Вказівки з техніки безпеки. 8.7.1 Перед проведенням експериментальної частини перевірити надійність закріплення інструмента в шпинделі верстата
8.7.1 Перед проведенням експериментальної частини перевірити надійність закріплення інструмента в шпинделі верстата, заготовки та накладного кондуктора з заготовкою.
8.7.2 Стружку прибрати за допомогою щітки.
8.7.3 Свердління отворів проводити в захисних окулярах після дозволу викладача, який веде заняття.
Література
[1], с. 156...161.
[2], с. 83...86.
[3], с. 249...278.
[4], с. 280...282.
[5], с. 44..70.
[9], с. 107..131.
Лабораторна робота №9
Вивчення конструкцій універсально-збірних пристроїв (УЗП)
Мета роботи
Вивчити конструкції універсально-збірних пристроїв (УЗП), способи взаємного з’єднання і фіксації їх елементів; набути навичок компонування і складання пристроїв; вивчити точність установлення заготовок в УЗП та визначити похибки їх установлення.
Обладнання, прилади та інструменти
9.2.1 Креслення деталей, технічні вимоги на виготовлення.
9.2.2 Заготовки.
9.2.3 Стандарти на деталі та складальні одиниці УЗП.
9.2.4 Альбом компонування УЗП.
9.2.5 Контрольно-вимірні інструменти.
9.2.6 Гайкові ключі.
Методичні вказівки
УЗП належать до агрегатованих пристроїв багаторазового користування. Система УЗП включає в себе стандартні наперед виготовлені деталі і складальні одиниці, із яких збирають різні спеціальні пристрої одноцільового призначення. Приклади компонування пристроїв УЗП показано на рис. 9.1.
Після обробки партії деталей ці пристрої розбирають, а їх складові деталі та складальні одиниці використовуються для компонування інших пристроїв.
УЗП найбільш ефективні в умовах одиничного і малосерійного виробництва, а також у дослідному виробництві при освоєнні серійного випуску нової продукції. На машинобудівних заводах масового виробництва ці комплекти використовуються в ремонтних цехах і при виготовленні дослідних зразків виробів.
Рисунок 9.1 – Приклади компонувань УЗП: токарний (а), фрезерний (б), свердлильний кондуктор (в)
Існуючі комплекти УЗП дають змогу компонувати пристрої практично для всіх видів металорізальних верстатів, але разом з тим можливості різних комплектів обмежені, головним чином, габаритами оброблюваних заготовок.
Номенклатурний та кількісний склад комплекту УЗП залежить від характеру та обсягу виробів, що випускаються підприємством, і коливається у великих межах. В комплект може входити 25-30 тисяч деталей, з яких можна одночасно зібрати до 300 різних пристроїв.
Деталі і складальні одиниці, що входять в комплект УЗП, поділяються за функціональною ознакою на такі групи: базові, корпусні, опорні, приєднувальні, затискні, кріпильні, для направлення різального інструмента і допоміжні.
УЗП складають без будь-якого припасування чи підбору за принципом повної взаємозамінності. При цьому, як правило, не потрібно креслення загального вигляду пристрою, а тільки креслення оброблюваної заготовки. Деталі між собою фіксуються за допомогою шпонок і скріплюються болтами, які встановлюються в 
-подібні пази або різьбові отвори.
Для потреб різних галузей машинобудування централізовано виготовляються три типорозміри комплектів УЗП (табл. 9.1), які відрізняються шириною верхньої частини -подібного паза, розмірами кріпильних і приєднувальних елементів, габаритними розмірами основних елементів:
І – комплект УЗП-8 з шириною паза 8 мм; застосовується в приладобудуванні, електронній і радіопромисловості;
ІІ – комплект УЗП-12 з шириною паза 12 мм; застосовується в різних галузях машинобудування;
ІІІ – комплект УЗП-16 з шириною паза 16 мм; застосовується у важкому машинобудуванні.
Для механізації кріплення заготовок випускають два види механізованих УЗП з пазами відповідно шириною 12 мм (УЗПМ-12) і 16 мм (УЗПМ-16).
Базові агрегати цієї системи – гідроблоки – плити з вмонтованими гідроциліндрами, на яких компонуються опори і затискачі (рис. 9.2).
Таблиця 9.1 – Технічні характеристики комплектів УЗП
| № п/п | Характеристика | Серія комплекту | ||
| Ширина і точність шпонкового паза, мм | 8Н7(+0,015) | 12Н7(+0,018) | 16Н7(+0,018) | |
| Діаметр основної кріпильної різьби, мм | М8 | М12´1,5 | М16 | |
| Крок між пазами, мм | ||||
| Середній час складання пристрою, год. | 1,5 | |||
| Габаритні розміри заготовок, мм: | ||||
| довжина | ||||
| ширина | ||||
| висота | ||||
| Найбільша маса оброблюваних заготовок, кг |
Рисунок 9.2 – Базова плита з гідроблоками
Деталі комплекту УЗП повинні бути міцними, стійкими до спрацювання та довготривалий час зберігати розміри і форму. В зв’язку з наявністю в елементах УЗП значної кількості пазів та інших концентраторів напружень елементи УЗП виготовляються із матеріалів, які мають високу міцність, поверхневу твердість із збереженням в’язкої та міцної серцевини. Основні елементи виготовляють із сталі 12XH3A з цементацією на глибину 
0,8...1,6 мм та наступним гартуванням до твердості 
58...62. Кріпильні деталі виготовляють із сталі 38XA з термообробкою до твердості 36...42. Для направляючих та установочних елементів використовують сталі У8А і У10А з гартуванням до твердості 50...56, інші деталі виготовляються із сталі 43 та сталі 20.
Переваги УЗП порівняно із спеціальними пристроями:
– значне скорочення тривалості циклу технологічної підготовки виробництва і працезатрат на технологічну оснастку;
– відносно великий термін служби (12…15 років).
Недоліки УЗП: їх відносно низька жорсткість через велику кількість стиків і значна первинна вартість комплекту, зумовлена великою кількістю деталей та складальних одиниць у комплекті та їх високою точністю виготовлення.
Вимоги до точності механічної обробки заготовок, яку можна досягти з використанням УЗП, подано в таблиці 9.2.
Точність обробки заготовок з допомогою УЗП, залежить не тільки від точності елементів комплекту яких пристрої збираються, якісно-спроектованих і виготовлених, але й від похибок складання пристроїв, від точності установки в них заготовок, від точності процесу механічної обробки, а також від здатності пристрою зберігати задані параметри в часі, тобто від надійності пристрою.
Таблиця 9.2 – Точність механічної обробки, яку досягають з використанням УЗП
| № п/п | Технологічна операція | Точність, мм: | |
| звичайна | макси-мальна | ||
| 1. | Свердління отворів, розміщених в одній площині | ±0,1 | ±0,05 |
| 2. | Те ж на протилежних сторонах заготовки | ±0,1 | ±0,07 |
| 3. | Свердління отворів великих діаметрів в заготовках значних розмірів | ±0,15 | ±0,07 |
| 4. | Фрезерування поверхонь з одного установа | ±0,07 | ±0,05 |
| 5. | Те ж з перевстановленням заготовки | ±0,1 | ±0,08 |
| 6. | Шліфування плоскопаралельних поверхонь | ±0,02 | ±0,01 |
| 7. | Стругання профільне | ±0,3 | ±0,2 |
Похибка компонування, яка виникає в процесі складання, залежить від двох факторів:
● неточності виготовлення елементів, які входять в компонування, що є причиною появи відхилень від перпендикулярності (паралельності) опорних поверхонь, або осей до площини основи компонування (приєднувальних поверхонь);
● неточності регулювання (налагодження) елементів на заданий розмір, що впливає на точність координатного розміщення осей отворів або їх міжосьової відстані.
Похибки, залежні від точності виготовлення окремих деталей, з яких компонується пристрій, розраховують складаючи і розв’язуючи відповідні розмірні ланцюги. Для компонувань УЗП розрахунок розмірних ланцюгів у більшості випадків слід виконувати теоретико-ймовірним методом. Так, для визначення похибок лінійних розмірів (висоти) стояка, складеної з 
опор (рис. 9.3), можна використати наступні залежності:
– для поля розсіяння висоти стояка (9.1);
– для координати середини поля розсіяння (9.2).
Якщо допуски на висоту 
всіх опор, які є складовими стояка, одинакові, то
, (9.3)
а 
.
Відхилення від паралельності верхньої площини такого стояка відносно основи можна визначити за формулою
(9.4)
або прийняти в межах 0,02...0,03мм на 100мм довжини. Допуски паралельності всіх опор, що входять у стояк, приймають однаковим, якщо ці опори мають одинакові розміри поперечного перерізу.
Зусилля закріплення викликає контактні деформації між заготовкою і опорами, а також між окремими елементами пристроїв.
В компонуваннях УЗП з великою кількістю стиків контактні деформації можуть складати в загальному балансі похибок значну частку. Зближення стику
, (9.5)
де 
– зближення стику, мкм;
– середній тиск в стику, Па;
і 
– сталі, які враховують мікрогеометричні характеристики поверхонь, наявність хвилястості, мікровідхилень, а також фізико-механічні властивості матеріалів елементів стояка. і визначаються експериментально. За даними НДІПТмаш, для базових і опорних деталей УЗП, шорсткість яких 
0,63 мкм, після припрацювання поверхонь величина коливається від 0,27 до 0,18, а – від 1,25 до 1,82. Ці значення можуть бути використані для розрахунку деформацій стиків.
        |
Рисунок 9.3 – Стояк
На базі універсально-збірних та інших систем пристроїв розроблений загальномашинобудівний комплекс універсально-збірної і переналагоджувальної оснастки (УЗПО). Для взаємної орієнтації та фіксації елементів УЗПО замість шпонкових з’єднань використовують беззазорні штифтові або кулькові. Оскільки -подібні пази ослабляють конструкцію, то компоненти УЗПО мають вищу жорсткість елементів і складальних одиниць.