Гнучка технологія заготівельного виробництва

Пуховський Є.С.

д.т.н, проф., НТУУ ”КПІ”

Найбільш ефективні ГВС, що працюють з додержанням принципу завершеності і вміщують комплекс підсистем: вхідного контролю, підготовки вихідного матеріалу, заготівельної й остаточної обробки, складання і рахування з відповідними транспортними та інформаційними підсистемами, що знаходяться у взаємозв'язку: з автоматизованим конструюванням, проектуванням технологічних процесів, організаційно-економічним управлінням виробництвом, оперативно-диспетчерським управлінням, управлінням технологічними процесами та обладнанням, діагностуванням і коригуванням стану.

В умовах ГАВ важливе значення має раціональна побудова заготівельного виробництва, що відповідає вимогам гнучкості. Відомо, що близько 75% собівартості багатьох виробів машинобудування складає вартість матеріалу. Проте на багатьох підприємствах майже 25% матеріалу, що вживається, перетворюється на відходи. Заготівельні секції ГВС мають бути пов’язані з секціями механообробки і складання та забезпечувати отримання заготовок у будь-якій кількості, у будь-який час за вимогами остаточної обробки і складання.

Основна перешкода при створенні ГВС заготівельного виробництва недостатній випуск ковальсько-пресового, ливарного та зварювального обладнання з ЧПУ, особливо для формотворення заготовок у гарячому стані. В промисловості підготовлено базу для створення гнучкого заготівельного виробництва: розроблюються моделі технологічних машин з ЧПУ і промислових роботів, розвиваються методологія і технічні засоби систем автоматизованого проектування, освоюються групові і типові методи при проектуванні технологічних процесів. Подальший розвиток цього напряму пов’язаний з випуском програмно-керуючого обладнання і робототехнічних заходів, здатних працювати в умовах гарячих ливарних, ковальсько-штампувальних та термічних цехів.

Технологічні процеси одержання об’ємних заготовок методами кування і гарячого об’ємного штампування мають специфічні особливості [1]:

§ нестабільність фізико-механічних і геометричних характеристик заготовок, що виготовляються;

§ непостійність кінематичних, силових та енергетичних параметрів ковальсько-штампувальних машин;

§ високі температури формотворення, що потребують теплового захисту машин, механізмів і приладів;

§ підвищені швидкості деформування матеріалів, обумовлені вузьким температурним інтервалом і багатоперехідним процесом формотворення;

§ низька надійність ковальсько-пресового обладнання і технологічного оснащення до нього.

Обладнання, що застосовується в ГВС заготівельного виробництва, повинне мати певну гнучкість, тобто здатність виконувати різні процеси обробки тиском при оперативному переналагоджуванні Основні характеристики ковальсько-пресового обладнання, які відбивають здатність обладнання до переналагоджування, тобто його технологічну гнучкість, наведені у табл. Велику гнучкість, мають гідравлічні та гвинтові преси, молоти і швидкісні молоти, які використовуються у дрібносерійному та серійному виробництві. Кривошипні та гарячештампувальні преси, горизонтально-кувальні машини - найменш гнучкі і використовуються переважно у великосерійному і масовому виробництві.

Таблиця

Основні характеристики ковальсько-пресового обладнання

Критерій			Характеристика для типу
			ГВП	КП	ГП	М	ШМ
Процеси
1.1	Кування	+		-	-	+	-
1.2.	Відкрите штампування	/+/		+	+	+	-
1.3	Закрите штампування	-		-	+	-	+
1.4	Видавлювання	+		-	+	-	-
1.5	Точне штампування	-		-	+	-	+
1.6	Ізотермічне штампування	+		-	-	-	-
Гнучкість обладнання
2.1	Конструктивна	+		-	+	+	-
2.2	Технологічна	+		-	+	+	/+/
Діапазон технологічних зусиль Рт, МН
3.1	Рт ≤ 5	+		-	+	-	-
3.2	5 < Рт ≤ 100	+		+	+	+	+
3.3	100 < Рт	+		-	+	+	-

Енергія деформування Т, МДк
4.1	Т ≤ 0.01	+		+		+		-		-
4.2	0,01 < T≤ 100	+		+		+		+		+
4.3	100 < T	-		-		+		-		+
Можливість підсумування енергії		-		-		+		+		/+/
Діапазон швидкості інструмента υ/|υ|
6.1	υ/|υ| ≤ 10ˉ²	+		-		-			-	-
6.2	10ˉ²< υ/|υ|≤10ˉ¹	+		+		+			-	-
6.3	10ˉ¹< υ/|υ|≤10º	-		-		+			+	-
6.4	10º< υ/|υ|≤10¹	-		-		-			+	+
6.5	10¹< υ/|υ|	-		-		-			-	+
Максимальна частота циклів n,Ι/хв
7.1	n≤Ι		+		-		-		-	+
7.2	Ι<n≤10		+		-		-		-	-
7.3	10<n≤60		-		+		+		-	-
7.4	60<n≤160		-		/+/		-		+	-
7.5	100<n		-		-		-		-	+

Примітка. Умовні позначення: ГП — гідравлічні преси; КП - кривошипні преси; ГП - гвинтові преси; М - молоти; ШМ - швидкісні молоти.

Для дрібносерійного виробництва раціональні способи одержання об’ємних заготовок куванням за допомогою простих, універсальних та вирізних бойків на гідравлічних пресах і молотах. Мілкі поковки масою до 20 кг доцільно кувати на пневматичних молотах. Для крупних поковок перспективними є процеси формотворення комбінованими взаємодіями, наприклад штампуванням з крученням. Ці методи мають велику технологічну гнучкість і можуть широко застосовуватись для одержання осесиметричних об’ємних заготовок. Методи одержання заготовок із порошкових матеріалів мають необхідну гнучкість і дають можливість знизити обсяг механічної обробки. Проте ці методи в ГВС впроваджуються повільно, через те що немає відповідного формоутворюючого обладнання з ЧПУ.

Поряд із модернізацією типового ковальсько-пресового обладнання за допомогою систем ЧПУ, промислових роботів і мікропроцесорів необхідно розробити формоутворюючі машини, спеціально призначені для роботи в ГВС, що мають широку конструктивну і технологічну гнучкість, мають змогу комбінованого впливу на матеріал, що обробляється, а також пов’язують методи кування і об’ємного штампування, лиття і штампування, штампування і зварювання та ін.

Заготівельне виробництво ГВС має відповідати таким вимогам: бути пристосованим для обробки невеликих партій заготовок з частим замінюванням; забезпечувати швидке переналагодження на випуск заготовок іншого виду; мати змогу впроваджувати комбіновані технології виробництва заготовок; забезпечувати високу точність заготовок для зменшення обсягу механічної обробки; мати високий ступінь автоматизації і низький рівень застосування ручної праці. ГВС заготівельного виробництва будується на принципах групової технології, використання групового переналагоджувального технологічного оснащення і обладнання з ЧПУ.

Принципи гнучкої технології найбільш виражені в холодноштампувальному виробництві [1]. Гнучке заготівельне виробництво організується застосуванням автоматизованих штампувальних комплексів, змінних штампів; автоматизації проектування технологічних процесів, технологічного оснащення; управляючих програм Для штампувальних комплексів, а також для оперативного комплектування груп деталей.

У ливарному виробництві гнучка автоматизація ще тільки починається. Для прискорення завдань автоматизації ливарного виробництва необхідно створити автоматичні машини різноманітного технологічного призначення з урахуванням вимог гнучкості виробництва. ГВС у ливарних цехгх будуть створюватися на основі розробки нових технологій, оскільки традиційні операції ливарного виробництва /приготування сумішей, формування, встановлення стержнів, ущільнення сумішей, складання форм, переміщення готових форм і подавання порожніх опок, заливання форм, вибивання відливків автоматизуються надто повільно, а іноді необхідне автоматичне обладнання нових поколінь інтелектуальні роботи, ливарні машини, що програмуються, та ін. Наприклад, підвищився інтерес до методу лиття за газифікованими пінополістироловими випалювальними моделями, що дають можливість ліквідувати застосування стержнів, замінити багатокомпонентні формувальні суміші кварцовим піском, підвищити вихід придатного лиття та точність відливків. При цьому процес легко піддається роботизації, що в сполученні з мікропроцесорною технікою дає можливість створити гнучке виробництво відливків Прогрес у галузі гнучкої автоматизації ливарного виробництва може бути досягнутий в результаті пошуку нових рішень і. можливого відмовлення від ливарних процесів, що важко піддаються гнучкій автоматизації, заміною відливків, наприклад зварювальними конструкціями із профільного прокату чи штампуванням рідкого металу.

Література:

1. Гибкие технологические системы холодной штамповки. (С.П. Митрофанов, Л.Л. Григорьев и др.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд- ние, 1987. – 287с.