03 OT tok projekt

Oprzyrządowanie

przedmiotowe

część 03

2012 dr inż. Stanisław Kowalski

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Wydział Budowy Maszyn

i Zarządzania

dr inż. Stanisław KOWALSKI

Zakład Projektowania Technologii

Instytut Technologii Mechanicznej PP

tel. służb. 61 665 20 51

(w terminie dyżuru)

tel. pryw. 61 832 3159

tel. kom. 501 051 945

–mail: stanislaw.kowalski@ put.poznan.pl

kowalski@netkurier.pl

Dyżur i konsultacje w PP pok. 637 BM:

środa

13.30-14.30

- aktualne od 15-02-2012

inny termin po ewentualnym
indywidualnym uzgodnieniu

dr inż. Stanisław KOWALSKI

002

Ogólny tok projektowania

uchwytu obróbkowego

003

Ogólne wytyczne projektowania uchwytów

Przed przystąpieniem do projektowania należy zawsze zbadać, czy zamiast uchwytu
specjalnego nie można by użyć istniejącego uchwytu uniwersalnego, po
dostosowaniu go przez odpowiednią przeróbkę do konkretnego przedmiotu i
operacji, co jest zawsze szybsze i związane z mniejszymi kosztami niż wykonywanie
nowego uchwytu.
Oczywiście przeróbka taka musi umożliwiać przywrócenie uchwytu do pierwotnego
stanu, tzn. nie pozbawiać go uniwersalności.

Przyrządy i uchwyty powinny być

• wykonane z dokładnością określoną w dokumentacji,
• dostatecznie sztywne, aby zapewnić żądaną dokładność obróbki,
• wygodne w użyciu i szybko działające,
• wygodne do ustawienia na obrabiarkach,
• możliwie proste i tanie w wykonaniu,
• łatwe do remontu i wymiany zużytych elementów,
• możliwie lekkie, estetyczne i bezpieczne w obsłudze.

004

Przy projektowaniu uchwytu należy na jego budowę patrzeć

z następujących punktów widzenia

•

przedmiotu obrabianego,

•

narzędzia,

•

oprawki do narzędzia,

•

obrabiarki,

•

narzędzia pomiarowego oraz

•

pracownika, który będzie uchwyt obsługiwał.

W szczególności zaś należy pamiętać o następujących ogólnych

wytycznych

1. W uchwycie powinno być dostatecznie dużo miejsca na wkładanie i

wyjmowanie przedmiotów.

2. Ustalenie przedmiotu powinno być pewne i jednoznaczne. Jeżeli te same

powierzchnie przedmiotu są przyjmowane jako ustalające w kilku operacjach,
to elementy ustalające w uchwytach do tych operacji powinny mieć
jednakowe kształty i wymiary.

3. Zamocowanie przedmiotu powinno być szybkie i pewne oraz nie powodować

odkształceń przedmiotu.

4. Dostęp do elementów zamocowujących, a zwłaszcza do elementów, które

uruchamiają mechanizmy zamocowujące, powinien być łatwy.

005

5. Budowa uchwytu powinna zapewniać łatwy odpływ wiórów podczas obróbki

przedmiotu i możność łatwego czyszczenia uchwytu, a szczególnie

powierzchni ustawczych elementów ustalających.

6. Budowa uchwytu powinna umożliwiać dogodny dopływ chłodziwa do ostrza

narzędzia.

7. Budowa uchwytu powinna umożliwiać obserwację miejsc obrabianych i

dokonywanie pomiarów przedmiotu w uchwycie, jeżeli jest to potrzebne

8. Budowa uchwytu powinna umożliwiać obróbkę przedmiotu narzędziami

normalnymi.

Uchwyt nie powinien być ciężki (zwłaszcza uchwyty do obróbki

wykańczającej i uchwyty wiertarskie, które są zwykle przedstawiane lub

przekręcane, a jednocześnie budowa jego powinna być dostatecznie

sztywna, żeby nie odkształcał się on ani przy zamocowywaniu przedmiotu,

ani podczas obróbki.

10.

Wszędzie, gdzie to jest możliwe, należy stosować elementy
znormalizowane.

11. Elementy szybciej zużywające się od innych powinny być wykonane z

lepszych materiałów lub obrabiane cieplnie, a poza tym należy przewidzieć

ich łatwą wymianę.

006

12. Ze względu na bezpieczeństwo pracy, wszelkie wystające części uchwytów

wykonujących szybki ruch obrotowy powinny być osłonięte, a wszystkie ostre

krawędzie uchwytów - zaokrąglone lub stępione.

13. W celu zwiększenia wydajności pracy uchwytu (a więc i obrabiarki) i

zmniejszenia wysiłku fizycznego robotnika należy dążyć do mechanizacji i

automatyzacji działania uchwytów, zwłaszcza przy większej produkcji.

14. Tolerancje wymiarów uchwytów powinny być tylko tam ciasne (wąskie), gdzie to

jest rzeczywiście konieczne, gdyż inaczej koszt uchwytu niepotrzebnie

wzrasta.

Prawidłowa kolejność projektowania uchwytu jest następująca

1. Ustalenie wstępnej, ogólnej koncepcji uchwytu (np. w postaci odręcznego

szkicu), na podstawie analizy instrukcji obróbki. Koncepcja ta powinna być

zatwierdzona przez prowadzącego ćwiczenie (w praktyce przemysłowej

przez

kierownika sekcji).

2. Obliczenia technologiczne:

• sił skrawania,

• błędów itp.

Wyznaczanie niezbędnej wartości sił mocujących przedmiot.

3. Wstępne rozplanowanie liczby rzutów, w których należy przedstawić uchwyt

(wszystkie istotne szczegóły mają być widoczne na zestawieniu!) i formatu

arkusza rysunkowego.

Narysowanie zarysu obrabianego przedmiotu, w podziałce 1:1, z wymiarów na

rysunku wykonawczym. Początkowo zarys ten można narysować tylko w

jednym, głównym rzucie. Rysunek zarysu przedmiotu korzystnie jest wykonać

w kolorze lub linią przerywaną. Nie stanowi on części uchwytu i jest

„przezroczysty".

Właściwe konstruowanie uchwytu, czyli rysowanie jego części i zespołów w

następującej kolejności:

• elementy ustalające przedmiot,

• w uchwycie wiertarskim: tulejki wiertarskie i płyta wiertarska,

• elementy mocujące przedmiot (dobrane zależnie od wyliczonej siły

mocującej ),

• ustawiak narzędzia (jeśli jest trwale połączony z uchwytem), - korpus, bez

elementów złącznych - śrub, kołków itp.,

• elementy ustalające uchwyt na obrabiarce.

Tak sporządzony wstępny projekt uchwytu (bez specyfikacji części, z

pominięciem mniej istotnych szczegółów) zostaje zatwierdzony przez

prowadzącego ćwiczenie.

Obliczenia sprawdzające układu mocującego (siły mocowania, wytrzymałość,

sztywność). Ewentualne poprawki konstrukcji. Wykończenie graficzne rysunku

zestawieniowego -

wrysowanie części złącznych, sporządzenie specyfikacji

(dobór części z norm).

Wykonanie rysunków wykonawczych wskazanych elementów uchwytu.

Ustalanie przedmiotu

Przedmiot na którym na którym ma być przeprowadzona operacja obróbki
skrawaniem, musi być na odpowiednio ustawiony i zamocowany na obrabiarce.

Wyróżnić można trzy sposoby ustalania przedmiotów:

•

bezpośrednio na obrabiarce,

•

według znaków traserskich,

•

w uchwytach obróbkowych.

Ustalanie przedmiotów w uchwytach obróbkowych jest sposobem najdokładniejszym
i najszybszym.

Ustalanie przedmiotów w uchwytach obróbkowych wymaga on najpierw
zaprojektowania, a następnie wykonania specjalnych uchwytów.
Sposób ten zasadniczo jest stosowany do produkcji seryjnej do masowej.
Uchwyty specjalne przystosowane tylko do określonego przedmiotu i do jednej
operacji wykonywanej na nim.

Dla produkcji jednostkowej uchwyty obecnie składa się z elementów sytemu
uchwytów składanych lub wykorzystuje uchwyty katalogowe uniwersalne.

Oznaczanie ustalenia przedmiotu

obrabianego w dokumentacji technologicznej

Wg normy PN-M-01152:1983

W nowszej literaturze można spotkać się z normą PN-M-01152:1983 (aktualnie
obowiązująca), w której zawarte są oznaczenia umowne powierzchni obrabianych,
podpór, docisków itp. W tabelach wcześnieji 4.1 zostały przedstawione, najczęściej
używane, oznaczenia stosowane w dokumentacji technologicznej. Przykłady
zastosowania tego typu symboli pokazano są na rysunkach

Analiza technologiczności konstrukcji

Analiza technologiczności w projekcie odbywa się poprzez wypełnienie karty
technologiczności konstrukcji.
Opiera się ona na ocenie przedmiotu pod względem konstrukcyjnym jak i
technologicznym. Bierze się w niej pod uwagę między innymi kształt przedmiotu jak
również obróbki, którym przedmiot ma zostać poddany.
Poniżej zamieszczone przykładową ocenę technologiczności konstrukcji dla
wybranego detalu jakim jest dźwignia.

Analiza technologiczności konstrukcji

uchwytów obróbkowych

011

Rys. Rysunek dźwigni dodanej analizie

Dla wybranej części detalu istnieje możliwość powstania wielu wariantów
rozwiązań konstrukcyjnych uchwytów obróbkowych.
Niektóre z nich zostały przedstawione poniżej.
Na opracowanych wariantów dokonuje się doboru wariantu do realizacji

Rys. Rysunek wykonawczy obrabianej dźwigni

Dobór konstrukcji uchwytu

Przebieg postępowania podczas
doboru konstrukcji uchwytu
można przedstawić na
schemacie blokowym (rysunek).

Algorytm wyboru typu

uchwytu

Po wstępnym etapie doboru lub
projektowania uchwytu
obróbkowego jakim jest
ustalenie najbardziej typowych
cech uchwytu następuje szereg
czynności, które zostały
przedstawione w postaci
algorytmu, który może stanowić
podstawę do budowy systemu
ekspertowego

– rysunek

W poszczególnych etapach wykonuje się następujące czynności:

1. Zestawienie danych do zaprojektowania uchwytu

Obejmuje takie informacje o przedmiocie i warunkach produkcji, jak:

- opis operacji lub zabiegu, rodzaj obróbki, kształt, położenie i liczbę

obrabianych powierzchni,

- dokładność wymiarowo-kształtową obrobionej powierzchni, dokładność

powierzchni ustalającej, tolerancje długości i kąta, dokładność po łożenia,

wielkość obrobionego przedmiotu, sposób ustalenia, sposób zamocowania

i prowadzenia narzędzia,

- całkowity czas produkcji przedmiotu, liczbę serii w roku, czas realizacji

serii w dniach, liczba zmian itp.,

- liczba części technologicznie podobnych, o podobnym procesie

technologicznym, z uwzględnieniem tych przedmiotów, których czasy

produkcji nie pokrywają się i dla których nie zaprojektowano jeszcze

uchwytu.

2. Określenie współczynnika złożoności
Współczynnik ten jest iloczynem współczynników określających

poszczególne cechy przedmiotu i operacji i jest dobierany z tabel lub

wykresów w literaturze.

3. Wybór uchwytu przez porównanie kosztów
W omawianej metodzie są rozpatrywane zasadniczo trzy różne

możliwości rozwiązania konstrukcyjnego uchwytu:

• uchwyty składane z kompletów UPS,

• uchwyty wielozadaniowe,

• uchwyty specjalne.

Porównanie kosztów odbywa się w dwóch etapach:

porównanie kosztów (w %) uchwytu wielozadaniowego w stosunku

do kosztów uchwytu specjalnego,

porównanie kosztów (w %) uchwytu UPS w stosunku do kosztów

uchwytu specjalnego,

W przypadku wyboru uchwytu wielozadaniowego należy wykonać analizę

na podstawie danych wyjściowych, dotyczącą wykorzystania go nie tylko

do jednego przedmiotu, lecz do grupy podobnych technologicznie

przedmiotów.

4. Zaprojektowanie lub dobór wybranego uchwytu

W zależności od dokonanego wyboru następuje:

- w przypadku uchwytu specjalnego opracowanie projektu konstrukcyjnego

z wykorzystaniem, w granicach możliwości, elementów i zespołów

znormalizowanych (50-70% elementów uchwytu),
- w przypadku uchwytu wielozadaniowego dobór odpowiedniej konstrukcji

z katalogów produkowanych uchwytów z zaprojektowaniem

ewentualnego wyposażenia uzupełniającego,
-w przypadku uchwytu UPS montowanie konstrukcji w specjalistycznym

ośrodku z elementów typowych, wchodzących w skład kompletu.

5. Sprawdzenie przydatności i opłacalności uchwytu
W przypadkach odbiegających od przeciętnych warunków produkcyjnych

zakładu dokonuje się bardziej szczegółowych obliczeń kosztów własnych

uchwytu na podstawie wzorów podanych literaturze.

Konieczne jest jednak posiadania informacji na temat przedmiotu, oraz danych o
programie produkcyjnym jak również szczegółowe informacje na temat procesu
technologicznego

Przedstawiony schemat obejmuje takie czynności jak:

• określenie cech przedmiotu na podstawie posiadanej dokumentacji technicznej
• na podstawie założonego programu produkcyjnego określenie wielkości produkcji
• stworzenie ramowego procesu obróbki oparciu o charakterystykę zakładu:

posiadane maszyny, typowe procesy produkcyjne itp.

• ustalenie grupy uchwytów dla określonych operacji,
• określenie ilości zabiegów wykonywanych w projektowanym uchwycie,
• określenie ilości i sposobu obróbki przedmiotów,
• ostateczny wybór typu uchwytu obróbkowego.

Obliczenie kosztu opłacalności uchwytu

Analizę kosztu opłacalności uchwytu można wykonać wykorzystując niżej
pokazany arkusz.
Przykład praktycznego obliczenia pokazano dalej.

Przykład praktyczny projektowania uchwytu obróbkowego

Projektowanie uchwytów obróbkowych jest najbardziej pracochłonnym etapem
przygotowania produkcji i jest częścią opracowania projektu technologicznego
wytwarzania części skrawaniem.
Dla konstruktora uchwytów podstawą do pracy są dokumenty przekazane przez
technologa. Są to:

• rysunek części obrabianej
• karta technologiczna procesu
• karta instrukcyjna dla części obrabianej
• program produkcyjny

Każdy z projektów składa się z identycznych elementów najważniejsze z nich
zostaną omówione w dalszej części pracy. Zawartość typowego projektu została
zamieszczona poniżej.

Zawartość typowego projektu z projektowania uchwytów obróbkowych

1. Strona tytułowa,
2. Rysunek wyjściowy części z zaznaczeniem obrabianej w uchwycie obróbkowym
powierzchni,

3. Rysunek części obrabianej po analizie poprawności rysunkowej,
4. Analiza technologiczności konstrukcji,

5. Program produkcyjny,
6. Karta technologiczna procesu (przewodnik) dla części obrabianej,
7. Karta instrukcyjna dla części obrabianej dla operacji wiercenia,
8. Dobór parametrów obróbki,

9. Analiza bazowania i ustalenia przedmiotu,
10. Analiza siły docisku i zamocowania,

11. Konstrukcja uchwytu do wskazanej operacji, opis budowy i

funkcjonowania uchwytu

12. Rysunek złożeniowy całości uchwytu,
13. Obliczenia błędów składowych i ogólnej dokładności uchwytu,
14. Obliczenie kosztu opłacalności uchwytu,
15. Dobór obrabiarki

16. Koncepcja automatyzacji uchwytu
17. Analiza wskaźnikowa zastosowania składników znormalizowanych
18. Obliczenie pracochłonności wykonania dokumentacji uchwytu
19. Wersja projektu do obróbki na centrum obróbkowym (brak rysunku),

standardowo dostarczana studentom w postaci elektronicznej.

20. Wykaz wykorzystanej w projektowaniu literatury
21. Dyskusja rezultatów projektowania i ewentualne uwagi,

Dla zilustrowania procesu projektowania oprzyrządowania technologicznego
poniżej zamieszczono przykład kompleksowo potraktowanego projektu uchwytu
wiertarskiego.
Przedstawiono wszystkie etapy projektowania wg wyżej przytoczonej listy
zawartości.
Celem tak potraktowanego projektu jest opracowanie wzorca wypełnienia
dokumentacji uchwytu do wykorzystania w procesie dydaktycznym przez studentów
szczególnie na kierunku Mechanika i Budowa i ZiP Maszyn PP.
W dostępnej literaturze takich wzorów nie ma.
Inne aspekty projektowania omówiono w innych miejscach niniejszej prezentacji i
na wykładach.
Zaprezentowany w pracy przykład jest rozwiązaniem typowym

wg wzorca

– tab.

3.3 typ 13

który na podobnej zasadzie pozwala wykonać ok. 50% przypadków

projekty uchwytów wiertarskich .

Dokumentacja

– wzory druków - wykorzystana przy projektowaniu jest

standardowo dostarczana studentom w postaci elektronicznej.

Przykład projektowania

procesu technologicznego

i jego oprzyrządowania

028

Przykład tworzenia

rysunku odlewu:

a) rysunek konstrukcyjny,

b) rysunek surowego
odlewu

029

030

031

032

033

034

Program szczegółowy

Projektu z uchwytów obróbkowych

w roku akademickim 2010/2011

Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania PP

Zakład Projektowania Technologii

035

036

037

038

039

040

041

dr inż. Stanisław Kowalski

Przykład projektowania procesu

technologicznego

i doboru uchwytu obróbkowego

(wiertarskiego)