Введение. В настоящее время перед машиностроением стоят весьма ответственные задачи

В настоящее время перед машиностроением стоят весьма ответственные задачи. Основные требования к современному производству дать как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью относятся прежде всего к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этих требований обеспечивается не только за счет простого количественного роста производства (нового капитального строительства, увеличения рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового, но и за счет лучшего использования имеющейся техники, лучшей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной технологической оснастки.

Решение задач, стоящих перед машиностроением, неразрывно связано не только с необходимостью совершенствования имеющейся технологической оснастки, но и с проектированием и внедрением новой прогрессивной. Правильно спроектированная и изготовленная технологическая оснастка является эффективным средством повышения производительности труда и качества изделий, снижения их себестоимости, облегчения труда рабочего. Это становится актуальным в условиях рыночной экономики, когда значительно сокращены сроки от проектирования до реализации изделия с необходимостью высокой окупаемости производственных затрат. Степень совершенства технологической оснастки влияет на качество подготовки производства и освоение новых видов продукции, повышение технологической культуры производства, обеспечение точности обработки.

В состав технологической оснастки входят станочные, контрольные, сборочные приспособления, приспособления для установки и закрепления режущего инструмента на станке (вспомогательный инструмент). Приспособлениями в машиностроении называют дополнительные устройства для ускорения и облегчения операций технологического процесса обработки, сборки и контроля. Значительную долю (80…90%) общего парка приспособлений составляют станочные приспособления. Станочными приспособлениями называются дополнительные устройства к металлорежущим станкам, предназначенные для правильной установки, надежного и быстрого закрепления обрабатываемых деталей согласно требованиям технологического процесса.

Для того чтобы провести обработку детали на любом станке, даже самой современной конструкции, необходимо эту деталь установить, как можно точнее сориентировать ее по отношению к режущему инструменту, а затем закрепить. На эти вспомогательные работы, связанные с затратами ручного и очень часто тяжелого изнурительного труда, при выключенном станке на заводах массового производства затрачивается до 50 % основного времени, а в мелкосерийном еще больше (70%). Поэтому при проектировании приспособлений необходимо создавать конструкции, позволяющие максимально сокращать затраты вспомогательного времени на установку и снятие детали и облегчать условия труда рабочих.

В настоящее время невозможно представить ни одного предприятия в любой отрасли народного хозяйства, где бы не применяли приспособления. В стране находится в эксплуатации более двадцати миллионов станочных приспособлений. В крупносерийном и массовом производствах на каждую обрабатываемую деталь приходится в среднем десять приспособлений; затраты на изготовление приспособлений достигают 15-20% себестоимости оборудования, а по трудоемкости – до 80% общей трудоемкости технологической подготовки производства. В целях сокращения сроков подготовки производства широко используют стандартизацию и унификацию. Приспособления позволяют повысить точность обработки, уменьшив квалификацию рабочих, значительно расширить технологические возможности оборудования и облегчить механизацию и автоматизацию всего цикла обработки и сборки машин.

По компоновке и степени специализации приспособления можно разделить на следующие группы: универсально - безналадочные (УБП), неразборные специальные (НСП), универсально-наладочные (УНП), специализированные наладочные (СНП), сборно-разборные (СРП), универсально-сборные (УСП) и универсально-сборная переналаживаемая оснастка (УСПО).

Универсально - безналадочные приспособления (универсальные) являются приспособлениями общего назначения и широко используются в единичном и мелкосерийном производстве.

Неразборные специальные приспособления характерны для массового и крупносерийного производства. Они применяются только для одной какой-либо операции конкретной детали, обрабатываемой на определенном станке. При изменении технологии обработки и конструктивного оформления детали повторное применение таких специальных приспособлений исключается.

В серийном производстве применяются универсально-наладочные приспособления, в которых имеется базовый нормализованный узел универсального приспособления и сменные наладки, конструкция и компоновка которых обусловлена формой, размерами и технологией конкретной детали. трудоемкость изготовления сменных наладок на 60…70% меньше, чем трудоемкость изготовления специальных приспособлений для установки схожих по форме деталей определенной группы. Универсальная часть УНП используют многократно, что значительно сокращает сроки и стоимость подготовки производства при выпуске новых машин. В универсально-наладочных приспособлениях сочетаются простота и дешевизна универсального приспособления с производительностью и обеспечением точности специального.

Сборно-разборные приспособления собирают из нормализованных и взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц для установки и закрепления однотипных деталей. СРП проектируют и собирают в соответствии с формой и габаритными размерами обрабатываемых деталей. Специальные детали в приспособлениях СРП составляют до 20% от их общего количества. В основном эти приспособления применяют для обработки деталей на фрезерных и сверлильных станках в мелкосерийном и среднесерийном производстве. Точность обработки в компоновке СРП (9…7 квалитет) обеспечивается фиксированной установкой составляющих сборочных единиц.

Универсально-сборные приспособления (УСП) легко собираются из заранее изготовленного комплекта нормализованных деталей, после изготовления партии одних деталей разбираются и вновь собираются для изготовления других. Такое многократное использование комплекта деталей приспособлений экономически эффективно в мелкосерийном и опытном производстве. Преимущества УСП по сравнению со специальными приспособлениями: экономия материалов, сокращение качества приспособлений, складских помещений, трудоёмкости технологической подготовки производства. Частота повторного использования элементов УСП является важнейшим показателем эффективности.

По виду соединения элементов применяют три типа УСП: с пазами, с гладкими отверстиями; с резьбовыми и гладкими отверстиями. В первой системе базовая плита имеет точные продольные пазы. Конструктивные элементы, также имеющие пазы, соединяются с плитой посредством шпонок. Во второй системе элементы соединяются втулками, винтами и гайками, в третьей – штифтами и винтами. Межосевые расстояния ограничены точными допусками (0.02мм). Наиболее распространены системы УСП с пазами, поскольку присоединяемые элементы в продольном направлении паза могут быть установлены в любом месте, что создаёт хорошие условия для крепления различных по размеру и форме заготовок. Позиционирование в поперечном направлении зависит от расстояний между пазами. Однако наличие Т – образных пазов ослабляет плиты и, следовательно, вызывает необходимость увеличения их высоты.

Недостатки УСП: ограниченная жёсткость, обуславливающая уменьшение режимов резания и снижение производительности обработки, большая масса, высокая начальная стоимость, невысокая точность компоновок, определяемая суммой допусков составляющих элементов, что существенно влияет на точность обработки. Достижимая точность обработки в приспособлениях из элементов УСП 7…9 квалитет точности.

Система универсально-сборных механизированных приспособлений для станков с ЧПУ является развитием системы УСП. Основой комплектов УСПМ-ЧПУ являются гидравлические блоки, представляющие собой базовые листы УСП с сеткой пазов и встроенными гидроцилиндрами. В станках с ЧПУ и гибких производственных системах широко распространена универсальная сборно-переналаживаемая оснастка (УСПО). УСПО включает стандартные взаимозаменяемые детали и сборочные единицы различного функционального назначения – базовые, корпусные, направляющие, зажимные, крепёжные и средства механизации, из которых методом агрегатирования собираются различные конструкции обратимых станочных приспособлений для базирования и крепления обрабатываемых заготовок. После завершения обработки приспособления разбираются, а составляющие их детали применяются при сборке других приспособлений, что обеспечивает сокращение сроков технологической подготовки производства.

Для взаимной фиксации деталей и сборочных единиц в УСПО применяются беззазорные схемы базирования, обеспечивающие гарантированную выборку зазоров в элементах фиксации. Материалы и химико-термическая обработка, применяемые при изготовлении основных деталей и сборочных единиц УСПО, обеспечивают их работоспособность на протяжении 10 лет. Взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц УСПО даёт возможность собирать приспособления для обработки заготовок с точностью расположения обрабатываемых поверхностей до 8-го квалитета и 9-той степени точности. Более жёсткие требования обеспечиваются подбором деталей УСПО или регулировкой баз. Разнообразная номенклатура стандартных деталей и сборочных единиц УСПО обеспечивает сборку приспособлений для обработки заготовок, имеющих как простую, так и сложную форму. При этом приспособления могут применяться для оснащения универсальных металлорежущих станков, в том числе с ЧПУ, а также станков типа «обрабатывающий центр» и ГПМ, в том числе встраиваемых в ГПС и ГАП. Высокая точность базирования составных частей приспособления и стабильность их положения в процессе обработки позволяет применять приспособления из деталей и сборочных единиц УСПО при серийном изготовлении изделий, а оперативность сборки приспособлений – в единичном производстве. Универсальность и оперативность УСПО обеспечивает быстрый перевод производства на изготовление новых изделий при номенклатурном производстве и частом обновлении изготовляемой продукции.

К настоящему времени в области проектирования и эксплуатации приспособлений накоплен большой опыт. Созданы типовые конструкции высокопроизводительных приспособлений с применением быстродействующих механизированных приводов приспособлений, обеспечивающих высокую точность и экономичность изготовления деталей.

Некоторые вопросы проектирования приспособлений получили научное обоснование. К ним относятся вопросы принципов базирования и расчета погрешностей изготовления деталей в приспособлениях, создания методики расчета силы закрепления и обеспечения прочности зажимных устройств. К настоящему времени разработаны методики расчета экономической целесообразности выбора того или иного варианта приспособления.

Большой вклад в совершенствование учения о приспособлениях внесли наши ученые Б.С. Балакшин, А.В. Яхин, Д.И. Решетов, М.А Ансеров, В.С. Корсаков и многие другие.

В настоящее время совершенствование конструкций приспособлений является одним из основных и неисчерпаемых внутренних для каждого предприятия резервов, позволяющих решить поставленные перед машиностроением задачи в более короткие сроки. Внедрение в производство высокопроизводительных быстродействующих приспособлений способствует автоматизации производственных процессов и быстрому техническому прогрессу в машиностроении.