стандартные элементы могут быть сняты с использованных приспособлений и после частичного ремонта (если нужно) переданы па склад для повторного использования при сборке новых приспособлений.

Уровень использования нормальных и стандартных деталей при конструировании специальных приспособлений достигает 70%.

§ 2. НАПРАВЛЕНИЕ

И ЭТАПЫ НОРМАЛИЗАЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

К первому этапу нормализации приспособлений относится нормализация их общих конструктивных и размерных элементов. Целью нормализации являются установление размерных рядов на элементы и узлы приспособлений, определение габаритных и присоединительных размеров, нормализация конструктивных элементов (резьб, деталей крепления штифтов, шпоночных соединений и т. п.), установление посадок для применяемых сопряжений и допусков на основные детали.

На втором этапе подвергают нормализации детали специдль-ных приспособлений (установочные элементы, детали зажимных устройств, корпусы приспособлений и их элементы, установы для проверки положения инструментов, детали вспомогательных устройств), а также их заготовки (отливки, поковки). Третий этап нормализации охватывает части приспособлений различного функционального назначения: узлы зажимных систем (пневмо-цилиндры, пневмокамеры, гидроцилиндры, замки реечно-рычаж-ных зажимов и др.), узлы вспомогательных устройств (делительные и поворотные механизмы, фиксаторы, выталкиватели) и другие механизмы.

Разработка нормалей ведется передовыми машиностроительными заводами, проектно-технологическими и научно-исследовательскими институтами. Выпуску общесоюзных стандартов (ГОСТов) предшествует большая подготовительная работа по обобщению и корректировке ранее выпущенных нормалей. В практике применяют нормали на детали корпусов и узлы сборно-разборных приспособлений (СРП). Особенностью этой системы является пригодность ее элементов для многократного использования. Нормализованные узлы СРП монтируют на корпусе приспособления.

Доработка корпуса (сверление и нарезание отверстий и др.) не препя1ствует его повторному прпхменению в других компоновках. Корпусы приспособлений собирают из нормализованных взаимозаменяемых элементов простой геометрической формы

Их взаимное соединение предусмотрено винтами, болтами, а также склеиванием синтетическими клеями. Эти -виды соединений допускают легкую и быструю разборку корпуса и всего приспособления на составные элементы. Систему можно применять для приспособлений с обычными и быстродействующими (пневматическим, гидравлическими и др.) зажимными устройствами. Ее внедрение способствует сокращению трудоемкости конструирования и изготовления специальной оснастки.

§ 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ УНИВЕРСАЛИЗАЦИИ И СОЗДАНИЯ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ (ОБРАТИМЫХ) ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

В условиях серийного производства применяют так называемые универсально-обратимые приспособления. Они допускают быструю и многократную перекомпоновку их элементов, вследствие чего могут быть использованы для выполнения ряда различных операций. Это способствует внедрению высокопроизводительных методов обработки в серийное производство и снижению сроков подготовки технологической оснастки.

Существуют две рсновные системы универсально-обратимых приспособлений; универсально-сборная (УСП) и универсально-наладочная (УНП).

Система УСП состоит из набора нормализованных деталей, из которых можно быстро, по принципу универсальной собираемости и взаимозаменяемости собирать различные приспособления одноцелевого назначения. Эта система применяется в опытном и мелкосерийном производстве. После использования собранного по заявке приспособления его разбирают и детали возвращают иа склад; затем из них могут быть собраны новые компоновки Таким образом, система УСП является цикличной. Она универ сальна только в отношении изготовления приспособлений. Послед ние же прлучаются не универсальными, а специальными (одно пелевыми). Система УСП включает набор из 25 ООО-30 ООО дета лей и некоторое количество нормализованных неразборных узлов Из этого набора можно собирать одновременно до 300 приспособ' леннй. На детали и узлы УСП разработан комплекс ГОСТов

Детали основного набора разбивают на следующие группы 1) базовые детали (прямоугольные плиты, планшайбы, базовые угольники), лицевая сторона которых снабжается Т-образными пересекающимися пазами, поэтому возможно крепление к ним сопряженных деталей в различных вариантах; 2) корпусные и опорные детали (призмы, угольники, подкладки и опоры различной конфигурации), также снабженные Т-образными пазами, прорезями и отверстиями для выполнения различных компоновок; 3) установочные детали (шпонки, пальцы, переходные втулки, фиксирующие штыри); 4) направляющие детали (кондукторные втулки различных типов, кондукторные планки, колонки), прижимные детали (прихваты различных типов и их элементы; 5) детали для соединения деталей УСП (винты, болты, шпильки резьбовые, гайки, шайбы); 6) разные детали (рукоятки, планки, эксцентрики, пружины, детали шарнирных сочленений и др.) 7) нормализованные неразборные узлы (регулируемые по высоте опоры, зажимы, делительные устройства и др.).

В начальный период эксплуатации часто используют сокращенный набор элементов УСП из 1500-2500 деталей. Этого

□ш

Рис. 120. Основные детали УСП

набора достаточно для сборки 300-400 прнспособленчй в год.

Основные детали из набора УСП показаны на рис. 120 Для получения различных компоновок их выполняют с Т-образными пазами, продолговатыми прорезями, гладкими и резьбовыми отверстиями. Пазы выполняют с шагом 60+° и шириной 12 м. Применяют также пазы шириной 8 и 16 мм Допускаемое отклонение пазов от взаимной параллельности и перпендикулярности состав 1яет 0,01 мм на длине 200 мм Технические условия на детали и УЗЛЫ УСП с пазом 8 мм регламентированы ГОСТ 14607-70

Корпусные и опорные детали изготовляют по 4-5-му квалитетам, поверхности сопряжения этих деталей шлифуют до Ra == = 0,32-0,08 мкм. Размеры других деталей, от которых зависит точность собираемых компоновок, выполняют сдопуском 5-10 мкм. Допуски на угол берут 5 мкм на длине 100 мы Допуски на детали, от которых точность обработки не зависит, назначают по 6-9-му квалитетам. Наборы УСП выпускают нескольких классов точ-

пости, каждый из которых рекомендуется применять для обработки деталей соответствующей точности изготовления.

Детали набора УСП должны быть прочными, износостойкими и длительное время сохранять точные размеры и форму. Основные детали изготовляют из стали 12ХНЗА с последующей цементацией и закалкой до твердости HRC 60-64. Крепежные детали изготовляют из стали 38ХА с закалкой и отпуском до твердости HRC 40-45. Для направляющих и установочных деталей используют стали У8А и У10А с закалкой до твердости HRC 50-55. Остальные менее ответственные детали изготовляют из стали 45 (прихваты) и Стали 20 (шайбы и др.), Практика эксплуатации УСП на заводах показала, что износ основных деталей за 10 лет составляет менее 0,01 мм.

При наличии набора деталей УСП изготовление приспособления сводится к его сборке по заданной компоновочной схеме. В особых случаях нужно изготовлять специальные детали, но кх количество обычно не превышает 1-1,5 % общего числа деталей системы. Пользуясь системой УСП, многократно сокращают Ьремя изготовления приспособлений. Продолжительность сборки приспособления средней сложности 2-4 ч.

Сборку выполняют рабочие высокой квалификации по чертежу обрабатываемой заготовки или по ее образцу, выполненному 6 металле. Если данное приспособление может потребоваться опять, го целесообразно сфотографировать с нескольких позиций. На фото, заменяющих общие виды компоновки, указывают номера использованных деталей набора. Используя фото, повторные сборки выполняют за более короткие сроки.

Система УСП обеспечивает значительное сокращение времени и стоимости подготовки производства новых объектов. Она ускоряет выпуск новой техники, высвобождает труд конструкторов и рабочих инструментального производства, сокращает расход металла на оснастку, позволяет применять приспособления в производствах с малым выпуском, где изготовление их обычным порядком неэкономично. В последнее время УСП применяют и для групповой обработки. В результате многолетнего (свыше 30 лет) применения УСП в отечественном машиностроении эта система значительно усовершенствована. Вместо ранее использовавшихся ручных зажимных устройств применяют нормализованные гидравлические и пневматические устройства. Это позволяет использовать УСП и в крупносерийном производстве. На рис. 121 даны примеры УСП для сверления и фрезерования специальных деталей.

К недостаткам УСП относят их пониженную жесткость и высокую стоимость набора, включающего большое количество точных деталей. Пониженная жесткость обусловлена большими деформациями основных деталей (плит и др.) и контактными деформациями в стыках системы.

При стоиьюсти полного набора 50-80 тыс. руб. снсте.ма УСП в условиях одного завода может оказаться нерентабельной. В этом

Рис. 121. Примеры УСП:

а - для сверления, б - для фрезерования

случае целесообразна организация прокатных баз для запнтере-сованных заводов. Практика работы таких баз показала сравнительно быструю (за два-три года) окупаемость набора деталей УСП прп общем сроке их службы 15-20 лет. В специальной документации фиксируются движение и хранение, оснастки и ее элементов, трудоемкость и себестоимость сборки и разборки УСП, регулируется взаимоотношение поставщика и потребителя оснастки.

Основная часть собираемых ко.мпоиовок УСП (около 60 %) приходится, как показывает практика, на сверлильные приспособления, затем фрезерные (30 %) и токарные (7 %); остальная часть - на шлифовальные и другие типы. Это соотношение по мере развития системы изменяется. Основными потребителями УСП являются текстильное, общее, полиграфическое и другие отрасли машиностроения.

В компоновках УСП с пазами 12 мм можно обрабатывать заготовки с максимальными размерами (мм): ширина 300, длина 1400, высота 700. Заготовки большой длины (балки, полосы и др.) можно обрабатывать в компоновках из нескольких несо-стыкованных между собой секций, закрепленных на столе станка.

Оборачиваемость приспособления (средний срок проката) УСП составляет 15 дней, включая один день на сборку, два дня на транспортирование и один день на разборку.

Снсте.ма УСП используется также в приборостроении и тяжелом машиностроении. Ее применяют для сборки станочных, контрольных и сборочных приспособлений, для вырубных и гибочных штампов. Разновидностью системы УСП является система сборно-разборных приспособлений (СРП). Последняя, в частности, широко используется в сварочном производстве (система СРПС). Точность изготовления элементов СРПС обеспечивает сборку без пригонки. На детали и узлы СРП имеется комплекс ГОСТов. Система СРП основана на нормализации их элементов, главным образом корпусов. При смене изделий СРП разбирают и норыа-

лизованные элементы сдают на склад для повторного использования. Весьма эффективны СРП с клеевым соединением элементов. Трудоемкость изготовления СРП на 50-60 % ниже, чем специальных приспособлений. При этом можно получить экономию металла до 40-50 %.

Годовые затраты на сборку и эксплуатацию компоновки УСП с учетом ее многократной повторяемости определяются по формуле

уоп = + + ВзМ,

где Bi - затраты на специальные детали компоновки; В. - амортизационные отчисления на компоновку и зарплата конструктора с накладными расходами; Вд - затраты на однократную сборку компоновки с накладными расходами; М - число данных компоновок, собираемых за год.

Выгодность применения данной компоновки определяется условием

Руса < (ш^ ш. усп'усп) ~ь [qq >

где t - штучное время обработки без УСП; I - минутная ставка рабочего без использования УСП; ш. yen - штучное время обработки с применением УСП; 1у^ - минутная ставка рабочего с использованием УСП; г - накладные расходы по механическому цеху, %; N - годовая программа выпуска данных деталей.

Система универсально-наладочных приспособлений (УНП) основана на использовании сменных установочных, зажимных и направляющих элементов, закрепляемых на базе универсального нормализованного приспособления. Установочные элементы часто выполняют регулируемого типа в целях наладки приспособления для обработки заготовок различных размеров. В обоих случаях обеспечивается принцип обратимости, т. е. возможность использования для выполнения комплекса различных детате-операцнй.

УНП применяют в серийном производстве. При запуске новой партии обрабатываемых деталей их не снимают со станка, а лишь перестанавливают сменные элементы или устанавливают регулируемые упоры. Вследствие этого сокращается подготовительно-заключительное время и улучшается использование станочного оборудования во времени.

Применение УНП сокращает издержки и сроки подготовки производства новых объектов, повышает оснащенность и гибкость технологической подготовки. Сменные детали и узлы УНП хранят на рабочем месте у станка. Их установка на приспособление осуществляется по центрирующим штырям, штифтам или по направляющим пазам без выверки. На перестановку сменных деталей требуется минимальное время (около 5 мин).

К числу нормализованных приспособлений, на базе которых собирают УНП, относятся машинные тиски, скальчатые кондук-

Рис. 122. УНП для фрезерования с пневматическим зажимом

торы, пневматические патроны со сменными кулачками, план* шайбы с переставными угольниками для растачивания на токарном станке деталей сложной формы, раздвижные накладные кондукторы для сверления расположенных по окружности отверстий и другие устройства. Количество нормализованных приспособлений непрерывно расширяется, в результате чего создается основа для дальнейшего развития системы УНП.

В последнее время разработана и успешно применяется новая разновидность УНП - система переналаживаемых магнитных приспособлений. Она состоит из универсальной (базовой) части (магнитной плиты или патрона) и сменных одно- или многоместных наладок со специальным установочным профилем. В дополнение к ним используются механические силовые элементы для закрепления деталей из немагнитных материалов. Система пригодна д,пя различных методов обработки, проста в эксплуатации и значительно расширяет возможности магнитных приспособлений.

При обработке мелких деталей на фрезерных и других станках применяют УНП со сменными кассетами. Каждая кассета служит для установки деталей одного типоразмера. Переналадка приспособления сводится к замене кассет. Конструкции УНП, ра*-работанные многими проектно-технологическимн организациями, успешно внедряются на заводах серийного производства. Наличие освоенного парка УНП на действующем заводе облегчает переход на новый объект производства. Сроки подготовки производства могут быть прн этом сокращены, так как отпадает необходимость конструирования и изготовления многочисленной специальной оснастки.

На рис. 122 показано УНП с пневматическим зал<пмом. Око 1редназначено для выполнения операций фрезерования деталей средних размеров. Настройку приспособления и крепление обрй-батываемых деталей производят посредством сменных наладо. (планок) 2 и 3, устанавливаемых на подвижной 4 и неподвижной / губках. Фиксацию сменных наладок производят установочными штырями. Примеры заготовок, закрепляемых в приспособлении, показаны на рис. 122, а и б. Их устанавливают двумя базовыщ

e------л

Рис. 123. Сменные наладкм к нормализованному скальчатому кондуктору

отверстиями на пальцы, запрессованные в сменных наладках. Предусмотрев в последних призматические канавки (вертикальные или горизонтальные), можно закреплять в них заготовки цилиндрической формы. Возможны и другие схемы установки заготовок.

На рис. 123 показаны сменные наладки к нормализованным скальчатым кондукторам для сверления отверстий в различных деталях. В приспособлении, приведенном на рис. 123, а, нижняя наладка представляет собой плиту 7, фиксируемую на корпусе скальчатого кондуктора по двум штифтам / и закрепляемую стопорными винтами 2. На этой плите устанавливают обрабатываемую заготовку 6. Фиксацию и крепление верхней наладки приспособления (плиты 5) с зажимным элементом 3 и кондукторными втулками 4 производят на плите кондуктора с нижней стороны аналогичным образом. В приспособлении, приведенном на рис. 123, б, нижняя наладка за.менена призмой для крепления цилиндрических заготовок 6 с осевой ориентацией по упору 8. Верхняя наладка имеет зажимные элементы 3 и кондукторную втулку 4. На рис. 123,в показано приспособление для сверления отверстия в головке рычага 9. Нижняя наладка имеет опорный элемент и упорный палец 10. На верхней наладке закреплены расположенные под углом 120° три скошенных сухаря 12 для центровки головки рычага по внешнему контуру и кондукторная втулка 4. При смене наладок время затрачивается только на открепление и затяжку двух нижних стопорных винтов. УНП на базе скальчатых кондукторов часто применяют для многоинструментных наладок путем использования переналаживаемых многошпиндельных сверлильных головок.

В приспособлениях смешанного типа сочетаются принципы УСП и УНП. Так, в одной компоновке УСП может применяться несколько сменных наладок; это позволяет использовать одно УСП для нескольких операций обработки, сократить время и число собираемых компоновок УСП. В ряде случаев сами УНП могут собираться из элементов. Сочетание принципов УСП и 204