Analiza Durabailitatii Cutitelor de Taiere Pentru Dispozitivele de Stantare la Rece

Analiza durab.ilității cuțitelor

de tăiere .pentru

dispozitivele de ș.tanțare la rece

Rezumat

Majoritatea elementelor .componente ale dispozitivelor .de ștanțare și matrițare la re.ce sunt supuse unu.i proces continuu. de uzură și la solicitări dina.mice de compr.esiune.

În cazul ștanțelo.r de debavurat cuțitele de t.ăiere sunt .componentele cel mai mult supu.se la uzură.. Fiind vorba despre un p.roces simplu din punct de vede.re fizic, procesul de deb.avurare este relativ simplu de. modelat într-un mediu virtual. În pri.mele faze ale proiectării .este esențială realizarea une.i analize de durabilitate. a cuțitelor de tă.iere, în vederea optimizări.i designului acestor.a, pentru o fun.cționare performantă.

În lucrare est.e prezentată o metodă relativ simpl.ă pentru determinarea vie.ții la oboseală a cuțitelor de tăiere. Modelul C.AD al unui cuțit de tăiere este analizat ap.licând metoda ele.mentelor finite, folosind pache.tul comercial ANSYS Workbench 12.0, p.entru determinarea def.ormațiilor maxime și a tensiu.nilor maxime ce apar în tim.pul încărcării cuțitul.ui cu o forță F. Rezult.atele obținute sunt apoi folosite pentru determ.inarea durab.ilității cuțitului de tăiere. Pe ba.za rezultatelor se deduc.e n.umărul de ci.cluri de funcționare și cantitatea .de material ce trebuie înlăturată pentru reascu.țirea cuțitului.

Cuprins

1. Intro.ducere

Procedeul de prelucr.are mec.anică prin p.resare la rece dobân.d.ește, pe zi ce trece, o to.t .mai largă aplica.bilitate, ca urmar.e a avantajel.or pe care le prezintă: prod.uct.ivitate ridicată, pr.ecizie mare a pieselor și co.s.t scăzut. Așadar, stadiul de dez.v.oltare a presării la rece, extin.d.erea acestui procedeu de pre.lucrare meca.nică în toate ramurile i.ndustriei constructo.are de mași.ni, reprezintă un indiciu al progres..ului tehnic ce caracterize.ază epoca n.oastră. Dar aici încă n.u se opreș.te evoluția industriei presări.i la. rece. Economia și nevoile po.pu.lației sunt în continuă creștere, iar .a.ceste două tendințe deter.mi.nă dezvoltarea domeniului pr.esării la rece. Pentru îmbunătățir.e.a industriei presării la rece se. introdu.c zi de zi noi m.etode de optim.izarea:

– procesu.lui d.e presrare

– proces.ul.ui de proiectare

– proc.esului de fa.bricarea sculelor, etc.

Pentru optimizarea proces. .ului de proiectare, la ora actuală se utili.z.ează pe scară largă instrument.ele asistate de cal.culator (CAD/CAE), ce contr.ibuie la scurtarea c.iclului de proiectare a produse.lor.

Scopul .lucr.ării

Scopul acest.e.i lucrări de licenta. îl constituie o.ptimizarea. formei și d.imensiunii cuțitelor de tăiere pentru stanț.ele de debavurat. În. acest sens se util.izează .metodele asistate .de calculator pentru modelarea., analiza. și simularea comp.ortării cuțitului de de.bav.urat (CAD/CAE), res.pectiv pentru. ana.liza durabilității.

Obiect.ivele. lu.crării:

Pentru rea.li.zarea scopului lucră.rii, formulat .mai sus, s-au s.tabilit urmă.toarele obi.ective:

a) Studiul princip.iilo.r stanțării la re.ce

b) Realiza.rea mod.elului CAD al unei ștan.ței de. debavurat

c) Studiul cu.țite.lor folosite la o ștanț.ă de .debavurat

d) Modela.rea .CAD a unui cuțit. d.e tăiere

e) Analiza c.u. elemente finite a cuțitulu.i .de tăiere

f) Analiza durab.ilită.ții a cuțitului d.e tă.iere

2. Noțiu.ni generale ..privind ștanț.area și matriț. .area la re.ce

2.1 Gener. .alități

Ștanț.area ș.i matrițarea la rece [6] cuprind ope.r.ații de prelucrare mecani.că a. pieselor prin

presiune, făr.ă așc.hii. Pe scur.t, operațiile de șta.nțare și matr.ițare la r.ece se denumesc ope.rații de presare la. rece.

Presarea. la rec.e este un proced.eu de prelucrare me.ca.nică modern în con.tinu.ă dezvoltare.

În majoritatea ca.z.urilor, operațiile de pre.sare la rece .se exec.ută cu ajutorul di.spozit.ivelor special.e acțio.nate de prese. Forma și dim.ensiunile p.ieselor obțin.ute corespu.nd, suficient de e.xac.t, cu forma și dimensiu..nile elementelor activ.e (poan.sonului și p.lăcii active) a.le dispozitiv.ului .de presare resp.ectiv.

Presare.a la re.ce prezintă o serie. de a.vantaje tehnico-ec.onomice, fa.ță de pr.ocedeele c.lasice de preluc.rare a me.talelor (turnare, for.jare și .așchiere). Prin presare. la rece., se pot obține .p.iese de form.ă complex.ă a căror c.onfecți.onare prin alte p.rocedee de. prelucra.re este foarte. di.ficilă, inefici.entă sau chiar imp.o.sibilă. Piesele obți.nute au o preci.zie di.mensională ridic.ată ast.fel încît interschim.ba.bilitatea .aces.tora, la asamb.lare, .nu cons.tituie o pro.blemă. î.n majori.tatea caz.u.rilor, aceste pie.se nu .mai necesit.ă alte prelucrări m.ec.anice. Ca urm.are a cons.umulu.i specific redus. de mater.ial (pînă la 70…. .75%, față de. piesele simila.re obți. .nute prin alte p.rocede.e de p.relucrare mecanică.), piesele sînt. fo.arte ușoare. în .același timp, rigidi.tat.ea pieselor es.te mare, datorită .fo.rmei lor stab.ilite la proiec.tare.

Productivitatea .utilaj.elor de pr.es.are este ridi.cată, iar deservi.rea acestora es.t.e simplă,

necesitând .muncitori cu califi.ca.re inferioară. În c.onsecință, manoper.a. aferentă prelu.crării

pieselor .prin presare la rece e.ste scăzută. Timpul pe o.perație, la piesel.e mari, este de ordinul secundelor., iar la pi.esele mici, de ordinul fr.ac.țiunilor de secundă. Pentru c.a prelucrarea .pieselor prin presa.re la rece să decurgă .în bune condiții, est.e necesar să se .acorde o m.are atenție soluționă.rii p.roble.melor tehn.ice comp.lexe. referit.oare la pregă..tirea fabrica.ției. În aces.t s.cop, se va urmări ca .piesele proiecta.te să aibă o form.ă rațională și tehn.ologică, pentru a se put.ea realiza .în condi.ții cît mai e.con.omice. Materialul. prevăzut p.entru executarea unor p.iese date. trebuie s.ă aibă proprietă.ți tehnologice și mecanic.e corespunzătoar.e reali.zării procesului de. deformare. și a asigură.rii durabilității. necesa.re pieselor obținute. Proces.ul tehnologic .de prelucrar.e mecanică pr.in presare .la rece tr.ebuie să fie elabo.rat corec.t din punc.t de vedere tehnic .și j.udicios din pun.ct de vedere ec.onomi.c. Dispozitivele de pr.esare treb.uie să fie proiect.ate corect, iar. execuți.a lor să se facă îng.rijit. Se v.a alege .presa corespunzătoare ca tip., .iar puterea aceste.i.a trebuie să se folos.ească rațional. .L.ocurile de muncă t.rebuie bine organizate., în de.plină concordanță cu. sp.ecificul produ.selor și cu. volumul .de p.roducție. dat.

Elabora.rea procese.lor teh.nologice de prel.ucr.are mecanică prin p.resare la rece. . a pieselor

și proiectar.ea dispozitivel.or. speciale aferente sun.t strâns legate înt.re. ele, deși pot f.i executate .de persoan.e dife.rite. De acee.a, tehnolo.gul trebuie s.ă cun.oască bine cons.trucția stanțelor și ma.trițelor, iar const.ructorul trebuie să .aibă temeinice c.unoștințe tehnologice. referitoare la. .presarea la rece.

Presarea. la rece e.ste specifică prod.ucției de se.rie mare și. de masă. Numai un. aseme.nea volum. de producție justi. .fică, din punct de vede.re economic, utilizar.ea dispozitive.lor sp.eciale de pr.esare. De obicei, piesele o.bținute prin presar.e la rece, în sp.ec.ial obiectele de larg con.sum, se fabrică î.n zec.i și chiar sut.e de m.ilioane .de bucăți a.nual.

Fiind un d.omeniu efici.ent al in.dustriei constructoare. de .mașini, pr.esarea la rece se.

dezvoltă conti.nuu. Pentru acea.sta su.nt necesare. următoarele .preocupări per. .manente:

a) îmbunăt.ățirea proces.elor tehno.logice existente;

b) aplicarea .presăr.ii la rece și l.a prelucrarea pieselor .în serie. mică pri.n utiliza.rea dispozitivelor simple și un.i.versale;

c) reduc.erea consumulu.i .specific de ma.terial prin aplic.area unei .cr.oiri rațion.ale, a utili.zării

deșeuril.or și a mărir.ii preci. .ziei de ca.lcul la stab.ilire.a dimen.siunilor semifa.bricatelor;

d) mări.rea precizi.ei dim.ens.ionale a piesel.or obțin.ute prin pres.are .la rece;

e) mărirea durab.ili.tății dispozitivelor .d.e presare la rece;

f) mărirea ca.pa.cității de fabricație .prin mecanizarea și aut.omatizarea utilajelor;

g) utiliz.area pe scară largă. a procedeelor de p..resare la anumite o.perații de asamblare.

Domeniul de .aplicare a preluc.rării mecanice pri.n presa.re la rec.e s-a extin.s și la p.iesele. cu gabarit mare. Sa .exec.ută piese din material. feros din ce. in ce mai gros, se decup.ează piese din .tablă cu grosimea p.înă la 20…25 mm, se. fac perforări în. materia.le cu grosimea .până la 30…35 mm, ambu.ți.șări din semifabricate c.u grosimea până la 3.5…40 mm și se .pre.lucrează piese .prin îndoire din semifabri.cate cu gr.osimea p.ână la 90…100 mm.

Construcț.i.a rachetelor de diferite tip.uri, .problemă deosebit de i.mportantă, necesi.tă .piese

ale căror d.imen.siuni de găb.ărit depășesc chi.ar. și 10 m, iar mater.ialul acestora eșt.e fo.arte dur. Din aceste .cauze, utilajul .clasic .de presare nu poate fi fol.osit, pentru. prelucrarea unor .asemenea pie.se. In conseci.nță, a devenit necesară .realizarea unor instalaț.ii., speciale de pr.esare. ce dispun de energii și viteze ma.ri, dezvoltate de ob.icei, prin. detonația exploziv.ilor brizanți.

Datori.tă pro.prietăților mecanic.e superioare .ale ma.terialului semifabri.catelor. folosite .și a

aplicării .metod.elor de îmbunăt.ățire a rigid.ităț.ii prin nerv.urare, bordurar.e etc.., pie.sele obținu.te prin presar.e la rece au o. ma.re rezistență și sunt fo.arte rigide. Pr.in ur.mare, micșora.rea gre.utății, în paralel .cu .mărirea rigidității și .a. rezistenței pi.eselor obținu.te. din tablă, prin pres.are. la rece, în comparație cu. .piesele turnate, forjate. s.au prelucrate prin a.șchiere, reprezin.tă u.n indice constructiv progresiv .de ba.ză, care justific.ă, cu pris.osință., aplicarea ș.i extinde.rea procedee.lor de prelucrare mecanică prin .pr.esare la rece.

Factorul tehno.logi.c progresiv .de bază, care treb.uie. urmărit în dez.vol.tarea conti.nuă a

presării la rec.e con.stă în obține.rea unor piese co.mpl.et finite ca.re să nu necesit. .e prelucrări mecanice ulter.ioare.

Datorită pro.ductiv.ității tehnolog.ice mari a pre..selor și a volum.ului de munc.ă. relativ sc.ăzut

la oper.ațiile. de presare, caracteri.sticile și .mărim.ea seriei sunt, întruc.âtva, deosebite. .de cele ale prelucră.rii pie.selor prin așchiere. Valorile. can.titative ale seriilor l.a pre.sarea l.a rece se deos.ebesc de seriile e.xi.stente la prelucrarea .m.ecanică prin așch.iere, de.oarec.e la pres.are există.. condi.ții cu totul de..osebite pentru. .organizarea p.rodu.cț.iei. Aceste .valori .depind de ..dime.nsiunile .și de complexita.tea piese.lor de prelucrat p.r.in presare, într.ucât cara.cterul, . dimensiu.nile și gre.utatea

dif.erită a se.mifabricatelor impun un m..od diferit d.e alimenta.re și deservire .a preselor pr.ecum .și timpi .d.iferiți pentru s.chimbarea dispo.ziti.vului de pres.are.

2.2 Clasifica.rea op.erații.lor de șt.anțare și mat.ri.țare la r.ece

Ștanțar.ea și mat.riț.area la r.ece [6],[7] cuprin.d un num.ăr m.are de operaț.ii diverse a c.ă.ror

clasificare, . .după caracterul gener.al al .deformațiilor, este dat.ă în schema ce .urm.ează (Figura 1).

Ștanța.rea cuprind.e mai m.ulte tipuri de operații. .caracterizate .prin separarea, parț.ială sau

totală, a u.nei păr.ți a semifa.bricatului de. cealaltă, prin for.fecare. O.perațiile de ș.tanțare sunt. d.e fapt operații de tăier.e car.e se execută cu ajutoru.l dispo.zitivel.or, pe p.rese.

Cân.d op.erațiile de prelucra.re meca.nică prin for.fecare se execută. la fo.arfece, f.ără dispozitiv, elem.en.tele active fiind fixa.t.e direct de berbecu.l și supor.tul. fix al mașinii, ac.estea. se nume.sc num.ai operații de tăiere. Operații d.e aces.t fel se înt.âlnesc, de obicei, în .se.cțiile de pregăti.re a semifa.brica.telor și sunt c.unoscute, în pr.act.ică, sub den.u.mirea de opera.ții de d.e.bitare.

Matr.ița.rea se caracterizea.ză prin ace.ea că operațiile se. execută numai prin. deformare plastică fără să a.ibă loc. o diviza.r diviza.re a semifa.bricatului, ci. num.ai modificarea form.ei și dimensiunilo.r. acestuia. .

Matrița.rea cuprind.e două cate.gorii de opera.ții: op.erații prin care se modific.ă voit .n.umai

forma se.mifabricatului, gr.osi.mea rămânând te.oretic ac.eeași (oper.ații specifi.ce pr.e.lucrării pi.eselor din tablă) și oper.ații .prin care se. modifică atât for..ma cât și grosi.mea semifa.bricatului, mate.rialul redi.stribuind.u-se voit (operații sp.ecifice prelucrării .pie.selor din semifabrica.te co.nfe.c.ționate din diverse lam.i.nate profilate sau. din tablă)

Prelu.crarea mec.an.ică prin .presare la rece. a pie.selor se. poate face .prin ope.ra.ții simple de

ștanțare s.au de matrițare (Figura 2), .sau prin operații comb.inate. Stabilirea p.rocedeului de prelucrare .ce trebuie .aplicat se. face în func.ție de volu.mul. de producție dat și de .preci.zia de prelucra.re a pieselo.r astfe.l încât să fie posibi.lă ob.ținerea calita.tivă și economică. a ace.stora. De aceea, în pra.ctic.ă, operațiile co.mbinate de presare .la. rece sunt foar.te frecvente.

După caract.eristic.ile tehnolog.ice, operațiile co.mbina.te de presare la rec.e pot fi d.e ștanțare, de matri.țare și de ștanțar.e și matri.țare, iar du.pă modul de asoci.ere, fiecar.e d.intre acestea p.oate fi simultană, succ.e.sivă și simultan-su.ccesivă, așa cum. rezul.tă din următoarea .sc.hemă:

Operaț.ia com.bin.ată simu.ltană se caracter.izează p.rin aceea că pi.esa respec.tivă s.e obține

dintr-o sing.ură .cursă activă .a berbeculu.i presei. La operați.a de. presar.e combina.tă succe.sivă se execută succes.iv diverse prelucr.ări s.imp.le cu câte o sculă din. cele prevăz.ute dispozitivului; semifabricatul se de.plasează, prin dispozit.iv, de la un pos.t. de luc.ru la altul, iar pie. .sa se obține după două. sau mai multe ..curse active ale berbe.cului presei.

Oper.ația de pre.sare c.ombinată simultan-s.uccesivă rezult.ă. prin asocierea c.elor două o.perații (simul.tană și succe.sivă). Aceasta e.ste. asemănă.toare cu operați.a succesi.vă c.u deos.ebirea că la cel puț.in unul din . .posturile de lucru ale. dispoziti.v.ului trebuie să e.xiste o p.resar.e sim.ul.tană.

Din.tre operațiil.e combinate .d.e presare, mai frecv.ent întâlnite în pract.ică sunt opera.ț.iile combinate

simultane. d.e ștanțare (Figura 3, a- decupar.e perf.orare), operații.le combinat.e. succesive de. ștanțare.

(Fig.ura 3, b- perforare și de.cupare) oper.ațiile co.mbinate simulta.n-s.uccesive de .ștanțare (Figura 3, c-perforare ș..i decupare), operații.le combin.ate si.multa.ne de șta.nțare și m.atrițare (Figura 3ig. 3, e-decupare-.ambutisare) și operaț.iile combin.ate simult.an-succesiv.e de ștanțare. și matrițare. (Figura 3, f-perforare și re.tezare-îndoire). Oper.ați.ile combinate suc.cesive de .ștanțare și ma.trițare se execu.tă pe prese auto.mate multipozițio.nale, sau pe pr.ese simple, fo.losind dispoz.itive com.bina.te. Operațiile com.binate de matrițare .s.e întâlnesc fo.arte rar în pract.ică și, de obi.c.ei, sunt n.umai simultane (Figura 3, d.-amb.utisâre-re.liefa.re).

2.3 Clasi.ficarea dispo.zitivelor de .presar.e la rec.e

Dispoziti.vele de pr.elucra.re .mecanică [6],[ .7] .prin presare la r.ece se. aseamănă, .principial,

cu cele de prelu.c.rare prin pr.esare la cald, însă a.cestea su.nt mai comp.licate; în af.ară de .poa.nson și placă ac.tivă, dispozitivele d.e presare la rece co.nțin u.n număr r.elativ ma.re de eleme.nte dintre. care

unele participă nem.ijl.ocit la realizarea p.rocesului de .deform.are plas.tică. Pe de altă .parte., oper.ațiile de pres.are la rece sun.t mai numeroase. și diverse, d.in p.unct de ved.ere al comple..xității procesului de d.efor.mare a materialu.lui semifabric.atului, compa.rativ cu ope.rațiile de presa.re la cald. De aceea, denu.m.irea și clasificar.ea dispozit.ivelor de pr.elu.crare mecan.ică prin presare. la rece necesită o mai atare div.ersificare, față de. disp.ozitivele de prelucrar.e la cald. .

Denumire.a dispoziti.vel.or de pres.are la rece ut.ilizată în prez.en.t în uzinele const.ructoare

de maș.ini din țara n.oastră, cât și în u.zinele din maj.oritatea ț.ă.rilor industr.iale avans.ate, nu în t.oate, cazu.rile cor.esp.unde rolulu.i funcțio.nal al aces.tora. De a.semenea, neconco.rdanța dintre .denumi.rea dispozitiv.elor de presare la r.ece și r.olul l.or funcțional s.e reliezea.ză în e.gală .măsură și. în unele standar.de de sta.t. în vigo.are. Neconc.ordanța mai evid.e.ntă e.xistă în cazul. dispozitivelor de .mat.rițare la rece când ș.i aces.tora li se spu.ne stanțe.

Atribuind. dispozit.ivelor de pre.sar.e la rece .o denumire în d.epli.nă concordanță. cara.cterul

deformați.ilor spec.ifice. operației ce. o reali.zează, clasifica.rea acest.or.a se prezi.ntă conf.orm sche.mei următoare:

Dispoziti.vele de .ștanț.are (Figura 4) cărora l.i se spune, pe .sc.urt, sta.nțe, se folosesc. în

exclu.siv.itate, pentru .executarea divers.elor operaț.ii de ștanțare; șta.nța. simplă este. destinată executării .unei singure .operații de ștanțar.e c.um ar fi: decupa.rea, perfora.rea, retez.area, crestar.ea etc. Cu aju.torul un.ei șta.nțe combin.ate se ex.ecută simult.an, succesi.v sau simultan-.succesiv o

operație comb.inată de a.cest gen după c.um urmează: decupar.e și perfo..rare la ac.elași. . post delucru; perfo.rare la pr.imul .post da lucru. și apoi decupare la. următorul .p.ost de lucru; . decupare și p.erfo.rare la primul. post de luc.ru .și apoi retezar.e la următorul ..post de lucru.

Dispoz.itivele de .matrițare (Figura 4), p..e scurt, matrițele, .se folosesc pentru exe..cutarea

unor op.erații simple. sau c.ombinate de matri.țare; matrițe.le simple se folo.se.sc pentru ex.ecutarea uno.r operații sim.ple, iar ma.trițele combinate. se folose.sc pent.ru executarea. unor operații

co.mbinate s.i.multane, succe.sive sau sim.u.ltan-succesive.

Dispozitiv. .ele combinate de ștanțare și .matr.ițare la rece (Figu.ra 4) servesc .pen.tru executarea u.nor ope.rații combinate de șt.anțare .și matrițare. Ac.estea pot fi: cu acți.un.e simultană, de. exemplu, pent.ru decupare și ambutisare; cu acțiune succesivă, de exemp.lu, decupare și a.poi ambutisare; cu acțiune simultan-succesivă, de exe.mplu, perforare și apoi retezare și îndoire. Dată fiind natura d.iferită a. deformațiilor. la opera.țiile d.e ștanțare și matri.țare ce se c.om.bină, dispozit.ivele aferent.e .nu se vor denum.i niciodată. sta.nțe sau matriț.e, ci numai ..dispozitive combin.ate de ștan.ța.re și matrițare.

Eleme.n.tele principale ale. unui dispozitiv de. p.resare la rece su.nt sculele, adi.că .poansonul

și placa ac.tivă. In scopul p.un.erii în e.vide.nță a tipului di.spozitivului respecti.v .din care fa.c parte, aceste. scule se vor .den.umi, mai suge.stiv, în funcți.e de .natura operației. ce o execută, de exe. .mplu: poanson d.e dec.upare, poans.on de per.forare, poanson de î.ndoire, poans.on de ambutisare etc. și,

respectiv, . placă de decup.are, .de perforare, de .îndoire, . de amb.ut.isare etc.

În concluzie, ansamb.lurile. auxiliare u.tilizate pentru re.aliz.area. operațiilor de ștanța.re sau

matrițare, simp.le s.au combinate, se .numesc dispoz.itive de pre.sare la rece.

3. Șta.nța de .deba.vurat

3.1 Proce.sul. de proiectare

Procesul. de .proiectare .este un proces in g.eneral iterat.iv, ce constă în m.ai multe faze.

Unele. din aceste faze pot fi m.ai accent.uate sau diminuate în func.ție de tip.ul de pro.iect, și anu.me:

– analiza de .nevoi: de. exe.mplu – deficicențe la produsele deja proie.ctate sau necesitatea

dezvoltării unui .nou pr.odus; activitatea. este efectuată .de un inginer;

– definirea prob.lemei: este cuprinsă într-o specif.icație a produ.sului c.e trebuie proiectat;

speci.ficația include ca.ra.cteristicile fizice și funcțio.nale, cost., cantitate .și perf.ormanțele

de func.țio.nare.

– Analiza .și sinteza: sunt relat.iv l.egate și cuprinse. într-un proces .ite.rativ. O anu.mită compon.ență sau un anu.m.it subsistem al un.ui sistem cuprinzăt.or este conceptu.a.lizată de proiectant, supusă .analizei, î.mbunătăț.ită prin proced.ura de analiză ș.i re.proiectată.

Ace.st proces este rep.e.tat până ce proiec.tul a fost optimiza.t în .cadrul cons.trângerilo.r impus.e de proiectant. Compon.en.tele și subsistemele su.nt sintetizate în cadrul s.istem.ului g.lobal într-un mo.d similar.

– Evaluarea: e.ste considera.tă prin. determinarea gradul.ui de satisf.acere a c.ondițiilor impuse în cad.rul specificațiilor s.t.abilite în faza de defin.ire a problemei. Etapa neces.i.tă deseori fabricarea și testar.ea unu.i model. prototip pentru .a se obțin.e date privind. performanțele, calitatea, rentab.ilitatea sau priv.ind al.te criterii.

– Preze.ntarea: este faza. f.inală a proiectului .și include docum.entația .necesară în .vederea realizării prod.usului – desene de. .execuție, specificații. de materiale, list..e de piese etc.

Procesul de pr.oiectare asistat de. c.alculator are, în princ.ipiu, aceleași eta.pe. ca și proiectarea tradițională, d.ar acestea p.ot fi redef.inite astfel:

a. anali.za .de .nevoi;

b. defin.i.rea problemei;

c. gene.rarea .modelului;

d. an.a.liza;

e. revizuire.a .proiectului ș.i reevaluarea ac.estuia;

f. elaborar.ea automată a documen.tației .de execuție.

Optimiza.rea proce.sului d.e proiectare nu repr.ezintă un pr.oces fa.cil, fiecare proi.ect dife.ră în funție de .produs. Mode.larea. CAD a produs.ului și a scu.lei car.e prelucr.ează aceasta, a ajut.at. foarte mult i.nginerii.lor prin. scurțirea timp.ului de pro.iectare, crescân.d așa producti.bilitat.ea, ș.i prin creștea .precizie a proiectelo.r. finale. Cerce.tarea, inovarea si. concepți.a; acest.e etape info.rmat.izate au gen.erat domeniul C.o.mputed Aided. Engineering- CAE. si care se ref.eră nu n.umai la sim.ularea asist.ată de calcu.lator a .sistem.elor continui. sau disc.rete (cara.cterizate de sistem.e de ecuații difere.nțiale ordinare. sau cu d.if.e.rențe finite) ci și la . .modelarea .co.rpu.rilor și câm.purilor (prin teh.ni.ci .de tip fi.nite ele.me.nt method/fi.nite element analysi.s s.au altele si.milare) utiliz.ate în re.zolvar.ea ecuațiilor cu .derivate pa.rțiale, în.tâlnite în mecanică, rezis.tență, mecani.ca fl.uidelor termo.tehnica etc.

Proiectar.ea și dezvo.ltar.ea de produse ș.i tehno.logii, bazată în. principal pe CAD. R.ealizarea de prototi.pu.ri și produse d.e serie, care pri.n. informatizare au. generat dom.eniul Computer Aided Manufa.c.turing- C.AM. În urma u.nui proces de stan.d.ardizare (drawing .exchange and interope.rability) atât s.iste.mele complexe cât și p.ărțile lor, componen..te relativ .simple .tind să fie descr.ise într-u.n lim.baj infor.matic unic, ceea. ce d.etermina t.endi.nța că cele .trei a.bordări CAE/CA.D/CAM.. să se inte.greze î.n un.a unica nu.mit.a Computer .Inte.grate.d Ma.nufacturing- CIM.

3.2 Ștanța .de deb.av.urat

Ștanț.a de debavurat, reprezint.ă un dispozitiv de ștanț.are la rece care realizeazădebavurarea se.mifabricatu.l tur.nat. În Figura 5 este d.escris principiul de funcționare al ștanțelor de d.ebavurat. Partea superi.oară este acți.onată .de o presă. .

Proce.sul de deb.avurare est.e form.at din următo.arel.e etape:

1. Se pun.e pie.sa turnată în ștanță, .pe supo.rtul de piesă

2. Prin inter.mediul pre.stablai se pre.sează piesa cu. forță de. o anumită valoare a.st.fel încăt piesa să răm.ână nemișc.at.ă timpul d.ebavurării

3. Presa a.cționează cuți.tel.e de tăiere

4. S.e realiz.ează deba.vurarea

5. Prestabla î.mpinge p.iesa răma.să între cuțite

Elementel.e componente. ale ștan.țelor de debavurat se î.mpart în .două grupe:

a) eleme.nte. active;

b) elemen.te aux.iliare.

Eleme.ntele active sunt a.c.elea care acționeaz.ă nemijlocit, a.sup.ra semifabricat.ului de

prelucrat, iar .elemen.tele auxiliare servesc la asamblarea și co.nducerea acestora precum și la

ghida.rea semifabrica.tu.lui în dispozitiv.În .mod obișnuit, eleme.nt.ele active ale un.ui d.ispozitiv de ștanțare. la rece sunt poan.sonul și placa activă sa.u cuțitele.

Din grup.a elementelo.r auxil.iare fac parte plăcil.e de baz..ă și de cap, plăcil.e de sprij.in, plăcile port.sculă p.entru pan.soane și plăci act.ive, coloa.nele și bucș.ele de ghidare, bolțurile și

riglele de ghid.are a benz.ii, op.ritoarele etc.

Materi.alele utilizate în co.nst.rucția element.elor componente ale ștanț.elo.r și matrițelor se

stabilesc în func.ți.e de scopul în care a fost construit d.is.pozitivul de ștanțare resp.ectiv și de solicitările l.a .care vor fi supuse. elementele com..ponente ale acestuia.

Materi.alele destin.ate confecțion.ării elementelor active .ale dispoz.itivelor d.e ștanțare trebuie să aibă tena.citate ridicată, rezilien.ț.ă cât mai mare, sta.bilitate termică și rez.ist.ență mare la u.zură.

O condiție de.osebită ce trebuie s-o îndeplinească ma.terialele sculelor ștanțelor și matrițelor de presare la rec.e este ca di.m.ensiunile a.cestora să a.ibă variații minime la. tratam.ent termic.

Poansoanele ștanț.elor de dimensiuni mijlocii, supuse unor solicitări ușo.are, se confecț.ionează din oțel de scul.e, 1.1730 sau OL.C25, când forma. a.cestora e.ste sim.plă și din oțel slab alia.t OL52, când for.m.a lor este complexă.

Poansoan.ele sta.nțelor de .dimensiuni mai ma.ri, care nec.esită. o călire în adânc.ime, se confecțio.ne.ază din .oțel aliat 1.237.9. Plăcile a.c.tive de formă sim.plă ale stanțelo.r se vor conf.ecționa din oțe.l de scule carbon d.e calitate mai bună., 1.1730. Peanso.a.nele și plățile act.ive

ale ș.tanțelor se trat.ează. termic la o durit.ate de 60 … 62 .HRC.

Oțeluril.e a. . .liate de scule, comp.arativ .cu oțeluril.e. carbon, prez.intă av.antaj.ul unor .pro.p.rietăți mecanice sup.erioare. Eleme.ntele de aliere. al.e oțelului con.feră sculelor o m..ai mare dur.abilitate. Cromul contribuie la mărirea rezist.enței materialului la coroziune. și a capacității de tăiere. Nichelul favo.rizea.ză călirea în adânc.ime a scul.ei, iar wolfr.amul contribuie la m..enținerea rezistenței sc.ulei, a durității și capacității de tăiere la temperaturi înalte. M.olibdenul mărește rezistența la. o.boseală și durita.tea, iar vanadiul. mă.rește rezistența la ș.oc a sc.ulei.

După căl.i.re, duritatea supr.afețelor active ale scu.lelor .confecționare din oțe.l aliat e.ste similară cu cea. a scul.elor construite. din oțel carbon. Insă, sc..ulele confecționate din oțel aliat au

avantajul că deformațiile lor, .după călire, sunt minime și rezistența la uzură. este mai mare. Pe de altă parte, . tensiunile ce ap.ar în materialul sculelor. construite din oțel ca.rb.on, în timpul tratamentului termic, sun.t mari, put.ând provoca d.eformar.ea sculei și chiar ap.ariția fisurilor. Din această c.a.uză, oțelurile de scu.le carbon .se folosesc numai .pentru confecționarea s.c.ulelor de formă simplă.

Plăcile de ba.z.ă (inferioare) și cele .de cap (superioare) ale d.ispozit.ivelor de presare la .r.ece se confecțion.ează di.n 1.1.730. .

Coloanele .de .ghidare se execu.tă din OLC.25 și se. trateaz.ă termic (cemen- t.are, căli.re și

revenir.e) la durita.tea de 56 … 60 .HRC. .Bucșe.le de ghidare a coloa.nelor se conf.ec.ționează din

OL.C15 sau O.LC25 și se tratează termi.c la duritatea de 52 … 56 .HRC.. Plăcile de spri.jin pentru

scule se c.onfecționează din OL.C45 și se tratează termic la durit.atea .de 46 … 50 H.RC. P.lăcile de fixare a, sc.ulelor pe placa .de bază. sau pe placa de. cap se construiesc din OLC45 și se tratează

termic la dur.itatea de 42 … 45 HRC. Plăcil.e de ghidare a .poansoanelor se construiesc din OLC25 sau din OLC45 și se tratează termic la duritatea 52 … 5.5 HRC. Elemen.tele. de ghida.re a benzii în dispozitiv (riglele, bolțurile și o.pritoarele) se execută din OLC45 și se tratează termi.c la duritatea de 42 … 45 H.RC. P.lăcile și tijel.e de eliminare a .pieselor sau deșeu.rilor .din dispozitiv.ul de presare la rece se construpesc din OLC45 și se trateaz.ă termic la d.uritatea de 4.5 … 48 .HRC. Cep.u.rile de fixare a dispoz.itivelor de: presare la rece de berbecul presei se confecționează din OLC45. La nevoie, m.aterialele elemen.telor. dispozitive.lor de presare la rece se. pot î.nlocui cu altele, echivalen.te ca propr.ietăți mecanice.

3.3 Semifab.ricatul

Primul p.as. din procesul .de realizare al u.nui produs nou es.te proiectarea și av.iza.rea lui din

punct d.e veder.e al domeniului de utilizare. A do.u.a etapă constă în elaborarea. proce.sului

tehnologic de rea.liz.are. Urmează .apoi proces. tehno.logic. În timpul ela.borării. Procesului tehnologic design-ul .inițial pro.pus poate suferi. mici modificări. Faza tehnologic.ă depinde. de

materialul piesei. În această lu.crare se vorbeș.te numai despre pies.e turnate din aliaje de aluminiu.

În faza tehnolog.ică se stab.ilește rețeaua de alimentare, aerisitoare, înclinațiil.e pe părțile

laterale a piesei, etc. Din punct de vedere al turnării piese.lor aceasta fază este esențială pentru

umplerea pies.ei î.n ti.mpul turnării. Piesa turnată va avea un plu.s de material în forma de aerisitoare și a uno.r rețele d.e alimentare, care treb.uie în.depărtate (Tabel 1). Pentru. î.ndepărtarea acestor plusuri inutile, se. folosește ștanțe de debav.urat.

.

.

Tabel 1, Părțil.e piesei care tr.ebuie îndepărtat.e cu presare .la rece

Modelul C.AD al piesei cu ..rețeaua de almin.tare și aerisi.to.arele aferen.te este pre.zen.tat în

Fig.ura 6. Se p.oate o.bs.erva că matrița de. turn.are are d.ouă cuibuiri id.entice. Cu ajut.oru.l .acest.ui

model se proiectează ștanța de .debavurat. În Figura 6, p.iesa este marcată cu roșu , iar părțile

care treb.uie î.ndepărtat.e cu gri (Tabel. 1): bavura., aer.isitoarele și .rețea.ua de ali.mentare.

3.4 Model.ul .CA.D a. unei ștanței .de debavurat

Figura .7 prezintă .modelul 3D .al ștanței .de debav.urat., ale cărui c.uțite vor fi ana.lizate.

Ștanța a .fost proie.ctată. utilizâ.nd. pachet.ul comerc.ial Catia V5R1.7. Modelu.l 3.D este com.plet

parametriz.at în f.uncție de .modelul C.AD. al piese.i; ast.fel, dacă. se mo.difică modelul. 3D. a pie.sei se

poate mo.difica cu ușu.ri.nță toate ștanța.

În .Figura 8 este i.lustrat de.se.nul 2D a ștanței î.n discuție, iar F.igura .9 și Figura 10

reprezint.ă dese.nele 2D, în .detal.iu, pentru părț.ile de sus și de jo.s a șta.nței.

Fig.ura 8, Desenul .2D a ștanței .de debavu.rat

3.5 Tipuri. de cu.țite folosite. la ștanțel.e de deb.avurat

Tăierea . materialu.l ned.orit a pieselor t.urnate, de dive.rse .dimensiun.i, este o o.perație

pregătitoar.e caracterizat.ă prin separarea totală a unei părți a. semifabricatu.lui de ce.alaltă, prin

forfecare, d.upă un contur înc.his. . Operaț.ia de tăiere a pie.selor turnate s.unt execut.ate în diferit.e

fel.uri: .

a) Tăiere .c.u suport

b) Foarfece.le cu cuțite .pa.ralele

c) Tăiere cu .p.oansoan.e de tăiere

Uti.lizarea un.ui a.num.it tip, dintre ac.estea, se face în fu.ncție d.e tipul, de for.ma și de dimens.iun.ile ce trebuie obțin.ute.

Tăie.rea la f.oarfece., sau cu ajutor. .ul stanțelor p.e prese [7], se face int.r.oducând piesa

turnată î.n stanță du.pă care, la co.borâre.a berbecului mașinii, . acestea acți.onea.ză transver.sal asu.pra

semifab.ricatulu.i res.pecti.v cu o presiun.e care cr.ește pâ.nă la o. an.umită v.aloare e.gală cu rezi.stența

la forf.ecare a materi.alului. În ac.el .moment, are. loc separarea .unei părți. a semifabr.i.catului de

ce.alaltă (Figura 1.1).

Procesu.l tăierii p.iese.lor cupr.inde trei faze. succesive. d..upă cum .urmează:

a) fa.za elastică în. care semifabricatul este. comprimat și .puțin deformat înt.re cuțite.

Tensiunile și de.form.ațiile din material n.u. depășesc limitel.e. de elasticitate; .

b) faz.a plast.ic.ă î.n care deforma.țiile m.aterialulu.i devin remane.n.te, iar ten.siu.nile dep.ășesc limita de cur.gere și cresc. continuu pînă. la. valoarea .maximă core.spunzătoare rezis.tenței la forfecare a m.etalului. În ti.m.pul acestei faz.e, cuțitele pă.trund în mat.erial pe. o .anumită. adînci.me hf.

c) faza de forfecare în care se formează mic.rofisuri, apoi ma.crofisuri, după care se pr.oduce deta.șarea unei părț.i a semifabr.icatului de. .cealaltă. Fisurile. de forfecar.e p.ornesc de la .muchiile tăietoa.re ale cuțit.e.lor și se pro.pagă în metal pe. direcția pla.n.elor de alun.ecare formân.d, dacă .jo.cul dint.re cuțite est.e no.rmal, o suprafață .com.ună d.e forfec.are(Figura .12); .

Pe s.uprafața .piesei o.bținute prin fo.rfecare (Figu.ra 12) se obser.vă d.o.uă zo.ne distinc.te: o

fâșie îngu.stă luc.ioasă, zona .a, corespunzăt.oare faze.i plastic.e ș.i o fâș.ie mai lată .decât p.rim.a și

mată, zo.na b, cores.punz.ătoare fazei .de forfecare. Lăț.imea relati.vă a fâșie.i lucioase est.e specifică

durității .materialului sem.i.fabricatului folosit .și are val.oarea.

g hf ×. = 5 , 0 … . 2 , 0 (1. .1)

Când m.aterialu.l est.e mai dur, lățimea relati.vă a fâși.e.i lucio.ase este m.ai mică, iar când

materialul este m.ai plastic, lățimea relativă a. fâșiei lucio.ase este .mai mare.

Analiz.ându-se .mater.ialul din zon.a secțiunii obț.inute p.rin tă.iere, se constat.ă că proprie.tățile mecanice și struc.tura ac.e.st.uia s-au modi.ficat ca urmare a ecr.uisări.i, generat.e în pr.ocesul .de deforma.re. Gros.imea .stra.tului de material ecruisat și struct.ura acestuia .depind de u.rmătorii factori:

a) grosi.mea pies.ei;

b) proprie.tățile mec.anic.e ale mater.ialului pie.sei;

c) starea .m.uc.hiilor tăiet.oare ale cuțit.elor;

d) val.oarea joculu.i d.i.ntre cu.țite;

e) vite.za. de forf.e.care.

Între c.uțite.le f.oar.fecelor se pre.vede, înto.t.de.auna, un anumit jo.c si astfel. înc.â.t proces.ul de

tăiere să d.ecu.rgă în .bune condițiuni, .adică fis.uril.e de forfec.are să se .propage î.n mat.erial d.upă

pla.nele de alunec..are (Figur.a 13). Astfel, m.ărimea jo.cului o.ptim di.ntre cuț.ite se deter.mină cu re.lația (1.2.),

Conf.orm cerc.etărilor experimen.tale, valoare.a .unghi.ului α, for.mat de planul de. .alunecare

cu direc.ția de mișca.re a .cuțitelor, ar.e. valoarea

α = .6 … 4°

Având î.n vedere v.al.orile unghiului a și .valorile. adâncimii rel.ative d.e pătrunde.re a cuțitului în mat.erial, în mo.me.ntul formării. fi.surilor de forf.ecare (1. .2), rezultă că j. .ocul opti.m dintre cuțite, l.a operațiil.e de tăiere, . are v.alorile. următ.oare:

– pentru materi.a.le moi, j=0,04…0.,06

– pentr.u materia. .le dure, j=,06….0,08

În cazu.l unui jo.c .mare, j≥0,1g. în. special când. materi.alul pies.ei este m.oale, defor.marea

plastică. este însoț.ită d.e încovo.ierea și int.rar.ea material.ului în.tr.e cuțite, iar s.eparare.a une.i părț.i a

semifabric.atului de ceala.lt.ă are loc. prin rupere și. nu prin fo.rfecare.

La pătrun.derea cuțitelor .în m.aterial, pe .o anumit.ă adîncime, f.orța de tă.ie.re F n.u va

acțio.na în .planul. muchiei tă.ietoare ci la. o anumită d.istanță. de aceast.a (Figura. 11), dând .nașter.e

unui m.oment de răst.urnare M=F.×a, und.e a≈2j. Su.b acțiune.a acestui momen.t, piesa turn.ată sup.usă procesulu.i de tăi.ere a.re te.ndința să se r.otească în se.nsul de mișcar.e a .cuțitelor, .să ocupe o oziț.ie înclinată și să. intre în.tre c.uțite dând naștere., astfel, unei fo.rțe la.teral.e Fxde distanța.re a .ac.estora. De ac.eea, cuțitele treb.uie să fi.e rigide și prec.is ghidate. .

.

3.6 Tăiere.a cu foarfe.ce cu cuți.te paralele

Cuțitele de a.cest .tip au for.me [7] constructive. diverse . (Figur.a 14). în mod norm.al se folo.sesc cuțite robuste cu unghiu.l de tăiere δ=90° (Figura 14, a). în acest caz, . cuțite.le au patru m.uchii tăietoare asi.gurând mașini.i .o funcționare î.ndelungată între. două re.asc.uțiri, prin sch.imbarea succesi.vă a poziți.ei a.cestora

după uz.area unei .m.uchii. Aceste c.uțite au dezav.antajul .că s.e uzează. relativ repede .pe. suprafața

de așezar.e. De a.ces.t neajuns s.unt lipsite cuțit.ele cu o .muc.hie tăie.toare (Figura .14, b) și cuți.tele

cu două much.ii tăiet.oare (Figura 14, c). Valorile un.ghiurilor aces.tor .cuțite depind de proprietățile mecanice .ale materi.alul.ui semifabric.atelor de de.bitat.; cu cât mat.e.rialul piesel.or turna.te va .fi m.ai moale cu atât. unghiul .de tăiere v.a fi mai. m.ic și inve.rs, când mat.erialul va fi. .mai dur (Tabel 2).

Forța nece.sară pentru tăi.erea pieselor .turn.ate cu cuțite paralel.e (Figura 11) se dete.r.mină

teoretic cu. re.lația (1.4),

În timpul pr.ocesului de t.ăiere, forța reală n.u rămâne con.stantă, ci. variază în. funcție de a.dâncimea de pătr.u. .ndere a cuțitulu.i în material (Figur.a 15). V.aloarea .maximă a forței d.e tăiere .corespunde mom.entului apariției .macrofisurilor. de forfecare, a.dică mo.mentulu.i când cuțitul a .pătruns în mat.erial pe a.dâ.ncimea hf . Exi.stența ramurei desce.ndente a cur. .bei forței d.e tăiere rezi.dă în frecar.ea dintre su.prafața de așez. .are a cuțitul.ui mobil ș.i semif.abricat.

Lucrul me.can.ic consumat .în timpul tă.ierii reprezin.tă. produsul din.tre forță .și drumul

parcu.rs de cuți.t. Cantita.tiv, lu.crul mecanic este e.gal cu aria. cuprinsă înt.re curba f.orței de .tăiere și

abscisa sistemului de referință. Deoarece. curba de var.iație a. forței d.e tăiere se po.ate stabil.i numai

experimental și nu ana.litic, rezultă că lucrul mecanic nu poate fi stabilit prin integrare. De aceea

lucrul. mecanic se c.alculează. aproxim.ând .aria mărginită. de cur.ba forței .de tăiere și. ab.s.cisă cu

aria un.ui dreptunghi de. .dimensiuni F.med .și g und.e

Deci, lucrul .mecanic la tăiere.a pieselor s.e determină cu. relația

unde F. este forța m.aximă de tăiere, în. daN.

Coef.icien.tul λ, care r.eprezint ă rap.ortul .din.tre forța. medie și. forța maxim.ă .de tăiere,

de.pinde de durita.tea și g.rosimea materia.lului de tăiat ș.i are .valorile con.form Tabelul.ui 3.

Valo.rile mari ale a.cestui. coeficien.t corespund tăieri.i materiarelor .moi și subți.ri, iar. valoril.e mici

corespund tăi.erii ma.terialelor .dure și groase. .

Materialul fo.l.osit pentru. executarea .pies.elor prin p.resare la rece, trebuie .să c.orespu.ndă

nu num..ai destinației și condiții.lor de expl.oatare a pies.elo.r ci și condițiilor .tehnologi.ce privind

caracterul și .gradul de deforma. .re a semifabric.atului.

Proprietăț.ile tehnolog.ice a.le metalelor su.nt determ.inate, în pr.inc.ipal, de propri.etățile lor

mecanice, iar. acestea, la rân.dul lo.r, depind comp.oziția chimică, struct.ura și mări.mea g.răunților,

tratament.ul termic a.plicat .și gradul de e.cruisare.

4. Modelul CA.D a unui cuț.it de tăiere

Figura 16 .reprezintă piesa tur.nată împreună cu. c.uțitle de. tăiere. Se observă că pi.esa este

tăiată pe t.ot co.nturul ei. Cuț.itele de tăiere alcătuie.sc o buclă închi.să în împreju.ru.l piesei. În

continua.re se va analiza cuțit.ul încercuit în Figu.ra 16.

Cuțitul. este .proiectat în așa f.el încât să. fie ușor .montabil, demo.ntabil precum și u.șor de

reascuțit. Cu.țitul este pr.ins pe placa de. port cuți.te cu trei ș. .uruburi și două .știfturi. .Cele .două

știfturi interz.ic mișcarea cuț.it.ului în planul. XO.Y iar șuru.burile strâng .cuțitul p.e placa d.e port

cuțite, neperm.ițând asfe.l mi.șcarea.

Cuțitul. a fost modela.t după contu.rul modelu.lui piesei CA.D u..tilizând CAT.IA V5.R17

(Figu.ra 17). Analiza .c.u elemen.te finite se v.a face în c.ontinuare f.olosind AN.SYS .Work.bench

12..0. Pentru imp.or.tarea geomet.riei în

ANS.YS, mode.lul tre.buie să fi.e disponibil într-un fo.rmat u.niversal, precum IG.S, ST.P, e.tc. În

acest c.az, modelul c.uțitului a f.ost exportat din C.ATIA.. în format S.TP. Mo.delul 2D al cuț.i.tului

este p.rezentat în Ane.xa 1. I.mportarea. în ANSY.S s-a făcu.t cu parametri.i definiți în Ta.belul 4;

acesta conț.ine materia.l.ul, dimensiu.nile, volum., masa. și mome.ntele d.e in.erție.

5. Analiz.a cu elem.ente finite a unui cu.țit de tăie.re

Pentru a înc.e.pe analiza de d.urabilitate a c.uțit.ului d.e tăiere trebu.ie efectua.tă mai înt. .âi o

analiză de rezis.tență a. cuțitului. An.aliza se face cu. meto.da elem.entelor finite. Ace.astă metodă

constă în discr.etizare.a unui co.rp continuu si fin.it în mai mu.lte eleme..nte finite (FE.M – Finite

element .method). Prin dis.cr.etizarea unei structu.ri se înțelege subî.npărțirea acest..eia într-un .număr

oarec.are de el.ement.e finite sa.u rețea de punc.te .de integr.are num.erică, int.erconectate prin

nodurile l.or exte.rioare.

Metoda are. o aplica.b.ilitate pe sc.ară largă și se buc.ură de utiliz..area extensivă în. zone

structurale, .analize ter.m.ice si fluide. . Metoda element.ului fin.it, este fo.rmată din trei f.aze

princip.ale:

a. Pre-pro.c.esarea: realiza.rea modelul solid .al sistemului. analizat (cara.cterizat prin

formă, dimen.siuni, caracteri.stici de materi.al), discretiz.area .mode.lului so.lid în elemen.te finite, aplicarea con.diț.iilor la limită și a în.cărcărilor;

b. Procesare.a: .rezolvarea nu.merică a ecuațiil.or caracteristi.ce comportări.i sistem.u.lui și

obținerea. solu.ției;

c. Post.-procesarea: viz.ualizarea. rezultatelor în. vederea analiz.ei comport.ării sistemului

și identificăr.ii. zonelor cu soli.citări critice.

Avantaje.le metod.ei cu el.emente finite (F.EM – Finite Ele.ment Model) sunt. numeroase și

importan.te. În cazu.l conceper.ii unui de.sign nou se p.oa.te model.a și studia c.omportamentul

structurii în div.er.se medii de sarc.ină, în timp real; p.rin urmare, în ba.za rezu.ltate.lor obț.inute se

poate modi.f.ica mode.lul înainte. de crearea de.sen.elor fin.ale de execuți.e. Odată c.e este dez.voltat

mode.lul CA.D, aplicâ.nd FE.M se poate ana.liza designul sructurii. în detaliu.

Utilizân.d FE.M se poat.e .economisi ti.mp și bani pri.n reducer.e.a .numărului necesa.r de prototi.puri. În cazul unui p.rodus. deja ex.istent, la care ap.ar probleme în timpul utiliz.arii., sau care n.ecesită o îmbunătă.țire, aces.ta poate fi an.alizat u.tilizând FEM. în ve.d.erea acceleră.rii procesului de sc.himbare de design și, de. asemenea, pentru reducerea costu.ri.lor de proiectare.

În urmă.toarele su.bcapitole .vor fi prezentate .fazele analizei FEM. pentru .cuțitul .de tăiere preze.ntat în c.apitolul .precedent.

5.1 Faza de. pre-proceasa.re

Obiective.le pre-pro.ces.ării sunt.: atribuirea. proprietățilo.r de materi.a.l potrivit mod.elului,

dezvoltarea. modelului cu ele.m.ente finite., .aplicarea încărc.ărilor și condiți.ilor la limită. .

5.1.1 Definirea .materialului .cuțitului de tăie.re

După importa.rea geomtriei în A.NS.YS, prim.ul pas este .. definirea p.arametrilor de m.aterial

a cuțitu.lui de tăiere. .Mate.rialul fol.osit la cuți.tul respecti.v este 1.2.379, un aliaj. . de oțel.

Compoziția c.himică:

Dato.rită conți.nutului cr.es.cut de Car.bon material.ul are o. d.uritate și rez.istență la u.zură

mărită, dar. Carbonul. scade s.o.liditatea m.aterialului, deve.nind casant. Crom.u.l mărește rezis.tența

la coroziune. și rezistența la .uzură. Mo.libden.umul mărește rez.istența la uzură. Va.n.adium

modifică struc.tura g.răunțil.or, mărește rezis.tența la oboseală.

Materi.alul est.e livrat cu .o duritate de 55 HR.C, dar cu tra.tare ter. .mică ajunge .la 63 HRC

(Figura .18, Figur.a 19).

Parametri de ma.terial s.etați în ANS.YS Wo.rkbench; . densit.atea, limita. de curgere, lim.i.ta

de rupe.re, modulul .de elasticitate Youn.g, coeficient.ul Poiss.on, pentru ma.terialul 1.23.79 sunt

definite în ..Tabelul 6.

Pentru u.n test la .oboseală a piesei, .folosi.nd .metoda Stre.ss-life, este ne.ce.sar defin.irea în

ANS.YS a paramet.rilor de stre.ss-life a . .materialului (Tab.el 7). Prin ac.ești pa.ramet.rii se definește

variația tensiunil.oir din m.ateri.al cu numărul de cicluri. Diagrama. din Figura 20. reprezint.ă

grafic Tabe.lul 7.

.5.1.2 Mod.elul cu elemen.te fini.te al cuțitu.lui de tăiere

R.ețeaua de elemente f.inite a unu.i model .solid subdivid.e structu.ra în elem.ente,

interconectate p.rin. noduri. .

În ca.drul fazei d.e pre.-procesare se .aleg tipurile de .elemente finite car.e vor fi ut.ili.zate și

se stabili.este repartiț.ia lor pe d.omeniul discretizat, rez.ultând astfel n. .umărul, dimen.siunea și

forma acestora. D. .iscretizarea se realizează în funcție de tipul domeniului geometric

(unidime.nsional, bidimens.i.onal sau tridim.ensional) (Ta.bel 8):

a. elemente f.inite de tip linie a do.meni.lui unidimensional

b. elemente .fi.nite de tip triunghi a domenii.lor de tip sup.rafata; muc.hiile elementelor

finite pot fi linii drepte sau parabole (domeni.ul .bidimensional)

c. elem.ente finite .de tip. tetraedru a domeniu.lui tridimensional

d. elemente specia.le, ca elemente .axisimetrice pen.tr.u unele situații la care geo.metria,

materialul și con.diți.ile la limită sunt. simetrice în juru.l unei axe.

Dezvoltarea r.ețelei de elemen.te finite consu.mă, de obic.ei, mu.lt timp. Rețeaua. de

elemente finit.e este dezvoltat.ă .direct pe modelul CAD a cuțitului (Tabel 8):

a. wireframe. cu puncte și c.urbe reprezentând m.uchiile .solidului

b. cu supra.fețe r.epr.ezentând limitele s.olidului

c. solid pen.tru definir.ea ma.terialului

Rețeaua .d.e elemente finite .este aplicată pe m.o.delul CAD folos.ind algoritmu.l de

discretizare l.iberă. Discreti.zarea liberă subd.i.vide automati.c modelul în element.e finite. Avant.ajul

acestui pro.ces este rapid.itate și adaptarea .dimensiunea elemen.telor finite cu ușuri.nță la mode.lul espectiv. .Dezavantajele ar fi .generar.ea unui model prea ma.re(care ocu.pă mul.tă spațiu pe me.moria calculatorului) din ca.uza c.ăruia procesa.rea poate fi lentă.

În Ta.belul 9 sun.t definite principa.lele caracteristici set.a.te în ANSYS pentru c.alcularea

modelului dis.cretizat. Acestea .sunt caracteristic.i fizice, mărimea și precizia element.elor, nr. de

noduri și de. elemente folosite .la. mesh.

Rețe.aua de element.e calcula.te după setările definite în. Tabelul 9, . aplicată pe .modelul

CAD a cuțitului de tăiere, .este pr.ezentată î.n Figura 21.

5.1.3 Condițiil.e la limită aplica.te pe cuțitul de .tăiere

Cuțitul est.e prin.s la placa de. port cuțite cu două ș.uruburi și dou.ă ș.tifturi, iar cuțitele. fac o

buclă închis.ă în împ.rej.urul piesei. În cazul aces.ta sunt aplicate următoarel.e r.estrângeri de

miș.care: . .

a. cele do.uă părți lat.erale ale. cuțitului de tăiere, . suprafețele care atin.g cuți.tele alăturate

b. partea de .jos a .cuțitului pe. suprafața care este așe.zată pe placa de po.rt .cuțite

c. găurile .p.entru știfturi

În Tabelu.l 10 . sunt definite. condițiile la limită ap.licat.e pe cuțitul .de tăiere.

„Displace.ment” este de.finit p.entru restrânger.ile de mișcare ap.licate pe cele dou.ă părți latera.le ale .cuți.tului de tăiere care. îi restrâng mișca.rea pe axa OY. . „Displac.e.ment .2” este d.efinit pe partea .de jos a cu.țitului, .pe suprafața care este în contact c.u placa de .port cuțite; .acesta restrânge. mi.șcarea cuțit.ului pe OZ. „Displace.men.t 3” este apli.cat pe găurile știft.urilor, ca.re restrân.g mișcarea cuțitu.lui pe OY și OX.

Restrâng.erile de mișc.are sunt reprezent.ate grafic în .Figura 22.

Aplicare.a încărcărilor pe .cuțitul de tăiere

Pe muchia. de tăie.re, marcată cu ro.șu în Figura 23, se a.plică .o forță lineară F. de 17.5.00 N., pe

direcția. axei OZ (Figura 24.). Principalele. setă.ri pentru forța F su.nt definite în. T.abelul 11.

Pro.cesare

.

În tim.p ce. fazele de p.re-procesare și de post-procesa.re. a modelului cu el.emente finite

sunt in.teractive și consum.atoare de timp, faza .de procesare este un. proces care con.sumă resursele calcula.torului. Ecuațiile .derivate din. faza de pr.e-procesare sunt asamb.late în formă de .matrice și sunt rezolvate numeric. Procesul .de asamblare în matric.e nu depinde doar de tipu.l de analiză (de ex. Static .sau di.namic), dar ș.i de tipuri de elemente fi.nite folo.site la cr.earea modelului d.iscretizat și proprietățile . .acestora.

În ANS.YS Work.bench 12.0. trebuie setați parametr.ii pentru procesarea. datelor primite de

la pre-proces.are.. Sunt două tipuri de. parametrii care trebuie. să fie definiți:

– Setări referitoare l.a fizica problemei .propuse (Tabe.l 12)

Aici este defi.nit faptul că înc.ărcarea structurii este de tip st.atic și mediul în.conjurător tipic cu .22ºC

– Setări r.eferitoar.e la an.aliza FE. .M (Ta.bel 13) .

Aici sunt defini.te setările pentru controlul procesării. Deoare.ce modelul și pr.oblematica. cuțit.ului de tăiere sun.t destu.l de simple, toată pro.ce.sarea este controlată automatic

Soluțiile pri.mite din procesare sunt p.rezente în Tabel.ul 14. Pentru ana.liza FEM a cuțitu.lui de tăiere s.unt necesare soluț.iile: deform..ația totală, defor.mația direcțional.ă (definită p.e OZ) și tensiunile în m.odel în .timpul încă.rcării cu for.ța F. Din Tabelul 1.4 reiese faptul c.ă deformația maximă este de 0.015 mm, deformația pe axa OZ .este 0.01mm. iar tensiunea maxim.ă este de 440.35 MPa. Soluțiile obținute sunt v.i.zualizate grafic c.u ajutorul post-proces.orul.ui.

Post-.procesare

După. ce un mod.el cu eleme.nte fi.nite a fost elaborat .și v.erifi.cat, condiții la limită. au fost

aplicate, iar c.alculul nu.meric a fost r.ezolvată, este timpul pentr.u a investiga .rezu.ltatele.

Post-pr.ocesa.rea este utilizată pen.tru a crea o repr.ezent.are g.rafică a rezultate.lor primite

de la solver, c.are a.rată distribuția de. tensiuni, defor.matii, temperatur.i, precum și alte. aspe.cte ale

modelulu.i. Interpretarea ac.estor rezul.tatele este cheia pentru a iden.tif.ica zonele d.e interes

(zonel.e slabe într-un model), zonel.e cu material rezi.dual, sa.u alte v.aloroase informații .cu privire

la al.te caracteristici .de pe.rformanță ale mode.lului, care altfel nu. . ar fi cunoscute f.ără testarea

fizică a un.ui prototip.

Post-procesa.rea .începe cu o. verificare amănun.țită a problemel.or car.e ar fi putu.t apărea

loc în timpul calculului. .Odată ce soluția. este verificată, da.tele de in.teres pot. fi examinate.

Numer.oase opțiuni d.e afișare sunt disp.onibile, alegerea depinzând de form.a matematică a

problemei, precum și de semnific.ația sa fizică. Capabilitățile de. vi.zualizare dinamic.ă. cu animații

și im.agini ajută în mod co.nsidera.bil la înțeleger.ea modului de def.ormare al modelul.ui. Setu.l de

rezultate selectate e.ste. disponibil pe.ntru vizualizare în. mai multe f.eluri:

a. . Dia.g.rame

b. Ch.ar.t-uri

c. T.e.xt

d. Direct pe mod.e.lul CAD, în deformați.i sau culori

Figura 25 pre.zintă deform.ația totală. pe muchia de tăiere, unde .a fos.t aplicată. forța F.

Legen.da de. culori prez.intă vizual deforma.țiile, unde .culoarea r.oșie .este deformația maximă, iar alb.astru reprezin.tă deformația .minimă a solidul.ui. Din figură. rei.ese că deformația maximă este . .pe mu.chia unde afost aplic.ată încărcarea.

Principalele. vectori de tensiuni sunt. fi afișate cu săgeți colorate care indic.ă mărimea și

direcția vecto.rilor (Figura. 26).

Tens.iunea în .model în tim.pul încărcării este p.re.zentată grafic în Fig.ura 27. Legen.da de

culori indic.ă tensiunile. maxime s.i minime. Din imagine reiesă că pe de.alung.ul muchiei, unde

piesa est.e solicitat.ă direct, are o tensiune între 150 și 2.5.0 de M.P.a. Tensiunile max.ime sunt pe

cele două margi.ni ale muchiei .tăietoar.e, . unde modelul este cel m.ai sensibil din. punct de v.edere a

desig.nului.

6. Anali.za durabilității .a unui cuțit de. tăiere

6.1 Elem.ente generale

Oboseala mate.rialulu.i cond.uce la cedarea l.acestuia din cauza. . sarcinilor repetate

[4]. Aceste sar.cini aplicate .in.dividual în unel.e cazuri poate nu. ar .duce la cedare. Compo.ne.ntele

însă se defe.ct.ează din cauza aplicari.i unor sarci.ni rep.etate. Astfel, în pri.mele faze .de pr.oiectare

conside.rarea distrug.erii la obose.ala este fundame.ntală pentru prevenir.ea eșecurilor ac.cidentale.

În AN.SYS Workbe.nch funcț.ia de d.urabilitate permite să p.re.zică oboseala în primele faze de proiectare, prin integrarea analizei de obosea.lă într-un proc.es de durabilitat.e la nivelul si.stemului. Acest .proce.s include u.n ciclu complet, d.e la prezicerea. sarcinii .la prezicerea de .probleme cu oboseală l.ocală.

Atingerea perf.ormanțe.lor necesare a comp.onentelor funcționale și. a. structurilor co.mplete

este o etapă e.sențială în proce.sul d.e dezvoltare. Prin urmare, m.odelarea și simula.rea C.AE b.azată

pe proprietățile de ingine.rie cum ar fi zgomotul, vibrațiile, manipulare, confo.rtul si durabilitate în

primele f.aze de proiectare aj.ută la îmbunătățire.a procesului de d.ezvoltare, și reduce test.area fizică necesară pen.tru u.n produs final ideal.

Pentru. ob.ținerea unor rezult.ate expresive de d.urabilitate, trebui.e. să fie luat în consider.are întregul proces ce condu.ce la o.boseala unei c.omponente (Figu.ra 28).

În m.od tradițion.al ingin.eria durabilității a fost .bazată pe teste. Prin urm.are, prototipurile

a trebuit să .fie disponibile înainte de lansarea testului. Te.ste de dura.bilitate au fo.st efectuate

folosin.d un sistem co.mp.let cu încăr.car.e reală. Acet aspect pr.esupune, pe de o parte, f.oarte un

timp îndelungat de relizare iar, pe de o. altă parte, poate f.i periculos. Pe.ntru. aceasta, const.ructorii

de automo.bile au inceput să .constr.uiească piste de te.stare speciale, astfel încâ.t testele ar pute.a fi efectuate. mul.t mai rapid, fără a .afecta siguranța publică.

De asem.enea, la folosirea. unei piste d.e testa.re este nevoie de un veh.icul complet, în.ai.nte de a pute.a începe testarea. Folo.sind un dispozitiv .de testare., se poate aplica direc.t sa.rcini la componente separat.e. .

Pentru înde.plinirea testul.ui de durab.ilitate este esențial ca .pi.esa să aibă sarcini c.orecte, de

aceea p.entru măsurar.ea unui pro.totip al componentei, est.e nec.esar și sistemul complet. Î.ncărcarea din. urmă, poate să fi.e simulată prin intermediul. uno.r proceduri de. testare

standardizate.

Aceste tes.te sunt fă.cu.te într-o fază m.ai târzie a procesului de. pr.oiectare, dar ce est.e de

făcut în .cazul în care pi.esa. nu reușește să treacă t.estul de durabilitate. În p.r.incipiu, trebuie

început întreg.ul proces. de proiecta.re din nou.

Prin urmar.e, simularea în primele ..faze ale procesului de proie.ctare poate înlo.c.ui unele

teste, dar poat.e să fie u.tilizată pentru a defin.i sarci.nile pentru te.st. Se poate simula s.arcini știind

topologi.a pistei de încercare s.a.u prin măsu.rători de la alte vehic.ule .și se poate reca.lcula în mod

corect sarcinile .pe următoarea gen.e.rație de design.

Este im.portant să s.e menționeze faptul că într.egul lanț de p.ro.ces trebuie să fie luat în

considerare pentru .a ajunge la rezultate valoroas.e în baza unei analiz.e numerice de dura.bilitate. Aceste rezul.tate trebuie să ajute i.nginerul mai mult decât re.zu.ltatele .binare cu.m ar fi:

• Este piesa b.u.nă pentru un test fizic? .

Cel mai impo.rta.nt rezultat este de a ști:

• Cum se .poate. îmbunătății de.signul,

• Reducerea greutății, s.au cons.ervarea durabil.ității?

• R.educerea c.ond.ițiile de încărcare locale care pot. duce la problem de durabilitate?

Ana.liza d.e durabitate va fi folosită. prima dată pentru: .

• Identif.icarea r.egiun.ilor. critice.

Aceasta of.eră informații des.pre cazul .la care proiectul po.ate necesi.ta modificări. Regiunea poate să fie cri.tică, datorită:

• Tensiun.ilor locale care su.nt induse geometric de muchiile a.scuțite, etc.

În acest caz, . modificările l.ocale g.eometrice (care pot fi aut.omatizate prin. met.ode de optimiza.re pe baza rezultatel.or de durabilitate) pot fi aplicate .direct pentru a îmbu.nătăți perfo.rmanța.

O analiză. mai detaliată poate fi. .utilizată pentru a identificar.ea efectului .sarcini aplicate pe

model. .

• Care sarcini su.nt imp.ortante pen.tru care regiune. critică?

• Care eveniment..e afectează în spec.ial proie.ctul?

Răspunsuril.e la aceste între.bări permit ingin.erilo.r să dezvolte modele ca.re pot fi optimizate în re.giunile critice. .

6.2 Procesu.l de simulare

Oboseala. unui .model .este un process complex. Vari.abilele care i.nfluențează c.el mai mult

procesul sunt. ur.mătoarele:

• Încă.rca.rea

• Durit.atea stru.cturii definită prin

 Materi.a.l

 Geometrie/D. .esign

Toate acest.e trei au o influență mare as. .upra obosealii compo.nenței. (Figu.ra 29)

6.3 Tipuri .de analize de du.rabilitate.

Cedar.ea materialu.lui este d.atorată încărcării ciclic.e repetate. Pentru met.ale, ac.est lucru de

obicei înseamnă inițierea. unor mici fis.uri pe suprafața l.iberă a unu.i .exemplar, compone.nt.e, sau

structur.ă, care tr.ansfor.ma mai apoi î.n fisuri mari, c.e provoacă ruperea. u.nei componente.

Pentru ce.le mai m.ulte mașini .și vehicule, dur.ata de timp până la. inițierea de m.icrofisuri

este, de obicei., mult mai mare. decât durata d.e .timp necesară pe.ntru ca .microfi.surile .să devină

macrofisuri. Aceasta î.nseamnă că durata de viață utilă a pieselor poate să fie. aproape la fel ca

durata .de timp cât. este nevo.ie pentru inițiera fisu.rilor. Două abord.ă.ri de bază au fost el.aborate

pentru a e.stima dur.ata de v.iață a componentelor:

• Met.oda stre.ss-life

• Metoda .strai.n-life

Opți.unea pentru u.n anumit .mod de abordare în cazul. analizei la obose.al.ă depinde de

modul de. cedare a. struc.turii. Ca o re.gulă simplă, stress-life e.ste. adecvată pen.tru domenii de

obos.eală high.-cycle, în timp .ce stra.in-life în es.te adecvată pentru dom.enii. de oboseală l.ow-cycle. Însă, din pun.ct de vedere a.. aplicabilității, există un criteriu .mai. important, și an.ume experiența. .

6.4 Analiza .de durabilitate a .cuțitului de tăiere

În cazu.l cuțitu.lui de .tăiere pentru dete.rminarea durat.a ei de .viață se folosește. metoda Stress-lif.e. .Motivele p.entru care se folose.ș.te această meto.dă sunt:

– Principa.la cau.ză a ced.arii piesei este a.plicarea ciclică de î.n.cărcări pe aceasta

– Sunt prezen.te condiți.i .de oboseală de H.igh-cycle

– Un număr m.are d.e cicluri. pînă oboseala mate.rialului

– Defo.rmarea plas.tică a materialu.lui este relativ mică

AN.SYS Workbe.nch. folose.ște, pentru calcularea durabilit.ății, parametrii .setaț.i la faza de pre-proceasre în. analiza FEM. Setăril.e pe.ntru. analiza de durabi.litate sunt. definite în T.abelul 15.

Fizica problem.e.i cuțitului de tăi.ere este simplă, b.erbe.cul presei mișcă pa.rtea de sus a ștanței și to.todată cuțitel.e cu .forța F, liniară, cu o .amplitudine constant.ă. De .aceea se setează o ciclicitate pulsativ.ă, cu amplitudine con.stantă (Zero-Ba.sed) (Figu.ra 30).

Fig.ura 30, Încărcări cu .am.plitudine co.nstantă

Pentru a. analiză m.ai detailat.ă se aplică corecț.ia de tensiune. medie. după teoria Goo.dman

(Fig.ura 31).

Rezultat.ele obținu.te sunt afiș.ate în Tabelul. 16. Cele mai i.mport.ante valori din .acest tabel

sunt legate .durata de viață a. piesei. și factorul de sigutanță. .Din tabel reie.se c.ă viața minimă a

cuțitului de tăiere este de 18. .144 cicluri. Factorul d.e siguranță arată zonel.e cuțitului care cedează

înainte d.e durata de .viaț.ă impusă. În cazu.l prezent, durata. de v.iață imp.usă este de 1.000.0.00.000

de cicl.uri, deci dacă. s.unt zone ale cuțitului care .cedează la 18.000 de cic.luri atu.nci scade. factorul

de siguranță. Locuril.e unde factor.ul de s.iguranță sca.de sub cota 1, . trebuie reevaluate d.i.n punct de

vedere a .designului.

În cadrul a.nalizei de d. .urabilitate a cuțitului se mai face .o ana.liză cu forței F ap.licată pe

muchia de t.ăiere. Analiza se. numește sensitivitate .la oboseală (Tabe.l 17), adică, în ca.zul curent,

se a.plică o forță m.ai mare c.u 30% și o forță m.ai mică cu 30% față de fo.r.ța aplicată. Diagrama

acestei. analize este reprezentată. . pe Figura 34.

Din .Figura 34 reiese. că, î.n cazul un.ei forțe mai mari cu 30.% durabilitat.a produsului

scade la 7.610 de cicluri, iar în .cazul unei forțe mai m.ici viața la ob.os.eală crește la 66. .700 de

cic.luri.

7. Concl.uzii

Major.itatea elemente.lor compo.ne.nte ale dispozitiv.elor de ștanțare și m.atrițare la rece

sunt sup.use unui pro.ces .continuu de uzură și sunt solicitat.e la compre.siun.e cu. șoc, încovo.iere

etc. În pl.us, sculele acest.or dispozitive. sun.t solicitate și te.rmic. Din aceasta. cauză în prime.le faze

ale proiect.ării este esențială a.n.aliza de durabil.itate a componentelor supuse la uz.ură .pentru

optimizarea .de.signul produsului .pentru o fun.cționare mai .pe.rformantă. .

În caz.ul. ștanțelor de .debavurat părțile .cele mai mult s.upuse la .uzură sunt cuț.itele de

tăiere.. Fiind vor.ba de.spre un pr.oces din punct d.e ve.dere fizic s.implu, încărcă.rile procesul de

debavur.at pe c.uțitele de tăie.re su.nt relati.v simple. de modelat .într-un mediu .v.irtual.

În lucrare. este propusă .analiza de. durabilitate a cuțitelor .de tăiere. Analiza a fost făcută

cu ajutorul programului ANS.YS Workb.ench 12.0.. Programul a.re o in.terfață ușor. de folosit. Se

poate introd.uce toate datel.e .care sunt nec.esare pentru anali.ză de durabilitate.

Ștanța de debav.urat a fost proiectată în CA.T.IA V5.R17 iar cuțitul analiz.at a f.ost exp.ortat

într-un f.ormat g.enera.l STP, care s.e. poate importa în .ANSY.S. La importarea ge.omet.riei a fost

definit. materialul cu.țitului de t.ăiere, adică 1.2.379. Cuțitul a fo.st disce.tizat și ana.lizat utilizând

metoda .ele.mete finite. Din acea.stă anali.ză a reieșit c.ă la o forță F de. 17.5.00. N aplica.t.ă pe a

muchia. de tăiere a cuțitu.lui., cuțitul are o deformare max.imă de 0.0.1 m.m pe axa O.Z, iar ten.siunea

maximă .este de 440. Mpa. . .

ANS.YS folosește r.ezultate.le obținute. din analiza FE.M pentru a fac.e an.aliza de durabilitate

a cuți.tului. Din această.. analiză de dura.bilitate a ieșit că su.nt puncte pe mu.chia d.e tăiere la. care

materialul cedeaz.ă. după 18.000. de cicluri.

Din rez.ultatele obținute se .poa.te constata că, cu o. încărcae de .17.500 N, cuți.t.ul trebuie

reascuțit d.upă fiecare 17.0.0.0 de tăie.ri cu minim 0,0.15 mm. Factor.ul .de siguranț.ă arată un.de

rebuie opti.mizată desgin.ul c.uțitului pe.ntru o viață l.a .oboseală mai lu. .ngă a acestuia.

Metoda. este ușor de refă.cu.t pentru fiec.are cuțit a șta.nței de deba.vurat și se p.oate. aplica la

alte dispozit.ive de p.resare la. rece.

.

8. Bibliog.rafie

[1] O. .C. Zienk.iewicz, C.BE, F..RS, T.he Finit.e Elem.ent Me.thod: Its Bas.is and

Fundamen.tals 6th, Ed. Elsevier Oxf.ord 2005;

[2] Y. Nakaso.ne, S. Yoshi.moto, Eng.ineering A.nalysis with An.sys Softw.are, Ed. El.sevier

Oxford 2.006;

[3] Y. Le.e, J. Pan., .R. H.athaway, M. .Barkey, Fatig.ue Tes.ting .and An.alysis (Theo.ry and

Prac.tice), Ed. Else.vier Oxf.ord 2.005;

[4] LMS VL R.ev 8A-SL1. H.elp, D.ura.bility;

[5] An.sys 12.0 Workb.ench .Help, F.atigue Anal.ysis;

[6] V.P. Roma.novski, Îndrum.ător pentru pre.sarea la re.ce, Ed. Tehn.ică Buc.ur.esti 1957

[7] C. Ilie.scu, Teh.nologi.a șta.nțării și ma.trițării la r.ece, Ed Didac.tică și Peda.gogică

Bucure.ști 197.7

[8] S. Timos.henko, Stre.ngth of Mate.rials, Ed. D. V.an. Nostr.and Co Ne.w Yor.k 194.0

8. Bibliog.rafie

[1] O. .C. Zienk.iewicz, C.BE, F..RS, T.he Finit.e Elem.ent Me.thod: Its Bas.is and

Fundamen.tals 6th, Ed. Elsevier Oxf.ord 2005;

[2] Y. Nakaso.ne, S. Yoshi.moto, Eng.ineering A.nalysis with An.sys Softw.are, Ed. El.sevier

Oxford 2.006;

[3] Y. Le.e, J. Pan., .R. H.athaway, M. .Barkey, Fatig.ue Tes.ting .and An.alysis (Theo.ry and

Prac.tice), Ed. Else.vier Oxf.ord 2.005;

[4] LMS VL R.ev 8A-SL1. H.elp, D.ura.bility;

[5] An.sys 12.0 Workb.ench .Help, F.atigue Anal.ysis;

[6] V.P. Roma.novski, Îndrum.ător pentru pre.sarea la re.ce, Ed. Tehn.ică Buc.ur.esti 1957

[7] C. Ilie.scu, Teh.nologi.a șta.nțării și ma.trițării la r.ece, Ed Didac.tică și Peda.gogică

Bucure.ști 197.7

[8] S. Timos.henko, Stre.ngth of Mate.rials, Ed. D. V.an. Nostr.and Co Ne.w Yor.k 194.0