Заготовки, вырубаепые из отходов

Деталь Z

Рис. 3. Виды эффективного использования металла:

а - комбинированный раскрой; 6 - использование отхода к совместная штамповка двух деталей

ваиия рабочего при закладке мелких деталей в штамп. В случае, если примеиеиие последовательной штамповки экономически или технически не оправдано, в условиях изготовления круп-

ных партий деталей (более 5 тыс. шт.) следует ориентировать технологию на миогопозициоиный пресс или автоматическую линию.

Задачу рационального использования материала решают следующими путями:

комбинированным раскроем, совместной штамповкой нескольких деталей (рис. 3, а);

использованием отхода, образующегося при штамповке или резке для изготовления других заготовок или деталей (рис. 3, б);

оптимизацией раскроя;

применением листа кратных размеров или рулона.

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

Комбинированный раскрой и совместная штамповка одновременно нескольких деталей применимы для любого типа деталей (крупных, средних и мелких) и сопряжены лишь с некоторым усложнением оснастки. Использование отходов, в особенности мелких, трудоемко и травмоопасно, поэтому для сбора отходов целесообразно примеиеиие специальиых конвейеров, сбрасывателей, стапелиру-ющих устройств, а для последующей загрузки их в штамп - роботов, загрузчиков, питателей. Предпочтительно изготовлять из отхода детали с большей массой, форма которых предопределяет низкий коэффициент использования. При комбииироваииой вырубке стойкость рабочих частей штампа для всех вырубаемых деталей должна быть сбалансированной.

Построение оптимальных схем раскроя - задача сложная и миого-варнантная, однако она успешно решается существующими методами автоматизированного проектирования.

После принятия решения о способе штамповки, варианте рационального использования материала и выборе оборудования выполняется окончательное проектирование технологического процесса. Комплексная раз-

работка технологического процесса включает следующие основные стадии: установление числа операций, их содержания и последовательности, расчет технологических параметров процесса;

анализ загрузки оборудования и ее изменения в связи с введением новой технологии;

организация рабочих мест, решение вопросов техники безопасности;

установление способов транспортирования и укладки заготовок и деталей, выбора типа тары, а при необходимости ~ проектирование и изготовление новых видов контейнеров, подвесок.

Для значительной части деталей, получаемых вырубкой, гибкой, вытяжкой, варианты наиболее оптимальной технологии разработаны и хорошо изучены. При проектировании технологического процесса в этом случае могут возникнуть трудности лишь частного характера. Далее будут описаны наиболее существенные из них.

Вырубка, пробивка, чистовая вырубка. При вырубке, пробивке, чистовой вырубке весьма важен правильный выбор размеров технологических перемычек, масштабного фактора, типа штампа и вида оборудования, иа которых выполняется операция. В общем случае перемычки прн традиционной вырубке назначают в соответствии с рекомендациями гл. 14. При чистовой вырубке перемычки назначают с учетом размещения клиновидного ребра (см. гл. 2). Зазоры для чистовой вырубки допускается выдерживать ие по всему контуру, а только иа участках, где это необходимо; остальную часть контура и отверстия выполняют с несколько увеличенными зазорами (в 2--5 раз), перемычки принимают несколько увеличенными (до 20 %).

Область применения чистовой вырубки постоянно расширяется, выявляются новые возможности этого прогрессивного метода обработки, позволяющего получать деталк высокой точности (рис. 4). Построение технологического процесса чистовой штамповки ведут по следующей приближенной схеме.

Рис. 4. Примеры применения чистовой вырубки

1. Анализ геометрии детали, ее функционального назначения, уточнение целесообразности применения чистовой вырубки с учетом выбранного для обработки материала. При этом устанавливаются зоны, где на поверхности разделения может иметь место скол, и определяют его процентное соотношение ко всей поверхности разделения, а также места, где скол недопустим. Принимается решение о возможности выполнения или необходимости изменения формы контура разделения в отношении относительно малых радиусов кривизны и отверстий, узких пазов, малых расстояний между отверстиями и от края детали, оценивают величину возможной утяжки (см. гл. 2).

2. Выбор положения клиновидного ребра. Для материала толщиной менее 3 мм ребра на матрице делать не рекомендуется; на участках контура, где не требуется чистый срез, допускается ребро ие располагать.

3. Выбор типа штампа: совмещенный, последовательный или простой, для пооперационной штамповки. Наиболее предпочтительным является примеиение совмещенного штампа. Последовательную штамповку применяют в следующих случаях: если размеры перемычек составляют менее 0,6 толщины полосы; для выполнения гибочных операций; при расположении фаски (цековки) с противоположной заусенцу стороны.

4. Построение схемы раскроя с учетом технологических перемычек, клиновидных ребер и ряда особых требований. Так, схема раскроя полосы должна обеспечить легкость удаления штампованных деталей и отходов; при этом сложная часть контура детали

hi ails

h=a,4S

d-d,0,10,5мм flTfi

Рис. 5. Схемы чеканки фасок, получения углублений и выступов иа штампах чистовой вырубки

должна быть обращена в сторону противоположную направлению по дачи полосы.

5. Определение усилий вырубки противодавления и усилия прижима и внедрения клиновидного ребра (см гл. 2).

6. Выбор оборудования. Как пра вило, число типов прессов для чисто вой вырубки деталей конкретного типо размера невелико (редко более трех) поэтому при разработке технологии сразу выбирают один из них - по усилию и допустимым размерам штампа.

7. Прогнозирование стойкости штампа (см. гл. 19), сопоставление ее с величиной партии изготовляемых деталей; технико-экономическое обоснование выбора метода обработки. Затраты на подготовку производства и эксплуатационные расходы по методу чистовой вырубки сопоставляются с данными для традиционной обработки (вырубка, литье или горячая

Рис. e. Некоторые способы уменьшения пружинения:

а - чеканка углублений со стороны матрицы; б - занижение участков пуансона; - введение бортов и ребер жесткости

штамповка с последующей многоступенчатой механической обработкой), оценивается уровень качества для вариантов технологии.

Обрабатываемый материал для чистовой вырубки, как правило, низкоуглеродистые стали с содержанием углерода до 0,2 % (горяче- и холоднокатаные; применяются без отжига в состоянии поставки). При содержании углерода свыше 0,2 % для получения деталей без скола металл должен иметь в структуре 90 % сфероидального цементита, что достигается сферо-идизирующим отжигом. Хорошо поддаются чистовой вырубке медь, медные сплавы (бронзы - только бессвинцовые; содержание олова - не более 2 %), алюминий и его сплавы в незакаленном состоянии.

На рис. 5 приведены схемы некоторых технологических приемов чистовой штамповки.

Гибка, гибка-формовка, формовка. Наиболее сложная проблема - необходимость учета пружинения и определение мер по снижению его влияния.

Особое значение учет пружинения приобретает в связи с широким применением низколегированных сталей. Имеющиеся формулы и графики по определению пружинения не всегда отвечают реальным условиям, поэтому на практике при высоких требованиях к точности гибки чаще используют один из следующих способов снижения пружинения;

чеканка углублений со стороны матрицы (выталкивателя, нижнего прижима) (рнс. 6, а);

локализация зоны правки в зоне гибки (рис. 6, б);

введение ребер жесткости и бортов (рис. 6, в).

Перечисленные меры позволяют снизить пружинение, а также компенсировать Влияние разброса свойств и колебания толщины исходного материала, однако для получения точных деталей в ходе наладки, как правило, требуется корректирование геометрии рабочих частей штампа и зазоров. При гибке и формовке деталей из низколегированных сталей особенно эффективно введение в конструкцию детали бортов и ребер, в особенности при радиусах гибки, составляющих более 1,5 толщины заготовки, так как в этом случае нестабильность свойств (по сравнению с обычными углеродистыми сталями) сказывается особенно резко.

Вытяжка. Процесс вытяжки отличается наибольшим многообразием вариантов формообразования. Для вытяжки деталей правильной формы - цилиндрической, полусферической, конической и т. д. - механика процесса хорошо изучена и отработка технологии ведется по существующим рекомендациям.

В связи с укрупнением и усложнением деталей все чаще применяют варианты их конструкции с элементами формовки, гибки, вытяжки во фланце или донной части, иногда - в боковой поверхности. Технология изготовления детали с обратной вытяжкой в донной части может быть реализована в вариантах, показанных на рис. 7; а - наиболее прост и надежен; б - позволяет лучше использовать материал центральной части, но процесс сложнее в наладке; в - приемлем для небольшой глубины изготовляемой

Деталь

(заготовка937!им, толщина 2мм}

Рис. 7. Схемы изготовления детали с углублением в дойной части

детали; г - нежелателен, так как вытяжка на первых переходах ведется с широким фланцем (необходимость в применении более сложных штампов).

В вариантах а, б и в вытяжка происходит с минимальным размером флаи-цй, что обеспечивает устойчивость металла при формообразовании и относительную равномерность распределения деформаций.

В процессе наладки подобных штампов необходимо отрегулировать величину утонения металла изменением радиусов кромок пуансонов и матриц и геометрии зоны, где проявляется утонение, высоты отдельных участков полуфабрикатов по операциям. Надежность наладки проверяется замером утонения на образце, который вырезается в виде сектора с углом

Признак классификации:

1. По габаритным размерам

2. По Требованиям к качеству Поверхности

Крупные кузовные детали

особо крупные

весьма крупные

крупные

наружные

внутренние с участками лицевой поверхности

внутренние

глубокие

средней глубины

неглубокие

3. По сложности вытяжки

явно асимметричные

симметричные или близкие к ним

4. По виду заготовки

требующие фигурной заготовки и отверстий, облегчающих вытяжку

требующие

фигурной

заготовки

требующие прямоугольной заготовки

Рис. я. Классификация яеталей кузова легкового автомобиля, получаемых вытяжсой

10-20° из полуфабрикатов. Критические участки определяются визуально по проявлению матовости , апельсиновой корки , полос сдвига. Максимально допустимое утонение, если оно специально не регламентируется чертежом, составляет 30 % исходной толщины заготовки.

Отработка технологии вытяжки крупных деталей сложной формы, например кузовных панелей автомобиля, специфична и в общем виде может быть классифицирована, как показано на рис. 8.

Разработка технологии вытяжки включает ряд обязательных этапов, которые могут выполняться в различной последовательности. Предлагаемый ниже порядок разработки технологии вытяжки направлен на то, чтобы в процессе проектирования было по возможности меньше возвратов к предыдущим этапам. Это особенно важно при автоматизированном проектировании технологии.

Последовательность отработки технологии вытяжки крупной кузовной детали включает следующие этапы:

1. Анализ формы детали и построение на его основе формы полуфабриката после операций вытяжки и обрезки в виде чертежа, модели, а для автоматизированного проектирования - математической модели. Отличие формы полуфабриката после обрезки от формы детали состоит в технологических отступлениях, в частности, в направлении фланцев, которые развертываются в положение, наиболее удобное для вытяжки и обрезки. Простым и наглядным способом развертывания фланцев является нх моделирование из листового воска (наклеивание на мастер-модель) с последующим отгибанием в положение обрезки. Обычно производят лишь местное моделирование иа более сложных участках детали, в местах перехода одной поверхности в другую; на остальных участках лииню обрезки наносят разметкой. Развертывание фланцев лицевых деталей сопровождается смещением линии перегиба (линии фланцовки) в направлении от внешнего контура на 3-5 мм на последующих операциях. Это делается с целью исключения следов перегибов иа основ-

ной поверхности детали. На рис. 9 показан пример развертывания на 90° вертикального, а на рис. 10 - на 180° горизонтального фланцев наружной панели крышки багажника легкового автомобиля.

При отработке формы полуфабриката после операций вытяжки и обрезки некоторых глубоких, неравномерной глубины деталей прибегают к приемам, облегчающим процесс вытяжки, например: к некоторому уменьшению их глубины с одновременным увеличением радиуса матрицы (см. рис. 9, а), к наклону стенок (см. рис. 9, б), уменьшению числа перегибов в зоне рабочей кромки матрицы (см. рис. 9, в).

В отдельных случаях, когда форма изготовляемой детали требует применения сложного изогнутого прижима, а ее положение на различных операциях ие одинаковое, следует рассмотреть возможность разгибки детали, т- е. придания ей более простой формы (рнс. 9, г).

С точки зрения минимизации технологических припусков важен правильный выбор ширины В и глубины Н технологической ступеньки (рис. 10). В общем случае эти припуски назначают достаточными для обеспечения натяжения панели и сохранения необходимой стойкости обрезного штампа. Чаще всего обрезку выполняют по всему контуру с одновременным отделением отхода разрезными ножами (рис. И, а). Соотношение ширины и глубины технологической ступеньки в значительной степени определяется стойкостью разрезных ножей с учетом места их установки. При обрезке неглубоких внутренних деталей выпуклостью вниз (с целью сохранения постоянного положения детали иа всех операциях) ширину ступеньки обычно лимитирует стойкость секций матрицы (рис. 11, в). В общем случае ширину В ступеньки выбирают в пределах 16- 24 мм; в местах резких перегибов линии обрезкн этот размер может быть несколько увеличен или уменьшен.

Построение формы полуфабриката на дайной стадии ие является окончательным, и иа последующих этапах разработки технологии она может корректироваться.