Проектирование участка мелкой листовой штамповки (стр. 2 из 18)

В качестве детали-представителя выбираем крышку масляного фильтра, типовой технологический процесс будем разрабатывать применительно к данной детали.

На проектируемом участке предполагается изготавливать только металлические детали, включая пружины и трубки с множеством отверстий (позиции 9,10,12). Резиновое кольцо 5 и фильтрующий элемент 11 предполагается заказывать у соответствующих предприятий.

1.2 Анализ вариантов построения технологического процесса

Подходя к вопросу о разработке технологического процесса, следует отметить, что существует несколько возможных вариантов, основанных на следующих достаточно противоречивых требованиях, таких как:

· наименьшее количество и наименьшая трудоемкость операций;

· высокая производительность;

· использование наиболее дешевого материала;

· использование экономичного универсального кузнечно-штамповочного оборудования;

· использование дешевой рабочей силы;

· использование средств механизации и автоматизации;

· безопасность технологического процесса

При разработке технологического процесса необходимо определять: характеристику исходного материала (вид, марка, размеры); размеры заготовок и коэффициент расхода материала; характер и последовательность операций изготовления деталей; тип и характеристики оборудования; производительность оборудования; автоматизацию и механизацию процессов; квалификационный разряд работ; количество рабочих, одновременно работающих на одной операции.

Выбор варианта технологического процесса листовой штамповки зависит от объема выпуска, типа производства, формы и материала изделия, специальных требований, предъявляемых к выпускаемой продукции, и других факторов.

При разработке технологического процесса необходимо просмотреть детали с точки зрения их технологичности. Иногда незначительные изменение конструкции и формы деталей могут существенно упростить технологический процесс, снизить расход металла и трудоемкость их изготовления. Исходя из размеров и формы детали (рис.1.2) предлагается разбить технологический процесс на следующие операции:

Вырубка и пробивка;

Формовка;

Обрезка и пробивка;

Отбортовка.

Рис. 1.2. Крышка масляного фильтра.

Существует несколько вариантов построения технологического процесса. Первым вариантом является пооперационная штамповка, т.е. штамповка детали за пять переходов в пяти штампах на универсальных листоштамповочных прессах. Достоинствами данного метода являются относительная простота конструкции и низкая стоимость штампов (по сравнению со штампом последовательного действия), возможность осуществления процесса без каких либо средств автоматизации, а также возможность осуществить весь процесс на универсальном листоштамповочном оборудовании сравнительно небольшого усилия (по сравнению с многопозиционным прессом-автоматом). Соответственно, такой технологический процесс потребует наименьших капитальных затрат, что в современных условиях является одним из главных условий развития того или иного мелкого предприятия. Наряду с этим, нельзя не отметить и присущие подобным процессам недостатки, например, невысокая производительность, вследствие использования малоэффективного ручного труда, отсутствия автоматизации, лишних затрат времени на перемещение заготовок по позициям. Другим существенным недостатком является быстрая утомляемость рабочих и, как следствие, высокая травмоопасность.

Другим вариантом является осуществление всего процесса в штампе последовательного действия, либо на многопозиционном прессе-автомате. Габариты детали в принципе позволяют подойти к процессу с любой из этих позиций. Эти методы позволяют полностью избежать недостатков пооперационной штамповки, благодаря следующим преимуществам /3/:

- полная автоматизация технологического процесса

- устранение межоперационных заделов

- уменьшение количества операций с пяти до одной;

- улучшение коэффициента использования числа ходов пресса до единицы за счет средств автоматизации (возможность работы на непрерывных ходах)

- улучшение условий безопасности штамповщика, т. к. исключено введение рук в рабочую зону штампа

- уменьшение количества операторов (прямая экономия на заработной плате)

С другой стороны, эти процессы обладают своими особенностями. Штамп последовательного действия обладает значительно большими габаритами и сложностью, чем штампы простого действия, а также значительно возрастает потребное усилие штамповки. Соответственно для осуществления такого процесса требуется значительно большего усилия и габаритов пресс, оснащенный подачей, рулонница, приямок для петли, правильное устройство. Все это требует значительных капиталовложений и не под силу начинающему предпринимателю. Такая же ситуация с многопозиционной штамповкой, прессы для которой на порядок дороже универсальных прессов того же усилия.

Таким образом, при сравнительно небольшой годовой программе выпуска, в условиях мелкого и среднего бизнеса наиболее рациональным является начальная организация предприятия на базе нескольких универсальных листоштамповочных прессов. Низкая заработная плата в России позволяет вообще обходиться без каких-либо средств автоматизации на любой стадии производства, а на начальной стадии тем более.

1.3 Анализ требуемого оборудования

При анализе номенклатуры изделий отмечалось, что номенклатура изготавливаемых деталей разделяется на несколько групп. Каждая группа деталей требует своего специфического оборудования.

Для изготовления пружин необходимо иметь на участке как минимум один станок для навивки пружин.

Для изготовления трубки желательно использовать универсальный гибочный автомат, либо изготовление можно осуществлять в штампах за несколько переходов.

Корпус масляного фильтра, требующий глубокой вытяжки, и, как следствие, большого хода ползуна пресса. Предварительные расчеты показывают, что изготовление корпуса можно осуществлять на гидропрессе усилием 0.25МН, на кривошипном прессе завышенного усилия 2.5МН (поскольку кривошипный пресс обладает сравнительно небольшим ходом), на многопозиционном прессе-автомате усилием 2.5МН. В нашем случае наиболее рациональным будет использование гидропресса, поскольку его стоимость на порядок ниже стоимости универсального листоштамповочного пресса и на два порядка ниже стоимости многопозиционного автомата.

Сборка масляного фильтра предполагает операцию завальцовки крышки в корпус масляного фильтра, которая требует специального вальцовочного станка.

Низкие и средние по высоте детали, которые могут быть получены формовкой или неглубокой вытяжкой (усилитель, скоба, кольцо и крышки). Эти детали составляют большинство, к ним относится и выбранная деталь-представитель, поэтому рассмотрим более подробно оборудование для изготовления данной группы деталей.

Осуществление этих операций возможно на различном оборудовании: кривошипные прессы, гидравлические прессы, винтовые прессы, статы, импульсные машины. Импульсные машины, статы и винтовые прессы несколько дешевле, по сравнению с гидравлическими и кривошипными прессами, а импульсные машины и статы не требуют сложной штамповой оснастки. Однако, производительность этих машин довольно низкая. В случае организации серийного производства потребуется значительное количество оборудования такого типа. Данный проект ориентирован на малое производство со значительной программой выпуска (300 тыс. шт.). Поэтому останавливаем свой выбор на универсальных машинах, к которым относятся кривошипные и гидравлические прессы. Причем гидравлические машины наиболее универсальны. Они выгодно отличаются от кривошипных прессов большим ходом ползуна, защищённостью от перегрузок и др. технологическими преимуществами. Но для производства подавляющего большинства типовых деталей в основном производстве можно будет отказаться от этих преимуществ гидравлических прессов ради высокой производительности кривошипных прессов.

Все разнообразие кривошипных машин, которые можно разбить на три основные группы:

1. универсальные прессы

2. специализированные прессы

3. специальные прессы

Последняя группа предназначена для производства специальных видов обрабатываемой продукции. Так, например, существуют специальные прессы для изготовления металлических решеток, для вырубки отверстий и пазов в дисках роторной и статорной стали крупных электродвигателей, генераторов и т.п. Т.е. они нас не устраивают в силу своей не универсальности и, следовательно, не подходят для осуществления типовых операций. К этим прессам относятся и перфопрессы.

Вторая группа хотя и предназначена для осуществления специальных видов технологических операций, например вырубки, глубокой вытяжки пр., но они сохраняют некоторую универсальность для различных видов продукции, и могут применяться в различных отраслях промышленности. Пресс-автоматы обычно более быстроходны, чем обычные прессы, и, кроме того, обеспечивают более высокий коэффициент использования числа ходов /1/. Например, если на универсальных прессах, без применения средств автоматизации, используется не более 8-12% от номинального числа ходов по паспорту пресса (на тихоходных крупных прессах до 25-35%), то при автоматизированной штамповке процент использования числа ходов может доходить до 70-80%. Также важным фактором является то, что пресс-автоматы, устраняя необходимость ручных приемов работы, обеспечивают высокий уровень её безопасности. Трудоемкость наладочных работ у автоматов вообще значительно больше, чем у обычных прессов, но нужно учитывать, что благодаря высокой производительности этих машин трудоемкость наладки, отнесенная к единице выпущенной продукции, обычно оказывается значительно ниже, чем для универсальных прессов, и, следовательно, общие затраты труда на единицу продукции остаются на низком уровне /4/. Применение автоматов особенно эффективно при больших объемах выпуска продукции в массовом и крупносерийном производствах, при которых имеется возможность запускать изделия в производство большими партиями, причем каждый пресс эффективно загружается ограниченной номенклатурой изделий. В нашем варианте не требуется подобная серийность и, следовательно, применение этого дорогого оборудования будет не эффективным.