Проектирование участка мелкой листовой штамповки (стр. 4 из 18)
1. низкие и средние по высоте детали, которые могут быть получены формовкой или неглубокой вытяжкой (усилитель, скоба, кольцо и крышки).
2. высокие детали, требующие глубокой вытяжки (низкий и высокий корпуса фильтра).
3. резинотехнические изделия, изготовление которых требует специального оборудования.
4. трубка, изготовление которой рациональнее перфорацией.
5. непосредственно фильтрующий элемент, изготовленный из картона.
6. пружины.
Детали групп 2 и 5 рациональнее заказывать у соответствующих производителей, чтобы не связываться с малознакомой технологией и оборудованием.
Детали группы 2 требуют наличия на участке как минимум одного гидравлического пресса малого усилия (0.25-0.4МН) с величиной хода не менее тройной высоты максимально высокой детали (не менее 300мм).
Деталь группы 4 требует наличия специального перфопресса, а также пресса малого усилия либо профилировочного стана.
Детали группы 6 требуют наличия станка для навивки пружин. На первом этапе развития производства можно заказывать эти детали у соответствующих предприятий, однако в дальнейшем рациональнее поставить на участке хотя бы один требуемый станок.
Помимо этого, необходимо иметь заготовительное отделение для раскроя листов на полосы или карточки под последующую штамповку.
Детали группы 1 составляют основную массу программы изготовления. Анализ вариантов построения технологического процесса изготовления этих деталей позволил сделать вывод о наиболее разумном подходе в условиях мелкого и среднего предпринимательства – пооперационной штамповке. Анализ необходимого оборудования позволил сделать вывод, что для изготовления этих деталей рациональнее использовать универсальные кривошипные листоштамповочные прессы, необходимо рассчитать количество и тоннаж требуемого оборудования. Обзор оборудования такого типа позволил сделать вывод о необходимости выбора следующего типа прессов: открытые, двухстоечные, наклоняемые, с эксцентриковым либо кривошипным главным валом, параллельным фронту пресса, желательно с механической регулировкой закрытой высоты, с числом ходов не менее 40 в минуту, но и не очень большим, поскольку пресс все равно работает в режиме единичного хода, с расположением муфты и тормоза на главном валу, желательно с наличием предохранительных устройств, а также обязательно с наличием нижних выталкивателей, желательно с наличием подушки. В экономической части проекта необходимо рассчитать себестоимость изготовления детали представителя и сделать приблизительный расчет себестоимости всего фильтра (хотя бы в пропорции к остальным деталям как отношение масс). Необходимо определить сроки окупаемости капитальных вложений. Поскольку штамповка происходит не в автоматическом режиме, необходимо предусмотреть средства безопасности работы прессов, такие как защитные ограждения штампов или прессов, двуручное включение, рукоотводчики и др.
Разработка технологических процессов холодной листовой штамповки является основой всей подготовки производства и состоит из следующих этапов:
1. анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали.
2. определение формы и размеров заготовки, а также расхода материала при наилучшем его использовании.
3. разработка наиболее рационального технологического процесса, обеспечивающего изготовление требуемых деталей.
4. установление типа, мощности и габаритов оборудования.
5. выявление типа и технологической схемы штампа
6. определения трудоемкости изготовления штампуемых деталей, а также количества и разряда производственных рабочих.
7. определение количества оборудования и его загрузки на годовую программу.
При разработке технологических процессов холодной листовой штамповки должны быть решены следующие технологические вопросы:
- определение рационального раскроя материала и наименьших размеров заготовки;
- установление характера, количества и последовательности операций;
- выбор степени сложности (совмещенности) операций;
- установление количества одновременно штампуемых деталей;
- определение операционных размеров;
Анализируя при составлении технологического процесса значимость и удельный вес каждого из приведенных выше факторов, можно в каждом конкретном случае правильно выбрать тот или иной вариант штамповки.
Сравнительная сложность и длительность подготовки производства, а также относительно высокая стоимость штампов требуют тщательной разработки технологических процессов и обоснованного выбора технически рационального и экономически наиболее эффективного варианта технологического процесса, соответствующего данному масштабу производства. Даже небольшие последующие изменения технологических процессов обычно приводят к переделке штампов или к проектированию и изготовлению новых, что требует значительного времени и обходится довольно дорого.
2.1 Выбор материала изделия и сортамента листового материала
Вопрос выбора материала является первым, который приходится решать при изготовлении деталей штамповкой. Его решение во многом определяет вид и конструкцию изделия, оказывает решающее влияние на технологические факторы. В зависимости от назначения и условий работы изделия, а также технологии штамповки металл подбирается с теми или иными механическими и технологическими характеристиками.
Для штамповки применяется большое количество металлов, а также неметаллических материалов. Наибольшее применение в машиностроении имеет тонколистовая, качественная углеродистая сталь. Это наиболее дешевый материал, обладающий хорошими механическими и технологическими свойствами.
К детали-представителю не предъявляется каких либо существенных требований по твердости, прочности и жесткости. С другой стороны, конструкция детали достаточно сложна и требует больших степеней деформаций в процессе изготовления. Поэтому, для изготовления данной детали выбирается углеродистая конструкционная сталь общего назначения 08кп ГОСТ 9045-93.
Чертеж детали приведен на рис.1.1, переходы штамповки приведены на листе №2 графической части проекта.
Применяемый в листоштамповочном производстве материал по виду заготовки разделяется на листы, полосы, ленты и штучные заготовки.
В массовом и крупносерийном производстве наиболее (а предлагаемое производство можно отнести к крупносерийным) целесообразно применять нештучный материал, так как для каждого размера заготовки можно заказать ленту соответствующей ширины, сокращая отходы до минимума. Кроме того, лента дает возможность широко пользоваться различными типами автоматических подач, которые значительно увеличивают производительность, уменьшают затраты на рабочую силу и способствуют безопасности в работе.
Однако, как уже говорилось выше, на начальном этапе развития приобретение подач и сопутствующих средств автоматизацию не под силу многим предпринимателям, поэтому в качестве заготовки выберем полосу длиной 2000 мм. Соответственно полосу будем получать резкой стандартных листов размерами 1000×2000 ГОСТ19904-90. Для удобства подачи в пресс полосы предлагается резать поперек листа. В этом случае для резки можно использовать любые кривошипные ножницы с наклонным ножом, длинной ножа более 1050 мм.
2.2 Определение схемы раскроя и величины перемычек
Экономия металла и уменьшение отходов в холодной листовой штамповке имеют весьма важное значение, особенно в крупносерийном и массовом производстве.
Раскрой должен обеспечивать экономию металла, высокое качество детали, высокую производительность, простоту штампа, а также простоту и безопасность работы.
Существуют прямой, наклонный, встречный, комбинированный, многорядный и другие типы раскроя с отходами.
Экономичность раскроя в значительной степени зависит от правильной величины перемычек. Основное назначение перемычек - компенсировать погрешности подачи материала и фиксации его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырезку детали по всему контуру и предотвратить получение бракованных деталей. Кроме того перемычки должны обладать достаточной прочностью и жесткостью, необходимой для подачи материала.
В предлагаемом процессе в результате первой операции получается круг диаметром 125 мм. Круглые изделия диаметром свыше 150 мм обычно вырубают в один ряд /1/, при меньших размерах выгоднее штамповать в несколько рядов в штамповом порядке – многорядный штамповый раскрой, поскольку при этом несколько возрастает коэффициент использования материала.
В нашем случае более удобно штамповать в один ряд, поскольку это позволит иметь минимальные габариты штампа, минимальные технологические усилия и, соответственно, минимальный типоразмер оборудования.
Расчет номинальной ширины ленты /1/ производим по формуле (2.1) исходя из условия сохранения необходимой минимальной боковой перемычки.
(2.1)где:
- расчетная ширина заготовки; 
- диаметр вырезаемой заготовки; 
- величина перемычки от края полосы;Таким образом, расчетная ширина полосы:
Величину перемычки между деталями назначаем равной 1.5мм /3/. Окончательная схема раскроя представлена на рис.2.1.
Рис.2.1. Схема раскроя полосы.
2.3 Расчет коэффициента использования материала