книги / Научные основы технологической подготовки группового производства

На рис. И. 45 дается сопоставление двух технологических процессов изготовления одной и той же детали из проката и отливки. При изготовле­ нии детали из куска проката технологический процесс состоит из девяти операций и общее время изготовления составляет 50 мин. При изготовле­ нии этой же детали из отливки технологический процесс состоит из двух операций; общее время изготовления 6 мин.

Зная среднюю стоимость изготовления специальной формы и блока с формовкладышами и определив затраты, приходящиеся на одну деталь, можно определить минимальную партию деталей, заготовки которых целе­ сообразно получать методом литья под давлением.

Экономичность применения групповых блоков в зависимости от вели­ чины партии деталей можно определить по номограмме (рис. II. 46). В частном случае, при стоимости изготовления формовкладыша, равной 28 руб., величина минимальной партии 100 шт.

На рис. II. 47 представлен график сравнительной себестоимости деталей одной из групп, получаемых механической обработкой из проката, литьем в индивидуальную форму и литьем в групповом блоке. Из графика видно, что получение заготовки методом литья под давлением в специальной форме экономически целесообразно лишь при выпуске деталей в количестве 800 шт. и более в год, тогда как групповые блоки с формовкладышами целесообразно применять при выпуске 280 деталей в год.

ГЛАВА III

ГРУППОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЗАГОТОВОК МЕТОДАМИ ДАВЛЕНИЯ

1. ШТАМПОВКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Штамповка жидкого металла является прогрессивным методом получения заготовок из легких и тяжелых цветных сплавов.

Метод штамповки жидкого металла сочетает в себе преимущества литейного процесса и горячей штамповки. Первое — использование жид­ кого металла, способного заполнять сложные объемные формы, второе — обжатие (прессование) жидкого металла в форме до полного его затверде­ вания (кристаллизации).

Процесс кристаллизации отливок под давлением обеспечивает возмож­ ность получения беспористых толстостенных отливок.

Жидкий металл, как известно, практически несжимаем, поэтому кри­ сталлизация под поршневым давлением имеет место только в процессе объемных изменений, связанных с остыванием металла.

Детали, штампуемые из жидкого металла, имеют чистоту поверхности V5, точность размеров в пределах 4—5-го класса и обладают улучшенными механическими свойствами.

Большим преимуществом этого метода является получение заготовок, очень близких по формам и размерам к формам и размерам готовых дета­ лей, что обусловливает снятие минимальных припусков при обработке на металлорежущих станках.

Рассмотрим возможность и целесообразность применения группового метода при штамповке деталей из жидкого металла.

Сущность процесса штамповки жидкого металла заключается в том, что мерная порция расплавленного металла заливается в открытую мат­ рицу. После этого при помощи пуансона под большим давлением произво­ дится прессование металла. При этом происходит перемещение (выдав .ивание) металла до полного заполнения полости матрицы.

По окончании процесса формообразования давление пуансона пере­ дается на заготовку, что обеспечивает ее уплотнение в процессе кристал­ лизации металла.

Методом жидкой штамповки изготовляются детали типа втулок с бур­ тами — фланцами, а также детали фасонного профиля с выступами и выемками, не препятствующими извлечению отливок из неразъемных поло­ винок штампа. Этим методом также получают детали более сложного про­ филя — с поднутрениями, выступами, впадинами — с помощью дополни­ тельных разъемов в штампах.

13.L

Для снятия облоя используются групповые обрезные штампы. На рис. III. 2 приведена конструкция такого штампа, где сменными дета­ лями являются пуансон и матрица.

При переходе от горячей штамповки к жидкой к фрикционному прессу вместо нагревательной печи ставится плавильно-раздаточный агрегат.

При штамповке из жидкого металла используются не все штампы, а только окончательный штамп, предусмотренный для горячей штамповки.

При штамповке жидкого металла на фрикционных прессах главным об­ разом имеют место пластические деформации, а необходимые удельные давления при этом, примерно равные удельным давлениям при горячей штамповке, составляют от 500 до 1000 кГ/см2.

ШТАМПОВКА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА НА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССАХ

Особенностью штамповки жидкого металла на гидравлических прессах является возможность выдержки залитого металла под поршневым давле­ нием до полной его кристаллизации. Когда жидкий металл заполнит по­ лость закрытого штампа, давление начнет возрастать до максимума и произойдет окончательное заполнение острых углов и тонких выемок полости штампа. Осуществляя дальнейшее давление на жидкий металл, прессующий пуансон с момента кристаллизации сплава уплотняет металл по всему сечению отливки. Поэтому здесь отпадает необходимость в пред­ варительном подстуживании металла. Наоборот, желательно после заливки металла в штамп тотчас же его прессовать, с тем чтобы создать давление на жидкий металл до начала его кристаллизации.

Штамповка на гидравлических прессах во избежание разбрызгивания металла осуществляется всегда в безоблойных штампах. Следует иметь в виду, что повышенная скорость опускания пуансона может воспрепят­ ствовать выходу воздуха из полости штампа, поэтому целесообразно иметь минимальное расстояние (расход) между верхней и нижней матрицами, что весьма просто осуществляется на гидравлическом прессе.

Наилучшим оборудованием для производства штамповки жидкого металла является гидравлический пресс типа машин для литья под давле­ нием. Получение заготовок на этих прессах производится в штампах с ли­ нией разъема по образующей цилиндра. Такие конструкции штампов по­ зволяют получать отливки с поднутрениями и боковыми отверстиями.

ГРУППОВЫЕ ШТАМПЫ ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

При штамповке жидкого металла высокие требования предъявляются к штампам как в отношении точности их изготовления, так и прочности материала штампа, ввиду того, что штамп работает в условиях большой сосредоточенной нагрузки и высокого удельного давления.

Изготовление штампов является дорогим и трудоемким процессом. В связи с этим они применяются главным образом для получения загото­ вок крупными партиями.

Чтобы обеспечить рентабельность штамповки жидкого металла в ус­ ловиях мелкосерийного и серийного производства, необходимо создать предпосылки для унификации отдельных элементов, узлов и штампов в целом для применения групповых конструкций. С этой целью произво­ дится классификация деталей с выделением групп и разрабатываются кон­ струкции групповых штампов со сменными формообразующими вклады­ шами.

Детали классифицируются преимущественно по размерам и конструк­ тивным признакам, которые являются определяющими параметрами при1 конструировании групповых штампов; исходный материал для штамповки не оказывает существенного влияния на конструкцию штампа.

Для съема деталей с пуансона в блоке имеется устройство, состоящее из плиты 18, болтов 20 и пружин 15.

Для мелких деталей могут применяться сменные вкладыши, обеспечи­ вающие одновременную штамповку нескольких деталей. Во вкладышах предусматриваются такие уклоны, при которых штампуемые детали остаются в нижней матрице.

Как показала практика, стойкость вкладышей при штамповке деталей из латуни марки ЛС 59-1 составляет 4000—5000 штамповок, из алюминие­ вых сплавов — 15 000—20 000 штамповок.

В качестве одного из примеров, свидетельствующих о возможности применения группового метода для получения заготовок сложной формы и значительного веса, можно привести получение колонок высотой до

пуансона; излишний жидкий металл сливается ’по наклонному каналу Я, после чего осуществляется прессование и выдержка металла.

При подъеме рабочего плунжера обойма вместе с клином 5 поднимается и освобождает подвижную половинку штампа. Перемещение последней осуществляется с помощью плунжера 4, действующего от гидравлического или пневматического устройства. При разъеме штампа поковка остается в неподвижной половинке, откуда извлекается с помощью выталкивате­ лей.

Для перехода от штамповки одного наименования поковки к другому необходимо заменить лишь обе половинки штампа и пуансон.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГРУППОВЫХ ШТАМПОВ

Как уже указывалось, применение группового метода решает задачу внедрения жидкой штамповки при изготовлении деталей небольшими партиями, так как использование групповых штампов сокращает затраты на проектирование и изготовление оснастки.

Покажем это на примере, взятом из практики. При переводе 200 наиме­ нований деталей на групповую штамповку из жидкого металла были соз­ даны три группы. Для одной из групп, состоящей из 50 наименований дета­ лей, в табл. III. 1 в порядке сопоставления приведены данные, получаемые при индивидуальной и групповой штамповке жидкого металла.

На основании данных табл. III. 1 построен ряд графиков, характе­ ризующих затраты на проектирование и изготовление оснастки при инди­ видуальной и групповой обработке.

Сравнительные данные, полученные при переводе индивидуальной штамповки жидкого металла на групповую

На рис. III. 9 представлен график изменения средних затрат времени на проектирование оснастки (штампов) в зависимости от количества дета­ лей разного наименования в группе; предельное число деталей в группе N = 50.

На рис. III. 10 показан график средней стоимости изготовления ос­ настки в зависимости от количества деталей в группе.

Из этих графиков видно, что при использовании групповых штампов вместо индивидуальных время на проектирование оснастки сокращается на 40—50% и примерно на столько же процентов уменьшается стоимость изготовления штампов.

График рис. III. 11 иллюстрирует затраты металла на изготовление штампов при индивидуальной и групповой штамповке. Практика работы показывает, что при использовании групповых штампов достигается эконо­ мия металла в пределах 60—80%. Кроме того, необходимо отметить, что специальные штампы изготовляются преимущественно из стали ЗХ2В8, стоимость 1 кг которой примерно 1 руб.; при переходе на групповые штампы применена более дешевая сталь 50 (стоимость 1 кг — 10 коп.)..

В табл. III. 2 приведены сравнительные данные по общей стоимости группового штампа с вкладышами при. изменении числа наименований де­ талей в группе от 1 до 50 и общей стоимости соответствующего количества специальных штампов. Здесь же приведены данные по стоимости, отнесен­ ные к одной детали при годовом выпуске каждого наименования деталей в количестве 1000 шт.

JH3 табл. III. 2 видно, что при наличии в группе даже двух наименова­ ний деталей затраты на групповой штамп со сменными вкладышами полу­ чаются меньшими, чем затраты на изготовлениедвух специальных штампов.

На рис. III. 12 показан график стоимости штампа, отнесенной к одной детали при различном количестве наименований деталей в группе и при условии сроков амортизации в один

год (7\) и в два года (Г2).

Применение групповой штамповки жидкого металла в условиях се­ рийного производства дает значительный экономический эффект за счет сокращения объема механической обработки.

В табл. III. 3 приведено сопоставление расхода металла и затрат вре­ мени на механическую обработку различных деталей при применении в ка­ честве заготовок в одном случае куска из проката, в другом — штамповок из жидкого металла.

Как видно, использование штамповок дает не только экономию ме­ талла по сравнению с заготовкой проката на 60—80%, но и снижает тру­ доемкость механической обработки от 23 до 75%.