Классификация и назначение

Приспособления – это вспомогательные устройства, используемые для выполнения технологических операций изготовления деталей машин, их сборки, ремонта и контроля. Применение приспособлений значительно облегчает труд рабочего, позволяет повысить качество выполняемых операций и расширить технологические возможности оборудования в форме увеличения количества различных видов обработки.

В серийном и крупносерийном производствах на каждую изготавливаемую деталь приходится от 4 до 10 приспособлений. Затраты на изготовление и эксплуатацию приспособлений составляет 3¸7 % от себестоимости изготавливаемых деталей узлов машин.

По целевому назначению приспособления можно классифицировать на следующие виды:

1) станочные – применяемые для установки и закрепления заготовок деталей на металлорежущих станках;

2) приспособления для фиксации и закрепления рабочего инструмента;

3) сборочные и разборочные приспособления – применяются для выполнения операций сборки и разборки машин;

4) контрольные приспособления – применяются для проверки заготовок при выполнении операций обработки и при контроле готовых деталей и сборочных единиц;

5) приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок, деталей и сборочных единиц.

Изучение конструирования приспособлений начнем со станочных приспособлений, т.к. в них включаются наиболее распространенные элементы и механизмы любого приспособления.

Станочные приспособления по технологическим признакам разделяют на группы:

- по типам станков, на которых их применяют (сверлильные, токарные, фрезерные, протяжные и др.);

- по числу одновременно устанавливаемых заготовок (одноместные и многоместные).

В зависимости от вида и назначения станочные приспособления состоят из следующих элементов:

 а) установочных – для установки заготовки в требуемом положении;

 б) зажимных – для надёжного закрепления заготовок;

 в) направляющих – для ориентирования и направления режущего инструмента при обработке;

 г) элементов, обеспечивающих правильное положение режущего инструмента при настройке станка на необходимый размер;

 д) вспомогательных элементов и устройств;

 е) корпусных – объединяющих все элементы приспособления в общую конструкцию.

Установочные элементы приспособлений применяются для придания заготовке правильного положения относительно режущего инструмента.

Типовые случаи установки заготовок:

1) При установке заготовки на плоскость применяют опоры: постоянные, регулируемые, самоустанавливающиеся и подводимые.

Постоянные опоры – различные конструкции штырей и опорных пластин.

Для установки заготовок по необработанным поверхностям применяют штыри со сферической (рис. 7.1, а [2, с. 117]), с рифленой (рис. 7.1, б [2, с. 117]) головкой, которые используются для установки крупных отливок и поковок.

Штыри с плоской головкой (рис. 7.1, в [2, с. 117]) применяются для установки на плоскость, обработанную не ниже Rа = 2,5 мкм. Заготовки с чисто обработанной базовой поверхностью устанавливают на опорные пластины (рис. 7.1, г [2, с. 117]). При износе постоянные опоры меняют на новые.

Регулируемые опоры – позволяют периодически изменять их осевое положение для компенсации износа контактных плоскостей опор. Поэтому эти опоры монтируют в корпусе приспособления путём ввертывания в корпус на резьбе с фиксацией контргайкой. Опоры в данном случае располагают по правилу шести точек.

Самоустанавливающиеся и подводимые опоры используют как добавочные для устранения деформации заготовки от действия сил резания, сил зажима или собственного веса заготовки. Подводимые клиновые опоры, стопорящиеся затяжкой маховичка, применяют для крупногабаритных заготовок.

Опорные штыри и пластины изготавливают из ст. 45; У8А; 20 или 20Х с последующей термообработкой до твердости НRC 56÷60 и шлифованием несущих поверхностей до Ra = 0,63 мкм.

2) При установке заготовки на внешнюю цилиндрическую поверхность используют призмы, патроны и втулки.

Призмы изготавливают с углом a = 90^о, для точной установки призмы в корпусе приспособления применяют штифты, призму закрепляют винтами.

Патроны бывают двух-, трех-, и четырёхкулачковые; цанговые; мембранные и других конструкций. Цанги изготавливают из стали У 10 А. Кулачковые и цанговые патроны одновременно выполняют функции центрирования заготовки и зажимного устройства. При поверхности заготовки с отклонением, соответствующим 6-му или 8-му квалитету, деталь устанавливают во втулке (см. рис. 7.5 [2, с. 119]).

3) При ориентации заготовки по двум внешним цилиндрическим поверхностям, одну поверхность базируют на призму, а другую – на самоустанавливающуюся призму.

4) При установке заготовки на внутреннюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную оси плоскость применяют пальцы и оправки. Пальцы бывают постоянные (рис. 7.7, а [2]) и сменные (рис. 7.7, б [2]).

Базирование заготовки осуществляют отверстием на палец и торцовой поверхностью заготовки на опорную пластину приспособления, причем базовая плоскость заготовки подвергается чистовой обработке. При установке заготовки на два отверстия используют два пальца, один из которых срезают, что компенсирует погрешности 2 d в расстоянии между осями отверстий, устанавливаемых заготовок и одновременно обеспечивает минимальные угловые отклонения заготовки вокруг оси цилиндрического пальца. Палец со срезами применяют также при установке заготовки по одному обработанному отверстию и параллельной ему плоскости.

Для установки заготовки на отверстие используют также оправки:

1) консольного типа (с установкой в конусном отверстии шпинделя станка); 2) центрового типа (с установкой на центры). 

По конструкции оправки бывают жёсткими и разжимными. Разжимные оправки бывают: а) с тремя разрезами; б) с тремя сухарями, разжимаемыми внутренним конусом; в) с роликовыми втулками и других конструкций.

 Различают следующие конструкции центров: а) обычный жёсткий центр; б) срезанный центр; в) вращающийся центр; г) поводковый центр с мелкими зубьями; д) “плавающий” передний центр.

Зажимные устройства предназначены для создания надёжного контакта заготовки с установочными элементами приспособлений и предотвращения возможного смещения и вибрации заготовки в процессе выполнения операции.

При проектировании зажимного устройства вначале рассчитывают необходимую силу зажима, для чего намечают схему установки заготовки и определяют направления действия силы резания (Р_z) и силы зажима (Q) (см. рис. 7.13 [2, с. 122]).

К зажимным элементам предъявляют следующие основные требования:

1) простота конструкции и надёжность в работе;

2) полное исключение смещения и вибрации заготовки в процессе её обработки;

3) отсутствие деформации заготовки и порчи её поверхности;

4) быстрота действия зажима при min затрате сил рабочего;

5) безопасность в работе.

Зажимные устройства разделяются на элементарные и комбинированные.

Элементарные – это простейшие механизмы, используемые для закрепления заготовок или выполняющие роль промежуточных звеньев в более сложных зажимных системах. К ним относятся: винтовые, эксцентриковые, клиновые, рычажные, реечно-рычажные и др.

Комбинированные – это сочетание элементарных зажимов различных типов: винто-клиновые, клино-рычажные, винто-рычажные и др.

Для закрепления заготовок с плоской базовой поверхностью при обработке на шлифовальных станках и реже, при обработке металлическими инструментами, пользуются магнитными, электромагнитными и вакуумными плитами и патронами, которые обеспечивают быстрое закрепление заготовок и просты в управлении.

При обработке на токарных, револьверных, шлифовальных и др. станках применяют центрирующе – зажимные устройства: кулачковые патроны, цанги, оправки, мембранные патроны.

Для обеспечения более быстрого и надёжного закрепления заготовок используют силовые сборочные единицы зажимных устройств, к которым относятся: поршневые пневмоприводы, пневмокамеры с упругими диафрагмами, поршневые гидроприводы, пневмогидравлические приводы, электроприводы.

Поршневые пневматические устройства бывают двустороннего действия. Когда перемещение поршня в обе стороны происходит от сжатого воздуха и одностороннего действия, когда обратный ход поршня осуществляется под давлением пружины. Применение пневматических зажимных устройств по сравнению с ручным зажимом сокращает время на закрепление заготовок в 5-10 раз. На станках с гидравлическим приводом применяют гидравлические зажимные устройства, по принципу работы не отличающиеся от пневматических, но более компактные, давление масла – 6¸8 Мпа. Получили распространение пневмогидравлические зажимные устройства, иначе – механизм-усилитель. Большим преимуществом применения гидроусилителей является отсутствие сложной системы гидропривода.