САПР ТП и штамповой оснастки

САПР ТП и штамповой оснастки

Листовой штамповки (ЛШ)

Содержание ТПП ЛШ (виды ТП, этапы ТПП)

При технологической подготовке производства (ТПП) создается наиболее экономичный вариант технологического процесса (ТП) на основе оптими­зации при данных производственных условиях.

В зависимости от условий производства и назначения процесса применяют два метода разработки ТП: метод единичных разработок и метод унифицированных разработок ТП. Вследствие этого различают два вида ТП: единичные и унифицированные.

Единичный ТП - это процесс изготовления изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства (ГОСТ 31109-82). Разработка единичных ТП характерна для оригинальных деталей при любом типе производства. При большой номенклатуре изделий использование этого метода невыгодно для разработки и выявления оптимального процесса.

Для снижения трудоемкости, увеличения производительности и автоматизации ТП разрабатывают на основе унифицированных ТП. Унифицированный ТП - это процесс, относящийся к группе дета­лей с общими конструктивными и технологическими признаками.

Унифицированные ТП подразделяют на типовые и групповые. Типовой ТП - это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками (ГОСТ 31109-82); такой процесс характеризуют общность содержания и одинаковая последовательность большинства технологических операций (ТО) и переходов для группы изделий. Типовой ТП применяют как ин­формационную базу при разработке рабочего ТП и как рабочий ТП при наличии всей необходимой для изготовления детали информации. Такие процессы применяют в условиях единичного, серийного и массового производ­ства. Использование этих процессов позволяет устранить многообра­зие ТП и ограничить число типов.

Групповой ТП - это процесс изготовления группы деталей с разными конструктивными, но общими технологи­ческими признаками (ГОСТ 31109-82). Групповой ТП представляет собой совокупность операций, обеспечивающих обработку различных заготовок группы (или нескольких групп) по общему технологическому маршруту. При групповом технологическом маршруте для изготовления некоторых деталей или групп деталей отдельные операции пропускают из-за отсутствия соответствующих элементов в конструкции детали. Такой процесс разрабатывают с целью экономически целесообразного применения методов и средств крупносерийного и массового производства в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства (ГОСТ 14316-82).

Технологическая подготовка в листоштамповочном производстве состоит из следующих этапов:

- анализ и классификация номенклатуры деталей по конструктивно-технологическим признакам и организационным характеристикам;

- разработка единичных и унифицированных ТП;

- проектирование и изготовление технологического оснащения (штампов, приспособлений);

- оперативное комплектование технологических групп деталей и наладка технологической системы пресс-штамп для изготовления деталей.

 

Этапы разработки ТП ЛШ

В основу разработки технологических процессов положены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техни­ческим принципом… Разработка технологических процессов включает выполнение следующих этапов: 1. Выбор способа и средств изготовления детали.

Разработка ТП ЛШ (способ и средства штамповки,

Технологичность детали)

Анализ технологичности детали с целью отработки технологичнос­ти ее конструкции производят на всех этапах разработки изделия. Анализ технологичности… Если все параметры удовлетворяют требованиям технологичности, то деталь… В этом случае возможны следующие пути преодоления возникшего противоречия:

Разработка ТП ЛШ (алгоритм расчета размеров заготовки)

Определение формы и размеров исходной заготовки, раскроя и коэффициента использования материала (КИМ) рассмотрим на примере получения цилиндрической… Рис. 3.1. Схема цилиндрической детали

Разработка ТП ЛШ (алгоритм расчета раскроя и КИМ)

Расчет номинальной ширины полосы В (рис. 3.3) производится исходя из условия сохранения минимально необходимой боковой перемычки b при различных… Ширина полосы при штамповке без бокового прижима рассчитывается по формуле ; ,

Разработка ТП ЛШ (алгоритм расчета количества операций вытяжки и размеров заготовки по операциям)

Рис. 3.6. Последовательность вытяжки детали без фланца  

Разработка ТП ЛШ (алгоритм расчета усилий и размеров

Инструмента)

Формула для определения усилия первой вытяжки цилиндрических деталей без фланца: , где - диаметр цилиндрической части детали; σв – временное сопротивление разрыву (предел прочности), k1 -…

Разработка рационального ТП (классификация деталей, виды ТП, единичные ТП, однооперационная и комбинированная штамповка)

 

Разработка рациональногоТП или установ­ление его структуры является наиболее ответственной частью про­ектирования технологического процесса. При проектировании про­цесса исходят из формы или класса (группы) детали, требований, предъявляемых к детали, точности формы и размеров, шероховатости поверхности, объема выпуска и экономических показателей производ­ства.

Классификация деталей по конструктивно-технологическим при­знакам в классы (подклассы и т.п.) позволяет ускорить технологичес­кую подготовку производства как на начальных этапах (разработку технологических процессов, оснащения и т.д.), так и на этапе произ­водства (групповая обработка), что обеспечивает повышение произ­водительности, снижение себестоимости изделий без снижения качес­тва. При классификации учитывают геометрическую форму, габарит­ные размеры, вид заготовки, заданную точность формы и размеров, шероховатость поверхности, экономичность раскроя, объем выпуска. Главной целью классификации является определение групп деталей, обрабатываемых на одном оборудовании и при помощи единой техно­логической оснастки.

При разработке ТП изготовления деталей листовой штамповкой сначала нужно определить вид технологическо­го процесса, подлежащего проектированию (единичный, типовой, групповой), и затем разработать технологический процесс для приня­того вида. Для любого вида технологических процессов необходимо установить: состав операций и порядок их выполнения; способ выпол­нения основных операций (штамповки).

При разработке единичных ТПсостав опе­раций и порядок их выполнения устанавливают для каждой дета­ли с учетом формы, размеров, точности, качества детали и дру­гих требований к ней. Способ выполнения основных формообразую­щих операций определяют на основе объема выпуска и экономичес­ких расчетов. Ориентировочные границы применения единичных ТП комплексной штамповки могут быть установлены в зависимости от уровня концентрации операций:

- однооперационная штамповка, выполняемая на однооперационных штампах простого действия для вырубки, пробивки, гибки и т.д.;

- комбинированная штамповка с комбинированием однородных переходов, выполняемая на комбинированных штампах совмещенного и последовательного действия;

- комбинированная штамповка с комбинированием разнородных переходов, выполняемая на комбинированных штампах совмещенного и последовательного действия.

Выбор уровня концентрации операций (переходов) комплексной штамповки производится в зависимости от класса деталей, объема выпуска и требований к точности взаимного расположения элементов детали.

Наиболее сложным при разработке технологического процесса комплексной штамповки является выбор комбинированных операций с целью одновременного выполнения нескольких операций на комби­нированных штампах, обоснование их преимуществ по сравнению с однооперационными и поэтому более дешевыми штампами. Кроме того, в связи с этим возникает задача выбора типа комбинированного штампа (совмещенного или последовательного).

Комбинированные процессы штамповки выбирают с учетом следу­ющих требований:

точности; при точности взаимного расположения элементов детали в пределах 8...13-го квалитетов выбирают совмещенную штамповку, при точности 12...15-го квалитетов — последовательную штамповку;

производительности; при последовательной штамповке обеспечива­ется высокая производительность благодаря автоматической передаче заготовки от перехода к переходу и автоматическому удалению отходов и деталей, при совмещенной она снижается из-за выталкива­ния деталей на поверхность штампа и необходимости их удаления;

наибольшего размера и толщины детали, допустимые размеры которых определяют в зависимости от мощности и габаритных пара­метров рабочего пространства оборудования;

работы на быстроходных прессах; при совмещенной штамповке не рекомендуются, при последовательной — возможны при числе ходов до 400 в минуту;

безопасности работы; при совмещенной штамповке работа небезо­пасна, при последовательной — работа безопасна при выполнении любых операций, так как детали удаляют из рабочего пространства автоматически;

трудоемкости и стоимости изготовления штампа; при совмещенной штамповке - вырубке сложных деталей эти показатели меньше, чем при последовательной штамповке; при последовательной штамповке деталей простой конфигурации эти показатели меньше, чем при совмещенной.

Число переходов, объединяемых при совмещенной комбинирован­ной штамповке, ограничивается возможностями размещения рабочих элементов на площади, очерченной контуром детали и прочностью пуансонов и матриц. Традиционно выполняемые комбинированные операции совмещенного типа: вырубка и пробивка плоских деталей, вырубка и вытяжка, отрезка и гибка, вытяжка через две или три матрицы одновременно (с утонением и комбинированная вытяжка), гибка и калибровка, вырубка с пробивкой, чеканкой и другие.

Число переходов, объединяемых при последовательной комбиниро­ванной штамповке, ограничивают сложность и габариты штампа, а также размеры рабочего пространства прессов. Примеры дополнительных технологических ограничения по применению различных схем комби­нированной последовательной штамповки:

- при штамповке в полосе (ленте) с вырубкой готовой детали на последнем переходе размеры деталей в направлении подачи ограничи­ваются шагом механизма подачи, числом переходов штамповки и толщиной материала, которая должна быть свыше 0,2 мм;

- при штамповке в полосе с вырубкой заготовки и передачей ее на следующие переходы число переходов зависит от вида подачи (ре­вольверная — 6, шиберная — 3 и т.п.), а число ходов пресса должно быть не более 250 в минуту;

- при последовательной штамповке из штучных заготовок на много­позиционных прессах-автоматах число переходов не более числа рабочих позиций пресса.

Повышенные требования к точности и шероховатости поверхности плоских деталей определяют необходимость введения для раздели­тельных операций зачистки, калибровки или чистовой вырубки-пробивки; повышенные требования к точности деталей, изготовляемых гибкой и вытяжкой, определяют необходимость введения опера­ций калибровки по одному или двум размерам.

Размеры на отдельных операциях (переходах) устанавливают на основе расчета по допустимой (назначенной) степени деформации, допуски на промежуточных переходах специально не ограничивают, на последнем переходе допуск назначают в соответствии с требовани­ями чертежа.

 

Разработка рационального ТП (типовые ТП; классификация и

Типизация отдельных поверхностей, сочетания поверхностей и деталей)

Наиболее совер­шенным направлением разработки ТП являет­ся их типизация. Типизация ТП должна устранить их многообразие путем сведения к… Типизация ТП для сходных по конфигура­ции и технологическим особенностям… Типовой ТП разрабатывают для изготовле­ния в конкретных производственных условиях типового представите­ля группы…

Разработка рационального ТП (групповые ТП, классификация

Деталей, поэлементная и комплексная штамповка, состав операций)

Около 80% обще­го числа тонколистовых штампованных деталей изготовляют в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Наиболее… При этом состав операций, порядок и способ их выполнения определяют как и при… Классификацию деталей для групповой штамповки обычно осу­ществляют по технологическому признаку. Результатом этого…

Техническое задание на проектирование штампа.

Выбор оптимального варианта ТП холодной ЛШ

Выявленная при разработке технологического процесса технологи­ческая схема штампа, определяющая его тип на основе уровня кон­центрации операций (переходов), вместе с чертежом штампуемой детали и технологическим маршрутом, схемой и параметрами рас­кроя, объемом выпуска изделий, техническими характеристиками производственного штамповочного оборудования являются исходными данными для формирования задания на проектирование штампа.

В техническом задании должны быть указания о способе удаления деталей и отходов из рабочей зоны, виде и схеме направляющих штампа, хвостовике, способе подачи полосы (ленты или штучной заготовки), смазывании, типе пресса.

При определении способа удаления детали и высечки — отхода, следует иметь в виду, что штамповка напровал позволяет получить самую высокую производительность, а самая низкая производитель­ность штамповки будет при удалении деталей и отходов в рабочее пространство штампа. Последнее не только снижает производитель­ность, но и небезопасно для оператора.

При разработке технологического процесса штамповки детали может быть выявлено несколько вариантов, которые обеспечивают примерно одинаковые показатели качества.

Выбирать оптимальный вариант технологического процесса следует на основе оценки приведенных затрат (3), включающих в себя техноло­гическую себестоимость изготовления детали и удельные капитальные вложения:

З = С_Т + К_удЕ_н ,

где К_уд - удельные капитальные вложения; Е_н - нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, равный в машиностроении 0,3 для новых технологи­ческих процессов и частичной механизации и автоматизации; С_Т — технологическая себестоимость детали, равная

С_Т = М + З_П + Ш + А_О + Н,

здесь М - стоимость материала, используемого для изготовления одной детали; З_П - заработная плата основных рабочих с доплатами и начислениями; Ш - затраты на изготовление штампа; А_О - затраты на эксплуатацию оборудования; Н - затраты на наладку оборудова­ния и установку штампа.

Стоимость материала определяют с учетом реализуемых отходов:

М = N ∙ u – q ∙ к,

где N - норма расхода материала на одну деталь, кг; и - стоимость 1 кг материала, руб.; к - масса реализуемого отхода на одну деталь, кг; q - стоимость 1 кг реализуемого отхода, руб.

Расходы на заработную плату производственных рабочих З_П определяются в зависимости от: часовой тарифной ставки (она зависит от разряда рабочего), нормы штучного времени, начисления на заработную плату произ­водственных рабочих (около 12... 14 %) и числа операций ТП изготовления детали.

Затраты на изготовление штампов и специальных устройств к ним (Ш) определяются в зависимости от: стоимости изготовления штампа для данной операции, стоимости одного восстановительного ремонта, стой­кости штампа до полного износа, числа восстано­вительных ремонтов до полного износа.

Затраты на эксплуатацию оборудования (А_О) определяются в зависимости от: затрат соответственно на амортизацию обору­дования, ремонт и текущее обслуживание, сжатый воздух, силовую электроэнергию, амортизацию и обслуживание производственной площади, приходящиеся на выполнение данной операции.

Затраты на настройку штампов (Н) определяются в зависимости от: часовой тарифной ставки (зарплаты) наладчика штампов, норма подготовительно-заключительного времени, начисления на зарплату (12...14 %); число партий, на которое разбивается общее число деталей, подлежащее изготовлению; коэффициента, учитывающего число переналадок в процессе работы.

Оптимальным будет тот вариант технологического процесса, приведенные затраты по которому будут наименьшими.

Если же дополнительные капитальные вложения для разработан­ных вариантов технологического процесса не вносятся, то в этом случае выбор оптимального варианта технологического процесса следует производить только по отличающимся элементам расхода в каждом варианте. Одинаковые расходы по сравниваемым статьям не учитывают, а оптимальным будет вариант, обеспечивающий меньшую себестоимость.