Техническая характеристика комплектов УСП

Характеристика	УСП-8	УСП-12	УСП-16
Ширина шпоночного паза, мм Допустимое отклонение: шпоночного паза шпонки Диаметр основной крепежной резьбы, мм Шаг между пазами, мм Среднее время сборки одного приспособления, ч Габаритные размеры обрабатываемых заготовок, мм: длина ширина, высота Наибольшая масса обрабатываемых заготовок, кг Наибольший диаметр обрабатываемых заготовок, мм	8   H7 h6 M8 30 1,5   220 120 100 3   12	12   H7 h6 M12x1,5 60 3   700 400 500 60   38	16   H7 h6 M16 90 6   2500 2500 1000 3000   50

Используя комплекты всех серий, можно собирать (компо­новать) У СП для различных типов станков. Каждый элемент за год применяют в компоновках от 60 до 100 раз.

Элементы УСП по функциональному назначению делят на шесть групп:

1) базовые (плиты, угольники, оправки и др.);

2)  корпусные (опоры, призмы и др.);

3) установочно-направляющие (шпонки, пальцы, кондуктор­ные втулки и др.);

4)  крепежно-прижимные (прихваты, планки, болты, гайки и др.);

5)  разные (вилки, оси и др.);

6) сборочные единицы (поворотные головки, зажимные уст­ройства и др.).

На сопрягаемых (рабочих) плоскостях основных элементов УСП имеется сетка взаимно перпендикулярных П- или Т-об- разных пазов. По способу шпонка—паз с минимально гаранти­рованным зазором осуществляется взаимная ориентация элемен­тов. К точности элементов УСП предъявляют высокие требова­ния (см. табл. 2.10).

Базовые и корпусные детали изготовляют из стали 12ХНЗА с последующей цементацией и закалкой до твердости (58...62 HRC, установочные — из стали У8А с закалкой до твердости 38...42 HRC.

Для обеспечения эффективного использования имеющегося парка оснастки созданы службы УСП, в штат которых входят конструкторы и слесари-сборщики. Роль конструктора в систе­ме УСП сводится к разработке компоновочных схем сложных УСП и выполнению сложных расчетов (например, настроечных размеров), а также к конструированию специальных деталей. Сборку УСП осуществляют по образцу, выполненному в метал­ле, или по заданной схеме. Затем проводят отладку УСП, обра­ботку пробных деталей и контроль их параметров.

Монтаж УСП начинают с выбора основания, которое может состоять из одной или нескольких базовых плит, соединенных в каркас соединительными планками и угольниками. С помощью шпонок и крепежных деталей корпусные элементы и сборочные единицы ориентируют и крепят на основании одно относитель­но другого.

Рис. 2.83. Схема на­стройки на размер А передвижной планки с отверстием под кон­дукторную втулку: 1 — плита; 2 — опо­ры; 3 — передвижная планка; 4 — валик; 5— набор концевых мер длины

 Если УСП предназначено для выполнения сверлильных или расточных операций, в него вводят детали для направления ре­жущего инструмента. При установке УСП для токарных, карусельных и внутришли-фовальных операций на вращающейся ба­зовой плите должно быть предусмотрено место для корректирующего элемента, массу и положение которого определяют в про­цессе балансировки приспо-собления (допу­стимый дис-баланс не более 0,05 Н ∙ м).

   

Заключительным этапом компоновки УСП является установка деталей, обеспе­чивающих точное положение приспособле­ния на станке (рис. 2.83).

Для достижения максимальной точнос­ти, надежности и жесткости УСП необхо­димо увеличивать количество шпонок и крепежных болтов; при сборке не следует допускать подгонку элементов.

На рис. 2.84 приведен пример УСП для сверления двух отверстий в валике. Осно­ванием служит прямоугольная плита 1, на которой установлены две колонки из опор 2 с кондукторными планками 3. Заготовка 7 базируется на две ступенчатые планки 9 и винтом 6 поджимается к планке 8. Зажим производится при­хватом 4, а сверление отверстия через кондукторную втулку 5.

Токарное УСП для растачивания отверстия в рычаге (рис. 2.85) собрано на круглой плите 1. Заготовка 4 базируется по ранее обработанному отверстию на установочный палец планки 3. Под­водимая призма 5 ориентирует рычаг в угловом положении по цилиндрической поверхности малой головки. Заготовку закреп­ляют с помощью быстросменной шайбы 2. Приспособление тре­бует балансировки при установке на шпиндель станка.

К недостаткам УСП следует отнести пониженную жесткость элементов и компоновки в целом, высокую податливость кре­пежных элементов, не всегда достаточную точность фиксации, невысокий уровень механизации и высокую стоимость набора.

Разработаны и широко применяются ряд специализирован­ных систем УСП. Рассмотрим некоторые из них.

Универсально-сборные механизированные приспособления (УСПМ) предназначены для обработки заготовок 400x400x260 мм на универсальных станках и станках с ЧПУ фрезерной и свер­лильной групп. Выпускают их двух видов: с пазом 12 (УСПМ-12) и 16 мм (УСПМ-16). Средства механизации обеспечивают их использование с элементами стандартных комплектов УСП со­ответствующего размера. Точность обработки в УСПМ соответ­ствует IT6...IT8. В УСПМ-ЧПУ для фрезерования пазов (рис. 2.86) заготовку 3 устанавливают по плоскости и двум отверстиям на планки 2, 6 и два пальца 5. Закрепление осуществляется при­хватами 1 от гидроцилиндров 4.

Рис. 2.84. УСП для сверления двух отверстий

Рис. 2.85. УСП для растачивания отверстия в рычаг

Рис. 2.86. УСПМ с ЧПУ для фрезерования пазов

 

 

Универсально-сборные контрольно-измерительные приспо­собления (УСКИП) и универсально-сборные многомерные кон­трольно-измерительные приспособления (УСМКИП) предназна­чены для измерения отклонений формы и взаимного располо­жения поверхностей крупногабаритных деталей (УСКИП) и тел вращения (УСМКИП) (рис. 2.87). Измерение производят инди­каторами, миниметрами и индуктивными датчиками с погреш­ностью в пределах 0,005...0,02 мм.

Разновидностью системы УСП является СРП. Основное от­личие СРП от УСП заключается в том, что СРП собирают из деталей и сборочных единиц с применением сменных наладок на весь период производства изделия (УСП разбирают после об­работки очередной партии деталей). Точность обработки в СРП составляет IT6, IT7. Для ее повышения допускается доработка поверхностей деталей СРП, контактирующих с заготовкой. При­способления переналаживают путем перекомпоновки, регулиро­вания или замены сменных наладок. Фиксацию элементов в СРП осуществляют способом палец — точное отверстие, для чего на элементах выполнены системы точно координированных цилин­дрических отверстий.

Для закрепления сменных наладок и дру­гих элементов предусмотрены продольные Т-образные пазы. Зак­репление заготовок обеспечивают встроенные в плиты гидроци­линдры, а также гидравлические зажимные устройства.

Поскольку плиты СРП не имеют поперечных пазов и отвер­стий, их жесткость в 2 раза выше, чем аналогичных плит УСП. В комплекте СРП предусмотрены переходники, позволяющие собирать комбинированные приспособления из элементов УСП и СРП, что расширяет их технологические возможности. К не­достаткам СРП относят меньшую по сравнению с УСП универ­сальность, а также более трудоемкую и дорогую подготовку к работе (если требуется изготовить специальную наладку), отсут­ствие деталей для направления режущего элемента и др.

 

 

Рис. 2.87. УСМКИП для контроля линейных размеров вала:

1 — плита; 2 — планка суппорта; 3 — призма; 4 — державка; 5, 13 — упоры; 6 — планка; 7, 8, 15 — валики; 9, 10, 14 — зажимные планки; 11 — державка; 12 — индикатор

  

 Для оснащения станков с ЧПУ разработаны два специализи­рованных комплекта СРП: для многоцелевых и расточных стан­ков, для фрезерных и сверлильных. На рис. 2.88 показан при­мер компоновки СРП-ЧПУ. Основанием приспособления слу­жит гидрофицированная плита 1, на которой установлены сменные наладки 2 с базированием на цилиндрический 11 и ромбический 12 пальцы. Наладки закреплены болтами 7 и гай­ками 8. Заготовки 6 устанавливают на наладки и базируют отвер­стиями по втулкам 5. Болтами 4, соединенными со штоками пор­шней 10 через быстросъемные шайбы 3, закрепляют заготовку. Палец 9 служит для ориентации приспособления на столе станка.

Новой системой переналаживаемого типа является общема­шиностроительный комплекс УСПО. Она предназначена для сборки приспособлений в серийном производстве деталей мел­ких и средних размеров на станках фрезерно-сверлильно-рас­точной групп.

В УСПО применяют беззазорное соединение элементов спо­собом цилиндрическое отверстие — пружинящее разрезное ко­ническое кольцо — жесткий штифт с двумя конусами, которое обеспечивает высокую жесткость и точность сборки элементов и сохранение этой точности в течение всего периода работы УСПО (рис. 2.89).

Увеличение жесткости элементов УСПО (в 1,3 раза) вслед­ствие перехода от Т- и П-образных пазов к цилиндрическим и резьбовым отверстиям, повышение точности и стабильности по­ложения элементов приспособления (в 2—3 раза) позволяют в 1,7 раза увеличить режимы резания и в 2 раза точность обработ­ки заготовок по сравнению с УСП.

Рис. 2.88. Четырехместное СРП для фрезерования лысок и сверления отверстий во фланцах на фрезерно-сверлильном станке с ЧПУ

Рис. 2.89. Беззазорное соеди­нение элементов УСПО:

1 — фиксирующий палец; 2 — втулка разрезная; 3 — шайба упругая

 

На рис. 2.90 показана схема использования гидрофициро- ванной базовой плиты 5 с гидроцилиндрами 1 при маятниковой обработке. В корпусе базовой плиты 5 выполнен центральный распределительный канал, состоящий из двух частей / и II, ко­торые при одно- или многоместной обработке сообщаются между собой, а рабочая жидкость от источника высокого давления по­дается по одному из трубопроводов (4 или 7).

Рис. 2.90. Схема установки заготовок на гидрофицированной базовой плите при маятниковой обработке

При маятниковой обработке деталей части I и II канала разъ­единены крышкой 6. Рабочая жидкость подается по трубопро­водам 4 и 7 независимо. В процессе обработки, например заго­товки 2, в правой части приспособления происходит замена го­товой детали на заготовку 3.

Для комплекса УСПО характерен высокий уровень механи­зации вследствие применения механизированных сборочных еди­ниц (гидрофицированные базовые плиты) и автономных средств механизации (гидроцилиндры, гидравлические прижимы и др.). Все гидравлические устройства рассчитаны на рабочее давление 20 МПа вместо 10 МПа, как в механизированных УСП. Увели­ченные габаритные размеры в плане базовых плит (до 800x630 мм) позволяют собирать приспособления для многоместной обработки и обработки крупных заготовок.

Закрепление заготовок в этих приспособлениях осуществля­ется с помощью быстросменных бесшланговых гидроцилиндров вертикальной или горизонтальной компоновки (рис. 2.91), в ко­торых применен принцип «обратного действия», т. е. заготовки удерживаются не благодаря давлению масла в гидроцилиндре, а за счет предварительно сжатых тарельчатых пружин. При этом

Рис. 2.91. Двухместное гидравлическое бесшланговое приспособление с горизонтальными гидроцилиндрами

достигается постоянство силы зажима, возможность свободного перемещения приспособления в рабочей зоне станка и незави­симость от перепада давления в гидросистеме.

Девятиместное гидравлическое приспособление из комплек­та УСПО (рис. 2.92) предназначено для базирования и закреп­ления заготовок деталей типа «фланец» при их обработке на мно­гоцелевых станках с ЧПУ в условиях серийного производства. Заготовки 4 базируют по торцу и внутренней цилиндрической поверхности, устанавливают на стаканы 3 и закрепляют быст­росъемными шайбами 5 с помощью гаек 6 и шпилек 7, ввин­ченных в штоки поршней гидроцилиндров 8. Стаканы 3 базиру­ют и закрепляют на плите 1. Гидроцилиндры ввинчены в отвер­стия плиты. Быстроразъемные соединения 2 предназначены для соединения каналов плиты с источником давления масла.

Рис. 2.92. Девятиместное гидравлическое бесшланговое приспособле­ние с вертикальными гидроцилиндрами

 

УНП и СНП состоят из базового агрегата, представляющего собой на 80...90 % готовое приспособление, и сменных наладок, устанавливаемых на базовом агрегате. При запуске новой партии заготовок приспособление не снимают со станка, а лишь заме­няют (переустанавливают или регулируют) сменные наладки не­посредственно на рабочем месте. В качестве сменных наладок можно использовать специальные детали.

Область применения УНП и СНП — серийное производство в условиях группового метода обработки заготовок. УНП исполь­зуют для обработки заготовок различной геометрической формы, но сходных между собой по условиям базирования и закрепле­ния, СНП — для обработки заготовок, подобных по признаку базирования, закрепления и геометрической формы. При подбо­ре группы деталей в качестве представителя, по которому проек­тируют наладочные приспособления, выбирают наиболее слож­ную деталь или разрабатывают комплексную деталь, сочетающую в себе основные конструктивные элементы деталей этой группы.

К числу нормализованных приспособлений, на базе которых собирают наладочные приспособления, относят планшайбы, пат­роны, кондукторы, механизированные тиски и другие устройства.

Универсально-сборные приспособления для сборки под сварку (УСПС) с пазами 8, 12 и 16 мм применяют для сборки под сварку и прихватку элементов конструкции с габаритными раз­мерами от 50x35x25 до 5000x1000x1000 мм и массой от 0,2 до 1500 кг.

Точность УСПС ниже точности станочных УСП (для сопря­гаемых элементов соответствует IT8...IT10). Надежность и дол­говечность деталей и узлов УСПС (износо- и термостойкость против брызг металла при сварке, прочность элементов) обеспе­чиваются использованием низколегированных сталей и высоко­прочных чугунов, применением термической или термохимичес­кой обработки, наличием специального защитного покрытия.

Конструктивно предусматривают взаимозаменяемость элемен­тов УСПС разных серий, а также элементов УСПС с элемента­ми УСП для механической обработки. Комплект элементов УСПС состоит из набора отдельных деталей и неразборных уз­лов. При эксплуатации УСПС кроме нормализованных элемен­тов можно применять и специальные детали, используемые од­нократно и изготовляемые без термической обработки (устано­вочные пальцы, штыри, фальшвалы и др.).

По назначению детали и узлы комплекта УСПС подразделя­ют на базовые, корпусные, установочно-направляющие, крепеж­но-прижимные, а также детали различного назначения (опоры колпачковые, кольца и пружины). Номенклатура свариваемых изделий включает рамы, рычаги, кронштейны, балки, трубчатые и плоские конструкции.

К УСПС предъявляют требования по жесткости корпуса, ко­торую обеспечивают компоновкой элементов, их фиксацией меж­ду собой шпонками и соединением болтами (на один стык не­обходимо ставить 3-4 шпонки).

Независимо от конструкции УСПС при их сборке должны выполняться некоторые общие требования:

резьбовые соединения рекомендуется затягивать шестигран­ными гайками (на шестигранной гайке момент затяжки достигает 60... 120 Н м, а на круглой гайке со шлицом — 35...90 Н м);

в местах, труднодоступных для установки и затяжки шести­гранных гаек, следует использовать круглые гайки с внутренним

шестигранником. Под гайки, устанавливаемые на пересечении пазов, необходимо подкладывать усиленные шайбы;

расположение фиксирующих и зажимных элементов должно быть по возможности таким, чтобы на них не попадали брызги металла при сварке;

на установочных базах приспособления рекомендуется раз­мещать те поверхности свариваемых деталей, которые механи­чески обработаны (плоскости, пазы, отверстия и др.);

зажимные устройства УСПС не должны вызывать деформа­ции устанавливаемых и закрепляемых перед сваркой деталей, при этом сила зажима должна быть достаточной для обеспечения неизменности их положения перед прихваткой и в то же время не препятствовать усадке швов.

На рис. 2.93 показано УСПС для цилиндра, который состо­ит из трубы диаметром 500 мм, двух фланцев и хомута. Хомут, содержащий кольцо и две цапфы, собирают и сваривают в дру­гом УСПС.

При сборке оси центральной трубы и хомута должны быть взаимно перпендикулярными и располагаться в одной плоскости с точностью ±0,5 мм. Базовой деталью при сборке цилинд­ра является центральная труба, на которую надевают хомут и фланцы. В таком виде трубу укладывают на четыре стойки, со­бранные из закрепленных на стенде 1 угольников 3 и опор 4. Две стойки, расположенные в одном поперечном пазу стенда, представляют собой раздвижную призму. Цапфы хомута фикси­руют и крепят в призмах 6, установленных на стойках 5.

 

Рис. 2.93. Компоновка УСПС для сборки под сварку цилиндра

 

Высоту подкладок стойки подбирают с таким расчетом, чтобы оси цап­фы хомута и центральной трубы лежали в одной плоскости. Пер­пендикулярность этих осей обеспечивают установкой всех эле­ментов УСПС во взаимно перпендикулярных пазах сборочного стенда. Боковыми поверхностями фланцы прилегают к угольни­кам. Для их соосности с центральной трубой на стенде установ­лены стойки 2. Крепят фланцы прихватами 7.

 

Контрольные вопросы

1. Назовите способы уменьшения и исключения погрешности бази­рования при установке по плоскости, в призму, в центры и т. д.

2. Дайте характеристику двух типов зажимных устройств приспо­соблений. У зажимных элементов какого типа раньше наступит момент отрыва от опор и почему?

3. Приведите расчетные зависимости для определения силы закреп­ления в следующих случаях: а) при наличии сдвигающей силы, б) при наличии сдвигающей силы и силы, направленной к зажимному устрой­ству, в) при наличии осевой силы и момента резания.

4.  Какую роль играют кондукторные втулки? Назовите основные типы и материалы для их изготовления.

5. Назовите основные этапы проектирования специального станоч­ного приспособления.

6. В чем сущность и задачи основных этапов проектирования сбо­рочной оснастки?

7. Что такое погрешность измерения и из чего складывается общая погрешность контрольного приспособления?

8. Проанализируйте появление погрешности базирования детали в контрольном приспособлении для различных схем установки (напри­мер, на разжимную оправку).

9. Что такое погрешность передаточных устройств и какие факторы ее определяют?

10. Приведите общую методику расчета точности контрольного при­способления.

11. Какие системы стандартизированных приспособлений применя­ют в машиностроении? Укажите их основные достоинства и недостатки.