Область применения и экономическая эффективность высокоскоростных (импульсных) методов обработки

Наряду с совершенствованием традиционной технологии обработки материалов на базе автоматизации производства осуществляется поиск, развитие и совершенствование новых методов обработки. В полной мере это относится к штамповке, в том числе разделительным и формообразующим операциям на листовых и пространственных заготовках, где наряду с традиционной технологией находят применение также штамповка полиуретаном, взрывная, газодинамическая, магнитно-импульсная, электрогидроимпульс-ная, пневмогидроударная и др. При этом априорно указать область предпочтительного использования той или иной технологии весьма затруднительно, так как выбор конкретного метода обработки должен всегда основываться на предварительном технико-экономическом анализе.

Основные преимущества рассмотренных высокоскоростных методов обработки по сравнению с традиционными методами в жестких штампах — это простота осуществления и дешевая оснастка, сокращение сроков подготовки производства, возможность получения деталей из трудно деформируемых материалов и сплавов, штамповка которых в жестких штампах затруднена и даже невозможна.

В то же время действующие в настоящее время высокоскоростные методы штамповки имеют цикл не менее 1—2 мин, в то время как при традиционной штамповке продолжительность цикла составляет 0,1—0,7 мин.

Таким образом, при массовом производстве применение импульсных методов, как правило, экономически нецелесообразно. Однако в условиях единичного и мелкосерийного производства, когда доля затрат на технологическую оснастку в структуре себестоимости и капитальных вложений имеет наибольшую значимость и достигает 80-95 %, применение импульсных методов штамповки тонколистовых материалов наиболее эффективно. Отсутствие пуансона в штампах облегчает переход на новую номенклатуру, совмещение операций позволяет применять многоместную оснастку, что способствует повышению производительности труда и снижению себестоимости в 2-2,2 раза. Но при этом возрастают затраты на штамповую оснастку. Поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен основываться на минимизации затрат труда и материальных ресурсов. Такой вариант выбирается на основании технико-экономического анализа, позволяющего установить область рационального изменения конкретного метода штамповки листовых материалов в зависимости от годовой программы выпуска, сложности и габаритов детали, типа применяемой штамповой оснастки и количества одновременно получаемых деталей (в случае использования вспомогательной оснастки).

Анализ влияния технологической себестоимости при ЭГИО на величину критической годовой программы (критическая годовая программа - это программа, при которой технологическая себестоимость деталей, полученн ых ЭГИО и штамповкой в инструментальных штампах, одинакова) показал, что на изменение критической годовой программы влияют главным образом заработная плата основных производственных рабочих и амортизационные отчисления, с уменьшением которых при ЭГИО критическая годовая программа возрастает. Так, для определенной группы деталей, несмотря на относительно малую стоимость штампов из-за уменьшения производительности ЭГИО, влияние заработной платы и амортизационных отчислений значительно и критическая годовая программа не должна превышать 3 тысяч деталей в год.

Для увеличения критической годовой программы необходимо сокращать амортизационные отчисления, т. е. уменьшать стоимость оборудования. Один из путей обеспечения этого условия -увеличение КПД процесса. Далее следует снижать затраты на заработную плату основных производственных рабочих за счет автоматизации и механизации технологического процесса обработки.

Анализ влияния годовой программы на технологическую себестоимость деталей показал, что для опытного производства с программой до 100 деталей технологическая себестоимость определяется в основном стоимостью оснастки, поэтому для деталей опытного производства экономически целесообразно применять даже установки, требующие больших амортизационных отчислений и имеющие низкую производительность. С увеличением производительности относительная стоимость оснастки занимает все меньший процент, и при значении годовой программы, близкой к критической, основной процент технологической себестоимости составляют заработная плата, амортизационные отчисления и стоимость электроэнергии.

Эффективность импульсных методов обработки в значительной степени определяется правильным подбором номенклатуры деталей. При этом особое внимание следует обращать на такие критерии, как геометрическая форма, размеры и материал деталей, возможности существующих технологических процессов и имеющихся на предприятии импульсных установок. Геометрическая форма детали определяет степень ее сложности, а значит, и количество операций или переходов, необходимых для ее изготовления.

Геометрические размеры деталей должны соответствовать технологическим возможностям имеющегося импульсного оборудования по габаритам и энергоемкости. Максимальные степени деформации для каждой операции не должны превышать предельно допустимых значений.

Установлено, что высокоскоростная (импульсная) обработка по сравнению с традиционными процессами повышает точность размеров и качество поверхностей детали за счет уменьшения упругого последействия и наличия только одного жесткого формообразующего инструмента. Точность размеров достигает 7-8-го квалитета по СТСЭВ 114-75; шероховатость поверхности после соударения заготовки с матрицей, как правило, понижается, копируя шероховатость поверхности матрицы.

Важнейшим критерием при подборе номенклатуры деталей из тонколистовых материалов является наличие оборудования и возможности существующих технологических процессов. Если конкретная деталь на предприятии ранее не изготавливалась, то перевод ее на импульсный метод обработки целесообразен в случаях, когда:

♦ другими способами невозможно получить заданную форму или требуемое качество;

♦ энергетические возможности других способов недостаточны для получения отдельных элементов формы;

♦ затраты на штамповую оснастку по сравнению с другими процессами значительно ниже;

♦ увеличивается производительность труда;

♦ уменьшается доля ручного труда и возрастает степень механизации и автоматизации технологического процесса изготовления детали.

Рассмотренное многообразие высокоскоростных методов обработки и источников энергии не только расширяет возможности выбора, но и усложняет выбор конкретного процесса, наиболее подходящего для данной детали.

Безусловно, при однозначности технически достижимых результатов определяющим в выборе является экономический фактор, т. е. технико-экономический расчет.

Сопоставим рассмотренные методы обработки и источники энергии.

Взрывчатые вещества (ВВ) - наиболее подходят для высокоскоростного деформирования как в открытых, так и в закрытых емкостях. Они не ограничены габаритами штампуемых деталей и могут применяться в различных формах, в виде сферических, брикетных, шнуровых, листовых и жидких зарядов, т. е. позволяют легко получить оптимальную для данной формообразующей операции форму.

Пороха и газовые смеси требуют относительно более сложных и дорогих закрытых емкостей, но позволяют использовать выделяемое при этом тепло.

Электрогидроимпульсная обработка позволяет легче встраиваться в производственный процесс, чем взрывная, но еще не может обеспечить высокой производительности, ограничена (по сравнению со взрывной) габаритами изготавливаемых деталей, т. е. выгодна при изготовлении малого количества небольших и средних деталей.

Магнитно-импульсная обработка подобна электрогидроимпульсной, но имеет другие ограничения: низкая стойкость индуктора, использование электропроводных материалов, более низкий КПД. Следует отметить высокую производительность последних установок и широкое использование их для сборочных работ, но для изделий небольших габаритов.

Пневмогидроударная обработка (прессы, машины, установки) существенно отличается от вышеописанных энергоемких методов, обладает преимуществом по удельной мощности на единицу производительной площади, по требованиям техники безопасности (могут работать в обычных производственных помещениях без ограждения территории) и в этом отношении имеют неоспоримое преимущество и более широкие перспективы использования в листоштамповочном производстве при изготовлении деталей средних размеров.

Дата добавления: 2014-01-03