Листовая штамповка

Третий этап - разработка рабочей технологии и другой конструкторско-технологической документации, запуск ее в производство, поэтапное изготовление штампов.

На четвертом этапе, заключительном, осуществляется реализация разработок, технологической   подготовки   производства.

Проектируемая технология должна быть сориентирована на определенные методы обработки и состав оборудования.

Задачу рационального использования материала решают следующими путями:

- комбинированным раскроем, совместной штамповкой нескольких деталей;

- использованием отхода, образующегося при штамповке или резке для изготовления других заготовок или деталей;

           - оптимизацией раскроя;

          - применением листа кратных размеров или рулона.

Важно, чтобы при освоении производства новых деталей или изделий сортамент применяемых материалов не расширялся, а планомерно сокращался, т. е. обоснованное введение новых типоразмеров проката должно с избытком компенсироваться за счет действующего сортамента.

 

       2.2 Определение маршрутного техпроцесса изготовления детали «Колпачок»

 

       Проектирование технологического процесса в целом сводится к установлению порядка операций с указанием режима и потребного оборудования.

В технологический процесс изготовления детали включают:

1. последовательность изготовления деталей по операциям;

2) последовательность участков, на  которых изготавливаются детали;

3) указание основного, необходимого  и вспомогательного  оборудования;

4) указания оснастки (штампов, приспособлений и инструментов);

5) пооперационные нормы времени;

6) общие  данные о детали (номер, количество  на  изделия, материал  и   др.)

Существующий технологический процесс производства детали «Колпачок» в условиях предприятия ИП «Алкопак» представлен на рисунке 2.

 

Транспортирование
Резка
Транспортирование
Вырубка, вытяжка
Транспортирование
Нанесение покрытий
Транспортирование
Ролирование
Транспортирование
Сборка
Транспортирование

 

Рисунок 2- Схема базового технологического процесса производства детали «Колпачок»

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

         3 Расчёт технологических параметров процесса

1. Определение формы и размеров заготовки

 

       Для вырубки заготовки рассматривается деталь в развёрнутом виде и определяются наибольшие размеры заготовки данной формы.

       Исходной заготовкой для вытяжки детали типа цилиндра является круг. Его диаметр Dз определяют исходя из требуемых формы и размеров штампуемой детали.

       Вследствие неоднородности структуры штампуемого металла верхние кромки деталей, а также края фланцев у деталей с фланцем после вытяжки получаются неровными. Поэтому при расчете диаметра исходной заготовки необходимо учитывать припуск DH на обрезку детали по высоте или DD - на обрезку неровных кромок фланца детали.

        Значения припусков определяются в соответствии с рекомендациями [1]. Расчет диаметра  исходной  заготовки Dз выполняют исходя из условия равенства площади боковой поверхности (расчет ведут по срединной линии сечения) детали после вытяжки - площади поверхности исходной заготовки. Расчет площади боковой поверхности детали можно выполнять, суммируя площади поверхности ее отдельных элементов. Формулы для расчета диаметра заготовок и высоты наиболее распространенных видов деталей типа тел вращения приведены [1].

                                                                                                                          (1)                                                

 
         Расчётная схема представлена на рисунке 3.

Рисунок 3- Схема определения размеров заготовки

 

 

       Принимаем диаметр заготовки с учётом припуска на обрезку Dз=96 мм

 

2. Определение раскроя материала и КИМ

 

         Проектирование раскроя листового материала, в результате которого определяют коэффициент использования материала, является важнейшим этапом разработки технологического процесса. В общих расходах на изготовление, т. е. в себестоимости изделий листовой штамповки, затраты на материал достигают 50-70 % и более. Но снижение затрат на материал в ряде случаев приводит к увеличению сложности инструментально-штамповочной оснастки и оборудования. Задачи оптимизации технологического процесса штамповки в целом решаются только при комплексном рассмотрении технико-экономических показателей, характеризующих производство. Вариант процесса листовой штамповки определяется видом исходного материала, видом заготовки, поступающей на основные штамповочные операции, типом раскроя или числом рядов при раскрое, конструкцией штампа, уровнем организации, механизации и автоматизации производства.

            Операции раскроя материала обычно выполняют на специальных раскройно-заготовительных участках. Материал разрезают на ленты, полосы или карточки различной формы с помощью гильотинных и дисковых ножниц. При этом производятся следующие операции: обрезка дефектных кромок листов; отрезка полей листов для получения размеров, кратных соответствующим размерам заготовок в виде полос, карточек; разрезка на полосы, карточки.

             На гильотинных ножницах, как правило, выполняют разрезку листа на крупные штучные заготовки прямоугольной, трапецеидальной, ромбовидной и треугольной формы. При вырезке крупногабаритных деталей, а также при параллельном раскрое получаются большие отходы по краям заготовок; экономию материала удается получить при применении косого раскроя полос из листа. Для мелкосерийного производства, как правило, применяют комбинированный раскрой, когда лист раскраивают на полосы неодинаковой ширины для вырубки из них различных деталей. При комбинированном раскрое получают более высокий коэффициент используемого материала. На дисковых ножницах осуществляют разрезку листа на полосы.

            Для раскроя рулонного материала на полосы и карты применяются специальные линии для поперечного и продольного раскроя. По сравнению с использованием листа это обеспечивает лучшее использование материала за счёт снижения отходов. На указанных линиях выполняется продольный раскрой широкой ленты на более узкие, поперечный раскрой рулонной стали на карты, штамповка непосредственно из рулона; смешанный раскрой, совмещающий продольный и поперечный.

             Если контур изделия при раскрое листового материала криволинейный замкнутый или незамкнутый, для вырубки применяются штампы. Контуры вырубаемых заготовок должны быть удалены друг от друга на величину технической перемычки.

             Основное назначение перемычки – компенсировать погрешности подачи материала и фиксации его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырубку детали по всему контуру и предотвратить получение бракованных деталей. Штамповку перемычки выполняют наименьшей для снижения расхода материала, а также для уменьшения усилий, необходимых для снятия материала с пуансона. Но размеры перемычек должны учитывать допуски на ширину полосы, ленты и возможные неточности подачи материала в штамп для исключения разрыва отхода материала при подаче полосы и попадания его в матрицу при вырубке. Перемычка между контурами деталей называется межконтурной и обозначается . Перемычка между контуром детали и краем полосы называется боковой и обозначается а.

Размер перемычки зависит от толщины материала, от  размеров и конфигурации вырубаемой детали, от способа подачи полосы, от типа раскроя, а также частично от типа упора и т. д..

             Для данного изделия применяют четырёхрядный раскрой шахматного типа, представленный в Приложении А.

             Расчет номинальной ширины полосы проводят исходя из условия поставки исходного листа. В целях повышения технологичности процесса разрезаем исходный лист на две равные части:

                                                                                                                     (2)

где, – ширина исходного листа, мм;

                Вырубку круглых деталей можно производить из листа, полосы, ленты, рулона в один, два и более рядов при параллельном и шахматном расположении, т. е. имеется несколько вариантов раскроя.

              При шахматном раскрое круглых деталей на полосе последовательность расчёта норм расхода материала следующая.

             Продольный шаг подачи материала:

,                                                                                                                                    (3)

           Число заготовок в одном продольном ряду:

                                                                                                                                    (4)

где, L-длина исходного листа, мм;

 

 

=828÷97,4=8,5 шт. ;

            Принимаем число заготовок в одном продольном ряду 

            Расстояние между крайними осями заготовок в продольном ряду:

=97,4 (8-1)=681,8 мм;

            Поперечный шаг подачи материала:

 ,                                                                                                                 

где,  –величина перемычки между вырубаемыми заготовками;

        α-угол прямоугольного треугольника  определяемый из построения;

;

            Число заготовок в одном поперечном ряду:

,                                                                                                                               

             Принимаем число заготовок в одном поперечном ряду 

             Расстояние между крайними осями заготовок в поперечном ряду:

 

            Число деталей получаемых одной части листа:

Число деталей получаемых целого листа: 

           

   Коэффициент использования листа при четырёхрядном шахматном раскрое:

 

где, - величина перемычки от края полосы;

 

             При шахматном раскрое экономия материала получается больше за счёт сближения

рядов. Ориентировочно, в зависимости от  диаметра круга можно считать, что каждый прибавляемый ряд при параллельном раскрое даёт экономию 3-5%; шахматный раскрой по сравнению параллельным даёт экономию материала 1,5-3,0%. 

 

3.  Определение количества операций вытяжки

 

Число операций вытяжки и размеры полуфабрикатов определяют исходя из допускаемых коэффициентов вытяжки (m1, m2,…, mn-1, mn), устанавливающих предельно возможное уменьшение диаметра исходной или промежуточной заготовки за одну операцию вытяжки. После первой вытяжки (рисунок 4).:

                                                                                                                        (11)

Рисунок 4- Последовательность вытяжки цилиндрической детали:

а- операции вытяжки; б- построение радиусов; в- готовая деталь.

 

          После второй, третьей и т. д.  вытяжки

                                                                                                                           (12)

……………

                                                                                                                        (13)

          Значение коэффициента вытяжки зависит от свойств и состояния штампуемого материала, его абсолютной и относительной толщины (для первой операции вытяжки относительной толщиной является , для последующих операций вытяжки - ) и условий выполнения операции - состояния рабочих поверхностей штампа, наличия смазочного материала, скорости вытяжки и т. п. При вытяжке деталей с фланцем коэффициент первой вытяжки зависит также от относительного диаметра фланца: (dn - диаметр вытянутого стакана).