Основные термины и определения
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате pdf
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Т е х н о л о г и я — это совокупность методов обработки, изготовления,
изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката,
применяемых в процессе производства, для получения готовой продукции; наука о
способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты соответствующими
орудиями производства.
Технология
разрабатывается
обычно
по
отраслям
промышленности
(машиностроение, строительство, приборостроение и др.) и обязательно включает
технологию получения и обработки металлов, в том числе и обработку металлов
давлением (ОМД). Таким образом, технология ОМД — неотъемлемая часть
технологии любого промышленного производства, имеющего дело с металлами и
металлическими сплавами.
Можно выделить следующие основные принципы разработки технологии:
-
надежность, повторяемость, стабильность получаемых результатов;
-
экономичность, малозатратность, рентабельность;
-
современность, наукоемкость, прогрессивность;
-
экологичность,
регенеративность
отходов,
соответствие
санитарным
нормам и нормативам по защите окружающей среды;
- возможность автоматизации производства, высвобождение
ручного труда.
ГОСТ 14.004—83 определяет типы и виды промышленного производства.
Тип
производства
–
классификационная
категория
производства,
выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и
объема выпуска продукции. Различают следующие типы производства: единичное,
серийное и массовое.
Единичное
производство характеризуется
малым объемом выпуска
одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не
предусматривается.
Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом
изделий периодически повторяющимися партиями.
1
Массовое производство отличается большим объемом выпуска изделий,
непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых продолжительное время, в
течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая
операция.
Вид
производства
-
классификационная
категория
производства,
выделяемая по признаку применяемого метода изготовления изделия (например,
литейное, сварочное, кузнечное и др.). Также по отношению к товарной
продукции производство делится на основное (для выпуска товаров) и
вспомогательное (для производства средств, необходимых для обеспечения
функционирования основного производства). В частности, к вспомогательному
относится инструментальное производство для изготовления технологической
оснастки.
По
степени
завершенности
технологических
процессов производство
разделяют на опытное (изготовление образцов, партий или серий изделий для
исследовательских работ или разработки конструкторской и технологической
документации
для
(функционирующее
установившегося
по
окончательно
производства)
и
установившееся
отработанной
конструкторской
и
технологической документации) производство.
Технология реализуется на производстве в виде технологического процесса,
который выполняется в соответствии с технологической документацией.
Единая
система
технологической
документации
(ЕСТД)
стандартизирована соответствующими ГОСТами.
Рассмотрим термины и определения ЕСТД по ГОСТ 3.1109-82.
Производственный процесс - совокупность всех действий людей и орудий
труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции.
Технологический
процесс
-
часть
производственного
процесса,
содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению
состояния предмета труда.
Технологический маршрут - последовательность прохождения заготовки
по
цехам
и
производственным
участкам
2
предприятия
при
выполнении
технологического процесса.
Под предметом труда понимаются обрабатываемые заготовки и изделия.
Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или
к методам обработки, формообразования и сборки.
ГОСТ 3.1109—82 определяет следующие предметы труда:
-
материал - исходный предмет труда, потребляемый для изготовления
изделия;
-
основной материал - материал исходной заготовки;
-
вспомогательный
материал
-
материал,
расходуемый
при
выполнении технологического процесса дополнительно к основному материалу;
-
полуфабрикат - предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке на
предприятии-потребителе;
-
заготовка - предмет труда, из которого изменением формы, размеров,
свойств поверхности и (или) материала изготавливается деталь;
-
исходная заготовка - заготовка перед первой технологической операцией;
-
изделие - единица промышленной продукции, количество которой может
исчисляться в штуках (экземплярах) (ГОСТ 15895—77);
-
комплектующее
применяемое
как
изделие
составная
часть
-
изделие
изделия,
предприятия-поставщика,
выпускаемого
предприятием-
изготовителем;
-
типовое изделие - принадлежащее группе изделий близкой конструкции,
обладающее
наибольшим
количеством
конструктивных
и
технологических
признаков этой группы;
-
сборочный комплект - группа составных частей изделия, которые
необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части.
ГОСТ
3.1109—82
определяет
также
виды
(типы)
технологических
процессов и операций.
Единичный технологический процесс обеспечивает изготовление или
ремонт изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от
типа производства.
3
Типовой технологический процесс применяется для изготовления группы
изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.
Групповой технологический процесс соответствует изготовлению группы
изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Технологическая операция – структурная единица технологического
процесса, законченная его часть, выполняемая на одном рабочем месте.
Типовая
технологическая
операция
характеризуется
единством
содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий
с общими конструктивными и технологическими признаками.
Г рупповая технологическая операция применяется для совместного
изготовления группы изделий с различными конструктивными, но общими
технологическими признаками.
ГОСТ 3.1109-82 определяет также элементы технологических операций:
-
переход - это законченная часть технологической операции, выполняемая
одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных
технологических режимах и установке;
-
позиция
-
фиксированное
положение
обрабатываемой
заготовки
относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении
определенной части операции;
-
закрепление - это приложение сил к предмету труда для обеспечения
постоянства его положения;
-
рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из
однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого
изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки;
-
и т. д.
Стандартизированы
характеристики
следующие
технологического
процесса (операции):
-
цикл - интервал календарного времени от начала и до конца периодически
повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно
изготовляемых изделий;
4
-
такт выпуска - интервал времени, через который периодически
производится выпуск изделий или заготовок определенных наименований и
типоразмеров;
-
технологический
режим
-
совокупность
значений
параметров
технологического процесса в определенном интервале времени;
-
подготовительно-заключительное
время
-
интервал
времени,
затрачиваемый на подготовку к выполнению операции и приведения в порядок
рабочего места после выполнения операции;
-
штучное
время -
интервал времени, равный отношению
цикла
технологической операции к числу одновременно изготовляемых изделий;
-
основное время - часть штучного времени, затрачиваемая на изменение
состояния предмета труда;
-
вспомогательное время — часть штучного времени, необходимого для
обеспечения изменение состояния предмета труда;
-
оперативное время — сумма основного и вспомогательного времени и
-
и т. д.
др.
Технологическая
норма -
регламентированное
значение показателя
технологического процесса.
Технологическое нормирование - установление технически обоснованных
норм расхода производственных ресурсов.
Норма времени - регламентированное время выполнения некоторого
объема
работ
в
определенных
производственных
условиях
одним
или
несколькими исполнителями соответствующей квалификации.
Единица нормирования - количество произведенных объектов или число
работающих, на которое устанавливают техническую норму.
Норма выработки - регламентированный объем работы, которая должна
быть выполнена в единицу времени в определенных условиях одним или
несколькими исполнителями соответствующей квалификации.
Технологический
процесс
выполняется
5
следующими
средствами
технологического оснащения: технологическим оборудованием, оснасткой,
приспособлениями, инструментом.
Технологическая
оснастка - средства технологического оснащения,
дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части
технологического процесса.
Приспособления
-
технологическая
оснастка,
предназначенная
для
установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении
технологической операции.
Инструмент - технологическая оснастка, предназначенная для воздействия
на предмет труда с целью изменения его состояния.
Для выполнения технологического процесса разрабатывается комплект
документов. Выпуск качественного изделия возможен только при соблюдении
технологической дисциплины, т. е. точного соответствия технологического
процесса требованиям технологической и конструкторской документации.
Технологический документ - графический или текстовый документ,
который отдельно или в совокупности с другими документами определяет
технологический процесс или технологическую операцию.
Виды документов и стадии их разработки установлены ГОСТ 3.1102-81.
Стадии разработки технологической документации, применяемой для
технологических процессов изготовления изделий, определяются в зависимости от
стадий разработки используемой конструкторской документации.
Стадии
разработки
рабочей
технологической
документации
устанавливаются разработчиком документации и включают (по ГОСТ 3.110281):
1. Предварительный проект для изготовления и испытания макета изделия и
(или) его составных частей на основании конструкторской документации,
выполненной на стадиях эскизного и технического проектов.
2. Разработка документации:
a)
опытного
образца
(партии)
на
основании
соответствующей
конструкторской документации предусматривает корректировку документации
6
по результатам изготовления и предварительных и приемочных испытаний;
б) серийного (массового) производства на основании соответствующей
конструкторской документации.
В зависимости от назначения технологические документы подразделяются на
основные и вспомогательные. К основным относятся документы, содержащие
сводную информацию, необходимую для решения одной или комплекса
инженерно-технических, планово-экономических и организационных задач, а также
полностью и однозначно определяющие технологический процесс (операцию)
изготовления
или
ремонта
изделия
(составных
частей
изделия).
К
вспомогательным относят документы, применяемые при разработке, внедрении
и функционировании технологических процессов и операций (например, карту
заказа
на
проектирование
технологической
оснастки,
акт
внедрения
технологического процесса и др.).
Технологическая
технологических
инструкция
процессов,
методов
предназначена
и
приемов,
для
описания
повторяющихся
при
изготовлении изделий, правил эксплуатации средств технологического оснащения.
Маршрутная
карта
используется для
маршрутного
и маршрутно-
операционного описания технологического процесса или указания полного состава
технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта
изделия, включая контроль и перемещение по всем операциям различных
технологических методов в технологической последовательности с указанием
данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и
трудовых затратах.
Карта технологического процесса предназначена для операционного
описания технологического процесса в технологической последовательности по
всем операциям одного вида обработки, с указанием переходов, технологических
режимов и данных о средствах технологического оснащения, материальных и
трудовых затратах.
Допускается взамен маршрутной карты использовать соответствующую карту
технологического процесса.
7
Операционная
карта
используется
для
описания
технологической
операции с указанием последовательного выполнения переходов, данных о
средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах.
Ведомости служат для указания перечней различных категорий:
- технологических
маршрутов;
- оснастки;
- оборудования;
- материалов;
- удельных
- сборки
норм расхода материалов;
изделий (указывается состав деталей и сборочных единиц);
- операций;
- дефектации
(указываются изделия или их составные части, подлежащие
ремонту, с определением вида ремонта и дефектов);
- технологических
документов (указывается полный состав документов,
необходимых для изготовления или ремонта изделий и передачи их на другое
предприятие).
Цель технологических разработок - выпуск продукции требуемого качества.
В соответствии с ГОСТ 15.001-88 продукция, подлежащая разработке и постановке
на производство, должна удовлетворять требованиям заказчика и обеспечивать
возможность эффективного ее применения потребителем и (или) возможность
экспорта. Требования к техническому уровню продукции устанавливают с
учетом требований, предусмотренных в законодательных и иных нормативных
актах.
Разработка продукции осуществляется по договору с заказчиком или по
инициативе разработчика, а также может выполняться по конкурсу в соответствии
с положением о нем. Результаты разработки как вид научно-технической
продукции передаются заказчику или, по его указанию, изготовителю для
производства промышленной продукции. Функции заказчика может выполнять
государственная, кооперативная или общественная организация (предприятие).
Разработчик на основе исходных требований заказчика, изучения спроса,
8
условий применения, тенденций развития и имеющегося научно-технического
задела
проводит
необходимые
научно-исследовательские,
опытно-
конструкторские и технологические работы, включая патентные исследования,
использует функционально-стоимостный анализ, моделирование, художественное
конструирование и другие прогрессивные методы создания продукции. При этом
следует руководствоваться нормативно-техническими и другими документами, в
которых установлены значения показателей, определяющих технический уровень
продукции, требования сопротивляемости внешним воздействиям, заменяемости и
совместимости составных частей и продукции в целом, безопасности, охраны
здоровья и природы.
Разработка и постановка продукции на производство в общем случае
предусматривает:
-
разработку технического задания;
-
разработку технической и нормативно-технической документации;
-
изготовление и испытание образцов продукции;
-
приемку результатов разработки;
-
подготовку и освоение производства.
Техническое задание является основным исходным документом для
разработки продукции. Оно должно содержать технико-экономические требования
к продукции, определяющие ее потребительские свойства и эффективность
применения, перечень документов, требующих совместного рассмотрения, порядок
сдачи и приемки результатов разработки. При необходимости техническое задание
может содержать также требования к подготовке и освоению производства.
Конкретное содержание технического задания, порядок его разработки и
утверждения определяют заказчик и разработчик, а при инициативной разработке разработчик. Как правило, техническое задание включает следующие разделы:
-
наименование и область применения,
-
основания для разработки,
-
цель и назначение разработки,
-
источники разработки,
9
-
технические требования к продукции,
-
экономические показатели,
-
стадии и этапы разработки,
-
порядок контроля выполнения работ и приемки,
-
приложения.
Разработку конструкторской (КД) и технологической (ТД) документации, а
также, при необходимости, программной документации (ПД) на изделия проводят
по правилам, установленным соответственно стандартами ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД.
В процессе разработки документации выбор и проверка новых технических
решений, обеспечивающих достижение основных потребительских свойств
продукции, должны осуществляться при лабораторных, стендовых и других
исследовательских испытаниях моделей, макетов, натурных составных частей
изделий и экспериментальных образцов продукции в целом в условиях,
имитирующих, как правило, реальные условия эксплуатации (потребления).
Для подтверждения соответствия разработанной технической документации
исходным требованиям и выбора лучшего образца (при наличии вариантов)
изготавливают опытные образцы (опытные партии). Опытные образцы допускается
не
изготовлять
для
мелкосерийной
продукции,
при
модернизации
или
модифицировании серийной (массовой) продукции, а также при получении
конечных изделий агрегатированием из отработанных деталей, узлов, блоков и
модулей при условии, что результатов предыдущих испытаний и эксплуатации
достаточно для оценки свойств продукции. Необходимость изготовления опытных
образцов (партий) и их количество (объем) указывают в техническом задании.
Опытные образцы (опытную партию) или единичную продукцию (головной
образец) подвергают приемочным испытаниям в соответствии с действующими
стандартами или типовыми программами и методиками испытаний, относящимися
к данному виду (группе) продукции. При их отсутствии или недостаточной полноте
испытания проводят по программе и методике, подготовленным разработчиком и
согласованным с заказчиком или одобренным приемочной комиссией. При согласии
заказчика на приемочные испытания вместо опытных могут быть представлены
10
экспериментальные образцы. При постановке на производство типоразмерного ряда
продукции
приемочным
испытаниям
подвергают
образцы
-
типовые
представители ряда, которые выбирает разработчик по согласованию с заказчиком
(основным потребителем).
Приемочные испытания проводит разработчик совместно с заказчиком или
приемочная комиссия. По требованию заказчика или по решению разработчика
приемочные испытания могут быть поручены специализированной испытательной
организации (испытательному центру) или изготовителю.
Разработчик на основе требований технического задания и стандартов,
касающихся данного вида продукции, с учетом результатов испытаний в
установленных
случаях
разрабатывает
проект
нормативно-технического
документа на конкретную продукцию (технические условия или стандарт) или
отражает все требования к качеству продукции в технической документации.
Оценку выполненной разработки и принятие решения о производстве и (или)
применении продукции (для единичной продукции) проводит
комиссия,
в
состав
которой
входят
приемочная
представители заказчика (основного
потребителя), разработчика, изготовителя и Государственной приемки (при ее
наличии на предприятии-разработчике). Для конечной продукции, предназначенной
для внутреннего и внешнего рынка, в состав комиссии включают представителя
организации, ответственной за экспорт. При необходимости к работе комиссии
могут быть привлечены эксперты сторонних организаций, а также органы,
осуществляющие надзор
за безопасностью, охраной здоровья и природы.
Председателем комиссии назначают заказчика, а при его отсутствии - основного
потребителя. Состав комиссии формирует и утверждает разработчик.
На
приемочную комиссию разработчик представляет техническое задание, проект
технических условий или стандарта технических условий (если их разработка
предусмотрена), конструкторские и (или) технологические документы, требующие
совместного
рассмотрения,
результаты
испытаний
и
другие
материалы,
подтверждающие соответствие разработанной продукции этим документам и
удостоверяющие ее технический уровень и конкурентоспособность. Приемочной
11
комиссии, как правило, представляют также опытные или экспериментальные
образцы продукции, а если их изготовление не было предусмотрено, - головной
образец или единичную продукцию.
По результатам рассмотрения представленных материалов комиссия
составляет акт, в котором указывает:
- соответствие
разработанной
(изготовленной)
продукции
заданным
требованиям и рекомендации по производству (сдаче потребителю);
- результаты оценки технического уровня продукции;
- рекомендации
об изготовлении установочной серии (для серийной и
массовой продукции) и ее объем;
- замечания и предложения по доработке продукции (при
необходимости).
Акт приемочной комиссии утверждает ее председатель. Утверждение акта
приемочной комиссии означает окончание разработки, прекращение действия
технического задания (если оно не распространяется на дальнейшие работы),
согласование представленных
нормативно-технических и эксплуатационных
документов, а также разрешение на производство или использование продукции.
При отрицательной оценке результатов разработки в целом в акте
указывают направления дальнейших работ и условия повторного представления
результатов или нецелесообразность продолжения работ.
Подготовку производства, как правило, начинают параллельно с разработкой
технической документации и изготовлением при необходимости отдельных
составных частей изделия или изделия в целом.
Освоение производства, если оно не было выполнено ранее, проводят в
процессе изготовления установочной серии первой промышленной партии). При
этом выполняют мероприятия по отработке технологии и подготовке персонала к
выпуску продукции со стабильными свойствами и в заданном объеме.
Для подтверждения готовности производства к серийному (массовому)
выпуску продукции изготовитель с участием Государственной приемки (при ее
наличии на предприятии-изготовителе) проверяет полноту технологического
процесса, качество и стабильность выполнения технологических операций и
12
проводит квалификационные испытания образцов установочной серии (первой
промышленной партии). Квалификационные испытания проводят также при
постановке на производство продукции, ранее освоенной на другом предприятии
или изготовляемой по лицензии. Программу квалификационных испытаний
подготавливает изготовитель с привлечением разработчика или держателя
подлинников технической документации. Испытания должны подтвердить, что
отклонения
основных
параметров
продукции,
связанные
с
технологией
производства, не выходят за допускаемые пределы, а недостатки продукции,
выявленные приемочной комиссией, устранены. Результаты квалификационных
испытаний оформляют протоколом (актом). При отрицательных результатах
квалификационных испытаний приемку продукции прекращают до устранения
выявленных недостатков и получения положительных результатов повторных
испытаний. Ранее принятую продукцию (в том числе поставленную потребителю)
изготовитель дорабатывает или заменяет.
При положительных результатах квалификационных испытаний освоение
производства
считается
законченным,
а
изготовленная
продукция
поставляться заказчику (потребителю) по утвержденной документации.
13
может
2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ
Обеспечение
технологичности
взаимосвязанные
направленных
решения
на
конструкции
конструкторских
повышение
и
изделия
–
технологических
производительности
труда,
это
задач,
достижение
оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на
производство, техническое обслуживание и ремонт изделия.
2.1. Общие понятия и определения
Под технологичностью конструкции понимается совокупность ее свойств,
обеспечивающая
в
заданных
условиях
производства
и
эксплуатации
наименьшие затраты труда, средств, материалов и времени при технологической
подготовке производства, изготовлении и ремонте изделия.
Технологичность – понятие относительное. Она различна для разных
предприятий,
зависит
от
типа
производства,
зависит
от
оборудования
предприятия. В то же время технологичность – комплексное понятие. При
отработке изделия на
между
всеми
технологичность должна осуществляться взаимосвязь
этапами
производства:
заготовительным,
механической
обработкой, сборкой, контролем и настройкой. Отработка на технологичность
предыдущей операции не должна усложнять следующую операцию.
При отработке конструкции изделия на технологичность каждое изделие
следует рассматривать как объект проектирования, производства и эксплуатации.
Правила
обеспечения
технологичности
конструкции
изделий
регламентируется ГОСТ 14.201 - 83 и методическими рекомендациями МР186 85.
Этими документами установлены основные задачи отработки изделия на
технологичность,
последовательность
их
решения,
систему
показателей
технологичности конструкции и стадии их определения.
Технологичность изделия характеризуется:
-
соответствием конструкции изделия современному уровню техники;
14
-
экономичностью и удобствами в эксплуатации и при ремонте;
-
в какой мере учтены возможности использовать наиболее экономичные
и производительные технологические методы изготовления применительно к
заданному выпуску и условиям производства.
Технологичность (в соответствии с ГОСТ 14.204 - 83) подразделяют на
производственную и эксплуатационную.
Производственная технологичность обеспечивает снижение трудоемкости и
себестоимости
изготовления
изделия.
Производственная
технологичность
проявляется в сокращении времени и средств на:
-
конструкторскую подготовку производства;
-
технологическую подготовку производства;
-
изготовление и сборку изделия.
Конструкторская подготовка производства предусматривает:
- разделение сборочных единиц
- компоновку
на составные части;
сборочных единиц стандартными и унифицированными
деталями;
- правильную простановку
- создание
размеров с учетом единства и постоянства баз;
конфигурации деталей, позволяющих применять современные
технологические процессы;
- создание
конструкции
изделия,
позволяющей
производить
сборку
методами полной или частичной взаимозаменяемости.
В соответствии с нормами отработка конструкции на технологичность
должна начинаться уже с составления технического задания на проектирование
нового изделия. Эта работа продолжается на стадиях разработки эскизного и
технического
проектов.
На
стадии
разработки
рабочей
документации
проводится технологический контроль конструкторской документации на все
детали, за исключением документации на стандартные крепежные изделия и
покупные детали.
Технологическая подготовка производства предусматривает:
-
использование расчленения конструкции;
15
-
рациональный выбор заготовки;
-
правильный выбор технологической оснастки;
-
выбор оптимальной шероховатости;
- использование типовых и
групповых технологических процессов.
Технологичность при изготовлении и сборке предусматривает:
-
сборку без разборки;
-
удобный доступ к местам регулировки и настройки.
Эксплуатационная технологичность обеспечивает снижение трудоемкости
и
стоимости
работ по
обслуживанию изделия
при
подготовке
его
к
эксплуатации, профилактическому и техническому обслуживанию, а также при
ремонте.
Основные пути повышения эксплуатационной технологичности:
- рациональное
выполнение
конструкции,
обеспечивающей
удобство
технического обслуживания и ремонта;
- повышение надежности
и ремонтопригодности конструкции.
Таким образом, технологичная конструкция изделия должна у довлетворять
требованиям изготовления, эксплуатации, ремонта.
Оценка
технологичности
количественной.
Обеспечение
конструкции
может
качественной
быть
оценки
качественной
и
технологичности
конструкции достигается опытом конструктора и технолога. Количественная
оценка ведется с помощью системы показателей и применяется главным образом
для
сборочных
единиц
и
специфицированных
изделий.
Показатели
технологичности по значимости могут быть основными и вспомогательными, по
способу выражения абсолютными и относительными.
Численные показатели технологичности определяются в четырех случаях:
- для
сравнительной
оценки
вариантов
конструкции
в
процессе
проектирования изделия;
- для определения уровня технологичности конструкции изделия;
- для накопления статистических данных по изделиям-представителям в
целях последующего использования при определении базовых показателей и в
16
процессе разработки изделия;
- для построения математических моделей с целью прогнозирования
технического развития конструкции изделий.
Основные
численные
показатели
технологичности
изделий
в
машиностроении:
-
трудоемкость изготовления изделия;
-
уровень технологичности конструкции по трудоемкости изделия;
-
технологическая себестоимость изделия;
-
уровень
технологичности
конструкции
по
себестоимости
(технологической).
Применительно к изделиям, изготавливаемым холодной штамповкой, все
численные показатели технологичности целесообразно объединить в четыре
группы:
1) расход материала;
2) штампуемость материала;
3) сложность формы изделия;
4) сложность механических свойств изделия.
Требования
к
технологичности
конструкции
технологической оснащенностью производства, которая
выпуска
и
типа
производства.
Если
тип
обусловливается
зависит от объема
производства,
принятый
при
конструкторской отработке на технологичность, не соответствует расчетному для
заданного объема выпуска, то технолог должен корректировать отдельные
конструкторские решения.
Технологичность форм детали
оценивается
с учетом особенностей
выбранного технологического метода обработки, конкретных условий и типов
производства, технологических возможностей и особенностей оборудования.
17
2.2. Обеспечение технологичности
Технологичность обеспечивается конструктивными, технологическими и
эксплуатационными мероприятиями.
Конструктивные мероприятия: простота компоновочной схемы сборочных
единиц и изделия в целом; членение изделия на самостоятельные сборочные
единицы, допускающие независимую сборку, контроль и испытания; выбор
простейших геометрических форм деталей; рациональный выбор материала;
обоснованный
выбор
баз,
системы
простановки
размеров,
допусков
и
шероховатости поверхностей деталей; обеспечение беспригоночной сборки, а
при необходимости – взаимозаменяемости; унификация материалов, сборочных
единиц и других элементов конструкции.
Технологические
мероприятия:
сокращение
сроков
подготовки
производства; использование современных высокопроизводительных процессов;
сокращение
расходов
материалов;
контроля; обеспечение точности
применение
изготовления,
рациональных
методов
рациональной организации
производственного процесса; сокращение номенклатуры специальной оснастки.
Эксплуатационные мероприятия: обеспечение простоты обслуживания и
ремонта; сокращение расхода запасных частей; обеспечение надежности и
долговечности изделия.
Работы
по
обеспечению
технологичности
конструкций
деталей
выполняют в следующем порядке (общий случай): выявляют конструктивные
элементы, влияющие на качество выполнения изделием рабочих функций в
условиях эксплуатации, отрабатывают конструкцию детали на технологичность
по главным конструктивным элементам и на технологичность по остальным
конструктивным
элементам,
сопоставляя
их
с
факторами
будущего
технологического процесса с целью выявить те элементы конструкции, которые
оказывают наиболее сильное влияние на технологию изготовления изделия (в
данном случае детали), в особенности на трудоемкость и себестоимость процесса.
Отработка конструкции на технологичность должна быть составной частью
разработки конструкции изделия, начиная с момента разработки технического
18
задания, и сопровождать все стадии разработки конструкторской документации
и изготовления опытных образцов и серий изделий.
Технологический контроль в общем виде проводится по трем разделам:
форма, размеры, допуски. Естественно, что каждый, из разделов связан с
рядом параметров.
Например, форма детали,
как правило, определяет
преимущественную технологию ее изготовления. Установленная форма нередко
позволяет выполнить деталь только одним конкретным методом. Форма связана
одновременно и с материалом детали: трудно изготовить сложную деталь,
подвергающуюся
закалке
из
обычной
углеродистой
стали,
необходимо
применить легированную сталь. Простановка размеров и допусков, если они не
диктуются требованиями конструкции, связана
с методом
изготовления,
шероховатостью поверхности, покрытиями и т. п. Поэтому каждый из указанных
разделов должен рассматриваться во взаимосвязи.
Следует стремиться к упрощению формы детали независимо от способа
ее изготовления. В одних случаях, например, при литье по выплавляемым
моделям сложность формы не является определяющим фактором, но при
обработке резанием сложность формы иногда исключает возможность получения
требуемой детали.
Во всех случаях при простановке размеров следует руководствоваться
правилом,
согласно
технологических
и
которому
в
чертеже
конструкторских
баз,
проставляют
вполне
размеры
от
удовлетворяющих
конструктора и технолога, указывают допуски, максимально возможные при
заданных требованиях к сборке и к работе детали, сборочной единицы и изделия
в целом. Различные конструктивные решения при одних и тех же требованиях
к качеству сборки позволяют значительно увеличить допуски на неточность
изготовления деталей за счет уменьшения количества взаимосвязанных размеров,
частичным изменением конструкции сборочной единицы.
Повышение точности удорожает производство, так как требуются более
точное оборудование, сложная дорогостоящая оснастка и рабочие высокой
квалификации. Кроме того, необоснованное назначение допусков на неточность
19
изготовления деталей вызывает необходимость в пригоночных работах при
сборке, которые должны быть сведены до минимума, а при крупносерийном и
массовом производствах – исключены совсем.
Наиболее употребительные общие рекомендации по технологичности
конструктивных форм деталей следующие:
1) конструкция
детали
должна
состоять
из
стандартных
и
унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;
2) детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных
заготовок;
3) размеры
и
поверхности
оптимальные точность и
детали
должны
иметь
шероховатость (экономически
и
соответственно
конструктивно
обоснованные);
4) физико-химические и механические свойства материала, жесткость
детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии
изготовления (включая процессы упрочения, коррозийной защиты и пр.),
хранения и транспортирования;
5) показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали
должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;
6) заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом
заданного объема выпуска и типа производства;
7) метод изготовления должен обеспечивать возможность одновременного
изготовления нескольких деталей;
8) сопряжения поверхностей деталей различных классов точности и
чистоты
должны
соответствовать
применяемым
методам
и
средствам
обработки;
9) конструкция детали должна обеспечивать возможность применения
типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.
Рассмотрим условия обеспечения технологичности конструкции деталей,
изготавливаемых различными операциями холодной штамповки.
20
2.3. Показатели технологичности листовых
штампованных деталей
Эксплуатационно-технические требования к листовым штампованным
деталям:
1) полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации
детали;
2) обеспечение требуемой прочности и жесткости при минимальном расходе
металла;
3) обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости;
4) соответствие специальным физическим, химическим или техническим
условиям.
Основными показателями технологичности листовых холодноштампованных
деталей являются:
1) наименьший расход материала;
2) наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;
3) отсутствие последующей механической обработки;
4) наименьшее количество требуемого оборудования и производственных
площадей;
5) наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков
подготовки производства;
6) увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.
Общим результативным показателем технологичности является наимен
ьшая себестоимость штампуемых деталей. Так как величина и соотношение
элементов себестоимости изделий (материал, заработная плата, цеховые расходы)
зависят от серийности производства, то понятие технологичности неразрывно
связано с серийностью производства. Технологичная конструкция в условиях
мелкосерийного производства может оказаться нетехнологичной в массовом
производстве и наоборот.
В большинстве случаев основным критерием технологичности конструкции
21
является
наиболее
экономное
расходование
материала
при
наименьшем
количестве операций и снижении трудоемкости.
Общая экономичность процессов холодной штамповки не только не снижает,
но еще больше повышает значение экономии металла.
Анализ себестоимости штампованных деталей показывает, что экономия
материала на 10% по эффективности равноценна увеличению производительности
в три раза на всех операциях.
Экономия материала на 20—25% в большинстве случаев настолько
эффективна, что стоимость сэкономленного материала обычно превышает сумму
прямой заработной платы
Общие технологические требования к конструкции листовых штампованных
деталей:
1. Механические свойства листового материала должны соответствовать не
только требованиям прочности и жесткости изделия, но также процессу
формоизменения и характеру пластических деформаций.
2. Необходимо учитывать возможность применения для формоизменяющих
операций более пластичного, хотя и менее прочного металла, так как в процессе
холодной штамповки происходит его наклеп, значительно увеличивающий
характеристики прочности материала.
3. При расчете на прочность не следует завышать толщину листового
металла, учитывая упрочнение его в процессе холодной деформации и достаточно
высокую жесткость штампованных деталей.
4. Необходимо стремиться к созданию легких и облегченных конструкций
деталей, применяя для увеличения жесткости штамповку ребер жесткости,
отбортовку, загибку фланцев, закатку кромок и т. п., а также замену тяжелых
стандартных прокатных профилей более легкими – гнутыми или свернутыми
профилями из листового металла.
5. Конфигурация
наивыгоднейшее
детали
использование
или
ее
листового
развертки
должна
материала,
давая
обеспечивать
возможность
применить малоотходный или безотходный раскрой. Для получения безотходного
22
раскроя не следует искусственно увеличивать размеры и площадь заготовки.
6. Если отход неизбежен, то желательно придать ему конфигурацию,
соответствующую другой детали, или использовать его вторично.
7. Необходимо унифицировать и уменьшить ассортимент применяемых
толщин и марок листового металла.
8. Следует соблюдать кратность размеров крупных штучных заготовок
размерам листа, иначе отходы значительно увеличиваются.
9. Следует широко применять технологичные штампо-сварные конструкции
взамен литых, кованых или клепаных изделий.
10. Необходимо стремиться к уменьшению количества отдельных деталей,
заменяя их цельноштампованными, что обычно приводит к упрощению
технологического процесса и экономии материала. Исключением являются случаи,
когда в результате указанной замены получается деталь настолько сложной
конфигурации, что она требует повышенного расхода материала, является
громоздкой или нетехнологичной.
11. Следует широко применять штамповочные методы для сборки отдельных
деталей путем расклепки, отбортовки , полой высадки, загибки кромок и лапок,
закатки шва и т. п.
12. Допуски на размеры штампованных деталей должны соответствовать
экономической точности операций холодной штамповки (11-12 квалитеты). В
случае необходимости повышенная точность деталей (8-9 квалитеты) может быть
получена введением дополнительных операций (зачистка, калибровка, правка).
При анализе технологичности плоских деталей учитывают размеры
трудновыполнимых элементов и точность размеров.
Трудновыполнимыми элементами плоских деталей и заготовок являются
малые отверстия и уступы, узкие пазы и выступы (рис. 2.1). Наименьшие значения
размеров этих элементов для стальных деталей приведены в табл. 2.1 [1].
Наименьшие размеры перемычек между элементами плоской металлической
детали приведены в табл. 2.2.
Штампы совмещенного действия применяют в тех случаях, когда
23
наименьшее расстояние между наружным и внутренним контуром детали не
меньше величин, указанных в табл. 2.3.
Когда соответствующие элементы детали не меньше величин, указанных в
табл. 2.1, 2.2, 2.3, то можно применять однооперационные, последовательные или
совмещенные штампы. Если не выполняются требования только табл. 3, то можно
применять штампы первых двух типов, когда не выполняются для всех или только
отдельных элементов плоской детали требования табл. 2.1, 2.2, то отверстия и
уступы изготавливают другими способами изготовления, а штампуют только
заготовку с припусками и напусками на последующую обработку, которая
соответствует требованиям табл. 2.1, 2.2.
Наименьшее расстояние между отверстиями при одновременной их
пробивке должно быть равно b = (2 ÷ 3)S.
Таблица 2.1
Наименьшие допустимые размеры элементов плоских деталей [1] (рис. 2.1)
Сталь
A1/S A2/S A3/S
Твёрдая
1,5
(σв > 700 МПа)
Средней твёрдости
(700 МПа ≥ σв ≥ 500 МПа) 1,2
Мягкая
(σв < 500 МПа)
1,0
Диаметр (размер) отверстия / S
круглое квадратное
прямоовальное
угольное
1,5
1,2
1,5
1,4
1,2
1,1
1,8
1,0
1,2
1,1
0,9
0,8
2,0
0,8
1,0
0,9
0,7
0,6
Таблица 2.2
Наименьшая допустимая величина перемычек в металлических деталях [1]
Предел
прочности
металла σв, MПа
σв ≤ 500
σв > 500
е1/S
е2/S
е3/S
е4/S
е5/S
е6/S
е7/S
1,2
1,4
1,5
1,2
1,5
1,3
1,6
1,0
1,2
1,2
1,0
1,2
1,1
1,3
24
Таблица 2.3
Наименьшая допустимая величина перемычки между наружным и внутренним
контурами плоской детали при совмещенной штамповке
материала
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Толщина (величина), мм
перемычки материала перемычки материала
1,6
2,0
5,3
3,6
2,0
2,2
5,8
3,8
2,5
2,4
6,3
4,0
3,0
2,6
6,7
4,2
3,5
2,8
7,2
4,4
3,9
3,0
7,6
4,6
4,4
3,2
8,0
4,8
4,9
3,4
8,5
5,0
перемычки
9,0
9,5
10,0
10.5
11,2
11,8
12,4
13,0
Рис.2.1. Элементы деталей, размеры которых при штамповке ограничиваются
25
При анализе технологичности учитывают требуемую точность размеров
детали. Достижимая точность размеров плоской детали зависит от типа и точности
штампа, толщины и свойств материала, способов фиксации заготовки в штампе.
Достижимая точность размеров в зависимости от указанных условий приведена в
справочной литературе [1-3]. Сравнивая требуемую точность размеров с
достижимой, выбирают условия штамповки. Если точность отдельных или всех
размеров превышает достижимую при обычной штамповке, то выбирают чистовую
штамповку или предусматривают последующую зачистку или механическую
обработку поверхностей разделения. В этом случае штампуют заготовку с
соответствующими припусками на последующую обработку тех элементов,
точность которых не гарантируется штамповкой.
Если предъявляются повышенные требования к плоскостности детали, то
предусматривается правка детали [2].
При анализе технологичности гнутых деталей выясняют, требуется ли
калибровка
радиусов,
последовательность
гибки
и
пробивки
отверстий,
рациональное расположение линии гиба относительно направления волокон
металла, выбирают способ гибки, обеспечивающий требуемую точность.
Наименьшая высота отгибаемой полки должна быть h ≥ 3s.
Наименьший допустимый радиус гибки, обеспечивающий получение детали
без трещин, зависит от пластичности металла, качества поверхности заготовки,
расположения линии гиба относительно волокон, расположения заусенцев
относительно матрицы.
В зависимости от указанных факторов для каждой марки материала
получены минимальные радиусы гибки в долях от толщины [1-3] при
расположении линии гиба вдоль волокон [r/s]в и поперек [r/s]п.
Если требуемый относительный радиус гибки r/s ≥ [r/s]в, то калибровка
радиуса не требуется при любом расположении заготовки на листе.
Если [r/s]п < r/s< [r/s]в, то калибровка не требуется при поперечном
расположении линии гиба относительно волокон.
Если r/s<[r/s]п, то калибровка необходима во всех случаях.
26
Когда необходима калибровка, то гибкой получают полуфабрикат, радиус
которого не меньше допустимого при расположении линии гиба вдоль волокон.
Допустимый радиус гибки можно уменьшить, если предусмотреть отжиг
заготовки, зачистку заусенцев перед гибкой.
Минимально допустимые радиусы гибки следует применять лишь при
конструктивной необходимости. В большинстве случаев возможно применить
увеличенные радиусы гибки r > s, а для толстых заготовок еще большие.
В случае гибки пластичных металлов (стали 10, 20) с малым радиусом
закругления (r ≥ 0,5s) линию изгиба желательно располагать поперек волокон
проката. При гибке тех же металлов с радиусом r > s расположение линии изгиба
безразлично: решающее значение при этом имеет достижение наиболее выгодного
раскроя металла.
При гибке твердых и малопластичных металлов (бронза, сильно наклепанная
латунь, лента пружинной стали и др.) линию изгиба следует располагать
обязательно поперек волокон проката. Наименьший радиус изгиба берется в
пределах от 2s до 4s.
В случае изгиба заготовки в разных направлениях, а также при изготовлении
правых и левых деталей из одной заготовки радиус закругления одного из
перегибов должен быть увеличен. Гибка должна быть произведена таким образом,
чтобы сторона с заусенцами пришлась на наружную сторону перегиба с
увеличенным радиусом.
Если в полках гнутой детали есть отверстие, то его изготавливают перед
гибкой в случае, когда расстояние от наружной поверхности детали до кромки
отверстия l1 > (s +1,1r) [1]. В противном случае его изготавливают после гибки.
Способ гибки (гибка без прижима, с прижимом, с фиксацией заготовки
штифтами на прижиме, в шарнирной матрице) выбирают по точности размеров,
которые обеспечиваются гибкой. Ориентировочные данные о достижимой
точности гибки без прижима приведены в справочной литературе [1, 3]. Точность
гибки с прижимом примерно в 2 раза, а с фиксацией штифтами на прижиме – в 4
раза выше, чем без прижима. Сопоставляя требуемую и достижимую точность
27
размеров, выбирают способ гибки. Если требуемая точность выше достижимой, то
последнюю
обеспечивают
последующей
механообработкой
штампованных
полуфабрикатов, размеры которых определяют с учетом припусков на обработку.
Для увеличения жесткости гнутых деталей и устранения упругого
пружинения рекомендуется штамповка ребер жесткости поперек угла изгиба.
Если конструкция сборочного узла требует прилегания боковых полок и
основания изогнутой скобы (с внутренней стороны) к другим деталям, вместо
гибки под острым углом рекомендуется делать гибку с поднутренным
закруглением в углах.
При гибке деталей, имеющих широкую и узкую часть, радиус изгиба не
должен захватывать широкую часть, иначе образуются наплывы. Если по
конструктивным соображениям линия изгиба проходит в месте сопряжения этих
частей, следует применять вырезы шириной b ≥ s.
В
случае
многооперационной
гибки
необходимо
предусматривать
технологические базы для фиксирования заготовок на операциях.
При анализе технологичности деталей, получаемых вытяжкой, необходимо,
по
возможности,
избегать
весьма
сложных
и
несимметричных
форм
вытягиваемых деталей, прибегая к ним лишь в случае явной конструктивной
необходимости.
Выясняют, требуется ли обрезка и калибровка после вытяжки, допустимо ли
расположение отверстий в дне и фланце детали.
При штамповке полых цилиндрических и фигурных деталей без фланца
обрезка не обязательна при однопереходной вытяжке, когда допуск на высоту не
меньше достижимых значений [1-3]. Если требуемая точность высоты выше
достижимой, то предусматривают обрезку и назначают припуск на обрезку. При
штамповке полых деталей с фланцем размер фланца обеспечивают обрезкой и
назначают соответствующий припуск.
Достижимая точность высоты полых деталей с фланцем приведена в
справочной литературе [1-3]. Если требуется большая точность высоты, то
предусматривается калибровка в штампе. Деталь обжимается в штампе по всем
28
поверхностям.
Достижимая точность размеров сечения при вытяжке цилиндрических и
коробчатых деталей приведена в литературе [1-3]. Если требуется более высокая
точность, то применяют калибровку вертикальных стенок. В этом случае вытяжку
в последнем, калибровочном, переходе ведут с уменьшенными зазорами между
матрицей и пуансоном и малой деформацией. Достижимая точность размеров
сечения после калибровки приведена в справочнике [2].
Наименьшие допустимые радиусы сопряжения элементов полых деталей,
изготовляемых вытяжкой, приведены в литературе [1-3]. Если соответствующие
радиусы
детали меньше допустимых, то
требуется калибровка, которая
выполняется в специальном штампе. В последнем переходе вытяжки принимают
радиусы, которые не меньше допустимых при необходимых коэффициентах
вытяжки. Выбрав радиусы сопряжения в последнем переходе вытяжки,
определяют размеры полуфабриката перед калибровкой, используя условия
постоянства площади серединной поверхности.
Радиусы закруглений у фланца должны быть по возможности больше, а
радиусы закругления у дна могут быть взяты меньшими: r ≥ (2…4)s. Сопряжение
стенок с дном без радиуса закругления может быть выполнено путем
дополнительной калибровки или при штамповке весьма толстых заготовок (D/s ≤
20 при m > 0,7).
Требования
к
размерам
и
расположению
отверстий
на
деталях,
изготавливаемых вытяжкой, такие же, как и при штамповке плоских деталей (см.
табл. 2.1, 2.2, 2.3). Отверстия в дне детали и на фланце располагают на плоской
части этих элементов.
Необходимо
избегать
глубоких
вытяжек
с
широким
фланцем
(D > 3d при h ≥ 2d), требующих большого количества операций.
Полуоткрытые
несимметричные
формы
полых
деталей
нужно
проектировать, учитывая возможность спаренной вытяжки с последующей
разрезкой на две детали.
В прямоугольных коробках следует избегать острых углов в плане и у дна
29
детали, кроме случаев изготовления коробок методом холодного выдавливания.
При
вытяжке
полых
деталей
сложной
конфигурации
необходимо
предусматривать те или иные технологические базы для фиксирования заготовок
на операциях.
2.4. Показатели технологичности деталей, изготавливаемых холодной
объемной штамповкой
Основные показатели технологичности конструкции детали: форма и размер,
штампуемость металла [4, 5].
Заданная форма заготовки или детали влияет на:
-
выбор маршрута формоизменения и его трудоемкость;
-
кинематику движения инструмента и металла, а соответственно на
величину и распределение напряжений и деформаций;
-
конструкцию и работоспособность штампа.
При
одной
и
той
же
форме
детали
технологические
приемы,
последовательность операций и конструктивное оформление инструмента могут
различаться ввиду того, что кроме влияния формы необходимо комплексно
учитывать влияние абсолютных размеров, соотношения размеров, физической
природы материала детали. Размеры деформируемой заготовки в некоторых
случаях существенно влияют на пластичность, сопротивление деформации,
качество получаемого полуфабриката. С увеличением диаметра сечения исходной
заготовки неравномерность распределения по сечению и число видов повреждений
структуры увеличиваются, а качество поверхности и поверхностного слоя
ухудшается. Пластичность металла уменьшается, а возможность появления
дефектов на готовой детали увеличивается. С уменьшением диаметра отношение
площадей поверхности заготовки и поверхности контакта с инструментом к
объему увеличивается. Возрастают влияние контактного трения и поверхностного
упрочнения.
Вследствие
этого
пластичность
и,
особенно,
сопротивление
деформированию, начиная с некоторого критического объема, поперечного
размера для сплошной заготовки, толщины стенки для полой заготовки,
30
увеличиваются.
Абсолютные размеры штампуемой детали накладывают определенные
ограничения на конструирование инструмента, параметры оборудования и
производство в целом. При малом диаметре детали трудно обеспечить прочные и
надежные конструкции пуансонов, оправок, выталкивателей, особенно при
наличии полости, тем более что работают они в условиях повышенных
сопротивлений деформированию. При больших поперечных размерах деталей для
обеспечения необходимых прочности и жесткости матриц и других узлов и
деталей штампа требуется металлоемкая громоздкая конструкция, что может
заметно снизить эффективность применения процесса.
С увеличением абсолютных размеров штампуемых деталей уменьшается
жесткость инструмента (при той же конструкции), резко увеличиваются
деформации поперечного и продольного изгиба, снижаются однородность
структуры и абсолютные величины характеристики механических свойств
штампованных сталей и материалов. При штамповке более крупных деталей
необходимо корректировать существующие и создавать новые конструкции
инструмента.
Конструкции деталей по технологичности можно разделить на две группы:
нетехнологичные, спроектированные без учета требований технологии их
изготовления
холодной
объемной
штамповкой,
и
технологичные,
при
проектировании которых эти требования учтены. Наибольшие трудности
возникают при разработке технологии штамповки и чертежа штампованной
заготовки
для
конструкций
деталей
первой
группы,
спроектированных
применительно к технологии обработки резанием.
Для деталей первой группы выбирают материал менее пластичный и более
прочный, чем необходимый для холодной объемной штамповки, но хорошо
обрабатываемый
резанием.
Детали,
получаемые
штамповкой,
не
имеют
перерезанных волокон, волокна направлены вдоль контура детали. Материал
упрочнен по сравнению с исходным на 80...150%. Поэтому исходный материал для
детали, изготавливаемой холодной объемной штамповкой, менее прочен, но более
31
пластичен, чем материал детали, получаемой обработкой резанием.
Холодная штамповка позволяет получать заготовки сложной формы с
помощью
формоизменяющих
операций.
На
рис.2.2
представлены
полые
ступенчатые детали разной формы: с одним уступом, с дном и без дна,
многоступенчатые, с перемычкой внутри полости, с фланцами и т.д. Величина
уступов и сложность их формы ограничиваются определенными условиями
деформации металла в холодном состоянии, т.е. зависят от пластичности металла,
допустимой формы (по стойкости) рабочей части инструмента и другими
условиями. Минимальная величина а' = (d1 ˗ d2)/2 = 0,03...0,05 мм (рис.2.2, а) при
центрировании пуансона относительно матрицы с необходимой точностью.
Рис.2.2. Контуры полых ступенчатых деталей
При а' < 3 мм минимальные радиусы переходов r1, r2, r3 (рис.2.2, а) равны 0,3
мм при последовательной штамповке полостей разными пуансонами и не менее 1
мм при штамповке одним пуансоном. При а' > 3 мм необходим уклон при
минимальном радиусе r = 1,5 мм (рис.2.2, б и в) или сопряжение по дуге R = 0,5 мм
32
(рис.2.2, г). На наружной и внутренней поверхностях как пустотелых, так и
стержневых деталей могут быть выдавлены канавки, шпонки, зубья и т.д.
Фланцы пустотелых деталей (рис.2.2, д) штампуют, исходя из D/d ≤ 1,3 и m2
> 1 мм. Могут быть получены круглая, шестигранная и прямоугольная выемки с
размерами d1; S1; a1×b1 при толщине т1 ≥ 2 мм.
Сопряжение
с
фланцем
цилиндрической
или
прямоугольной
части
поверхности А должно иметь r > 1 мм. Конструктивное оформление фланца
показано на рис.2.2, е и ж. Величины h1 > 3 мм; α = 15...17,5°. Желательно, чтобы
стенки конусной полости (рис.2.2, з) были одинаковой толщины по всей длине
образующей. Минимальный радиус на вершине конуса – 1,5 мм. Конструктивное
оформление конусного стакана определяется тем, что его стенки получаются
прямым выдавливанием в суживающийся зазор.
Форма дна и сопряжение его со стенкой показаны на рис.2.3. При плоском
дне (рис.2.3, а) минимальный радиус сопряжения дна и стенки прямо зависит от
диаметра внутренней полости, меньшей стороны прямоугольника и т.д.; при d ≤ 10
мм r = 1 мм; при d ≤ 20 мм r = 2 мм; при d ≤ 30 мм r = 2,5 мм; при d ≤ 60 мм r = 3
мм.
С учетом кинематики течения металла и условий работы пуансона, дно
полости рекомендуют оформлять, как показано на рис.2.3, б. Угол наклона α=
3...27° (оптимальный по нагрузке пуансон с α = 27°). Отношение d/d1 = 0,5.
Минимальные радиусы переходов 1,5 мм. Дно детали может быть сферическим,
коническим и клиновидным (рис.2.3, в - е). Наличие сферы улучшает условия
течения, но уменьшает устойчивость пуансона при выдавливании.
На внутренней поверхности может быть получен стержень (рис.2.3, ж) с
размерами d1 ≥ 1,5 мм, h ≤ d, r1 ≤ 1,0 мм. Заготовка может быть оформлена с
наружным дном окончательно без дальнейшей обработки резанием, его форма
может быть разной (рис.2.3, з - л). Углубление (круглое, прямоугольное,
многогранное и т.п.) может быть в выступающей части дна. Если высота
углубления до 2 мм, то по всей высоте его делают со стенками без уклона; при
высоте более 2 мм стенки углубления желательно делать с внутренним уклоном до
33
1°30ˊ; при h1 ≤ 1,0 мм r ≥ 0,5 мм; при h1 ≥ 1мм r ≥ 1 мм; при r0 ≥ 1 мм, r1 до 0,3 мм.
Углубление может быть и без уклона, тогда съем детали с нижнего пуансона
осуществляют
специальным
трубчатым
съемником.
Наименьший
диаметр
наружного стержня (рис.2.3, м) определяется из условий деформируемости.
а)
б)
г)
в)
д)
ж)
е)
з)
и)
к)
л)
м)
Рис.2.3. Контуры полых деталей (форма дна и сопряжение дна со стенками стакана):
а – плоская поверхность; б – дно с углом α и плоской площадкой d1; в, г, д – сферическое дно;
е – коническое дно; ж – дно с центральным стержнем; з – углубление на наружной поверхности
дна; и – дно с выступом на наружной части; к – углубление высотой менее 2 мм в выступе дна; л
– углубление высотой более 2 мм в выступе дна; м – дно со стержнем на наружной поверхности;
t – толщина стенки, т – толщина дна
34
Шлицы, канавки, пазы на наружной поверхности могут быть разной формы
(рис.2.4). При h ≤ 2,5 мм, r ≥ 0,5 мм и r1 ≥ 0,3 мм; при h > 2,5 мм, r ≥ 1 мм и r1 ≥ 0,3
мм (рис.2.4, а). Поверхность Б может быть во всех случаях вогнутой. Если радиус
ее кривизны R > 0,5С, то r1 ≥ 0,5 мм (рис.2.4, б). Допускается выпуклость
поверхности Б с R > 0,5С, при этом r2 ≥ 1 мм (рис.2.4, в). Боковые стенки могут
также иметь кривизну (рис.2.4, г). Наружные выступы (рис.2.4, д) могут иметь
профиль конического и цилиндрического зубчатого колеса с элементами
поверхностей А и Б, радиусами переходов аналогично канавкам и шлицам (см.
рис.2.4, а - в).
Конструкции элементов выступов, расположенных в отверстии, делают с
такими же соотношениями размеров, как описано выше.
а)
б)
г)
в)
д)
Рис.2.4. Контуры деталей с канавками, шлицами и зубьями:
а — прямоугольная канавка; б — вогнутая впадина; в – выпуклая впадина, г – вогнутые
боковые стенки, д — выпуклые боковые стенки
Стержневые детали штампуют холодным выдавливанием по всему контуру
(рис.2.5), кроме отдельных элементов кольцевых зарезьбовых канавок и отверстий,
оси которых расположены перпендикулярно или под углом к оси детали,
отверстий, расположенных вдоль оси детали, но имеющих диаметр менее 5 мм и
большую глубину. Если деталь не имеет этих элементов, то чертеж заготовки
35
обычно оказывается почти подобным чертежу детали. Места переходов (уступов)
необходимо делать плавным сопряжением: минимальный радиус на выступающей
кромке r > 1,5 мм, во впадине внутренний радиус r1 = 1 мм. Минимальная
величина уступа а = (D1-D2)/2 = 0,3...0,6 мм. Наибольшая величина ограничена
суммарной степенью деформации, которая зависит от штампуемости материала.
При а > 3 мм в целях улучшения условий течения металла необходим уклон,
соответствующий профилю матрицы с α = 127...165° при минимальном радиусе 1,5
мм. Торцовая поверхность Б не задается, а определяется условиями течения.
Верхний торец заготовки может быть отштампован точно и иметь на кромке
скругление или фаску с минимальными размерами 1,5 мм. В стержневых деталях
могут быть изготовлены канавки, зубья, выступы и т.д.
Рис.2.5. Контуры сплошных ступенчатых деталей, полученных прямым выдавливанием
Точность размеров штампованных заготовок зависит от ряда факторов:
1) точность
изготовления
рабочих
частей
инструмента;
упругие,
упругопластические и температурные деформации и износ; точность изготовления
инструмента,
задаваемая
в
соответствии
с
уровнем
инструментального
производства; упругие и температурные деформации, которые при непрерывном
процессе являются стабильными, могут быть определены предварительным
расчетом
и
уточнены
экспериментально;
36
упругопластические
деформации
инструмента, устраняющиеся доводкой (юстировкой) после некоторого периода
работы; точность диаметральных размеров и ее изменения, определяемые главным
образом заданным допуском на износ инструмента;
2) упругие, упругопластические и температурные деформации заготовки
после прекращения нагружения, зависящие от физической природы металла и его
состояния, условий деформирования (величины и скорости деформации),
неравномерности деформаций; неравномерность деформаций зависит от принятого
маршрута формоизменения, формы и соотношения размеров штампованной
заготовки, кинематики движения инструмента, конструкции штампа (отклонений
от соосности деформирующих частей и ее сохранения в процессе штамповки),
формы и размеров деформирующих инструментов (углов наклона матричной
воронки и скоса торца пуансона, длины калибрующих поясков и т.п.);
3) степень заполнения полости штампа по мере выдавливания и в конечный
момент штамповки, соответствие профиля поверхности заготовки профилю,
задаваемому инструментом.
Шероховатость
поверхности
штампованных
заготовок
определяется:
шероховатостью поверхности рабочих частей инструмента, их размерами и
профилем;
физической
природой
металла
и
его
состоянием;
качеством
поверхности и поверхностного слоя заготовки; физической природой трения при
деформации.
Наибольшее влияние на качество поверхности штампованных заготовок
оказывают: склонность к адгезии деформируемого металла и материала
инструмента; конструкция и качество поверхности рабочих частей инструмента;
способ и качество подготовки поверхности заготовки под штамповку. Параметр
шероховатости поверхностей штампованных заготовок приведен в табл.2.4.
При изготовлении большей части деталей, получаемых с применением
холодной объемной штамповки, требуются дополнительные отделочные операции:
обработка резанием (сверление, токарная обработка, фрезерование, шлифование и
др.), обработка давлением (накатка, обкатка и др.), термическая и обработка
(закалка, отпуск, отжиг, цементация, азотирование и др.) и т.д.
37
Наилучшим по уровню технологичности является решение, при котором
холодная объемная штамповка обеспечивает законченность формы детали,
поскольку отделочные операции, особенно со снятием стружки, могут значительно
снизить эффективность перехода на холодную объемную штамповку. Если
отделочных операций избежать нельзя, то при конструировании штампованной
заготовки должно быть уделено особое внимание ее технологичности при
дальнейшей обработке.
Таблица 2.4
Параметр шероховатости Rа поверхностей штампованных заготовок после
холодной объемной штамповки
Наименование операции
Осадка, высадка
Прямое выдавливание
сплошного стержня
Редуцирование
сплошного стержня
Прямое выдавливание
полого стержня
Обратное выдавливание
полости
Марка
материала
Д1
Сталь 10
Д1
ЛЦ37
Сталь 10
Д1
ЛЦ37
Сталь 10
Д1
ЛЦ37
Сталь 10
Д1
Сталь 10
Д1
Сталь 10
Д1
Сталь 10
Д1
Сталь 10
38
Поверхность
Rа, мкм
Боковая свободная
Св. 2,5
Боковая выдавленная
Боковая выдавленная
Внутренняя боковая
Наружная боковая
Внутренняя боковая
Дно снаружи
Дно внутри
0,25...1,25
0,63...0,25
1,5...1,0
0Д6...0,08
0,25...0,125
0,63...0,32
0,63...0,32
1,25...0,63
2,5...1,5
2,5...1,5
2,5...1,5
0,16...0,08
1,00...0,5
2,5...1,25
Св. 2,5
0,6...0,25
0,63...0,32
2.5. Методика оценки технологичности конструкции детали с использованием
показателей и уровней технологичности
Оценка технологичности конструкции детали или изделия (ТКИ) на любой
стадии проектирования изделия и технологического процесса его изготовления
включает следующие этапы [6]:
- определение исходных данных;
- анализ исходных данных;
- выбор номенклатуры показателей технологичности;
- расчет базовых значений показателей технологичности и(или) контрольных
уровней технологичности;
- расчет показателей технологичности детали;
- оценку уровня технологичности конструкции детали;
- разработку рекомендаций по повышению уровня технологичности детали
за счет технологических решений;
- технологический контроль конструкторской документации.
Определение
конструкторской
исходных
документации
данных
(чертеж
начинают
детали,
с
подбора
технические
комплекта
условия
на
изготовление). Необходимо проанализировать, при наличии, техническое задание
на
проектирование
технологического
процесса.
В
результате
анализа
устанавливают: вид и степень новизны детали; форму детали; общее количество
конструктивных
элементов
детали;
количество
унифицированных,
стандартизованных и повторного применения элементов детали; допускаемые
отклонения на размеры и форму детали и ее конструктивные элементы; требования
к шероховатости поверхности; физико-механические свойства материала в
исходном состоянии (отожженном или в состоянии поставки) и готовой детали;
эксплуатационные требования; объем выпуска и тип производства; возможные
методы обработки и виды технологических процессов изготовления детали.
При анализе могут быть установлены аналоги детали, конструктивные и
технологические решения.
39
Анализ исходных данных включает подготовку ведомостей структурного
состав детали, определение методов обработки, вида технологических операций и
способов их выполнения.
При структурном анализе выделяют конструктивные элементы (в виде
элементарных объемов или поверхностей), требующие для изготовления каждого
из
них
отдельных
операций
штамповки,
специального
инструмента
и
технологической оснастки. Определяется общее количество конструктивных
элементов детали, их форма, количество унифицированных, стандартизованных и
повторного применения элементов детали. Устанавливают методы обработки,
виды
технологических операций и способы их выполнения для изготовления
подобных конструктивных элементов и деталей-аналогов в целом.
Ведомость состава методов обработки служит для выбора вида частных
показателей технологичности.
Номенклатура показателей технологичности устанавливается в зависимости
от вида детали, объема выпуска и типа производства, стадии проектирования,
содержания исходной информации и технического задания.
Контрольные
уровни
показателей
могут
устанавливаться
методом
экспертной оценки и расчетно-аналитическим методом.
В работе [6] приведены показатели технологичности и контрольные уровни
технологичности для операций штамповки, применяемых при производстве
патронов
стрелкового
оружия
и
артиллерийских
гильз.
Показатели
технологичности и контрольные уровни технологичности для операций вырубки,
пробивки, вытяжки без утонения могут быть применимы для анализа ТКИ в общем
машиностроении.
В табл.2.5 приведены контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и
деталей, изготавливаемых вырубкой и пробивкой. В табл.2.6 приведены
контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и деталей, изготавливаемых
вытяжкой без утонения. Контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и
деталей, изготавливаемых выдавливанием, приведены в табл.2.7.
Порядок определения частных показателей технологичности для операций
40
штамповки,
расчета
комплексного
показателя
технологичности
для
технологического процесса приведен в [6].
Таблица 2.5
Контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и деталей, изготавливаемых
вырубкой, пробивкой [6]
Номер
группы
показателей
ТКИ
1
2
3
Наименование
группы
показателей ТКИ
Расход
материала
Штампуемость
материала
Сложность
формы
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
низкий
Масса детали, кг
менее 0,1
0,1 – 1,0
более 1,0
Цена материала, руб./кг
менее 200
200 – 400
более 400
Коэффициент
использования металла, %
более 75
50 – 75
менее 50
Сопротивление срезу, МПа
менее 260
260 – 520
более 520
Относительная глубина
внедрения пуансона в
металл до начала
разрушения
более 0,5
0,2 – 0,5
менее 0,2
Плоская,
осесимметричная и
симметричная
Плоская
симметричная
удлиненная
Плоская
несимметричная,
пространственная
Общее количество
конструктивных элементов
в детали
1
2 – 10
более 10
Относительное количество
стандартизированных,
унифицированных и
повторного применения
конструктивных элементов
более 0,5
0,2 – 0,5
менее 0,2
Габаритные размеры, мм
менее 100
100 – 500
более 500
Общая форма детали
41
Продолжение таблицы 2.5
Номер
группы
показателей
ТКИ
Наименование
группы
показателей ТКИ
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
низкий
Относительная толщина
для вырубки
менее 0,1
0,1 – 0,25
более 0,25
Относительная толщина
для пробивки
менее 0,5
0,5 – 1,0
более 1,0
Относительный радиус
сопряжения элементов
контура при вырубке
более 0,5
0,3 – 0,5
менее 0,3
Относительный радиус
сопряжения элементов
контура при пробивке
более 0,7
0,5 – 0,7
менее 0,5
Относительная ширина
выступов и пазов
более
0,85
0,65 – 0,85
менее 0,65
более
H14 (h14)
H12 (h12) H14 (h14)
менее H12
(h12)
Допускаемые отклонения
на размеры
Таблица 2.6
Контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и деталей, изготавливаемых
вытяжкой без утонения [6]
Номер
группы
показателей
ТКИ
Наименование
группы
показателей ТКИ
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
низкий
более 75
50 – 75
менее 50
- предел текучести
менее 200
200 – 350
более 352
- временное сопротивление
менее 320
320 – 600
более 600
Способность к
деформационному
упрочнению, σТ / σВ
менее 0,6
0,6 – 0,75
более 0,75
1
Расход
материала
Коэффициент
использования металла, %
2
Штампуемость
материала
Сопротивление металла
деформированию, МПа
42
Продолжение таблицы 2.6
Номер
группы
показателей
ТКИ
Наименование
группы
показателей ТКИ
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
Предельная устойчивая
деформация εiy
3
Сложность
формы
Общая форма детали
Общее количество
конструктивных элементов
в детали
более 0,25
средний
низкий
0,15 – 0.25 менее 0,15
Одноступенчатые
цилиндрические
без
фланца
Одноступенчатые
цилиндрические с
фланцем, с
криволинейной
образующей,
симметричные
Многоступенчатые с
различной
формой
образующей,
несимметричные
1
2 – 10
более 10
Относительное количество
стандартизированных,
унифицированных и
более 0,50
повторного применения
конструктивных элементов
0,25 – 0,50 менее 0,25
Габаритные размеры, мм
менее 100
100 – 500
более 500
Относительная высота
детали, %
менее 46
46 – 124
более 124
Относительная толщина
стенки детали, %
более 6
2,5 – 6
менее 2,5
Перепад толщины дна и
стенки
менее 0,90
0,90 – 0,95
более 0,95
Относительный диаметр
фланца
менее 1,25
1,25 – 2,00
более 2,00
Относительный радиус
сопряжения стенки и дна
более 9
2–9
менее 2
Относительный радиус
сопряжения фланца и
стенки
более 30
10 – 30
менее 10
43
Продолжение таблицы 2.6
Номер
группы
показателей
ТКИ
4
Наименование
группы
показателей ТКИ
Сложность
механических
свойств
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
низкий
Относительный радиус
кривизны образующей
стенки
менее 5
5 – 15
более 15
Допускаемые отклонения
по диаметру, %
более 1,0
0,5 – 1,0
менее 0,5
Допускаемые отклонения
на продольную
разнотолщинность, %
более 20
7 – 20
менее 7
Допускаемые отклонения
на конусность, %
более 10
0,5 – 10
менее 0,5
Допускаемая
разновысотность, %
более 10
5 – 10
менее 5
Степень упрочнения в зоне
кромки (для стали)
менее 1,7
1,7 – 2,0
более 2,0
Степень неравномерности
прочностных свойств (для
стали)
1,1 – 1,7
1,7 – 2,0
более 2,0
Таблица 2.7
Контрольные уровни показателей ТКИ заготовок и деталей, изготавливаемых
выдавливанием [6]
Номер
группы
показателей
ТКИ
Наименование
группы
показателей ТКИ
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
низкий
более 95
90 – 95
менее 90
- предел текучести
менее 260
260 – 520
более 520
- временное
сопротивление
менее 320
320 – 600
более 600
Способность к
деформационному
упрочнению, n
менее 0,15
0,15 – 0,25
более 0,25
1
Расход
материала
Коэффициент
использования металла, %
2
Штампуемость
материала
Сопротивление металла
деформированию, МПа
44
Продолжение таблицы 2.7
Номер
группы
показателей
ТКИ
Уровень технологичности
Наименование
группы
показателей ТКИ
Вид показателя ТКИ
высокий
средний
более 1,05
1,05 – 0,80
менее 0,80
ψ
более 0,65
0,65 – 0,56
менее 0,56
Общая форма детали
Осесимметричные
с гладкими
цилиндрическими
поверхностями
Осесимметричные
с симметрично
расположенными
продольными
выступами
и
канавками,
симметричные
Осесимметричные
с несимметрично
расположенными
продольными
выступами
и канавками,
несимметричные
1
2 – 10
более 10
Предельная до
разрушения пластичность,
𝜀𝜀𝑖𝑖р
3
Сложность
формы
Общее количество
конструктивных
элементов в детали
низкий
Относительное
количество
стандартизированных,
унифицированных и
повторного применения
конструктивных
элементов
более 0,50
Габаритные размеры, мм
менее 50
50 – 100
более 100
Относительная высота
детали, %
менее 100
100 – 250
более 250
более 0,5
0,5 – 0,2
менее 0,2
более 0,4
0,4 – 0,3
менее 0,3
более 5,0
2,5 – 5,0
менее 2,5
Допускаемые отклонения
по диаметру, %
- прямое выдавливание
- обратное выдавливание
Допускаемое отклонение
на толщину стенки при
обратном выдавливании,
%
45
0,25 – 0,50 менее 0,25
Продолжение таблицы 2.7
Номер
группы
показателей
ТКИ
Наименование
группы
показателей ТКИ
Уровень технологичности
Вид показателя ТКИ
Шероховатость
поверхностей Rа , мкм
4
Сложность
механических
свойств
высокий
средний
низкий
более 2,5
1,25 – 2,5
менее 1,25
менее 1,6
1,6 – 1,7
более 1,7
Степень упрочнения
46
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Этапы проектирования технологических процессов
Технологический процесс проектируют поэтапно.
1. Анализ возможных способов изготовления детали. Выбор проектируемого
технологического процесса.
2. Разработка чертежа штампованной заготовки.
3. Расчет размеров заготовки, выбор вида и размеров исходного материала
(лист, лента, пруток, полоса) по сортаменту, выпускаемому промышленностью.
4. Разработка технологического процесса формоизменения с определением
числа операций, целесообразности их совмещения или последовательного
проведения.
5. Разработка операционных эскизов.
6. Расчет исполнительных размеров рабочих деталей инструмента.
7. Выбор конструкции и расчет размеров рабочих деталей инструмента для
штамповки (пуансонов, матриц, оправок).
8. Разработка технического задания на проектирование штампа.
9.
Разработка
технологических
требований
к
оборудованию
для
формоизменения (сила и график нагрузки, величина хода, наличие и сила
выталкивателей, длина и конструкция направляющих и т. д.), а также для
проведения предварительных, промежуточных и доделочных операций; выбор
необходимого оборудования согласно типажу, выпускаемому промышленностью;
разработке технического задания на средства механизации, автоматизации
процессов и охраны труда при штамповке и других операциях, а также
мероприятий по охране окружающей среды.
При разработке технологического процесса холодной объемной штамповки
дополнительно проводят:
1.
Определение
технологических
операций
подготовки
материала
(травление, обдирка, правка, термическая обработка и т. п.).
2. Выбор способа разделения исходного металла на заготовки (отрезка в
штампе на прессе или ножницах, резка на пилах и т. д.).
47
3. Выбор технологии подготовки заготовки к выдавливанию (калибровка,
образование фасок, термическая обработка, подготовка поверхности и т. д.),
составление технических условий на заготовку.
4. При разработке технологических процессов штамповки деталей сложной
формы рассматривают целесообразность применения совмещенного и других
комбинированных процессов (высадки и редуцирования и др.), анализируют
возможные варианты кинематики движения инструмента и течения металла и
регулирования напряженного состояния в очаге деформации с целью улучшения
качества детали и повышения пластичности металла. При штамповке на прессах
стремятся к уменьшению числа переходов, снижению нагрузок на инструмент
путем оптимизации кинематики движения инструмента и течения металла, а также
напряженного состояния в очаге деформации, отсутствию промежуточных
операций.
3.2. Разработка технологического процесса листовой штамповки
Исходными данными при разработке технологического процесса является
чертеж штампуемой детали, на котором указаны размеры и допуски на размеры
всех элементов детали, допуски на расположение элементов, шероховатость
поверхностей и допустимые значения размеров и допусков на размеры в
конкретных условиях штамповки.
По форме детали и требованиям к ней определяют основные операции,
которые позволяют ее изготовить из плоской заготовки. Детали можно разделить
на 3 группы: плоские, гнутые, пространственные.
При изготовлении плоских деталей используют в основном разделительные
операции: отрезку, вырубку, пробивку, разрезку, зачистку и др. Могут
дополнительно применяться правка, калибровка, удаление заусенцев, термическая
обработка.
Разделительные
операции
могут
выполняться
в
простых
однооперационных штампах, а также в совмещенных и последовательных.
При изготовлении гнутых деталей используют разделительные операции (в
основном для получения плоской заготовки и отверстий в детали), различные
способы гибки для получения ее формы, а при необходимости – правку,
48
калибровку, термообработку, удаление заусенцев.
При изготовлении пространственных деталей применяют разделительные
операции для получения заготовки, отверстий в детали, окончательных размеров
высоты или диаметра фланца, вытяжку, рельефную формовку, отбортовку, обжим,
раздачу и др.) для получения формы детали; при необходимости – калибровку,
правку, термообработку, зачистку заусенцев.
Рекомендации
по
разработке
технологических
процессов
листовой
штамповки приведены в [1-3, 7 -16]. Обратим внимание на некоторые этапы.
Выбор исходной заготовки
Характеристики листового проката регламентируются стандартами на
технические условия (ТУ), химический состав
и сортамент. Листовой прокат
выпускают в виде листов, ленты, рулонов. По отдельным ТУ изготавливают
прокат в виде полос. В зависимости от способа производства прокат
подразделяется на горячекатаный и холоднокатаный. Холоднокатаный прокат по
сравнению с горячекатаным имеет меньшую шероховатость поверхности,
разнотолщинность и более высокие технологические свойства. Он широко
применяется для изготовления холодноштампованных изделий. Из горячекатаного
проката
методами
неглубокие
и
листовой
плоские
штамповки
детали.
В
изготавливают
машиностроении
преимущественно
основную
массу
холодноштампованных деталей изготавливают из тонколистовых углеродистых
качественных и низколегированных листовых сталей.
Вид
исходной
заготовки
определяется
конкретными
условиями
производства, в частности, в значительной мере серийностью. В мелкосерийном
производстве штамповку в основном ведут с ручной подачей, поэтому исходной
заготовкой является в основном лист, который разрезают на штучные заготовки
или полосы требуемых размеров. В крупносерийном и массовом производстве
применяют автоматизированную штамповку из листа без резки его на полосы,
ленты или рулоны. На предприятиях количество типоразмеров исходных заготовок
ограничивается стандартами предприятия.
49
Например,
листовой
холоднокатаный
прокат
по
ГОСТ
19904-90
подразделяется:
-
по точности изготовления по толщине (Т), ширине (Ш) и длине (Д):
высокой точности (ВТ, ВШ, ВД), повышенной (АТ, АШ, АД) и нормальной (БТ,
БШ, БД);
-
по плоскостности: особо высокая (ПО), высокая (ПВ), улучшенная (ПУ),
нормальная (ПН);
-
по характеру кромки: обрезная (О), необрезная (НО).
Лента холоднокатаная из низкоуглеродистой стали по ГОСТ 503-81
изготавливается:
- по
состоянию
материала:
особомягкая
(ОМ),
мягкая
(М),
полунагартованная (ПН), нагартованная (Н), высоконагартованная (ВН);
- по
точности изготовления по толщине: нормальной точности, повышенной
точности (Т), высокой точности (В);
- по
точности изготовления по ширине: нормальной точности, повышенной
точности (Ш);
- по
виду и качеству поверхности: первой группы (1), второй группы (2),
третьей группы (3), четвертой группы (4);
- по
виду кромок: с обрезанными кромками, с необрезанными кромками
(НО);
- по
микроструктуре: без контроля, с контролем (К);
- по
серповидности: без контроля, с контролем (класс А и класс Б);
- по
качеству изготовления: обыкновенного качества, повышенного качества
(П).
Ленту из марки стали 08кп особомягкая, нормальной точности изготовления
по толщине и ширине, 2-й группы поверхности с обрезанными кромками, без
контроля микроструктуры и серповидности, толщиной 1,2 мм, шириной 100 мм
обыкновенного качества обозначают следующим образом:
Лента 08кп – ОМ – 2 – 1,2×100 ГОСТ 503-81.
Аналогичные условия изготовления
50
устанавливаются государственными
стандартами или техническими условиями и на остальные листовые материалы, в
том числе из цветных металлов и сплавов. Например, прокат холоднокатанный
листовой, повышенной точности: по толщине (АТ), по ширине (АШ), по длине
(АД), нормальной плоскостности (ПН), с обрезной кромкой (О), размером
2×1000×2000 мм по ГОСТ 19904-90, из стали марки 12Х18Н10Т, нагартованный
будет обозначен следующим образом:
АТ – АШ – АД – ПН – 0 – 2×1000×2000 ГОСТ 19904-90
Лист −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− .
12Х18Н10Т – Н1 ГОСТ 5582-75
Лист из алюминия марки АД1 отожженный, толщиной 5 мм, шириной 1000
мм, длиной 2000 мм, нормальной точности изготовления, обычной отделки
поверхности будет обозначен следующим образом:
Лист АД1.М 5×1000×2000 ГОСТ 21631-76.
Раскрой материала
Раскрой материала включает выбор исходной и промежуточной заготовки,
определение используемых и неиспользуемых отходов, определение показателей
раскроя. Основным показателем раскроя является коэффициент использования
материалов КИМ = md / mн, где md -масса готовой детали, mн - норма расхода
материала на 1 деталь. Если штамповка ведется без изменения толщины, то
КИМ = Fd / F0 ,
где Fd - суммарная площадь расчетной поверхности всех деталей, получаемых из
одной исходной заготовки, F0 - площадь исходной заготовки.
Расчет параметров раскроя выполняют в следующей последовательности:
- выбирают вид (безотходный, малоотходный, с отходами по всему
периметру) и тип (прямой, наклонный, встречный, многорядный и т.п.) раскроя,
учитывая форму, размеры и точность размеров детали или штучной заготовки;
– выбирают боковые перемычки и перемычки между смежными заготовками
с учетом толщины и свойств материала, размеров и формы заготовки в плане, типа
раскроя;
51