Справочник технолога-машиностроителя 2
Глава 2. СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

К стандартизованным приспособлениям многократного применения относят УСП, СРП, УНП, СНП и УСПО.

Универсально-сборные приспособления - УСП (ГОСТ 14364-69-ГОСТ 14606-69; ГОСТ 15186-70-ГОСТ 15465-70; ГОСТ 15636-70-ГОСТ 15761-70; ГОСТ 15549-70-ГОСТ 15576-70) компонуют в основ­ном из деталей с незначительным исполь­зованием заранее изготовленных сбороч­ных единиц. В элементах УСП предусмо­трены взаимно перпендикулярные Т-образные пазы. Фиксация деталей осуществляется спосо­бом «шпонка - паз» при гарантированном зазоре. Возможность быстро и без обработки собирать приспособление для оснащения раз­личных деталеопераций делает систему УСП выгодной в опытном, единичном, мелкосерий­ном, а при освоении новой продукции и в се­рийном производствах. К недостаткам УСП относят: низкую, не всегда достаточную точ­ностную надежность фиксации, пониженные собственную жесткость элементов (из-за нали­чия пазов и выемок) и контактную приспосо­бления (из-за большого числа стыков); недо­статочную прочность элементов крепления; нетехнологичность длинных точных Т-образных пазов и сравнительно небольшие размеры базовых плит в плане; низкий уро­вень механизации; необходимость в высоко­квалифицированных сборщиках; значительные изначальные затраты на приобретение комплекта УСП и организацию соответствующей заводской службы. Недостаточная жесткость заставляет снижать режимы работы осна­щаемых станков, что в сочетании с невысоким уровнем механизации ведет к потерям в про­изводительности. Недостаточная точностная надежность не позволяет долго использовать конкретное приспособление на станке. Поэто­му УСП не рекомендуют применяв в средне­серийном и крупносерийном производстве, а также при обработке с ударными нагрузка­ми. Для обработки в УСП, в том числе в ус­ловиях серийного производства, наиболее вы­годны детали из легкообрабатываемых мате­риалов вследствие небольших сил резания и пространственно сложные детали, так как Т-образные пазы позволяют перемещать опоры и устанавливать их в любой требуемой точке. Комплекты УСП различают по ширине Т-образного паза (табл. 25). Централизованно изготовляют базовые плиты УСП с макси­мальными размерами в плане до 360 × 360 мм, хотя ГОСТами предусмотрены плиты больших размеров. При необходимости уста­новить крупногабаритную заготовку исполь­зуют набор плит УСП, что снижает жесткость приспособления.

На базе традиционных УСП разработаны разновидности этой системы (табл. 26, рис. 22, а — в). Крепление заготовки двумя цилин­драми гидроблоков, на штоки которых уста­новлены быстросъемные шайбы 3, показано на рис. 22, в. Неработающие цилиндры засто­порены шпонками 1. По установу 2 определяют нулевую точку программы.

Сборно-разборные приспособления - СРП (ГОСТ 21676-76-ГОСТ 21690-76) компо­нуют в основном из узлов; на элементах пред­усмотрены только продольные Т-образные пазы и системы точно координированных ци­линдрических отверстий. Фиксация узлов и де­талей осуществляется способом «цилиндриче­ский палец — точное отверстие». СРП харак­терны высокий уровень механизации и использование наладок. Они обеспечивают (по срав­нению с УСП) большие точность обрабаты­ваемого в них изделия и производительность. К недостаткам этой системы относят, oтcyтствие унификации с УСП; меньшую универсальность. более трудоемкую и дорогую под­готовку к работе (если нужно изготовить специальные наладки); отсутствие в комплекте деталей кондукторных планок, втулок и др. Так как плиты СРП выполнены не с попе­речными Т-образными пазами, а с цен­тральными крепежными отверстиями, их жесткость примерно в 2 раза выше, чем жесткость плит УСП. Однако в этих приспособлениях предусмотрены продольные пазы, снижающие их жесткость, а детали и узлы фиксируются с гарантированным зазором, что не позволяет рекомендовать СРП для использования в крупносерийном производстве по параме­трам точностной надежности и производи­тельности СРП применяют для оснащения сверлильных, расточных, фрезерных станков в условиях мелкосерийного и среднесерийного производства Разработаны два специализиро­ванных комплекта для оснащения станков с ЧПУ (рис. 23): СРП-ЧПУ (для сверлильных и фрезерных станков) и СРП-22 ЧПУ (для многоинструментальных и расточных стан­ков).

Технико-экономическая характеристика комплекта СРП-ЧПУ, число деталей и сбо­рочных единиц 1200; число одновременно со­бираемых приспособлений 17; размеры (мм) прямоугольных плит с гидравлическим приво­дом: длина 560 — 900, ширина 240 — 400, ши­рина крепежного паза 14 и 18: точность обра­ботки крепежного паза—12-й квалитет; шаг между крепежными пазами — 60 ± 0,3 и 80 ± 0,3 мм; диаметр координатно-фиксирующих отверстий 12 и 16 мм; шаг между осями этих отверстий — 60 и 80 мм; точность обработки этих отверстий — 6—7-й квалитеты: диаметры крепежного болта — 12 и 16 мм; да­вление в гидросистеме 10 МПа; сила, кН; при­жима механического — 30, прижима гидравли­ческого — 50; на штоке встроенного гидроци­линдра: тянущая — 25; толкающая — 30; вре­мя сборки одного приспособления средней сложности 30 мин; точность обработки заго­товок — 7 — 12-й квалитеты.

Технико-экономическая характеристика комплекта СРП-22 ЧПУ: число используемых деталей и сборочных единиц 840; число одно­временно собираемых приспособлений 6; габа­ритные размеры (мм): базовой плиты 1000 × 1000 × 1000, секции угольника 400 × 400 × 400; максимальные размеры рабо­чей поверхности сборного угольника 800 × 800; ширина крепежного паза 22; шаг между крепежными пазами (100 ± 0,6) мм; точность обработки крепежного паза — 12-й квалитет; диаметр координатно-фиксирующих отверстий 20; точность обработки этих отвер­стий — 7-й квалитет; шаг между осями этих отверстий 100 мм; сила, обеспечиваемая ги­дравлическим прижимом при давлении 10 МПа, 50 кН; время сборки одного приспосо­бления 60—120 мин.

Приспособления универсальные наладоч­ные — УНП и специализированные наладоч­ные - СНП (ГОСТ 22129-76) состоят из базо­вого агрегата, представляющего собой на 80 — 90% готовое приспособление и наладок, кото­рые станочник может установить на базовый аг­регат или регулировать непосредственно на ра­бочем месте. В некоторых приспособлениях можно регулировать подвижные части базово­го агрегата. В мелкосерийном производстве применяют немеханизированные наладочные приспособления, а в серийном и крупносерий­ном — пневматические или гидравлические. СНП имеют специализированные базовые агрегаты и могут быть использованы для установки геометрически подобных заготовок, а УНП — универсальные базовые агрегаты и применяются для установки различных заго­товок.

Недостатки приспособлений; необходи­мость проектирования и изготовления сменных и регулируемых наладок и отсутствие унификации с УСП и СРП. Перед проектиро­ванием наладочных приспособлений заготовки объединяют в группы, учитывая при этом гео­метрическое и размерное подобие заготовок; единство схем установок; близость требова­ний по точности обработки, величине припу­ска, жесткости, механическим свойствам мате­риалов. В качестве представителя группы либо выбирают наиболее сложную заготовку, либо проектируют «комплексную» заготовку, соче­тающую основные особенности группы. Обра­ботку заготовок одной группы производят по единому технологическому маршруту. На рис. 24, а показано поворотное приспособление системы УНП для фрезерования взаимно пер­пендикулярных пазов а. Наладка состоит из планшайбы 1, установочного пальца 2 и при­хвата 3. В сверлильном приспособлении системы СНП (рис. 24,б) заготовки типа тел крашения устанавливают в быстросменные призмы.

Общемашиностроительный комплекс универсально-сборной и переналаживаемой оснастки - УСПО имеет следующие основные особенно­сти: единство установочных параметров и присоединительных размеров; ограниченные номенклатура и типоразмеры деталей и сбо­рочных единиц при сохранении широкой уни­версальности, что позволяет быстро агрегатировать приспособления различного техниче­ского назначения для условий единичного и серийного производств; повышенный уровень механизации за счет применения механизиро­ванных сборочных единиц и автономных средств механизации [гидроцилиндры, пневмогидропреобразователи, гидроаппаратура, акку­муляторные устройства и др. (рабочее давле­ние 20 МПа, время подключения одною гидроцилиндра до 2 мин)]; отказ от тради­ционных Т- и П-образных пазов с их заменой системой точно координированных цилиндри­ческих и резьбовых отверстий, что позволило повысить жесткость и габариты в плане ба­зовых плит без увеличения их металлоемко­сти; использование точного и надежного без­зазорного соединения деталей и сборочных единиц способом «цилиндрическое отвер­стие — пружинящее разрезное коническое кольцо — жесткий штифт с двумя конусами» (рис. 25). Примеры компоновок приведены на рис. 26. По сравнению с УСП новый комплекс имеет следующие преимущества: повышение точности и стабильности положения деталей и сборочных единиц приспособления (в 2—3 раза), жесткости (в 1,3 раза), точности обработки заготовок (приблизительно в 2 раза) и производительности (в 1,7 раза); увеличение размеров в плане базовых плит (до 800 × 500 мм), что позволяет применять обработку многоместную или крупных заготовок; увели­чение коэффициента использования металла с 0,46 до 0,75. Считают, что комплекс УСПО позволяет уменьшать затраты на оснащение эквивалентного объема работ в 6 раз по срав­нению со специальной оснасткой и в 2 раза по сравнению с другими системами многократно­го применения

Комплекс УСПО состоит из трех серий, отличающихся диаметрами (d резьбовых, d₁ цилиндрических) отверстий и шагом t между ними (табл. 27) Каждая серия включает ком­плекты Е для единичного и мелкосерийного производств (с пониженным уровнем механи­зации) и С — для серийного производства (табл.28).

Наряду с СП в комплекс УСПО входят штампы, оснастка для сварочных работ, кон­трольно-измерительные приспособления. Ком­плекс УСПО не предназначен для оснащения протяжных, прецизионных и некоторых дру­гих металлорежущих станков, сборочных и де­монтажных работ, установок для электрофи­зических методов формообразования. К недо­статкам комплекса УСПО относят - ди­скретный способ установки деталей и сбо­рочных единиц, нетехнологичность отверстий и возможность их засорения стружкой, СОЖ и пылью.

Технико-экономические расчеты при выборе стандартной системы СП включают опреде­ление величины годовых затрат на СП и вы­бор наиболее эффективных стандартных си­стем СП.

Годовые Г и годовые приведенные Г' за­траты на одно приспособление зависят от его себестоимости и рассчитываются по форму­лам, различным для той или иной стандарт­ной системы СП.

Для одного приспособления системы НСП

Г_НСП = [QC_мат + t_пC_т(l + 0,01Н_ц)] · (1 + A_{п HCП})(А_{а НМП} + А_{э НСП}),

где Q - масса детален приспособления, кг; С_мат — средняя стоимость 1 кг материала де­талей приспособления, руб/кг; t_п — трудоем­кость изготовления приспособления, нормо-час; С_т — средняя тарифная часовая ставка рабочего-инструментальщика, руб/ч; Н_ц — процент косвенных расходов инструменталь­ного цеха; А_п, А_а, А_э — соответственно коэффи­циенты затрат на проектирование, амортизацию и эксплуатацию приспособления. Обычно А_{п НСП} = 0,3; А_{а НСП} = 0,5 и А_{э НСП} = 0,2. Тог­да годовые затраты (руб/год) составят:

Г_НСП = 0,91[QС_мат + t_пС_т(1 + 0,01Н_ц)].

Для сопоставления вариантов обработки с применением приспособления и без него ис­пользуют приведенные годовые затраты: Г'_НСП = 1,15Г_НСП.

Для одного приспособления системы УБП

Г_УБП = С_УБП (1/T + А_{э УБП}),

где С_УБП - цена приспособления; Г — число лет эксплуатации приспособления до наступле­ния его физического износа; А_э — коэффициент затрат на эксплуатацию приспособления. Принимая в среднем Т = 5 и А_эУБП = 0,3, по­лучаем Г_УБП = 0,5С_УБП. Приспособления си­стемы УБП применяют для выполнения различных деталеопераций. В пересчете на одну j деталеоперацию затраты составляют

Г_УБПj = Г_УБПt_кj/Σ_m¹Nt_кj,

где t_кj — штучно-калькуляционное время на j-ю деталеоперацию, мин; m — число наимено­ваний деталей, обработанных с использова­нием данного приспособления в год; N — го­довой объем выпуска деталей.

Для одного приспособления системы СРП

Г_СРП = С_СРП (А_аСРП + А_эСРП),

где С_СРП – цена покупных или себестоимость при собственном изготовлении стандартизо­ванных и специальных деталей и сборных единиц, из которых собирают приспособление, включая затраты на их доработку, на проекти­рование и сборку приспособления, руб.; А_аСРП и А_эСРП — соответственно коэффициенты го­довых затрат на амортизацию и эксплуата­цию. Принимая в среднем А_аСРП = 0,2 и А_эСРП = 0,3, получаем Г_СРП = 0,5С_СРП.

Приведенные годовые затраты Г_СРП' = 1,15Г_СРП. Для одного приспособления системы УСП при условии его многократного использования в течение года

Г_УСП = [С_УСПА_аУСП + L_к(1 + 0,01Н_к)]/[М_к + С_тt_сб(1 + 0,01Н_сб)g],

где С_УСП — цена заводского комплекта дета­лей УСП и организационно-технической ос­настки, руб.; А_аУСП — коэффициент затрат на амортизацию комплекта деталей УСП и орга­низационно-технической оснастки; L_к — годо­вой фонд зарплаты конструкторской группы УСП, руб.; Н_к — косвенные расходы, относя­щиеся к конструкторской группе, в процентах от L_к; С_т — часовая зарплата слесаря-сборщика, руб/ч; t_сб - время сборки приспособления и его отладки на рабочем месте, ч; Н_сб — кос­венные расходы, относящиеся к группе слеса­рей-сборщиков УСП, %; М_к — число неповто­ряющихся приспособлений УСП, собираемых за год, включая дублеры; g - повторяемость сборки одного и того же приспособления за год. Принимая в среднем А_аУСП = 0,1; Н_к = 50; С_т = 0,7 руб/г; t_сб = 3 ч; Н_сб = 80%, получаем, руб/год· приспособление):

Г_УСП = (0,1Сусп + 1,5L_к)/(M_к + 3,78g).

Приведенные годовые затраты на созда­ние и эксплуатацию одного приспособления системы УСП Г'усп = (0,25Сусп + 1,5L_к)/(М_к + 3,78g) руб/(год·приспособление). Годо­вые затраты на одно приспособление систем УНП и СНП складываются из затрат на по­стоянную часть и на сменные наладки, число которых m:

Гунс.снп = S(А_аунсп.снп + А_эунс.снп)/m + S_н(1 + А_пн)(А_ан + А_эн),

где S — себестоимость изготовления постоян­ной части приспособления, руб.; А_аунп.снп и А_эунп.снп — соответственно коэффициенты затрат на амортизацию и эксплуатацию по­стоянной части приспособления; S_н — себе­стоимость изготовления одной наладки, руб.; А_пн, А_ан, А_эн — соответственно коэффициенты затрат на проектирование, амортизацию и экс­плуатацию наладок. Принимая в среднем А_{аУНП.СНП} = А_эунп.снп = А_эн = 0,2 и А_ан = А_пн = 0,5, получаем (руб/год): Гунп.снп = 0,4S/m + 1,05S_н; годовые приведенные затраты Г'унп.снп = 0,55S/m + 1,3S_н. Ориен­тировочно эффективность применения стандартной системы СП в зависимости от коэф­фициента загрузки К_з определяют по графику на рис. 27: К_з = N_опt_к/F_п, где N_оп - число по­вторений операций, соответствующее числу обрабатываемых заготовок одного типоразме­ра в течение месяца; t_к — штучно-калькуля­ционное время выполнения операции, ч; F_п — месячный фонд времени работы СП, ч.

Более точно эффективное СП выбирают расчетным путем, сопоставляя затраты и эко­номию от его применения. Экономию при ис­пользовании СП в основном получают за счет снижения трудоемкости обработки заготовок и соответствующей экономии заработной платы рабочих основного производства, уменьшения расходов на эксплуатацию и амортизацию оборудования, а также сокра­щения поломок инструмента, экономии метал­ла за счет уменьшения промежуточных припу­сков и др. Методика расчета экономии от снижения трудоемкости обработки заготовки одинакова для приспособлений всех систем:

е' = t₁ – t₂: е = t₁С_т1 - t₂С_т2;

Э = (1 + 0,01Н)(t₁С_т1 - t₂C_т2); Г ≤ ЭN; N_min = Г/Э; Э_min = Г/N; Э_c = Э (N_ф - N_min),

где е' — снижение трудоемкости обработки одной заготовки в расчете на одно СП; t₁ и t₂ — штучно-калькуляционное время на одну операцию соответственно до и после оснаще­ния технологического процесса; е - экономия на зарплате рабочих основного производства в связи с применением СП; С_т1 и С_т2 — та­рифные ставки на данной операции сответ­ственно до и после оснащения технологическо­го процесса; Э — экономический эффект для одного СП при обработке одной заготовки; Н—процент косвенных накладных расходов от заработной платы рабочих основного про­изводства; Г и N - см. выше; N_min - минимальный годовой выпуск деталей, при кото­ром окупаются -затраты на СП; Э_min - мини­мальный экономический эффект; Эс - сум­марный годовой экономический эффект от использования одного СП; N_ф — фактический годовой выпуск деталей.

Сравнительную экономическую эффектив­ность при выборе варианта приспособления рассчитывают по величине показателя Э_р от­носительной экономической эффективности, представляющего годовую экономию на себе­стоимости, приходящуюся на один рубль до­полнительных капитальных вложений [руб/год·руб.)]:

Э_р = (С₁ – С₂)/(К₂ – К₁).

где С₁ и С₂ - технологическая себестоимость данной операции обработки при использова­нии соответственно более дорогого и менее дорогого приспособлений; К₁ и К₂ — соответ­ственно капитальные вложения в более доро­гое и менее дорогое приспособление при за­данной годовой программе выпуска деталей. При одинаковых расходах на амортизацию станка и инструмент

С = L(1 +0,01Н) + S(1/T+0,01q)/N,

где L и S — затраты соответственно на изгото­вление приспособления и на зарплату в расче­те на изготовление одной детали при исполь­зовании этого приспособления; Н и q процент, соответственно, накладных расходов на зар­плату, расходов на эксплуатацию и ремонт приспособления; Т — число лет службы при­способления; N— годовая программа выпуска деталей.

Применение более дорогого приспособле­ния [6, 7] оправдано, если

Э_р ≥ 0,25 руб./(год·руб.).