Proiectarea Computerizata a Formei Semifabricatelor Destinate Prelucrarilor Prin Presare la Rece

FORMA CONSTRUCTIV – TEHNOLOGICĂ

A PIESELOR ȘTANȚATE

1.1 Noțiuni de bază privind tehnologiile de deformare plastică.

1.1.1 Definiție. Procedee. Echipamente.

Tehnologiile de deformare cuprind ansamblul de procedee și de utilaje prin care se pot executa prin presare, piese de cele mai multe ori gata finite – din table, din benzi și din alte semifabricate metalice sau nemetalice sub forma de bare sau din materiale care se pot prezenta în stare solidă sub forma de pulbere sau de pastă.

În cadrul tehnologiilor de deformare, prelucrările prin presare la rece sunt acelea care se execută prin deformarea plastică a materialului, cu sau fără separarea unei porțiuni din semifabricatul ințial, la o temperatură inferioară temperaturii de recristalizare.

Procedeele de presare la rece se pot clasifica, conform definiției de mai sus, în două categorii: cu separarea materialului (semifabricatului) sau/și cu modificarea formei semifabricatului sau a piesei.

După modul și condițiile în care se execută deformarea, prelucrările prin presare la rece cuprind următoarele grupe:

– procedee de prelucrare prin tăiere – la care se realizează separarea, completă sau in-completă, a unei porțiuni de material de restul semifabricatului: tăiarea la foarfece, retezarea, crestarea, decuparea, perforarea, tăierea marginală, separarea, tăierea marginilor, curățirea prin tăiere, debavurarea, tăierea prin străpungere;

– procedee de prelucrare prin îndoire și răsucire – la care are loc deformarea materialului prin solicitarea de încovoiere sau răsucire: îndoirea simplă, curbarea, roluirea, profilarea, îndreptarea, răsucire, înfășurare;

– procedee de prelucrare prin ambutisare – la care se produce o deformare complexă a materialului în urma căreia un semifabricat plan este transformat intr-o formă cava sau se continuă adâncirea unui semifabricat cav: ambutisarea propriu-zisă, tragerea pe calapod;

– procedee de prelucrare prin fasonare – la care se produce deformarea locală a semifabricatului, fără modificarea (intenționată) a grosimii acestuia: planarea, reliefarea, umflarea, gâtuirea, bordurarea, răsfrângerea marginii, filetarea;

– procedee de prelucrare prin presare volumică – la care modificarea formei și dimensiunilor semifabricatului inițial se produce prin redistribuirea, totală sau parțială, a volumului său de material: lățirea, refularea, formarea în matriță, calibrarea prin presare, ștamparea (imprimarea), extrudarea, rularea;

– procedee de asamblare prin presare – cu care, folosind prelucrări prin tăiere și alte deformări ale materialului, se realizează îmbinarea (nedemontabilă) a două sau mai multe piese: fălțuirea, sertizarea, capsarea, bercluirea, agrafarea, mandrinarea, nituirea.

În funcție de complexitatea piesei de realizat, pot fi necesare una sau mai multe prelucrări, de acelasi fel sau din grupe diferite. Când obținerea piesei presupune mai multe prelucrări aceasta se poate realiza:

– din operații simple, fiecare executându-se intr-un echipament tehnologic distinct, semi-fabricatul fiind trecut intr-o anumită succesiune prin acestea,

– din operații combinate, când în acelasi echipament tehnologic asupra semifabricatului se execută mai multe prelucrări. Combinarea acestor prelucrări se poate face:

– succesiv – când în același echipament tehnologic semifabricatul este trecut (deplasat) succesiv prin zona de acțiune a unor elemente (active) ce îl deformează (prelucrează) până la forma finală,

– simultan – când în acelasi echipament tehnologic, asupra aceluiași semifabricat acționează simultan mai multe elemente active care îl deformează aducându-l la forma finală.

Există și posibilitatea combinării simultan-succesive (sau succesiv-simultane) a prelucrărilor diferite realizate asupra aceluiași semifabricat.

Diferențele dintre aceste posibilități de realizare a piesei finite sunt legate, în primul rând, de productivitatea necesară și de precizia de realizare a piesei, din acestea decurgând direct complexitatea echipamentului tehnologic, și direct legat de aceasta costurile sale de realizare și exploatare. În acest sens, prima variantă este cea mai simplă, mai ieftină dar și cea mai puțin precisă și mai puțin productivă. Varianta combinată simultan este cea mai productivă și precisă dar și cea mai scumpă, și ea se va justifica economic numai în cazul unei cantități suficient de mari a piesei de realizat.

În tabelul 1.1. sunt prezentate, pentru comparație, cele trei variante de realizare a unei piese simple (o șaibă) care necesită pentru execuție două operații de tăiere (decupare și perforare), cu indicațiile corespunzătoare privind precizia piesei obținute și productivitatea prelucrării.

Tabelul 1.1.

Pentru echipamente, denumirea derivă din cea a procedeului de lucru respectiv: ștanțe de tăiat (de decupat, de crestat etc.) matrițe pentru modificat forma (matriță de îndoit, de ambutisat, de bordurat, de imprimat, etc.).

Conform prelucrărilor, diferitele ștanțe/matrițe care execută câte o singură operație (ștanțe/matrițe cu acțiune simplă) se pot combina între ele formând matrițe combinate, pentru mai multe operații (tabelul 1.1), a căror denumire se obține în acelasi fel: matriță combinată de retezat și de îndoit, matriță combinată de decupat și de ambutisat, etc.

1.1.2 Decuparea și perforarea.

Operația de tăiere servește pentru pregătirea unor semifabricate în vederea unor prelucrări ulterioare sau pentru obținerea unor piese finite. Realizarea ei se face prin acțiunea locală asupra materialului a două muchii tăietoare asociate.

Tăierea se poate face după un contur de tăiere închis sau deschis, separarea materialului fiind completă sau respectiv incompletă.

Principalele operații de tăierea se clasifică în : decupare, adică separarea completă a materialului după un contur închis; retezare, adică separarea completă după un contur deschis; perforarea respectiv separarea din material a unor porțiuni interioare de diferite forme; crestarea sau separarea parțială a materialului după un contur deschis, fără scoaterea zonei crestate; secționarea (divizarea pieselor în părți), tăierea marginilor și curățirea lor (debavurare).

La tăierea materialului, acesta este forfecat (figura 2). Straturile de material sunt încovoiate, strivite și întinse. Datorită deformărilor elastice ale materialului, gaura perforată are tendința de a se îngusta, iar piesa decupată tinde să se arcuiască.

Fig. 2 . Procesul de tăiere.

La decupare, dimensiunile matriței determină dimensiunile piesei decupate, în timp ce dimensiunile găurilor perforate depind de dimensiunile poansonului.

După o perioadă mai lungă de exploatare a ștanței, dimensiunile pieselor decupate devin treptat mai mari, din cauza uzurii muchiilor tăietoare ale ștanței; la perforarea găurilor, acestea se micșoreaza treptat, datorită uzurii poansonului.

Pentru decupare se folosesc:

Ștanțe deschise (fară ghidare) pentru: decuparea unui număr mic de piese având contururi simple; decuparea pieselor mari; tăierea din table și tăierea bavurilor fară pretenție de precizie.

Ștanțe cu ghidarea poansonului pentru: decuparea unui număr mare de piese; tăierea din benzi sau din fâșii debitate din tablă;

Ștanțe cu coloane de ghidare pentru decuparea unui număr mare de piese în condiții de precizie.

Ștanțele cu acțiune simultană, ștanțele cu acțiune succesivă și ștanțele combinate sunt construite fie cu ghidarea poansonului (figura 3) fie cu coloane de ghidare.

Avansul materialului se poate realiza automat, prin dispozitive de avans acționate de presă, sau manual, de către ștanțator.

Fig.3. Ștanță de decupat cu placă de ghidare și cu opritor care pătrunde

în conturul decupat.

În cazul avansului manual, acesta poate fi realizat:

– fără consum suplimentar de material, dacă – pentru limitarea avansului – se folosesc găuri perforate și decupări, executate în banda în cursa precedentă de lucru fig. 4;

– cu consum suplimentar de material, dacă unul sau două cuțite laterale suplimentare, executa în bandă, la fiecare cursă, decupări laterale, situate pe o margine sau pe ambele margini ale benzii; aceste decupări se folosesc pentru limitarea avansului fig.5.

La ștanțele cu un singur cuțit lateral suplimentar, după perforarea găurilor în ultima parte a benzii, aceasta nu mai poate fi introdusă în ștanță, deoarece cuțitul lateral (situat în dreapta) nu mai are unde execută decupări pe marginea benzii (figura 5).

Fig.4. a) – Ștanța cu acțiune succesivă cu opritor inițial și cu centrare în găurile perforate în prealabil; b) – piesa decupată.

De aceea se prevede și un al doilea cuțit lateral (figura 5) situat la ieșirea materialului din ștanță, și în acest fel se obține decuparea laterală, pentru limitarea avansului și pe marginea din stânga a benzii.

Cuțitul lateral din stânga își atinge scopul, numai dacă consumul suplimentar de material, corespunzător fâșiei de la marginea din stânga a benzii, este mai mic decât materialul recuperat prin decuparea ultimei părți a benzii.

Cuțitele laterale suplimentare asigură limitarea mai precisă a avansului și permit mărirea vitezei de avans.

La ștanțele fără limitarea avansului, deșeurile pot fi destul de mari, deoarece dacă se lucrează cu avansuri prea mici, se pot produce rebuturi prin decupări necorespunzătoare, iar dacă se lucrează cu avansuri prea mari, cantitatea de deșeuri se mareste prin mărirea puntițelor interioare.

Fig.5. Ștanța cu acțiune succesivă, cu două cuțite laterale (poansonul și placa de ghidare au fost înlăturate).

Ștanțele fără limitarea avansului se pot admite numai la materiale foarte subțiri.

Ștanțele cu acțiune succesivă permit ca în două sau în mai multe curse de lucru să se execute complet piesă. La ștanța din figura 5, în prima cursă de lucru se perforează găurile și în a două cursă de lucru se decupează piesa.

Pentru ca la ștanțele cu acțiune succesivă și cu opritor să se poată decupa partea de la începutul benzii, după ce s-au perforat găurile în ea, este necesar să se prevadă și un opritor inițial (figura 4). La aceste ștanțe, perforarea găurilor și decuparea conturului se execută în două curse succesive, și de aceea pe piesă, poziția relativă a găurilor față de contur poate rezulta deplasată.

Mărimea acestei deplasări depinde de precizia de execuție a ștanței, de numărul curselor de lucru în care se execută perforarea prealabilă și de respectarea avansului.

Poansoanele pentru perforarea prealabilă se mai folosesc și pentru a evita utilizarea poansoanelor și plăcilor cu forme prea complicate (figura 6).

Fig.6. Utilizarea poansoanelor pentru perforarea prealabilă, pentru evitarea unor poansoane și matrițe prea complicate.

La stabilirea toleranțelor pentru piesele decupate trebuie să se țină cont de cele arătate mai sus.

Ștanțele cu acțiune simultană execută, în aceeași cursă de lucru, atât decuparea după conturul exterior cât și perforarea contururilor interioare (periferia piesei și golurile ei). De aceea, orice modificare a avansului nu are nici un efect asupra preciziei piesei obținute; tolerantele ei depind numai de precizia ștanței.

Costul ștanțelor cu acțiune simultană este mai mare decât al altor tipuri de ștanțe.

Ele se folosesc pentru decuparea unui număr mare de piese, dacă acestea trebuie executate cu toleranțe mici, dacă trebuie să fie drepte (plane) și dacă bavurile de pe conturul lor interior și de pe cel exterior trebuie să fie situate pe aceeași parte a piesei.

Fig. 7. Găurire prealabilă triplă pentru evitarea unor poansoane

și matrițe prea complicate.

Fig.8. Ruperi în tablă la deplasarea Fig. 9. Dacă deformările locale au o

poansonului pentru executarea suprafață mai mare și dacă extremitățile

deformărilor locale în table groase. liniei de îndoire au fost găurite mai

înainte, se evită formarea rupturilor în

tablă.

Deformările locale mici („ciocuri” sau „nasuri”), pe suprafața tablelor subțiri, se execută prin crestare și prin străpungere; poansonul crestează materialul cu muchia lui ascuțită și-l îndoaie cu muchia rotunjită (fig.8 și fig.9).

Piesele similare celei din fig.10 se execută pe ștanțe cu acțiune succesivă în trei curse de lucru, prin găurire prealabilă, prin lărgirea găurii și răsfrângerea marginilor ei cu un poanson rotunjit la capăt și, în sfârsit prin decupare (fig.10) ; aceste piese se pot executa și într-o singură cursa de lucru prin străpungere și prin ambutisare (fig.11).

Fig.10. Piesa executată prin perforarea prealabilă Fig.11. Piesa executată fără

prin lărgirea găurii și răsfrângerea marginilor ei perforare prealabilă, prin stră-

și prin decupare. pungere și prin ambutisare.

1.1.3. Retezarea.

La decupare, dimensiunile piesei decupate depind de dimensiunile orificiului de lucru al matriței.

Orice abateri ale lățimii benzii sau ale lățimii fâșiei de tablă, provenite din debitarea ei neuniformă, sunt preluate de puntițele exterioare, iar neregularitațile avansului sunt preluate de puntițele interioare; piesa decupată nu este deci influențată de aceste abateri și neregularități (fig.12).

La retezare, însă, dimensiunile conturului piesei depind de lățimea benzii și de avans.

Pentru retezare se pornește de la găurile executate în material în cursa de lucru precedentă; ștanța de retezat determina deci poziția găurilor piesei.

Precizia pieselor retezate este cu 0,2 – 0,3 mm mai mică decât a pieselor decupate, în schimb prin retezare se pot realiza economii însemnate de material.

Fig. 12. Decuparea și retezarea.

Ca materiale pentru retezare se folosesc benzi, fâșii de tablă, alte materiale având forma de bare. Se deosebesc: retezarea cu puntița (fig.13); retezarea fără puntița și cu o singură muchie tăietoare retezarea fără puntița și cu o doua muchii tăietoare.

Fig.13. Retezarea cu puntița.

1.2 Calitatea și precizia pieselor ștanțate.

1.2.1. Decuparea.

Orice piesă obținută prin tăierea materialului prezintă pe suprafața de tăiere, o muchie rotunjită și o muchie ascuțită; aceasta din urmă este numită muchia cu bavuri.

În funcție de scopul piesei, se poate admite o anumită poziție a bavurii (pe o anumită față a piesei), ca și o înălțime maximă a bavurii; prin aceasta se limitează însă durata de exploatare a ștanței (fig. 14 și fig.15).

La ștanțele cu acțiune succesivă (fig. 14), prin uzarea (tocirea) muchiilor active, dimensiunile pieselor decupate se măresc treptat, în timp ce dimensiunile găurilor perforate se micsorează.

Fig. 14. Poziția bavurii în cazul ștanțelor cu acțiune succesivă.

La ștanțele cu acțiune simultană (fig.15), orificiul de lucru al matriței poate fi prelucrat cu muchiile paralele (nu înclinate), deoarece piesa decupată este ridicată din nou (de dispozitivul de scoatere cu arcuri) și este apăsată în deșeul benzii.

De aceea conturul exterior al pieselor decupate se menține neschimbat – chiar dacă se uzează muchiile active – până la limita maximă a cursei împingătorului (10 – 15 mm) ; prin aceasta se poate obține un număr mare de piese, până la scoaterea din exploatare a ștanței.

Fig .15. Poziția bavurii în cazul ștanțelor cu acțiune simultană.

În cazul în care deșeul conturului interior, perforat de poansonul de găurire, trebuie evacuat prin poansonul inferior de decupare, acesta trebuie prevăzut cu o gaură centrală conică.

În acest caz, dimensiunile conturului interior se măresc treptat. Aceste ștanțe cu acțiune simultană se pot folosi până la limita maximă a cursei împingătorului, numai dacă s-a prevăzut toleranța corespunzătoare pentru conturul interior care se perforează.

Pentru stabilirea toleranțelor la piesele obținute prin tăiere se va ține seama de următorul principiu general: când este nouă (neuzată), ștanța trebuie să taie piese ale căror dimensiuni să fie situate în acea parte a câmpului de toleranță, din care dimensiunile, modificate datorită uzurii ștanței, pot pătrunde mai adânc în câmpul de toleranță.

Cu cât se prevăd toleranțe mai mari la piesele decupate, cu atât se poate obține un număr mai mare de piese până la scoaterea din exploatare a ștanței.

În cazul în care se prevăd toleranțe prea mici la aceste piese, execuția ștanțelor trebuie să se facă cu toleranțe foarte mici, ceea ce mărește mult costul lor de execuție.

Abaterile piesei decupate de la dimensiunile nominale depind de precizia de execuție a ștanței și cresc cu dimensiunile piesei decupate, cu grosimea tablei și cu uzura ștanței, iar la ștanțele cu acțiune succesivă, aceste abateri cresc și cu numărul de curse de lucru în care se execută găurirea prealabilă.

Ca toleranțe minime se pot prevedea :

-la piese decupate pe ștanțe deschise…………………. 0,15 până la 0,20 mm

-la piese decupate pe ștanțe cu acțiune succesive,

cu opritor …………………………………………….. 0,10 până la 0,15 mm

-la piese decupate pe ștanțe cu acțiune succesivă,

cu cuțite laterale ……………………………………. 0,08 până la 0,12 mm

-la piese decupate pe ștanțe cu acțiune simultană… 0,03 până la 0,05 mm

1.2.2. Retezarea

La retezarea cu puntița (fig.13 și fig.16, a) bavura găurilor și bavura conturului retezat sunt situate pe aceeasi față a piesei.

Dimensiunile notate cu simbolul K sunt aceleași (constante) pentru toate piesele retezate și depind de ștanță; lungimile V sunt diferite și depind de avans.

Dimensiunile V au în general o toleranță negativă (avans prea mic); la piesele retezate lungi și subțiri, dimensiunea V poate avea și o toleranță pozitivă (datorită îndoirii materialului, la un avans prea mare).

Dimensiunea B depinde de lățimea de debitare a semifabricatului și are toleranta .

La retezarea fără puntița și cu o singură muchie tăietoare fig.16 b) și c), bavurile de retezare sunt așezate alternativ pe ambele fețe ale piesei (adică bavurile de pe una dintre laturile retezate sunt situate pe una dintre fețele piesei, iar cele de pe cealaltă latură – pe fața opusă a piesei).

Lungimea V a pieselor retezate este influențată de toate neregularitațile avansului, și – la ștanță universală de retezat – poate fi modificată între limite foarte largi, prin reglarea corespunzătoare a opritorului.

La retezarea fără puntița și cu două muchii tăietoare (fig.16 d), ștanță produce două categorii de piese retezate, diferite ca aspect și ca lungime ( dintre aceste piese, cele de ordin impar sunt evacuate pe planul înclinat al matriței, iar cele de ordin par sunt împinse de poanson și sunt evacuate prin orificiul de lucru al matriței).

Lungimea K a pieselor retezate de ordin par depinde numai de dimensiunile orificiului de lucru al matriței, deci este aceeași la toate piesele de ordin par; bavurile de retezare (de pe cele două laturi) sunt situate pe aceeași față, iar bavurile de găurire – pe fața opusă a piesei.

Lungimea V a pieselor retezate de ordin impar depinde de avans și are, în general, o toleranță negativă ; la aceste piese, bavurile de retezare (de pe cele două laturi) sunt situate pe aceeași față a piesei ca și bavurile de găurire.

La aceste piese mai pot apărea și toleranțe suplimentare, datorită unor abateri de forma, cauzate fie de bandă, care poate fi ondulată sau care poate fi debitată cu laturile neparalele fie de suprafețele neparalele ale ștanței.

Acestea din urmă, ca și deplasarea V1 (fig.16) , apar la așezarea înclinată a benzii în ștanță, dacă ea nu este aplicată uniform pe toată lungimea riglei de ghidare din stânga.

Aceste abateri sunt caracteristice oricărui procedeu de retezare.

a) b)

c) d)

Fig. 16. Procedee de retezare și piesele retezate corespunzătoare.

1.3. Consumul de material.

1.3.1. Lățimea puntiței interioare și lățimea puntiței exterioare.

Aceste două marimi depind de material, de grosimea lui și de forma piesei decupate.

Se adoptă : puntița interioară = puntița exterioară = fâșia pentru cuțitele laterale.

Se notează cu :

S (mm) – grosimea tablei; A (mm) – pasul longitudinal al avansului;

a (mm) – lățimea puntiței exterioare; a1 (mm) – latimea puntiței interioare ;

B (mm) – lățimea benzii sau a fâșiei de tablă ;l (mm) – lungimea piesei decupate (măsurată pe direcția avansului).

Se recomandă următoarele valori:

la materiale metalice: până la o lățime de bandă sau până la un pas de 70mm ( B 70 sau A 70 ) la s 0,5 ; a=a1= 0,4 s + 0,8 [mm] ; la s 0,5 ; a=a1= 2 – 2s [mm] ;

peste o lățime de bandă sau peste un pas de 70mm (B 70 sau A 70 ) valorile pentru a și a1 se vor mări cu 50% față de cele de mai sus ;

la piele, carton, prespan etc. valorile adoptate pentru a și a1 vor fi de două ori mai mari decât pentru materiale metalice.

Cu valorile de mai sus, rezulta (fig.3 și fig.5) :

lățimea benzii la ștanțe cu opritor ……………B = B + 2a;

lățimea benzii la ștanță cu cuțite laterale ……. B = b + 4a;

pasul longitudinal al avansului ………………. A = l + a1;

Exemplu. Pentru piesa decupată din fig.3, se cere să se calculeze dimensiunile benzii, dacă se dă: B = 45mm; l = 20 mm; s = 0,4 mm.

Rezolvare: a = a1 = 2 – 2s = 2 – 2 x 0,4 = 1,2mm.

Dacă limitarea avansului se face prin sistemul cu opritor:

B = b + 2a = 45 + 2 x 1,2 = 47,4 mm 47,5 mm.

Dacă se folosesc cuțite laterale pentru limitarea avansului (fig.5):

B = b + 4a = 45 + 4 x 1,2 = 49,8 mm 50 mm.

A = l + a1 = 20 + 1,2 = 21,2 mm.

Dacă piesa decupată ar avea dimensiunile :

B = 75mm; l = 35mm; s = 1,5mm, atunci:

a = a1 = 1,5 (0,4s + 0,8) = 1,5 (0,4 x 1,5 + +0,8 ) = 2,1mm.

La ștanțe cu opritor: B = b + 2a = 75 + 2 x 2,1 = 79,2 79 mm.

La ștanțe cu cuțite laterale: B = b + 2a = 75 + 4 x 2,1 = 83,4 83,5 mm.

A = l + a1 = 35 +2,1 = 37,1 mm.

1.3.2. Consumul de material.

Acest consum depinde :

de piesa tăiată, și anume de mărimea și de forma ei, de așezarea ei pe bandă (croirea benzii), cum și de prelucrarea ei ulterioară; pentru piese ce vor fi stanțate trebuie să se țină seama de direcția fibrelor materialului laminat ;

de ștanță cu care se lucrează, și anume de sistemul ei pentru limitarea avansului, cu sau fară consum suplimentar de material ;

de procedeul de tăiere, și anume de puntița interioară și de cea exterioară, în cazul decupării; de puntița în cazul retezării unor muchii rotunjite sau în cazul în care piesa retezată va fi ulterior secționată ;

de recuperarea deșeurilor, dacă se recuperează deșeurile provenite din perforarea unor găuri sau dacă se pot utiliza suprafețele rămase în deșeul benzii.

Coeficientul de utilizare a materialului sau gradul de folosire a materialului este raportul dintre greutatea netă a pieselor obținute și greutatea brută a materialului folosit, sau raportul dintre suprafața pieselor S și suprafața de material folosită pentru tăierea lor B x A, deci :

S

=

B *A

Se deosebesc:

a. coeficientul de utilizare a materialului p ;

,

în care Sp reprezintă suprafața piesei tăiată, corespunzătoare conturului ei periferic (fără a ține seama de eventualele găuri existente în interiorul acestui contur periferic);

b. coeficientul de utilizare a materialului G :

,

în care SG reprezintă suprafața efectivă a piesei tăiate, la calculul căreia se ține seama de eventualele găuri existente pe suprafața piesei.

Cu cât P este mai mare, cu atât croirea benzii este mai economică, respectiv cu atât forma constructivă a piesei tăiate este mai rentabilă.

Coeficientul G reprezintă gradul de folosire efectivă a materialului, respectiv pierderile de material prin deșeuri; pe baza coeficientului G se pot stabili necesitatea și rentabilitatea recuperării deșeurilor.

În cazul așezarii pieselor pe bandă în n rânduri, coeficientul de utilizare a materialului este:

1.3.3. Așezarea pe bandă a pieselor decupate (Croirea).

De obicei, piesa decupată are contur periferic neregulat; abia după stabilirea și adăugarea lățimii puntițelor exterioare și a lățimii puntițelor interioare se pot obține dimensiunile benzii.

Croirea dreaptă (fig. 21,a ) – fiecare piesă are aceeași poziție ca și piesa precedentă – se folosește în cazul așezării pieselor pe un singur rând.

Dacă consumul de material este prea mare, el poate fi redus de obicei prin așezarea pieselor pe bandă în mai multe rânduri. În acest caz piesele se pot așeza în zig – zag (fig.21.b ) sau alternativ (cap în cap), ca în fig. 17. (croirea dreaptă cap în cap ) sau ca în fig. 18 (croirea inclinată cap în cap).

a) b) c)

Fig. 17. Așezarea piesei la decupare, tinând seama de prelucrarea ei ulterioară.

Pentru piesele stanțate, așezarea lor pe bandă, la decupare, este condiționată de prelucrarea lor ulterioară prin stanțare, deoarece linia lor de îndoire trebuie să fie, pe cât posibil, perpendiculară pe direcția de laminare.

Dacă piesa decupată nu mai comportă nici o prelucrare ulterioară (fig.17.a), așezarea ei pe bandă se face astfel, încât să se obțină cel mai mare coeficient de utilizare a materialului.

Se pot folosi fâșii de tablă dar si benzi. Dacă aceeași piesă trebuie ulterior îndoită prin ștanțare (fig. 17, b), și dacă așezarea ei rămâne aceeași ca în cazul precedent, atunci se pot folosi numai fâșii de tablă, debitate perpendicular pe direcția de laminare.

Piesa ștanțată din fig.17, c), având două linii de îndoire perpendiculare între ele, necesită pentru decupare, croirea înclinată cap în cap, care se face în detrimentul coeficientului de utilizare a materialului.

În acest caz se pot folosi atât benzi cât și fâșii debitate din tablă, iar debitarea lor se poate face în orice direcție, fiind indiferent dacă direcția de laminare este orizontală sau verticală.

La piese stanțate, care au două linii de îndoire perpendiculare între ele, se folosește pentru decupare, croirea înclinată, iar unghiul normal de înclinare este de 45 (fig.18.a).

a) b)

Fig. 18. Croirea înclinată a pieselor îndoite din semifabriact ștanțat.

De multe ori, prin micșorarea acestui unghi se poate obține o economie însemnată de material; în cazul fig. 18, b), această economie este de 14%.

La croirea înclinată, unghiul dintre direcția de laminare și linia de îndoire nu trebuie să fie însă mai mic decât 30.

1.3.4. Calculul cantității de material taiat.

Pentru taierea fâșiilor de tablă , se folosesc foarfecele cu cuțite paralele sau înclinate, prevăzute cu un dispozitiv de fixare a tablei în timpul tăierii ei.

Pentru table cu s 0,5 mm, lățimea fălcilor dispozitivului de fixare este aproximativ 35 mm, iar pentru table cu s > 0,5 mm, această lățime a fălcilor este aproximativ 45mm. La debitarea cu foarfece întreținute în stare bună, abaterea de la paralelism a fâșiilor tăiate neparalele se obțin în special la debitarea tablelor subțiri, sau dacă lățimea fâșiilor este mai mare.

Prin tăierea inițială a capătului tablei, perpendicular pe marginile ei longitudinale, apare o pierdere inițială da material Ti = 5… 10 mm.

La celălalt capăt al tablei, după debitarea ultimei fâșii, apare o pierdere finală de material Tf , care depinde de lățimea fâșiilor debitate.

pentru g 0,5 și b > 35; Ti = 5 și Tf = 35; pentru g 0,5 și b > 35; Ti = 5 și Tf = 35

pentru g > 0,5 și B 45; Ti =10 și Tf = 45; pentru g > 0,5 și B 45; Ti =10 și

Tf = 45

a ) b )

Fig.19. Pierderea inițială și pierderea finală la debitarea fâșiilor din tablă.

Dacă fâșiile tăiate au o lățime B mai mică decât lățimea fălcilor dispozitivului de fixare, atunci pierderea Tf este egală cu lățimea acestor fălci (fig.19).

Dacă însă lățimea B a fâșiilor este mai mare decât a fălcilor de fixare, atunci ultima fâșie poate fi tăiată, dacă se introduce între cuțitele foarfecelui astfel ca muchia de la capătul final al tablei să atingă opritoarele foarfecelui; în acest caz pierderea Tf este egală cu Ti și e provocată numai de necesitatea de a asigura paralelismul laturilor longitudinale ale ultimei fâșii tăiate.

Debitarea tablei în fâșii se poate face paralel sau perpendicular pe direcția ei de laminare, după poziția pe care trebuie să o aibă fibrele materialului față de lungimea fâșiei. Numărul de fâșii de latime B ce se pot debita dintr-o tablă de lungime Lt este:

Lungimea L a fâșiilor debitate poate fi egală cu lungimea Lt a tablei sau cu lățimea ei Bt.

1.3.5. Consumul de material pentru decuparea pieselor circulare și hexagonale.

Dacă se adoptă croirea benzii în zig – zag, pe mai multe rânduri, și dacă piesele se asează astfel încât distanța minima dintre contururile lor să fie egală cu puntița interioară a1, atunci centrele lor sunt situate în vârfurile unor triunghiuri echilaterale (fig.20).

a) b)

Fig. 20. Lățimea benzii și avansul, la așezarea în zig – zag pe trei rânduri a pieselor circulare și hexagonale.

Cu = 60 sau cu sin = 0.867, se pot calcula: lățimea benzii B și avansul A, în funcție de numărul n de rânduri de piese așezate pe bandă :

Forma piesei decupate Lățimea B a benzii Avansul A

Circulară …………………….… D + 2a + (n – 1) (D + a1) 0,867 D + a1

Hexagonală, cu puntițe e1 + 2a + (n – 1) (e + a1) 0,867 e + a1

exterioare și interioare …………

Hexagonală, cu puntițe e1 + 2a + (n – 1) e 0,867 e

exterioare fără puntițe interioare

Exemplu. Pentru o piesă circulară cu diametrul de 60 mm (fig.21), care trebuie executată într-un număr mare de bucăți, se cere să se elaboreze o noua formă constructivă modificată, astfel ca să permită utilizarea mai economică a materialului.

a) b) c) d)

Fig.21 Economia de material realizată prin modificarea formei unei piese ștanțate.

Rezolvare. Avantajul conturului circular – ștanță simplă cu elementele tăietoare executate prin rectificarea rotundă – este compensat, în cazul executării unui număr mare de bucăți, de dezavantajul unui coeficient de utilizare a materialului destul de defavorabil.

La executarea unui număr mic de bucăți, respectiv în cazul piesei circulare dată prin temă, forma A (fig.21 a), reprezintă conturul corespunzător.

La croirea benzii în zig – zag pe două rânduri se obține o economie de aproximativ 5% față de croirea dreaptă. Realizarea unei economii atât de mici, numai 5% se datorește măririi puntițelor exterioare și interioare, ceea ce este consecința măririi latimii benzii.

Dacă piesa poate avea forma modificată b, această modificare a formei ei permite să se realizeze o economie de 20 % (fig.21, c), deși costul executării ștanței este mai mare în acest caz.

Dacă, în loc să se execute piesa prin decupare, se execută prin retezare ( forma C fig.21, d), economia de material crește la 32%.

Colțurile din fig.21, d reprezintă deșeurile rămase la conturul formei C.

1.3.6. Piesele în formă de L.

Acestea sunt așezate de obicei pe bandă cu brațele înclinate.

Dacă brațele vor fi ulterior îndoite perpendicular unul pe altul, se adoptă, la decupare, în mod obligatoriu croirea înclinată, pentru a ține seama de direcția fibrelor materialului laminat (fig.22).

Calculul benzii și al consumului de material se poate face cu ajutorul nomogramelor .

Dacă aceste piese nu se execută prin decupare, ci prin retezare, se realizează o economie foarte mare de material.

În cazul unei benzi de lățime prea mică, și dacă retezarea se face fară puntițe exterioare, lipsește materialul necesar pentru colturile exterioare ale brațelor piesei.

a) b)

Fig.22. Piese pentru retezarea fără puntița exterioară.

De aceea, retezarea fără puntițe se poate adopta numai dacă colturile exterioare ale brațelor piesei sunt tesite; la acest procedeu trebuie prevăzută retezarea prealabilă a colțurilor hașurate din fig. 22.

La tăierea din benzi a pieselor în forma de L, pentru a ține seama de direcția de laminare a materialului, se poate adopta de multe ori unul din sistemele de croire din fig. 23.

Dacă piesele se execută prin decupare, croirea după fig. 23, a) și b) este netehnologică, atât din cauza consumului ridicat de material, cât și din cauza pasului longitudinal al avansului, care este prea mare, și care în cazul decupării benzii în două treceri prin ștanță, conține doua puntițe interioare.

La croirea după fig.23, d), piesa cade în direcția avansului ( pe planul înclinat al matriței) este retezată în două curse de lucru, iar piesa care este evacuată de poansonul de retezare prin orificiul de lucru al matriței este retezată într-o singură cursă de lucru.

În cazul piesei cu forma specială din fig. 23, e), dacă se folosește metoda de retezare cu doua muchii tăietoare, se poate evita pericolul crestării unora dintre piese.

Fig. 23. Decuparea și retezarea pieselor în forma de L.

1.4. Formele pieselor ștanțate.

Forma pieselor trebuie proiectată astfel, încât să se evite deplasarea perforărilor prealabile, datorită unui avans neregulat, fără ca pentru aceasta să fie necesare ștanțe prea costisitoare.

a) 52* 40/2=1040mm2 b) 51* 41/2=1046mm2 c) 53* 14=742mm

Economie de material 30%

Fig. 26. Forme economice de asezare a pieselor

La croirea benzilor pentru decuparea pieselor cu forme necompacte, apar pierderi mari de material. Se recomandă deci elaborarea unor piese a căror formă permite așezarea lor una după alta, astfel ca fiecare piesă să fie situată în spațiul liber al deschiderii celeilalte piese (fig.26 și fig.27).

La retezarea fără puntiță și cu doua muchii tăietoare, dacă piesele sunt așezate alternativ pe bandă (croirea cap la cap) și dacă o parte din conturul lor trebuie executat prin retezare prealabilă (în cursa precedentă de lucru), neregularitățile avansului pot influența în mare măsură aspectul lor.

Marginile drepte ale piesei din fig.28, a constitue conturul optim pentru execuția unui număr mic de bucăți, deoarece acest contur permite tăierea simplă la foarfece.

a) b)

Fig. 27 . Forma economică a unei piese decupate, obținută prin modificarea formei inițiale, cu menținerea respectiv cu schimbarea distantei dintre găuri.

Fig.28. Procedee de tăiere și diferite forme ale conturului piesei: a – forma tehnologică pentru tăiere la foarfece sau pentru decupare; b- croirea dreaptă intr-un singur rând, cu două treceri ale benzii prin ștanță; c- retezarea fără puntiță, cu două muchii tăietoare; d- retezare cu margini neregulate (cu intrânduri și ieșinduri); e și f – forme favorabile pentru retezare, prevăzute cu muchii retrase (e) sau cu crestături înguste (f).

Conturul piesei este favorabil și pentru decupare; dacă se folosește croirea dreaptă cu piesele așezate pe un singur rând, și dacă banda este trecută de doua ori prin ștanță (fig.28, b), se poate obține un coeficient de utilizare a materialului de 82%.

Dacă piesa este executată prin retezare cu două muchii tăietoare (fig.28, c), coeficientul de utilizare a materialului crește la 96%, iar producția crește și ea, căci la fiecare cursă de lucru se taie câte două piese.

La execuția prin retezare însă, colțul teșit al piesei trebuie tăiat prin retezarea prealabilă; de aceea neregularitățile avansului influențează conturul piesei, ale carei margini nu se obțin drepte și curate, ci cu unele intrânduri și ieșinduri ascuțite, care compromit aspectul piesei (fig. 28, d).

Se poate evita aceasta, dacă conturul piesei este proiectat ca în fig.28, e), la care muchiile ce vor fi tăiate prin retezare prealabilă sunt retrase cu 0,3 – 0,5 mm spre interior, față de conturul piesei.

Afară de aceasta, sculele tăietoare pentru piesa cu forma din fig. 28, pot fi executate mai ușor decât cele pentru piesa din fig. 28, c), la care poansonul de retezare prealabilă are două colturi ascuțite, greu de executat.

Dacă piesa este proiectată cu conturul din fig.28, f), crestăturile înguste prevăzute pe conturul ei împiedică formarea intrândurilor pe marginile piesei dar nu și ieșindurilor.

Dacă, în vederea economiei de material, proiectantul înlocuieste piesele decupate cu piese retezate, el trebuie să conceapă o formă constructivă tehnologică din punctul de vedere al retezării; aceasta este forma care permite așezarea pieselor pe bandă una în continuarea celeilalte, fără vreun spațiu liber între ele (fig. 29).

Dacă piesa are racordări la capetele ei, retezarea trebuie făcută de cele mai multe ori cu puntița interioară. Pentru a economisi nu numai cele două puntițe exterioare, necesare în cazul decupării, dar și puntițele interioare, piesele retezate se prevăd cu capetele înclinate (teșite), ceea ce permite retezarea lor fără puntiță interioară; prin aceasta se obține o mare economie de material, față de consumul de material necesar la retezarea pieselor cu capetele racordate.

Pentru contururi constituite din linii drepte nu mai este necesară retezarea prealabilă; în acest caz ștanțele folosite sunt foarte simple.

Fig. 29. Economia de material la înlocuirea pieselor decupate prin piese retezate.

Din cele arătate mai sus, rezultă următorul principiu: la proiectarea formei constructive optime a pieselor, prevăzute cu tolerante mari, trebuie avut în vedere că în locul procedeelor de tăiere cu deșeuri mari, să se poată folosi procedee de taiere cu deșeuri mici sau chiar fără deșeuri.

În cazul tolelor de tablă de oțel în formă de I și de E, care constitue miezul transformatoarelor, în special pentru cele de putere mică care se folosesc în telecomunicații, decuparea și retezarea se poate face pe o ștanță succesivă, fără pierdere de material.

Dacă tolele în formă de I sunt dimensionate astfel, încât să încapă între brațele a două tole în forma de E, așezate față în față, atunci ele se pot tăia din bandă fară nici o pierdere de material. Se folosește în acest scop o ștanță cu acțiune succesivă care în prima cursă de lucru decupează tolele în formă de I, iar în celelalte două curse de lucru separă brațele tolelor în formă de E și retează apoi aceste tole.

Exemplu. Din cercetarea comparativă a variantelor elaborate pentru forma constructivă a unei piese, se aleg formele din fig. 30 a și b. Forma constructivă adoptată trebuie să asigure un consum minim de material pentru execuția ei.

Fig.30. Așezarea pieselor pe fașia de tablă.

Rezolvare. Deoarece piesa trebuie îndoită, se stabilește întâi în fig. 30., c) și d), desfașurata pentru piesa decupate, cu toate dimensiunile ei. Apoi se stabilesc, în fig. 30, e) și f), toate elementele care rezultă din așezarea piesei pe fâșia de tablă, și anume atât pentru cazul în care avansul este limitat printr-un opritor (fig.30, e) cât și pentru cazul în care limitarea avansului se face cu cuțite laterale (fig.30, f).

La adoptarea cuțitelor laterale pentru limitarea avansului, rezultă o lațime B2 a fâșiei de tablă mai mare decât lățimea B1, corespunzătoare limitării avansului cu opritor.

Ștanța trebuie să lucreze în două curse cu găurire prealabilă.

Pentru a evita ca la cursa inițială de lucru a poansonului de decupare, acesta să suporte o împingere laterală prea puternică, se prevede la capătul inițial al fâșiei de tablă, o decupare egală cu 1 / 3 până la 1 / 2 din lățimea piesei.

În cazul formei din fig.30, b, printr-o modificare neânsemnată a formei din fig.30, a), piesa poate fi executată prin retezare, și în acest caz se poate atinge un coeficient de utilizare a materialului de aproape 100 % (fig.30,g).

În tabelul de mai jos este indicat calculul comparativ al consumului de material, din care rezultă în mod clar ca în cazul executării piesei prin retezare se obține cel mai mare coeficient de utilizare a materialului.

Consumul de material pentru piesa ștanțată din fig. 30.

1.5. Piese decupate

1.5.1 Așezarea pieselor decupate pe bandă.

a)

Piesele decupate trebuie așezate pe bandă, la croirea acesteia, astfel încât să se obțină, din fiecare bandă, numărul maxim posibil de piese, la un pas longitudinal minim al avansului.

Avansul materialului cu un pas longitudinal prea mare este netehnologic; pasul poate fi micșorat:

dacă la tăierea tablelor groase, se adoptă croirea dreaptă pe un singur rând (folosindu-se diferitele curbări ale conturului piesei, astfel ca așezarea pieselor pe bandă să asigure economia de material), sau croirea înclinată;

dacă, la tăierea tablelor subțiri, se adoptă sistemul de croire pentru care tabla trebuie trecută de doua ori prin ștanță.

1500 mm2 1425 mm2 1025 mm2

1368 mm2

b)

Fig. 31.Așezarea pieselor decupate pe bandă.

Dacă piesa ștanțată este așezată pentru decupare în lungul benzii, consumul de material este mare.

La așezarea piesei transversal față de banda (ținând seama, bine înteles, de direcția de laminare a materialului), sau la proiectarea unei piese ștanțate cu o formă mai tehnologică, care să corespundă benzilor sau fâșiilor debitate din tablă, se poate obține o economie însemnată de material.

1222 mm2 1176 mm2 1020 mm2 1080 mm2

Fig. 32. Așezarea pieselor ștanțate pe bandă.

Deplasarea găurilor față de poziția lor corectă este mai puțin vizibilă (și deci mai puțin neplăcută) în cazul unui contur cu margini drepte, decât la un contur rotund.

a)

Fig. 34. Crestături ale conturului, la folosirea perforării prealabile.

Deplasarea găurilor la perforarea prealabilă este provocată de avansul neregulat al materialului; dacă piesa îndoită este ulterior găurită, deplasarea lor se datoreste fie dificultății de a realiza, pentru toate piesele, aceeasi poziție la introducerea lor în dispozitivul de găurire, fie modificării lungimii aripilor îndoite, în cazul în care grosimea tablei are toleranțe mari.

b)

Fig. 34. Crestături ale conturului, la folosirea perforării prealabile.

Dacă se prevăd degajări ale conturului, în locurile în care se execută perforări prealabile, se evită ca, la un avans neregulat, poansoanele pentru perforarea prealabilă să cresteze conturul piesei.

a)

Fig. 35. Degajări cu formă de intrânduri în conturul piesei.

Degajări cu formă de intrânduri în conturul piesei sau prin crestături prevăzute la colțurile ei.

b)

Fig. 35. Degajări cu formă de intrânduri în conturul piesei.

Trecerile bruște ( între o muchie dreaptă și una înclinată situată în continuarea ei) evită crestarea conturului piesei.

a)

Fig. 36. Trecerile bruște.

Colțurile trebuie teșite, nu rotunjite; prin aceasta se evită tăierea unor colțuri neregulate, cu intrânduri și ieșinduri ascuțite.

b)

Fig. 36. Trecerile bruște.

1.6. Piese retezate.

Dacă lățime fâșiei de tablă nu este constantă, racordarea în semicerc, de la capetele piesei, nu se obține ca o racordare tangentă la laturile piesei.

Racordarea în semicerc.

Conturul cu colț ascuțit îngreunează execuția sculelor tăietoare; la acest contur, dacă pasul longitudinal al avansului este prea mic, lățimea B se modifică și devine b1 <B.

Dacă a = a1 = a2 și b = b1 = b2 , se evită necesitatea perforării prealabile și se realizează un coeficient mai mare de utilizare a materialului.

Conturul cu colț acuțit.

Forma conturului depinde și de direcția avansului, deoarece la piese îndoite trebuie să se țină seama de direcția de laminare a materialului.

Dacă se folosesc benzi înguste, poansonul pentru perforarea prealabilă nu poate cresta conturul piesei, fiind așezat la marginea benzii.

Crestarea conturului benzii.

Fig. 37. Piese retezate.

Dacă se folosesc benzi late, acest poanson poate cresta conturul piesei, fiind situat în dreptul lățimii benzii; de aceea trebuie prevăzute crestături (la colturile conturului).

CAPITOLUL 2

MODULUL BSE – ESTIMAREA DIMENSIUNI

SEMIFABRICATULUI

În programul eta/Dynaform, modulul de estimare a dimensiuni semifabricatului (BSE) este o componentă de sine stătătoare. Funcțiile oferite de modulul BSE sunt proiectate atât în scopul desfășurării unei piese deformate cât și pentru estimarea conturului plan al semifabricatului. În plus, modulul BSE poate fi utilizat pentru evaluarea mărimii unui semifabricat și a croirii. Așa cum este arătat în figura 1, meniul BSE conține trei submodule: PREPARATION, MSTEP și DEVELOPMENT.

Fig. 38. Meniul BSE.

O descriere detaliată a fiecărui submeniu și corespondența funcțiilor este oferită în secțiunile de mai jos.

2.1. PREPARATION (Pregătire).

Așa cum este arătat în figura 39, fereastra de dialog PREPARATION (Pregătire) conține o serie de funcții. În primul rând utilizatorul poate să importe fie geometria piesei fie piesa discretizată în elemente finite, folosind BSE/PREPARATION/IMPORT sau FILE/IMPORT.

Fig. 39. Fereastra de dialog pentru meniul BSE/PREPARATION.

IMPORT Oferă utilizatorului posibilitatea de a importa modelul geometric în BSE.

CHECK DUPLICATE SURFACE (Verifică Suprafața Duplicată) Oferă posibilitatea utilizatorului de a verifica suprafața duplicate înainte de discretizare.

PART SPLIT (Divizarea Piesei) Oferă utilizatorului posibilitatea de a grupa suprafața și/sau crearea unei suprafețe de mijloc dacă utilizatorul importă modelul geometric solid tridimensional. Opțiunile aceastei funcții sunt foarte asemănătoare cu opțiunile GROUP SURFACE (Gruparea Suprafețelor) și MIDDLE SURFACE (Suprafața de Mijloc) din meniul PREPOCESOR/SURFACE (paragrafele 5.2.23 și 5.2.24).

UNFOLD FLANGE (Desfășurarea Flanșelor) Oferă posibilitatea utilizatorului să desfășoare, complet sau la anumite unghiuri, flanșa unui produs.

A se vedea și paragraful 6.1.1 din modulul DIE FACE ENGINEERING (DFE).

MESH PART (Discretizarea) Oferă posibilitatea utilizatorului să discretizeze geometria piesei utilizând PART MESHER. Informații detaliate cu privire la această opțiune se găsesc la secțiunea 5.3.4 din meniul PREPOCESOR/ELEMENT.

INNER FILL (Umplerea) Această opțiune se folsește pentru a umple orice gaură din interiorul rețelei discretizate a piesei. A se vedea secțiunea 6.1.5 din modulul DIE FACE ENGINEERING (DFE).

TIPPING (Poziționarea) – A se vedea secțiunea 6.1.7 din modulul DIE FACE ENGINEERING (DFE).

2.2. BSE (BLANK SIZE ESTIMATE – Estimarea Dimensiunii Semifabricatului).

Așa cum este arătat în figura 40 fereastra de dialog BLANK SIZE ESTIMATE (Estimarea Dimesiunii Semifabricatului) oferă utilizatorului posibiliatea de a defini proprietățile materialului și grosimea, înainte de calculul conturului semifabricatului folosind BSE. Conturul estimat este stocat într-o componentă nouă numită BO_LINIE. Un exemplu de estimare a conturului semifabricatului este arătat în figura 41.

Fig. 40. Fereastra de dialog Fig. 41. Un exemplu al modulului

BLANK SIZE ESTIMATE. BLANK SIZE ESTIMATE.

SOLVER (Calcul).

Sunt două posibiliăți pentru evaluarea mărimii semifabricatului, așa cum se prezintă în figura 42.

Fig. 42. Meniu pentru BLANK SIZE ESTIMATE.

FASTBLANK este vechiul modul de calcul, într-un pas, utilizat de programul eta/Dynaform.

MSTEP este noul modul modificat de calcul, într-un pas, proiectat pentru programul eta/Dynaform.

2.3. MSTEEP.

Funcția MSTEEP este noul modul modificat de calcul, într-un pas, proiectat pentru programul eta/Dynaform, care este folosit pentru a aprecia rapid capacitatea de deformare și de a estima mărimea semifabricatului, încă din faza timpurie a ciclului de proiectare a produsului.

În figura 43 este prezentată interfața meniului MSTEEP. Metoda de a defini sculele este similară cu cea din metoda Quick-Setup. Sculele marcate în culoarea albastră sunt scule opționale. Simbolul Sheet, din fereastra de mai jos, definește geometria de introdus, și ea corespunde cu geometria finală a piesei de realizat.

Fig. 43. Fereastra de dialog pentru analiza în meniul MSTEP.

În modulul MSTEP, programul oferă utilizatorului posibilitatea de a desfășura tabla pe placa de reținere plană sau curbă. Reținerea plană este poziția implicită după care tabla se va desfășura și utilizatorul nu trebuie să o definească. Daca utilizatorul nu definește nici-o reținere, programul va desfășura, în mod automat, geometria după reținerea plană. Dacă se definește reținerea curbă, programul va desfășura tabla după acest tip de reținere.

AUTO ASSIGN (Atribuirea automată): Programul va defini în mod automat sculele și tabla.

CONSTRAINT (Restricție): Definește restricțiile pentru semifabricat. A se vedea Prepocess/ Boundary Condition/SPC set pentru setul Constraint.

Advanced (Avansat): Permite utilizatorului să modifice o serie de parametri impliciți ale opțiunii MSTEP. În figura 44 este reprezentată interfața submeniului MSTEP.

Fig. 44. Seterile submeniului MSTEP.

Această metodă necesită un timp mai mic de calcul.

ANALYSIS METHOD (Metoda de Analiză).

ACCURATE (Corect): Această metodă oferă posibilitatea utilizatorului de a analiza procesul de deformare prin metoda inversă, într-un pas (Inverse Approach–One Step Method). Dacă această metodă este selectată, utilizatorului poate definii parametrii de forță (Force) și de control al simulării (control Parameter). Rezultatul acestei metode este mult mai precis dar necesită un timp mai mare de calcul.

Fast (Rapid): Această metodă oferă utilizatorului posibilitatea de a analiza procesul de deformare prin metoda revenirii elastice.

FORCE (Forța).

Binder hold (Placa de reținere): Oferă posibilitatea utilizatorului să definească forța pe placa de reținere. Valoare implicită este 20.000.

Pad support (Placa de presiune): Oferă posibilitatea utilizatorului să definească forța pe placa de presiune. Valoare implicită este 20.000.

CONTROL PARAMETER (Parametrul de control).

MAX. iteration steps (Pașii de iterație maximi): Oferă posibilitatea utilizatorului de a defini pașii maximi ai iterației pentru obținerea soluției. Valoarea implicită este 200.

Disp. Converge (Citeriul de convergență al deplasării): Oferă posibilitatea utilizatorului de a definii citeriul de convergență al deplasării. Când deplasarea nodală este mai mică decât valoarea precizată prin acest criteriu, iterația este convergentă. Valorea predefinită este 1.0e-003.

Friction (Frecarea): Permite utilizatorului să precizeze coeficientul de frecare dintre semifabricat și sculă (placa de reținere sau matriță). Valoarea implicita este 0.125.

HELP (Ajutor): Furnizează soluții pentru simulare.

SUBMIT JOB (Trasmiterea modelării): Permite utilizatorului să transmită modelarea curentă la modulul de calcul MSTEP.

EXIT (Ieșire): Permite utilizatorului să închidă interfața submeniului MSTEP…

2.4. DEVELOPMENT (Dezvoltare).

După ce s-a obținut conturul semifabricatului, opțiunea Development dă posibilitatea utilizatorului să finiseze cu precizie conturul, pentru aplicațiile ulterioare legate de croire, estimarea costului și simularea deformării. Fereastra opțiunei Dezvoltare furnizează câteva funcții pentru mânuirea convenabilă a conturului semifabricatului. Fereastra de dialog este arătată în figura 45.

Fig. 45. Fereastra de dialog Development.

2.4.1. BLANK GENERATION (Generarea Semifabricatului).

Această funcție oferă utilatorului posibilitatea de a genera o rețea pe semifabricatul plan, utilizând contorul deja definit. Elementele generate folosind opțiunea Blank Generation vor fi în principal de tip QUAD (patrulater) (așa cum este arătat în figura 45.1) care sunt necesare pentru simularea incrementală a presării utilizând LSDYNA.

Fig. 45.1 Rețea generată cu opțiunea Blank Generation.

2.4.2. OUTER SMOOTH (Netezirea Conturului).

Funcțiile de Outer Smooth dau posibilitatea utilizatorului să netezească rețeaua la frontiera semifabricatului. A se vedea și secțiunea 6.1.7 din manualul de utilizare. Un exemplu de netezire a rețelei la frontiera semifabricatului, este arătat în figura 45.2.

Fig. 45.2. Exemplu de netezire a rețelei la frontiera semifabricatului.

2.4.3. RECTANGULAR FITTING (Amplasare Rectangulară).

Activarea acestei funcții permite utilizatorului să amplasese conturul semifabricatului utilizând patru linii drepte. Fereastra de dialog este arătată în figura 46.

Fig. 46. Fereastra de dialog pentru opțiunea Rectangular Fitting.

Sunt două tipuri de amplasare rectangulară: AUTO FIT (Amplasare Automată) și MANUAL FIT (Amplasare Manuală). Dacă se alege AUTO FIT atunci Angle (unghiul de rotatie) și Area (Aria Dreptunghiului) vor fi în mod automat determinate. Un exemplu de amplasare este arătat în figura 46.1.

a) Amplasare Automată. b) Amplasare Manuală.

Fig. 46.1. Amplasare Dreptunghiulară creată cu Rectangular Fitting.

Pentru a realiza amplasarea conturul semifabricatului:

– Selectează un tip de Rectangular Fitting (AUTO sau MANUAL),

– Dacă este activată opțiunea MANUAL FIT, face-ți clic pe DEFINE ORIENTATION (Definirea orientării) pentru a defini orientarea semifabricatului:

– Face-ți clic și mentineți apăsat butonul stâng al mouse-ului,

– Miscați mouse-ul pentru a roti conturul dreptunghiular,

– Nu mai mișcați mouse-ul și dați drumul butonului stâng al mouse-ului după ce ați obținut orientarea dorită.

– Selectați conturul semifabricatului, făcând un clic pe opțiunea SELECT LINE (Selectează Linia). Alternativ, utilizatorul poate să selecteze elementele semifabricatului generate cu opțiunea BLANK GENERATION (Generarea Semifabricatului).

– Face-ți clic pe butonul APPLY (Aplicare).

2.4.4. EVALUATION REPORT (Raport de Evaluare).

Această funcție perminte utilizatorului să prezinte rezultatele obținute în acest modul, într-un fișier HTML.

2.4.5. EXPORT.

Această opțiune oferă posibilitatea utilizatorului să exporte conturul semifabricatului în format CAD.

2.4.6. Blank Nesting (Croirea Semifabricatului).

Această opțiune permite utilizatorului the croiească semifabricatul pe bandă, pentru optimizarea consumului de material. Aceasta opțiune se acceseză dând clic pe BSE -> Devopment -> Blank Nessting. În figura următoare sunt arătate tipurile de croiri disponibile în meniul Blank Nessting.

Fig. 46.3. Tipuri de croiri.

Croirea pe un rând (One-Up Nesting).

Activarea acestei optiuni permite utilizatorului să genereze croirea pe un singur rând.

Croirea în pereche (Two-Pair Nesting).

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea în pereche cu orientarea opusă a elementelor .

Croirea în oglindă (Mirror Nesting).

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea în oglindă a semifabricatelor.

Croirea pe două rânduri (Two-Up Nestig).

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea pe două rânduri, semifabricatele având aceeași orientare.

Croirea a două semifabricate diferite (Two Different Blanks

Nessting).

Această opțiune oferă utilizatorului să genereze croirea a două semifabricate diferite.

Principalele scheme de croire sunt arătate în figura 46.4. O descriere detaliată a acestora este făcută în secțiunea următoare.

a. Croirea pe un rând.

b. Croirea în pereche.

c. Croirea în oglindă.

d. Croirea pe două rânduri.

e. Croirea a două semifabricate diferite.

Fig. 46.4. Exemple de croire a semifabricatelor.

2.4.6.1. Croirea pe un rând (One-Up Nesting).

Activarea acestei optiuni permite utilizatorului să genereze croirea pe un singur rând.

Fereasta de dialog este arătată în figura 46.5.

Fig. 46.5. Croirea pe un rând.

Profile (Not Defined) – Profil (Nedefinit).

Acest parametru este folosit pentru a defini Blank Outline (Conturul semifabricatului). Apăsați pe butonul Profile (Not Defined), figura 46.5,

iar programul va afișa meniul Select Line (Selecteză Linia) pentru a permite utilizatorului să selecteze liniilie. Dacă profilul este definit numele butonului va fi setat ca Profile.

UNIT (toggle on) (Unitatea de măsură – selectată).

Metric

Această opțiune oferă utilizatorului posibilitatea să exporte rezultatul croirii în unități metrice.

Inch

Această opțiune oferă utilizatorului posibilitatea să exporte rezultatul croirii în inch.

SETUP (Setări).

În această opțiune, sunt definiți parametri care controlează croirea, respectiv, puntița laterală (COIL EDGE), puntița intermediară (PART EDGE) și profilul extins (Addendum1). În figura 9.6 sunt descriși acești parametri.

Coil Edge (Puntița laterală)

Puntița laterală permite utilizatorului să definească adaosul de material dintre piesă și marginea de fâșie (bandă).

Part Edge (Puntița intermediară).

Puntița intermediară permite utilizatorului să definească adaosul de material dintre piese.

Addendum1 (Profilul extins).

Profilul permite utilizatorului să extindă conturul definit al piesei.

Fig. 46.6. Puntița laterală. Puntița intermediară. Profilul extins.

MATERIAL (Materialul) asigură utilizatorului introducerea Material Parameters (Parametrilor de material) astfel încât programul poate furniza calculul economic asociat cu croirea materialului. Acești parametrii include Materials (materialele), Thickness (grosimea), Density (densitatea) și Unit Price (Prețul unitar).

Constraints (Constrângeri)

Această funcție permite utilizatorului să constrângă dimensiunea unei benzi sau unghiul de orientare al semifabricatului pe bandă (figura 46.7).

Fig. 46.7. Constraints.

DIMENSION OPTION (Opțiunea Dimensionare).

Width (lățimea) este utilizată pentru constrângerea lățimii benzii.

– Utilizatorul introduce lățimea benzii între valoarea minimă și cea maximă și programul va furniza o serie de rezultate între aceste limite.

– Utilizatorul introduce o lățime fixă a benzii ca și constrângere.

Length (Lungime).

Utilizatorul introduce o lungime fixă a benzii ca și constrângere

Angle Option (Opțiunea Unghiului).

– Utilizatorul introduce unghiul de înclinare al semifabricatului pe bandă, între valoarea minimă și cea maximă și programul va furniza o serie de rezultate între aceste limite.

– Utilizatorul introduce unghiul de înclinare al semifabricatului pe bendă ca și constrângere.

Apply (Aplică).

Apăsați butonul Apply din figura 46.7. și programul va rula, obținându-se croirea materialului așa cum este arătat în figura 46.7.a.

Fig. 46.7.a. Rezultatul croirii pe un rând.

Fig. 46.7.b. Rezultatul croirii materialului.

Programul va oferi utilizatorului o serie de rezultate pentru croirea materialului, care verifică constrângerile impuse. Utilizatorul poate efectua un click cu mouse-ul pe lista rezultatelor și schema selectată va fi evidențiată și constrângerile corespunzătoare vor fi afișate într-o casetă de text deasupra ferestrei, casetă care va conține unghiul, pasul, lățimea și gradul de utlizare. Așa cum este arătat în figura 46.7.b. utilizatorii pot să selecteze una dintre cele două scheme. Utilizatorii pot reduce numărul de constrângeri pentru a obține noi scheme.

Output Nest Report (Raportul croirii).

Această funcție permite utilizatorului să exporte rezultatul în format *.html.

2.4.6.2. Two-Pair Nessting.

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea în pereche cu orientarea opusă a elementelor. Setarea opțiunilor Setup și Constraint în această funcție este asemănătoare cu cea din meniul opținuii One-Up Nesting.

În această funcție, opțiunea Position va fi activată după ce s-a selectat profilul. Această funcție oferă utizatorului posibilitatea să regleze pozițiile între două semifabricate. Programul va deplasa sau/și va roti profilul marcat cu 2 în jurul profilului 1 pentru ai asigura poziția. Face-ți clic pe acest buton și programul va deschide fereasta Auto Position ca în figura 46.8.

Fig. 46.8. Auto Position.

Transformation incremental step (Pasul incremental de transformare).

a) Step (Pasul).

Aceasta aste valoarea incrementală pentru transformare. Dacă utilizatorul reglează poziția golului prin metoda de transformare manuală (Manual), semifabricatul se va deplasa de fiecare dată când utilizatorul face clik pe butonul transformare. Dacă se folosește metoda Auto, programul va calcula o serie de rezultate conform pasului.

b) Angle (Unghiul).

Aceasta este valoarea incrementală pentru rotație. Dacă utilizatorul reglează poziția semifabricatului prin metoda de rotire manuală (Manual), semifabricatul se va roti cu un increment de fiecare dată când utilizatorul face clik pe butonul rotire. Dacă se folosește metoda Auto, programul va calcula o serie de rezultate conform incrementului.

c) Auto Method (Metoda Automată).

Această funcție permite utilizatorului să poziționeze automat semifabricatul prin selectarea uneia din următoarele criterii:

Suprafață minimă.

Programul va poziționa semifabricatul în raport de aria minimă a benzii.

Lățimea minimă.

Programul va poziționa semifabricatul în raport de lățimea minimă a benzii.

Lungimea minimă.

Programul va poziționa semifabricatul în raport de lungimea minimă a benzii.

d) Manual Method (Metoda Manuală).

Această funcție permite utilizatorului să poziționeze manual semifabricatul transformându-l și/sau rotindu-l.

Transformări.

Rotații.

Apăsați butonul Apply pentru a obține rezultatul poziției.

Apăsați butonul Exit pentru a ieși din această fereastră.

2.4.6.3. Mirror Nessting

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea în oglindă a semifabricatelor. Semifabricatul oglindit este eudi pleural față de cel original. Setarea opțiunilor SETUP și CONSTRAINT în această funcție este asemănătoare cu cea din meniul opținuii Two-Pair Nessting. Vă rugăm vedeți secțiunile 1.4.6.1 și 1.4.6.2 pentru toți parametri semnificativi.

2.4.6.4. Two-Up Nessting.

Această opțiune permite utilizatorului să genereze croirea pe două rânduri, semifabricatele având aceeași orientare. Setarea opțiunilor SETUP și CONSTRAINT în această funcție este asemănătoare cu cea din meniul opținuii Two-Pair Nessting. Vă rugăm vedeți secțiunile 1.4.6.1 și 1.4.6.2 pentru toți parametri semnificativi.

2.4.6.5. Two Different Nessting.

Această opțiune oferă utilizatorului să genereze croirea a două semifabricate diferite. Setarea opțiunilor SETUP și CONSTRAINT în această funcție este asemănătoare cu cea din meniul opținuii Two-Pair Nessting. Vă rugăm vedeți la secțiunile 1.4.6.1 și 1.4.6.2 pentru toți parametri semnificativi.

CAPITOLUL 3

EXEMPLE DE APLICATII IN MODULUL BSE

3.1 Piesa ciclindrica

Fig. 47. Piesa cilindrică.

Pentru calculul semifabricatului, piesa este împărțită în 3 geometrii simple, pentru care este posibilă calcularea ariilor.

Acestea sunt:

a) A1 = cilindru ;

b) A2 = sfet de inel convex ;

c) A3 = disc.

Fig. 48. Descompunerea piesei cilindrice.

A1 = π d H = π 30 · 32 = 3015,93 mm ;

H = 34 – 2 = 32 mm

d = 30 mm ;

A2 = ∙(2 π r d + 8 r ) = · 2 π ∙1,5 ∙26 + 8 ( 1,5 ) = 206,59 mm ;

r = 2 – 0,5 = 1,5 mm ;

d = 30 – 2 – 2 = 26 mm ;

A3 = = = 530,93 mm ;

d = 30 – 2 – 2 = 26 mm ;

Din legea constanței volumului: Vi = Vp

Ai = A1 + A2 + A3 = 3015,93 + 206,59 + 530,93 = 3753,45 mm2.

În final diametrul semifabricatului va fi:

D = 1,13 [mm.

Deci, D = 1,13· = 69,23 ≈ 70 mm → Dsemifabricat = 70 mm.

3.1.1. Exemplu de realizare a croirii semifabricatului pentru o piesă cilindrică în programul ETA/DYNAFORM.

3.1.1.1. Realizarea modelului piesei.

Etapele de parcurs în realizarea modelului sunt:

În submeniu programului Eta/DYNAFORM 5.2 se face clik pe submeniul PARTS se alege opțiunea CREATE PART. În fereastra de dialog CREATE PART se va denumi primul pas pentru realizarea piesei cilindrice „axa”.

Pentru realizarea axei piesei se folosește linia de comandă:

PREPROCESS – LINE POINT – CREATE.

Se introduc următoarele coordonate (0; 0; 0), (0; 0; 50). Se tasteaza OK și se vizualizează axa.

În fereastra de dialog CREATE PART se va denumi următoarul pas pentru realizarea modelului „profil”.

Pentru realizarea profilului piesei se folosește linia de comandă:

PREPROCESS – LINE POINT – CREATE.

Se definesc liniile de coordonate prin introducerea punctelor (2; 0; 0), (13; 0; 0), și (15; 0; 2), (15; 0; 34). Între aceste linii se construiește arcul de racordare de 2 mm, cu ajutorul iconului CREATE ARC – TANGENT TO 2 LINES. Cele două linii împreună cu arcul formează profilului generator. Ele se selectează în vederea realizării unei singure entități folosind comanda COMBINE LINES din același menu.

Fig. 49. Axa de rotație și profilul piesei.

Suprafața semifabricatului se realizează prin rotația profilului în jurul axei de simetrie. Pentru aceasta din meniul PREPROCESS – SURFACES se alege iconul REVOLUTION. Se selectează mai întâi axa de rotație, apoi profilul, se alege unghiul de rotație, în acest caz 3600, și prin comanda OK se realizează suprafața semifabricatului (figura 50).

Fig. 50. Generarea suprafeței semifabricatului.

3.1.1.2. Determinarea formei și dimensiunilor semifabricatului

Pentru aceasta din submeniul BSE – PREPARATION se alege opțiunea PART MESH – SIZE – SELECT SURFACES. Se definesc valorile rețelei de discretizare și apoi prin activarea comenzi APPLY se generează rețeaua. Dacă se consideră că rețeua este corectă se tastează OK (figura 51). În caz contrar se optează pentru alte valori ale parametrilor rețelei. Se repetă operația până la obținerea rezultatelor dorite.

La piesa cilindrică, la bază, rămâne o zona care nu este discretizată. Pentru discretizarea acestei zone se pot folosi două metode:

– manuală, folosind comanda MESH REPAIR din modulul BSE: MESH REPAIR – Nodes Between Pt/Nd. – Create Shell;

Fig. 51. Realizarea rețelei de elemente finite.

Fig. 52. Rețeaua de elemente finite folosind comanda

SHADE

Fig 53. Crearea rețelei de elemente finite folosind

comenzile manuale din modulul BSE

– comanda automată din modulul BSE, INERR FILL – AUTO FILL (figura 53).

Fig 53. Crearea rețelei de elemente finite folosind

comanda INERR FILL

Pentru estimarea dimesiunii semifabricatului se va folosi din submeniul BSE PREPARATION linia de conamdǎ BSE PREPARATION – BLANK SIZE ESTIMATE – FAST BLANK – NULL – MATRERIAL LYBRALY – OK – APPLY.

Fig.53. Estimarea dimesiunii semifabricatului.

Pentru amplasarea rectangularǎ a piesei se va folosi lina de comandǎ BSE

DEVELOPMENT – RECTANGULAR FITT – SELECT LINE – APPLY.

.

Fig. 54. Amplasarea rectangularǎ.

Pentru vizualizarea raportului estimativ al croirii materialului se va folosi linia decomandă BSE DEVELOPMENT – BSE REPEORT.

Pentru croirea pe un rând a semicatului pe bandă și pentru optimizarea consumului de material vom folosi linia de comandă BSE DEVELOPMENT – BLANK NESSTING – ONE-UP NESSTING.

Din casata de dialog din submeniul BLANK NESSTING vom folosi opțiunea OUTPUT NEST REPORT pentru a introduce valorile pentru PRODUCTION VALUE (Valoarea producției), BASE MATERIAL COST (Costul materialului de bază), EXTRA MATERIAL COST (Costul extra materialului), SCARP VALUE COST (Costul pierderilor), CONSUMABLES COST (Costul consumabilelor), după introducerea acestor valori apoi prin activarea comenzi APPLY pentru a genera rapurtul estimativ al croirii.

3.2. Piesa patrata

Fig. 58. Piesa pătrată.

Pentru piese paralelipipedice cu întindere relativ mare ( cutie pǎtratǎ), diametrul semifabricatului se calculeazǎ cu relația:

D = 1.13

unde: B = 80 mm,

rc = 18 mm,

rf = 2mm,

H = 80mm.

În urma calculelor rezultǎ: D200mm.

3.2.1. Realizarea piesei pătarte în programul Eta-DYNAFORM.

Realizarea acestei piese pătrate în programul Eta-DYNAFORM se va face pic diferit decât la piesa cilindrica. Adică nu va mai fi nevoie să generăm linia generatoare și apoi piesa, așa că piesa pătrată va fi realizată axonometric ca în figura următoare.

Fig. 59. Realizarea piesei pătrate.

Pentru realizarea axonometriei piesie pătrate se va folosi linia de comandă PART – CREATE PART – PREPROCESS – LINE-POINT – CREATE LINE.

După realizarea piesei în întregime va trebui să construim suprafața piesei. Pentru realizarea suprafeței se va folosi linia de comandă PREPROCESS – SURFACES – CREATE 3L/CREATE 4L. Opțiunea SURFACES – CREATE 3L se va folosi pentru realizarea suprafețtelor la colțuri (Fig. 60), iar opțiunea SURFACES – CREATE 4L se va folosi pentru crearea suprafețelor pătrate (Fig 61).

Fig. 60. Crearea suprafețelor la colțuri.

Crearea suprafețelor pătrate.

Fig. 61. Crearea suprafețelor.

După ce am realizat suprafețele piesei pătrate se va realiza rețeaua de elemente finite. Pentru aceasta din submeniul BSE PREPARATION se alege opțiunea PART MESH – SIZE – SELECT SURFACES. Se definesc valorile rețelei de discretizare și apoi prin activarea comenzi APPLY se generează rețeaua.

Fig. 62. Rețeaua de elemente finite.

Pentru estimarea dimesiunii semifabricatului se va folosi din submeniul BSE PREPARATION linia de conamdǎ BSE PREPARATION – BLANK SIZE ESTIMATE – APPLY.

Pentru calcularea diametrului semifabricatului vom folosi submeniul UTILITIES opțiunea DISTANCE BETWEEN PT/ND se va deschide fereasta de dialog CONTROL KEYS și vom alege oțiunea TO POINT/NODE.

Fig. 64. Diametrul semifabricatului.

Pentru amplasarea rectangularǎ a piesei se va folosi lina de comandǎ BSE DEVELOPMENT – RECTANGULAR FITT – SELECT LINE – APPLY.

Pentru vizualizarea raportului estimativ al croirii materialului se va folosi linia decomandă BSE DEVELOPMENT – BSE REPEORT.

Pentru croirea pe un rând a semicatului pe bandă și pentru optimizarea consumului de material vom folosi linia de comandă BSE DEVELOPMENT – BLANK NESSTING – ONE-UP NESSTING.