Основы построения ТП холодной листовой штамповки

Установим характер, количество и последовательность операций холодной штамповки.

Характер операции будет определятся в основном геометрической формой и конфигурацией штампуемой детали, состоянием её поверхности (гладкая) и наличием отверстий. Количество и последовательность операций определяются конфигурацией и сочетанием конструктивных элементов детали, требуемой точностью и необходимостью соблюдения без обработки.

При изготовлении изогнутой панели с отверстиями для обеспечения более высокой точности положения отверстий относительно базы, их пробивку производят после гибки. При изготовлении гнутой детали, для получения острого угла вместо закругленного, после гибки выполняется операция калибровки.

При разработке ТП необходимо определить степень совмещенности операций и решить вопрос о том, применять ли сложные и дорогие комбинированных штампы, выполняющие сразу несколько операций, или выполнять раздельную пооперационную штамповку простыми и более дешевыми штампами.

Наиболее рациональным вариантом будет тот, который обеспечивает наименьшую себестоимость детали и является наивыгоднейшим с экономической точки зрения. В затратах, производимых на изготовление деталей, стоимость штампов занимает одну из первых мест. Поэтому уменьшение стоимости штампов, а также увеличение их стойкости способствуют снижению себестоимости изделий.

Конструкция каждого штампа зависит в основном от следующих факторов:

1) формы габаритов и точности штампуемой детали;

2) выбранного технологического процесса;

3) толщины и вида исходного материала (лист);

4) масштаба производства;

Изготовление нашей детали не требует повышенного класса точности, что позволяет остановиться на достижении среднего (5-го) класса.

Размеры панели так же можно отнести к средним по величине, а форму обозначить как довольно простую.

Деталь запускаем в серийное производство, в котором будем применять частично универсальную штамповую оснастку в виде универсальных блоков со сменными пакетными рабочими штампами.

Универсальные блоки ставятся на соответствующих блоках и становятся их принадлежностью. Установка сменных рабочих штампов в универсальные блоки производится без их снятия с пресса.

Применение универсальных блоков дает значительную экономию металла, идущего на изготовление штампа (до 50%), позволяет сократить срок подготовки производства, позволяет уменьшить на 30-40% площадь складских помещений для хранения штампов, облегчает и ускоряет смену пакетных штампов на прессах и повышает загрузку оборудования.

Сменные штампы-пакеты применяют для изготовления различных типов штампов, для нашей детали – это пробивные и гибочные. Они требуют минимальное время для установки на блоке и обладают высокой скоростью.

Для получения равномерного зазора между режущими кромками, а так же для облегчения установки пакетных штампов необходимо сохранение соосности верхней и нижней части пакета. Это осуществляется установкой направляющих колонок(штифтов) и втулок, соединяющих верхнюю и нижнюю плиты пакетного штампа.

Сравнительная характеристика универсальных блоков со сменными пакетными рабочими штампами, взятая из табличных данных для крупносерийного и массового производства: штампы такого типа относятся к средней группе стоимости с программой выпуска 4000-25000 изделий.

Рабочие детали штампов металлические матрица и пуансон (в данном процессе гибочные и пробивные). Направляющими деталями являются втулки и колонки, запрессованные в верхнюю и нижнюю плиты штампа.

Крепежными деталями являются винты и болты, соединяющие между собой различные детали штампа и установочные штифты, служащие для предотвращения взаимного смещения деталей штампа при сборке, а так же для противодействия боковым срезающим усилиям.

Тип пуансона для пробивки отверстий круглый. В связи близкого расположения пробивных пуансонов применяем тип с удерживаемой расклепкой головки пуансона. Изготавливаются пуансон и матрица для пробивки отверстий из стали Х12Ф1 (высокохромистые стали высокой прокаливаемости и износостойкости). Пуансон и матрица гибочные изготовляются из стали У10А (высококачественная углеродистая инструментальная сталь имеет более высокую прочность на изгиб).

Рисунок – 1 пример сменного пакета с верхним прижимом.

Основными механическими параметрами для выбора пресса являются: работа, усилия, величина хода.

Следует отличать загрузку пресса по усилию и загрузку пресса по мощности (по работе). Первая лимитируется мощностью коленчатого вала или зубчатых колес вала, а вторая – живой силой маховых масс, мощностью электродвигателя.

В производстве панелей пресс используем кривошипный простого действия КБ3534А (номинальное усилие 2500 кН). Такой пресс является универсальным.

Конструкция пресса: имеет два ползуна, внутренний (к нему крепят пуансон) и наружный (приводи в действие прижим). Внутренний ползун получает возвратно-поступательное движение от коленчатого вала через шатун. Наружный ползун получает движение от кулачков, закрепленных на коленчатом валу.

Кинематическая схема пресса такова, что наружный ползун обгоняет внутренний, прижимает фланец заготовки к матрицы и остается неподвижным в процессе деформирования заготовки пуансоном, перемещающимся с внутренним ползуном. После окончания штамповки оба ползуна поднимаются.

Номинальное усилие кривошипных прессов приводят каталожные и паспортные данные, создаваемое при угле . Это учитывается при операциях, требующих большой величины рабочего хода, так как давление, развиваемое прессом в начале операций, будет меньше номинального.

После выбора пресса по усилию необходимо проверить пригодность пресса по мощности.

Высокая производительность труда и прогрессивные методы работы возможны лишь при наличии правильной организации трудового процесса и рабочего места. Весьма ответственной частью производственного процесса является установка штампов на прессах и их наладка, от которых зависят качество штампуемых деталей, надежная безаварийная работа штампов и безопасность работы штамповщика.

Планировка оборудования штамповочных цехов должна предусматривать соответствующую площадь около пресса для укладки заготовок, готовых деталей и отходов, а также необходимые проходы и проезды для внутрицехового транспорта. При планировке оборудования в цехах для холодной штамповки руководствуются «Нормами технологического проектирования цехов холодной листовой штамповки машиностроительных заводов».

6 Процесс изготовления панели передней

20 операция листового материала осуществляется в результате упругопластической деформации, протекающей различно с каждой из сторон изгибаемой заготовки. Слои металла внутри угла изгиба (со стороны пуансона) сжимаются и укорачиваются в продольном и растягиваются в поперечном направлениях. Наружные слои (со стороны матрицы) растягиваются и удлиняются в продольном и сжимаются в поперечном направлениях.

Большую опасность в отношении образования трещин при гибке представляют заусенцы и их произвольное расположение при гибке, поэтому заготовку следует устанавливать заусенцами внутри угла сгиба. И в идеальном случае произвести её зачистку

Общие технологические требования применяемые к заготовка, подлежащим гибке:

1) резку ножницами заготовок, подлежащих гибке с малым радиусом, следует производить при таком расположении на полосе, чтобы линия сгиба проходила поперек листа. Применяется для предотвращения появления трещин.

2) Заготовки желательно подвергнуть виброгалтовке или обкатывать в барабане для удаления заусенцев, или зачищать другими способами.

Для получения необходимой формы детали используем двухугловую гибку с обязательным использованием прижима. Изгиб происходит с малым расстоянием между опорами. При достаточно большой силе прижима, обеспечивается полный загиб полок при плоском дне.

Воспользуемся табличными данными: минимально допустимое значение радиуса гибки для дуралюмина – поперек волокон листа равен 1, вдоль волокон листа равен 1,5.

Гибка происходит с глухим калибрующим ударом в нижнем положении, с значительным запасом мощности пресса, во избежание заклинивания в нижней мертвой точке. То есть максимальное усилие пресса будет при калибровке.

Конструктивно- технологические элементы при гибке: к таким элементам относятся зазоры, радиусы закругления матрицы, глубина рабочей полости и др. элементы рабочих частей штампа. От правильного выполнения которых зависят нормальных ход процесса гибки и качество детали. Для листа дуралюмина толщиной :

Радиус закругления матрицы будет равен , коэффициент , зазор между матрицей и пуансоном при двухугловой гибке составляет .

Конструкция штампа, используемого для гибки панели, снабжена направляющими колонками. Пуансон прикреплен к верхней плите. Матрица выполнена виде двух секций, врезанных в утолщенную нижнюю плиту. Согнутая деталь снимается с пуансона съемником. Гибка производится с прижимом к выталкивателю при глухом калибрующем ударе. Установка заготовки производится вручную по упорам.

Точность гнутых деталей: при штамповке изогнутой детали, её неточность складывается из двух погрешностей: размерных, зависящих от точности фиксации и устойчивости заготовки в процессе изгиба и погрешностей формы, зависящей от упругости материала.

Размерные погрешности изогнутых деталей выражаются главным образом в отклонении по высоте загибочных полок, в отклонениях расстояния между отверстиями (необходимо знать при дальнейшей операции пробивки).

Эти погрешности определяются точностью фиксации заготовки и её устойчивостью при изгибе и способе прижима.

Могут быть выражены в долях толщины материала: для штампа с пружинным прижимом отклонения равны .

025 операция: для дальнейшего предотвращения брака или выявления его на более ранней стадии, что будет нести меньший урон в плане экономии, чем при получении бракованной детали на конечном этапе, вводим контроль качества изогнутой детали. После приемки ОТК деталь поступает в дальнейшее производство.

30 операция пробивка отверстий штампом схожа с процессом резания ножницами. В данном случае пуансон и матрица являются как бы ножами замкнутой конфигурации, имеющими сопряженные режущие кромки.

Отверстия получаются сравнительно гладкими, лишь в нижней части образуется небольшой скол. Так как нам необходимо получить отверстия с гладкими ровными стенками, будем производить пробивку с малым зазором между пуансоном и матрицей.

Определим величину зазора между рабочими частями штампа для листа дуралюмина толщиной 3мм. По табличным данным берем односторонний зазор в процентах от толщины материала – 4% от 3мм. То есть зазор равняется 0,12мм.

Пуансоны изготавливают из стали У8А, они показывают стойкость от 10 до 15 тыс. деталей. При этом необходима высокая точность изготовления и пригонки рабочих частей, полное отсутствие перекосов и надежное направление пуансона.

Рабочие детали штампа (пуансон и матрица) располагаются на одной горизонтальной оси.

Проделанная операция требует малой величины погрешности. Необходимо произвести контроль качества выполненной операции 35 операция с помощью штангенциркуля ШЦ-1-150-01 ГОСТ 166-89. и линейкой измерительной 150мм ГОСТ 427-75.

40 операция операция сверления крепежных отверстий одинаковым диаметром 5мм. Операция производится на настольно-сверлильном вертикальном станке 2М112 сверлом 5мм ГОСТ 10902-77.

После сверлильных операций в панели, необходимо произвести доработку внешнего контура (кромок) и всех отверстий (45 операция) для получения большей точности и улучшения шероховатости этих поверхностей. Обработку будем производить ручным инструментом. Внешний контур обработаем напильником А-160 №3 ГОСТ 1465-80, по внутренним поверхностям круглых отверстий пройдем надфилем круглым 140х3мм №2 ГОСТ 1513-77, по поверхностям эллипсных отверстий и с пазами проведем дополнительно обработку плоским надфилем 140х3 №0 ГОСТ 1513-77.

50 операция: после завершения дополнительных работ по обработки поверхностей детали, она в готовом состоянии поступает на участок контроля качества. Идет тщательная проверка панели, соответствия полученных геометрических размеров, формы, материала, размеров отверстий и их форма требуемым. Проверка производится по документационным данным. Используемые инструменты измерения штангенциркуля ШЦ-1-150-01 ГОСТ 166-89. и линейкой измерительной 500мм ГОСТ 427-75.

После приемки ОТК изделие готово для поступления в сборочные цехи, где будет использовано в сборке блоков питания.

7 Нормирование технологического процесса

Нормирование технологического процесса состоит в определении штучно- калькуляционного времени Т _шт (при серийном производстве). Дополнительно рассчитывается подготовительно- заключительное время Т_пз.

Величина Т _шт представляет собой затраты времени на выполнение

операции и выражается обычно в минутах.

Т _шт определяется по формуле: Т _шт = к*Т _о

где к – коэффициент, зависящий от вида станка и типа производства; Т _о – основное (технологическое) время, определяемое на основе установленных режимов обработки по каждому переходу операции.

Время Т _пз задается по нормативам в минутах.

8 Экономическое обоснование технологического процесса

Основное правило производственной промышленности – производить заданный объем продукции при минимальных затратах.

Себестоимость детали представляет собой стоимостную оценку использованных в процессе производства материалов, оборудования, трудовых ресурсов, энергии, а так же иных расходов на производство. Себестоимость детали рассматривают как часть стоимости этой детали. Это показатель характеризующий во что обходится предприятию производство и дальнейший сбыт продукции. Экономное использование материальных, трудовых и финансовых ресурсов при изготовлении детали является условием повышения эффективности производственного процесса.

Все затраты, необходимые для изготовления продукции, делятся на четыре основные группы:

1) затраты, связанные с приобретением исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электроэнергии;

2) затраты на заработную плату всего числа работников;

3) затраты, связанные с амортизацией.

4) прочие денежные затраты (цеховые и общезаводские расходы на содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за аренду помещений, оплата процентов банку и т.д.)

Обоснуем с экономической точки зрения технологический процесс производства панелей передних. Определим технологическую себестоимость детали:

,

где - текущие затраты на одну деталь; - единовременные затраты на годовую программу; - годовая программа выпуска деталей.

Текущие затраты на одну деталь:

,

где - затраты на материал детали; - заработная плата производственных рабочих; - расходы связанные с эксплуатацией оборудования.

Найдем руб, где =0,8 стоимость 1кг материала детали (так как 1тонна Д16 АТ стоит 800руб, то 1кг будет стоить 0,8руб); =0,5 норма расхода материала на заготовку детали; =0,8 стоимость 1кг отходов; =0,1 масса всех отходов на одну деталь.

Найдем , где - коэффициент заработной платы; - норма штучного времени (ч); - часовая тарифная ставка по данной квалификации.

, данные для обеих формул берутся из нормативных

справочников.

Немаловажным являются значение коэффициента базовой зарплаты, (у нас он равен 12), тарифного и окладного. Он отражает такие характеристики труда, как сложность работы, уровень квалификации работника, которые относятся к базовой зарплате и тарифам. Тяжесть труда (различные условия труда) относится к надбавкам и доплатам к окладам и тарифам.

В коэффициенте качества труда отражается интенсивность работы, уровень выполнения работником его основных обязанностей.

Используя справочные и нормированные (которые составляет нормировщик) данные мы легко рассчитает и себестоимость детали и эффективность производительности выбранного ТП.

Заключение

Возьмем во внимание такие факторы, как простая конструкция разработанной детали, практически безотходная раскройка материала, малое количество оборудования, используемое в изготовлении детали, при этом получаем деталь, не требующую тщательной последующей обработки (среднего 5-го класса точности), имеем сравнительно большой объем производства деталей, малое время выполнения операций (переходов). Все это указывает на эффективность выбранного метода ТП.

Необходимо учесть параметры качества выполненной детали, её точность и надежность в эксплуатации.

Так же отметим показатели стандартизации и унификации, показывающие степень использования стандартизированных деталей и уровень унификации составных частей изделий.

Не стоит забывать об эргономических показателях, которые учитывают комплекс гигиенических, антропологических, физиологических, психологических свойств человека, проявляющихся в производственных процессах.

Эстетические показатели характеризуют оригинальность и в тоже время простому, выразительность, соответствие эксплуатационной среде детали.

И как уже было отмечено особая роль отводится экономическим показателям, отражающим затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации. Именно с помощью экономических показателей оценивают качество, надежность, долговечность продукции.

За последние годы возросла производительность труда в результате широкого применения полной или частичной механизации автоматизации процессов листовой штамповки, а также скоростных методов штамповки.

Список используемой литературы

1. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. 4-е издание, 1983.

2. Дальский А. М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. 1975.

3. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. 1990.

4. Павловский В. В., Васильев В. И., Гутман Т. Н. проектирование технологических процессов изготовления РЭА. 1982.

5. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. 6-е издание, 1979.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.

Маршрут изготовления детали.

Наименование операции	Оборудование	Инструмент	Технологическая база
005 Входной контроль		Линейки измерительные 1 -1000, 1 -2000 ГОСТ 427-75	Поверхность листа
010 Заготовительная	Ножницы гильотинные НГ-13	Ножи плоские ГОСТ 15150-69	Поверхность листа
015 Контроль		Линейка измерительная 1-500 ГОСТ427-75	Торцовая поверхность заготовки
016 Термическая Обработка (Отжиг)	Нуфельные печи 440-480град.		Поверхность заготовки
020 Гибка	Пресс кривошипный КБ3534А	Гибочный штамп с прижимом
025 Контроль		Штангенциркуль ШЦ-1-150-01 ГОСТ 166-98	Торцовая поверхность заготовки
030 Пробивка отверстий	Пресс кривошипный КБ3534А	Штамп для пробивки	Поверхность заготовки
035 Контроль		Штангенциркуль ШЦ-1-150-01 ГОСТ 166-98	Диаметры отверстий
040 Сверление отверстий крепежных	Настольно-сверлильный вертикальный станок 2М112	Сверло 5мм ГОСТ 10902-77	Поверхность заготовки
045 Обработка кромок и отверстий		Напильник плоский А-160 №3 ГОСТ 1465-80 Надфиль круглый 140х3мм №2 Надфиль плоский 140х3 №0 ГОСТ 1513-77	Торцовая поверхность детали и диаметры отверстий
050 Контроль		Штангенциркуль ШЦ-1-150-01 ГОСТ 166-98