Uzimajući za primjer kontakt u obliku slova U- čistog bakra, implementirano je poboljšanje procesa kako bi se otklonili nedostaci procesa mehaničke obrade nakon savijanja. Kroz analizu strukture dijelova i dizajn kalupa, proces štancanja se koristi umjesto bušenja i glodanja kako bi se završila obrada luka, zareza i rupe kontakta u obliku U-, pojednostavljujući tok procesa, izbjegavajući greške obrade uzrokovane višestrukim stezanjem i značajno poboljšavajući kvalitet proizvoda i efikasnost proizvodnje.
1. Uvod
Kao ključna komponenta rastavljača, kvalitet obrade i preciznost kontakta u obliku slova U- od čistog bakra direktno utiču na performanse i pouzdanost cijele mašine. Struktura kontakta u obliku U- prikazana je na slici 1. U tradicionalnoj tehnologiji obrade, radni komad se prvo mora saviti u U oblik, a zatim stegnuti i obraditi više puta, uključujući glodanje kroz kružne rupe, rupe za utore, krajnje skošene dijelove, glodanje donjih zareza i druge procese u trodimenzionalnom smjeru-. Tok procesa je komplikovan i vrijeme obrade je dugo. Zbog višestrukog stezanja, lako je izazvati nakupljanje grešaka u obradi, što utiče na točnost dimenzija i kvalitet površine proizvoda. Osim toga, višestruka obrada također povećava troškove proizvodnje i smanjuje efikasnost proizvodnje, što otežava zadovoljavanje potreba moderne industrijske proizvodnje za visokom efikasnošću, niskim troškovima i visokim kvalitetom.
Slika 1 Kontaktna struktura u obliku slova U-
Kako bi se prevazišli nedostaci tradicionalne tehnologije obrade i poboljšala efikasnost obrade i kvalitet proizvoda U-oblikovanih kontakata, predlaže se proces baziran na štancanju kako bi se pojednostavio tok obrade, smanjili koraci obrade i izbjegle greške obrade uzrokovane višestrukim stezanjem, kako bi se postigla svrha poboljšanja točnosti i kvaliteta obrade proizvoda. Osim toga, budući da proces štancanja ima prednosti visoke efikasnosti proizvodnje i niske cijene, može značajno smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati ekonomsku efikasnost.
2. Analiza i poboljšanje procesa
2.1 Struktura proizvoda
Kontakt izolacionog prekidača izrađen je od čistog bakarnog materijala, koji ima dobru vodljivost, duktilnost i otpornost na koroziju [1]. Prema različitim nivoima struje, obrađuje se u različite debljine i veličine kontakata. Kontakt je dizajniran tako da bude u obliku slova U-, tako da može formirati veću kontaktnu površinu kada dođe u kontakt sa odgovarajućim kontaktom, čime se smanjuje otpor kontakta i poboljšava provodljivost. Također pomaže u smanjenju nakupljanja prašine i prljavštine, poboljšanju-sposobnosti samočišćenja i smanjenju problema kao što je loš kontakt uzrokovan zagađenjem.
Uzimajući za primjer kontakt u obliku slova U na rastavljaču GW10-363DW/J5000, njegove strukturne dimenzije su prikazane na slici 2. Materijal radnog komada je čista bakarna ploča T2Y debljine 5 mm, tvrdoća veća ili jednaka 80HBW, postotak provodljivosti % IACSm veći od ili jednak sadržaju Cu (sadržaj Cu veći ili jednak) 99,9%[1].
Slika 2 Konstrukcijske dimenzije kontakta u obliku slova U- na rastavljaču GW10-363DW/J5000
Kontakt u-obliku ima otvore-proboje i rupe za ključ sa obje strane, ureze na oba kraja i rupe sa navojem i rupe na dnu. Prolazne rupe sa obe strane i prolazne rupe na dnu se koriste za pozicioniranje, a dimenzije pozicioniranja su strogo potrebne. Rupe na obje strane moraju biti kroz{4}}otvor, a zahtjev za preciznošću je visok, samo 0,022 mm. Ovo je veliki izazov za mašinsku obradu.
2.2 Postojeći tok procesa
Postojeći tok procesa kontakta u obliku slova U- je: sečenje limenog materijala → savijanje pritiskom → korekcija → glodanje okolo → uklanjanje neravnina na četiri strane → glodanje luka R20mm, bočne rupe i otvora za ključ na vertikalnom obradnom centru → bušenje donje rupe → glodanje donje površine zareza → bušenje → urezivanje urezivanja → popravka i poliranje.
U postojećem toku procesa, kružne rupe, rupe za ključeve, donje rupe i zarezi sa obje strane kontakta u obliku U- završeni su glodanjem, bušenjem i drugim mehaničkim metodama obrade, koje zahtijevaju višestruko stezanje i podložne su greškama u obradi. Deset kontaktnih dijelova u obliku slova U- nakon strojne obrade je nasumično odabrano za mjerenje veličine, a stopa kvalifikacije proizvoda je bila samo oko 66% (vidi tabelu 1).
Tabela 1. Dimenzije obrade i kvalifikovana stopa kontakta u obliku slova U-
2.3 Poboljšanje procesa
Nakon konstruktivne analize kontakta u obliku slova U-, smatra se da se prolazne rupe, otvori za ključ, donje rupe i zarezi sa obje strane mogu završiti štancanjem. Postojeći proces je poboljšan. Poboljšani tok procesa je: sečenje limenog materijala → savijanje pritiskom → korekcija → okolo glodanje → uklanjanje neravnina na četiri strane → probijanje luka R20mm, bočne rupe i otvora za ključ → probijanje donje rupe → probijanje donjeg zareza → urezivanje → popravka i poliranje kliješta.
Originalni vertikalni obradni centar za glodanje luk R20mm, bočna rupa i rupa za ključ se mijenjaju kako bi se završili štancanjem; originalno bušenje 5 donjih rupa je promijenjeno u jedno-obilježavanje vremena; originalni zarez za glodanje se mijenja kako bi se završio utiskivanjem.
III. Dizajn kalupa
Upotreba kalupa za štancanje zahtijeva sveobuhvatno razmatranje svojstava materijala proizvoda, parametara procesa štancanja, strukture kalupa i efikasnosti proizvodnje. Prema kontaktnoj strukturi u obliku slova U-, potrebno je dizajnirati tri seta kalupa za realizaciju probijanja prolaznih rupa, rupa za ključeve i lukova R20 mm sa obje strane, jedno-probijanje pet donjih rupa i probijanje ureza na oba kraja dna.
3.1 Parametri procesa
Formula za izračunavanje slepe sile je
P＝KLtτ/1000 (1)
pri čemu je P sila zatvaranja (kN); K je faktor sigurnosti, općenito 1,3; L je obim slepog dela (mm), odnosno obim slepog dela; t je debljina materijala (mm); τ je smična čvrstoća materijala (N/mm2), čisti bakar τ=240N/mm2.
Sila slepljivanja kontakta u obliku U- je P=1,3×170×5×240/1000＝265,2 (kN), a može se izabrati presa od 350kN ili 400kN. Zazor čistog bakra je općenito 13% debljine materijala, a dvostrani -zazor sljepoće ploče debljine 5 mm je oko 0,65 mm. Brzina štancanja se prilagođava prema stvarnoj proizvodnoj situaciji kako bi se osigurala stabilnost procesa štancanja i kvaliteta proizvoda [2].
3.2 Dizajn strukture i princip rada matrice
Tri seta kalupa potrebna za utiskivanje kontakata u obliku slova U- svi imaju ravnu-konstrukciju koja se sastoji od gornje i donje matrice. Slika 3 prikazuje dvije-prolazne-otvore, otvor za ključ i matricu za lučno žigosanje R20mm, Slika 4 prikazuje matricu za jedno-utiskivanje sa pet donjih rupa, a Slika 5 prikazuje matricu za utiskivanje u donjem zarezu. Princip rada bočne rupe, otvora za ključ i kalupa za utiskivanje luka R20 mm je sljedeći: stavite radni komad 3 na kalup 6 i postavite ga na osnovu debljine kontakta. Radni predmet 3 se postavlja ispod stezaljke graničnog bloka (bočni granični blok 4 i stražnji graničnik 7). Gornji dio kalupa matrice je fiksno povezan sa mašinom za štancanje preko ručke matrice 17, a donji deo matrice je čvrsto povezan sa mašinom za štancanje preko donjeg ležišta matrice 1. Kada se mašina za štancanje pokrene, gornji deo matrice se pomiče nadole, a radni komad se steže između ploče za istovar 6 i mašine za bušenje matrice, nakon probijanja mašine za probijanje matrice. kroz-rupe, rupe za ključeve i lukove R20mm sa obje strane je završeno. Zatim se presa zaustavlja na najnižoj poziciji, elastično tijelo 11 se komprimira do maksimalnog položaja, a zatim se ploča za pražnjenje pomiče prema dolje pod elastičnom silom elastičnog tijela, a gornji dio matrice se vraća u prvobitno stanje, završavajući ciklus probijanja.
Slika 3 Bočna rupa, otvor za ključ i kalup za utiskivanje luka R20 mm 1-donje sjedište matrice 2-donji jastučić 3-obradak 4-strani granični blok 5-vodički stub 6-matrica 7-stražnji graničnik 8-ploča za istovar 9-pozicionirana navlaka za vođicu čahure 10-probojna čaura za fiksiranje tijela {{111} ploča 14-gornji jastučić 15-gornji sjedalo matrice 16-probijač 17-matrica ručka 18-probijač 2 19-probijanje 3
Slika 4 Donja rupa matrica za jedno-štampanje
Slika 5 Matrica za štancanje s donjim zarezom
Budući da se radi o istovremenom probijanju sa više{0}}rupa, bušenje je napravljeno u stepenastom tipu kako bi se odgodio ili smanjio pritisak na proboj.
Strukturni dizajn i princip rada matrice za štancanje prikazane na slikama 4 i 5 su slični onima za štancanje prikazane na slici 3.
Donja rupa matrice prikazana na slici 4 pozicionirana je prema unutrašnjem obliku kontaktnog komada u obliku slova U-, tako da žljeb u obliku slova U- treba biti ujednačen, a donja površina glatka i ravna kako bi se osigurala tačnost veličine donje rupe i veličine pozicioniranja rupe nakon štancanja.
Matrica prikazana na slici 5 koristi donju rupu izbušenu u prethodnom procesu kao referencu za pozicioniranje zareza kako bi se osigurala tačnost veličine zareza.
3.3 Izbor materijala matrice
Budući da kalup za štancanje treba da izdrži veliki pritisak, udar i vibracije tokom rada, postoji velika vjerovatnoća da će matrica biti oštećena, slomljena i deformirana zbog dugotrajnog-trošenja. Stoga, pri odabiru materijala matrice, prednost treba dati čelik Cr12Mo1V1 visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje i visoke čvrstoće. Budući da je sadržaj metalnih elemenata kao što su molibden i vanadij u čeliku za matrice Cr12Mo1V1 relativno visok, a zrna su potpuno rafinirana i distribucija karbida je u potpunosti poboljšana, ovaj tip čelika ima dobru čvrstoću i žilavost, te ima vrlo visok vijek trajanja i otpornost na habanje, što može pružiti dobru osnovnu garanciju za dugotrajan rad štampe [{2}]. IV. Verifikacija i analiza procesa
4.1 Veličina obrade
Nakon verifikacije na mašini, 10 kontakata u obliku slova U- je nasumično odabrano za mjerenje veličine štancanja, a sve izmjerene veličine su bile u granicama tolerancije. Izmjerena prosječna veličina i stopa kvalifikacije proizvoda prikazani su u tabeli 2.
Tabela 2. Veličina kontaktnog štanca u obliku slova U- i stopa kvalifikacije proizvoda
4.2 Poređenje opsega tolerancije
Usporedba raspona tolerancije mehaničke obrade i veličine štancanja prikazana je u tablici 3. Može se vidjeti da granica tolerancije veličine nakon mehaničke obrade pokazuje veliku volatilnost i nestabilnost. Ova nestabilnost dovodi do velikih skokova. Tolerancijski opseg je veći od standardnog raspona tolerancije, što ukazuje da je razlika u veličini iste serije dijelova relativno očigledna, što će direktno utjecati na zamjenjivost i točnost montaže dijelova tokom montaže. Stopa kvalifikacije proizvoda je samo 66%, što znači da su troškovi obrade vrlo visoki. Nakon štancanja, opseg tolerancije veličine je mali, uski, manji od standardnog raspona tolerancije, stabilne veličine i visoke preciznosti, što ukazuje da je razlika u veličini dijelova u istoj seriji mala, a stopa kvalifikacije proizvoda doseže 100%. Visoka stabilnost veličine ne samo da poboljšava zamjenjivost proizvoda, već i pojednostavljuje naknadni proces montaže i poboljšava učinkovitost proizvodnje [3].
Tabela 3 Poređenje opsega tolerancije veličine između obrade i štancanja (jedinica: mm)
4.3 Efikasnost rada
Proces štancanja štedi 48 minuta vremena obrade po komadu u odnosu na proces obrade, a efikasnost rada je povećana 3 puta, što smanjuje broj procesa i smanjuje poteškoće obrade.
4.4 Ekonomske koristi
Štancanje štedi u proseku 57,53 juana po komadu u poređenju sa mašinskom obradom, značajno smanjujući troškove obrade i povećavajući konkurentnost na tržištu.
V. Zaključak
Ovaj rad poboljšava proces baziran na strukturnim karakteristikama kontaktnog komada u obliku slova U-, usvaja proces štancanja kako bi se zamijenio tradicionalni proces bušenja i glodanja, pojednostavljuje tok procesa i donosi sljedeće zaključke nakon verifikacije procesa.
1) Proces obrade kontaktnih dijelova u obliku slova U- mijenja se u proces štancanja, koji može poboljšati tačnost dimenzija, poboljšati stabilnost dimenzija, smanjiti procese, smanjiti poteškoće obrade, poboljšati efikasnost obrade i kvalitet proizvoda i smanjiti troškove.
2) Proces utiskivanja rješava problem da proces obrade ne može garantirati tačnost perforacije i probija usko grlo da se relativni položaj otvora u trodimenzionalnom smjeru-i otvora za ključ ne može garantirati zbog višestrukog stezanja i gomilanja grešaka.
3) Ovaj proces štancanja može se promovirati i primijeniti na proizvodnju i obradu svih U-kotača rastavljača, a također pruža važnu referencu za obradu U- dijelova u drugim industrijama.
