Dengan mengambil contoh kontak tembaga murni berbentuk U-, peningkatan proses diterapkan untuk mengatasi kekurangan proses pemrosesan mekanis setelah pembengkokan. Melalui analisis struktur bagian dan desain cetakan, proses stamping digunakan sebagai pengganti pengeboran dan penggilingan untuk menyelesaikan pemrosesan busur, takik, dan lubang pada kontak berbentuk U-, menyederhanakan aliran proses, menghindari kesalahan pemrosesan yang disebabkan oleh banyak penjepitan, dan sangat meningkatkan kualitas produk dan efisiensi produksi.
1. Pendahuluan
Sebagai komponen utama pemisah, kualitas dan presisi pemrosesan kontak tembaga murni berbentuk U-secara langsung memengaruhi kinerja dan keandalan seluruh mesin. Struktur kontak berbentuk U-ditunjukkan pada Gambar 1. Dalam teknologi pemrosesan tradisional, benda kerja harus terlebih dahulu ditekuk menjadi bentuk U, lalu dijepit dan diproses beberapa kali, termasuk penggilingan melalui lubang melingkar, lubang alur pasak, talang ujung, takik dasar penggilingan, dan proses lainnya dalam-arah tiga dimensi. Alur prosesnya rumit dan waktu prosesnya lama. Karena penjepitan berulang kali, mudah menyebabkan akumulasi kesalahan pemrosesan, yang memengaruhi keakuratan dimensi dan kualitas permukaan produk. Selain itu, pemrosesan ganda juga meningkatkan biaya produksi dan mengurangi efisiensi produksi, sehingga sulit untuk memenuhi kebutuhan produksi industri modern akan efisiensi tinggi, biaya rendah, dan kualitas tinggi.
Gambar 1 Struktur kontak berbentuk U-
Untuk mengatasi kelemahan teknologi pemrosesan tradisional dan meningkatkan efisiensi pemrosesan dan kualitas produk kontak berbentuk U-, proses berdasarkan die stamping diusulkan untuk menyederhanakan aliran pemrosesan, mengurangi langkah-langkah pemrosesan, dan menghindari kesalahan pemrosesan yang disebabkan oleh banyak penjepitan, sehingga mencapai tujuan meningkatkan akurasi dan kualitas pemrosesan produk. Selain itu, karena proses die stamping memiliki keunggulan efisiensi produksi yang tinggi dan biaya rendah, proses ini dapat mengurangi biaya produksi secara signifikan dan meningkatkan efisiensi ekonomi.
2. Analisis dan perbaikan proses
2.1 Struktur produk
Kontak saklar isolasi terbuat dari bahan tembaga murni yang memiliki konduktivitas, keuletan dan ketahanan korosi yang baik [1]. Menurut tingkat arus yang berbeda, itu diproses menjadi berbagai ketebalan dan ukuran kontak. Kontak didesain berbentuk U-, sehingga dapat membentuk area kontak yang lebih besar saat bersentuhan dengan kontak yang sesuai, sehingga mengurangi resistansi kontak dan meningkatkan konduktivitas. Hal ini juga membantu mengurangi akumulasi debu dan kotoran, meningkatkan-kemampuan membersihkan diri, dan mengurangi masalah seperti kontak buruk yang disebabkan oleh polusi.
Mengambil contoh kontak berbentuk U-pada pemisah GW10-363DW/J5000, dimensi strukturalnya ditunjukkan pada Gambar 2. Bahan benda kerja adalah pelat tembaga murni T2Y setebal 5 mm, kekerasan lebih besar dari atau sama dengan 80HBW, persentase konduktivitas %IACS lebih besar dari atau sama dengan 97, kandungan Cu (fraksi massa) lebih besar dari atau sama dengan 99,9%[1].
Gambar 2 Dimensi struktural kontak berbentuk U-pada pemisah GW10-363DW/J5000
Kontak berbentuk U-memiliki lubang tembus dan lubang alur pasak di kedua sisinya, takik di kedua ujungnya, serta lubang berulir dan lubang tembus di bagian bawah. Lubang tembus di kedua sisi dan lubang tembus di bagian bawah digunakan untuk pemosisian, dan dimensi pemosisian sangat diperlukan. Lubang di kedua sisi harus berupa lubang tembus, dan persyaratan presisinya tinggi, hanya 0,022 mm. Ini merupakan tantangan besar bagi pemesinan.
2.2 Alur proses yang ada
Alur proses kontak berbentuk U-yang ada adalah: pemotongan bahan lembaran → penekanan pembengkokan → koreksi → penggilingan → menghilangkan gerinda di empat sisi → penggilingan busur R20mm, lubang samping dan lubang alur pasak pada pusat permesinan vertikal → pengeboran lubang bawah → penggilingan takik permukaan bawah → pengeboran → penyadapan → reaming → perbaikan dan pemolesan tang.
Dalam aliran proses yang ada, lubang melingkar, lubang alur pasak, lubang bawah, dan takik di kedua sisi kontak berbentuk U-dilengkapi dengan penggilingan, pengeboran, dan metode pemrosesan mekanis lainnya, yang memerlukan banyak penjepitan dan rentan terhadap kesalahan pemrosesan. Sepuluh potongan kontak berbentuk U-setelah pemesinan dipilih secara acak untuk pengukuran ukuran, dan tingkat kualifikasi produk hanya sekitar 66% (lihat Tabel 1).
Tabel 1 Dimensi pemesinan dan tingkat kontak berbentuk U-yang memenuhi syarat
2.3 Peningkatan proses
Setelah analisis struktur kontak berbentuk U-, diyakini bahwa lubang tembus, lubang alur pasak, lubang bawah, dan takik di kedua sisi dapat diselesaikan dengan cara dicap. Proses yang ada diperbaiki. Alur proses yang ditingkatkan adalah: pemotongan bahan lembaran → penekanan pembengkokan → koreksi → penggilingan → menghilangkan gerinda di empat sisi → pelubangan busur R20mm, lubang samping dan lubang alur pasak → pelubangan lubang bawah → pelubangan takik bawah → penyadapan → perbaikan dan pemolesan tang.
Pusat pemesinan vertikal asli yang menggiling busur R20mm, lubang samping, dan lubang alur pasak diubah untuk diselesaikan dengan stempel; pengeboran awal 5 lubang bawah diubah menjadi satu-pengembosan kali; takik penggilingan asli diubah untuk diselesaikan dengan stempel.
AKU AKU AKU. Desain cetakan
Penggunaan cetakan untuk stamping memerlukan pertimbangan komprehensif terhadap sifat bahan produk, parameter proses stamping, struktur cetakan dan efisiensi produksi. Menurut struktur kontak berbentuk U-, tiga set cetakan perlu dirancang untuk mewujudkan pelubangan lubang tembus, lubang alur pasak, dan busur R20mm di kedua sisi, pelubangan satu-kali pada lima lubang bawah, dan pelubangan takik di kedua ujung bagian bawah.
3.1 Parameter proses
Rumus perhitungan gaya blanking adalah
P＝KLtτ/1000 (1)
Dimana P adalah gaya blanking (kN); K adalah faktor keamanan, umumnya 1,3; L adalah keliling blanking (mm), yaitu keliling bagian blanking; t adalah ketebalan material (mm); τ adalah kekuatan geser material (N/mm2), tembaga murni τ=240N/mm2.
Gaya pengosongan kontak berbentuk U-adalah P＝1,3×170×5×240/1000＝265,2 (kN), dan tekanan 350kN atau 400kN dapat dipilih. Jarak bebas pengosongan tembaga murni umumnya 13% dari ketebalan material, dan jarak bebas pengosongan dua sisi pada pelat setebal 5 mm adalah sekitar 0,65 mm. Kecepatan stamping disesuaikan dengan situasi produksi sebenarnya untuk menjamin stabilitas proses stamping dan kualitas produk [2].
3.2 Desain struktur cetakan dan prinsip kerja
Tiga set cetakan yang diperlukan untuk pencetakan kontak berbentuk U-semuanya mengadopsi struktur cetakan-yang dipasang lurus, yang terdiri dari cetakan atas dan cetakan bawah. Gambar 3 menunjukkan lubang-lubang tembus-dua sisi, lubang alur pasak, dan cetakan stempel busur R20mm, Gambar 4 menunjukkan lima lubang bawah cetakan stempel satu-kali, dan Gambar 5 menunjukkan cetakan stempel takik bagian bawah. Prinsip kerja lubang samping, lubang alur pasak dan cetakan arc stamping R20mm adalah sebagai berikut: letakkan benda kerja 3 pada cetakan 6, dan posisikan berdasarkan ketebalan kontak. Benda kerja 3 ditempatkan di bawah penjepitan blok pembatas (blok pembatas samping 4 dan blok penghenti belakang 7). Bagian cetakan atas dari cetakan dihubungkan secara tetap ke mesin stamping melalui gagang cetakan 17, dan bagian cetakan bawah dihubungkan secara tetap ke mesin stamping melalui dudukan cetakan bawah 1. Saat mesin stamping dihidupkan, bagian cetakan atas bergerak ke bawah, dan benda kerja dijepit di antara pelat pembongkaran 8 dan cetakan 6. Setelah dilubangi oleh mesin pelubang, pemrosesan lubang tembus, lubang alur pasak, dan busur R20mm pada keduanya sisi selesai. Kemudian pers berhenti pada posisi terendah, benda elastis (11) dikompresi ke posisi maksimum, dan kemudian pelat pelepasan bergerak ke bawah di bawah gaya elastis benda elastis, dan bagian cetakan atas kembali ke keadaan semula, menyelesaikan siklus pelubangan.
Gambar 3 Lubang samping, lubang alur pasak, dan cetakan busur R20 mm 1 dudukan cetakan bawah 2 bantalan bawah 3 benda kerja 4 blok pembatas sisi 5 kolom pemandu 6-die 7-penghenti belakang 8 pelat pembongkaran 9 selongsong kolom pemandu pemosisian 10-lubang 1 11-badan elastis 12-selongsong pemandu 13-pelat pemasangan pelubang 14-bantalan atas 15-atas dudukan mati 16-lubang 17-pegangan mati 18-lubang 2 19-lubang 3
Gambar 4 Lubang bawah satu-cetakan stempel satu kali
Gambar 5 Cetakan stempel takik bawah
Karena ini adalah pukulan simultan multi-lubang, pukulan tersebut dibuat menjadi tipe bertahap untuk menunda atau mengurangi tekanan pada pukulan.
Desain struktural dan prinsip kerja cetakan stamping yang ditunjukkan pada Gambar 4 dan 5 serupa dengan cetakan stamping yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Lubang bawah cetakan yang ditunjukkan pada Gambar 4 diposisikan berdasarkan bentuk bagian dalam potongan kontak berbentuk U-, sehingga alur berbentuk U-harus seragam dan permukaan bawah harus halus dan rata untuk memastikan keakuratan ukuran lubang bawah dan ukuran posisi lubang setelah dicap.
Dadu yang ditunjukkan pada Gambar 5 menggunakan lubang bawah yang dilubangi pada proses sebelumnya sebagai referensi untuk memposisikan takik untuk memastikan keakuratan ukuran takik.
3.3 Pemilihan material cetakan
Karena cetakan stempel harus tahan terhadap tekanan, benturan, dan getaran yang besar selama pengoperasian, cetakan tersebut kemungkinan besar akan rusak, pecah, dan berubah bentuk karena-keausan jangka panjang. Oleh karena itu, ketika memilih material cetakan, sebaiknya diutamakan baja cetakan Cr12Mo1V1 dengan kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, dan kekuatan tinggi. Karena kandungan elemen logam seperti molibdenum dan vanadium dalam baja cetakan Cr12Mo1V1 relatif tinggi, dan butirannya dimurnikan sepenuhnya serta distribusi karbida ditingkatkan sepenuhnya, baja jenis ini memiliki kekuatan lentur dan ketangguhan yang baik, serta memiliki masa pakai dan ketahanan aus yang sangat tinggi, yang dapat memberikan jaminan dasar yang baik untuk pengoperasian jangka panjang cetakan stempel [2]. IV. Verifikasi dan analisis proses
4.1 Ukuran pemrosesan
Setelah verifikasi pada mesin, 10 kontak berbentuk U-dipilih secara acak untuk pengukuran ukuran stempel, dan ukuran yang diukur semuanya berada dalam kisaran toleransi. Ukuran rata-rata yang diukur dan tingkat kualifikasi produk ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Ukuran stempel kontak berbentuk U dan tingkat kualifikasi produk
4.2 Perbandingan pita toleransi
Perbandingan pita toleransi ukuran pemrosesan mekanis dan stamping ditunjukkan pada Tabel 3. Terlihat bahwa pita toleransi ukuran setelah pemrosesan mekanis menunjukkan volatilitas dan ketidakstabilan yang besar. Ketidakstabilan ini menyebabkan lompatan ukuran besar. Pita toleransi lebih besar dari pita toleransi standar, yang menunjukkan bahwa perbedaan ukuran dari kumpulan suku cadang yang sama relatif jelas, yang secara langsung akan mempengaruhi kemampuan pertukaran dan keakuratan perakitan suku cadang selama perakitan. Tingkat kualifikasi produk hanya 66%, yang berarti biaya pengolahannya sangat tinggi. Setelah dicap, pita toleransi ukuran menjadi kecil, sempit, lebih kecil dari pita toleransi standar, ukurannya stabil, dan presisinya tinggi, menunjukkan bahwa perbedaan ukuran suku cadang dalam batch yang sama kecil, dan tingkat kualifikasi produk mencapai 100%. Stabilitas ukuran yang tinggi tidak hanya meningkatkan pertukaran produk, tetapi juga menyederhanakan proses perakitan selanjutnya dan meningkatkan efisiensi produksi [3].
Tabel 3 Perbandingan pita toleransi ukuran antara pemesinan dan stamping (satuan: mm)
4.3 Efisiensi kerja
Proses stamping menghemat 48 menit waktu pemrosesan per bagian dibandingkan dengan proses pemesinan, dan efisiensi kerja meningkat 3 kali lipat, yang mengurangi jumlah proses dan mengurangi kesulitan pemrosesan.
4.4 Manfaat ekonomi
Stamping menghemat rata-rata 57,53 yuan per potong dibandingkan dengan permesinan, sehingga sangat mengurangi biaya pemrosesan dan meningkatkan daya saing pasar.
V.Kesimpulan
Makalah ini menyempurnakan proses berdasarkan karakteristik struktural potongan kontak berbentuk U-, mengadopsi proses die stamping untuk menggantikan proses pengeboran dan penggilingan tradisional, menyederhanakan alur proses, dan menarik kesimpulan berikut setelah verifikasi proses.
1) Proses pemesinan potongan kontak berbentuk U-diubah menjadi proses stamping, yang dapat meningkatkan akurasi dimensi, meningkatkan stabilitas dimensi, mengurangi proses, mengurangi kesulitan pemrosesan, meningkatkan efisiensi pemrosesan dan kualitas produk, serta mengurangi biaya.
2) Proses stamping memecahkan masalah bahwa proses pemesinan tidak dapat menjamin keakuratan perforasi, dan memecahkan kemacetan di mana posisi relatif lubang arah tiga-dimensi dan lubang alur pasak tidak dapat dijamin karena banyak penjepitan dan akumulasi kesalahan.
3) Proses stamping ini dapat dipromosikan dan diterapkan pada produksi dan pemrosesan semua kontak pemisah berbentuk U-, dan juga memberikan referensi penting untuk pemrosesan suku cadang berbentuk U-di industri lain.
