1.5. Раскрой металла

Раскроем металла называют способ расположения заготовок на листе, полосе и др. Наибольшую часть составляют заготовки, имеющие форму прямоугольника или близкую к нему. Однако существует множество фасонных заготовок, наружный контур которых образован от пересечения как прямых, так и кривых линий.

При получении заготовок из листового и профильного про­ката возникают неизбежные отходы металла, величина которых зависит от метода раскроя. Показателем, характеризующим раскрой, является коэффициент использования металла К_и.м, рассчитываемый по формуле

%,

где N — число заготовок, получаемых из листа; F — площадь заготовки; В,L — ширина, длина листа.

Различают технологические отходы и отходы раскроя.

К технологическим отходам относится металл, теряемый во время оплавления при газовой резке, при неровностях реза раз­личными ножницами, в виде стружки при вырезке заготовок на металлорежущих станках и т. д.

Под отходами раскроя понимают такую часть металла, кото­рая в принятом варианте раскроя остается неиспользованной. Отходы раскроя получаются в результате отходов формы заго­товок и отходов некратности.

Под отходами формы заготовок понимают неиспользованную часть металла, заключенную между наружными контурами одной или нескольких заготовок и прямоугольником, охватывающим габаритные размеры этих заготовок, например, на рис. 1.4, а заштрихованные участки, заключенные между прямоугольником abсd и контуром заготовки.

Под отходами некратности понимают такие отходы, которые возникают при использовании листов, длина и ширина которых оказываются неравными сумме размеров заготовок, располагаемых вдоль короткой и длинной сторон листа, например, заштрихован­ные участки на рис. 1.4, б.

Рис. 1.4. Отходы, получаемые при раскрое листа

В производстве различной серийности с целью максимального использования материала при получении заготовок необходимо стремиться отыскать наивыгоднейший вариант раскроя проката и лучшего использования отходов раскроя. При раскрое листа нужно учитывать технологические методы, применяемые для разделения листа на заготовки, так как от них зависит выбираемый вариант раскроя. Так, газовая резка и резка на дисковых и вибрационных ножницах допускают любое расположение заготовок на листе. При гильотинной резке заготовки следует располагать так, чтобы обеспечить возможность сквозных прямолинейных разрезов вдоль или поперек листа или прямолинейные разрезы под углом.

При единичном и серийном выпусках изделий с их большой номенклатурностью наиболее рациональным является комбиниро­ванный раскрой листа для различных деталей на несколько типо­размеров машин. Если контуры заготовок различной формы вписы­ваются в минимальный прямоугольник или трапецию, необходимо использовать метод лучшего заполнения короткой стороны листа, метод размерной последовательности.

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа, позволяю­щий уменьшить отходы некратности, заключается в следующем. Вначале находим такое количественное сочетание двух габаритных размеров заготовки, при котором наилучшим образом можно заполнить короткую сторону листа, а затем найденной комбина­цией расположения заготовок заполняем значительную часть длины листа. Для оставшейся части листа применяют тот же прин­цип. Лучшее заполнение короткой стороны листа продиктовано тем, что полоска некратности, расположенная вдоль листа, имеет большую протяженность, чем расположенная поперек листа, и поэтому экономия на ее ширине дает больший выигрыш на пло­щади отходов.

Метод размерной последовательности состоит в том, что заготовки размещают на листе в последовательности от более крупных к мелким.

Карты раскроя составляет специальная технологическая группа. Получив от цехов ведомость необходимых заготовок на каждый планируемый месяц с указанием номера заказа и чертежей деталей, профиля и марки материала, нормы расхода, технологи группируют по чертежам детали, изготовляемые из листового проката, по маркам стали и толщине заготовок. Затем, руковод­ствуясь марками стали, габаритами листов и «деловых» отходов, имеющихся на складе, приступают к составлению карт раскроя. На основе грубой прикидки определяют общее необходимое число листов металла и на бумаге вычерчивают в удобном масштабе габаритные размеры всех этих листов. В этом же масштабе из картона или бумаги вырезают шаблоны заготовок, подлежащих раскрою. Шаблоны накладывают на чертеж листа металла и путем возможных перемещений шаблонов добиваются рационального использования листа.

По окончании раскроя выписывают комплектовочную ведо­мость, по которой на складе подбирают металл и вместе с картами раскроя подают его в цех для вырезки заготовок. Карта раскроя является рабочим чертежом для рабочего. В тех случаях, когда для изготовления заготовок требуется только часть листа, остаток его («деловой» отход) возвращается на склад металла с соответ­ствующей отметкой в книге учета склада.

Данный вид раскроя называется оперативным, поскольку раскрой выполняется по имеющемуся в наличии металлу. Суще­ствует перспективный раскрой, который применяют для серийной и повторяющейся продукции примерно за полгода до ее выпуска с целью заказа мерного листа.

При изготовлении заготовок из профильного проката карт раскроя не составляют. В этом случае швеллеры, балки и уголки выдаются цехам в метрах длины по ведомостям заказа с учетом припусков на резку. Остатки проката после резки маркируют и оставляют на складе для использования на очередные заказы. Для лучшего использования профильного проката следует изго­товлять заготовки из них централизованно и с предварительным подбором их по маркам, профилю и сечению так, чтобы исходный материал был кратным размерам заготовок. Для рационального раскроя листа на ряде заводов крупносерийного производства применяют электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Примеры производственных карт раскроя, сформированных на ЭВМ, показаны на рис. 1.5.

а)

б)

Рис. 1.5. Примеры производственных карт раскроя, сформированных на ЭВМ.

Цифрами на рис. 1.5 обозначены порядковые номера заготовок. Основным критерием при составлении этих карт раскроя было увеличение коэффициента использования металла. Так из стандартного листа (рис. 1.5, а) получено 30 заготовок. Мелкие детали 3-8 (рис. 1.5, б) выгодно располагать внутри конструктивных вырезов в крупной детали 1. В качестве метода резки была сразу выбрана газовая резка, так как только с её помощью можно получить заготовки такой сложной конфигурации. Таким образом траектория движения режущего инструмента не оказывала влияния на порядок расположения заготовок. Пунктиром показана траектория установочных движений газового резака.

На основе полученных карт раскроя создаются управляющие программы для машин термической резки.