Разработка чертежей штамповой оснастки

5. Разработка чертежей штамповой оснастки

На этапе разработки чертежа штамповой оснастки необходимо сконструировать штамп для горячей штамповки и и штамп для обрезки облоя для отштампованных полуфабрикатов из рассматриваемого хромоникелевого сплава. Конструирование штамповой оснасти для горячей объемной штамповке производится на основе рекомендаций изложенных в [1, 7]. В рамках дипломной работы были сконструированы две половины штампа для горячей объемной штамповки (рис. 8 - 10), обрезной штамп для отделения облоя от тела штампованного полуфабриката (рис. 11 - 12), а также разработаны детали обрезного штампа, а именно обрезной пуансон, обрезная матрица, подкладка под обрезную матрицу (подушка), элементы съемника облоя с пуансона при обратном ходе плунжера пресса (рис. 13-15). Чертежи элементов оснастки представлены также в графической части дипломной работы.

При проектировании штампов использовались данные ОСТов, ГОСТов, технических условий по проектированию штампов для горячей объемной штамповке на фрикционных прессах, а также заводских нормалей, принятых на ФГУП "ММПП "Салют".

В качестве материалов для изготовления штампов рекомендуется использовать жаростойкие инструментальные стали, предназначенные, по своим прочностным и механическим характеристикам, для изготовления рабочих деталей штампов горячей объемной штамповки. Рекомендуемые марки сталей и режимы по их термической обработке представлены на соответствующих плакатах в графической части дипломной работы.

Схема штампа для горячей объемной штамповки на фрикционном прессе.

Рис. 8.

Элемент сечения штампа для горячей объемной штамповки на фрикционном прессе (сечение по линии А-А).

Рис. 9.

Элемент сечения штампа для горячей объемной штамповке на фрикционном прессе (вид в направлении М).

Схема обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката.

Рис. 11.

Схема обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката (вид на нижнюю неподвижную половину штампа).

Рис. 12.

Пуансон обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката.

Рис. 13.

Матрица обрезного штампа для отделения облоя от тела отштампованного полуфабриката

.

Рис. 14.

Подкладка под матрицу (подушка) обрезного штампа.

Рис. 15.

6. Автоматизация технологического процесса

Автоматизация технологического процесса позволяет повысить производительность штамповочного оборудования за счет сокращения цикла штамповки, высвободить рабочих за счет интенсификации технологии штамповки, проведения на одном агрегате максимально возможного числа операций, улучшить качество и точность поковок за счет стабилизации технологического процесса, повысить безопасность труда. Автоматизация и механизация технологических процессов горячей объемной штамповки развивается путем оснащения средствами механизации и автоматизации универсального оборудования, может образовать механизированные и автоматизированные линии, а также путем применения специализированных горячештамповочных машин-автоматов. Выбор метода определяется масштабностью производства поковок, номенклатурой деталей, закрепленных за линией, индивидуальными особенностями деталей и технологических процессов штамповки.

Данный технологический процесс полностью автоматизировать невыгодно, так как деталь имеет небольшую массу и размер, и годовая программа выпуска детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 составляет 200 000 шт./год, поэтому перенос ее от печи к штампу, от штампа к обрезному прессу осуществляется с помощью клещей. Единственное, что было бы целесообразно автоматизировать, это подачу смазки в штамп, для меньшей занятости рабочего. Схема подачи смазки в штамп приведена в графической части проекта и на рис. 16.

Установка состоит из бака 1, мешалки 2 с электроприводом и дозирующей системой, выполненной из двух неподвижных дисков 3 и 4, стягиваемых подпружиненными стяжками 5, и поворотного диска 6 с отверстиями по периметру, расположенного между неподвижными дисками. Диск 6 насажен на вал 7, который может поворачиваться пневмоцилиндром 8.

Автоматизированная система нанесения масло графитовой смазки при горячей объемной штамповки детали типа "фланец".

Рис. 16.

Управление пневмоцилиндром осуществляется пневмоклапаном К1, а подача сжатого воздуха в установку клапаном К2.Установка имеет четыре отвода, поэтому может одновременно смазывать от одного до четырех ручьев. Установка при штамповке работает следующим образом. В бак 1 заливают суспензию графита в масле и включают мешалку 2. Отштамповав очередную поковку, штамповщик сбрасывает ее на лоток 9 через боковое окно пресса. На верхней стенке окна расположен фотоэлектрический датчик 10, который срабатывает от действия света нагретой поковки и дает команду на включение клапанов К1 и К2. Пневмоцилиндр 8 поворачивает вал 7 и связанный с ним диск 6. При этом отверстия диска, которые заполнены смазкой, поочередно совмещаются с отверстиями в неподвижных дисках 3 и 4, и смазочный материал из них выдувается сжатым воздухом, поступающим через клапан К2, и уносится по шлангу 11 к соплам 12. Продолжительность впрыскивания и, следовательно, доза наносимого смазочного материала регулируется реле времени.

Выводы по технологической части работы

1. Разработан новый технологический процесс изготовления детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868, применяемой в компрессионной и форсажной камере современных газотурбинных двигателей. Новый технологический процесс отличается от базового варианта тем, что для проведения операции горячей объемной штамповки используется винтовой фрикционный пресс вместо молота.

2.         Применение нового вида оборудования имеет ряд существенных преимуществ перед использованием традиционно применяемого оборудования:

·      при штамповке на фрикционном прессе возможно назначение меньших допусков, припусков, напусков, чем при штамповки на молотах. Соответственно из этого следует значительное уменьшение отходов металла.

·      работа фрикционного пресса производит меньше шума, чем работа молота;

·      фрикционный пресс на современном этапе является более дешевым оборудованием, чем молот.

3. При внедрении и реализации нового технологического процесса штамповки детали типа "фланец" их хромоникелевого жаропрочного сплава уменьшается количество технологических операций, уменьшается суммарная трудоемкость процесса.

4. В рамках разработки нового технологического процесса проведены основные технологические расчеты: определена форма и рассчитаны размеры штампованного полуфабриката, рассчитан объем заготовки, определены тип и параметры облойной канавки, определены потребные усилия горячей объемной штамповки и обрезки облоя, определена температура процесса штамповки.

5. На основе технических рекомендаций, изложенных в [1,7] cконструированы штамп для горячей отъемной штамповки детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 на винтовом фрикционном прессе и обрезной штамп для отделения облоя от изделия.

6. В области автоматизации технологического процесса изготовления детали типа "фланец" из хромоникелевого сплава ЭИ868 рекомендуется использовать автоматизированную систему подачи смазочной жидкости в штамп в процессе выполнения операции горячей объемной штамповки.

7. Организационно-экономический раздел   7.1 Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы

Данная дипломная работа направлена на разработку нового технологического процесса изготовления детали типа "фланец" в условиях серийного производства. Деталь типа "фланец" входит в состав камер сгорания и форсажных камер современных газотурбинных двигателей. Деталь изготавливается из жаропрочного хромоникелевого сплава ЭИ868 с химическим составом по ТУ 14-1-1747-76 и к ней предъявляются повышенные требования по высокой жаропрочности и жаростойкости, точности изготовления и надежности в работе. Существующий старый (базовый) технологический процесс изготовления детали типа "фланец" заключается в том, что основной формоизменяющей операцией является горячая объемная штамповка на молотах. Однако этот метод имеет ряд существенных недостатков:

1. Процесс характеризуется высокими объемами отходов материала в виде облоя, что обуславливается требованиями технологической операции штамповки на молотах.

2. Присутствуют завышенные затраты в связи с тем, что при реализации базового технологического процесса невозможно проводить обрезку облоя на остаточном тепле после операции штамповки в виду того, что участок молотовой штамповки расположен на значительном удалении от участка штамповки на прессах. Поэтому требуется дополнительная операция нагрева.

Наиболее существенное отличие нового (разрабатываемого) процесса изготовления детали типа "фланец" от базового (существующего) процесса заключается в том, что предлагается вести процесс изготовления детали горячей объемной штамповкой на фрикционных прессах и осуществление процесса обрезки облоя на остаточной температуре нагрева после штамповки.

В результате внедрения новой схемы технологического процесса изготовления деталь типа "фланец" из сплава ЭИ868 ожидается получение экономического эффекта в связи с снижением себестоимости изготовления продукции за счет:

1.   Уменьшения расходов на основные материалы вследствие снижения массы исходной заготовки (в новом технологическом процессе существенно уменьшаются припуски на последующую механическую обработку);

2.   Уменьшения затрат на заработную плату основных производственных рабочих вследствие уменьшения суммарной трудоемкости технологических операций;

3.   Уменьшением затрат на электроэнергию для производственных целей вследствие уменьшения штучно-калькуляционной нормы операций штамповки и нагрева;

4.   Уменьшением затрат на содержание и эксплуатацию оборудования вследствие уменьшения штучно-калькуляционной нормы технологических операций;

5.   Уменьшением затрат на электроэнергию для технологических целей в связи с исключением второй операции нагрева и т.д.

Однако окончательный вывод об экономической эффективности разрабатываемого процесса можно сделать только после определения себестоимости изготовления единицы продукции по базовому (старому) и проектируемому (новому) варианту технологического процесса.

7.2 Расчет полной себестоимости изготовления 100 штук продукции по базовому и новому варианту технологического процесса

Полная себестоимость единицы продукции может быть определена по формуле:

С^полн.= С^цех. + С_зав. + С_брак + С_внепр (11)

где С^цех. – цеховая себестоимость изготовления единицы продукции (детали типа "фланец"), руб.;

С_зав.– общезаводские расходы, приходящиеся на единицу продукции (деталь типа "фланец"), руб.;

С_брак– расходы на брак, руб;

С_внепр.– внепроизводственные расходы, приходящиеся на единицу продукции, руб.

Цеховая себестоимость изготовления единицы продукции может быть определена по формуле:

С^цех. = С_мо + С_мв+ З_од + О_есн + Е_{техн. .}+ С_{спец. осн.} + С_обор+ С_цех (12)

где С_мо – расходы на основные материалы для изготовления единицы продукции, руб.;

С_мв – расходы на вспомогательные основные материалы для изготовления единицы продукции, руб.;

З_од – затраты на основную и дополнительную заработную плату основных производственных рабочих, руб.;

О_есн – единый социальный налог, руб.;

Е_техн.– расходы на электроэнергию и топливо для технологических целей (т.е. электроэнергию и топливо, необходимые для нагрева и расплава металла), руб.;

С_{спец. осн.} – затраты на возмещение износа специальной оснастки, руб.;

С_обор.– расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования, руб.;

С_цех.– общецеховые расходы, приходящиеся на единицу продукции, руб.

Определим составляющие цеховой себестоимости. При расчетах назначаем индекс 1 для показателей базового (старого) варианта техпроцесса, а индекс 2 – показателям нового (проектируемого) варианта техпроцесса. Для того, чтобы избежать "маленьких цифр" и погрешностей при округлении чисел с точностью до 0,01 руб. расчет будем вести на 100 единиц продукции.

7.2.1 Расчет расходов на основные материалы для изготовления 100 единиц (100 штук) продукции

Определение расходов на основные материалы для изготовления 100 деталей типа "фланец" проведем по формуле:

 (13)

где С_мо – расходы на основные материалы для изготовления 100 единиц продукции, руб.;

Q_мо – норма расхода основного материала на изготовление 100 изделий, кг;

Ц_мо – оптовая цена одного килограмма основного материала, руб./кг;

k_тз – коэффициент транспортно-заготовительных расходов;

k_тз =1,06 [11];

Q_о – норма реализуемых отходов основного материала при изготовления 100 изделий, кг;

Ц_о – оптовая цена одного килограмма отхода, руб./кг;

n – количество основных материалов.

Для изготовления детали необходим только один основной материал – хромоникелевый сплав ЭИ868 (ХН60ВТ), имеющий достаточно высокую оптовую стоимость - 495,87 руб./кг.

Тогда имеем: Ц_мо = 495,87 руб./кг; Ц_о = 159,12 руб./кг.

Определим потребность в основном материале для изготовления 100 единиц продукции по базовому и по новому вариантам:

Q_мо¹ = 17,852 кг.

 

Q_о¹ = Q_мо¹ – Q_{деталей}¹ – Q_{безв.потерь}¹ (14)

где Q_мо¹ – норма расхода основного материала на изготовление