Ak vezmeme ako príklad kontakt v tvare písmena U z čistej medi, zlepšenie procesu sa implementuje na odstránenie nedostatkov procesu mechanického spracovania po ohýbaní. Prostredníctvom analýzy štruktúry dielov a dizajnu formy sa namiesto vŕtania a frézovania používa proces razenia na dokončenie spracovania oblúka, zárezu a otvoru kontaktu v tvare U, čím sa zjednoduší tok procesu, zabráni sa chybám spracovania spôsobeným viacnásobným upnutím a výrazne sa zlepší kvalita produktu a efektívnosť výroby.
1. Úvod
Ako kľúčový komponent odpojovača, kvalita spracovania a presnosť kontaktu v tvare U z čistej medi priamo ovplyvňuje výkon a spoľahlivosť celého stroja. Štruktúra kontaktu v tvare U je znázornená na obrázku 1. Pri tradičnej technológii spracovania musí byť obrobok najskôr ohnutý do tvaru U a potom upnutý a viacnásobne opracovaný, vrátane frézovania cez kruhové otvory, otvory pre perové drážky, skosenie koncov, frézovanie spodných zárezov a ďalšie procesy v trojrozmernom smere. Proces je komplikovaný a čas spracovania je dlhý. Vďaka viacnásobnému upnutiu je ľahké spôsobiť hromadenie chýb spracovania, ktoré ovplyvňujú rozmerovú presnosť a kvalitu povrchu produktu. Viacnásobné spracovanie navyše zvyšuje výrobné náklady a znižuje efektivitu výroby, čo sťažuje uspokojenie potrieb modernej priemyselnej výroby na vysokú účinnosť, nízke náklady a vysokú kvalitu.
Obrázok 1 kontaktná štruktúra v tvare U
Aby sa prekonali nevýhody tradičnej technológie spracovania a zlepšila sa účinnosť spracovania a kvalita produktov kontaktov v tvare U, navrhuje sa proces založený na lisovaní, aby sa zjednodušil tok spracovania, znížili sa kroky spracovania a zabránilo sa chybám spracovania spôsobeným viacnásobným upnutím, aby sa dosiahol účel zlepšenia presnosti a kvality spracovania produktu. Okrem toho, keďže proces lisovania má výhody vysokej efektívnosti výroby a nízkych nákladov, môže výrazne znížiť výrobné náklady a zlepšiť ekonomickú efektívnosť.
2. Procesná analýza a zlepšovanie
2.1 Štruktúra produktu
Kontakt oddeľovacieho spínača je vyrobený z materiálu čistej medi, ktorý má dobrú vodivosť, ťažnosť a odolnosť proti korózii [1]. Podľa rôznych úrovní prúdu sa spracováva na rôzne hrúbky a veľkosti kontaktov. Kontakt je navrhnutý tak, aby mal tvar U, takže pri kontakte s príslušným kontaktom môže vytvoriť väčšiu kontaktnú plochu, čím sa zníži prechodový odpor a zlepší sa vodivosť. Pomáha tiež znižovať hromadenie prachu a nečistôt, zlepšuje samočistiacu schopnosť a znižuje problémy, ako je zlý kontakt spôsobený znečistením.
Ak vezmeme ako príklad kontakt v tvare U na odpojovači GW10-363DW/J5000, jeho konštrukčné rozmery sú znázornené na obrázku 2. Materiál obrobku je 5 mm hrubá doska z čistej medi T2Y, tvrdosť väčšia alebo rovná 80HBW, percento vodivosti %IACS Väčšie alebo rovné 97, obsah Cu (hmotnostný zlomok.99 %) Väčšie
Obrázok 2 Konštrukčné rozmery kontaktu v tvare U na odpojovači GW10-363DW/J5000
Kontakt v tvare U má na oboch stranách priechodné otvory a otvory pre kľúčovú drážku, zárezy na oboch koncoch a otvory so závitom a priechodné otvory na spodnej strane. Priechodné otvory na oboch stranách a priechodné otvory na spodnej strane sa používajú na polohovanie a rozmery polohovania sú prísne požadované. Otvory na oboch stranách musia byť priechodné a požiadavka na presnosť je vysoká, iba 0,022 mm. To je veľká výzva pre obrábanie.
2.2 Existujúci procesný tok
Existujúci procesný tok kontaktu v tvare U je: rezanie plechového materiálu → lisovanie ohýbanie → korekcia → frézovanie okolo → odstraňovanie otrepov na štyroch stranách → frézovanie R20mm oblúka, bočného otvoru a otvoru pre pero na vertikálnom obrábacom centre → vŕtanie spodného otvoru → frézovanie spodného povrchu vrubu → vŕtanie → rezanie závitov → vystružovanie → oprava a leštenie kliešťami.
V existujúcom toku procesu sú kruhové otvory, otvory pre pero, spodné otvory a zárezy na oboch stranách kontaktu v tvare U dokončené frézovaním, vŕtaním a inými metódami mechanického spracovania, ktoré vyžadujú viacnásobné upnutie a sú náchylné na chyby spracovania. Desať kontaktných kusov v tvare U po opracovaní bolo náhodne vybraných na meranie veľkosti a miera kvalifikácie produktu bola len asi 66 % (pozri tabuľku 1).
Tabuľka 1 Rozmery opracovania a kvalifikovaná rýchlosť kontaktu v tvare U
2.3 Zlepšenie procesov
Po štruktúrnej analýze kontaktu v tvare U sa predpokladá, že priechodné otvory, otvory pre kľúčovú drážku, spodné otvory a zárezy na oboch stranách môžu byť dokončené lisovaním. Existujúci proces sa zlepšuje. Zlepšený tok procesu je: rezanie plechového materiálu → lisovanie ohýbanie → korekcia → frézovanie dookola → odstraňovanie otrepov na štyroch stranách → dierovanie R20mm oblúkom, bočný otvor a otvor pre perovú drážku → dierovanie spodného otvoru → dierovanie spodného zárezu → rezanie závitov → oprava a leštenie klieští.
Pôvodné vertikálne obrábacie centrum frézovanie R20 mm oblúk, bočný otvor a otvor pre kľúčovú drážku je zmenený tak, aby bol dokončený lisovaním; pôvodné vŕtanie 5 spodných otvorov sa mení na jednorazové razenie; pôvodný frézovací zárez sa mení na dokončenie razením.
III. Dizajn formy
Použitie foriem na razenie si vyžaduje komplexné zváženie materiálových vlastností výrobku, parametrov procesu razenia, štruktúry formy a efektívnosti výroby. Podľa kontaktnej štruktúry v tvare písmena U je potrebné navrhnúť tri sady foriem, aby sa realizovalo dierovanie priechodných otvorov, otvorov pre kľúčovú drážku a oblúkov R20 mm na oboch stranách, jednorazové dierovanie piatich spodných otvorov a dierovanie zárezov na oboch koncoch dna.
3.1 Parametre procesu
Výpočtový vzorec tesniacej sily je
P＝KLtτ/1000 (1)
pričom P je sila zatemňovania (kN); K je bezpečnostný faktor, všeobecne 1,3; L je obvod záslepky (mm), to znamená obvod záslepky; t je hrúbka materiálu (mm); τ je pevnosť v šmyku materiálu (N/mm2), čistá meď τ=240N/mm2.
Zatemňovacia sila kontaktu v tvare U je P＝1,3×170×5×240/1000＝265,2 (kN) a je možné zvoliť lis 350 kN alebo 400 kN. Vôľa zaslepenia čistej medi je vo všeobecnosti 13 % hrúbky materiálu a obojstranná zaslepovacia vôľa dosky s hrúbkou 5 mm je približne 0,65 mm. Rýchlosť razenia sa upravuje podľa skutočnej výrobnej situácie, aby sa zabezpečila stabilita procesu razenia a kvalita produktu [2].
3.2 Návrh konštrukcie matrice a princíp fungovania
Všetky tri sady lisovníc, ktoré sú potrebné na lisovanie kontaktov v tvare U, majú rovno namontovanú štruktúru lisovnice, ktorá pozostáva z hornej lisovnice a spodnej lisovnice. Obrázok 3 zobrazuje obojstrannú priechodnú dieru, otvor pre kľúčovú drážku a oblúkovú raznicu R20 mm, obrázok 4 znázorňuje jednorazovú raznicu s piatimi spodnými otvormi a obrázok 5 znázorňuje spodnú raznicu so zárezom. Princíp činnosti bočného otvoru, otvoru pre kľúčovú drážku a lisovacej matrice R20 mm je nasledovný: položte obrobok 3 na matricu 6 a umiestnite ho na základe hrúbky kontaktu. Obrobok 3 je umiestnený pod upnutím koncového bloku (bočný koncový blok 4 a zadný dorazový blok 7). Horná časť raznice je pevne spojená s raziacim strojom cez rukoväť raznice 17 a spodná časť raznice je pevne spojená s raziacim strojom cez spodné sedlo raznice 1. Pri spustení raziaceho stroja sa horná časť raznice pohybuje smerom dole a obrobok je upnutý medzi vykladaciu dosku 8 a matricu 6. Po vyrazení vysekávacím strojom R20 a otvormi na kľúče sa opracovanie strany sú dokončené. Potom sa lis zastaví v najnižšej polohe, pružné teleso 11 sa stlačí do maximálnej polohy a potom sa výtlačná doska pod pružnou silou pružného telesa pohybuje smerom nadol a horná časť matrice sa vráti do pôvodného stavu, čím sa dokončí cyklus dierovania.
Obrázok 3 Bočný otvor, otvor pre kľúčovú drážku a lisovacia matrica R20 mm 1-dolné sedlo matrice 2-dolná podložka 3-obrobok 4-stranný obmedzovací blok 5-vodiaci stĺpik 6- matrica 7-zadná zátka 8-vykladacia doska 9-polohovacia objímka vodiaceho stĺpika 10-dierovač 1 11-elastické telo 13-perióda dierovacia doska 4 fixačná objímka 15-horné sedlo raznice 16-úder 17-nástavec rukoväť 18-úder 2 19-úder 3
Obrázok 4 Jednorazová raznica so spodným otvorom
Obrázok 5 Spodná zárezová raznica
Keďže ide o simultánne dierovanie s viacerými otvormi, dierovač je vyrobený do stupňovitého typu, aby sa oddialil alebo znížil tlak na dierovač.
Konštrukčný návrh a pracovný princíp raznice znázornenej na obrázkoch 4 a 5 sú podobné ako pri raznici znázornenej na obrázku 3.
Spodný otvor matrice znázornený na obrázku 4 je umiestnený podľa vnútorného tvaru kontaktného kusu v tvare U, takže drážka v tvare U by mala byť rovnomerná a spodný povrch by mal byť hladký a plochý, aby sa zabezpečila presnosť veľkosti spodného otvoru a veľkosti umiestnenia otvoru po razení.
Forma znázornená na obrázku 5 používa spodný otvor vyrazený v predchádzajúcom procese ako referenciu na umiestnenie zárezu, aby sa zabezpečila presnosť veľkosti zárezu.
3.3 Výber materiálu matrice
Keďže raznica musí počas prevádzky odolávať veľkému tlaku, nárazom a vibráciám, je veľmi pravdepodobné, že raznica sa v dôsledku dlhodobého opotrebovania poškodí, zlomí a zdeformuje. Preto by sa pri výbere materiálu matrice mala uprednostňovať oceľ Cr12Mo1V1 s vysokou tvrdosťou, dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu a vysokou pevnosťou. Pretože obsah kovových prvkov, ako je molybdén a vanád v oceli Cr12Mo1V1, je relatívne vysoký a zrná sú úplne zjemnené a distribúcia karbidov je úplne zlepšená, má tento typ ocele dobrú pevnosť v ohybe a húževnatosť a má veľmi vysokú životnosť a odolnosť proti opotrebeniu, čo môže poskytnúť dobrú základnú záruku na dlhodobú prevádzku raznice [2]. IV. Overenie a analýza procesov
4.1 Veľkosť spracovania
Po overení na stroji bolo náhodne vybraných 10 kontaktov v tvare U na meranie veľkosti razenia a všetky namerané veľkosti boli v rozsahu tolerancie. Nameraná priemerná veľkosť a miera kvalifikácie produktu sú uvedené v tabuľke 2.
Tabuľka 2 Veľkosť kontaktného razenia v tvare U a miera kvalifikácie produktu
4.2 Porovnanie tolerančného pásma
Porovnanie tolerančných pásiem veľkosti mechanického spracovania a razenia je uvedené v tabuľke 3. Je vidieť, že tolerančné pásmo veľkosti po mechanickom spracovaní vykazuje veľkú nestálosť a nestabilitu. Táto nestabilita vedie k veľkým skokom. Tolerančné pásmo je väčšie ako štandardné tolerančné pásmo, čo naznačuje, že rozdiel vo veľkosti rovnakej šarže dielov je pomerne zrejmý, čo priamo ovplyvní zameniteľnosť a presnosť montáže dielov počas montáže. Miera kvalifikácie produktu je len 66%, čo znamená, že náklady na spracovanie sú veľmi vysoké. Po vyrazení je tolerančné pásmo veľkosti malé, úzke, menšie ako štandardné tolerančné pásmo, stabilné vo veľkosti a s vysokou presnosťou, čo naznačuje, že rozdiel vo veľkosti dielov v rovnakej dávke je malý a miera kvalifikácie produktu dosahuje 100%. Vysoká stálosť rozmerov zlepšuje nielen zameniteľnosť výrobkov, ale zjednodušuje aj následný montážny proces a zlepšuje efektivitu výroby [3].
Tabuľka 3 Porovnanie tolerančných pásiem veľkosti medzi obrábaním a lisovaním (jednotka: mm)
4.3 Efektívnosť práce
Proces razenia šetrí 48 minút času spracovania na kus v porovnaní s procesom obrábania a efektivita práce sa zvyšuje 3-krát, čo znižuje počet procesov a znižuje náročnosť spracovania.
4.4 Ekonomické výhody
Lisovanie ušetrí v priemere 57,53 juanov na kus v porovnaní s obrábaním, čo výrazne znižuje náklady na spracovanie a zvyšuje konkurencieschopnosť na trhu.
V. Záver
Tento papier zlepšuje proces založený na štrukturálnych charakteristikách kontaktného kusu v tvare U, používa lisovací proces, ktorý nahrádza tradičný proces vŕtania a frézovania, zjednodušuje tok procesu a po overení procesu vyvodzuje nasledujúce závery.
1) Proces obrábania kontaktných kusov v tvare U sa mení na proces lisovania, ktorý môže zlepšiť rozmerovú presnosť, zvýšiť rozmerovú stabilitu, znížiť procesy, znížiť náročnosť spracovania, zlepšiť efektivitu spracovania a kvalitu produktu a znížiť náklady.
2) Proces razenia rieši problém, že proces obrábania nemôže zaručiť presnosť perforácie a prelomí prekážku, že relatívnu polohu trojrozmerného smerového otvoru a otvoru pre kľúčovú drážku nemožno zaručiť z dôvodu viacnásobného upnutia a nahromadenia chýb.
3) Tento proces razenia môže byť propagovaný a aplikovaný na výrobu a spracovanie všetkých kontaktov odpojovačov v tvare U a tiež poskytuje dôležitý odkaz na spracovanie dielov v tvare U v iných priemyselných odvetviach.
