Задачи конструктора при проектировании приспособлений

Обновлено: 18.04.2024

Проектирование специальных приспособлений обычно осуществляется в два этапа.

1. Разработка принципиальной схемы базирования и закрепления детали (выполняется технологом).

2. Конструктивное оформление элементов приспособлений и его общая компоновка (выполняется конструктором по оснастке).

При проектировании процесса технолог выявляет установочные базы детали на каждой операции, а при вычерчивании эскизов обработки намечают принципиальную схему базирования и закрепления деталей в приспособлении.

На схеме условными знаками изображаются установочные и центрирующие элементы приспособлений, а также точки приложения и направления сил зажима. При разработке схем кондукторов и фрезерных приспособлений иногда необходимо показывать направляющие элементы (кондукторные втулки, установочные габариты для фрез). Установочные элементы принято обозначать углообразными знаками (птичками), поставленными на каждой из базовых поверхностей детали. Центрирующие элементы изображаются двумя такими знаками, расположенными на концах диаметра базовой шейки или базового отверстия. Силы зажима изображаются стрелками. Кроме того, технолог должен охарактеризовать принцип действия приспособления и общие требования, предъявляемые к нему. В случае базирования деталей не по конструктивным базам, технолог рассчитывает неизбежные при этом погрешности базирования и при необходимости производит перерасчет допусков на базисные размеры и на операционном эскизе указывает новые допуски.

Конструктор должен располагать следующими исходными материалами:

1) рабочими чертежами заготовки и готовой детали;

2) операционными эскизами обрабатываемой детали (с размерами и допусками) на предшествующую и выполняемую операции со схемой базирования и закрепления;

3) картой технологического процесса обработки деталей со всеми необходимыми данными (оборудование, режимы, нормы и др.);

4) годовой программой выпуска;

5) указанием, для какого конкретного станка проектируется данное приспособление.

Кроме исходных данных, в распоряжении конструктора должны быть:

1) альбом нормализованных и стандартных деталей и узлов приспособлений, которые конструктор обязан максимально использовать нормализованные и стандартные детали и узлы;

2) альбом типовых узлов и механизмов приспособлений;

3) альбом конструкций силовых приводов и их элементов;

4) сведения о форме и размерах посадочных мест станков, на которых устанавливаются приспособления.

Общая последовательность работы САПР представлена на рис. 6.13.

Подготовка к проектированию. Исходными данными для проекти­рования служат математические модели узла и отдельных деталей. В авто­мобильной промышленности они часто создаются в «тяжелых» графических системах, например в САТ1А, а их передача в автоматизированную систему проектирования приспособлений производится через IGES-транслятор AutoSurf. Кроме того, в состав исходных данных должны входить:

Рис. 6.13. Общая последовательность работы САПР:

ТЗ — техническое задание; ССП — сборочно-сварочное приспособление;

УФ — узлы фиксации

• техническое задание на проектирование;

• рабочие чертежи узлов и входящих деталей;

• технологический процесс сборки-сварки;

• принципиальная схема приспособления.

Техническое задание на проектирование должно содержать требова­ния к конструкции приспособления и его отдельным элементам, характери­стику энергоносителей (напряжение и род тока, давление воздуха), габарит­ные размеры, производительность, перечень деталей и сборочных единиц, условия подачи и удаления деталей и изделия, требования к управлению (расположение пульта, необходимость дистанционного управления), требо­вания по технике безопасности; эргономические требования.

Кроме того, техническое задание может содержать дополнительные данные, характеризующие режим работы сборочного приспособления, воз­можность его переналадки, степень механизации и автоматизации; надеж­ность, унификацию и стандартизацию, связь с другими приспособлениями, кинематические условия эксплуатации, требования к маркировке и упаковке, а также экономические показатели использования и сведения об аналогичных приспособлениях, применявшихся на данном или других предприятиях для изготовления похожих сварных узлов.

Разработка схем базирования и карт контроля. Большая интеллек­туальная нагрузка выпадает на этап выбора схемных решений, которые оп­ределяют качество проекта. При проектировании сборочного приспособле­ния исходят из того, что именно конструкция сварного узла определяет принципиальную схему приспособления. Поэтому разработка принципиаль­ной схемы базирования осуществляются непосредственно на 3£>-модели сварного узла, где указываются места и способы фиксации и закрепления деталей.

В состав технического задания на проектирование могут входить сле­дующие документы:

схема базирования — это комплект документации для разработки приспособления. Основной из них — образ сварного узла, на котором ус­ловными обозначениями указаны места, способы и устройства фиксации и крепления всех деталей и подузлов для обеспечения его заданных размеров с учетом всей гаммы технологических факторов и ограничений, действую­щих на приспособление в процессе эксплуатации. В комплект также входят сечения собираемого узла с обозначением формы контактных поверхностей блочков;

карта контроля — комплект документации для разработки кон­трольного приспособления, где кроме данных схемы базирования дополни­тельно внесены сведения о контролируемых размерах формы детали или узла и расположения отверстий;

принципиальная схема приспособления отличается от схемы бази­рования наличием дополнительных сведений о способах и устройствах для установки, манипулирования и съема деталей и узлов.

Поверхность детали, на которую она устанавливается при сборке под сварку в определенном положении относительно сборочно-сварочного при­способления и сварочного инструмента, называют установочной базой. Сборочная база — совокупность поверхностей, линий и точек, которая оп­ределяет положение детали относительно других деталей в изделии или сборочной единице. Конструктивной базой приспособления называют сово­купность поверхностей, линий и точек, от которых задаются размеры и по­ложения других деталей и сборочных единиц при разработке конструкции.

Для базирования детали, имеющей развитые плоскости и цилиндриче­ские поверхности, необходимо и достаточно шести опорных точек. Элемен­ты с криволинейными поверхностями сложной формы, а также нежесткие элементы базируются в приспособлениях с помощью ложементов. Детали узла могут частично или полностью базироваться по другим элементам сварной конструкции.

Ввиду сложности пространственных форм кузовных узлов невозмож­но формализовать процесс создания схемы базирования, который заключа­ется в указании зон предпочтительного размещения узлов фиксации. На схеме базирования отмечаются размеры, которые следует соблюсти с осо­бой точностью. В качестве установочных баз предпочтительно использовать механически обработанные поверхности или отверстия деталей. При разме­щении упоров установочных баз надо следить за тем, чтобы не происходило защемления в приспособлении собранного и прихваченного изделия и обес­печивался его свободный съем. В связи с этим отдельные собираемые под сварку детали целесообразно размещать так, чтобы их ожидаемые переме­щения от сварочных деформаций были направлены не к упорам, а в сторону от них. В противном случае усадочные сварочные деформации с огромными усилиями после сварки заклинят сваренное изделие в жестких базовых упо­рах сварочного приспособления. Прижимы деталей стремятся располагать в непосредственной близости от базовых упоров. Желательно, чтобы в проек­тируемом сборочном приспособлении было минимальное количество типов прижимов (лучше один-два). При этом прежде всего используют стандарти­зованные конструктивные элементы и только в случае необходимости — оригинальные решения.

Рациональный выбор базовых поверхностей и элементов фиксации — важнейший фактор, определяющий качество сварного изделия.

Определение мест базирования и фиксации поверхностей сварного уз­ла выполняется конструктором на этапе формирования прототипа проекти­руемого приспособления в соответствии со схемой базирования. Поэтому формирование схем базирования и карт контроля должно осуществляться до начала проектирования самого приспособления. Лучше, если это выпол­няется с помощью соответствующей встроенной подсистемы и точной ма­тематической модели сварного узла специализированным технологическим подразделением, например лабораторией собираемости и метрологии. По сути дела, именно это подразделение должно выполнять непосредственную разработку прототипа приспособления.

Условные обозначения опор (неподвижных, подвижных, плавающих, регулируемых), а также зажимов одиночных и двойных регламентируются ГОСТ 3.1107—81 и стандартом предприятия. Библиотека условных обозна­чений элементов приспособлений присутствует в системе и открыта для пользователя.

Разработка схемы базирования выполняется в такой последовательности:

• собираемый под сварку узел представляется схематически в виде конту ров с проемами путем обработки его 3£>-образа;

• на схему наносят условные обозначения фиксирующих, пробивных и контрольных элементов после выбора их типов и мест установки на узле;

• выполняются сечения в заданных местах узла и относительно них изображается форма контактных поверхностей сухарей;

• полученные схемы дорабатывают (наносят размеры, выноски, допол­нительные обозначения и т. п.) и включают в состав технического задания.

Основу рассматриваемой здесь концепции автоматизированного проек­тирования сборочно-сварочных приспособлений составляет принцип двух­этапного решения отдельных проектных задач. На первом этапе создается условное упрощенное представление принимаемого решения (прототип схе­мы, конструкции). С его помощью часто решается большой комплекс взаимо­связанных с проектируемым объектом задач. После их успешного решения уже на втором этапе наброски и, самое главное, привязка данных реализуются при окончательном (реальном) проектировании разрабатываемого объекта. И первый этап — создание прототипа, — и второй — проектирование объек­та — реализованы путем создания самостоятельных подсистем САПР.

В подсистеме подготовки прототипа оснастки расстанавливаются в виде плит-параллелепипедов прототипы кондукторной плиты и узлы фикса­ции относительно свариваемой конструкции, а также выполняются сечения вдоль граней прототипов узлов фиксации. Таким образом, определяются места расположения узлов фиксации на плите, а также геометрия фиксируе­мых поверхностей в этих местах. Поочередное формирование геометрии самих узлов фиксации относительно сечений и их сборка воедино в приспо­собление осуществляются позже.

При создании прототипа оснастки задается уровень размещения свар­ного узла над конду кторной плитой. Особенно это важно для контактной точечной сварки, когда необходимо обеспечить свободный доступ нижнего электрода сварочных клещей к свариваемому изделию. Далее формируется прототип кондукторной плиты, расстанавливаются прототипы прижимов и выполняются необходимые сечения сварного узла в зонах базирования и закрепления собираемых деталей.

Подсистема проектирования прототипов содержит программные сред­ства, которые позволяют осуществить следующие операции:

1) вызвать на экран монитора образ узла и разместить его соответст­вующим образом;

2) построить нормали к поверхности узла в местах приложения усилия закрепляющих элементов;

3) создать и вставить в модель прототип кондукторной плиты;

4) расставить прототипы прижимов в соответствии со схемой бази­рования с использованием или без использования нормалей к поверхно­сти узла;

5) получить сечения сварного узла в зонах прототипов прижимов и сохранить результаты работы.

Перечисленные пять групп операций выполняют с помощью специ­альных меню, пиктограмм, курсора мыши, в том числе с использованием стандартных функций графических пакетов и операционных систем (вы­брать, передвинуть, удалить, записать полный объем информации в соответ­ствующие каталоги на диске). Подробное описание работы подсистемы приведено на примере проектирования конкретного сборочно-сварочного кондуктора в § 6.4.

После того как загружен подготовленный ранее свариваемый узел, зада­ны габаритные размеры и пространственное положение прототипов одной или нескольких кондукторных плит и, таким образом, определены системы коор­динат, в которых производится проектирование узлов фиксации, можно задать габаритные размеры и пространственное положение прототипов других эле­ментов на каждой кондукторной плите. Прототип элемента (узел фиксации, силовая головка, контрольная поверхность) представляет собой определенный параллелепипед в системе координат заданной плиты и определяет «чертеж­ную плоскость» элемента при подготовке документации по проекту.

Для удобства позиционирования любых элементов на кондукторной плите автоматически выполняется построение сетки плаза. При этом сис­тема запрашивает плоскость проекции сетки и ее шаг. Изображение сетки плаза показано на рис. 6.14. Сетку плаза можно наблюдать в трех плоско­стях (в каждой плоскости отдельно или одновременно в нескольких).

Конструирование приспособления тесно связано с разработкой технологического процесса изготовления данной детали. В задачй технолога входят: выбор заготовки и технологических баз; уста­новление маршрута обработки; уточнение содержания технологи­ческих операций с разработкой эскизов обработки, дающих пред­ставление об установке и закреплении заготовки; определение промежуточных размеров по всем операциям и допусков на них; установление режимов резания; определение штучного времени на операцию по элементам; выбор типа и модели станка. В задачи конструктора входят: конкретизация принятой технологом схемы установки; выбор конструкции и размеров установочных элементов приспособления; определение величины необходимой силы закреп­ления; уточнение схемы и размеров зажимного устройства; опре­деление размеров направляющих деталей приспособления; общая компоновка приспособления с установлением допусков на изготов­ление деталей и сборку приспособления. Несмотря на четкое разделение функций, между технологом и конструктором должны существовать тесное взаимодействие и творческое содружество.

В качестве исходных данных конструктор должен иметь чер­тежи заготовки и детали с техническими требованиями их при­емки; операционный чертеж на предшествующую и выполняемую операции; операционные карты технологического процесса обра­ботки данной детали. Из них выявляют п<>следовательность и содержание операций, принятое базирование, используемое обору­дование и инструменты, режимы резания, а также запроектирован­ную производительность с учетом времени на установку, закреп­ление и снятие обрабатываемой детали. Конструктору необходимы стандарты на детали и узлы станочных приспособлений, а также альбомы нормализованных конструкций. Полезно ознакомиться с аналогичными приспособлениями по литературным источникам и патентным материалам.

Из чертежей заготовки и готовой детали выявляют размеры, допуски, шероховатость поверхностей, а также марку и вид терми­ческой обработки материала. Из технологического процесса полу­чают сведения о станке, на котором ведут обработку: его размерах, связанных с установкой приспособления (размеры стола, размеры и расположение Т-образных пазов, наименьшее расстояние от стола до шпинделя, размеры конуса шпинделя и т. д.), и общем 178
Состоянии. Необходимо также ознакомление со станком в цехе для выявления особенностей приспособления и наиболее выгодного расположения органов его управления.

Все эти сведения нужно иметь при конструировании каждого специального приспособления. При конструировании переналажи­ваемых и групповых приспособлений нужно, кроме того, опре­делить детали, обрабатываемые с использованием данного приспо­собления и иметь по каждой детали перечисленные выше сведения.

Конструктору необходимо учитывать технологические возмож­ности изготовления приспособления в условиях данного завода и программу выпуска изделий, чтобы выбрать наиболее рентабель­ную конструкцию и обосновать решение о применении в конструи­руемом приспособлении сменных быстроизнашивающихся деталей.

Полезно изучение опыта эксплуатации аналогичных приспо­соблений. Проработка исходных данных может привести к более рациональному построению технологических операций и иной схеме приспособления. Такие изменения после согласования с технологом вносят в карту технологического процесса.

Схема конструируемого станочного приспособления в основном определяется принятым построением данной операции обработки. По числу устанавливаемых для обработки заготовок схемы станоч­ных операций делят на одно - и многоместные, а по числу инстру­ментов — на одно - и многоинструментные. В зависимости от порядка работы инструментов и расположения заготовок в при­способлении эти схемы могут быть последовательного, параллель­ного и параллельно-последовательного выполнения. При сочета­нии указанных признаков образуется несколько различных схем. Варианты схем оценивают по производительности и себестоимости с безусловным обеспечением заданного качества обработки.

Выбирая схему, стремятся к уменьшению штучного времени: при поточном производстве это время должно быть равно темпу выпуска изделий для обеспечения заданной производительности линии. Уменьшение штучного времени достигается технологи­ческими мероприятиями и мерами по совершенствованию кон­струкции приспособления. Повышая, например, жесткость при­способления, обеспечивают обработку с более производительными режимами резания и совмещение различных переходов обработки во времени. Вспомогательное время уменьшают, применяя быстро­действующие зажимные устройства и совмещая вспомогательное время с основным путем использования поворотных приспособле­ний с отдельной позицией загрузки и снятия заготовки.

Приведенные признаки классификации станочных операций могут быть использованы для построения схем приспособлений. Рассмотрим их характеристики применительно к задачам кон­струирования приспособлений на примере обработки отверстий в корпусной детали (рис. 117, а).

Признак 1 —по числу устанавливаемых заготовок: одно - и многоместные приспособления (соответственно на рис. 117,6 и

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ЗАДАЧИ КОНСТРУИРОВАНИЯ. ТИПЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Рис. 117. Типовые схемы компоновок станочных приспособлений

117, з, и). Признак влияет на компоновку и конструкцию приспо­собления.

Признак 2 — по числу используемых инструментов: (одно- и миогоинструментные приспособления (соответственно на рис. 117, в и на рис. 117, г). Вид, размеры и расположение инструментов влияют на конструкцию приспособления. При одновременном использовании нескольких инструментов требуется усиленное закрепление заготовки и расширение рабочей зоны для их разме­щения. По единовременному использованию нескольких инстру­ментов приспособления можно разделить на одно - и многосторон­ние (соответственно на рис. 117, г и 117, ё). 180

Признак 3 — по порядку Применения инструментов и располо­жения заготовок: приспособления для последовательной (рис. 117, в), параллельной (рис. 117, г) и параллельно-последователь­ной (рис. 117, д) обработок. Этот признак может оказать влияние на компоновочные и конструкционное решения в части размещения установочных, зажимных и поворотных элементов приспособления.

Кроме приведенных, рассмотрим дополнительные признаки классификации станочных приспособлений.

Признак 4 — по числу позиций, занимаемых заготовкой по отношению к инструменту: одно - и многопозиционные (соответ­ственно на рис. 117, г и 117, в). Многопозиционные приспособле­ния, в свою очередь, могут быть использованы для последователь­ного выполнения технологических переходов обработки (рис. 117, в) и для параллельной обработки, когда на различных пози­циях совмещаются Go времени обработка с установкой и снятием заготовки (рис. 117, и).

Признак 5 — по степени непрерывности обработки: приспо­собления для дискретной и для непрерывной обработки. В послед­них установка и снятие заготовок происходит без остановки станка, а затраченное на это время перекрывается основным време­нем. Схема работы такого приспособления показана на рис. 117, ж.

Признак 6 — по участию человека в обслуживании приспо­соблений: ручные, полуавтоматические и автоматические.

Можно иметь большое количество различных схем приспособле­ний, сочетая рассмотренные признаки. Переходя от одноместных, одноинструментных приспособлений последовательного действия к многоместным, многоинструментным приспособлениям с парал­лельным выполнением - переходов обработки и приспособлениям многопозиционного типа, можно на одном, и том же станке много­кратно повысить производительность обработки заготовок неболь­ших размеров. Концентрируя обработку на приспособлениях последнего типа, можно сократить число операций, уменьшить число станков и производственные площади. Применяя приспособ­ления автоматического типа, высвобождают рабочую силу в резуль­тате более широкого внедрения многостаночного обслуживания. Использование этих приспособлений во многих случаях позволяет автоматизировать производство на базе дешевых универсальных станков, что дает соответствующий экономический эффект.

В предложенной технологом схеме приспособления должен быть четко указан принцип его действия. Выбор типа и степени автоматизации приспособления обосновываются заданной произво­дительностью, точностью обработки и условиями многостаночного обслуживания. Производительность оценивают в первом прибли­жении по величине оперативного времени обработки. В табл. 17 приведены формулы для расчета оперативного времени при различ­ных компоновочных схемах приспособлений для сверления п одинаковых отверстий в каждой из K сторон (K = 3) небольшой корпусной детали (см. рис. 117, а).

Общая последовательность работы САПР представлена на рис. 6.13.

Подготовка к проектированию. Исходными данными для проекти­рования служат математические модели узла и отдельных деталей. В авто­мобильной промышленности они часто создаются в «тяжелых» графических системах, например в САТ1А, а их передача в автоматизированную систему проектирования приспособлений производится через IGES-транслятор AutoSurf. Кроме того, в состав исходных данных должны входить:

Рис. 6.13. Общая последовательность работы САПР:

ТЗ — техническое задание; ССП — сборочно-сварочное приспособление;

УФ — узлы фиксации

• техническое задание на проектирование;

• рабочие чертежи узлов и входящих деталей;

• технологический процесс сборки-сварки;

• принципиальная схема приспособления.

Техническое задание на проектирование должно содержать требова­ния к конструкции приспособления и его отдельным элементам, характери­стику энергоносителей (напряжение и род тока, давление воздуха), габарит­ные размеры, производительность, перечень деталей и сборочных единиц, условия подачи и удаления деталей и изделия, требования к управлению (расположение пульта, необходимость дистанционного управления), требо­вания по технике безопасности; эргономические требования.

Кроме того, техническое задание может содержать дополнительные данные, характеризующие режим работы сборочного приспособления, воз­можность его переналадки, степень механизации и автоматизации; надеж­ность, унификацию и стандартизацию, связь с другими приспособлениями, кинематические условия эксплуатации, требования к маркировке и упаковке, а также экономические показатели использования и сведения об аналогичных приспособлениях, применявшихся на данном или других предприятиях для изготовления похожих сварных узлов.

Разработка схем базирования и карт контроля. Большая интеллек­туальная нагрузка выпадает на этап выбора схемных решений, которые оп­ределяют качество проекта. При проектировании сборочного приспособле­ния исходят из того, что именно конструкция сварного узла определяет принципиальную схему приспособления. Поэтому разработка принципиаль­ной схемы базирования осуществляются непосредственно на 3£>-модели сварного узла, где указываются места и способы фиксации и закрепления деталей.

В состав технического задания на проектирование могут входить сле­дующие документы:

схема базирования — это комплект документации для разработки приспособления. Основной из них — образ сварного узла, на котором ус­ловными обозначениями указаны места, способы и устройства фиксации и крепления всех деталей и подузлов для обеспечения его заданных размеров с учетом всей гаммы технологических факторов и ограничений, действую­щих на приспособление в процессе эксплуатации. В комплект также входят сечения собираемого узла с обозначением формы контактных поверхностей блочков;

карта контроля — комплект документации для разработки кон­трольного приспособления, где кроме данных схемы базирования дополни­тельно внесены сведения о контролируемых размерах формы детали или узла и расположения отверстий;

принципиальная схема приспособления отличается от схемы бази­рования наличием дополнительных сведений о способах и устройствах для установки, манипулирования и съема деталей и узлов.

Поверхность детали, на которую она устанавливается при сборке под сварку в определенном положении относительно сборочно-сварочного при­способления и сварочного инструмента, называют установочной базой. Сборочная база — совокупность поверхностей, линий и точек, которая оп­ределяет положение детали относительно других деталей в изделии или сборочной единице. Конструктивной базой приспособления называют сово­купность поверхностей, линий и точек, от которых задаются размеры и по­ложения других деталей и сборочных единиц при разработке конструкции.

Для базирования детали, имеющей развитые плоскости и цилиндриче­ские поверхности, необходимо и достаточно шести опорных точек. Элемен­ты с криволинейными поверхностями сложной формы, а также нежесткие элементы базируются в приспособлениях с помощью ложементов. Детали узла могут частично или полностью базироваться по другим элементам сварной конструкции.

Ввиду сложности пространственных форм кузовных узлов невозмож­но формализовать процесс создания схемы базирования, который заключа­ется в указании зон предпочтительного размещения узлов фиксации. На схеме базирования отмечаются размеры, которые следует соблюсти с осо­бой точностью. В качестве установочных баз предпочтительно использовать механически обработанные поверхности или отверстия деталей. При разме­щении упоров установочных баз надо следить за тем, чтобы не происходило защемления в приспособлении собранного и прихваченного изделия и обес­печивался его свободный съем. В связи с этим отдельные собираемые под сварку детали целесообразно размещать так, чтобы их ожидаемые переме­щения от сварочных деформаций были направлены не к упорам, а в сторону от них. В противном случае усадочные сварочные деформации с огромными усилиями после сварки заклинят сваренное изделие в жестких базовых упо­рах сварочного приспособления. Прижимы деталей стремятся располагать в непосредственной близости от базовых упоров. Желательно, чтобы в проек­тируемом сборочном приспособлении было минимальное количество типов прижимов (лучше один-два). При этом прежде всего используют стандарти­зованные конструктивные элементы и только в случае необходимости — оригинальные решения.

Рациональный выбор базовых поверхностей и элементов фиксации — важнейший фактор, определяющий качество сварного изделия.

Определение мест базирования и фиксации поверхностей сварного уз­ла выполняется конструктором на этапе формирования прототипа проекти­руемого приспособления в соответствии со схемой базирования. Поэтому формирование схем базирования и карт контроля должно осуществляться до начала проектирования самого приспособления. Лучше, если это выпол­няется с помощью соответствующей встроенной подсистемы и точной ма­тематической модели сварного узла специализированным технологическим подразделением, например лабораторией собираемости и метрологии. По сути дела, именно это подразделение должно выполнять непосредственную разработку прототипа приспособления.

Условные обозначения опор (неподвижных, подвижных, плавающих, регулируемых), а также зажимов одиночных и двойных регламентируются ГОСТ 3.1107—81 и стандартом предприятия. Библиотека условных обозна­чений элементов приспособлений присутствует в системе и открыта для пользователя.

Разработка схемы базирования выполняется в такой последовательности:

• собираемый под сварку узел представляется схематически в виде конту ров с проемами путем обработки его 3£>-образа;

• на схему наносят условные обозначения фиксирующих, пробивных и контрольных элементов после выбора их типов и мест установки на узле;

• выполняются сечения в заданных местах узла и относительно них изображается форма контактных поверхностей сухарей;

• полученные схемы дорабатывают (наносят размеры, выноски, допол­нительные обозначения и т. п.) и включают в состав технического задания.

Основу рассматриваемой здесь концепции автоматизированного проек­тирования сборочно-сварочных приспособлений составляет принцип двух­этапного решения отдельных проектных задач. На первом этапе создается условное упрощенное представление принимаемого решения (прототип схе­мы, конструкции). С его помощью часто решается большой комплекс взаимо­связанных с проектируемым объектом задач. После их успешного решения уже на втором этапе наброски и, самое главное, привязка данных реализуются при окончательном (реальном) проектировании разрабатываемого объекта. И первый этап — создание прототипа, — и второй — проектирование объек­та — реализованы путем создания самостоятельных подсистем САПР.

В подсистеме подготовки прототипа оснастки расстанавливаются в виде плит-параллелепипедов прототипы кондукторной плиты и узлы фикса­ции относительно свариваемой конструкции, а также выполняются сечения вдоль граней прототипов узлов фиксации. Таким образом, определяются места расположения узлов фиксации на плите, а также геометрия фиксируе­мых поверхностей в этих местах. Поочередное формирование геометрии самих узлов фиксации относительно сечений и их сборка воедино в приспо­собление осуществляются позже.

При создании прототипа оснастки задается уровень размещения свар­ного узла над конду кторной плитой. Особенно это важно для контактной точечной сварки, когда необходимо обеспечить свободный доступ нижнего электрода сварочных клещей к свариваемому изделию. Далее формируется прототип кондукторной плиты, расстанавливаются прототипы прижимов и выполняются необходимые сечения сварного узла в зонах базирования и закрепления собираемых деталей.

Подсистема проектирования прототипов содержит программные сред­ства, которые позволяют осуществить следующие операции:

1) вызвать на экран монитора образ узла и разместить его соответст­вующим образом;

2) построить нормали к поверхности узла в местах приложения усилия закрепляющих элементов;

3) создать и вставить в модель прототип кондукторной плиты;

4) расставить прототипы прижимов в соответствии со схемой бази­рования с использованием или без использования нормалей к поверхно­сти узла;

5) получить сечения сварного узла в зонах прототипов прижимов и сохранить результаты работы.

Перечисленные пять групп операций выполняют с помощью специ­альных меню, пиктограмм, курсора мыши, в том числе с использованием стандартных функций графических пакетов и операционных систем (вы­брать, передвинуть, удалить, записать полный объем информации в соответ­ствующие каталоги на диске). Подробное описание работы подсистемы приведено на примере проектирования конкретного сборочно-сварочного кондуктора в § 6.4.

После того как загружен подготовленный ранее свариваемый узел, зада­ны габаритные размеры и пространственное положение прототипов одной или нескольких кондукторных плит и, таким образом, определены системы коор­динат, в которых производится проектирование узлов фиксации, можно задать габаритные размеры и пространственное положение прототипов других эле­ментов на каждой кондукторной плите. Прототип элемента (узел фиксации, силовая головка, контрольная поверхность) представляет собой определенный параллелепипед в системе координат заданной плиты и определяет «чертеж­ную плоскость» элемента при подготовке документации по проекту.

Для удобства позиционирования любых элементов на кондукторной плите автоматически выполняется построение сетки плаза. При этом сис­тема запрашивает плоскость проекции сетки и ее шаг. Изображение сетки плаза показано на рис. 6.14. Сетку плаза можно наблюдать в трех плоско­стях (в каждой плоскости отдельно или одновременно в нескольких).

Проектирование любого изделия, в том числе и приспособлений, включает разработку комплекса технической документации, содержащей чертежи, расчеты, технико-экономические обоснования и другие материалы, необходимые для производства изделий.

Проектирование осуществляется по стадиям и завершается созданием конструкторской рабочей документации, по которой и изготовляется изделие.

Установлены стадии разработки конструкторской документации (рис. 9).

Рис. 9. Стадии разработки конструкторской документации

Таким путем могут разрабатываться и приспособления. Однако на практике при проектировании приспособлений, как правило, ограничиваются разработкой технического проекта и конструкторской рабочей документации.

Задание на проектирование приспособления разрабатывает технолог. Перед началом конструирования приспособления задание рассматривается совместно технологом и конструктором, после чего оно выдается либо в виде операционного эскиза с технологической картой, либо в виде чертежа детали с необходимыми указаниями. В том и другом случае конструктор получает информацию об уже обработанных и обрабатываемых на данной операции поверхностях заготовки, а также о типе станка и режимах резания. Часто в задании указываются базы для базирования заготовки в приспособлении на данной операции, а также схемы ее закрепления.

Рассмотрим последовательность проектирования приспособления и содержание его отдельных этапов (рис. 10).

Выбор группы приспособления в зависимости от типа производства осуществляется перед началом его конструирования. В условиях массового и крупносерийного производств используются специальные приспособления, в средне- и мелкосерийном, а также в единичном – переналаживаемые. Выбор наиболее экономически целесообразной группы должен производится на основе соответствующих экономических расчетов.

Выбор способа установки приспособления на станке также должен предшествовать началу его конструирования, так как от этого в некоторой степени зависят схема закрепления заготовки и конструкция зажимных устройств, а также общая компоновка приспособления.

Рис. 10. Последовательность проектирования станочного

приспособления

Выбор баз и способа базирования заготовки. Базы могут быть указаны технологом, например, на операционном эскизе или выбираются конструктором. Для выбранных баз конструктор разрабатывает способ базирования заготовки, руководствуясь правилом ориентирования заготовок группой баз.

Выбор точки приложения и направления зажимного усилия производится обычно одновременно с выбором способа базирования. Необходимость согласования схемы закрепления и способа базирования заготовки обусловлена стремлением учесть многие факторы, влияющие на точность обработки, надежность закрепления, компактность приспособления, удобство установки и снятия заготовки и т.д.

Выбор конструкции опорных элементов осуществляется с учетом выбранного способа базирования по рекомендациям, приведенным в справочниках по приспособлениям, ГОСТах и отраслевых нормалях. Как правило, следует использовать стандартные и нормализованные опорные элементы.

Выбор контактного элемента, силового механизма и привода производится с учетом конкретных условий выполнения данной операции. При этом исходными данными для выбора служат: величина зажимного усилия Q; тип производства; размеры и конфигурация заготовки; характер выполняемой операции. Ручные зажимные устройства, требующие больших затрат вспомогательного времени на закрепление заготовки, используют в единичном и мелкосерийном производствах. Ручные устройства с эксцентриковыми механизмами не следует применять в приспособлениях, предназначенных для станков, где приспособление с заготовкой вращается, так как под действием инерционных сил, приложенных к рукоятке эксцентрика, зажимное устройство может раскрепиться.

Для крупносерийного и массового производств предназначены зажимные устройства с быстродействующими приводами (пневматическими, гидравлическими и т.п.).

Кроме того, необходимо учитывать и правила техники безопасности. В частности, суммарные расчетные усилия зажимных элементов приспособлений должны превышать максимальные силы резания не менее чем в 2,5 раза; самотормозящиеся эксцентриковые быстродвижущиеся устройства допускается применять при развиваемом расчетном усилии зажима, не превышающем 220 Н (22 кгс), а гайки-барашки и гайки-звездочки – при усилии зажима не более 100 Н (10 кгс).

При выборе конструктивной схемы силового механизма и всего зажимного устройства рекомендуется пользоваться справочниками и др.литературой по приспособлениям, где приведено большое количество апробированных конструкций, обладающих надежностью, высокой производительностью и удобством эксплуатации. Многие из них нормализованы и включены в отраслевые нормали. Использование нормализованной конструкции зажимного устройства дает возможность сократить сроки проектирования приспособления, повысить его надежность и производительность.

Выбор направляющих элементов для инструмента производится в зависимости от конкретных условий выполнения операции. Так, элементы, применяемые в приспособлениях для направления и координации инструмента, могут выполнять различные функции. В одних случаях они только предотвращают увод инструмента во время работы. В других случаях рассматриваемые элементы выполняют одновременно две функции: предотвращают увод инструмента и придают ему требуемое расположение относительно приспособления. К таким элементам относятся кондукторные втулки в сверлильных и направляющие в расточных приспособлениях.

Рассматриваемые элементы могут также предназначаться только для придания инструменту точного положения относительно приспособления. К таким элементам относятся установы для фрез и копиры во фрезерных приспособлениях.

Разработка компоновки приспособления осуществляется на уровне технического проекта. В большинстве случаев выполненная опытным конструктором компоновка после соответствующих согласований и некоторой корректировки оформляется как сборочный чертеж приспособления.

Необходимо иметь в виду, что сборочные чертежи приспособлений следует выполнять в масштабе 1:1. Обрабатываемую заготовку необходимо изображать на них во всех проекциях (а в ряде случаев – и режущий инструмент). Это продиктовано стремлением предотвратить возможные ошибки при конструировании приспособления из-за выбора несоразмерных элементов конструкции, недоучета требований удобства и снятия заготовки и др.

Чертеж компоновки должен содержать необходимое число проекций и разрезов, благодаря которым можно было бы получить полное представление об устройстве и принципе действия приспособления. Для осуществления поверочного расчета точности обработки на чертеже должны быть проставлены все используемые при расчете размеры элементов приспособления с допусками, а также указаны предельные отклонения формы и расположения его поверхностей (опорных элементов относительно посадочных поверхностей, направляющих элементов относительно опорных и т.д.).

Чертеж рекомендуется начинать с изображения обрабатываемой заготовки, а затем дополнять его изображением опорных элементов и зажимных устройств в соответствующих положениях относительно заготовки, направляющих элементов для режущего инструмента и оформлением корпуса приспособления. Обрабатываемую заготовку удобно изображать тонкими линиями красным карандашом с разрезами для выявления способа ее базирования и закрепления. На чертеже за главный принимается вид приспособления, установленного на столе станка и наблюдаемого со стороны рабочего места.

Читайте также: