цилиндрических базовых поверхностей:
I — двойная направляющая (а) и опорная (б) базы;
1 — заготовка, 2 — установочный элемент приспособления
(сопрягаемая деталь изделия)
боды — перемещения вдоль двух координатных осей и
поворотов вокруг этих осей;
д) двойная опорная (рис. 7.3, б) — для наложения на
объект связей, лишающих его двух степеней свободы —
перемещений вдоль двух координатных осей.
По характеру проявления база может быть (рис. 7.4, б):
а) скрытой — в виде воображаемой плоскости, оси,
точки;
б) явной — в виде реальной поверхности, разметочной
риски или точки пересечения рисок.
Под схемой базирования понимается схема расположе-
ния опорных точек на базах заготовки, детали, сборочной
единицы, изделия. Все опорные точки на схеме базирования
изображаются условными знаками (рис. 7.4, а) и нумеруют-
ся порядковыми номерами, начиная с базы, на которой наи-
большее количество опорных точек (рис. 7.4, б).
Рис. 7.4 Условное изображение опорных точек (а) и установка
заготовки в приспособление по комплекту баз (б):
I — установочная явная база, II — направляющая скрытая
|
|
база (ось) заготовки, III — опорная скрытая база (ось)
заготовки; 1...6 — опорные точки, 7 — заготовка, 8 — губки
самоцентрирующих тисков в виде призм (рис. 1.21, б)
При наложении геометрических связей по комплекту баз
тело лишается возможности трёх перемещений вдоль осей ОХ,
OY и OZn трёх поворотов вокруг них, т.е. становится непод-
вижным в системе координат OXYZ. Наложение двусторонних
геометрических связей достигается в приспособлениях через
соприкосновение (контактирование) базовых поверхностей за-
готовки или другого объекта с рабочими поверхностями уста-
новочных элементов — опор, к которым заготовки поджима-
ются для обеспечения надёжного контакта. При базировании
форма базовых поверхностей идеализируется, а тело (заготов-
ка, деталь) принимается абсолютно твёрдым и жёстким.
Длинная ось срезанного пальца размещается под углом
90 ° к оси, проведённой через центры пальцев (рис. 7.6, а).
Рис. 7.5 Заготовка (а), теоретическая схема базирования (б) |
Примеры разработки теоретических схем базирования
приведены на рисунке 7.5 и 7.6. На заготовке (рис. 7.5, а)
при фрезеровании паза шириной h необходимо выдержать
размеры а и Ь, параллельность оси паза относительно повер-
хности В, а поверхности дна паза — относительно поверхно-
сти А. Рисунок 7.5, в иллюстрирует теоретическую схему ба-
зирования, а рисунок 7.5, в — схему приспособления, реа-
лизующую схему базирования. При установке заготовки по
плоской поверхности и двум отверстиям (рис. 7.6, а) теоре-
|
|
Рис. 7.6 Пример установки заготовки в приспособлении (а)
и теоретической схемы базирования (б)
тическая схема базирования будет иметь вид, показанный
на рисунке 7.6, б.
Схемы закрепления наносятся на эскиз обрабатываемой
заготовки. На схемах опоры, зажимы и установочные уст-
ройства могут указываться как в виде реальных деталей и
сборочных единиц приспособления, так и в виде графичес-
ких (условных) обозначений (табл. 7.2 и 7.3).
На видах сверху и снизу допускается обозначать подвиж-
ную плавающую и регулируемую опоры как неподвижную
опору. На видах спереди или сзади при совпадении точек
приложения сил двойной зажим допускается обозначать как
одиночный. Установочно-зажимные устройства допускается
изображать сочетанием обозначений установочных устройств
и зажимов. Опоры и установочные устройства (кроме цент-
ров) можно обозначать на выносных линиях соответствую-
щих поверхностей. Форму рабочих поверхностей опор, за-
жимов и установочных устройств следует указывать слева от
обозначения элемента приспособления (табл. 7.4).
Примеры нанесения обозначений опор, зажимов и уста-
новочно-зажимных элементов на схемы, а также оформле-
ния схем установки заготовок и деталей представлены в таб-
лице 7.5.
Таблица 7.2
Условные обозначения опор и зажимов
Опора |
Обозначение на видах |
спереди, сзади |
сверху |
снизу |
Неподвижная |
Подвижная |
Плавающая |
Регулируемая |
Зажимы |
Одиночный |
Двойной |
Примечание. Для двойных зажимов длина плеча / устанавливается раз- |
Таблица 7.3
Условные обозначения установочных устройств
Обозначение на видах |
Установочное устройство |
спереди, сзади, сверху, снизу |
слева, справа |
Без обозначе- |
Центр неподвижный |
Центр вращающийся |
Тоже |
Тоже |
Центр плавающий |
Оправка цилиндрическая |
Оправка шариковая (ро- |
Оправка цанговая (ц) и |
Патрон поводковый |
Примечания. 1. Обозначение обратных центров следует выполнять в зер- 2. Для базовых установочных поверхностей допускается применять обо- |
Таблица 7.4
Условные обозначения формы рабочих поверхностей
элементов приспособлений
Форма рабочих |
Обозначение |
Форма рабочих |
Обозначение |
Коническая |
Плоская |
Сферическая |
Ромбическая |
Цилиндрическая |
Трёхгранная |
Призматическая |
Таблица 7.5
Схемы установки заготовок и деталей в приспособлениях
Способ установки |
Схема |
В тисках с призматическими губками |
В кондукторе с центрированием на |
В трёхкулачковом патроне с механи- |
На конической оправке с гидропла- |
После окончательного уточнения вопросов установки за-
готовки в приспособление выбираются установочные, зажим-
ные и другие элементы приспособления, а также определя-
ются вид зажимного устройства и его привод.
Разработка схемы приспособления начинается с изобра-
жения на листе контуров обрабатываемой заготовки штрих-
пунктирными линиями либо цветными (кроме красной) сплош-
ными линиями. Заготовку изображают в нужном количестве
проекций. Общий вид (схема) приспособления вычерчивает-
ся последовательным нанесением у контуров заготовки сна-
чала установочных элементов, затем зажимных устройств с
приводами, элементов для направления и контроля положе-
ния инструмента, вспомогательных устройств и деталей. Пос-
ледним чертится корпус приспособления, который объединя-
ет все вышеперечисленные элементы в единое целое — при-
способление.
|
|
В зависимости от характера обработки, конфигурации
заготовки, принятого станка и штучного времени на опера-
цию выбирается одна из схем приспособления:
а) одноместное однопозиционное,
б) многоместное однопозиционное,
в) одноместное многопозиционное,
г) многоместное многопозиционное.
Целесообразность этого выбора обосновывается при эс-
кизной проработке приспособления.
Наиболее простыми и часто применяемыми во всех ти-
пах производства являются однопозиционные приспособле-
ния. При использовании многопозиционных приспособлений
необходимо создавать дополнительные вспомогательные уст-
ройства (поворотные, делительные, подъёмные и др.). Вмес-
те с тем многопозиционные приспособления позволяют зна-
чительно повысить концентрацию операций, за счёт чего воз-
растает производительность обработки. Используются они
преимущественно на специальных станках, применение ко-
торых наиболее эффективно в условиях массового и крупно-
серийного производств.
В зависимости от возможного вспомогательного времени
и с учётом потребной силы зажима выбирается рациональ-
ная конструкция привода. Механизированные приводы обес-
печивают минимальные затраты времени и энергии рабочих
на зажим заготовок, позволяют автоматизировать управле-
ние приспособлением или совместить его со схемой управле-
ния станком.
7.4 Учёт факторов удобства в работе,
простоты обслуживания, ремонтопригодности
и последовательность выполнения полного расчёта
и чертежа приспособления
Большое влияние на эффективность оборудования ока-
зывает удобство работы с приспособлением. Для обеспечения
простоты и безопасности установки и снятия заготовок на
приспособлениях следует предусматривать загрузочно-разгру-
зочные зоны, свободные от выступающих элементов приспо-
соблений и подвижных частей их устройств и механизмов. В
условиях массового и крупносерийного производств при об-
работке заготовок простой формы малых и средних размеров
необходимо изучить возможности автоматизации их загруз-
ки в приспособление и выгрузки из него.
|
|
Для повышения производительности нужно позаботить-
ся об удобстве и быстроте очистки приспособления. Этот про-
цесс в ряде случаев удаётся автоматизировать, например, за
счёт периодической обдувки приспособления отработавшим
в пневмоприводе сжатым воздухом. Комплексная автомати-
зация приспособления, включающая процессы автоматичес-
кого базирования, закрепления, открепления и снятия заго-
товки, его очистки и поднастройки, обеспечивает максималь-
ную производительность и нередко приводит к значительно-
му экономическому эффекту.
Особо следует остановиться на важности продумывания
вопросов ухода за приспособлением в период эксплуатации и
хранения. Уход за приспособлением, от которого зависит его
238
работоспособность и внешний вид, заключается в осмотре,
своевременном смазывании, ремонте и подкраске.
Конструируя приспособление, следует учитывать его ре-
монтопригодность, т.е. возможность быстрого и малозатрат-
ного ремонта и восстановления его работоспособности. В этих
целях желательно делать его установочные и другие элемен-
ты легкосменными и устанавливаемыми, отверстия под ус-
танавливаемые в них с натягом детали выполнять сквозны-
ми для упрощения выпрессовки при замене; сами элементы
в большей части целесообразно принимать стандартными для
удешевления запасных частей при ремонте приспособления;
конструкция созданного приспособления должна обеспечи-
вать доступность ко всем его элементам без сложной разбор-
ки и сборки.
В зависимости от условий работы в ТУ следует указы-
вать периодичность осмотров, которые целесообразно увязы-
вать с проверкой приспособления на точность по допустимо-
му изнашиванию установочных элементов. Периодичность
смазывания зависит от сложности приспособления и усло-
вий его работы. Лучше всего предусматривать непрерывное
автоматическое смазывание трущихся поверхностей приспо-
собления и только в случае крайней необходимости — пери-
одическое смазывание, которое при постоянном нахождении
приспособления на станке желательно осуществлять во вре-
мя смазывания станка. В ТУ желательно указывать рабочие
и смазочные материалы, рекомендуемые для применения
(табл. 7.6).
При использовании лакокрасочных покрытий в ТУ ука-
зываются марка краски, её цвет, эксплуатационные требова-
ния к покрытию и стандарт на краску и покрытие. На черте-
жах деталей (элементов) желательно отражать необходимые
сведения о металлопокрытиях и химической (электрохими-
ческой) обработке поверхностей.
После отработки схемы приспособления осуществляется
полный его расчёт и в первую очередь расчёт на точность. Он
начинается с обоснования параметра для расчёта на точность.
Таблица 7.0
Рабочие и смазочные материалы,
применяемые при эксплуатации оснастки
Наименова- ние | Марка | Основная характеристика | Назначение |
1 | 2 | 3 | 4 |
Нефтяное дистиллатное масло сернокислотной очистки. Вяз- | |||
кость кинематическая при темпе- | Для гидрав- | ||
Масло инду- | И-20А | ратуре 323 К в пределах | лических |
стриальное | 17...23 мм2/с. Температура | систем при- | |
вспышки в открытом тигле не ниже 463 К. Кислотное число не более 0,05 мг КОН на 1 г масла | способлений | ||
Масло кислотно-земельной очист- | |||
ки. Вязкость кинематическая при | Для смазы- | ||
Масло | Тгг> Тзо | , г 323 К в пределах 20...23 мм /с. | вания под- |
турбинное | Кислотное число не более 0,05 мг КОН на 1 г масла | шипников скольжения | |
Смазочный материал универ- | |||
Солидол | сальный, среднеплавкий, водо- | ||
С | стойкий. Предназначен для ис- | Общее | |
ский | пользования при температурах от | ||
253 до 338 К. Температура кап- | |||
лепадения не ниже 343...348 К | |||
Универсальный среднеплавкий смазочный материал, работаю- | |||
Солидол жировой | УС-1, УС-2 | щий при температурах от 253 до 338 К. Динамическая вязкость при 0 °С и среднем градиенте скорости деформации 10 с"1 не более 250 Пас | Общее |
Динамическая вязкость при | Для быст- | ||
Пластичный | ЦИА- | 243 К и среднем градиенте ско- | роврашаю- |
смазочный | рости деформации 10 с'1 не более | щихся под- | |
материал | 1500 Пас. Температуракаплепа- | шипников | |
дения не ниже 523 К | качения |
Продолжение таблицы 7.6
1 | 2 | 3 | 4 |
Пластичный смазочный материал | пвк | Универсальный смазочный мате- риал, предохраняющий оснастку от коррозии при хранении от 1 до 5 лет в условиях: температура от 223 до 323 К, влажность воздуха до 90 %, температура сползания не ниже 323 К | Для проти- вокоррози- онной защи- ты (консер- вации) при- способлений при хране- нии |
Графитный смазочный материал | Графит | Предназначен для использования в открытых передачах и подвиж- ных соединениях приспособле- ний, работающих при температу- ре от 253 до 343 К и в условиях вакуума | Для зубча- тых передач, домкратов, резьбовых соединений |
Затем выполняется сам расчёт, который заканчивается раз-
бивкой значения расчётного параметра на допуски размеров
деталей приспособления, входящих в размерную цепь. Пос-
ле этого делаются силовой расчёт, расчёты на прочность и
экономическую эффективность.
Силовой расчёт должен иллюстрироваться схемой с ука-
занием сил обработки и зажима, реакций опор, сил трения,
действующих моментов, плеч действия сил и других дан-
ных, необходимых для определения потребных сил зажима.
Заканчивается он расчётом зажимного устройства и привода
11 риспособления.
Для расчёта на прочность выбирают одну-две наиболее
нагруженные детали приспособления. Расчёт осуществляет-
ся по изложенной ниже методике. Экономическое сравнение
нариантов приспособления заканчивают расчётом годового
экономического эффекта и срока окупаемости нового, более
прогрессивного приспособления.
В соответствии с данными расчётов целесообразно от-
корректировать схему приспособления и разработать эскиз
1-го сборочного чертежа. Для составления спецификации
на схеме (эскизе) приспособления нужно пронумеровать его
детали.
Полный расчёт приспособления включает общую часть,
анализ обрабатываемой заготовки, выбор элементов приспо-
собления, его расчётных параметров, схем приспособления и
его установки, а также его расчёты на точность и прочность,
силовой расчёт, расчёт экономической эффективности при-
менения, сборочный чертёж приспособления, спецификацию,
ТУ и описание работы приспособления.
На чертеже общего вида приспособлений следует приво-
дить технические условия его сборки и эксплуатации с ука-
занием точности в собранном виде по выбранным парамет-
рам, обработки в сборе для обеспечения заданной точности (в
случае необходимости), вида покраски и других покрытий,
периодичности контрольных осмотров и проверок точности,
ухода за приспособлением и обслуживания (очистка, смазы-
вание, замена элементов, хранение); требование к установке
на станке и регулировке и др.
7.5 Технико-экономическое обоснование
выбранной конструкции
Обобщённая принципиальная схема выбора приспособ-
ления приведена на рисунке 7.7. Окончательный выбор при-
способления осуществляется после полного расчёта приспо-
собления и технико-экономического обоснования его конст-
рукции. В обосновании обычно сопоставляются различные
конструктивные варианты приспособления для выполнения
одной и той же технологической операции.
Определение экономической эффективности основывается
на сопоставлении приведённых затрат по базовому (существу-
ющий) и новому (более прогрессивный) вариантам. Приведён-
ные затраты на единицу продукции выражаются формулой:
3 = С + EjjKg,
где С — себестоимость единицы продукции, у.е. (условных
единиц);
Рис. 7.7 Принципиальная схема
выбора приспособления
Ен — нормативный коэффициент эффективности капи-
тальных вложений (обычно Ен = 0,15);
Кв — удельные капитальные вложения в производствен-
ные фонды, у.е.
Применительно к расчёту экономической эффективности
использования приспособлений при условии, что в сравнива-
емых вариантах расходы на электроэнергию, амортизацию
станка и инструмент одинаковые, приведёнными затратами 3
можно считать технологическую себестоимость Ст обработки
заготовки в том или ином приспособлении. В качестве себес-
тоимости единицы продукции можно принимать стоимость
операции S0, включающую основную зарплату и накладные
расходы. Вместо удельных капиталовложений целесообраз-
но использовать себестоимость изготовления приспособле-
ния А (руб.) с учётом затрат на его проектирование и эксплу-
атацию, выражаемых в виде её долей (qn и qa).
Коэффициент проектирования данного приспособления
выражается отношением расходов на проектирование и от-
ладку к себестоимости его изготовления (принимается
дп = 0,5). Расходы на проектирование универсального нор-
мализованного приспособления равны нулю, так как завод
его не проектирует и не изготовляет. Коэффициент эксплуа-
тации данного приспособления q3 является отношением рас-
ходов на эксплуатацию (ремонт и уход) за год к себестоимо-
сти изготовления приспособления (принимается q3 = 0,2...0,3).
И, наконец, вместо нормативного коэффициента Еи мож-
но принимать отношение \/ic (здесь ic — срок службы при-
способления). С учётом сказанного формула приведённых зат-
рат на единицу продукции примет вид:
или
где Ст — технологическая себестоимость обработки одной за-
готовки в данном приспособлении, руб.;
L3 — основная заработная плата, руб.;
г — процент цеховых накладных расходов;
N — годовой объём выпуска деталей, шт.
Основная зарплата на выполнение операции в данном
приспособлении определяется по формуле:
где 1шт — штучное время на обработку заготовки, ч;
sp — часовая ставка рабочего, указанная в ТП квалифи-
кации (разряда), у.е.
Процент цеховых накладных расходов з является отно-
шением общей суммы цеховых накладных расходов в год к
общей сумме годовой основной зарплаты производственных
рабочих цеха (обычно z = 180...300 %).
Себестоимость А (у.е.) изготовления приспособления мож-
но приближённо определять в зависимости от сложности кон-
струкции по формуле:
где гп — количество деталей в приспособлении, шт.;
Сп — удельная себестоимость (себестоимость приспособ-
ления, приходящаяся на одну деталь), принимается в зави-
симости от группы сложности приспособления по таблице 7.7.
Срок службы приспособления ic принимается равным
продолжительности эксплуатации приспособления в годах.
Если, например, данные детали будут выпускаться в течение
двух лет, то ic = 2 года. Если выпускаемая продукция ста-
бильна и сроки прекращения её выпуска неизвестны, то для
простых приспособлений средней сложности рекомендуется
принимать ic = 2...3 года, для сложных ic = 4...5 лет.
Для экономического сравнения, например, двух вариан-
тов приспособления сопоставляются два значения техноло-
гической себестоимости обработки заготовки СГ1 и СТ2 с ис-
пользованием соответственно первого варианта приспособле-
ния (существующего) и второго (проектируемого):
Таблица 7.7
Удельная себестоимость Сп приспособления
Группа сложности | Количество деталей | с„, |
приспособления | в приспособлении | у.е. |
1 | до 5 | 1,1 |
2 | 5...15 | 2 |
3 | 15...25 | 3 |
4 | 25...40 | 4 |
5 | 40...60 | 5 |
6 | 60...95 и более | 7 |
Примечания. 1. При отнесении к группе сложности следует, кроме коли- | ||
чества деталей в приспособлении, учитывать приведённые ниже данные. | ||
1-я группа: мелкие приспособления малой и средней сложности, с про- | ||
стыми корпусами и зажимами. | ||
2-я группа: средние и мелкие приспособления соответственно с корпуса- | ||
ми малой и средней сложности, с зажимами малой и средней сложности. | ||
3-я группа: мелкие приспособления с корпусами средней сложности, слож- | ||
ного или средней сложности принципа действия, с простыми или средней | ||
сложности зажимами; мелкие приспособления со сложными корпусами, | ||
средние приспособления с корпусами средней сложности и крупные при- | ||
способления с простыми корпусами, с зажимами простого действия. | ||
4-я группа: мелкие приспособления со сложными корпусами и средние | ||
приспособления с корпусами средней сложности, сложного или средней | ||
сложности принципа действия, с зажимами простого действия; крупные | ||
приспособления с корпусами средней сложности и средние приспособле- | ||
ния со сложными корпусами, с зажимами простого действия. | ||
5-я группа: средние приспособления со сложными корпусами, с зажима- | ||
ми большой и средней сложности; крупные приспособления со сложны- | ||
ми корпусами, простого действия, с простыми и средней сложности за- | ||
жимами; крупные приспособления с корпусами средней сложности, | ||
сложного действия, с простыми и средней сложности зажимами. | ||
6-я группа: крупные приспособления со сложными корпусами, сложного | ||
действия, с зажимами средней и большой сложности; крупные и средние | ||
приспособления с приводами электромагнитного, пневматического или | ||
гидравлического действия, сложные в проектировании и изготовлении. | ||
2. Корректирование С „ на период проектирования приспособления сле- | ||
дует производить по нормативным данным отраслей и предприятий ма- | ||
шине- и приборостроен! | т. |
где L3l и L32 — основная зарплата рабочего, приходящаяся
на одну заготовку, соответственно при использовании перво-
го (старого) и второго (нового) вариантов приспособления;
А1 и А2 — стоимость изготовления приспособлений пер-
вого и второго вариантов (соответственно). Наиболее эффек-
тивным будет вариант, при использовании которого техно-
логическая себестоимость обработки заготовки (сборки изде-
лия) минимальная.
Из совместного решения двух уравнений относительно N
(при условии СТ1 = СТ2) можно найти рациональный годовой
объём выпуска деталей N', при котором оба сопоставляемых
варианта приспособления будут равноценны в экономичес-
ком отношении:
(7.1)
Если заданный годовой объём выпуска N будет больше
значения N', выгоднее применять более сложное приспособ-
ление (второй вариант), если меньше, то менее сложное (пер-
вый вариант).
Экономический эффект Э (у.е.) от применения более про-
грессивного приспособления (второго варианта) можно опре-
делять по формулам: в расчёте на одну деталь
Э = Су! = Cj>2\
п расчёте на годовой объём выпуска деталей (годовой эконо-
мический эффект):
Эг = 9N.
Экономическая эффективность применения варианта при-
способления характеризуется также сроком окупаемости i0
(в годах) дополнительных годовых затрат, связанных с co-
il данием и использованием прогрессивного приспособления.
Срок окупаемости выражается отношением дополнительных
годовых затрат к годовому экономическому эффекту и рас-
считывается по формуле:
Применение конкретного приспособления следует считать
экономически целесообразным в случае, если годовой эконо-
мический эффект от его использования будет превышать го-
довые дополнительные затраты, связанные с созданием и
применением прогрессивного приспособления, т.е. i0 будет
меньше одного года.
7.6 Автоматизация разработки оснастки
Сокращение времени и средств при выборе и разработке
приспособлений достигается созданием на предприятиях и
использованием информационно-поисковых систем (ИПС).
ИПС предназначена для накопления, хранения и целенап-
равленного поиска информации о существующих приспособ-
лениях. Для больших массивов информации целесообразно
использовать ИПС на базе ЭВМ.
ИПС на базе ЭВМ состоит из функциональных блоков
подготовки информации и автоматизированной её обработ-
ки. Основным назначением первого блока является представ-
ление поступающих в ИПС сообщений на внешнем языке
системы, удобном для потребителей и позволяющем осуще-
ствлять их ввод в ЭВМ и обработку. В функции второго бло-
ка входит обработка запросов потребителей на ЭВМ. В осно-
ву его функционирования положена система математическо-
го обеспечения ИПС.
Математическое обеспечение представляет собой комплекс
программных модулей, предназначенных для выполнения со-
ответствующих функций при обработке данных. Подготовка
входной информации (ввод) в ЭВМ заключается в описании
требуемых приспособлений и информационных запросов по-
требителей на информационно-поисковом языке (ИПЯ). В ос-
нову ИПЯ данной ИПС положены конструкторские, техноло-
гические, справочные и другие признаки, характеризующие
конструкцию требуемого приспособления (модель станка, тех-
нологическая операция, сложность приспособления, вид и
размеры технологических баз и установочных элементов и т.п.).
Кодируется информация о технологических базах, в том
числе по лишаемым степеням свободы: установочная (главная)
база — ГБ, направляющая база — НБ, опорная база — ОБ и
т.д. Информация о виде (форме) и относительном положении
баз кодируется цифрами. Так, вид поверхности базы: плоская
обозначается цифрой 10, цилиндрические наружная и внут-
ренняя соответственно цифрами 21 и 22 и т.д.; перпендику-
лярное неподвижное положение ГБ относительно оси шпинде-
ля обозначается цифрой 1, перпендикулярное положение НБ
относительно ГБ цифрой 11 и т.п.
Конструкторская схема приспособления (КСП) включает
информацию о поверхностях установочных элементов и кон-
структорских особенностях приспособления (КОП), включа-
ющих признаки: классификационное обозначение (УНП, СБП,
УСП, НСП и т.п.); число одновременно обрабатываемых за-
готовок, деталей, сборочных единиц; точность обработки или
сборки; расположение привода; уровень автоматизации; кон-
струкция зажимного устройства; вид энергии привода и т.д.
Для всех КОП разработаны кодировочные таблицы. Коды
технологических операций назначаются по «Классификато-
ру технологических операций в машино- и приборостроении».
Вся информация об уже имеющихся на предприятии при-
способлениях после кодирования заносится в память ЭВМ.
При разработке ТП и выборе оснастки технолог должен об-
ратиться в архив ИПС приспособлений. В результате машин-
ной обработки информации на ЭВМ он получит либо распе-
чатки с номером чертежей приспособлений-аналогов с их ос-
новными характеристиками в соответствии с запросом, либо
указание на отсутствие приспособления-аналога. При нали-
чии аналогов возможны два варианта: приспособление-ана-
лог полностью удовлетворяет требованиям изготовления де-
талей и сборочных единиц, и тогда необходимость создания
новой конструкции отпадает (полное заимствование); необ-
ходима частичная доработка аналога, и тогда выписывается
техническое задание (ТЗ) с указанием номеров найденных
приспособлений для использования их при конструировании.
В случае отсутствия приспособления-аналога технолог офор-
мляет ТЗ конструктору на создание нового приспособления.
Время кодирования одного приспособления составляет
~ 10 мин., составление бланка задания на поиск приспособ-
ления — 3...5 мин. Внедрение автоматизированной ИПС по-
зволяет сократить сроки и стоимость создания приспособле-
ний в 1,5...2 раза.
Автоматизация поиска конструкции, расчёта и констру-
ирования приспособлений позволяет в 3...5 раз ускорить под-
готовку производства новых изделий, сократить затраты на
оснастку, улучшить качество приспособлений, повысить уро-
вень их стандартизации. Она обеспечивается созданием сис-
темы автоматизированного проектирования технологической
оснастки (САПР ТО) на базе глубокой унификации и стан-
дартизации приспособлений, их сборочных единиц (функци-
ональных фрагментов) и деталей.
При применении ЭВМ в САПР ТО используются методы
формализованного (программного) и эвристического (опера-
тивного) решения проектных задач. При формализованном
методе решение задач осуществляется ЭВМ по введённым
программам. При эвристическом — процессы выбора конст-
рукций, расчётов и конструирования приспособлений осуще-
ствляет конструктор в форме диалога с машиной.
Автоматизация создания приспособлений с помощью ЭВМ
позволяет решать как частные, так и общие задачи. К пер-
вым относятся расчёты точности приспособлений, потребных
сил зажима, зажимных устройств, приводов к ним, прочнос-
ти и размеров деталей, износа элементов, экономической
эффективности выбора по определённым условиям элемен-
тов схем функциональных фрагментов, определения их ти-
пов, типоразмеров, количества, поиска данных в информа-
ционных массивах. Как правило, эти задачи решаются ЭВМ
по соответствующим алгоритмам и программам. В качестве
примера на рисунке 7.8 приведён алгоритм расчёта по фор-
муле (7.1) годового объёма выпуска деталей (сборочных еди-
ниц), при котором оба сопоставимых варианта приспособле-
ния в экономическом отношении равноценны.
hie. 7.8 Алгоритм расчёта годового объёма выпуска деталей
К общим относятся задачи конструирования приспособ-
ления в целом. Они могут решаться на уровнях от разработ-
ки схем приспособлений и устройств до вычерчивания их
общих видов и деталей, составления спецификаций. При этом
конструктор использует ЭВМ для выполнения сложных и
трудоёмких расчётов, поиска вариантов технических реше-
ний, получения другой информации. В диалоге конструкто-
ра и машины упрощается процесс построения модели при-
способления.
Наиболее эффективна комплексная САПР, позволяющая:
1) осуществлять выбор рациональной системы приспособ-
лений и поиск искомой конструкции;
2) производить выбор рациональной конструкции УНП,
СНП, УСПП и других переналаживаемых приспособ-
лений для обработки и сборки заготовок отдельных де-
талей и сборочных единиц, фрагментов и блоков, обес-
печивающих установку заготовок, деталей, сборочных
единиц;
3) производить синтез конструкций специальных приспо-
соблений и сменных наладок из различных конструк-
тивных элементов с полным описанием конструкции
на основе выполнения соответствующих расчётов, вы-
бора по определённым параметрам (размерам детали,
массе, форме и т.п.) схем конструкций, типов и типо-
размеров деталей и сборочных единиц (фрагментов),
их числа и ориентации в пространстве; уточнения раз-
меров и формы элементов из условия их непересече-
ния с другими элементами, заготовкой (деталью, сбо-
рочной единицей);
4) осуществлять отображения пространственного описа-
ния создаваемой конструкции на плоскости проекций
с автоматическим построением сборочного и деталиро-
вочных чертежей.
На рисунке 7.9 представлена схема автоматизированного
выбора и конструирования приспособления. Такие схемы
обычно реализуются комбинированным методом (формали-
Рис. 7.9 Укрупненная схема
выбора и конструирования приспособления
зованный + эвристический методы), при котором результа-
ты решения частных задач (работа ЭВМ по программам) вы-
водятся на печать и анализируются конструктором. После
анализа таких решений конструктор принимает техничес-
кие решения или решения о поправках и изменении хода
решения общих задач по проектированию приспособлений
(работа в диалоговом режиме). Использование комбиниро-
ванного метода автоматизированного поиска и конструиро-
вания приспособлений вызывает необходимость использова-
ния дополнительных устройств для общения человека с ЭВМ,
в том числе чертёжных автоматов (ЧА), устройств оператив-
ного вывода графической и буквенно-цифровой информации
на экраны типа «Дисплей», терминалов и другой техники.
Автоматизированное конструирование базируется на про-
странственных объектах — конструктивных элементах при-
способлений, которые нерационально расчленять на более мел-
кие составляющие. Эти элементы в виде деталей, УФФ и их
поверхностей модифицируются в ЭВМ в виде буквенно-циф-
ровых кодов.
Общим для всех частей и приспособления в целом явля-
ется возможность расчленения на конечное число нормали-
зованных элементов и синтеза их в процессе конструирова-
ния. Информационное описание конструкции из стандарт-
ных элементов имеет наиболее простой вид, требует мини-
мального объёма машинной памяти и наиболее просто вос-
производится графически на основе буквенно-цифровой ин-
формации.
Конструктивные элементы классифицируются по функци-
ональному признаку. В соответствии с этой классификацией
строится общая структура процесса проектирования, каждо-
му этапу которого соответствует конструирование одного из
функциональных классов конструктивных элементов.
Для построения алгоритмов необходимо выделить свой-
ства, позволяющие определять пространственную ориента-
цию каждого элемента конструкции относительно других.
При этом для каждого элемента вводятся собственная систе-
ма координат и система единичных векторов сборки. При
конструировании начало собственной системы координат со-
вмещается с привязочной точкой на операционном эскизе.
Единичные векторы сборки определяют направление осей
собственной системы координат элемента относительно осей
главной системы координат (ГСК), в качестве которой при-
нимается система координат технологической базы обраба-
тываемой заготовки. Например, на схеме проектирования
сверлильного приспособления (рис. 7.10) XqYqZq — ГСК (ко-
ординатная система технологической базы заготовки),
X{YXZX... XgYgZg — координатные системы конструктивных
элементов, расположенных в привязочных точках в соответ-
ствии с их единичными векторами сборки.
Рис. 7.10 Схема автоматизированного конструирования |
Полные сведения о совокупности всех конструктивных
элементов, с помощью которых можно провести синтез при-
способлений, образуют базовую информацию САПР ТО, ос-
новную часть которой составляют ИПС наладок и приспособ-
лений (НП) и библиотека конструктивных элементов. В со-
ставе источников базовой информации должны быть также
сведения об оборудовании и подетальные спецификации кон-
структивных элементов.
На первом этапе автоматизированного проектирования
(рис. 7.11) выбираются наладки и приспособления из имею-
щихся аналогов в ИПС НП. При отсутствии приемлемых
аналогов производится автоматизированный синтез конструк-
ции приспособления и наладки из конструктивных элемен-
тов (ИПС КЭ).
Автоматизированное конструирование начинается с про-
граммного синтеза из конструктивных элементов в области,
определяемой ГСК (общей для заготовки и приспособления).
Для проектирования конструктивных элементов характер-
ны две стадии:
а) программный выбор принципиальной схемы конструкции;
б) полное конструктивное оформление этой схемы.
Заканчивается автоматизированное конструирование вы-
дачей комплекта конструкторской документации — сбороч-
ного чертежа и спецификации, рабочих чертежей деталей
приспособления.
Дальнейшее совершенствование автоматизированного
конструирования связано с проведением исследований, по-
иском новых принципов, разработкой основ оптимизации
конструкций для повышения качества приспособлений, а
также с расширением автоматизированного проектирования
на базе УСП, УСПП, УНП, СНП, других систем сборно-раз-
борных (обратимых) приспособлений (см. 1.7...1.9).
Контрольные вопросы
1. Назовите исходные данные, используемые при обосно-
вании конструкции и выборе схемы оснастки.
2. Какие меры следует принимать для обеспечения жёст-
кости, прочности, виброустойчивости и точности при-
способлений?
Рис. 7.11 Схема алгоритма автоматизированного
конструирования приспособлений
3. Как обосновываются схемы установки заготовки (дета-
ли, инструмента) и приспособления?
4. Как при проектировании приспособлений учитывают-
ся факторы удобства работы, простоты обслуживания
и ремонтопригодности?
5. Каковы состав и последовательность полного расчёта
приспособления?
6. В чём заключается технико-экономическое обоснова-
ние конструкции оснастки и как оно осуществляется?
7. Какова сущность автоматизации разработки оснастки?
8. Опишите этапы автоматизированного проектирования
приспособлений.
ГЛАВА 8
РАСЧЁТ ОСНАСТКИ НА ТОЧНОСТЬ