Для того чтобы приступить к производству тех или иных изделий, следует выполнить немало промежуточных действий. Пожалуй, наиболее важной стадией в подготовке к началу производства, можно назвать правильное изготовление оснастки , качество которой всецело зависит от умелого и грамотного ее проектирования.

Правильность расчетов важна абсолютно для любого вида производства. Что же касается такого ныне распространенного, как изготовление изделий и комплектующих из стеклопластика, то тут от точности выполненной оснастки действительно зависит очень многое, поскольку данную продукцию чаще всего производят при помощи методов вакуумной инфузии и RTM. Выходит, что еще на ступени проектирования можно задать идеально точные параметры будущего изделия.

Кто выполняет проектирование оснастки

На столь важном этапе технологической подготовки задействованы наиболее квалифицированные и опытные специалисты. Учитывая то, что подготовка оснастки проводится на основе Системы Автоматизированного Проектирования (CAM/CAE/CAD), то при помощи создания высокоточных математических моделей, можно добиться наиболее полной идентичности оснастки размерам заказчика. Часто все основные проектные работы проводятся при помощи автоматизированного программного обеспечения. Это полностью исключает наличие просчетов и обеспечивает в дальнейшем выпуск качественной продукции.

Существуют различные способы получения оснастки, включая традиционные механические. Однако современные компании, занимающиеся проектированием технологической оснастки, создают формы из модельного пластика при помощи точного оборудования с ЧПУ. Ориентиром для проведения работ служат выполненные на основе точнейших математических расчетов 3D модели будущего изделия. Это дает возможность за небольшой период времени проектировать и изготавливать очень сложную оснастку. Чаще всего такие расчеты выполняют сами подготовленные специалисты компании.

Как осуществляется проектирование оснастки

В зависимости от предоставленных заказчиком данных и желаемого результата, весь процесс по созданию проекта оснастки можно разделить на несколько этапов.

Заказчик предоставляет ТЗ или же оно составляется специалистами компании.
Заключается договор на проектные работы, а при необходимости, и на выполнение оснастки. В нем оговариваются условия и сроки.
Непосредственно выполняется проектирование оснастки.
Проверяются параметры оснастки и проводится ее анализ.
При необходимости возможна модернизация и доработка.
Проводится проектное согласование.

В результате заказчик получает полную чертежную документацию, выполненную соответственно ЕСКД и развернутый комплект математических моделей.

Если в заказе предусмотрено изготовления модельной оснастки, то компания-изготовитель предоставляет образцы готовой оснастки на основе подписанных актов. На этом этапе тоже возможна доработка.

С учетом совершенных компьютерных технологий можно предварительно спроектировать, а затем изготовить технологическую оснастку практически любой сложности. В процессе подготовки наряду с грамотным инженерно-техническим персоналом участвуют современные высокоточные программы. Такой тандем позволяет решать поставленные задачи на высочайшем техническом уровне.

Учебно- методическое пособие , 5В071200 – Машиностроение

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

Проектирование технологической оснастки

Учебно- методическое пособие для студентов специальности 050712 , 5В071200 – Машиностроение

Павлодар

Кереку

2011

УДК 621. 9.07 (07 5 . 8 )

Б БК 34.63-5я7 3

Б1 8

им. С. Торайгырова

Рецензенты :

– кандидат технических наук , профессор Павлодарского государственного университета им. С. Торайғыров а

– кандидат технических наук, профессор Инновационного Евразиского университета

Б1 8 Проектирование технологической оснастки : учебно – методическое пособие для студентов специальности 5В071200 Машиностроение / Т. Ш. Баймагамбетов – Павлодар: Кереку, 2011. – 1 8 1 с.

В учебно -методическом пособии рассмотрены конструкции типовых, стандартных базирующих, зажимных и других элементов приспособлений, используемых в механосборочном производстве машиностроительных заводов. Изложены методика проектирования приспособлений, расчеты на точность и сил зажима.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Машиностроение» при изучении дисциплин «Проектирование технологической оснастки», «Технологическая оснастка».

УДК 621. 9.07 (07 5 . 8 )

Б БК 34.63-5я7 3

За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки ответственность несут авторы и составители

Введение

Программой Инновационного развития Республики Казахстан поставлена задача развития перерабатывающих отраслей. Это Республике войти в число экономически развитых стран мира. Важное место наряду с другими перерабатывающими отраслями занимает машиностроение.

По образному выражению професссора «Машиностроение является технологом всех отраслей народного хозяйства». Важно в Казахстане наладить выпуск различных машин автомобилей, самолетов, тепловозов, сельскохозяйственной техники и машин, холодильников, оборудования для металлургической, химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности и другой техники, соответствующих международным стандартам качества и современным требованиям рынка.

В развитых странах, таких как Швеция, Германия, Франция, США, Япония и других машиностроение развито на высоком уровне. Для развития и повышения уровня машиностроения в Казахстане надо строить новые заводы и цеха с развитой технологией и оборудованием, осваивать и внедрять новые технологические процессы, соответствующие требованиям и уровню развития современной науки и техники. Решение этих задач потребует также и новых подходов в организации производства и рациональном использовании оборудования.

Внедрение новых технологических процессов и их совершенствование потребует дальнейшего развития и повышения уровня технологической оснастки. Под технологической оснасткой в машиностроении понимают различные приспособления и принадлежности, используемые при механической обработке, сборке и контроле изделий. В крупносерийном и массовом производстве на каждую обрабатываемую деталь в среднем приходитсяприспособлений., в мелкосерийном и единичном производстве 5 – 10. Проектирование и производство технологической оснастки занимают значительную долю (80%) технической подготовки производства и около 90 % времени при подготовке производства к выпуску новых машин. В настоящее время накоплен большой опыт по проектированию и эксплуатации технологической оснастки.

Значительный вклад в развитие и становление научных основ проектирования приспособлений внесли советские ученые, и другие.

Курс «Проектирование технологической оснастки» занимает важное место при подготовке бакалавров – машиностроения и основная цель преподавания дисциплины привить будущим специалистам первоначальные знания и навыки, которые позволят выполнять на практике работы по конструированию оснастки. При изучении курса следует обратить внимание на то, что задача конструирования технологической оснастки вытекает из общей задачи проектирования технологического процесса изготовления машины.

Изучение курса тесно связано со знаниями, полученными при изучении дисциплин «Технология машиностроения», «Взаимозаменяемость», «Сопротивление материалов», «Конструкционные материалы и термообработка», «Стандартизация, метрология и сертификация», «Теоретическая механика», «Теория резания» и других базовых и других дисциплин.

При проработке курса основное внимание уделяется освоению методики конструирования и расчета приспособлений. Зная принципы конструирования, будущий специалист может творчески подойти к созданию работоспособной, высокопроизводительной и экономичной конструкции технологической оснастки. Практические навыки студент может получить при выполнении курсовой работы и дипломного проекта, а также при прохождении производственной и преддипломной практик он должен изучить существующие прогрессивные на производстве конструкции, ознакомится с нормалями и стандартами и уметь пользоваться ими. Кроме того, необходимо дополнительно проработать по учебным пособиям , альбомам, монографиям, научным статьям и журналам оригинальные и передовые конструкции.

1 Понятие о приспособлении и технологической оснастке

Технологические процессы изготовления, сборки или контроля деталей и узлов машин осуществляются с использованим различных приспособлений для закрепления. установки, базирования и другой технологической оснастки, которые служат для обеспечения необходимой точности изготовления или сборки, повышения производительности и культуры труда, автоматизации прозводственных процессов и отдельных операций.

1.1 Служебное назначение приспособлений

Приспособление звено технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь. Приспособления связывают координатную систему детали или режущего инструмента с координатной системой станка с целью получения требуемого качества при наименьшей себестоимости производимой продукции, а также с целью улучшения условий труда. Приспособление – орудие производства. Например: обработка на вертикально-сверлильном станке.

Рисунок 1.1 – Координатные системы звеньев технологической системы

Одно приспособление вспомогательный инструмент, предназначено для базирования режущего инструмента и увязывает координатную систему режущего инструмента (X ри , Y ри , Z ри X ст , Y ст , Z ст ). Установочно-зажимное приспособление предназначено для базирования детали и материализует принятую технологом схему базирования, увязывая при этом координатную систему детали (X дет , Y дет , Z Дет ) с координатной системой станка (X ст , Y ст , Z ст ).

Каждое приспособление имеет свою координатную систему: X всп , Y всп , Z всп – координатная система вспомогательного инструмента, X пр , Y пр , Z пр – координатная система установочно-зажимного приспособления для установки и закрепления детали. Точность взаимной увязки всех перечисленных координатных систем предопределяет получение требуемых показателей точности детали. Приспособление входит в замкнутую технологическую систему, поэтому в общем случае их называют технологической оснасткой в отличие от технологического оборудования и применяемых инструментов.

Достижение заданного качества детали с помощью приспособления

Рассмотрим обработку детали на расточном станке с применением приспособления и без приспособления.

Рисунок 1.2 – Растачивание отверстия без использования технологической оснастки

При расточке отверстия деталь устанавливается на столе станка на подкладные планки. Требуемый размер от оси отверстия до основания детали получается в результате настройки размерной цепи технологической системы.

Аfont-size:14.0pt"> (1.1)

а погрешность размера будет равна

. (1.2)

Количество составляющих звеньев размерной цепи равно 5.

При расточке отверстия с применением приспособления размер получается в результате (рисунок 1.3)

position:absolute;z-index:47;margin-left:0px;margin-top:0px;width:765px; height:349px">

Рисунок 1.3 – Растачивание отверстия с использованием технологической оснастки

настройки другой размерной цепи

https://pandia.ru/text/79/498/images/image010_19.gif" width="13" height="11 src=">font-size:14.0pt"> (1.3)

Погрешность замыкающего звена будет равна

font-size:14.0pt"> (1.4)

Количество составляющих звеньев размерной цепи уменьшилось до 3.

Таким образом, применение приспособления позволяет повысить точность обработки путем сокращения числа составляющих звеньев размерной цепи технологической системы.

Применение приспособлений позволяет также повысить производительность труда, расширить технологические возможности оборудования, облегчить условия и повысить культуру труда.

1.2 Классификация приспособлений по их целевому назначению

Установочно-зажимные приспособления предназначены для установки и закрепления обрабатываемых деталей на металлорежущих станках в процессе их их механической обработки. Они материализуют. Принятую технологом мсхему базирования, увязывают координатную систему детали с координатной системой станка.

Вспомогательные инструменты служат для установки и закрепления режущих инструментов на станках. Приспособления этого типа базируют режущий инструмент и увязывают координатную систему режущего инструмента с координатной системой станка.

Сборочные приспособления для зажима служат для закрепления деталей и узлов в требуемом для сборки положении для придания устойчивости собираемому узлу в процессе сборки.

Установочные приспособления предназначены для правильной и точной установки соединяемых деталей или узлов и их взаимной ориентации, что обеспечивает собираемость, получение требуемых монтажных размеров и точности при сборке.

Рабочие приспособления используются при выполнении сборочных операций и переходов в качестве рабочего инструмента (винтовые и гаечные ключи, отвертки, механизированные гайко и шпильковерты и т. д.).

font-size:14.0pt">Рисунок 1. 4 – Классификация приспособлений

Контрольные приспособления служат для установки и базирования деталей и узлов в процессе их контроля.

При сборке контрольные приспособления применяются для контроля параметров собранных узлов и машин. Изготавливаются чаще всего в виде испытательных стендов. Контрольные приспособления для контроля параметров отдельных деталей могут быть одно и многомерными.

Приспособления для автоматических линий изготавливаются как специальные или спутники, кантователи, манипуляторы, перегружатели, которые служат для перемещения, перевертывания деталей, а также для загрузки и разгрузки рабочих позиций.

Универсальные средства для перемещения и перевертывания деталей серийно изготавливаются промышленностью. Это кантователи, промышленные роботы и т. п.

1.3 Механизация и автоматизация приспособлений

Автоматизации процессов предшествует механизация элементов технологической системы. Механизация предполагает замену мускульной энергии рабочего энергией другого источника (пневмопривода, гидропривода, электромагнитного или электрического привода). Механизация имеет следующие цели:

Уменьшение трудоемкости изготовления детали;

Повышение производительности труда;

Улучшение условий труда;

Снижение себестоимости продукции.

Под автоматизацией понимается придание машине, в том числе и металлорежущим станкам с приспособлениями, способности к самоуправлению.

Целью автоматизации является уменьшение трудоемкости изготовления продукции, улучшение условий труда, повышение точности обработки и производительности труда.

Различают частичную и полную автоматизацию. При частичной автоматизации автоматизируется часть цикла работы машины. Например, рабочий ход, подвод и отвод инструмента выполняются автоматически, а установка детали в приспособление и снятие осуществляется вручную. Машины такого рода называются полуавтоматами.

При полной автоматизации создают машины-автоматы. При полной автоматизации автоматизируется весь цикл работы машины, включая установку и снятие деталей с помощью механических роботов-манипуляторов, кассетных лотков.

2 Основы конструирования станочных приспособлений

Станочные приспособления являются наиболее многочисленными из всех видов приспособлений. Они составляют около 75 – 80 % всего парка приспособлений.

Основные принципы конструирования станочных приспособлений применимы и для других видов приспособлений (сборочных, контрольных и т. д.).

Станочные приспособления состоят из типовых частей:

1) базирующие устройства;

2) зажимные устройства;

3) силовые устройства;

4) корпусные детали.

Эти устройства имеются во всех станочных приспособлениях, В зависимости от назначения приспособления могут иметь дополнительные составные элементы конструкции;

5) делительные и поворотные устройства;

6) устройства для направления и координирования режущего инструмента.

Каждая составная часть приспособления имеет свою координатную систему.

Точность взаимосвязи координатных систем составных частей приспособлений, в конечном счете, определяет точность обработанной детали.

Например, неперпендикулярность оси кондукторных втулок относительно базирующих элементов приспособления приведет к неперпендикулярности обработанного отверстия детали относительно ее основания.

Процесс проектирования приспособления представляет собой синтез типовых составных частей. При проектировании приспособлений составные части привязываются, прежде всего, к детали, а именно к базирующим поверхностям.

Поэтому должна быть основная (главная) система координат приспособления, проходящая через базовые поверхности детали, к которой привязываются координатные системы всех составных частей приспособления.

Рисунок 2.1 – Координатные системы составных частей приспособления

2.1 Устройства для базирования и повышения жесткости детали

Устройства для базирования материализуют принятую технологом схему базирования. Каждая теоретическая точка базирования, за исключением скрытых баз, реализуется базирующим элементом.

Основные требования, предъявляемые к базирующим устройствам:

1) устройства для базирования должны лишать деталь шести степеней свободы;

2) устройства для базирования должны обеспечить правильность положения детали относительно режущего инструмента;

3) устройства для базирования не должны портить поверхности чистовых баз детали;

4) устройства для базирования должны сохранять постоянными свои размеры в течение определенного времени, т. е. быть износостойкими;

5) устройства для базирования должны быть легко доступными для ремонта;

6) устройства для базирования должны хорошо очищаться от стружки.

2.1.1 Устройства для базирования детали по плоскости

При установке детали на установочную плоскость в качестве базирующих элементов приспособления применяются опорные штыри и пластины. Опорные штыри и пластины материализуют технологические базы при установке детали по одной, двум или трем плоскостям.

Опорные штыри. Опорные штыри изготавливают с плоской, сферической и насеченной головками.

При установке детали на опорные штыри с плоской головкой необходимо, чтобы рабочие поверхности штырей находились в одной плоскости. Опорные штыри запрессовывают в корпус приспособления, головки штырей после сборки шлифуют, припуск составляет 0,2 – 0,3 мм.

Установочную плоскость детали чисто обрабатывают до Ra 1,25 – 0,63 мкм.

Опорные штыри со сферическими и насеченными головками применяют при базировании деталей по черновым, необработанным поверхностям. Опорные штыри со сферическими головками создают точечный с базовыми плоскостями деталей, а опорные штыри с насеченными головками позволяют повысить коэффициент трения до 0,5 – 0,6. Опорные штыри со сферическими головками применяются для базирования длинных и узких деталей опорные штыри с насеченными головками применяются при обработке деталей с большими и неравномерными припусками на черновых операциях, когда возникают большие силы резания и большие диапазоны их колебания.

Опорные пластины. Заготовки на опорные пластины устанавливаются с обработанными базами.

Рисунок 2.3 – Опорные пластины

Опорные пластины прикрепляются к корпусу приспособления винтами М6, М8, М12, М14. Установку на опорные пластины осуществляют чисто обработанными поверхностями, допустимая нагрузка составляет 5 Мпа. Основной недостаток плоских опорных пластин состоит в том, что плохо очищаются от стружки, поэтому их чаще применяют на вертикальных стенках приспособления или применяют пластины с косыми пазами.

Изготавливают опорные пластины из малоуглеродистых сталей марок 15, 20, 20Х. Термическая обработка; цементация на глубину 1 -1,5 мм с последующей закалкой до твердости HRC 50 –55. При установке на опорные пластины и штыри приводит к осадке заготовки. Приложение силы вне центра вызывает неравномерную осадку заготовки по длине пластины.

Самоустанавливающиеся опоры. Самоустанавливающиеся опоры применяются при базировании по черновым и необработанным поверхностям, в тех случаях, когда заготовки имеют большие и неравномерные припуски, большие отклонения от правильной геометрической формы, а также при установке по ступенчатым плоскостям. Например, при установке по ступенчатой плоскости, размер h колеблется в пределах допуска, поэтому возникает погрешность обработки. Схема самоустанавливающейся опоры приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Схема самоустанавливающейся опоры

2.1.2 Установка заготовок на два цилиндрических отверстия и перпендикулярную к ним плоскость

По плоскости и двум отверстиям базируются при обработке деталей типа корпусов, плит, картеров. Преимущества такой схемы базирования простота конструкции приспособления, возможность соблюдения принципа постоянства баз на большинстве операций технологического процесса. При этом материализуется следующая схема базирования.

font-size:14.0pt">

Рисунок 2.6 – Схема базирования на два отверстия и плоскость

Материализацию установочной базы на плоскость осуществляют опорными штырями или пластинами, установка по отверстиям осуществляется на два установочных пальца.

Установочные пальцы бывают постоянные, сменные и выдвижные, по форме в поперечном сечении цилиндрические и ромбические. Цилиндрические пальцы лишают заготовку двух степеней свободы, а ромбические одной степени.

font-size:14.0pt">

Рисунок 2.7 – Конструктивные разновидности цилиндрических пальцев

Рисунок 2 .8 – Ромбический палец

Различают две конструктивные разновидности постоянных установочных пальцев без бурта и с буртиком. Отверстия для базирования в заготовке обрабатываются по 6, 7 квалитетам точности в системе отверстия (Н6, Н7) с шероховатостью Ra 0,63 – 1,25 мкм. Установку заготовок на пальцы осуществляют по посадкам font-size:14.0pt">Сменные пальцы обычно используются в групповых приспособлениях для обработки деталей, имеющих базовые отверстия с разными диаметральными размерами, но одинаковыми межцентровыми расстояниями или оси пальцев должны раздвигаться. Установку таких пальцев в приспособление осуществляют через переходные втулки.

В настоящее время предприятиям, чтобы оставаться конкурентоспособными, необходимо использовать автоматизированное проектирование пресс-форм и штампов, обеспечивающее сокращение количества ошибок и, как следствие, повышение качества пресс-форм. Компания Delcam plc обладает подобным решением - это модуль разработки оснастки литья под давлением PS-Moldmaker.

Одним из основных преимуществ этого модуля является наличие в нем баз стандартных элементов таких фирм, как HASCO, Pedrotti, Futaba, Meusburger и т.п. Естественно, конструктор может создавать и собственную базу элементов. Система автоматически позиционирует такие детали, как колонки, плиты и т.п., с необходимыми зазорами между ними, которые в любой момент можно отредактировать. Другие же элементы, например толкатели, конструктор позиционирует сам, а все необходимые вырезы в зависимых деталях программа генерирует автоматически, тем самым позволяя экономить время на рутинной работе.

Импорт

В качестве детали для проектирования пресс-формы мы можем либо выбрать модель, спроектированную в PowerSHAPE, либо импортировать ее из других систем (Inventor, SolidWorks, Solid Edge, Catia, Unigraphics, Cimatron и т.д.).

В качестве примера рассмотрим реальный проект, спроектированный и изготовленный на «Бийском заводе стеклопластиков» конструктором А.М.Воронцовым. Проект был полностью выполнен с помощью стандартных элементов HASCO, что позволило сократить сроки проектирования и изготовления в несколько раз.

Анализ модели и построение поверхности разъема

Работу над пресс-формой, как и полагается, начинаем с тщательного анализа модели проектируемого изделия. PowerSHAPE и PS-Moldmaker имеют необходимый набор инструментов для решения этого вопроса. В 7-й версии PowerSHAPE все они вынесены на отдельную панель, что делает работу более удобной и оперативной. Рассмотрим эти инструменты подробнее.

Первое, на что нужно обратить внимание при проектировании, - это отрицательные уклоны (рис. 1). Особенно это актуально при работе с моделями, полученными из других CAD-систем, но не следует пренебрегать такой возможностью и при работе с «родными» моделями PowerSHAPE, так как основной причиной ошибки, несмотря на совершенствование программных продуктов, в 90% случаев является сам пользователь.

Очень удобна команда анализа толщины изделия, позволяющая на начальном этапе сделать предварительный прогноз о возможных утяжках при литье, учесть разнотолщинность при проектировании литниковой системы.

Динамическое сечение (рис. 2) позволяет с помощью бегунка перемещать секущую плоскость и видеть содержимое моделей. Кроме того, можно получить кривые по линии пересечения модели и секущей плоскости и использовать их в дальнейшем для получения линии разъема.

Другие команды панели инструментов анализа, такие как команды для проверки сопряжений, оценки кривизны поверхностей (рис. 3), делают подготовку модели полноценной и практически исчерпывающей. Проверка минимального радиуса фрезы будет более актуальна при работе с формообразующими вставками и другими моделями (плиты, знаки и др.), подготавливаемыми для передачи в Power Mill для последующей обработки на ЧПУ.

Переходим к самой ответственной части при проектировании литьевой оснастки - построению поверхности разъема и получению формообразующих вставок (полуматриц, матриц пуансона). Пользователю предоставляется возможность построить поверхность разъема вручную либо принять поверхность, сгенерированную автоматически в мастере формообразующих (рис. 4). Параметры построения автоматически сгенерированной поверхности мы можем изменять в зависимости от того, какой вариант, с учетом особенностей геометрии модели, нас больше устраивает. Зачастую при проектировании пресс-форм на изделия «стандартного» вида мастер формообразующих может сделать все без участия пользователя, что позволяет сэкономить массу времени. Исключение составляет шаг назначения коэффициента усадки и габаритных размеров вставок, если пользователя не устраивают параметры, автоматически рассчитанные программой (рис. 5).

В программе имеется база основных материалов с заданными коэффициентами усадки. Также существует возможность установить свои коэффициенты, в том числе сделать их разными по направлениям осей. После выбора усадки на экране появляется деталь с габаритами формообразующих элементов, а также с расстоянием от конца детали до края формообразующей. Эти размеры мы можем поменять интерактивно относительно любой интересующей нас системы координат (рис. 6).

При желании мы можем сгенерировать ступенчатую поверхность разъема или создать ее с необходимым нам уклоном (рис. 7).

Рис. 7. Генерирование поверхности разъема, разделение вставок

После всех проделанных операций мы можем получить визуализацию разъема формообразующих элементов (рис. 8).

Проектирование оснастки пресс-форм

После построения формообразующих элементов (рис. 9) переходим к формированию пакета плит. Этот процесс максимально автоматизирован.

Рис. 9. Построение формообразующих элементов матрицы

На данном этапе мы можем указать, хотим ли мы сделать формообразующие вставками или непосредственно на плитах. Далее выбираем каталог стандартных элементов (рис. 10). Исходя из размеров матрицы и пуансона, мастер автоматически выбирает размер плит. Пользователь может скорректировать этот параметр, определиться с положением направляющих колонок и с набором плит (можно использовать подкладную плиту, систему выталкивания, вставить пользовательскую плиту). Основные параметры плит, выбранные на данном этапе, отображаются на последней странице мастера. При необходимости можно вернуться с нее назад и скорректировать необходимые параметры. Кроме того, основные параметры плит (включая их производителя, тип, размеры, материал и т.д.) применяются при создании списка деталей для заказа.

Рис.10. Определение параметров плит пресс-формы

Следующим этапом генерируются направляющие колонки, винты, фланец и т.п. (рис. 11).

После создания основного блока пресс-формы система автоматически разбивает компоненты на подгруппы и размещает их по отдельным слоям для удобства работы в дальнейшем.

Проектирование подвижных знаков

Как видно из изделия, пресс-форма должна быть выполнена с подвижными знаками, причем знаки, которые оформляют внутренние поверхности изделия, должны иметь ход более 200 мм. Конструктор применил оригинальное решение (рис. 12) - это реечная система, которая дает необходимый ход знака. Кроме того, предусмотрено охлаждение знака. Следует отметить, что все использованные в этой конструкции детали являются стандартными элементами HASCO.

Рис. 12. Подвижный знак с реечной системой

Другой знак был спроектирован при помощи мастера подвижных знаков с применением обычной клиновой системы (рис. 13).

Вставка компонентов пресс-форм

Компоненты пресс-формы выбираются из базы данных PS-Moldmaker. Затем мы можем выбрать необходимые нам размеры (рис. 14) и поместить компонент в пресс-форму. При этом все вырезы и отверстия создаются автоматически с необходимыми зазорами или плотными посадками, которые при желании можно изменить. Здесь нужно отметить, что по мере необходимости пользователь может сам создавать необходимые компоненты и назначать им автоматическое генерирование отверстий, пазов, карманов, а также использовать их в других проектах.

Рис. 14. Выбор необходимых размеров из базы

Система охлаждения

Принцип построения каналов охлаждения таков. С помощью мастера создания каналов охлаждения выбираем подвижную или неподвижную часть пресс-формы в автоматическом режиме либо указываем плиту в ручном режиме (рис. 15).

Как только конструктор выбрал плиту, он обозначает направление потока охлаждающей жидкости простыми отрезками (рис. 16), задает размеры отверстия (рис. 17), а все остальное система делает автоматически.

Рис. 16. Проектирование каналов охлаждения

В случае необходимости можно проверить каналы охлаждения на наличие ошибок или посмотреть зону охлаждения (рис. 18).

Система генерирует каналы таким образом, что учитывается выход инструмента, то есть внимание пользователя будет обращено на тот факт, что отверстие технологически невыполнимо и будет предложен рациональный вариант выполнения последнего.

В итоге мы получили двухместную пресс-форму с клиновым знаком и знаком с реечным механизмом.

Далее, если это необходимо, можно воспользоваться возможностями PS-Moldmaker и проанализировать пресс-форму на вероятные пересечения компонентов, чтобы убедиться в правильности их позиционирования. С помощью симулятора открытия/закрытия пресс-формы можно оценить работоспособность отдельных компонентов или подготовить презентацию.

Кроме того, не нужно забывать о необходимости изготовления конструкторской документации. В этом поможет модуль PS-Draft. Конечно, чтобы получить чертежи, полностью соответствующие ГОСТам, придется затратить некоторое время, однако это уже решать вам, что важнее: выпустить продукцию или кропотливо проставлять все размеры, выполнять зачастую ненужную деталировку?

Заключение

Компания Delcam постоянно улучшает свои продукты. В каждой новой версии совершенствуются мастера, добавляются и обновляются каталоги компонентов, появляются новые возможности в проектировании.

В статье продемонстрированы только основные шаги создания пресс-формы в данной программе. Конечно, возможности модуля этим не ограничиваются. Пользователь сам решает, каким путем идти к заветной цели, а PS-Moldmaker призван помогать ему.

Многие пользователи данного продукта уже убедились в том, что PS-Moldmaker позволяет экономить время, освобождает конструктора от сложных расчетов, обеспечивает получение качественной продукции в рекордно короткие сроки и многое другое.

Липецкий государственный технический университет

Курсовой проект по технологии машиностроения

Проектирование технологической оснастки

Работу выполнил:

студент гр.

Преподаватель:

Техническое задание

Спроектировать специальное приспособление для последовательной обработки трех отверстий Ø100Н7.

Вариант 7.

М = 80 Н∙м.

Предварительно обработано отверстие Ø80Н7 и плоскости А и В.

приспособление деталь модель обработка

Введение

Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства, используемые при механической обработке; сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие и контрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой, причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой ее частью. Наиболее значительную их долю (80 – 90%) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.

Данный курсовой проект посвящен проектированию специального приспособления для последовательной обработки трех отверстий Ø100Н7. Он включает в себя пояснительную записку и сборочный чертеж приспособления.

В пояснительной записке приведены необходимые расчеты для проектирования приспособления. В ней рассмотрены следующие вопросы: выбор схемы базирования; разработка установочных элементов; расчет сил, действующих на заготовку; расчет силы закрепления; расчет механизмов закрепления; вопросы точности приспособления; общие принципы конструирования. В качестве приложения в пояснительной записке приведена спецификация к сборочному чертежу.

Графическая часть проекта состоит из сборочного чертежа приспособления, определяющего его конструкцию.

1. Анализ и выбор схемы базирования

Прежде чем приступить к анализу вариантов схем базирования, выясним на основании эскиза детали размеры, характеризующие обрабатываемые поверхности, а также размеры, связывающие их с другими поверхностями и их точность .

В связи с тем, что оси обрабатываемых отверстий горизонтальны выберем в качестве оборудования сверлильный станок с горизонтальной осью вращения (возможно использование фрезерных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, имеющих возможность производить операцию сверления в горизонтальном направлении).

Точность диаметров отверстий (Ø100Н7) обеспечивается инструментом и станком. Точность расположения отверстий относительно боковых и нижней граней детали необходимо обеспечить базированием. Так как на эти размеры допуски не заданы, то берем допуски на них: ±IT14/2. Получаем. Размер от нижней грани: 120±0,435. Размеры от боковых граней: 105±0,435; 170±0,5.

Рассмотрим три возможные схемы базирования. Важнейшими принципами, которые следует соблюдать при выборе схемы базирования, являются принципы постоянства баз на основных операциях и принцип совмещения баз, который позволяет минимизировать погрешности базирования.

Рассмотрим первую схему базирования (рис. 1).

В этой схеме деталь базируется по трем плоскостям. Базирование по нижней грани отнимает три степени свободы (установочная база); базирование по задней стенке отнимает две степени свободы (направляющая база) и базирование по левой грани отнимает одну степень свободы (опорная база), в соответствии с правилом шести точек.

Достоинством этой схемы является то, что здесь совмещены технологическая и измерительная базы. Нижняя грань является технологической и измерительной базой. Задняя грань также является технологической и измерительной базой. Недостатком этой схемы базирования является то, что эти базовые поверхности еще не обработаны, кроме левой боковой поверхности.

Рассмотрим вторую схему базирования (рис. 2).

Отличие второй схемы от первой заключается в том, что вместо необработанной базовой поверхности (задней стенки), мы берем обработанную базовую поверхность отверстия Ø80Н7.

Преимущество этой схемы базирования в замене необработанной базовой поверхности, обработанной базовой поверхностью. Недостаток в том, что отверстие Ø80Н7 никак не связано с отверстиями Ø100Н7, т.е. технологическая и измерительная базы не совпадают.

Рассмотрим третью схему базирования (рис. 3).

В качестве установочной базы возьмем обработанную поверхность А, в качестве направляющей базы возьмем отверстие Ø80Н7, а в качестве опорной базы возьмем поверхность Б.

Достоинства этой схемы: в качестве баз используем предварительно обработанные поверхности. Недостаток: несовпадение технологических и измерительных баз. Окончательно выбираем третью схему.

2. Выбор и разработка установочных элементов

Определим установочные элементы и места их расположения. Стандартные установочные элементы выберем согласно рекомендациям . При выборе установочных элементов будем руководствоваться следующими основными требованиями:

· Установка заготовок по чистовым плоским базовым поверхностям должна производиться на опорные пластины или опорные штыри с плоской головкой. При установке заготовок на опорные пластины погрешность базирования в два раза меньше, чем на штыри.

· Количество опор при базировании призматических заготовок по чистовым базам может быть любым.

· При установке заготовки по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям заготовка не должна опираться на буртики установочных (центрирующих) пальцев. Рабочая высота направляющей части пальца (активная высота пальца) во избежание заклинивания при снятии заготовки определяется согласно рекомендациям .

· Опоры следует располагать таким образом, чтобы уменьшить погрешность, связанную с неточностью их изготовления по высоте, т.е. на максимальном друг от друга расстоянии. Кроме того, силы закрепления должны равномерно распределяться между опорами, таким образом результирующая сила закрепления должна проходить через центр тяжести фигуры, образованной опорами.

· Если стандартные установочные элементы не удовлетворяют условиям выполнения операции, необходимо разрабатывать элементы новой конструкции.

В качестве нижних опор возьмем опорные пластины:

Пластина 7034-0470 h6 ГОСТ 4743-68.

Основные размеры: H = 16h6; L = 160 мм; B = 25 мм; 2 исполнение.

В качестве боковой опоры возьмем постоянную опору с плоской головкой:

Опора 7034-0282 h6 ГОСТ 13440-68.

Основные размеры: D = 20 мм; H = 12h6; L = 28 мм.

Опору в корпус приспособления установим по посадке Н7/s7.

Для базирования по отверстию Ø80Н7 применим установочный палец. Установочный палец разработаем, основываясь на ГОСТ 16898-71.

3. Расчет сил, действующих на заготовку в процессе обработки

При сверлении тангенциальная составляющая силы резания определяется по формуле:

где М – момент резания,

d – диаметр отверстия.

Р τ = 2·80/0,1 = 1600 Н

Осевая сила:

Р у = 800 Н.

4. Разработка силовой схемы и расчет силы закрепления

Рассмотрим силы, действующие на деталь в процессе сверления каждого из трех отверстий. Схема сил, действующих на деталь в процессе сверления первого и второго отверстия, приведена на рис. 4. Тангенциальную составляющую силы резания Р τ разложим на две силы: Р х и Р z . Силы Р х ’, Р у ’, Р z ’ действуют на деталь при сверлении первого отверстия. Силы Р х ”, Р у ”, Р z ” действуют на деталь при сверлении второго отверстия.

Из схемы видно, что сдвигу от действия сил Р у ’, Р х ” препятствует опора 6. Сдвигу от действия силы Р х ’, Р y ” и отрыву от действия сил Р z ”, Р z ’ препятствуют опоры 4, 5 (установочный палец).

Схема сил, действующих на деталь, в процессе сверления третьего отверстия приведена на рис. 5. Сдвигу детали от силы Р у ”’ и отрыву детали от силы Р z ”’ препятствуют опоры 4, 5 (установочный палец). Сила Р х ”’ стремится сдвинуть деталь относительно опор 1-3. Расчетная схема для силы закрепления Р з приведена на рис. 6 . Сдвигу от силы R = Р х ”’ препятствуют силы трения, возникающие в местах контактов детали с упорами и зажимным механизмом.

Сила закрепления:

Р з = КR/(f оп + f зм),

где К = К 0 ·К 1 ·К 2 ·К 3 ·К 4 ·К 5 ·К 6 – коэффициент запаса надежности.

К 0 , К 1 , К 2 , К 3 , К 4 , К 5 , К 6 – коэффициенты, учитывающие нестабильность силовых воздействий на деталь.

По справочным материалам определяем: К 0 = 1,5; К 1 = 1; К 2 = 1,15; К 3 = 1; К 4 = 1,3; К 5 = 1; К 6 = 1,5.

К = 1,5·1·1,15·1·1,3·1·1,5 = 3,36

R = Р х ”’ = (0,3…0,4) · Р τ = (0,3…0,4) · 1600 = 560 Н

f оп = 0,16 – коэффициент трения между деталью и опорами .

f зм = 0,2 – коэффициент трения между деталью и зажимным механизмом .

Р з = 3,36·560/(0,16 + 0,2) = 5226 Н.

5. Расчет силовых механизмов и привода приспособления

В качестве зажимного механизма применим винтовой механизм.

Преимущества винтовых элементарных зажимных механизмов: простота и компактность конструкции; широкое использование стандартизованных деталей; удобство в наладке, что позволяет успешно применять винтовые зажимные устройства в конструкциях прогрессивных переналаживаемых приспособлений; хорошая ремонтопригодность; возможность получать значительную силу закрепления заготовок при сравнительно небольшом моменте на приводе; способность к самоторможению; большой ход нажимного винта (гайки), позволяющий надежно закреплять заготовку со значительными отклонениями размеров.

В учебном пособии систематизированы материалы по классификации технологической оснастки на основе элементов приспособлений, что приводит к сокращению числа частных случаев при расчетах и выборе конкретных конструкций приспособлений. Большое место в учебном пособии уделяется теоретическим расчетам первичных погрешностей базирования и установки заготовок, приводятся конкретные схемы и их расчет. Технологическая оснастка изучается студентами в рамках перечня специальных дисциплин. Включает все разделы, связанные с проектированием оснастки, расчетами для определения сил закрепления и точности проектируемых приспособлений. Предлагаемое учебное пособие подготовлено в соответствии с новым ФГОС по направлению подготовки бакалавров и магистров «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

ПОНЯТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ. РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ В ПОДГОТОВКЕ ПРОИЗВОДСТВА.
Машиностроение - ведущий комплекс отраслей в промышленности России. Уровень его развития в целом определяет дальнейшее развитие всего промышленного потенциала страны. Наиболее важной отраслью машиностроения является станкостроительное производство. В его задачу входит выпуск технологического оборудования и технологической оснастки. Технологической оснасткой называется совокупность приспособлений, режущих и мерительных инструментов.

Большая роль в производстве различного рода машин отводится технологической подготовке производства, которая является совокупностью взаимосвязанных процессов, обеспечивающих готовность предприятия к выпуску машин (изделий) при установленных сроках, объеме выпуска и затратах. К технологической подготовке производства относится также проектирование и изготовление технологической оснастки. Трудоемкость проектирования технологической оснастки составляет до 80%, а длительность - до 90% от всего этапа. Затраты на технологическую оснастку составляют примерно 10-15% от себестоимости машины. Организация и управление технологической подготовкой производства регламентируются стандартами ЕСТПП. В структуре технологической оснастки наибольшую долю ее занимают приспособления. В машиностроении применяется порядка 25 миллионов приспособлений. В среднем при обработке одной детали используется около 10 приспособлений.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Основные понятия и определения. Виды технологической оснастки и методы ее проектирования
1.1. Понятие технологической оснастки. Роль технологической оснастки в подготовке производства
1.2. Классификация приспособлений
1.3. Технико-экономическое обоснование применения приспособлений
1.4. Основные элементы приспособлений
1.5. Установка заготовок в приспособлении
1.6. Погрешности обработки заготовок в приспособлениях
1.7. Исходные данные и задачи конструирования приспособлений
1.8. Нормализация и стандартизация приспособлений
2. Составные элементы оснастки и их функции
2.1. Установочные элементы приспособлений
2.2. Зажимные механизмы
2.3. Самоцентрирующие устройства
2.4. Элементы приспособлений для определения положения и направления инструментов
2.5. Корпуса и вспомогательные механизмы
2.6. Вспомогательные элементы
3. Расчет необходимой точности и выбор базирующих и координирующих устройств
3.1. Погрешность установки заготовок в установочных, зажимных и самоцентрирующих элементах
3.2. Возможность установки заготовок на пальцы
3.3. Кондукторные втулки, конструкция, особенности применения
3.4. Расчет кондукторов
3.5. Расчет точности делительных устройств
4. Выбор зажимных устройств и расчет сил закрепления
4.1. Порядок составления расчетной схемы
4.2. Основные варианты расчетных схем
4.3. Элементарные зажимные устройства, их конструкция, расчет и особенности применения
4.4. Комбинированные зажимы
5. Выбор и расчет силовых устройств
5.1. Классификация силовых приводов приспособлений
5.2. Пневматические приводы
5.3. Гидравлические приводы
5.4. Электромеханические приводы
5.5. Вакуумные приводы
5.6. Электромагнитные приводы
5.7. Центробежно-инерционные приводы и приводы от движущихся частей станка и сил резания
6. Разработка конструктивного исполнения технологической оснастки
6.1. Последовательность проектирования приспособлений
6.2. Исходная информация при проектировании
6.3. Разработка технического задания на проектирование
6.4. Расчеты приспособлений на точность и жесткость
6.5. Способы установки приспособлений на оборудовании
6.6. Оформление сборочного чертежа
7. Приспособления для станков с ЧПУ
7.1. Особенности приспособлений для станков с ЧПУ
7.2. Приспособления для токарных станков
7.3. Приспособления для фрезерных, сверлильных и расточных станков
7.4. Приспособления для многоцелевых станков
7.5. Приспособления для автоматических линий
7.6. Приспособления для промышленных роботов
8. Вспомогательный инструмент. Особенности проектирования универсальных и адаптивных сборочных приспособлений и инструмента
8.1. Классификация вспомогательного инструмента и его основные элементы
8.2. Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ токарной группы
8.3. Расчет точности и жесткости вспомогательного инструмента
8.4. Назначение и типы сборочных приспособлений
8.5. Элементы сборочных приспособлений
9. Системы автоматизированного контроля деталей и диагностика состояния режущих инструментов автоматизированного производства
9.1. Классификация средств измерения
9.2. Первичные преобразователи автоматических средств контроля и измерения
9.3. Установка деталей при измерении и контроле
9.4. Измерительные системы автоматизированного оборудования
9.5. Устройства для размерной настройки инструмента и контроля его состояния
9.6. Автоматические устройства для контроля деталей в процессе обработки
9.7. Контрольно-сортировочные автоматы
9.8. Выбор средств измерений
10. Загрузочно-ориентирующие устройства и их расчет
10.1. Бункеры и предбункеры
10.2. Лотки
10.3. Механизмы ориентирования заготовок
10.4. Классификация автооператоров
10.5. Загрузочно-разгрузочные устройства робототехнических комплексов
10.6. Лотковые загрузочные устройства
11. Методика расчета экономической эффективности применения технологической оснастки
11.1. Технико-экономическое обоснование применения станочных приспособлений
11.2. Технико-экономическое сопоставление различных видов инструментальной оснастки
11.3. Экономика использования технологической оснастки
Библиографический список.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
- fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу

Скачать книгу Проектирование технологической оснастки в машиностроении, Тарабарин О.И., Абызов А.П., Ступко В.Б., 2013 - pdf - Яндекс.Диск.