Разработка технологического процесса изготовления собачки и конструкции технологической оснастки (станочного приспособления)

 

i	Коэффициент технологичности	Обозначение	φi
1	Коэффициент унификации конструкции.	Кун	1,0
2	Коэффициент точности обработки.	Кточ	1,0
3	Коэффициент использования прогрессивных методов формообразования.	Кпр	0,8
4	Коэффициент применения типовых технологических процессов.	Кт т п	0,5
5	Коэффициент стандартизации конструкции.	Кст	0,3
6	Коэффициент шероховатости поверхности.	Кш	0,2
7	Коэффициент использования материала.	Кисп.м	0,1

 

1.Коэффициент унификации конструкции:

К_ун = ^_/Q_к.э = 1 ,

где _{^{- число унифицированных (стандартных) конструктивных элементов;}}

       Q_к.э – общее число конструктивных элементов в изделии.

2.Коэффициент стандартизации конструкции (повторяемости конструктивных элементов) детали:

К_ст = 1-/ Q_к.э = 0,33 ,

где - число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

3.Коэффициент точности обработки:

К_точ = 1-1/А_ср = 1-1/8,75 = 0,89 ,

где А_ср = – средний квалитет точности обработки;

      A – квалитет точности;

      n_i – количество размеров с квалитетом точности A.

4.Коэффициент шероховатости поверхности:

К_ш = 1/Б_ср = 1/3,25 = 0,31 ,

где Б_ср = - среднее значение параметра шероховатости поверхностей детали;

         Б – значение параметра шероховатости поверхности;

         n_i – количество поверхностей с параметром шероховатости Б.

5.Коэффициент использования прогрессивных  методов формообразования:

К_пр = О_пр/ О = 0,83 ,

где О_пр – количество операций в маршруте изготовления детали, использующих прогрессивные методы формообразования;

        О – общее количество операция в маршруте изготовления детали.

6.Коэффициент применения типовых  технологических процессов:

К_т.т.п = О_т.т.п /О = 0,

где О_т.т.п – количество операций в маршруте изготовления детали, взятых из типового ТП изготовления детали-аналога.

 

7.Коэффициент использования материала:

К _исп.м = F_д/ F_з = 22,3725/33,6 = 0,67,

где F_д – площадь детали;

       F_з – площадь заготовки детали.

После расчёта вышеперечисленных  частных показателей определяется комплексный показатель ТКИ:

К = = 2,782/3,9 ≈ 0,71.

 

При этом 0 ˂ φ_i ≤ 1 и чем ближе φ_i к 1, тем выше технологичность конструкции. Нормативные значения комплексного показателя ТКИ для деталей:

1. единичное производство К = 0,3 – 0,45;
2. мелкосерийное К = 0,45 – 0,55;
3. среднесерийное К = 0,55 – 0,65;
4. крупносерийное К = 0,65 – 0,75;
5. массовое К ˃ 0,75.

Для детали типа собачка К = 0,71, что соответствует крупносерийному производству.

 При изготовлении деталей холодной штамповкой минимальные относительные размеры пробиваемых отверстий обычной точности даны в табл.1. Наименьшие расстояния между пробиваемыми отверстиями, а также между контурами заготовки и отверстиями, указаны на рис.2.

 

 

 

Таблица 1. Минимальные относительные размеры отверстий.

Материал детали	Форма отверстия
	Квадратная,a/S	Прямоугольная,b/S	Круглая,d/S	Овальная,c/S
Сталь   Латунь  Алюминий	1,4  0,9  0,7	1,2  0,9  0,6	1,5  1,0  0,8	1,1  0,5  0,5

Обозначения: a - длина стороны квадрата; b - минимальный размер прямоугольника; d - диаметр круга; с - минимальный диаметр овала; S - толщина детали.

 
Рис. 1.а) m = S; б) m = (1,5… 2,0)S; в,г) m = (0,8…0,9)S;  
д) d = d₁-2r; D₁ = d₁+2S+2r₁+d₂; D = D₁+3S+d₂; е) m = 0,5d+r.

Технологический процесс (ТП) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия, направленные на преобразование сходных материалов и комплектующих в готовое изделие. Основой ТП является технологическая операция (ТО). Технологическая операция – это законченная часть ТП, выполняемая на одном рабочем месте (одним или несколькими рабочими, а также в условиях безлюдной технологии). Группа ТО, выполненных последовательно и имеющих признак общности, образует этап ТП.

ТП должен содержать минимально возможное количество операций. В  этом случае уменьшается потребность  в оборудовании, рабочей силе, вспомогательных  материалах и т.д., то есть уменьшается  себестоимость изготовления изделия.

Элементами ТО являются: установ, позиция, переход, ход. Установ (установка) – это часть ТО, выполняемая при неизменном закреплении заготовки. Позиция – это фиксированное положение, занимаемое неизменно закреплённой заготовкой или сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или оборудования при выполнении определённой части операции. Установы разделяют на технологические переходы. Технологический переход – законченная часть ТО, выполняемая одними и теми же СТО при постоянных технологических режимах и установах. Для повышения производительности ТО количество переходов должно быть минимальным. Это достигается при использовании многоинструментальных накладок и комбинированных инструментов. Технологические переходы состоят из рабочих и вспомогательных ходов. На каждый рабочий ход имеется несколько вспомогательных. Для повышения производительности труда количество рабочих и вспомогательных ходов должно быть сведено к минимуму. Это достигается применением точных заготовок и прогрессивных ТП.

 

Под типом производства понимается классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объёмам выпуска изделий. Тип производства зависит от объёма выпуска, загрузки оборудования, квалификации рабочих и других организационно-технических характеристик. Для различных типов производства одного и того же изделия ТП могут различаться очень сильно. Согласно ГОСТ 3.1121-84, тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций:

К_з.о = О/Р ,

где О – количество различных операций, подлежащих выполнению в течение месяца;

        Р – число рабочих мест, необходимых для их выполнения.

Для различных типов производства коэффициенты закрепления операций принимаются равными:

- для мелкосерийного 20 ˂ К_з.о  ˂40;

- серийного 10 ˂ К_з.о  ˂ 20;

- крупносерийного 1 ˂ К_з.о  ˂ 10;

- массового К_з.о  ≤ 1;

- единичного К_з.о ˃ 40 и не регламентируется.

 

 

3. Разработка маршрутной технологии основных видов оборудования и СТО.

Технология листовой штамповки  обычно предусматривает: подготовку материала (очистка, смазка); изготовление заготовок (резка листов на полосы или заготовки, резка ленты и т.п.); деформирование металла (разделительные и формообразующие  операции); термическую обработку - отжиг для снятия наклёпа после холодного деформирования, закалку или химико-термическую обработку, если это необходимо, и т.п.; отделочные операции - удаление заусенцев, промывку, полирование, окраску, нанесение защитных или декоративных металлических покрытий (хромирование, никелирование и т.п.). Иногда в технологию включаются сварочные и сборочные операции.

Деталь «Собачка» представляет собой плоскую фигуру, поэтому она может быть изготовлена из листового материала с помощью штампа. В качестве исходных заготовок используются различные металлические и неметаллические материалы, обладающие достаточной пластичностью, в виде листа, полосы или ленты.

Материал детали - лента У8А – С – 1 ГОСТ 2283-79. Это стальная лента (сплав железа с углеродом), толщина ленты 1 мм, ширина 40 мм, длина до 4000 мм. Этот материал отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки). Достоинство углеродистых инструментальных сталей состоит в основном в их малой стоимости и достаточно высокой твёрдости по сравнению с другими инструментальными материалами. К недостаткам следует отнести малую износостойкость и низкую теплостойкость. Используется для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; накатных роликов, плит и стержней для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов; для слесарно-монтажных инструментов: обжимок для заклепок, кернеров, бородок, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек; для калибров простой формы и пониженных классов точности.

Выбор заготовки.

Сообразуясь с конструктивными особенностями детали, определяют форму и размеры заготовки. Затем, зная требования к точности, устанавливают вид раскроя, расположение и величину перемычек, которые зависят от физико-механических свойств материала, толщины листа, размера и конфигурации деталей, их точности, типа и конструкции штампа.

Заготовки подбирают таким  образом, чтобы обеспечить наиболее рациональное использование материала, минимальную трудоёмкость получения  заготовок и возможность снижения трудоёмкости самой детали.

Деталь изготавливается из плоского материала – ленты, которую для подачи в штамп необходимо предварительно разрезать на полосы. Будем использовать многодисковые ножницы, предназначенные для одновременного раскроя рулонного материала на несколько полос различной ширины. Ширина полосы для детали определяется по формуле:

B = L + 2b + ∆n = 7,9 ≈ 8 ,

где B- ширина полосы в мм (округляется до целого числа в большую сторону);

L – размер вырубаемой детали в мм(поперёк полосы);

b – величина боковой перемычки в мм;

∆n – допуск на ширину b, принимаемый при разрезке широких лент на многодисковых ножницах.

Рациональность раскроя  ленты характеризуется коэффициентом  использования материала η (в %) и определяется по формуле:

η = (F_д / F_з)∙100% = 34,104 ,

где F_д – площадь штампуемой детали в мм²;

F_з – площадь заготовки, необходимой для изготовления штампуемой детали, в мм².

Любая заготовка, предназначенная  для дальнейшей обработки, изготавливается  с припуском, который представляет собой излишек материала, необходимый  для получения окончательных  размеров и заодно класса чистоты поверхности. Припуск – это слой материала, удаляемый с поверхности заготовки. Припуски назначают для заготовок: отливок, поковок, сортового проката как на диаметры наружные, внутренние, так и на длины общие, уступов и другие поверхности, подлежащие механической обработке. Назначение рациональных припусков имеет большое значение. Его завышение приводит к увеличению времени обработки, что вызывает соответствующие повышение усилия обработки, деформирования детали, уменьшения точности, увеличение износа оборудования и инструмента, расход электроэнергии и т.д. Заниженный припуск не позволяет удалить дефектный слой материала, получить требуемую точность и шероховатость поверхностей.

 

Расчёт полного  усилия штамповки.

Для детали, получаемой штамповкой, расчёт режимов заключается в  определении усилий штамповки. Полное усилие штамповки складывается из пробивки, вырубки, снятия и проталкивания детали.

Условие пробивки или вырубки определяется по формуле:

P_пр = k∙L∙h∙Ϭ_ср  ,

где L – периметр пробиваемого отверстия, мм;

h – толщина детали, мм;

Ϭ_ср – сопротивление срезу (Ϭ_ср = 300 МПа);

k – коэффициент, учитывающий состояние режущих кромок, неравномерность зазора между пуансоном и матрицей (k = 1,25).

Таким образом,

P_пр = 1,25∙16,642∙1,0∙300 = 6,24 кН.

P_пр = 1,25∙15,7∙1,0∙300 = 5,89 кН.

Определение требуемых усилий проталкивания детали (отхода) сквозь матрицу производится по формуле:

P_прт = K_пр∙(P_выр + P_пр) ,

где K_пр – коэффициент проталкивания . Для стали K_пр = 0,035.

P_прт =0,035∙(6,24 + 5,89) = 424,5 Н.

Аналогично определяется усилие снятия отхода (детали) с пуансона:

P_прт = K_пр∙(P_выр + P_пр) = 424,5 Н.

Полное усилие штамповки  найдём по формуле:

P_п = 1,3∙(P_пр + P_выр + P_прт + P_сн);

где 1,3 – коэффициент запаса на усиление пресса.

Для данной детали получим  полное усилие штамповки: