FTPM - Hubert Marchart

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FTPM1.Vorrichtungen . 21.1 Zweck der Vorrichtungen . 21.2 Aufbau der Vorrichtungen. 21.3 Bestimmen des Werkstücks in der Vorrichtung . 31.3.1 Bezugsebenen, Bestimmebenen und Bestimmflächen . 41.3.2 Vollbestimmen, Teilbestimmen, Überbestimmen . 41.3.3 Bestimmflächen . 51.3.3.1 Ebene Werkstückbestimmfläche . 51.3.3.2 Zylindrische Werkstückbestimmflächen . 71.4 Spannen des Werkstücks in der Vorrichtung . 91.4.1 Arten des Spannens . 101.4.1.1 Nach Art des Spannelements (siehe Skizzenblatt) . 101.4.1.2 Nach Art der Einwirkung der Spannkräfte (siehe Skizzenblatt) . 101.4.1.3 Nach Art der Spannkrafterzeugung . 101.4.2 Beziehung zwischen Zerspankraft und Spannkraft . 111.4.3 Berechnung der Spannkraft . 121.4.4 Spannelemente siehe Skizzenblatt . 121.4.4.1 mechanische Spannelemente . 12Keilspanner: . 12Spannspirale: . 15Kniehebelspanner: . 161.4.4.2 Spannen mit Magnetkraft . 171.4.4.3 Spannen mit Druckübertragungsmittel. 191.4.5 Elemente zu Kraftübertragung . 242. Handhabungstechnik . 262.1 Grundlagen der Handhabungstechnik . 262.1.1 Materialfluss . 262.2 Einflussgrößen der Handhabungstechnik . 272.2.1 Handhabungsaufgaben . 282.2.1.1 Kenngrößen von Handhabungsaufgaben. 282.2.3 Handhabungseinrichtungen . 282.2.3.1 Gliederung der Handhabungseinrichtungen . 282.2.3.2 Ausführungsformen von Handhabungseinrichtungen . 28FTPMWeiß Julian 3AHWIMSeite 1

1.VorrichtungenDie Produktion von Gütern benötigt die drei Produktionsfaktoren:1. Menschliche Arbeitsleistung (körperlich oder geistlich)2. Arbeitsmittel (Maschinen, Fertigungsmittel)3. Arbeitsgegenstand (Rohstoffe, Halbfabrikate, Fertigteile)Fertigungsmittel WerkzeugeVorrichtungenMesszeuge ng zurWerkstückbewegungWerkstückspanner: Sind Vorrichtungen bei denen das Werkstück in denen dasWerkstück in einen bestimmte Lage zum Werkzeug gebracht wird und während derBearbeitung in dieser Lage gehalten wird.Werkzeugspanner: Sind Vorrichtungen bei denen das Werkzeug in einen bestimmteLage gebracht wird.Einrichtungen zur Werkstückbewegung: Sind alle mechanischen oder automatisiertenProzesse, die notwendig sind um die Werkstücke der Bearbeitung zuzuführen.1.1 Zweck der VorrichtungenVorrichtungen ermöglichen einen Fertigungsprozess in der geforderten Qualität und Zeit. Diein der Fertigungszeichnung vorgegebenen Toleranzen und Oberflächenbeschaffenheit werdendurch exakte Lagebestimmung von Werkstück und Werkzeug in der Vorrichtung erreicht. Austauschbarkeit der Werkstücke. Bei entsprechender Gestaltung der Vorrichtung kanndie Hilfszeit wesentlich gesenkt werden, da das Einlegen, Bestimmen, Spannen undHerausnehmen schneller erfolgt. Schnelles Spannen und Entspannen der Werkstücke Wegfallen von Anreiß- und Ankörnarbeiten z.B.: beim Bohrer Beim Schweißen entfällt das langwierige Ausrichten der Einzelteile Hauptzeitenminderung wenn gleichzeitig mehrere Werkstücke nebeneinander gespanntund gleichzeitig bearbeitet werden Mehrfachbearbeitung Statt Facharbeiter können angelernte Arbeitskräfte (niedrige Lohnstufe eingesetzt werden) Kontrollzeiten werden vermindert oder entfallen Arbeitserleichterung durch geringen körperlichen Einsatz höhere Arbeitssicherheit Herabsetzung des Ausschussanteils1.2 Aufbau der VorrichtungenDie meisten Vorrichtungen besitzen einen bestimmen Konstruktionsaufbau. Die einzelnenBauelemente übernehmen dabei bestimmte Funktionen. Lage bestimmte Vorrichtungen: Nehmen die Werkstücke auf und bestimmen dieLage( kein ausrichten der Werkstücke nötig). Spannelemente: Spannen das Werkstück sodass es auch unter Beeinfluss derBearbeitungskräfte bestimmt bleibt.FTPMWeiß Julian 3AHWIMSeite 2

Grundkörper (Vorrichtungskörper) der Vorrichtung: Trägt die Bestimm- undSpannelemente.Das gleich gilt Sinngemäß auch für die Werkzeugspanner.1.3 Bestimmen des Werkstücks in der VorrichtungDurch das Bestimmen das positionieren wird das Werkstück oder das Werkzeug in eineeindeutige für die Bearbeitung erforderliche Lage gebracht.Ein im Raum beweglicher Körper hat im Raum bezüglich eines RaumfestenKoordinatensystems 6 Freiheitsgrade. Der Körper kann in Richtung der drei verschobenwerden und um jede der drei Achsen gedreht werden.Spannt man eine Ebene zwischen der x- und z-Achse auf besitzt er noch 3 Freiheitsgrade.Spannt man eine zweite Ebene zwischen der x- und y-Achse auf so besitz er nur noch einenFreiheitsgrad.Spannt man eine zweite Ebene zwischen der z- und y-Achse ist der Körper im Raum fixiert.FTPMWeiß Julian 3AHWIMSeite 3

Das Bestimmen wird von Lage-, Form- und Maßabweichungen und der Rauheit desWerkstücks beeinflusstWenn erforderlich muss am Werkstück (unbearbeiteter Gussteil) zuerst eine Fläche bearbeitetwerden damit es einwandfrei in der Vorrichtung Lagebestimmt werden kann. Daseinwandfreie bestimmen ist die wichtigste Vorraussetzung um die vorgegebenen Maße zufertigen. Es ist nicht immer erforderlich dem Körper alle sechs Freiheitsgrade zu entziehen.1.3.1 Bezugsebenen, Bestimmebenen und BestimmflächenSiehe Skizzenblatt Grundlagen des VorrichtungsbauesJedes Werkstück hat als Bauteil eine bestimmte Funktion zu erfüllen. Die Bemaßung in derZeichnung wird bei der Konstruktion so vorgenommen dass die spätere Funktion gesichert ist. Bezugsebenen: Sind Ebenen auf die der Konstrukteur die Maßeintragungen bezieht.Jedes Maß stellt einen Abstand zwischen der Bezugsebene und der zur fertigenWerkstückeinzelheit dar. Bezugsebenen werden als konstruktive Basis bezeichnetund sind Funktionsbedingt.Bestimmebenen: Sind Ebenen, die beim Spannen durch Kontakt zwischenWerkstück und Bestimmelement der Spannvorrichtung entstehen Sie sind fertigungsbedingtBestimmen nach den Bezugsebenen ist praktisch nie vollkommen machbarmanchmal gar nicht möglich (z.B.: wenn Maße auf eine Mittelebene bezogen sind.Bestimmflächen: Sind Flächen des Werkstücks und der Vorrichtung die sich inbestimmten Zustand berühren (z.B.: Auflage- und Anlageflächen). Es gibt daherWerkstück- und Vorrichtungsbestimmflächen. Der Vorrichtungskonstrukteurversucht die Bezugs und die Bestimmebene zur Deckung zu bringen. Konstruktionsbasis FertigungsbasisDies ist anzustreben damit größtmögliche Fertigungsgenauigkeit eingehalten wird.Die Begriffe werden anhand der Zeichnungen am Skizzenblatt erläutert.Zur Abbildung 1: Bei dem prismatischen Werkstück soll die Bohrung d mit dem Abstand a inBezug auf die linke Stirnfläche gebohrt werdena) Die Ebene am Werkstück auf die der Konstrukteur das Maß a bezieht wirdBezugsebene genannt.b) Der Vorrichtungskonstrukteur wählt die linke Stirnfläche als Kontaktfläche zurVorrichtung aus wird Bestimmebene genannt. Die Bestimmfläche ist dieKontaktfläche zwischen dem Auflagebolzen und dem Werkstück.Zur Abbildung 2: Bei dem Werkstück soll die Bohrung d mit dem Abstand a in Bezug auf dieMitte der Bohrung D gebohrt werden. Die Ebene am Werkstück auf die der Konstrukteur dasMaß a bezieht wird Bezugsebene genannt.a) Die Ebene am Werkstück auf die der Konstrukteur das Maß a bezieht wirdBezugsebene genannt.b) Der Vorrichtungskonstrukteur wählt die Mantelfläche der Bohrung alsKontaktfläche zur Vorrichtung BestimmflächeDie Bezugsebene und Bestimmfläche werden zur Deckung gebracht obwohl dieBestimmfläche nicht auf dieser Ebene liegt.1.3.2 Vollbestimmen, Teilbestimmen, Überbestimmen FTPMVollbestimmen: Ein Werkstück ist Vollbestimmt, wenn ihn die 6 möglichenFreiheitsgrad entzogen sind. Siehe SkizzenblattWeiß Julian 3AHWIMSeite 4

Teilbestimmen: Dem Werkstück bleiben einige Freiheitsgrad. Das Werkstück wirddurch eine oder zwei Flächen bestimmt. Überbestimmen: Liegt dann vor, wenn für eine Bezugsebene des Werkstücks in einerRichtung mehr als eine Bestimmebene vorgesehen sind. Überbestimmen wird stetsdurch falsch angeordnete oder falsch ausgerichtete Bestimmflächen verursach. DerVorrichtungskonstrukteur wählt die Fläche 1 als Bestimmebene für das Maß b und dieFläche 2 als Bestimmebene für Maß a. Da der Steg wenig steif ist, wird das Werkstückdurch die Vorrichtungsebene 3 gestützt. 2 Bestimmebene überbestimmtDas Überbestimmen kann durch die Fläche 1 und eine selbstteilig einstellbare Stützevermieden werden. Die zu unterstützende Fläche ist nicht exakt bearbeitet, daher isteine Pendelauflage erforderlich.1.3.3 Bestimmflächen1.3.3.1 Ebene WerkstückbestimmflächeBei prismatischen Werkstücken wird das Werkstück 3 senkrecht aufeinander stehendeBestimmflächen bestimmt.Skizzenblatt 4 Zeichnung 3 Auflagefläche: Als erste Bezugsebene wird die Ebene gewählt die welche die Flächemit den größten Abmessungen ist die Vorrichtungsbestimmebene wird in dreiBestimmpunkte aufgegliedert. Entzug von drei Freiheitsgrad Führungsfläche: Bei der nächstkleineren Werkstückbestimmfläche wird dieVorrichtungsbestimmfläche in zwei Bestimmpunkte aufgegliedert. Zwei weitere Freiheitsgrade entzogen Stützfläche: In der dritten Bestimmebene liegt nur eine agedbPendelauflageSchwenkbereich 9 Für Das genaue Bestimmen von unbearbeiteten Werkstücken müssen die Bestimmeflächenals Punktauflage ausgebildet werden Die Auflageflächen sind so klein als möglichauszuführen jedoch dürfen sie am Werkstück keine Spannmarken hinterlassen. (zulässigeFlächenpressung nicht überschreiten. Bei Rohteilen, Gussteilen oder Schmiedeteilen habenSpannmarken meiste keine Bedeutung. Bestimmbolzen werden aus C15 oder C45 gefertigtund sind Einsatzgehärtet und geschliffen.FTPMWeiß Julian 3AHWIMSeite 5

Die Größe der Kontaktfläche wird nach der Festigkeit des Werkstücks bestimmt. FürVerzugsfreies Spannen haben sich für unbearbeitete Werkstücke Pendelauflagen bewährt Selbstanpassung. Lagerung des Bolzens in einer Kugelpfanne.Ausführung ebener Vorrichtungsbestimmflächen (siehe Skizzenblatt)Eine optimale Auflagefläche für ein Werkstück kann nur unter Beachtung folgernder Punktegefunden werden. Der Bearbeitungszustand des Werkstücks (bearbeitet oder unbearbeitet)Die Steifigkeit des Werkstücks (Steif oder wenig Steif)Die Kraftangriffbedingungen (innerhalb oder außerhalb der Auflagepunkte)Bei steifen Werkstücken mit nicht bearbeiteter Werkstückbestimmfläche und einer außerhalbder Drei-Punkte-Auflage angreifende Kraft wird anstatt des dritten Auflagepunkts eine Wippeverwendet. Nachdem das Werkstück gespannt ist muss die Wippe festgeklemmt werden.Bei geringer Werkstücksteifigkeit mit bearbeiteter Werkstückbestimmfläche wird dasWerkstück auf eine volle Auflagefläche aufgelegt mit leicht zu reinigenden SchmutzrillenBei geringer Werkstücksteifigkeit mit nicht bearbeiteter Werkstückbestimmfläche kann esdurch die punktförmige Auflage zu elastischer oder plastischer Verformung durch dieSpannungskräfte oder Spannkräfte kommen. In diesen Fällen müssen die Werkstücke durcheinen vierten Auflagepunkt (federnder Stützbolzen abgestützt werden). Nachdem dasWerkstück gespannt ist muss der Stützbolzen festgeklemmt werden.StützbolzenFederFTPMWeiß Julian 3AHWIMSeite 6

1.3.3.2 Zylindrische WerkstückbestimmflächenZylindrische Werkstückbestimmflächen können wellenartige Werkstückformen oderBohrungen sein. Bestimmen eines zylindrischen Werkstücks nach einer Bezugsebene:Bei einem Zylindrischen Werkstück wird die obere Fläche auf das Maß a gefräst. ZurBestimmung des Werkstücks wird die Vorrichtungsbestimmfläche aus zwei senkrechtaufeinander stehenden Flächen (Prismen) gebildet.Mantellinie1a1dDie Bestimmfläche des Werkstücks ist die Mantelfläche des Zylinders.Die Bestimmflächen der Vorrichtung sind die beiden Flächen des Prismas.Die Mantellinie 1 liegt in