با در نظر گرفتن تماس U{0}}شکل مس خالص به عنوان مثال، بهبود فرآیند برای رفع کاستیهای فرآیند پردازش مکانیکی پس از خمش اجرا میشود. از طریق تجزیه و تحلیل ساختار قطعه و طراحی قالب، فرآیند مهر زنی به جای سوراخکاری و فرز برای تکمیل پردازش قوس، بریدگی و سوراخ تماس U شکل، سادهسازی جریان فرآیند، اجتناب از خطاهای پردازش ناشی از گیرههای متعدد و بهبود قابل توجهی کیفیت محصول و راندمان تولید استفاده میشود.
1. مقدمه
به عنوان یکی از اجزای اصلی جداکننده، کیفیت پردازش و دقت تماس U شکل مس خالص به طور مستقیم بر عملکرد و قابلیت اطمینان کل دستگاه تأثیر میگذارد. ساختار تماس U{2}}شکل در شکل 1 نشان داده شده است. در فناوری پردازش سنتی، قطعه کار باید ابتدا به شکل U خم شود، و سپس چندین بار گیره و پردازش شود، از جمله فرزکاری از طریق سوراخهای دایرهای، سوراخهای کلید، پخهای انتهایی، بریدگیهای پایین فرز و سایر فرآیندها در جهت سه بعدی{4}. جریان فرآیند پیچیده است و زمان پردازش طولانی است. به دلیل گیره های متعدد، به راحتی می توان خطاهای پردازشی را ایجاد کرد که بر دقت ابعاد و کیفیت سطح محصول تأثیر می گذارد. علاوه بر این، پردازش چندگانه نیز هزینه های تولید را افزایش می دهد و راندمان تولید را کاهش می دهد و رفع نیازهای تولید صنعتی مدرن برای راندمان بالا، هزینه کم و کیفیت بالا را دشوار می کند.
شکل 1 ساختار تماس U{1}}شکل
به منظور غلبه بر معایب فناوری پردازش سنتی و بهبود راندمان پردازش و کیفیت محصول تماسهای U شکل، فرآیندی مبتنی بر مهر زنی برای سادهسازی جریان پردازش، کاهش مراحل پردازش و جلوگیری از خطاهای پردازش ناشی از گیرههای متعدد، به منظور دستیابی به هدف بهبود کیفیت و پردازش محصول پیشنهاد شده است. علاوه بر این، از آنجایی که فرآیند مهر زنی قالب دارای مزایای راندمان تولید بالا و هزینه کم است، می تواند هزینه های تولید را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و بازده اقتصادی را بهبود بخشد.
2. تجزیه و تحلیل فرآیند و بهبود
2.1 ساختار محصول
کنتاکت سوئیچ عایق از مواد مس خالص ساخته شده است که رسانایی، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد [1]. با توجه به سطوح مختلف فعلی، آن را به ضخامت ها و اندازه های مختلف کنتاکت ها پردازش می کنند. کنتاکت به شکل U طراحی شده است، به طوری که می تواند در هنگام تماس با تماس مربوطه، ناحیه تماس بزرگ تری تشکیل دهد، در نتیجه مقاومت تماس را کاهش داده و رسانایی را بهبود می بخشد. همچنین به کاهش تجمع گرد و غبار و کثیفی کمک می کند، توانایی تمیز کردن خود را بهبود می بخشد و مشکلاتی مانند تماس ضعیف ناشی از آلودگی را کاهش می دهد.
با در نظر گرفتن تماس U{0}}شکل بر روی جداکننده GW10-363DW/J5000 به عنوان مثال، ابعاد ساختاری آن در شکل 2 نشان داده شده است. مواد قطعه کار به ضخامت 5 میلی متر صفحه مسی خالص T2Y، سختی بیشتر یا مساوی 80HBW، درصد رسانایی برابر با %IACS97 یا بیشتر از مکعب است. به 99.9٪ [1].
شکل 2 ابعاد ساختاری کنتاکت U{1}}شکل روی جداکننده GW10-363DW/J5000
تماس U{0}}شکل دارای سوراخهای-و سوراخ کلیدی در دو طرف، بریدگیها در هر دو انتها، و سوراخهای رزوهدار و سوراخهایی در پایین است. سوراخ های عبوری در دو طرف و سوراخ های عبوری در پایین برای موقعیت یابی استفاده می شود و ابعاد موقعیت یابی به شدت مورد نیاز است. سوراخهای هر دو طرف باید از-سوراخ باشند و دقت مورد نیاز بالاست، فقط 0.022 میلیمتر. این یک چالش بزرگ برای ماشینکاری است.
2.2 جریان فرآیند موجود
جریان فرآیند موجود در تماس U شکل عبارت است از: برش مواد ورق → فشار دادن خمش → اصلاح → فرزکاری در اطراف → برداشتن سوراخ ها از چهار طرف → فرز R20mm قوس، سوراخ کناری و سوراخ کلید در مرکز ماشینکاری عمودی → سوراخ پایین حفاری → بریدگی سطح پایین تراشکاری → بریدگی سطح پایین فرز → سوراخکاری مجدد → حفاری مجدد.
در جریان فرآیند موجود، سوراخهای دایرهای، سوراخهای کلید، سوراخهای پایین و بریدگیها در دو طرف تماس U شکل با آسیاب، حفاری و سایر روشهای پردازش مکانیکی تکمیل میشوند که نیاز به بستن چندگانه دارند و مستعد خطاهای پردازش هستند. ده قطعه تماس U شکل پس از ماشین کاری به طور تصادفی برای اندازه گیری اندازه انتخاب شدند و نرخ صلاحیت محصول تنها حدود 66٪ بود (جدول 1 را ببینید).
جدول 1 ابعاد ماشینکاری و نرخ واجد شرایط تماس U{1}}شکل
2.3 بهبود فرآیند
پس از تجزیه و تحلیل ساختاری تماس U شکل، اعتقاد بر این است که سوراخهای عبوری، سوراخهای کلید، سوراخهای پایین و بریدگیهای هر دو طرف را میتوان با مهر زنی تکمیل کرد. روند موجود بهبود یافته است. جریان فرآیند بهبودیافته عبارت است از: برش مواد ورق → فشار دادن خمش → اصلاح → فرز کردن اطراف → برداشتن سوراخ ها از چهار طرف → پانچ کردن قوس R20 میلی متری، سوراخ کناری و سوراخ کلید → سوراخ کردن سوراخ پایین → سوراخ کردن بریدگی پایین → ضربه زدن → تعمیر و پرداخت انبردست.
قوس R20mm مرکز ماشینکاری عمودی اصلی، سوراخ جانبی و سوراخ کلید تغییر یافته است تا با مهر زنی تکمیل شود. حفاری اصلی 5 سوراخ پایین به یک- مهر زنی تغییر یافته است. شکاف فرز اصلی تغییر می کند تا با مهر زنی تکمیل شود.
III. طراحی قالب
استفاده از قالب ها برای مهر زنی مستلزم در نظر گرفتن همه جانبه خواص مواد محصول، پارامترهای فرآیند مهر زنی، ساختار قالب و کارایی تولید است. با توجه به ساختار تماس U{1}}شکل، سه مجموعه قالب باید طراحی شود تا سوراخهای عبوری، سوراخهای کلید و قوسهای R20 میلیمتری در هر دو طرف، یک- پانچ کردن پنج سوراخ پایین و پانچ کردن بریدگیها در هر دو انتهای پایین انجام شود.
3.1 پارامترهای فرآیند
فرمول محاسبه نیروی خالی شدن است
P＝KLtτ/1000 (1)
که در آن، P نیروی خالی کردن (kN) است. K ضریب ایمنی است، به طور کلی 1.3; L محیط خالی (mm) است، یعنی محیط قسمت خالی است. t ضخامت ماده (mm) است. τ مقاومت برشی ماده (N/mm2)، مس خالص τ=240N/mm2 است.
نیروی خالی کنتاکت U شکل P＝1.3×170×5×240/1000＝265.2 (kN) است و میتوان فشار 350 یا 400 kN را انتخاب کرد. فاصله خالی مس خالص معمولاً 13٪ ضخامت مواد است و فاصله خالی دو طرفه یک صفحه با ضخامت 5 میلی متر حدود 0.65 میلی متر است. سرعت مهر زنی با توجه به وضعیت تولید واقعی تنظیم می شود تا از ثبات فرآیند مهر زنی و کیفیت محصول اطمینان حاصل شود [2].
3.2 طراحی ساختار قالب و اصل کار
سه مجموعه قالب مورد نیاز برای مهر زدن مخاطبین U شکل، همگی یک ساختار قالب مستقیم-، متشکل از یک قالب بالایی و یک قالب پایینی دارند. شکل 3 سوراخ دو-طرف از طریق-، سوراخ کلید و قالب مهر زنی قوس R20 میلیمتری را نشان میدهد، شکل 4 پنج سوراخ پایینی یک- قالب مهر زنی زمانی را نشان میدهد، و شکل 5 قالب مهر زنی بریدگی پایین را نشان میدهد. اصل کار سوراخ جانبی، سوراخ کلید و قالب مهر زنی قوس R20 میلی متری به شرح زیر است: قطعه کار 3 را روی قالب 6 قرار دهید و آن را بر اساس ضخامت تماس قرار دهید. قطعه کار 3 در زیر گیره بلوک حد (بلوک حد جانبی 4 و بلوک توقف عقب 7) قرار می گیرد. قسمت بالای قالب از طریق دسته قالب 17 به طور ثابت به دستگاه مهر زنی وصل می شود و قسمت قالب پایینی از طریق نشیمنگاه قالب 1 به طور ثابت به دستگاه مهر زنی متصل می شود. هنگامی که دستگاه مهر زنی راه اندازی می شود، قسمت قالب بالایی به سمت پایین حرکت می کند و قطعه کار بین پانچ ورق تخلیه 8 بسته می شود. سوراخهای{23}}گذر، سوراخهای کلید و قوسهای R20 میلیمتری در هر دو طرف تکمیل شده است. سپس پرس در پایین ترین موقعیت متوقف می شود، بدنه الاستیک 11 به حداکثر موقعیت فشرده می شود و سپس صفحه تخلیه تحت نیروی الاستیک بدنه الاستیک به سمت پایین حرکت می کند و قسمت قالب بالایی به حالت اولیه خود باز می گردد و یک چرخه پانچ را تکمیل می کند.
شکل 3 سوراخ کناری، سوراخ کلید و قالب مهر زنی قوس R20 میلی متری 1-نشیمن قالب پایینی 2-بالشتک پایینی 3-قطعه کار بلوک محدود 4 طرفه 5-ستون راهنما 6-قاتل 7-درپوش عقب 8-صفحه تخلیه 9-موقعیت ستون راهنمای آستین 10-پانچ صفحه ثابت 13 پانچ 14 بالشتک بالایی 15 صندلی قالب بالایی 16 پانچ دسته 17 قالب 18 پانچ 2 19-پانچ 3
شکل 4 سوراخ پایین یک-قالب مهر زنی زمانی
شکل 5 قالب مهر زنی با شکاف پایین
از آنجایی که پانچ همزمان چند سوراخه است، برای به تاخیر انداختن یا کاهش فشار روی پانچ، پانچ به شکل پلهای در میآید.
طراحی ساختاری و اصل کار قالب مهر زنی نشان داده شده در شکل های 4 و 5 شبیه به قالب نشان داده شده در شکل 3 است.
سوراخ پایین قالب نشان داده شده در شکل 4 با شکل داخلی قطعه تماس U{1}}شکل قرار گرفته است، بنابراین شیار U شکل باید یکنواخت و سطح زیرین باید صاف و صاف باشد تا از دقت اندازه سوراخ پایین و اندازه موقعیت سوراخ پس از مهر زنی اطمینان حاصل شود.
قالب نشان داده شده در شکل 5 از سوراخ پایینی که در فرآیند قبلی سوراخ شده است به عنوان مرجعی برای قرار دادن شکاف استفاده می کند تا از دقت اندازه شکاف اطمینان حاصل شود.
3.3 انتخاب مواد قالب
از آنجایی که قالب مهر زنی باید فشار، ضربه و ارتعاش زیادی را در حین کار تحمل کند، احتمال آسیب دیدن، شکستن و تغییر شکل قالب به دلیل سایش طولانی مدت بسیار زیاد است. بنابراین، هنگام انتخاب مواد قالب، فولاد قالب Cr12Mo1V1 با سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب و استحکام بالا باید ترجیح داده شود. از آنجایی که محتوای عناصر فلزی مانند مولیبدن و وانادیم در فولاد قالبی Cr12Mo1V1 نسبتاً زیاد است و دانهها کاملاً تصفیه شده و توزیع کاربیدها کاملاً بهبود یافته است، این نوع فولاد دارای استحکام خمشی و چقرمگی خوبی است و عمر مفید و مقاومت سایشی بسیار بالایی دارد که میتواند ضمانت پایه خوبی برای عملکرد طولانی مدت [{9}} ارائه دهد. IV. بررسی و تحلیل فرآیند
4.1 اندازه پردازش
پس از تأیید در دستگاه، 10 کنتاکت U شکل بهطور تصادفی برای اندازهگیری اندازه مهر انتخاب شدند و اندازههای اندازهگیری شده همگی در محدوده تحمل بودند. اندازه متوسط اندازه گیری شده و نرخ صلاحیت محصول در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 2 اندازه مهر تماس U{1}}شکل و نرخ صلاحیت محصول
4.2 مقایسه باند تحمل
مقایسه باندهای تحمل اندازه پردازش مکانیکی و مهر زنی در جدول 3 نشان داده شده است. مشاهده می شود که نوار تحمل اندازه پس از پردازش مکانیکی نوسانات و ناپایداری زیادی را نشان می دهد. این ناپایداری منجر به پرش های بزرگ می شود. باند تلرانس بزرگتر از باند تحمل استاندارد است، که نشان می دهد که تفاوت اندازه همان دسته از قطعات نسبتاً آشکار است، که مستقیماً بر قابلیت تعویض و دقت مونتاژ قطعات در هنگام مونتاژ تأثیر می گذارد. نرخ صلاحیت محصول تنها 66٪ است که به این معنی است که هزینه پردازش بسیار بالا است. پس از مهر زنی، نوار تحمل اندازه کوچک، باریک، کوچکتر از باند تحمل استاندارد، از نظر اندازه پایدار و با دقت بالا است، که نشان می دهد تفاوت اندازه قطعات در همان دسته کوچک است و نرخ صلاحیت محصول به 100٪ می رسد. پایداری بالای اندازه نه تنها قابلیت تعویض محصولات را بهبود می بخشد، بلکه فرآیند مونتاژ بعدی را نیز ساده می کند و کارایی تولید را بهبود می بخشد [3].
جدول 3 مقایسه نوارهای تحمل اندازه بین ماشینکاری و مهر زنی (واحد: میلی متر)
4.3 بهره وری کار
فرآیند مهر زنی 48 دقیقه در زمان پردازش هر قطعه در مقایسه با فرآیند ماشینکاری صرفه جویی می کند و راندمان کار 3 برابر افزایش می یابد که باعث کاهش تعداد فرآیندها و کاهش دشواری پردازش می شود.
4.4 منافع اقتصادی
مهر زنی به طور متوسط 57.53 یوان در هر قطعه در مقایسه با ماشینکاری صرفه جویی می کند که هزینه پردازش را تا حد زیادی کاهش می دهد و رقابت در بازار را افزایش می دهد.
V. نتیجه گیری
این مقاله بر اساس ویژگیهای ساختاری قطعه تماس U{0}}شکل، فرآیند را بهبود میبخشد، فرآیند مهر زنی قالب را برای جایگزینی فرآیند حفاری و آسیاب سنتی اتخاذ میکند، جریان فرآیند را ساده میکند و پس از تأیید فرآیند، نتایج زیر را بهدست میآورد.
1) فرآیند ماشینکاری قطعه تماس U{1}}شکل به یک فرآیند مهر زنی تغییر می کند که می تواند دقت ابعادی را بهبود بخشد، ثبات ابعادی را افزایش دهد، فرآیندها را کاهش دهد، دشواری پردازش را کاهش دهد، کارایی پردازش و کیفیت محصول را بهبود بخشد و هزینه ها را کاهش دهد.
2) فرآیند مهر زنی این مشکل را حل می کند که فرآیند ماشینکاری نمی تواند دقت سوراخ را تضمین کند و از گلوگاه عبور می کند که موقعیت نسبی سوراخ جهت -بعدی و سوراخ کلید را نمی توان به دلیل گیره های متعدد و تجمع خطا تضمین کرد.
3) این فرآیند مهر زنی را می توان برای تولید و پردازش تمام تماس های U شکل جداکننده ها ترویج و اعمال کرد و همچنین مرجع مهمی برای پردازش قطعات U شکل در سایر صنایع است.
