Приспособления для металлорежущих станков

В разделе приведены сведения по отдельным элементам приспособлений, крепежным деталям, установочным и зажимающим узлам, универсальным и универсально-наладочным приспособлениям, расчетам зажимающих узлов, механизированным приводам, по посадочным местам, паспортным данным металлорежущих станков. Даны расчетные формулы для широкой номенклатуры конструкций зажимающих устройств.

Информация предназначена для инженеров-конструкторов и технологов машиностроительных заводов, проектно-конструкторских и технологических организаций.

Станочные приспособления.

Станочные приспособления являются одними из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства, позволяющих эффективно использовать в производственном процессе станки общего назначения. Применение приспособлений дает возможность специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, обеспечивающие выполнение технологических требований и экономически рентабельную производительность. Приспособления с механизированным управлением во многих случаях позволяют автоматизировать процессы закрепления и освобождения деталей, что во многом приближает станки с такими приспособлениями к условиям работы специализированного оборудования. Затраты на обслуживание и ремонт приспособлений вполне окупаются экономическим эффектом от их применения. Разумеется, из сказанного не следует делать вывод, что при всех условиях производства станки, оснащенные приспособлениями, могут успешно конкурировать со специализированным оборудованием. Степень оснащенности станков приспособлениями и их выбор в каждом случае решаются условиями и программой производства.

В зависимости от масштабов производства (серийное, мелкосерийное, индивидуальное и опытное) и технологических факторов станочные приспособления по назначению и конструкции подразделяют на следующие группы.

Универсальные приспособления.

Универсальные приспособления предназначены для установки и закрепления заготовок, различных по форме и размерам. Универсальность достигается регулированием установочных и зажимающих элементов приспособления без их смены. Примерами универсальных приспособлений могут служить кулачковые и поводковые патроны, машинные тиски, делительные головки и другие. Универсальные приспособления применяют обычно в индивидуальном и опытном производствах. Затраты вспомогательного времени на обслуживание универсальных приспособлений, особенно с ручным управлением, повышенные, но в условиях названных производств эти затраты не являются основным экономическим фактором.Патрон токарный самоцентрирующий трехкулачковый

Универсально-наладочные (переналаживаемые) приспособления.

Универсально-наладочные (переналаживаемые) приспособления рассчитаны на применение совместно со сменными наладочными устройствами, состоящими из установочных и зажимающих узлов. Настройка таких приспособлений характеризуется установкой наладочного устройства для закрепления конкретной заготовки.

Каждое сменное наладочное устройство рассчитывают на обслу­живание одной операции, хотя не исключена возможность применения универсальных наладок для оснащения нескольких операций.

Универсально-наладочные приспособления применяют в случае необходимости частой переналадки станков. Эти приспособления позволяют значительно повысить коэффициент оснащенности тех­нологического процесса.Универсально-наладочное приспособление

Универсально-групповые приспособления.

Универсально-групповые приспособления являются разновидно­стью универсально-наладочных и отличаются от первых тем, что рассчитаны на установку заготовок, имеющих сходные конфигура­ции и процессы обработки.

Сборно-разборные приспособления.

Сборно-разборные приспособления собирают из стандартизован­ных узлов и деталей с расчетом установки и закрепления заготовок конкретной конфигурации. Такие приспособления чаще всего применяют на операциях фрезерования и сверления.Сборно-разборное приспособление

Специальные приспособления.

Специальные приспособления имеют постоянные установочные базы и зажимающие элементы и предназначены для установки оди­наковых по форме и размерам заготовок. Конструкции специальных приспособлений следует разрабатывать на основе максималь­ного использования-стандартных узлов и деталей.

Специальные приспособления применяют в производствах, где по условиям работы станки на значительное время закрепляют за определенной операцией.

Универсально-сборные приспособления (УСП) относят к группе специальных приспособлений. В отличие от обычных специальных приспособлений они являются обратимыми, так как их собирают из стандартизованных взаимозаменяемых деталей и узлов, рассчитанных на многократное применение. Собранное из таких элементов приспособление после использования разбирают, а узлы и детали применяют в новых компоновках.

УСП в основном предназначены для кратковременного или разового использования. Вследствие высокой стоимости и некоторой громоздкости собранных конструкций применение УСП в круп­носерийном и массовом производствах нерационально.

Для сборки УСП требуемых конструкций на заводе должно быть достаточное количество деталей и узлов соответствующих наименований. Считают, что для одновременной сборки 200 — 250 различных приспособлений необходим комплект, состоящий примерно из 20 000 готовых деталей и узлов, в котором:

  • базовые детали (плиты и угольники) составляют 1%,
  • корпусные (опоры, подкладки, призмы) 10%,
  • установочные и направляющие 17%,
  • крепежно-прижимные 64%,
  • прочие 6%,
  • узлы 2%.

Разработанная номенклатура деталей и узлов позволяет собирать станочные, сварочные, контрольные и другие виды УСП (см. рису­нок). Для расширения области применения в состав УСП могут входить специальные элементы, изготовляемые для конкретных условий работы. Время, необходимое на сборку одного УСП для станочной обработки, составляет не более 2 — 3 ч.

Универсально-сборные приспособления (УСП)

Детали УСП изготовляют с жесткими допусками установочных поверхностей, что обеспечивает достаточную точность установки заготовок в приспособления. Например, Т-образные и шпоночные пазы базовых (корпусных) деталей, угольников, план-шайб, служащие для установки фиксирующих и зажимающих узлов и деталей, выполнены по 2-му классу точности, с отклонением от параллельности не более 0,01 мм на длине 100 — 200 мм.

Точность механической обработки деталей с применением УСП соответствует 2 — 3-му классам.

Применение износостойких сталей для деталей УСП и надлежащая термическая обработка гарантируют длительный срок службы.

В ряде промышленных районов созданы базы, на которых по заявкам предприятий собирают и выдают напрокат универсально-сборные приспособления необходимых конструкций.

Разработаны государственные стандарты на базовые, корпусные, установочные, направляющие и крепежные детали, имеющие ширину установочных пазов 12 мм (ГОСТы 15185-70 и 15465-70, взамен МН 3655-62 — МН 3866-62), а также на малогабаритные, имеющие ширину пазов 8 мм (ГОСТы 14364-69 и 14607-69).

Основные показатели комплекта УСП.

Детали
и узлы

Марка

стали

Количество
на комплект в шт.

Масса
в
кг

Трудоемкость
изготовления в нормо-часах

одной

детали

комплекта

одной

детали

комплекта

Базовые

12ХНЗА

200

31,4

6 280

80

16 000

Корпусные

2
000

2,7

5
400

16

32
000

Установочные

У8А

2 800

0,1

280

1,5

4 200

Направляющие

20Х,
У12А

600

0,7

420

3

1800

Прижимные

45

800

1,7

1 360

3,5

2 800

Крепежные

12ХНЗА

12
000

0,2

2
400

0,7

8
400

Прочие

 

1 200

0,9

1 080

3

3 600

Узлы

400

5,9

2
360

27

10
800

Всего

20 000

19 580

79 600

Выбор и подготовка приспособлений.

Группа

Назначение

Степень обратимости в производственном
цикле

Подготовка приспособ­лений для производ­ства

Специальные

Массовое и крупносерийное производство

Необратимы

Полная конструктор­ская разработка, изго­товление
и отладка

Сборно-разбор­ные

Серийное

производство

Составляющие узлы, детали и корпус в разоб­ранном
виде обратимы (допускают многократное использование)

Сборка и отладка на базе стандартизованных
узлов и деталей. Не исключена частичная доработка узлов

Универсально­

наладочные

Мелкосерийное

производство

Обратима основная часть приспособлений. Сменные
наладки спе­циального назначения необратимы

Разработка, изготовле­ние и осадка наладоч­ных
устройств

Универсально­

групповые

Универсальные общего назначе­ния

Индивидуаль­ное или опытное производство

Обратимы

Приобретают в поряд­ке закупок

Универсально-сборное УСП

Составляющие узлы и детали в разобранном
виде являются обратимыми

Получают на прокат

Экономическая целесообразность оснащения станочных операций приспособлениями.

Применение приспособлений при станочной обработке экономи­чески целесообразно при соблюдении условия

Э/Sобщ≥1

где Э—величина ожидаемой экономии цеховой себестоимости обработки детали в результате применения приспособ­ления;

Sобщ—стоимость изготовления и эксплуатации приспособления.

Э=[ТЧ(1+a/100)][Т’Ч'(1+a’/100)]n

где Т и Т’— нормированная трудоемкость операции до и после оснащения приспособлением в ч;

Ч и Ч’—тарифные часовые ставки рабочего до и после оснащения в руб.;

а и а’ — цеховые накладные расходы до и после оснащения;

n—количество обрабатываемых деталей с применением приспособления.

Стоимость изготовления и эксплуатации приспособления может быть определена по формуле

Sобщ=Sизг+SремК

где Sизг — цеховая себестоимость изготовления приспособления в руб.;

Sрем — стоимость одного ремонта за период работы приспособ­ления для заданной партии деталей;

К—количество ремонтов за расчетный период.

Экономическая целесообразность применения УСП в серийном производстве определяется таким количеством обрабатываемых деталей, которое не окупается затратами на изготовление и эксплуа­тацию специального приспособления. Это количество находят из неравенства:

n≤(РспуспК)/(Тшш‘)a’

где РспспК’ — затраты на специальное приспособление, отне­сенные к одному году его эксплуатации (здесь Ссп — стоимость изготовления специального приспособления в руб.; К’ = 0,6—коэффициент);

Сусп12—себестоимость сборки УСП в руб. (здесь С1≈1 руб.— затраты на амортизацию, возмещение потерь и дополнительное изготовление специальных деталей; С2—затраты по основной и дополнительной заработной плате с начислениями и накладными расходами участка сборки УСП; в зависимости от сложности УСП они составляют 1,29—6,45 руб. на сборку;

К—повторяемость запуска деталей в течение года (количество партий в год);

Тш— штучное время операции в мин при обработке на станке с применением УСП;

Тш‘—то же с применением специального приспособления;

а—себестоимость в руб. одной станкоминуты в зависимости от разряда работы.