Основы конструирования приспособлений

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ

На автоматических линиях применяю^ два типа приспособле­ний: стационарные и приспособления-спутники. Стационарные приспособления жестко закрепляют на станках автоматической линии; в них подаются, устанавливаются, закрепляются и обра­батываются заготовки. После выполнения предусмотренной об­работки заготовки открепляются, удаляются из приспособления и передаются на транспортирующее устройство для перемещения на следующую позицию автоматической линии обычно без потери ориентации. Чаще используют одноместные однопозиционные приспособления, реже —■ многоместные и многопозиционные (по­воротные). Выполняя те же функции, что и обычные приспособле­ния, приспособления автоматических линий имеют свои специфи­ческие особенности, подача и установка заготовок в эти приспо­собления должны осуществляться простейшим движением транс­портирующего устройства линии или механической руки (авто­оператора).

Установочные элементы приспособлений, предназначенных для обработки заготовок корпусных деталей, часто выполняют в виде опорных пластин, являющихся продолжением направляющих планок транспортирующего устройства и располагаемых с ними на одном уровне. В этом случае заготовки перемещаются по прямо­линейным траекториям, приспособления располагаются на одной прямой, а линия получается наиболее простой — со сквозным перемещением заготовок. Установка заготовок производится на ее нижнюю плоскость и два базовых цилиндрических отверстия. В качестве установочных элементов используются опорные планки и два выдвижных пальца с коническими фасками. После ввода заготовки в приспособление шаговым транспортером эти пальцы выдвигаются; их конические элементы выравнивают заготовку, а цилиндрическая (и ромбическая) часть пальцев точно фиксирует ее положение в приспособлении. При неподвижных установочных элементах (упорах) точная фиксация заготовок по ее базам до­стигается дополнительными прижимающими устройствами — до - сылателями, обеспечивающими плотный контакт базовых поверх­ностей заготовок с установочными элементами приспособлений.

Для предупреждения брака обработки и аварийных ситуаций в приспособлениях часто предусматривается автоматический кон­троль правильности положения заготовки. Он осуществляется с использованием пневматических, электрических и других дат­чиков, показывающих положение заготовки по ее базовым допол­нительным поверхностям. Нередко контроль осуществляется кос­венно, по положению фиксаторов. Если, например, фиксиру­ющий палец не вошел в базовое отверстие заготовки на нужную глубину, то ее положение считается неправильным и выполнение операции прерывается.

Работа приспособлений должна быть четко согласована с дей­ствиями агрегата и транспортирующего устройства. Конструи­рование этих приспособлений связано с проектированием автома­тической линии и осуществляемого на ней технологического про - цеЬса. Приспособления автоматических линий должны быть на­дежными и безотказными в работе. Особое внимание должно уде­ляться очистке приспособлений от стружки путем создания на­клонных стенок в корпусах приспособлений, а также перечислен­ных ранее мер ее принудительного удаления.

Наличие выдвижных установочных элементов и фиксаторов вызывает увеличение погрешности установки заготовки. Для обес­печения заданного качества продукции важно выполнение расче­тов на точность обработки и выдерживание допуска на заданный размер. В частности, для приспособлений указанного типа боль­шее значение имеет жесткость и расчет сил закрепления. Зажим­ное устройство должно быть надежным. Его часто выполняют самотормозящим, путем введения клиньев и других запирающих элементов. В этом случае падение давления в магистрали сжатогО Воздуха, питающего пневмоцилиндры зажимного механизма, не ослабляет крепления заготовки.

Зажимное устройство не должно вызывать деформаций заго­товки, которые могут снизить заданную точность обработки. При сложных формах заготовки сила и схема закрепления за­готовки должны проверяться экспериментально, на стадии эскиз­ной проработки приспособления. При простых формах заготовки деформацию определяют расчетом.

На рис. 166 показана схема приспособления для обработки корпусной детали на автоматической линии. Заготовка 1 пере­мещается по планкам 2 шаговым транспортером с собачками 3 На строго определенное расстояние. Штанга транспортера прохо­дит снизу под приспособлением, а его планки лежат на одном уровне с опорными планками приспособления. Окончательная фиксация Заготовки происходит по двум базовым отверстиям выдвижными пальцами 4, а крепление — посредством гидро-

Цилиндра 5. Управление гидроцилиндрами шагового транспор­тера, выдвижных пальцев и зажима производится механизмом синхронизации автоматической линии.

Приспособления-спутники представляют собой устройства, ко­торые сопровождают закрепленную в них заготовку по всем по­зициям автоматической линии. С помощью спутников достаточно просто решается задача ввода заготовок в рабочие зоны всех по­зиций автоматической лцнии. Спутники применяют при обра­ботке трудно транспортируемых заготовок сложной конфигурации с постоянством баз. В качестве последних используют достаточно развитые поверхности заготовки обработанные или необработан­ные, обеспечивающие ее устойчивое положение в приспособлениях на всех позициях линии. Все стадии обработки выполняются при одном закреплении заготовки.

Приспособление-спутник в простейшем случае представляет собой плиту прямоугольной формы в плане, которая с закреплен­ной на ней заготовкой последовательно перемещается по всей трасее линии с помощью шагового транспортера. В начале линии на спутнике устанавливается и закрепляется заготовка, в конце линии она открепляется и снимается. Возврат спутников в исход­ное положение производится специальным транспортером, на одном участке которого спутники моют для удаления с них Стружки. Количество спутников на линии на 20—30 % превы­шает количество позиций линии, включая 5—10 % на ремонт спутников. Корпус спутника должен иметь развитую опорную плоскость; для направления спутника используют боковые пло­щадки или пазы, которыми он скользит по планкам транспорти­рующего устройства при своем перемещении.

На рис. 167, а приведена схема спутника. К его корпусу 1 Привернуты стальные закаленные планки 2, которыми он скол^-

Зит по направляющим транспортирующего устройства 3. Палец 4 И втулка 5 служат для фиксации спутника на позиции линии. Другой вариант направления спутника показан на рис. 167, б. Корпус 1 скользит по опорным планкам транспортера 3, а боковое направление обеспечивается пластинами 8. Для уменьшения из­носа к корпусу спутника привернуты стальные каленые планки 9 И 10.

Спутник на рабочей позиции линии фиксируется с помощью двух пальцев 4 с конической заточкой (см. рис. 167, а). Пальцы входят во втулку 5, запрессованную в корпусе спутника. Точ­ность фиксации спутников должна быть не менее 0,05 мм. Более точная фиксация может быть получена, когда спутники на рабо­чих позициях линии прижимаются к боковым и торцовому упорам специальными гидроцилиндрами. После открепления спутник возвращается на трассу транспортера.

На каждой рабочей позиции линии спутник прижимается к жесткому основанию с помощью пневмо - или гидроцилиндров,' 258

Для повышения надежности его закрепление часто производится через клиновую самотормозящую систему. Перемещение спутни­ков с одной позиции на другую обычно производится с помощью шагового устройства, схема работы которого показана на рис. 1С6. Реже применяют перенос спутников двумя штангами. Закрепле­ние заготовки на спутнике осуществляется после ее установки на те или иные базы резьбовыми прихватами (см. рис. 167, а) вручную или с помощью вспомогательных агрегатов. В качестве последних используют электро - или пневмовинторазвертывающие устройства (гайковерты), смонтированные на стационарных стойках в начале и в конце (для открепления заготовок) линий.

Применение пневматических или гидравлических зажимных устройств затруднено, так как подвод сжатого воздуха или рабо­чей жидкости к движущемуся спутнику весьма сложен.

На рис. 167, в показан способ крепления заготовки на плите спутника с помощью пружинных Г-образных прихватов 11. При установке и снятии заготовки 12 эти прихваты отжимаются вверх с помощью пневмо - или гидроцилиндра 13. Этот способ крепления обеспечивает постоянную, но недостаточно большую силу закрепления.

На рис. 167, г показана принципиальная схема устройства для затяжки винтового зажима 7 спутника. На валу 20 по сколь­зящей шпонке перемещается муфта 6 с торцовым ключом. Враще­ние на вал передается от электродвигателя 14 через пару кониче­ских и пару цилиндрических зубчатых колес. На промежуточном валу 15 смонтирована фрикционная муфта 16, передающая на вал 20 заранее установленный крутящий момент. При подаче масла в верхнюю полость гидроцилиндра 17 через рычажную систему 18 происходит подвод ключа и включение электродвига­теля от пускового устройства 19. Через определенный промежуток времени происходит подача масла в нижнюю полость цилиндра. Ключ отводится в исходное положение, и электродвигатель оста­навливается. В более совершенных системах заготовка ус­танавливается и закрепляется, а также освобождается и сни­мается со спутника с помощью специальных автоматических устройств.

Кроме рассмотренных, имеются поворотные спутники для многопозиционной обработки, а также спутники для многомест­ной обработки.

Применение приспособлений-спутников повышает надежность работы линии, так как закрепление и открепление заготовки про­исходит один раз, улучшаются условия очистки приспособлений от стружки, но несколько ухудшается доступность подвода рабо­чих инструментов к заготовке с разных сторон.

Приспособления-спутники одной автоматической линии должны быть взаимозаменяемы. Точность их изготовления по основным размерам, влияющим на точность обработки, обычно принимают 0,1—0,2 допуска на выдерживаемый размер.

К недостаткам авто­матических линий со спутниками относятся некоторое усложнение транспортирующих ус­тройств из-за необхо­димости возврата спут­ников в исходное поло­жение, увеличение об­щей стоимости линий в результате этого и сравнительно большого числа спутников; боль­шее количество стыков и сопряжений в техно­логической системе при использовании спутни­ков затрудняет создание промежуточных заделов на отдельных участках линии. Работа последней обычно выполняется с жест­кими транспортными связями.

В последнее время наметился переход от цельных к составным спутникам, включающим основную плиту, узлы установки и крепления заготовки, а также другие вспомогательные элементы. Их преимущества: возможности унификации и нормализации, меньшие трудности изменения при смене обрабатываемых деталей, большие возможности переналадки линий, и удобства ремонта спутников.

Сила, необходимая для перемещения спутника,

Р = (Gi + G,) f,

Где Gi — вес приспособления-спутника; С2 — вес заготовки, за­крепляемой в спутнике; / — коэффициент трения между спутни­ком и направляющими планками.

Если вес спутника с заготовкой распределяется на обе направ­ляющие планки неравномерно, то согласно рис. 168, а может возникнуть перекос спутника, в результате чего возникают до­полнительные силы трения на боковых направляющих. В этом случае сила перемещения спутника

Р = RJ + RJ + 2 Rf, (60)

Где Ru R2 — реакции горизонтальных направляющих планок от веса Gx и G2; R — реакция вертикальных направляющих планок из-за перекоса спутника;

R, + R2 = Gi + G2 И RL = + R2) fa, (61)

ГДе L — длина спутника; а — расстояние от центра тяжести спутника с заготовкой до линии действия силы Р. '260

Подставляя в формулу (60) выражения (61), получим

Я = /(С1 + С2)( 1+^-).

В некоторых случаях сила от шагового устройства передается на спутник со смещением х от осевой линии. Найдем величину х, При которой возможно заклинивание спутника в направляющи* из-за его перекоса. На рис. 168, б показаны направления дей­ствующих на спутник сил, которые пересекаются в точке О. Из геометрических соотношений следует

(0,5В - х) tg Ф + L = (0,5В + х) tg Ф.

Заклинивание начинается при Х = L/2 tg ф,

Где L — длина направляющих спутника; ф — угол трения.

Допуски на размеры приспособлений-спутников, влияющих нд точность обработки, следует определять на основе решения соответствующих размерных цепей данной технологической си­стемы. На рис. 169, а показана схема растачивания отверстия в за­готовке 1, установленной на спутнике 2. При растачивании тре­буется выдержать размер х от оси отверстия до базовой плоскости заготовки. Размер х является замыкающим звеном размерной цепи, составляющими звеньями которой будут размеры А, В и Е. При решении размерной цепи по максимуму и минимуму допуск на размер В приспособления-спутника

6В = — 6А,

Где Ьх — допуск на заданный размер; бд — допуск на размер А заготовки от оси базового отверстия до базовой плоскости.

Допуск на размер Е принимается равным нулю, так как рас­стояние от оси расточного шпинделя до оси фиксирующего пальца для данной позиции автоматической линии можно считать по­стоянным.

При решении размерной цепи на базе теории вероятностей

Допуск на размер В

Где X, Kt — соответственно коэффициенты, зависящие от формы кривых распределения размеров В и Л; T — коэффициент, опре­деляющий долю риска получения брака по выдерживаемому раз­меру при обработке (значения % и T и вывод приведенных формул см. в гл. VII).

Находят применение приспособления-спутники для групповых и переменно-поточных (переналаживаемых) автоматических линий, В конструкциях этих спутников предусматривается возможность установки и закрепления различных заготовок. Они имеют соот­ветствующие установочные элементы и зажимные устройства. Последние выполняют постоянными или сменными. Постоянные зажимные устройства позволяют закреплять различные, обраба­тываемые с помощью данного приспособления заготовки. Их кон­структивное оформление связано с учетом размеров и конструктив­ных особенностей заготовок. В отдельных случаях они имеют быстросменные детали в виде подкладных шайб, планок и других элементов.

На рис. 169, б показана схема приспособления-спутника, рассчитанного на обработку двух однотипных деталей 3 и 4 раз­личных размеров. Установку их производят на два базовых от­верстия, а закрепление — одним зажимом.

Автоматические спутниковые линии широко применяют при обработке сложных корпусных деталей (картеров, поворотных ку­лаков рулевого управления, балок передних мостов и др.). Спут­ники используют также при обработке детален вращения (тормоз­ные барабаны), применяя при неподвижной заготовке враща­ющиеся резцовые головки.