книги / Научные основы технологической подготовки группового производства

В табл. III. 4 дается сопоставление двух технологических процессов механической обработки при изготовлении одной и той же детали из раз­

личных заготовок.

Технологический процесс в случае применения заготовки из проката состоит из шести операций. Общее время изготовления детали составляет 65,5 мин, стоимость изготовления 21,78 коп. При изготовлении этой же детали из заготовки, полученной методом штамповки жидкого металла, технологический процесс состоит из четырех операций. Общее время изго­ товления составляет 32,5 мин, стоимость изготовления детали — 10,29 коп. Таким образом, экономия по затратам металла на одну деталь составляет 0,365 кг, по трудоемкости изготовления — 33 мин, по себестоимости обра­ ботки— 11,5 коп.

Рассмотренные примеры по­ казывают целесообразность при­ менения групповой штамповки деталей из жидкого металла при изготовлении их даже неболь­ шими партиями.

Если отнести затраты на изготовление групповых штам­ пов и вкладышей к одной дета­ ли, то можно построить номо­ грамму, позволяющую опреде­ лять оптимальную величину партии, при которой выгодно переводить детали с изготовле­ ния из куска проката на жид­ кую штамповку. На рис. III. 13 представлена номограмма для

определения рентабельности применения штампов при выпускедо 1500 шт. деталей в год. По вертикальной оси номограммы отложены значения стои­ мости штампов или сменных вкладышей, по горизонтальной — величины годовой партий. Лучевые линии номограммы характеризуют экономию, отнесенную к одной детали.

Спомощью подобной номограммы можно определить следующее.

1.Размер годового выпуска, при котором окупится штамп себестоимо­ стью А , обеспечивающий экономию Б. Найдя на вертикальной оси номограм­ мы точку, соответствующую себестоимости Л штампа, надо провести гори­ зонталь до пересечения с лучом в точке Б и опустить перпендикуляр на ось

х. Соответствующая цифра и дает величину наименьшей партии В штук. 2. Экономию на одну деталь, которую должна дать штамповка жидкого металла по сравнению с другой заготовкой, чтобы были оправданы за­ траты Аг на изготовление штампа при выпуске Вг штук деталей в год. Для этого необходимо из точки Аг на оси у номограммы провести линию, параллельную оси х, и одновременно восстановить перпендикуляр из точки Бг на ось х. Точка пересечения этих двух линий на соответствую­ щем луче покажет величину экономии, которая необходима для обоснова­ ния применения заготовок, полученных штамповкой из жидкого металла. 3. Размер максимально допустимых затрат Л2 на штамп, дающий Б 2 руб. экономии на каждую деталь, если годовое задание составляет В 2 штук в год. Для этого на горизонтальной оси номограммы находим точку В 2 и от нее ведем вертикаль до пересечения с лучом в точке Б 2. Ордината

этой точки пересечения и даст искомый ответ Л2.

Как показала практика работы, в ряде случаев применение групповых штампов целесообразно уже при партии 100деталей в год. Опыт внедрения

Т а б л и цI I а I . 4

Сравнительные данные по экономической эффективности

. Револьверная

группового метода получения заготовок штамповкой жидкого металла показал возможность сокращения веса заготовки по сравнению с заготов­ кой, полученной из проката, на 40—50% и снижения стоимости материала заготовки в 1,5—2 раза (так как для штамповки жидкого металла могут применяться вторичные сплавы либо отходы цветных металлов).

Групповые штампы со сменными вкладышами могут также с успехом применяться и при изготовлении деталей серийного и даже крупносерий­ ного производства. Применение их и в этом случае дает экономический эффект в связи с меньшими затратами на изготовление вкладышей, чем при использовании специальных штампов, при одинаковой стоимости группового и специального штампа.

2. ГРУППОВОЙ МЕТОД ПРОИЗВОДСТВА ПОКОВОК

Процессы ковки и штамповки поковок нашли достаточно широкое распространение в условиях крупносерийного и массового производства, где они отличаются использованием наиболее передовой техники и техно­ логии и экономически вполне себя оправдывают.

Однако мелкосерийный и индивидуальный характер выпуска большой номенклатуры поковок задерживает распространение горячей штам­ повки, позволяя лишь в ряде случаев применять подкладные штампы про­ стой конструкции для использования их при завершающих (финишных) операциях.

Известно, что кованые поковки отличаются сравнительно высокими припусками и напусками, а потому основным средством совершенствования кузнечного производства является замена ковки тем или иным способом штамповки.

Исследования и опыт передовых предприятий показывают, что освое­ ние группового метода изготовления поковок является одним из главных средств для совершенствования кузнечного производства.

Наибольший эффект достигается от применения групповой технологии при индивидуальном и мелкосерийном выпуске поковок, которая дает весьма ощутимый результат при серийном производстве и даже в условиях массового производства поковок.

С помощью группового метода на основе тщательно разработанного классификатора поковок достигается возможность укрупнения партий производимых поковок, что во многих случаях позволяет отказаться от методов индивидуального производства.

Благодаря этому оказывается возможным либо существенно рациона­ лизировать процессы ковки, либо (что еще лучше) заменять ковку штам­ повкой, т. е. переходить к другому, более совершенному способу формооб­ разования поковок.

На рис. III. 14 приведены схемы, иллюстрирующие процессы деформи­ рования металла при различных способах ковки и горячей штамповки. Для создания наиболее эффективного технологического процесса необхо­ димо, чтобы на всех операциях металл испытывал минимальные растяги­ вающие напряжения. В этом случае в наибольшей степени устраняется угроза образования трещин, особенно при ковке — штамповке малопла­ стичных сплавов.

Поэтому худшей схемой деформирования является ковка плоскими бойками (рис. III. 14, а и б), — лучше ковать в фигурных бойках или об­ жимках (рис. III. 14, в). Еще лучше, если отказаться от ковки и применять ’штамповку (рис. III. 14, г). Наконец, наилучшими схемами являются такие, когда в очаге деформации металл закрыт рабочими поверхностями инструмента и испытывает при этом всестороннее неравномерное сжатие

(рис. III. 14, е — штамповка выдавливанием или штамповка на горизонтальноковочной машине, рис. III. 14, д — штамповка в закрытом штампе, так называемая безоблойная штамповка).

Чем в большей степени металл закрывается рабочими поверхностями инструмента, тем большую деформацию можно осуществить за один рабо­ чий ход машины, следовательно, в этом случае увеличивается производи­ тельность и повышается качество поковки, так как значительна степень деформации.

Малопластичные сплавы (а их применение все расширяется) обраба­ тывать по схеме с плоскими бойками весьма затруднительно, а в ряде

штамповки и чем меньше объем работ при дальнейшей обработке поковок на металлорежущих станках.

Чем выше /С*. т , тем лучше качество заготовок и выше их надежность. При низком значении Кв. т велик наружный слой металла, снимаемый

резанием, который характеризуется наилучшими механическими свойст­ вами. Следовательно, при повышении /С*. т , иначе говоря, при приближе­ нии поковки по форме и размерам к заданной детали снижаются отходы в виде стружки и наиболее качественный металл используется непосредст­ венно на формообразование детали. Это приобретает особое значение при производстве деталей из крупных поковок, когда размер припусков и на­ пусков измеряется десятками миллиметров.

Сопоставляя теоретические исследования с практическим опытом, можно заключить, что благодаря внедрению группового метода производ­ ства поковок сокращается область применения индивидуальной техноло­ гии (с помощью универсальных плоских бойков) и расширяется область использования групповой технологии, при которой применяется фасонный (специальный) инструмент, штампы и пр.

Таким образом, создается возможность получения поковок более слож­ ной формы с хорошей чистотой поверхности. Для процесса характерна податливость металла к значительному деформированию за один ход

машины (независимо от марки стали) и высокая производительность при весьма хороших механических свойствах получаемых поковок.

Следовательно, разрабатывая групповые технологические процессы ковки с максимальным использованием передовой межзаводской техноло­ гии, необходимо стремиться применять такие операции и процессы, кото­ рые в наибольшей степени могут быть отнесены к рассмотренным схемам деформации, представленным на рис. III. 14, г, д, е.

Групповой метод, как известно, основан на классификации деталей и создании групповых технологических процессов. При разработке послед­ них за номенклатурную единицу принимается не отдельная поковка, а группа технологически сходных поковок.

Технологическая подготовка группового метода изготовления поковок требует осуществления следующих работ:

1) анализа номенклатуры деталей, обрабатываемых из поковок,

сцелью унификации поковок;

2)разработки классификатора поковок;

3)разработки групповой технологии ковки—штамповки;

4)проектирования универсально-групповой оснастки;

5)модернизации оборудования, используемого при групповой тех­ нологии, или проектирования (выбора) нового специального оборудования;

6)расчета ожидаемого технико-экономического эффекта от внедрения группового метода ковки—штамповки.

Практика показывает, что даже при широком внедрении группового метода в кузнечных цехах существуют три разновидности поковок, отли­ чающихся методами их изготовления:

1)поковки, полностью получаемые по групповому методу;

2)поковки, полностью получаемые по индивидуальной технологии;

3) поковки, получаемые комбинированным методом — часть опера­ ций по групповой технологии и часть по индивидуальной.

Основными предпосылками успешного внедрения группового метода являются; во-первых, максимально широкое проведение работ по унифи­ кации поковок (как внутризаводской, так и межзаводской), что позволит увеличить размер партии и избежать индивидуального производства целого ряда поковок; во-вторых, изучение и обобщение передового опыта по разработке, практике внедрения и применения групповых технологи­ ческих процессов.!

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ классификации п о к о в о к

Классификация поковок на группы должна производиться в зависимо­ сти от их конструктивного и технологического подобия, единства потреб­ ного оборудования, оснастки и общей последовательности выполнения операций и переходов ковки — штамповки.

Первым этапом классификации является разбивка поковок на классы

сучетом следующего:

1)химического состава обрабатываемого сплава;

2)состояния (вида) исходного металлосплава (слиток, продольный или поперечный прокат и др.);

3)конструкции поковки;

4)технологии ковки или горячей штамповки;

5)применяемого оборудования (нагревательные устройства и машиныорудия);

6)механизирующего устройства.

Впределах каждого класса поковки разбиваются на группы, являю­ щиеся основой для создания соответствующей групповой технологии.

Классификация на группы ведется с таким расчетом, чтобы обработка каждой группы производилась бы с применением не только одного и того же оборудования (молот, пресс, ковочная машина и т. п.), но и общей тех­ нологической оснастки (штампы, специальные приспособления, механизи­ рующие устройства и т. п.) и при одной и той же наладке.

В основу подразделения классов на группы деталей положена пре­ дельно допустимая поковка для каждой группы, которая определяется при штамповке по максимальной площади проекции фигуры на плоскость разъема, а при ковке — предельно допустимому сечению поковки.

Для того чтобы сделать выбор или установить возможность использова­ ния того или иного вида оборудования, обеспечивающего обработку данной группы деталей, необходимо определить, хотя бы в самом общем виде, ве­

гДе Руд — удельное давление течения металла в кГ!мм2\

F — площадь проекции поверхности контакта обрабатываемого ме­ талла с инструментом на плоскость, перпендикулярную на­ правлению движения рабочего инструмента, в мм2.

Из равенства (1)

т. е. удельное давление течения есть отношение усилия машины-орудия к площади F, следовательно, руд можно рассматривать как удельное дав­ ление, усредненное по площади проекции поверхности контакта металла

срабочим инструментом. При известном руд определить Р из равенства

(1)не представляется сложным.

руд зависит от марки обрабатываемого металла, температурно-скорост­ ного режима обработки и др. и определяется по справочной литературе.

Некоторые авторы рекомендуют пользоваться следующим выражением для определения удельного давления течения:

Определение величины т требует довольно громоздких расчетов, так как она зависит от целого ряда факторов. Имеются теоретические формулы для расчета величины т применительно к различным операциям (осадка, вытяжка, прошивка и др.).

Учитывая, что групповой метод, в первую очередь, внедряется при про­ изводстве мелких и средних поковок, для определения величины рудможно рекомендовать метод, разработанный кафедрой обработки металлов давле­ нием Ленинградского механического института, который в этих условиях

В условиях горячей обработки можно полагать, что сг,- зависит только от температуры и скорости деформации.

Для определения численных значений Кф рекомендуется в любом кон­

Таким образом, группируя поковки в зависимости от марки черных или цветных сплавов, закрепляя их за одним и тем же оборудованием, можно считать, что для данной группы температурно-скоростной режим ковки—штамповки может быть постоянным, т. е. % const.

В формуле (4) Кф — коэффициент, в большой степени зависящий от конструкции поковки (облойной канавки в штампе) и величины F.

Кроме того, в формулу (4) непосредственно входит величина F, прямо­ пропорционально влияющая на значение Р.

Следовательно, установление предельно допустимой поковки для дан­ ной группы в значительной мере определяется величиной F.

Последнее подтверждается еще и тем, что в зависимости от F (в мм2) выбирается рабочая поверхность (зеркало) штампа; в случае использова­ ния УСШвеличина и форма F определяет форму и размеры рабочих вставок.

Из приведенных данных видно, что для каждой группы (или подгруппы) поковок должна быть определена предельно допустимая поковка, имею­ щая соответственно предельно допустимую величину F.

Так как процесс ковки состоит из операций и переходов, то, разрабаты­ вая групповую технологию, необходимо установить основную (или глав­ ную) операцию (переход), для выполнения которой требуется наибольшее давление (усилие) машины-орудия. Следовательно, определение предельно допустимой поковки должно производиться применительно к условиям вы­ полнения главной (основной) операции или перехода.

Если групповая технология разработана с учетом пооперационного использования нескольких машин-орудий (например, ковочных вальцов, молота-пресса, обрезного пресса, калибровочного пресса), то, исходя из паспортных данных этих машин, механических свойств обрабатываемого металла и температурно-скоростного режима обработки, применительно

ккаждой машине устанавливается главная операция (переход). Наличие классификатора и разработанных групповых технологических

процессов с указанием предельно допустимых поковок для каждой группы позволяет при.получении новых заказов (в том числе и разовых) без разра­ ботки новых процессов в короткий срок подготовить всю технологическую документацию, произвести небольшое количество расчетов и быстро орга­ низовать производство заданных поковок.

РАЗРАБОТКА ГРУППОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Основным требованием, предъявляемым к групповому технологи­ ческому процессу, является обеспечение изготовления любой поковки данной группы без каких-либо значительных отклонений от выбранной технологической схемы с наибольшей технико-экономической эффек­ тивностью.

При разработке группового процесса необходимо учитывать ряд пара­ метров, влияющих на выбор проектируемого варианта. Рассмотрим основ­ ные из них.

Исходный металл, его марка, состояние поставки и форма. От этих данных зависит термо-механический режим обработки, способы раскроя

заготовок (способ резки проката на заготовки и т. п.), конструкции и тип нагревательных устройств, количество нагревов-выносов, способ удале­ ния облоя (в холодном или нагретом состоянии и т. п.), форма, качество и размеры рабочих поверхностей обрабатывающего инструмента, очист­ ные, доводочно-отделочные операции (финишные) й некоторые другие факторы технологического процесса.

Размеры (габариты) и вес обрабатываемых поковок. От их величины зависит потребное усилие пресса или вес падающих частей молота, спо­ соб ковки или штамповки, необходимые транспортные и механизирующие процесс обработки устройства, методы контроля качества продукции, конструкция и размеры применяемого инструмента.

Конструктивные особенности поковок. В зависимости от конструктив­ ных особенностей поковок выбирают операции (предварительно формо­ образующие, гибочные и т. п.) и схему процесса, конструкцию инстру­ мента, необходимые специальные устройства (например, для выталкива­ ния поковки из штампа и т. п.). Кроме того, определяется необходимость применения отдельных операций (разгонка полей у поковки, правка, калибровка и т. п.).

Технические условия. Технические условия на поковки в большой степени определяют схему технологического процесса (включение спе­ циальных операций — промежуточной осадки, отжига и т. п.), конструк­ цию поковки (с учетом ее испытания на прочность), жесткость соблюдения заданных режимов обработки.

Последующая обработка поковок. Она должна учитываться с тем, чтобы обеспечить необходимые, но минимальные припуски у поковок, сокращение величин напусков, наивысший коэффициент использования металла и наилучшую обрабатываемость поковок на металлорежущих

идругих станках, чистоту поверхности поковок. Изготовление «черных»

и«чистых» поковок не может проводиться по общей групповой технологии.

Наиболее удачным вариантом групповой технологии является такой, когда все поковки данной группы обрабатываются по единой схеме тех­ нологического процесса; в этом случае достигается наиболее высокий тех­ нико-экономический эффект.

В то же время возможны и такие варианты, когда используется одно­ операционная групповая технология. Например, изготовленные различ­ ными способами (по различным технологическим схемам) поковки по­ даются к калибровочному прессу, где по единой групповой технологии они подвергаются калибровке или калибровке-правке; поковки, изго­ товленные с помощью различных многооперационных групповых техно­ логий, получают по единому процессу доводочно-отделочную, термическую или очистную обработку.

Следовательно, могут быть однооперационные и многооперационные технологические процессы с законченным или незаконченным циклом обработки в пределах кузнечно-штамповочного цеха.

Формы технологической документации при групповом методе Произ­ водства поковок отличаются от обычно принятых и на основе уже имею­ щейся практики могут быть рекомендованы следующие.

1.Классификатор с разбивкой поковок на классы.

2.Классификатор с разбивкой поковок на группы (подгруппы), причем такие классификаторы могут быть составлены для каждого класса поковок раздельно.

3.Альбом поковочных чертежей (по классам или по группам) с соот­ ветствующими техническими условиями.

4.Альбом схем технологических процессов ковки И штамповки поко­ вок каждой группы и номенклатуры поковок этой группы.