Örnek olarak saf bakır U-şeklindeki kontağı ele alarak, bükme sonrası mekanik işlem prosesindeki eksiklikleri gidermek için proses iyileştirmesi uygulanır. Parça yapısı analizi ve kalıp tasarımı yoluyla, U- şeklindeki kontağın ark, çentik ve deliğinin işlenmesini tamamlamak için delme ve frezeleme yerine damgalama işlemi kullanılır, işlem akışı basitleştirilir, çoklu kelepçelemenin neden olduğu işleme hatalarından kaçınılır ve ürün kalitesi ve üretim verimliliği büyük ölçüde artar.
1. Giriş
Ayırıcının önemli bir bileşeni olan saf bakır U- şeklindeki kontağın işleme kalitesi ve hassasiyeti, tüm makinenin performansını ve güvenilirliğini doğrudan etkiler. U-şeklindeki kontağın yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. Geleneksel işleme teknolojisinde, iş parçasının önce U şeklinde bükülmesi ve ardından dairesel delikler, kama yuvası delikleri, uç pahları, alt çentiklerin frezelenmesi ve üç-boyutsal yönde diğer işlemler dahil olmak üzere birçok kez kelepçelenmesi ve işlenmesi gerekir. Süreç akışı karmaşıktır ve işlem süresi uzundur. Çoklu sıkma nedeniyle, ürünün boyutsal doğruluğunu ve yüzey kalitesini etkileyen işleme hatalarının birikmesine neden olmak kolaydır. Ayrıca çoklu işlem, üretim maliyetlerini arttırıp üretim verimliliğini düşürerek modern endüstriyel üretimin yüksek verimlilik, düşük maliyet ve yüksek kalite ihtiyaçlarının karşılanmasını zorlaştırmaktadır.
Şekil 1 U-şekilli kontak yapısı
Geleneksel işleme teknolojisinin dezavantajlarının üstesinden gelmek ve U- şeklindeki temasların işleme verimliliğini ve ürün kalitesini iyileştirmek amacıyla, ürün işleme doğruluğunu ve kalitesini iyileştirme amacına ulaşmak amacıyla işleme akışını basitleştirmek, işlem adımlarını azaltmak ve çoklu bağlamanın neden olduğu işleme hatalarını önlemek için kalıp damgalamaya dayalı bir işlem önerilmektedir. Ayrıca kalıp damgalama prosesi, yüksek üretim verimliliği ve düşük maliyet avantajlarına sahip olduğundan, üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve ekonomik verimliliği artırabilir.
2. Süreç analizi ve iyileştirme
2.1 Ürün yapısı
Yalıtım anahtarının kontağı iyi iletkenliğe, sünekliğe ve korozyon direncine sahip saf bakır malzemeden yapılmıştır [1]. Farklı akım seviyelerine göre çeşitli kalınlık ve boyutlarda kontaklara işlenir. Kontak U- şeklinde olacak şekilde tasarlanmıştır, böylece karşılık gelen kontakla temas ettiğinde daha geniş bir kontak alanı oluşturabilir, böylece kontak direncini azaltır ve iletkenliği artırır. Ayrıca toz ve kir birikiminin azaltılmasına, kendi kendini-temizleme yeteneğinin geliştirilmesine ve kirliliğin neden olduğu zayıf temas gibi sorunların azaltılmasına da yardımcı olur.
GW10-363DW/J5000 ayırıcı üzerindeki U- şeklindeki kontağı örnek alarak, yapısal boyutları Şekil 2'de gösterilmektedir. İş parçası malzemesi 5 mm kalınlığında saf bakır plaka T2Y'dir, sertlik 80HBW'ye eşit veya daha büyük, iletkenlik yüzdesi %IACS 97'ye eşit veya daha büyük, Cu içeriği (kütle oranı) %99,9'a eşit veya daha büyük[1].
Şekil 2 GW10-363DW/J5000 ayırıcı üzerindeki U-şekilli kontağın yapısal boyutları
U-şeklindeki kontağın her iki tarafında açık-delikler ve kama yuvası delikleri, her iki ucunda çentikler ve altta dişli delikler ve açık delikler bulunur. Her iki taraftaki açık delikler ve alt taraftaki açık delikler konumlandırma için kullanılır ve konumlandırma boyutları kesinlikle gereklidir. Her iki taraftaki deliklerin açık bir-delik olması gerekir ve hassasiyet gereksinimi yüksektir, yalnızca 0,022 mm. Bu, işleme için büyük bir zorluktur.
2.2 Mevcut süreç akışı
U-şekilli temasın mevcut işlem akışı şu şekildedir: sac malzeme kesme → bükme presleme → düzeltme → etrafında frezeleme → dört taraftaki çapakları çıkarma → dikey işleme merkezinde R20mm yay, yan delik ve kama deliği frezeleme → alt delik delme → alt yüzey çentiği frezeleme → delme → kılavuz çekme → raybalama → pense onarımı ve cilalama.
Mevcut proses akışında, U- şeklindeki kontağın her iki tarafındaki dairesel delikler, kama yuvası delikleri, alt delikler ve çentikler, birden fazla kenetleme gerektiren ve işleme hatalarına yatkın olan frezeleme, delme ve diğer mekanik işleme yöntemleriyle tamamlanır. İşleme sonrasında on adet U-şekilli temas parçası boyut ölçümü için rastgele seçildi ve ürün kalifikasyon oranı yalnızca %66 civarındaydı (bkz. Tablo 1).
Tablo 1 İşleme boyutları ve nitelikli U-biçimli temas oranı
2.3 Süreç iyileştirme
U- şeklindeki kontağın yapısal analizinden sonra, her iki taraftaki açık deliklerin, kama yuvası deliklerinin, alt deliklerin ve çentiklerin damgalamayla tamamlanabileceğine inanılmaktadır. Mevcut süreç iyileştirildi. Geliştirilmiş proses akışı şu şekildedir: sac malzeme kesme → bükme presleme → düzeltme → frezeleme → dört taraftaki çapakları giderme → R20mm ark, yan delik ve kama deliği delme → alt deliği delme → alt çentiği delme → kılavuz çekme → pense onarımı ve cilalama.
Orijinal dikey işleme merkezi frezeleme R20mm yay, yan delik ve kama deliği damgalamayla tamamlanacak şekilde değiştirildi; 5 alt deliğin orijinal sondajı tek-zaman damgalamayla değiştirildi; Orijinal frezeleme çentiği, damgalamayla tamamlanacak şekilde değiştirilir.
III. Kalıp tasarımı
Damgalama için kalıpların kullanılması, ürün malzeme özelliklerinin, damgalama proses parametrelerinin, kalıp yapısının ve üretim verimliliğinin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. U-şeklindeki temas yapısına göre, açık deliklerin, kama yuvası deliklerinin ve her iki tarafta R20mm yayların delinmesini, beş alt deliğin tek-delinmesini ve tabanın her iki ucundaki çentiklerin delinmesini gerçekleştirmek için üç kalıp setinin tasarlanması gerekir.
3.1 Proses parametreleri
Kör kuvvetin hesaplama formülü
P=KLtτ/1000 (1)
Burada P, kesme kuvvetidir (kN); K güvenlik faktörüdür, genellikle 1,3; L, boşluk çevresidir (mm), yani boşluk kısmının çevresi; t malzeme kalınlığıdır (mm); τ malzemenin kesme dayanımıdır (N/mm2), saf bakır τ=240N/mm2.
U- şeklindeki kontağın kesme kuvveti P=1,3×170×5×240/1000=265,2 (kN)'dir ve 350kN veya 400kN'lik bir pres seçilebilir. Saf bakırın boşluk açıklığı genellikle malzeme kalınlığının %13'üdür ve 5 mm kalınlığındaki bir plakanın çift taraflı boşluk açıklığı yaklaşık 0,65 mm'dir. Damgalama hızı, damgalama işleminin istikrarını ve ürün kalitesini sağlamak için gerçek üretim durumuna göre ayarlanır [2].
3.2 Kalıp yapısı tasarımı ve çalışma prensibi
U-şeklindeki kontakların damgalanması için gereken üç kalıp setinin tümü, bir üst kalıp ve bir alt kalıptan oluşan, düz-monte edilmiş bir kalıp yapısını benimser. Şekil 3 iki-yan geçiş-deliğini, kama deliğini ve R20mm yay damgalama kalıbını gösterir, Şekil 4 beş alt delikli tek-zaman damgalama kalıbını gösterir ve Şekil 5 alt çentik damgalama kalıbını gösterir. Yan deliğin, kama yuvası deliğinin ve R20mm ark damgalama kalıbının çalışma prensibi şu şekildedir: iş parçasını (3) kalıbın (6) üzerine yerleştirin ve temasın kalınlığına göre konumlandırın. İş parçası 3, limit bloğunun (yan limit bloğu 4 ve arka durdurma bloğu 7) kelepçelenmesinin altına konumlandırılır. Kalıbın üst kalıp kısmı, kalıp sapı (17) aracılığıyla damgalama makinesine sabit bir şekilde bağlanır ve alt kalıp parçası, alt kalıp yuvası (1) aracılığıyla damgalama makinesine sabit bir şekilde bağlanır. Damgalama makinesi başlatıldığında, üst kalıp parçası aşağı doğru hareket eder ve iş parçası, boşaltma plakası (8) ile kalıp (6) arasında sıkıştırılır. Delme makinesi tarafından zımbalama işleminden sonra, her iki taraftaki açık deliklerin, kama yuvası deliklerinin ve R20mm yayların işlenmesi yanları tamamlandı. Daha sonra pres en düşük konumda durur, elastik gövde (11) maksimum konuma sıkıştırılır ve ardından boşaltma plakası elastik gövdenin elastik kuvveti altında aşağı doğru hareket eder ve üst kalıp parçası orijinal durumuna dönerek bir delme döngüsünü tamamlar.
Şekil 3 Yan delik, kama yuvası deliği ve R20mm ark damgalama kalıbı 1-alt kalıp yuvası 2-alt ped 3-iş parçası 4-yan sınır bloğu 5-kılavuz sütun 6-kalıp 7-arka durdurucu 8-boşaltma plakası 9-konumlandırma kılavuz sütunu kovanı 10-zımba 1 11-elastik gövde 12-kılavuz kovanı 13-delgi sabitleme plakası 14-üst ped 15-üst kalıp yuvası 16 zımba 17 zımba sapı 18 zımba 2 19-delme 3
Şekil 4 Alt delikli bir-zaman damgası kalıbı
Şekil 5 Alt çentik damgalama kalıbı
Eş zamanlı çok-delik delme işlemi olduğundan, zımba üzerindeki basıncı geciktirmek veya azaltmak için zımba kademeli tipte yapılır.
Şekil 4 ve 5'te gösterilen damgalama kalıbının yapısal tasarımı ve çalışma prensibi, Şekil 3'te gösterilen damgalama kalıbınınkine benzer.
Şekil 4'te gösterilen kalıbın alt deliği, U-şekilli temas parçasının iç şekli tarafından konumlandırılmıştır, dolayısıyla U-şeklindeki oluk tekdüze olmalı ve damgalamadan sonra alt delik boyutunun ve delik konumlandırma boyutunun doğruluğunu sağlamak için alt yüzey pürüzsüz ve düz olmalıdır.
Şekil 5'te gösterilen kalıp, çentik boyutunun doğruluğunu sağlamak amacıyla çentiği konumlandırmak için referans olarak önceki işlemde delinmiş alt deliği kullanır.
3.3 Kalıp malzemesi seçimi
Damgalama kalıbının çalışma sırasında büyük basınca, darbeye ve titreşime dayanması gerektiğinden, kalıbın uzun-aşınma nedeniyle hasar görmesi, kırılması ve deforme olması çok olasıdır. Bu nedenle kalıp malzemesi seçerken sertliği yüksek, aşınma direnci iyi ve mukavemeti yüksek Cr12Mo1V1 kalıp çeliği tercih edilmelidir. Cr12Mo1V1 kalıp çeliğinde molibden ve vanadyum gibi metal elementlerin içeriği nispeten yüksek olduğundan ve taneler tamamen rafine edildiğinden ve karbür dağılımı tamamen iyileştirildiğinden, bu tür çelik iyi bir bükülme mukavemetine ve tokluğa sahiptir ve damgalama kalıbının uzun vadeli çalışması için iyi bir temel garanti sağlayabilen çok yüksek bir hizmet ömrüne ve aşınma direncine sahiptir [2]. IV. Proses doğrulama ve analiz
4.1 İşleme boyutu
Makinede doğrulamanın ardından, damgalama boyutu ölçümü için 10 U-şekilli kontak rastgele seçildi ve ölçülen boyutların tümü tolerans aralığı içindeydi. Ölçülen ortalama boyut ve ürün yeterlilik oranı Tablo 2'de gösterilmektedir.
Tablo 2 U-şekilli kontak damgalama boyutu ve ürün yeterlilik oranı
4.2 Tolerans bandı karşılaştırması
Mekanik işleme ve damgalama boyutu tolerans bantlarının karşılaştırması Tablo 3'te gösterilmektedir. Mekanik işlemden sonraki boyut tolerans bandının büyük uçuculuk ve istikrarsızlık gösterdiği görülebilir. Bu istikrarsızlık büyük boyutta sıçramalara neden olur. Tolerans bandı standart tolerans bandından daha büyüktür; bu, aynı parça partisinin boyut farkının nispeten açık olduğunu gösterir; bu, montaj sırasında parçaların değiştirilebilirliğini ve montaj doğruluğunu doğrudan etkileyecektir. Ürün yeterlilik oranı yalnızca %66'dır, bu da işleme maliyetinin çok yüksek olduğu anlamına gelir. Damgalamadan sonra, boyut tolerans bandı küçük, dar, standart tolerans bandından daha küçük, boyut olarak sabit ve hassasiyeti yüksektir; bu, aynı partideki parçaların boyut farkının küçük olduğunu ve ürün yeterlilik oranının% 100'e ulaştığını gösterir. Boyutun yüksek stabilitesi yalnızca ürünlerin birbiriyle değiştirilebilirliğini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda sonraki montaj sürecini basitleştirir ve üretim verimliliğini artırır [3].
Tablo 3 İşleme ve damgalama arasındaki boyut tolerans bantlarının karşılaştırılması (birim: mm)
4.3 İş verimliliği
Damgalama işlemi, işleme işlemine kıyasla parça başına 48 dakikalık işlem süresinden tasarruf sağlar ve iş verimliliği 3 kat artar, bu da işlem sayısını azaltır ve işleme zorluğunu azaltır.
4.4 Ekonomik faydalar
Damgalama, işlemeyle karşılaştırıldığında parça başına ortalama 57,53 yuan tasarruf sağlar, işleme maliyetini büyük ölçüde azaltır ve pazar rekabet gücünü artırır.
V. Sonuç
Bu belge, U- şeklindeki temas parçasının yapısal özelliklerine dayalı olarak süreci geliştirir, geleneksel delme ve frezeleme işleminin yerine kalıpla damgalama işlemini benimser, işlem akışını basitleştirir ve işlem doğrulamasından sonra aşağıdaki sonuçları çıkarır.
1) U-şekilli temas parçası işleme prosesi, boyut doğruluğunu geliştirebilen, boyutsal kararlılığı geliştirebilen, prosesleri azaltabilen, işleme zorluğunu azaltabilen, işleme verimliliğini ve ürün kalitesini iyileştirebilen ve maliyetleri azaltabilen bir damgalama prosesine dönüştürülmüştür.
2) Damgalama işlemi, işleme sürecinin delik delme doğruluğunu garanti edememesi sorununu çözer ve çoklu kenetleme ve hata birikimi nedeniyle üç- boyutlu yön deliği ile kama yuvası deliğinin göreceli konumunun garanti edilemediği darboğazı ortadan kaldırır.
3) Bu damgalama işlemi desteklenebilir ve ayırıcıların tüm U-şekilli kontaklarının üretimi ve işlenmesine uygulanabilir ve aynı zamanda diğer endüstrilerdeki U-şekilli parçaların işlenmesi için önemli bir referans sağlar.
