وبأخذ الاتصال النحاسي النقي على شكل حرف U-كمثال، يتم تنفيذ تحسين العملية لمعالجة أوجه القصور في عملية المعالجة الميكانيكية بعد الثني. من خلال تحليل هيكل الأجزاء وتصميم القالب، يتم استخدام عملية الختم بدلاً من الحفر والطحن لإكمال معالجة القوس والشق والثقب لجهة الاتصال على شكل U-، مما يبسط تدفق العملية، ويتجنب أخطاء المعالجة الناتجة عن التثبيت المتعدد، ويحسن جودة المنتج وكفاءة الإنتاج بشكل كبير.
1. مقدمة
وباعتبارها مكونًا رئيسيًا لأداة الفصل، فإن جودة المعالجة ودقة جهة الاتصال النحاسية النقية على شكل حرف U- تؤثر بشكل مباشر على أداء وموثوقية الجهاز بأكمله. يظهر الشكل 1 هيكل جهة الاتصال على شكل U-. في تقنية المعالجة التقليدية، يجب أولاً ثني قطعة العمل على شكل U، ثم تثبيتها ومعالجتها عدة مرات، بما في ذلك الطحن من خلال الثقوب الدائرية، وفتحات مجرى المفاتيح، وحواف الحواف الطرفية، وطحن الشقوق السفلية وعمليات أخرى في الاتجاه-ثلاثي الأبعاد. تدفق العملية معقد ووقت المعالجة طويل. بسبب التثبيت المتعدد، من السهل التسبب في تراكم أخطاء المعالجة، مما يؤثر على دقة الأبعاد وجودة سطح المنتج. بالإضافة إلى ذلك، تؤدي المعالجة المتعددة أيضًا إلى زيادة تكاليف الإنتاج وتقليل كفاءة الإنتاج، مما يجعل من الصعب تلبية احتياجات الإنتاج الصناعي الحديث من الكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة والجودة العالية.
الشكل 1: بنية الاتصال على شكل حرف U-.
من أجل التغلب على عيوب تكنولوجيا المعالجة التقليدية وتحسين كفاءة المعالجة وجودة المنتج للملامسات على شكل حرف U-، تم اقتراح عملية تعتمد على ختم القالب لتبسيط تدفق المعالجة، وتقليل خطوات المعالجة، وتجنب أخطاء المعالجة الناتجة عن التثبيت المتعدد، وذلك لتحقيق الغرض المتمثل في تحسين دقة معالجة المنتج وجودته. بالإضافة إلى ذلك، بما أن عملية الختم بالقالب تتمتع بمزايا كفاءة الإنتاج العالية والتكلفة المنخفضة، فيمكنها تقليل تكاليف الإنتاج بشكل كبير وتحسين الكفاءة الاقتصادية.
2. تحليل العمليات وتحسينها
2.1 هيكل المنتج
إن ملامسة مفتاح العزل مصنوعة من مادة النحاس النقي، والتي تتمتع بموصلية جيدة، ليونة ومقاومة للتآكل [1]. وفقًا للمستويات الحالية المختلفة، تتم معالجتها إلى سماكات وأحجام مختلفة من جهات الاتصال. تم تصميم جهة الاتصال لتكون على شكل حرف U-، بحيث يمكن أن تشكل منطقة اتصال أكبر عندما تتصل بجهة الاتصال المقابلة، وبالتالي تقليل مقاومة التلامس وتحسين الموصلية. كما أنه يساعد على تقليل تراكم الغبار والأوساخ، وتحسين القدرة على التنظيف الذاتي-، وتقليل المشكلات مثل ضعف الاتصال الناتج عن التلوث.
بأخذ جهة الاتصال على شكل حرف U على فاصل الفصل GW10-363DW/J5000 كمثال، تظهر أبعادها الهيكلية في الشكل 2. مادة قطعة العمل عبارة عن لوح نحاسي نقي بسمك 5 مم T2Y، صلابة أكبر من أو تساوي 80HBW، نسبة التوصيل %IACS أكبر من أو تساوي 97، محتوى النحاس (جزء الكتلة) أكبر من أو يساوي 99.9%[1].
الشكل 2 الأبعاد الهيكلية لجهة الاتصال على شكل حرف U- الموجودة على أداة الفصل GW10-363DW/J5000
تحتوي جهة الاتصال على شكل حرف U-على-فتحات وفتحات للمفاتيح على كلا الجانبين، وشقوق على كلا الطرفين، وفتحات ملولبة ومن خلال فتحات في الأسفل. يتم استخدام الفتحات الموجودة على كلا الجانبين والثقوب الموجودة في الأسفل لتحديد المواقع، وأبعاد تحديد المواقع مطلوبة بشكل صارم. يجب أن تكون الفتحات على كلا الجانبين من خلال-الثقب، ومتطلبات الدقة عالية، فقط 0.022 مم. هذا هو التحدي الكبير للتصنيع.
2.2 تدفق العملية الحالية
إن تدفق العملية الحالي للتلامس على شكل U- هو: قطع مواد الصفائح ← ثني الضغط ← التصحيح ← الطحن ← إزالة نتوءات من الجوانب الأربعة ← طحن قوس R20 مم وثقب جانبي وثقب مجرى المفتاح في مركز المعالجة العمودي ← ثقب قاع الحفر ← طحن شق السطح السفلي ← الحفر ← التنصت ← التوسيع ← إصلاح وتلميع الكماشات.
في تدفق العملية الحالي، يتم إكمال الثقوب الدائرية وفتحات الممرات والثقوب السفلية والشقوق الموجودة على جانبي جهة الاتصال على شكل حرف U- عن طريق الطحن والحفر وطرق المعالجة الميكانيكية الأخرى، والتي تتطلب أدوات تثبيت متعددة وتكون عرضة لأخطاء المعالجة. تم اختيار عشر قطع تلامس على شكل حرف U بعد التصنيع بشكل عشوائي لقياس الحجم، وكان معدل تأهيل المنتج حوالي 66% فقط (انظر الجدول 1).
الجدول 1: أبعاد التصنيع والمعدل المؤهل للاتصال على شكل U-.
2.3 تحسين العملية
بعد التحليل الهيكلي لجهة الاتصال على شكل حرف U-، يُعتقد أنه يمكن إكمال الفتحات من خلال الفتحات وفتحات الممرات والثقوب السفلية والشقوق على كلا الجانبين عن طريق الختم. تم تحسين العملية الحالية. تدفق العملية المحسن هو: قطع مواد الصفائح ← ثني الضغط ← التصحيح ← الطحن ← إزالة نتوءات من أربعة جوانب ← ثقب قوس R20mm، ثقب جانبي وثقب مفتاح ← ثقب الثقب السفلي ← ثقب الشق السفلي ← النقر ← إصلاح وتلميع الكماشة.
تم تغيير مركز الطحن الرأسي الأصلي بقوس R20mm والثقب الجانبي وثقب المفتاح ليتم استكماله عن طريق الختم؛ تم تغيير الحفر الأصلي المكون من 5 فتحات سفلية إلى ختم زمني واحد-؛ يتم تغيير درجة الطحن الأصلية لتكتمل عن طريق الختم.
ثالثا. تصميم القالب
يتطلب استخدام القوالب للختم دراسة شاملة لخصائص مادة المنتج ومعلمات عملية الختم وهيكل القالب وكفاءة الإنتاج. وفقًا لهيكل الاتصال على شكل حرف U-، يلزم تصميم ثلاث مجموعات من القوالب لتحقيق ثقب الفتحات، وفتحات مجرى المفاتيح، وأقواس R20 مم على كلا الجانبين، وتثقيب الفتحات الخمسة السفلية مرة واحدة-، وتثقيب الشقوق عند طرفي الجزء السفلي.
3.1 معلمات العملية
صيغة حساب قوة التقطيع هي
ف＝KLtτ/1000 (1)
حيث P هي قوة التقطيع (كيلو نيوتن)؛ K هو عامل الأمان، بشكل عام 1.3؛ L هو محيط التقطيع (مم)، أي محيط جزء التقطيع؛ t هو سمك المادة (مم)؛ τ هي قوة القص للمادة (N/mm2)، والنحاس النقي τ=240N/mm2.
قوة الطمس لجهة الاتصال على شكل حرف U هي P＝1.3×170×5×240/1000＝265.2 (كيلو نيوتن)، ويمكن تحديد ضغط 350 كيلو نيوتن أو 400 كيلو نيوتن. يبلغ خلوص التقطيع من النحاس النقي بشكل عام 13% من سمك المادة، ويبلغ خلوص التقطيع المزدوج الجوانب للوحة بسمك 5 مم حوالي 0.65 مم. يتم ضبط سرعة الختم وفقًا لحالة الإنتاج الفعلية لضمان استقرار عملية الختم وجودة المنتج [2].
3.2 تصميم هيكل القالب ومبدأ العمل
المجموعات الثلاث من القوالب المطلوبة لختم جهات الاتصال على شكل حرف U-جميعها تعتمد هيكل قالب مستقيم-مثبت، يتكون من قالب علوي وقالب سفلي. يوضح الشكل 3 الثقب-الجانبي من خلال-الفتحة، وفتحة مجرى المفتاح، وقالب الختم القوسي R20mm، ويوضح الشكل 4 الفتحات الخمسة السفلية لقالب الختم الزمني-، ويبين الشكل 5 قالب الختم ذي الحز السفلي. مبدأ عمل الثقب الجانبي، ثقب مجرى المفتاح، وقالب ختم القوس R20mm هو كما يلي: ضع قطعة العمل 3 على القالب 6، ثم ضعها على أساس سمك جهة الاتصال. يتم وضع قطعة الشغل 3 تحت مشبك كتلة الحد (كتلة الحد الجانبي 4 وكتلة التوقف الخلفية 7). يتم توصيل جزء القالب العلوي من القالب بشكل ثابت بآلة الختم من خلال مقبض القالب 17، ويتم توصيل جزء القالب السفلي بشكل ثابت بآلة الختم من خلال مقعد القالب السفلي 1. عند بدء تشغيل آلة الختم، يتحرك جزء القالب العلوي إلى الأسفل، ويتم تثبيت قطعة العمل بين لوحة التفريغ 8 والقالب 6. بعد التثقيب بواسطة آلة التثقيب، تتم معالجة الفتحات من خلال - وفتحات مجرى المفاتيح وأقواس R20mm على كلا الجانبين اكتمال. ثم يتوقف الضغط عند أدنى موضع، ويتم ضغط الجسم المرن 11 إلى أقصى موضع، ثم تتحرك لوحة التفريغ للأسفل تحت القوة المرنة للجسم المرن، ويعود جزء القالب العلوي إلى حالته الأصلية، مكملاً دورة التثقيب.
الشكل 3 الفتحة الجانبية، فتحة المفتاح، وقالب ختم القوس R20mm 1-مقعد القالب السفلي 2-الوسادة السفلية 3-قطعة العمل 4-كتلة الحد الجانبي 5-عمود التوجيه 6-القالب 7-سدادة خلفية 8-لوحة التفريغ 9-كم عمود دليل تحديد المواقع 10-الثقب 1 11-الجسم المرن 12-جلبة التوجيه 13-لوحة التثبيت المثقوبة 14-الوسادة العلوية 15 مقعدًا علويًا، 16 ثقبًا، مقبض 17 قالبًا، 18 ثقبًا 2 19-3
الشكل 4: الثقب السفلي لقالب ختم الوقت-الواحد
الشكل 5: قالب ختم من الدرجة السفلية
وبما أنها عملية تثقيب متزامنة متعددة-الثقوب، فقد تم تصنيع التثقيب من النوع المتدرج لتأخير الضغط على التثقيب أو تقليله.
يشبه التصميم الهيكلي ومبدأ العمل لقالب الختم الموضح في الشكلين 4 و5 تلك الخاصة بقالب الختم الموضح في الشكل 3.
تم وضع الثقب السفلي للقالب الموضح في الشكل 4 حسب الشكل الداخلي لقطعة الاتصال على شكل -U، لذلك يجب أن يكون الأخدود على شكل U- موحدًا ويجب أن يكون السطح السفلي أملسًا ومسطحًا لضمان دقة حجم الثقب السفلي وحجم موضع الثقب بعد الختم.
يستخدم القالب الموضح في الشكل 5 الثقب السفلي المثقوب في العملية السابقة كمرجع لوضع الشق لضمان دقة حجم الشق.
3.3 اختيار مادة القالب
نظرًا لأن قالب الختم يحتاج إلى تحمل الضغط والصدمات والاهتزازات الكبيرة أثناء التشغيل، فمن المحتمل جدًا أن يتعرض القالب للتلف والكسر والتشوه بسبب التآكل طويل الأمد-. ولذلك، عند اختيار مادة القالب، ينبغي تفضيل الفولاذ القالب Cr12Mo1V1 ذو الصلابة العالية، ومقاومة التآكل الجيدة والقوة العالية. نظرًا لأن محتوى العناصر المعدنية مثل الموليبدينوم والفاناديوم في فولاذ القالب Cr12Mo1V1 مرتفع نسبيًا، ويتم تكرير الحبوب بالكامل وتحسين توزيع الكربيدات بشكل كامل، فإن هذا النوع من الفولاذ يتمتع بقوة ثني وصلابة جيدة، وله عمر خدمة مرتفع جدًا ومقاومة للتآكل، مما يمكن أن يوفر ضمانًا أساسيًا جيدًا للتشغيل طويل المدى لقالب الختم [2]. رابعا. التحقق من العملية وتحليلها
4.1 حجم المعالجة
بعد التحقق على الجهاز، تم اختيار 10 جهات اتصال على شكل حرف U - بشكل عشوائي لقياس حجم الختم، وكانت جميع الأحجام المقاسة ضمن نطاق التسامح. يوضح الجدول 2 متوسط الحجم المقاس ومعدل تأهيل المنتج.
جدول 2 حجم ختم الاتصال على شكل U- ومعدل تأهيل المنتج
4.2 مقارنة نطاق التسامح
يظهر الجدول 3 مقارنة بين المعالجة الميكانيكية ونطاقات تحمل حجم الختم. ويمكن ملاحظة أن نطاق تحمل الحجم بعد المعالجة الميكانيكية يظهر تقلبًا كبيرًا وعدم استقرار. يؤدي عدم الاستقرار هذا إلى قفزات كبيرة الحجم. نطاق التسامح أكبر من نطاق التسامح القياسي، مما يشير إلى أن اختلاف الحجم لنفس مجموعة الأجزاء واضح نسبيًا، مما سيؤثر بشكل مباشر على قابلية التبادل ودقة تجميع الأجزاء أثناء التجميع. معدل تأهيل المنتج هو 66% فقط، مما يعني أن تكلفة المعالجة مرتفعة جدًا. بعد الختم، يكون نطاق تحمل الحجم صغيرًا وضيقًا وأصغر من نطاق التسامح القياسي، ومستقرًا في الحجم، وعالي الدقة، مما يشير إلى أن اختلاف حجم الأجزاء في نفس الدفعة صغير، ويصل معدل تأهيل المنتج إلى 100٪. لا يؤدي الثبات العالي للحجم إلى تحسين قابلية تبادل المنتجات فحسب، بل يبسط أيضًا عملية التجميع اللاحقة ويحسن كفاءة الإنتاج [3].
الجدول 3 مقارنة نطاقات تحمل الحجم بين التصنيع والختم (الوحدة: مم)
4.3 كفاءة العمل
توفر عملية الختم 48 دقيقة من وقت المعالجة لكل قطعة مقارنة بعملية التصنيع، وتزداد كفاءة العمل بمقدار 3 مرات، مما يقلل من عدد العمليات ويقلل من صعوبة المعالجة.
4.4 الفوائد الاقتصادية
يوفر الختم متوسط 57.53 يوان لكل قطعة مقارنة بالتصنيع الآلي، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة المعالجة ويعزز القدرة التنافسية في السوق.
خامسا الاستنتاج
تعمل هذه الورقة على تحسين العملية استنادًا إلى الخصائص الهيكلية لقطعة الاتصال على شكل حرف U-، وتعتمد عملية ختم القالب لتحل محل عملية الحفر والطحن التقليدية، وتبسط تدفق العملية، وتستخلص الاستنتاجات التالية بعد التحقق من العملية.
1) تم تغيير عملية تصنيع قطع الاتصال على شكل حرف U إلى عملية ختم، والتي يمكنها تحسين دقة الأبعاد، وتعزيز استقرار الأبعاد، وتقليل العمليات، وتقليل صعوبة المعالجة، وتحسين كفاءة المعالجة وجودة المنتج، وتقليل التكاليف.
2) تعمل عملية الختم على حل مشكلة عدم قدرة عملية التصنيع على ضمان دقة التثقيب، وتكسر عنق الزجاجة بحيث لا يمكن ضمان الموضع النسبي لثقب الاتجاه ثلاثي الأبعاد - وثقب مجرى المفتاح بسبب التثبيت المتعدد وتراكم الأخطاء.
3) يمكن تعزيز عملية الختم هذه وتطبيقها على إنتاج ومعالجة جميع نقاط الاتصال على شكل U- لقواطع الفصل، كما أنها توفر مرجعًا مهمًا لمعالجة الأجزاء على شكل U- في الصناعات الأخرى.
