Устройство для ориентирования и установки в приспособление-спутник крупногабаритных деталей

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для установки крупногабаритных корпусных деталей коробчатой формы, например корпусов военных гусеничных машин (ВГМ), в приспособление-спутник для последующей обработки в соответствии с технологическим процессом, а также для контроля этих деталей после механической обработки.
Известно устройство для установки деталей в приспособление-спутник, содержащее закрепленные на неподвижном корпусе (основании) центрирующий механизм с раздвижными кулачками, базовые поверхности и элементы крепления спутника, а также размещенный на спутнике ориентирующий механизм с элементами ориентирования (шарнирная призма) и закрепления детали (подводимые опоры и зажимы), выполненный в виде стойки П-образной формы и установленный с возможностью перемещения по спутнику в направлении центрирующего механизма (авторское свидетельство СССР №582940, кл. В23Q 3/00, 1975 г.).
Недостатками данной конструкции являются: усложнение спутника за счет размещения на нем ориентирующего механизма, что также снижает и технологические возможности спутника (при обработке крупногабаритных деталей типа корпусов ВГМ ориентирующий механизм будет затруднять доступ к местам обработки); кроме того, на известном устройстве невозможно определить и равномерно в пределах припуска на обработку распределить винтовую деформацию на деталях типа корпусов ВГМ, возникающую в результате внутренних Напряжений, а также невозможно проконтролировать размеры детали после окончания механической обработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предполагаемому техническому решению (прототипом) является "Стенд для установки и закрепления детали на спутнике".
Стенд состоит из установленного вне станка основания c закрепленными на нем спутником для детали, элементами ориентирования детали (кормовые и носовой домкраты, боковые прижимы), одной кормовой и двумя носовыми стойками, несущими на себе механизмы контроля ориентирования детали в виде выдвижных пинолей с расположенными на них измерительными элементами, и стойкой, содержащей центрирующий механизм с выдвижной пинолью, соосной с пинолью кормового механизма контроля ориентирования детали и несущей на сферической опоре планшайбу с раздвижными самоцентрирующими кулачками, причем механизмы контроля ориентирования и механизм центрирования связаны с соответствующими группами базовых поверхностей детали (механизмы контроля ориентирования связаны подвижно, механизм центрирования - жестко).
Описанная конструкция стенда имеет существенные недостатки, связанные с тем, что в корпусах ВГМ в результате внутренних напряжений, возникающих в основном под влиянием сварки корпуса, а также от усилий зажима при сборке-сварке, образуются различные деформации, в том числе - винтовая деформация, которая при выставленных в горизонталь продольной оси корпуса и оси картеров (поперечная ось в кормовой части корпуса) определяется как разность по вертикали между осями отверстий правого и левого кронштейнов ленивцев, находящихся на носу корпуса.
В толстостенных бронекорпусах винтовая деформация, как правило, невелика и находится в пределах допуска на размер по вертикали между осью картеров и осью кронштейнов ленивцев. В этом случае при выверке корпуса в стенде ось кронштейнов ленивцев усредняют, а от нее устанавливают размер до оси картеров путем подъема или опускания носа корпуса с помощью носового домкрата.
Однако винтовая деформация тонкобронных корпусов ВГМ достигает значительно больших размеров, в 2 и более раза перекрывая величину допуска на размер по вертикали между осями картеров и кронштейнов ленивцев, и усреднения оси кронштейнов ленивцев становится уже недостаточно. Необходимо в пределах припусков на обработку соответствующих поверхностей корпуса (платиков моторно-трансмиссионного отделения, отверстий картеров и др.) развернуть корпус вокруг продольной оси в направлении "против винтовой деформации" и таким путем компенсировать ту часть винтовой деформации, которая выходит за пределы допуска на размер между осями картеров и кронштейнов ленивцев.
Стенд ОЛ 9958-148 предназначен для толстостенных корпусов ВГМ и не имеет возможности поворота детали вокруг продольной оси при ее выверке перед закреплением в спутнике. Поворот детали возможен только на сферической опоре планшайбы механизма центрирования, которая закрепляется в наружном фланце правого картера. При этом домкратом под левым картером опускают либо поднимают левую сторону кормы в пределах возможностей сферической опоры (телесный угол 6°), что нарушает выполненную ранее ориентировку корпуса: продольная ось перекашивается в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и после операции располовинивания винтовой деформации корпуса необходимо произвести повторную выверку его по следующим параметрам: совмещение продольной оси корпуса с продольной осью стенда в вертикальной плоскости, и установка продольной оси корпуса в горизонтальное положение.
Аналогичные недостатки проявляются при располовинивании припусков по бортам, когда неравномерный припуск расположен только в носовой части. При его располовинивании нос корпуса смещается боковыми зажимами, при этом левый картер перемещается по радиусу вокруг вертикальной оси сферической опоры механизма центрирования (в правом картере), что ведет к нарушению ориентации кормы и также требует повторной выверки.
Указанные недостатки снижают технологические возможности стенда и увеличивают трудоемкость установки и закрепления детали.
Кроме того, контроль механической обработки корпусов ВГМ наиболее целесообразно выполнять с использованием спутниковой оснастки, что исключает трудоемкую выверку детали (корпуса) на контрольном стенде. Однако стенд ОЛ 9958-148 не имеет приспособлений для контроля, что значительно снижает его технологические возможности и предполагает обязательную установку дополнительного стенда для контроля.
Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства и снижение трудоемкости установки и выверки детали.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ориентирования и установки в приспособление-спутник крупногабаритных деталей, например, корпусов ВГМ, состоящем из установленного вне станка основания с закрепленными на нем спутником для детали, элементами ориентирования детали, кормовой и носовыми стойками, несущими на себе механизмы контроля ориентирования детали в виде выдвижных пинолей с закрепленными на них измерительными элементами, и стойкой, содержащей центрирующий механизм с выдвижной пинолью, соосной с пинолью кормового механизма контроля ориентирования детали и несущей на сферической опоре планшайбу с раздвижными самоцентрирующими кулачками, причем механизмы контроля ориентирования и механизм центрирования связаны с соответствующими группами базовых поверхностей детали, предлагается соосные механизм центрирования и кормовой механизм контроля ориентирования выполнить в виде единого механизма, пиноли которого несут на себе жестко закрепленные планшайбы с раздвижными самоцентрирующими кулачками, содержат измерительные элементы горизонтального перемещения пинолей и расположены на концах горизонтального П-образного захвата, в плоскости продольной оси устройства на уровне оси пинолей шарнирно связанного со стойкой единого механизма, а стойка содержит фиксатор для фиксирования горизонтального положения пинолей, элемент измерения угла отклонения оси пинолей от горизонтали, привод отклонения П-образного захвата от горизонтали и подвижно связана с основанием устройства через вертикальную ось, расположенную на продольной оси устройства. По бокам основания параллельно продольной оси устройство снабжено направляющими, на которых с возможностью перемещения установлены стойки с базовыми поверхностями для контрольных приспособлений и инструментов. Привод отклонения П-образного захвата от горизонтали содержит компенсатор для выборки зазоров, например, пружину, и выполнен в виде винтовой пары с шарнирно закрепленной вокруг поперечной оси гайкой, винт которой шарнирно связан с системой рычагов, воздействующих на П-образный захват, а привод выдвижных пинолей единого механизма выполнен с возможностью как синхронного встречного либо попутного перемещения, так и раздельного перемещения пинолей.
Выполнение соосных механизма центрирования и кормового механизма контроля ориентирования в виде единого механизма, пиноли которого несут на себе жестко закрепленные планшайбы с раздвижными самоцентрирующими кулачками, содержат измерительные элементы горизонтального перемещения пинолей и расположены на концах горизонтального П-образного захвата, в плоскости продольной оси устройства на уровне оси пинолей шарнирно связанного со стойкой единого механизма, а стойка содержит фиксатор для фиксирования горизонтального положения пинолей, элемент измерения угла отклонения оси пинолей от горизонтали, привод отклонения П-образного захвата от горизонтали, и подвижно связана с основанием устройства через вертикальную ось, расположенную на продольной оси устройства, причем по бокам основания параллельно продольной оси устройства расположены направляющие, на которых с возможностью перемещения установлены стойки с базовыми поверхностями для контрольных приспособлений и инструментов, привод отклонения П-образного захвата от горизонтали содержит компенсатор для выборки зазоров, например пружину, и выполнен в виде винтовой пары с шарнирно закрепленной вокруг поперечной оси гайкой, винт которой шарнирно связан с системой рычагов, воздействующих на П-образный захват, а привод выдвижных пинолей единого механизма выполнен с возможностью как синхронного встречного либо попутного перемещения, так и раздельного перемещения пинолей, соответствует критерию "новизна".
Для доказательства соответствия предлагаемого решения критерию "существенные отличия" проведен дополнительный поиск по классу В23Q с 1966 г. по 1987 г. включительно по СССР и другим странам-членам СЭВ, а также по США, ФРГ, Японии, Великобритании, Франции, Швейцарии.
В результате поиска не обнаружено технических решений, в которых соосные механизм центрирования и кормовой механизм контроля ориентирования выполнены в виде единого механизма, состоящего из горизонтального П-образного захвата с пинолями, несущими на себе жестко закрепленные планшайбы и элементы измерения горизонтального перемещения пинолей, шарнирно связанного со стойкой единого механизма, а стойка содержит фиксатор горизонтального положения пинолей, привод отклонения П-образного захвата с пинолями от горизонтали, и подвижно связана с основанием устройства через вертикальную ось, причем по бокам основания параллельно продольной оси расположены направляющие для подвижных стоек, содержащих базовые поверхности для контрольных приспособлений и инструментов.
На основании этого можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".
Выполнение соосных кормовых механизма центрирования и механизма ориентирования в виде единого механизма, пиноли которого несут на себе жестко закрепленные планшайбы с кулачками, содержат элементы измерения горизонтального перемещения и расположены на концах горизонтального П-образного захвата, в плоскости продольной оси устройства на уровне оси пинолей шарнирно связанного со стойкой единого механизма, а стойка содержит фиксатор для горизонтального положения пинолей, привод отклонения П-образного захвата от горизонтали, и подвижно связана с основанием устройства через вертикальную ось, расположенную на продольной оси устройства, в отличие от прототипа исключает операцию выверки оси картеров в горизонтальном положении, позволяет располовинивать винтовую деформацию корпусов ВГМ без отклонения продольной оси детали от ее выверенного положения, а также позволяет располовинивать припуски на бортах носовой части корпуса, не нарушая настройку (выверку) кормовой части, что расширяет технологические возможности устройства и снижает трудоемкость установки и выверки детали.
Снабжение основания устройства параллельными продольной оси направляющими, на которых с возможностью перемещения устанавливают стойки с базовыми поверхностями для контрольных приспособлений и инструментов, значительно расширяет технологические возможности устройства, позволяя выполнять на нем контроль механической обработки корпусов ВГМ в спутнике, то есть без дополнительной выверки положения детали в устройстве. При этом проверяются те размеры, контроль которых потребовал бы наличия отдельного контрольного стенда (размеры от торцов фланцев картеров до торцов блоков подвески и торцов отверстий кронштейнов амортизаторов, и другие).
Исполнение привода отклонения П-образного захвата от горизонтали в виде винтовой пары с шарнирно закрепленной вокруг поперечной оси гайкой, винт которой шарнирно связан с системой рычагов, позволяет выполнять небольшие угловые перемещения с высокой точностью, а наличие компенсатора зазоров в виде пружины исключает погрешности передачи.
Исполнение привода пинолей единого механизма с возможностью синхронного встречного либо попутного перемещения позволяет ускорить выставку кормы корпуса по продольной оси устройства (при синхронном встречном перемещении), а также при синхронном попутном перемещении ускоряет располовинивание припуска по бортам в кормовой части и повышает надежность работы устройства: исключается сваливание детали с кулачков одной из планшайб при перемещении во внешнюю сторону только одной пиноли.
На основании перечисленных преимуществ перед прототипом можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию "положительный эффект".
На фиг.1 изображено устройство с закрепленным на нем спутником с деталью, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3.
Устройство состоит из основания 1, несущего базовые поверхности 2 для спутника 3 с деталью 4. На основании также расположены носовой домкрат 5, боковые прижимы 6, носовые механизмы 7 и 8 контроля ориентирования деталей с закрепленными на их пинолях измерительными элементами (например, индикаторными головками), связанными с базовыми поверхностями носа детали, и кормовая стойка 9, которая установлена на основании 1 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 10 и содержит П-образный захват 11, сидящий на горизонтальной оси 12 и несущий две подвижных горизонтальных пиноли 13 и 14 с жестко закрепленными планшайбами 15 и 16 с раздвижными самоцентрирующими кулачками и элементами отсчета горизонтального перемещения пинолей, например, линейками с нониусом (на фигурах не показаны), а также фиксатор 17 горизонтального положения пинолей, элемент измерения угла отклонения пинолей от горизонтали (на фигурах не показан) и привод отклонения захвата 11 с пинолями 13 и 14 от горизонтали, состоящий из шарнирно закрепленной вокруг поперечной оси гайки 18, винта 19, системы рычагов 20 и компенсирующей зазоры пружины 21.
На основании 1 параллельно продольной оси устройства размещены также направляющие 22 и 23 с подвижными стойками 24 и 25, с базовыми поверхностями для контрольных приспособлений и инструментов.
Устройство работает следующим образом. На базовых поверхностях 2 основания 1 закрепляют спутник 3. Пиноли носовых механизмов контроля ориентирования 7 и 8 и пиноли 13 и 14 кормовой стойки 9 отводят е нулевое (нерабочее) положение. П-образный захват 11 стопорят фиксатором 17 в горизонтальном положении, что обеспечивает горизонтальность оси пинолей 13 и 14. Кулачки планшайб 15 и 16 сводят к центру. Продольную ось кормовой стойки 9 совмещают с продольной осью основания 1, доворачивая стойку 9 вокруг вертикальной оси 10 до совмещения рисок. Разводят в стороны боковые прижимы 6.
Корпус 4 краном навешивают над спутником 3, опуская днищем носа на домкрат 5, а отверстиями картеров кормы - между планшайбами 15 и 16 пинолей 13 и 14 кормовой стойки 9. Одинаковым по величине встречным, например синхронным, перемещением пинолей от нулевого положения (по нониусам пинолей) заводят планшайбу 15 и планшайбу 16 в отверстия картеров до упора в торцы фланцев картеров. При этом продольная ось кормовой части корпуса (середина расстояния между торцами фланцев картеров) автоматически совмещается с продольной осью основания 1 устройства.
Кулачки планшайб 15 и 16 разводят до упора в поверхности отверстий картеров, при этом ось картеров совмещается с общей осью пинолей 13 и 14 и становится горизонтальной.
Далее боковыми прижимами 6 совмещают продольную ось детали 4 в носовой части (середина расстояния между торцами отверстий кронштейнов ленивцев) с продольной осью основания I, снимая показания с измерительных элементов носовых механизмов 7 и 8 контроля ориентирования деталей. Поднимая или опуская нос детали домкратом 5, по правому кронштейну ленивца выставляют размер по вертикали между осью картеров и осью правого кронштейна ленивца, снимая показания с измерительного элемента механизма 7 контроля ориентирования. По разнице показаний измерительных элементов механизмов 7 и 8 определяют величину и направление винтовой деформации детали 4.
Если винтовая деформация не превышает допуска на размер по вертикали между осями картеров и кронштейнов ленивцев, то усредняют ось кронштейнов ленивцев и от нее домкратом 5 выставляют этот размер. Если деформация превышает допуск на размер, то вычитанием величины допуска определяют величину превышения и располовинивают ее поворотом детали 4 вокруг ее продольной оси в направлении "против винтовой деформации" в следующей последовательности: ослабляют боковые прижимы 6, вынимают фиксатор 17 горизонтального положения пинолей, и, вращая гайку 18 привода отклонения захвата 11, через винт 19 и систему рычагов 20 поворачивают деталь 4 в определенном направлении на требуемую величину, отсчитывая ее либо по элементу измерения угла отклонения пинолей от горизонтали (на кормовой стойке 9), либо по измерительным элементам носовых механизмов 7 и 8 контроля ориентирования детали. Затем замеряют и, при необходимости, располовинивают припуски по бортам: на корме - путем одновременного перемещения пинолей 13 и 14 влево или вправо на определенную величину; на носу - путем перемещения детали 4 боковыми прижимами 6, при этом нос детали разворачивается по радиусу с центром на вертикальной оси 10 - вместе с кормовой стойкой 9, и ориентация базовых поверхностей кормы практически не нарушается; если же припуск располовинивается равномерно по всему борту, то деталь 4 перемещается в требуемом направлении и пинолями 13, 14 и боковыми прижимами 6.
После того как корпус ВГМ сориентирован с заданной степенью точности по отношению к базовым поверхностям закрепленного на устройстве спутника 3, спутник в определенной последовательности скрепляют с корпусом 4.
Далее сводят к центру кулачки планшайб 15 и 16, разводят в стороны боковые прижимы 6, пиноли носовых механизмов контроля ориентирования 7 и 8 и пиноли 13 и 14 кормовой стойки, открепляют спутник 3 от основания 1 устройства, и краном снимают спутник с деталью с базовых поверхностей 2 устройства и подают его на позиции обработки.
После окончания обработки корпус 4 со спутником 3 ставят снова на базовые поверхности 2 основания 1 устройства, не закрепляя спутник на основании и не подводя к корпусу 4 пинолей и прижимов устройства. На базовые поверхности подвижных стоек 24 и 25 устанавливают приспособления и инструменты для контроля, и, перемещая стойки 24 и 25 по направляющим 22 и 23 параллельно продольной оси устройства, а значит, и детали, контролируют величины размеров от торцов картеров до торцов блоков подвески, до торцов отверстий под кронштейны амортизаторов, угол наклона торцов блоков подвески к вертикали, и другие размеры.
Предлагаемое исполнение устройства для ориентирования и установки в приспособление-спутник крупногабаритных деталей по сравнению с прототипом значительно расширяет технологические возможности устройства, снижает трудоемкость установки и выверки детали, упрощает обслуживание устройства. Кроме того, включение операции контроля детали в функции данного устройства экономит площади цеха, материалы и средства, необходимые для изготовления и установки отдельного контрольного стенда.