Тема 3. Визначення коефіцієнта використання матеріалів

Завдання № 3

Визначити коефіцієнт використання матеріалу при виготовленні деталей в однорядних штампах послідовної або комбінованої дії з металевої стрічки товщиною t і довжиною L.

Вихідні дані прийняти за табл. 3.1.

3.1. Теоретичні основи розрахунку

Коефіцієнтів використання матеріалу є одним з найважливіших техніко-економічних показників виробництва. Його визначають як відношення маси виготовленої продукції до маси використаного матеріалу у відсотках:

(3.1.)

Методика визначення КВМ залежить від виду продукції та технології її виготовлення. Так, наприклад, для виробництва деталей та виробів з різноманітних металевих та неметалевих матеріалів (полімерів, шкіри, текстилю, паперу та інших) широко використовують листове штампування. Для цього використовують вихідні матеріали, прокат, у вигляді листів, штаб, стрічок. Листи стандартних розмірів застосовують для штампування деталей значних розмірів, наприклад, облицювання автомобілів: деталі середніх розмірів штампують із штаб та стрічка, які отримують шляхом розрізання стандартних листів, а дрібні деталі та вироби штампують з металевих стрічок, які поставляють у рулонах.

Листове штампування здійснюють на швидкохідних механічних пресах за допомогою спеціальних інструментів – штампів, які за принципом дії поділяють на прості та комбіновані. Цим способом виготовляють просторові деталі з листового металу за рахунок його пластичної деформації. Слід зауважити, що у більшості операцій листового штампування товщина матеріалу практично не змінюється. Тому при визначенні коефіцієнта використання матеріалу можна користуватися формулою:

(3.2.)

де F_пр – площа або поверхня продукції;

F_мат – площа листового матеріалу, який використовується.

Для виготовлення плоских деталей застосовують тільки розділювальні штампи та операції, основними з яких є вирубування (відокремлення деталі від заготовки по зовнішньому контуру) і пробивання отворів (відокремлення відходу від деталі по внутрішньому контуру). Просторові вироби типу коробок, банок, стаканів, каструль та інші виготовляють у формозмінювальних штампах за допомогою таких операцій як витягування, гнуття, сортування і формування. Так, наприклад, для виготовлення деталей типу стакан діаметром D і висотою h необхідно спочатку вирубувати заготовку у формі круга діаметром D₀ , а потім витягнути стакан. Діаметром заготовки D₀ визначають за умови:

(3.3.)

Тоді (3.4.)

Таблиця 3.1

Вихідні дані до завдання №3

№ вар.	Останні числа залікової книжки	Розміри заготовки і деталей, мм
		L	t	D	d	h
1.	00; 35; 70	800	0,8	10	5	-
2.	01; 36; 71	1000	1,0	12	8	-
3.	02; 37; 72	1200	1,2	30	20	-
4.	03; 38; 73	1500	3,0	50	30	-
5.	04; 39; 74	1300	2,5	50	40	-
6.	05; 40; 75	1400	1,8	20	8	-
7.	06; 41; 76	1100	1,5	16	10	-
8.	07; 42; 77	900	0,9	8	5	-
9.	08; 43; 78	1600	0,5	15	10	-
10.	09; 44; 79	2000	2,8	40	10	-
11.	10; 45; 80	1200	1,5	30	-	20
12.	11; 46; 81	1300	2,0	40	-	25
13.	12; 47; 82	1400	2,2	50	-	30
14.	13; 48; 83	1500	1,6	60	-	35
15.	14; 49; 84	1600	1,8	70	-	40
16.	15; 50; 85	1700	2,5	80	-	45
17.	16; 51; 86	1800	1,8	90	-	60
18.	17; 52; 87	1900	2,2	100	-	65
19.	18; 53; 88	2000	2,5	120	-	80
20.	19; 54; 89	2100	3,0	110	-	70
21.	20; 55; 90	1200	3,0	40	10	25
22.	21; 56; 91	1300	2,5	50	8	30
23.	22; 57; 92	1400	2,2	60	20	35
24.	23; 58; 93	1500	1,8	70	25	40
25.	24; 59; 94	1600	1,6	150	100	50
26.	25; 60; 95	1700	1,8	160	115	60
27.	26; 61; 96	1800	2,0	170	95	70
28.	27; 62; 97	1900	2,2	180	80	80
29.	28; 63; 98	2000	2,5	80	30	45
30.	29; 64; 99	2100	2,8	190	90	90
31.	30; 65; -	2200	3,0	250	150	100
32.	31; 66; -	2300	3,2	300	200	50
33.	32; 67; -	2500	3,5	350	75	100
34.	33; 68; -	2800	3,5	400	150	150
35.	34; 69; -	3000	3,5	450	150	200

Примітка: варіанти 1 – 10 шайби з зовнішнім діаметром D і внутрішнім діаметром d; 11 – 20 – стакани діаметром D і висотою h; 21 – 35 – стакани діаметром D, висотою h і отвором у дні діаметром d.

Плоскі деталі, а також круглі заготовки просторових деталей вирубують з листа, штаби або стрічки, розміри яких визначають з урахуванням надійної роботи штампів і зручності видалення відходів з робочої зони. Так, наприклад, при штампуванні дрібних деталей із штаби або стрічки в штампах комбінованої дії між краями штаби і контуром вирубуваної деталі або заготовки, а також між контурами суміжних деталей і заготовок у штабі (стрічці) передбачають кромки і перемички, розміри яких залежать від товщини матеріалу і форми контуру, що вирубується.

Таблиця 3.2.

Розміри кромки (а) і перемичок (в) при вирубанні листових

заготовок і деталей в штампах послідовної дії

Товщина листа, мм	0,8	1,0	1,2	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Ширина кромки (а),мм	1,5	1,6	1,7	1,8	2,1	2,4	2,6	2,9
Ширина перемички (в),мм	1,3	1,35	1,4	1,5	1,8	2,0	2,3	2,5

При вирубуванні круглих заготовок і деталей за даними табл.3.2.вибирають розмір перемички між контурами деталей, а ширину кромок беруть рівною ширині перемички. Якщо контури деталі прямолінійні, то при відсутності особливих вимог щодо якості контуру перемички не передбачаються. Розміри кромок враховують при визначенні ширини штаби або стрічки, а розміри перемичок – для визначення кроку подачі штаби або стрічки в штампах послідовної дії.

Для визначення КВМ при листовому штампуванні в штампах послідовної дії спочатку складають схему розміщення деталей або заготовок в стрічці (розкладку) з урахуванням кромок і перемичок, а також технології штампування. Потім обчислюють ширину стрічки і крок подачі:

В=М+2_а; К=D+в, (3.5.)

де М і D - відповідно найбільші розміри контуру, що вирубується у стрічці в напрямах ширини стрічки і її подачі. Їх значення округлюють до цілих чисел міліметрів. Далі визначають кількість деталей, які можна виготовити із стрічки довжиною L, при застосуванні штампу з боковими упорами за формулою і округлюють до цілого числа; обчислюють площу або поверхню деталі з урахуванням її розмірів і конфігурації, використовуючи відомі формули геометрії для визначення площ поверхонь простих фігур. Радіусами заокруглень 3-5 мм нехтують. Коефіцієнт використання матеріалу визначають за формулою:

(3.6.)