Приспособление — это устройство для удержания или поддержки работы , используемое в обрабатывающей промышленности. [1] [2] Приспособления используются для надежного размещения (расположения в определенном месте или ориентации) и поддержки работы, гарантируя, что все детали, изготовленные с использованием приспособления, будут сохранять соответствие и взаимозаменяемость. Использование приспособления повышает экономичность производства, обеспечивая плавную работу и быстрый переход от детали к детали, снижая потребность в квалифицированной рабочей силе за счет упрощения способа установки заготовок и повышения соответствия в ходе производственного цикла. [2]
Приспособление отличается от кондуктора тем, что при использовании приспособления инструмент должен перемещаться относительно заготовки; кондуктор перемещает заготовку, в то время как инструмент остается неподвижным. [3]
Основная цель приспособления — создать надежную точку крепления для заготовки, обеспечивая поддержку во время работы и повышенную точность, прецизионность, надежность и взаимозаменяемость готовых деталей. Оно также позволяет сократить время работы, позволяя выполнять быструю настройку и сглаживая переход от детали к детали. [3] Оно часто снижает сложность процесса, позволяя неквалифицированным рабочим выполнять его и эффективно передавать навыки изготовителя инструмента неквалифицированному рабочему. [2] Приспособления также обеспечивают более высокую степень безопасности оператора, снижая концентрацию и усилия, необходимые для удержания детали в устойчивом положении. [3]
С экономической точки зрения наиболее ценной функцией приспособления является снижение затрат на рабочую силу. Без приспособления для работы машины или процесса может потребоваться два или более оператора; использование приспособления может исключить одного из операторов, закрепив заготовку. [4]
Приспособления должны быть спроектированы с учетом экономики; цель этих устройств часто заключается в снижении затрат, и поэтому они должны быть спроектированы таким образом, чтобы снижение затрат перевешивало затраты на внедрение приспособления. Обычно лучше, с экономической точки зрения, чтобы приспособление привело к небольшому снижению затрат для процесса, который используется постоянно, чем к большому снижению затрат для процесса, который используется лишь изредка. [4]
Большинство приспособлений имеют твердый компонент, прикрепленный к полу или корпусу станка и считающийся неподвижным относительно движения обрабатывающего инструмента, и один или несколько подвижных компонентов, известных как зажимы . Эти зажимы (которые могут управляться многими различными механическими средствами) позволяют легко размещать заготовки в станке или извлекать их, и при этом оставаться в безопасности во время работы. Многие из них также являются регулируемыми, что позволяет использовать заготовки разных размеров для различных операций. Приспособления должны быть спроектированы таким образом, чтобы давление или движение операции обработки (обычно известное как подача ) было направлено в первую очередь против твердого компонента приспособления. Это снижает вероятность того, что приспособление выйдет из строя, прервав работу и потенциально вызвав повреждение инфраструктуры, компонентов или операторов. [5]
Приспособления также могут быть разработаны для очень общих или простых целей. Эти многоцелевые приспособления, как правило, сами по себе очень просты, часто полагаясь на точность и изобретательность оператора, а также на поверхности и компоненты, уже имеющиеся в мастерской, чтобы обеспечить те же преимущества, что и специально разработанное приспособление. Примерами могут служить тиски для мастерских , регулируемые зажимы и импровизированные устройства, такие как гири и мебель.
Каждый компонент приспособления предназначен для одной из двух целей: размещения или поддержки .
Компоненты позиционирования обеспечивают геометрическую устойчивость заготовки. Они обеспечивают, чтобы заготовка находилась в правильном положении и ориентации для операции, обращаясь и препятствуя всем степеням свободы, которыми обладает заготовка. [6]
Для размещения заготовок приспособления используют штифты (или кнопки ), зажимы и поверхности. Эти компоненты гарантируют, что заготовка будет правильно позиционирована и останется в том же положении на протяжении всей операции. Поверхности обеспечивают поддержку детали, штифты позволяют точно размещать ее при низких затратах на площадь поверхности, а зажимы позволяют снимать заготовку или регулировать ее положение. Заготовки для размещения, как правило, проектируются и изготавливаются в соответствии с очень жесткими спецификациями. [7]
При проектировании установочных деталей приспособления учитывается только направление сил, прикладываемых при эксплуатации, а не их величина . Установочные детали технически поддерживают заготовку, но не учитывают силу сил, прикладываемых в процессе, и поэтому обычно недостаточны для фактического закрепления заготовки во время эксплуатации. Для этой цели используются опорные компоненты. [8]
Для фиксации заготовок и предотвращения их перемещения во время работы опорные компоненты в основном используют два метода: положительные упоры и трение. Положительный упор — это любой неподвижный компонент (например, твердая поверхность или штифт), который своим размещением физически препятствует перемещению заготовки. Опорные компоненты, скорее всего, будут регулируемыми, чем установочные компоненты, и обычно не давят плотно на заготовку и не обеспечивают абсолютного позиционирования. [9]
Компоненты поддержки обычно несут на себе основную тяжесть сил, прилагаемых во время операции. Чтобы снизить вероятность отказа, компоненты поддержки обычно не проектируются как зажимы.
Например: необходимо соединить 2 тяжелые металлические детали с помощью винтов и дуговой сварки. Использование приспособления поможет закрепить две отдельные детали в указанном месте, чтобы мастер мог легко и без риска получения травмы закончить работу.
Приспособления обычно классифицируются в соответствии с машиной, для которой они были разработаны. Наиболее распространенными являются фрезерные приспособления и сверлильные приспособления . [10]
Операции фрезерования, как правило, включают большие прямые разрезы, которые производят много стружки и требуют различной силы. Зоны размещения и поддержки обычно должны быть большими и очень прочными, чтобы обеспечить операции фрезерования; также требуются прочные зажимы. Из-за вибрации станка для фиксации заготовки предпочтительны позитивные упоры, а не трение. Для автоматизированных процессов большого объема фрезерные приспособления обычно включают гидравлические или пневматические зажимы. [11] [12]
Сверлильные приспособления охватывают более широкий спектр различных конструкций и процедур, чем фрезерные приспособления. Хотя крепление для сверл чаще всего обеспечивается кондукторами , приспособления также используются для сверлильных операций.
Два распространенных элемента сверлильных приспособлений — это отверстие и втулка . Отверстия часто проектируются в сверлильных приспособлениях, чтобы обеспечить пространство для самого сверла, чтобы продолжить через заготовку, не повреждая приспособление или сверло, или направить сверло в соответствующую точку на заготовке. Втулки — это простые подшипниковые втулки, вставленные в эти отверстия для их защиты и направления сверла. [13]
Поскольку дрели, как правило, прилагают силу только в одном направлении, опорные компоненты для сверлильных приспособлений могут быть проще. Если сверло выровнено, указывая вниз, те же опорные компоненты могут компенсировать силы как сверла, так и силы тяжести одновременно. Однако, хотя и однонаправленная, сила, прикладываемая сверлами, как правило, концентрируется на очень небольшой площади. Сверлильные приспособления должны быть тщательно спроектированы, чтобы предотвратить изгиб заготовки под действием силы сверла. [14]
Сварочные приспособления используются для удержания подкомпонентов сварной сборки на месте для изготовления вместе в один полный блок. Эти приспособления часто приводятся в действие с помощью ручных (ручных) зажимов или пневматических зажимов, если они сопряжены с роботизированной автоматикой. Надежное роботизированное приспособление для дуговой сварки представляет собой инструмент для удержания деталей, используемый для ограничения компонентов для сварки в автоматизированной системе. [15] Сварочные приспособления размещают детали с помощью этих зажимов для закрепления важных аспектов подкомпонента, таких как отверстия, пазы или базовые поверхности.
При проектировании сварочных приспособлений необходимо тщательно продумать все детали. Необходимо предусмотреть надлежащий зазор для доступа к сварочной горелке. Это может быть особенно сложно сделать, если горелка представляет собой большой пистолет для точечной сварки. Сварочное приспособление должно быть спроектировано так, чтобы все детали подкомпонентов могли правильно вставляться вместе, чтобы получить необходимый зазор для сплавления. Ориентация сварки имеет первостепенное значение, так как наклонные или вертикальные сварные швы могут привести к стеканию сварки, что приведет к образованию кратеров и подрезов там, где валик должен переходить в основной металл, что приведет к слабому сварному шву и риску растрескивания по краю валика.
Аналогичные стратегии сборки используются для сварочных приспособлений, которые используются с фрезерными приспособлениями и сверлильными приспособлениями. Сварочная горелка чаще всего перемещается к заготовке. Сварочные кондукторы, в сравнении, обычно используются с пьедесталными сварочными аппаратами и линейными сварочными горелками, перемещая заготовку к горелке. Модульные стратегии крепления могут быть развернуты в производственных сценариях, где требуется настройка для запуска одной и той же детали за более короткий промежуток времени. Крепежные пластины и общие решения по закреплению заготовки предназначены для удовлетворения этих сценариев. [16]