Обробка листового металу високої міцності з титанового сплаву

Враховуючи складність різання великогабаритних, високоміцних і важкооброблюваних деталей з титанового сплаву, ми провели ітераційні дослідження різних методів обробки листового металу, реконструювали вихідний процес і вирішили проблему холодного волочіння за допомогою запровадження лазерного різання, фрезерування з ЧПУ та інших методів обробки. Проблеми з точністю обробки, викликані пружинним зворотним ходом, і труднощі обробки ручного фрезерування високоміцних матеріалів оптимізують ефективність виробництва різних складних для обробки ланок і скорочують час обробки.

У виробництві та обробці деталей з листового металу процес різання є переважно ручним. Для виробництва та обробки матеріалів із алюмінієвих сплавів різання та обробка пластин товщиною менше 30мм є більш придатним, але загальна ефективність виробництва та точність виробництва низькі. Зі зростанням попиту на високу точність і високу продуктивність в авіаційній продукції поступово збільшується застосування титанових сплавів, алюмінієво-літієвих сплавів, нержавіючої сталі та інших матеріалів. Тривалий час обробки необхідний для різання деталей складної форми, нерівних контурів, пористих і високоміцних матеріалів. Обробка складніша. Особливо великі частини обшивки фюзеляжу, оброблені з титанових сплавів, мають високу міцність матеріалу та велику деформацію відскоку при розтягуванні. Досягти точних форм методом холодної витяжки надзвичайно важко. Оскільки під час лазерного різання та різання з ЧПК необхідно враховувати певну компенсацію запасу процесу, ефективність виробництва деталей знижується [1-6]. У цій статті в якості прикладу взято великогабаритні холоднотягнуті деталі шкіри з титанового сплаву. На основі врахування компенсації процесу всебічно порівнюється час, необхідний для різних процесів обробки листового металу, і процес оптимізується на основі результатів перевірки для підвищення ефективності складних для обробки деталей з титанового сплаву. Ефективність виробництва і точність виготовлення. Після перевірки фактичного виробництва було вирішено проблему обробки типових деталей шкіри з титанового сплаву, які важко обробляти, показано на малюнку 1, і основні труднощі при різанні та обробці були усунені. Завдяки ітераційній оптимізації процесу загальний час обробки продукту було значно скорочено порівняно з до оптимізації.

Малюнок 1 Типові деталі оболонки з титанового сплаву, які важко обробляти

Деталі шкіри з титанового сплаву мають багато отворів, а деякі з них мають особливу форму, як-от L-подібну, овальну та канавку. Кількість отворів у деталях розподіляється між 21 і 24, і в процесі складання є кілька контрольних точок позиціонування та взаємних координаційних зв’язків. Ця деталь вкрай складна в обробці і має низьку продуктивність. Під час різання деталей оператор повинен спочатку попередньо розмістити, розмітити кожен отвір і лінію контуру деталі, грубо вирізати контур і знайти точки позиціонування кожного отвору, потім точно розмітити лінію, а потім завершити фрезерування вручну. Процес виробництва тривалий, а обробка займає багато часу. У таблиці 1 наведено ефективний час обробки, необхідний для кожної станції при фактичному виробництві. Середній ефективний час обробки, необхідний для чотирьох типів деталей шкіри, є відносно довгим, 33,75 години. У більшості випадків для спільної обробки потрібні 2-3 людини, що призводить до низької ефективності виробництва.

Таблиця 1 Ефективний час обробки, необхідний для кожної станції при фактичному виробництві (одиниця: год)

З ефективного часу обробки, необхідного для кожної станції, наведеного в таблиці 1, легко виявити, що час, необхідний для різання (чорнове різання та тонке фрезерування), становить 78% процесу вузьких місць. Тобто ключовим моментом для підвищення ефективності організації виробництва продукції є ріжуча ланка. . Щоб вирішити проблему складного різання, планується запровадити метод різання з ЧПК, реконструювати технологічний процес і поступово ітераційно оптимізувати метод процесу. Запровадьте лазерне різання для оптимізації. Оскільки існує багато взаємозв’язків координації між різанням та складанням отвору деталі, а пружинне повернення холодним витягуванням спричиняє значні відхилення в точності форми деталі, у процесі впровадження зберігається запас, щоб уникнути утворення браку.

Завдяки оптимізації зв’язку ручного грубого різання з лазерним різанням ефективний час обробки, необхідний станції різання, було зменшено. У таблиці 2 наведено ефективний час обробки, необхідний кожній станції після першої оптимізації методу процесу. Можна виявити, що Частина 1 і Частина 2 Загальний необхідний час обробки скоротився на 21,9%, а загальний час обробки, необхідний для частин 3 і 4, зменшився на 16,9%. Однак час обробки, необхідний для деталей, все ще тривалий, а запас, що залишився, призводить до великого робочого навантаження для ручного точного маркування та ручного тонкого фрезерування. , надто висока трудомісткість.

Таблиця 2 Ефективний час обробки, необхідний для кожної станції методу лазерного різання (одиниця: год)

Час виробництва та обробки цих чотирьох частин шкіри все ще надто довгий. Другий метод процесу був оптимізований для фрезерування з ЧПК, що зменшило робоче навантаження на розмітку, чорнове різання та тонке фрезерування лише до лінії контуру, тоді як положення та розмір отвору були забезпечені фрезеруванням з ЧПК для забезпечення точності. Перевірка процесу виявила, що час обробки, необхідний для всього процесу, відновився, причому основними постраждалими станціями є ручне різання форм і ручне тонке фрезерування форм. У таблиці 3 наведено ефективний час обробки, необхідний для кожної станції після оптимізації методу фрезерування з ЧПК. Порівняно з першими результатами оптимізації загальний час обробки частин 1 і 2 збільшився на 8%, а загальний час обробки частин 3 і 4 збільшився на 1,7%. Аналізуючи причини збільшення ефективного часу обробки, основною причиною є те, що час фрезерування з ЧПК перевищує загальний час, зменшений за рахунок оптимізації інших робочих станцій. Позиціонування з ЧПК, регулювання поверхні та перевірка ланок займають багато часу та потребують подальшого налаштування.

Таблиця 3 Ефективний час обробки, необхідний для кожної станції методу фрезерування з ЧПК (одиниця: год)

У поєднанні з результатами оптимізації методу лазерного різання під час третьої оптимізації процесу ланка форми ручного чорнового різання методу фрезерування з ЧПУ була оптимізована до форми лазерного чорнового різання. Лазерне грубе різання може мінімізувати запас процесу фрезерування деталі. З одного боку, це скорочує час, необхідний для ручного грубого різання форми, і в той же час, це також побічно значно збільшує час обробки ручного тонкого фрезерування форми. У таблиці 4 наведено ефективний час обробки, необхідний для кожної станції методу фрезерування лазер + ЧПК. Порівнюючи результати оптимізації, виявлено, що загальний ефект оптимізації очевидний, а загальний час обробки продукту зменшено на 37,5% і 40,8% відповідно порівняно з до оптимізації.

Таблиця 4 Ефективний час обробки, необхідний для кожної станції методу фрезерування лазером + ЧПК (одиниця: год)

Ця стаття спрямована на труднощі різання та низьку ефективність виробництва пористих деталей шкіри з титанового сплаву, реконструює технологічний процес і поступово оптимізує метод процесу. З огляду на збереження припуску на обробку були перевірені різні методи обробки листового металу, всебічно порівняно час, необхідний для процесу, і визначено оптимальний потік процесу. Нарешті, для вирішення проблеми було використано метод поєднання лазерного чорнового різання зовнішньої форми та фрезерування внутрішнього отвору з ЧПУ. Усувається проблема складної обробки деталей і значно скорочується час обробки.