PROGRAMUL DE STUDIU TEHNOLOGIA CONSTRUCȚILOR DE MAȘINI FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ ÎNDRUMAR PENTRU PROIECTUL LA TEHNOLOGIA PRESĂRII LA RECE… [308022]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL INGINERIE INDUSTRIALĂ

PROGRAMUL DE STUDIU TEHNOLOGIA CONSTRUCȚILOR DE MAȘINI

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

ÎNDRUMAR PENTRU PROIECTUL LA TEHNOLOGIA PRESĂRII LA RECE

ORADEA

2018

Consideratii generale asupra prelucrării prin presare la rece

Prelucrarea prin presare la rece este cunoscută ca una din cele mai vechi tehnologii

prin care ființa umană a [anonimizat]. [anonimizat] a tehnologiilor în general.

Prelucarea la rece cuprinde operații de prelucrare mecanică a [anonimizat]. Specific operațiilor din cadrul acestei tehnologii este faptul ca piesele se obțin fără încalzirea intentionată a semifabricatului. [anonimizat]-se cu ajutorul ștanțțelor și matrițelor.

[anonimizat]. Piesele obținute au forma și dimensiunile în strictă concordanță cu forma și dimensiunile elementelor active a ștanțelor și matrițelor.

[anonimizat], [anonimizat] a unor utilaje speciale, a unor agregate.

Clasificarea procedeelor de prelucrare prin presare la rece

Operațiile de presare la rece sunt acelea care se execută la o temperatură inferioară

temperaturii de recristalizare a [anonimizat]. Ele se împart în următoarele grupe:

[anonimizat], [anonimizat] a unor muchii asociate la foarfece și la ștanțe. [anonimizat], numit joc unilateral. [anonimizat], retezare etc., conform schemelor din tabelul 1.1.

Prelucrări prin îndoire si răsucire; [anonimizat] (care își păstrează dimensiunile și după deformare). După îndoire piesa își păstrează forma căpătată datorită faptului că deformațiile din material sunt remanente. Denumirile și schemele diferitelor prelucrări prin îndoire și răsucire sunt prezentate în tabelul 1.2.

Prelucrări prin ambutisare; au loc prin deformarea complexă a materialului, adică

un semifabricat plan este transformat într-o [anonimizat]. [anonimizat], dimensiunile și chiar grosimea semifabricatului. [anonimizat]; dacă jocul este mai mic decât grosimea materialului ambutisarea se va face cu subțierea acestuia.

Prelucrări prin fasonare; sunt acele operații de deformare locală a materialului la

care grosimea nu se modifică. Denumirile și schemele acestor prelucrări sunt prezentate în tabelul 1.3.

Prelucrări prin presare volumică; sunt acele operații la care are loc modificarea

profilului, a grosimii materialului, printr-o redistribuire a volumului prelucrat. Denumirile și schemele acestor prelucrări sunt date în tabelul 1.4.

Operațiile de asamblare prin presare sunt operații de tăiere și deformare a

materialului, prin care se realizează îmbinarea a două sau mai multe piese. Denumirile operațiilor din cadrul acestei grupe și schemele acestora sunt prezentate în tabelul 1.5.

După modul de combinare, operațiile pot fi:

simple, când pe o ștanță sau pe o matriță se execută numai o singură operație;

combinate, când pe o ștanță sau matriță se execută mai multe faze.

Tabelul 1.1

Prelucrări prin tăiere

Tabelul 1.2.

Prelucrări prin îndoire și răsucire

Tabelul 1.3.

Prelucrări prin fasonare

Tabelul 1.4.

Prelucrări prin presare volumică

Tabelul 1.5.

Procedee de asamblare

1.2. Clasificarea ștanțelor și matrițelor

Echipamentele tehnologice folosite pentru prelucrările prin presare la rece poartă numele de ștanțe (pentru operații de tăiere) și matrițe (pentru prelucrări care cuprind și alte operații decât tăierea) și au forme constructive și condiții funcționale specifice și diferite față de cele folosite la alte procedee tehnologice.

Ștanțele și matrițele sunt compuse dintr-un număr mare de elemente cu rol specific, care formează un ansamblu unitar și distinct atât din punct de vedere constructiv, cât și funcțional. Aceste elemente pot fi împărțite în două mari grupe mari:

elemente active care vin direct în contact cu materialul prelucrat, determinând modificarea formei și a dimensiunilor acestuia;

restul elementelor care asigură fixarea elementelor active, centrarea lor, poziționarea semifabricatului, ghidarea etc.

Ștanțele și matrițele se pot clasifica după următoarele criterii:

-tehnologic (felul operațiilor și modul de combinare a acestora);

-contructiv;

-de exploatare;

-după destinație.

După criteriul tehnologic, ștanțele și matrițele se clasifică în diferite tipuri, corespunzătoare operațiilor executate, conform celor prezentate în capitolul 1.1.

După modul de combinare a operațiilor, ștanțele și matrițele pot fi simple sau combinate (succesive, simultan succesive).

După criteriul constructiv se deosebesc:

-ștanțe și matrițe fără ghidare;

-ștanțe și matrițe cu ghidare (tabelul 1.6);

-ștanțe și matrițe cu placă de fixare (reținere) a semifabricatului;

-ștanțe și matrițe fără reținerea semifabricatului;

După criteriul de exploatare, ștanțele și matrițele se clasifică în diferite grupe, în funcție de: felul avansului (cu avans manual sau cu avans automat); modul de scoatere a pieselor (căderea prin orificiul plăcilor active și de bază, readucerea piesei în bandă și eliminarea împreună cu banda, readucerea la suprafața plăcii active și eliminarea manuală sau automată); modul de înlăturare a deșeurilor; tipul presei pe care se face prelucrarea (pentru presă cu simplu efect, pentru presă cu dublu efect, pentru presă cu triplu efect).

Tabelul 1.6.

Clasificarea ștanțelor și matrițelor după criteriul constructiv

1.3. Avantajele și dezavantajele tehnologiei prin presare la rece

Prelucrarea prin presare la rece este o metoda des întâlnită în construcția de mașini și utilaje tehnologice, în construcția de mașini, în construcția de aeronave, în construcția de aparate casnice și electrocasnice, în industria de armament, în mecanica fină.

Presarea la rece este ansamblul de procedee de prelucrare a metalelor prin deformare și tăiere fără obținerea de așchii care asigură obținerea de piese cu adaosuri minime și chiar fără adaosuri de prelucrare. Se poate constata că aproape toate societățile comerciale de profil mecanic au în cadrul lor o secție sau un sector de prelucrare prin presare, proiectând și punând în aplicare diferite tehnologii de presare.

Procedeele de presare la rece oferă următoarele avantaje:

– permite folosirea rațională a materialului;

– se obțin piese cu adaosuri mici de prelucrare sau chiar fără adaosuri de prelucrare;

– se realizeaza piese în serie mare și masă cu costuri reduse;

– se realizează o economie de material și de manoperă importantă în comparație cu procesele de așchiere sau alte metode de prelucrare;

– permite executarea unor operații complexe cu ajutorul unor mișcări simple și obținerea unor piese cu contur complicat;

– precizie mare a dimensiunilor și calitate bună a suprafețelor, ceea ce permite eliminarea unor prelucrări mecanice ulterioare sau reducerea acestora la minim;

– obținerea unor piese interschimbabile cu o precizie suficient de mare care nu necesită o prelucrare ulterioară;

– realizarea de piese rigide și rezistente în același timp;

– se obțin piese cu o configurație complexă, care nu se pot realiza prin alte metode sau se pot realiza dar foarte greu;

– se pot obține piese intr-o gama larga de forme si dimensiuni: monede, uși de garaj, șaibe, roți dințate, filtre, cleme, elemente de caroserii auto, etc.

– productivitate ridicată și consum redus de material;

– productivitatea prelucrării este foarte ridicată, se folosesc prese lente, rapide sau ultrarapide. Presele lente realizează până la 200 de curse duble pe minut; presele rapide au o viteză cuprinsă între 200 și 600 curse duble pe minut iar presele ultrarapide depășesc 600 curse duble pe minut;

– utilajele de presare au caracter universal și având ștanțe și matrițe adecvate, acoperă o gamă largă de piese de diferite dimensiuni;

– muncitorii care servesc utilajele pot avea calificare redusă;

– posibilitatea servirii mai multor locuri de muncă de către un singur muncitor;

– posibilitatea mecanizării, robotizării și automatizării proceselor de ștanțare.

Procedeele de presare la rece au însă și dezavantaje:

Singurul dezavantaj al prelucrărilor prin presare este acela ca stanțele și matrițele utilizate sunt deosebit de complexe. Acest lucru are doua aspecte:

– cost ridicat al proiectării stanței sau matriței;

– cost ridicat al execuției stanței și matriței.

Rezultă astfel că stanțele și matrițele au prețul ridicat și există posibilități ridicate de aplicare a acestor procedee la serie mică. Un procedeu de presare presupune fabricarea unui număr mare de piese astfel încât investiția inițială repartizată pe numărul de piese să ducă la un preț acceptabil pe unitate de produs. Presarea la rece este specifică producției de serie mare și masă.

Analiza piesei

Materialul din care se confecționează o piesă prin unul din procedeele de prelucrare la

rece este indicat de către proiectant pe desenul de execuție al piesei. Alegerea materialului piesei este o problemă foarte importantă, deoarece trebuie să ia în consideratie o serie de factori tehnici, de exploatare și economici și anume:

să asigure rezistența, duritatea și rgiditatea cerute, la o masă redusă și cu un cost

cât mai scăzut al piesei ștanțate;

materialul respectiv trebuie să aibă proprietățile tehnologice care să permită

obținerea piesei prin presare la rece;

dimensiunile rezultate din calcul pentru piesa proiectată trebuie să se încadreze în

domeniul dimensiunilor standardizate;

trebuie folosite pe cât posibil materiale indigene, materiale care nu sunt deficitare

și eventual materiale cât mai ieftine.

În funcție de materialul ales, se poate recurge chiar la schimbarea formei constructive și a dimensiunilor piesei ștanțate, astfel încât să se poată obține fără dificultăți tehnologice și la un cost scăzut. Importanța mare a alegerii cât mai economice a materialului este întărită și de faptul că la lucrările de presare la rece costul materialului reprezintă în mod obișnuit

60-80% din costul total al piesei.

La prelucrarea prin deformare plastică la rece a diferitelor repere se folosesc atât materiale metalice cât și nemetalice. Materialele metalice sunt livrate sub formă de table, benzi, bare, sârme, profile, țevi. Materialele metalice folosite cel mai des la prelucrările prin deformare plastică la rece sunt oțelurile de carbon și aliate, cuprul și aliajele sale, aluminiul și aliajele sale, iar cele neferoare sunt: hârtia, cartonul, materiale plastice etc.

Calitățile tehnologice (capacitate de a fi prelucrat prin ștanțare, respectiv matrițare) depind de următorii factori:

proprietățiile mecanice (rezistența la rupere, rezistența la forfecare, indicii de

plasticitate: gâtuire la rupere, alungire relativă;

compoziția chimică;

structura și mărimea granulelor componente;

precizia dimensiunilor și calitatea suprafeței.

Capacitatea de prelucrare este asigurată atunci când:

limita de curgere este cât mai mică (deoarece se micșorează revenirile elastice

după ștanțare, respectiv matrițare);

diferența dintre și să fie cât mai mare (asigurându-se o zonă mare pentru

deformări, fără ca materialul să se rupă, lucru important pentru operațiile de ambutisare, îndoire etc.) sau raportul dintre / să fie cât mai mic;

alungirea să fie ridicată (reducându-se numărul de operații de ambutisare, prin

folosirea unor coeficienți de ambutisare mici).

Materialul piesei

(FIECARE STUDENT COMPLETEAZA ACEST SUBCAPITOL CU INFORMAȚIILE ȘI CARACTERISTICILE MATERIALULUI PEISEI CARE I S-A ATRIBUIT. SUBCPITOLUL SĂ CONȚINĂ INFORMAȚII GENERALE ȘI CEL MAI IMPORTANT REZISTENȚA MECANICĂ A MATERIALULUI Rm [N/mm2])

Materialul din care se execută piesa este oțelul carbon de calitate OLC 25 (DIN 17200-69) care este un oțel austenitic având în compoziția chimică: C-0,25%, Mn-0,8%.

Acestea sunt oteluri carbon la care se garanteaza compozitia chimica si caracteristicile mecanice corespunzatoare tratamentului termic aplicat. Continutul in S si P este admis la maximum 0,04% pentru fiecare. Otelurile de carbon de calitate se intrebuinteaza in constructii de masini pentru piese supuse unor solicitari deosebite. De obicei aceste piese sunt supuse tratamentelor termice sau termochimice. In functie de tratamentul aplicat, otelurile carbon de calitate se impart in: oteluri de cementare, avand continutul de carbon mai mic de 0,25% si oteluri de imbunatatire cu continut de carbon mai mare de 0,25%. Simbolizarea otelurilor de carbon de calitate se face cu grupul de litere OLC urmat de cifre care indica continutul de carbon in sutimi de procent (de exemplu OLC 10; OLC 25; OLC 45; OLC 60);

Avantajele produselor din otel carbon de calitate

Grad mare de rezistență la coroziune

Duritate mai mare cu 50 % decât oțeluri medii

Durabilitate: rezistență la caldură/ingheț

Ușor de întreținut

Aspect plăcut

Rezistența la coroziune a inoxului: rezistă in atmosferă și în apă, precum și în prezența majoritatea acizilor, soluțiilor alcaline și mediilor încărcate cu clor.

Rezistența la caldura si foc: Aliajele cu nichel nu suferă schimbări de dimensiune datorate temperaturii și își mențin duritatea la temperaturi ridicate.

Igiena: Pentru cazurile în care igiena strictă este importantă, ușurința cu care poate fi curățat face din inox cea mai fiabilă alegere.

Aspect: Suprafața strălucitoare și ușor de intreținut a inoxului îi oferă un aspect atractiv

Rezistența la impact: Structura microscopică a acestuia îi conferă un grad ridicat de duritate.

Siguranța: Datorită absenței unui strat superficial de finisaj, nu există riscul ca acesta să se cojească, ceea ce ar putea cauza tăieturi sau zgârieturi, fără a mai vorbi de aspectul urât.

În cazul utilizării oțelului inoxidabil, este necesar să se mentioneze câteva observații:

-forțele necesare prelucrării cresc cu 50 % față de oțelul carbon;

-razele de ambutisare se iau mai mari;

-jocul între poanson și placa de ștanțare se iau mai mari.

În tabelul 2.1 sunt prezentate caracteristicile mecanice la temperatura ambiantă ale oțelurilor inoxidabile, dintre care se evidențiază caracteristicile oțelului ales pentru realizarea piesei.

Tabelul 2.1

Caracteristicile mecanice ale oțelurilor inoxidabile

În figura de mai jos se prezintă diagrama tensiune-alungire pentru principalele categorii de oțeluri inoxidabile:

Fig. 2.1 Diagrame tensiune-alungire pentru principalele tipuri de oțeluri inoxidabile

După cum se observă din diagramă, oțelul austenitic este cel mai potrivit oțel inoxidabil pentru operațiile de deformare la rece executate pe ștanțe și matrițe. Încă un lucru de menționat despre acest tip de oțel, este că este nemagnetic.

În tabelul 2.2 sunt prezentate încercările la care este supus materialul cu metodele de testare conform stasurilor internaționale.

Tabelul 2.2

Încercările la care se supun semifabricatele în vederea

aflării calității acestora

Aspecte asupra tehnologității piesei

Fig. 2.1 Piesa de executat

(VEDEREA IZOMETRICA A PIESEI DATE)

Analizând piesa la prima vedere, se observă că piesa trece prin mai multe operați pentru a ajunge la forma și dimensiunile specificate în desenul de execuție.

Fig. 2.2 Schița piesei

(SCHITA PIESEI DATE)

Operațiile la care este supus semifabricatul sunt: (EXEMPLU PENTRU PIESA DIN FIGURA 2.2) perforare și decupare. Astfel pentru obținerea unei piese de calitate superioară, cu dimensiuni și formă în parametri tolerați este necesar să se îndeplinească anumite condiții tehnologice pentru fiecare operație în parte.

La proiectarea unui produs este necesar ca inginerul proiectant să ia în considerare funcționarea, tehnologia produsului și factorul economic.

Din punct de vedere funcțional, reperul sau produsul proiectat trebuie să îndeplinească anumite condiții legate de buna funcționare a acestuia, condiții care trebuie să corespundă performanțelor urmărite tehnologic și economic, produsul proiectat trebuie să permită un proces tehnologic simplu, productiv, economic și condiții de muncă admise. Acești factori, funcțional și tehnilogic-economic, nu pot fi separați, având urmări negative, atât atunci când reperul nu corespunde funcțional, cât și atunci când proiectarea reperului nu este tehnologică.

Proiectarea va urmări întotdeauna respectarea bunei funcționări, dar se va ține seama și de procesul tehnologic:

cum este executat reperul (adoptând o formă adecvată, raze de trecere etc. și

câteodată, un material corespunzător, permis și de funcționare);

dacă diferitele orificii ale reperului nu pot fi amplasate numai într-o singură parte a

acestuia (când funcționarea o permită), astfel ca execuția să fie ușurată;

dacă două repere, considerate inițial separat, nu este mai bine a fi unite,

eliminându-se astfelo parte din operațiile de prelucrare și montaj;

dacă nu este mai avantajoasă executarea unui reper complicat, prin divizarea lui în

două repere mai simple (obținându-se economie prin simplificarea ștanțelor și matrițelor, precum și micșorarea dimensiunilor acestora);

dacă piesa nu urmează să fie tratată termic;

dacă fixarea reperului pe mașină, la execuție, reclamă baze de așezare special

prevăzute;

sistemul de ajustaj prevăzut (alezaj unitar sau arbore unitar);

dacă se utilizează, la proiectare, piese tipizate sau piese standardizate.

O dată reperul conceput, dimensionarea acestuia se face numai funcțional. Când este

posibil, se caută ca bazele funcționale să corespundă cu bazele tehnologice sau, acolo unde cotele pot fi puse oricum, se va ține seama neapărat de considerentul tehnologic. Nu este permis din motive tehnologice, să se treacă pe desen o cotă care nu asigură funcționarea în limitele condițiilor tehnice impuse.

O problemă, pe care proiectantul trebuie să o aibă în vedere, este alegerea unor toleranțe care să permită atât funcționarea reperului nou, cât și până la un anumit grad de uzură (funcționarea în timpul prescris, respectiv fiabilitate). La prescrierea toleranțelor intervine deci factorul funcțional. În același timp, în cadrul tehnologiei la care s-a gândit proiectantul, toleranțele prevăzute trebuie să fie economice. Intervine de data aceasta factorul tehnologic-economic. Se poate întâmpla ca, în cazul când rezultă toleranțe neeconomice, să fie necesar să se revizuiască concepția adoptată, rezultând un alt desen al produsului finit. Este necesar de reamintit că orice micșorare a toleranțelor antrenează scumpirea execuției; ca urmare, proiectantul trebuie să prevadă încă de la început, toleranțe largi, dar compatibile cu funcționarea și funcționarea în timp.

Verificarea distantei minime intre elementele piesei la decupare-perforare respectiv

verificarea distantei minime intre muchiile active ale placiilor de taiere

Distanța minimă dintre două orificii perforate, alăturate, precum și distanța dintre marginea orificiului și cea a piesei, vor trebui astfel alese încât să corespundă indicațiilor din figura 2.3, care sunt date din punct de vedere calitativ și al preciziei de execuție a pieselor ștanțate. Din considerente de rezistența a plăcii active, distanțele dintre orificiile acesteia sau marginea orificiului și cea a plăcii active trebuie sa corespundă datelor din tabelul 2.3. Distanțe mai mici decât cele din tabel, dar care să corespundă celor din figura 2.3, se pot obține doar pe ștanțe simple sau pe ștanțe succesive.

Fig. 2.3 Valori minime ale distantei intre elementele pieselor la decupare-perforareTabelul 2.3

Distanțele minime între muchiile active ale orificiilor plăcilor de tăiere

Verificarea razelor de racordare minime si dimensiunile conturului profilat

Razele de racordare minime la contururile unghiulare se recomanda sa se aleaga conform datelor din tabelul 2.4 si figura 2.4. Dimensiunile conturului profilat (figura 2.4) obtinut prin decupare sau perforare trebuie sa indeplineasca conditiile date prin relatiile:

pentru decupare: h ≥ 1,2g; b ≥ 1,2g; R1 ≥ 0,6b;

pentru perforare: h ≥ g.

Fig. 2.4 Dimensiuni limita ale elementelor de contur la decupare-perforare

Tabelul 2.4

Razele minime de racordare R si R1 la contururile unghiulare (conform figurii 2.4)

Verificarea dimensiunii minime a perforajelor

Prin perforare se pot obtine dimensiuni minime conform valorilor din tabelul 2.5.

Tabelul 2.5

Dimensiuni minime obtinute prin perforare

Obs.:In cazul in care poansonul se ghideaza pe toata lungimea, se obtin si orificii cu dimensiunea d=(0,3…0,55)g

Verificarea dimensiunii limita la retezare

La retezarea pieselor, pentru asigurarea unei rezistente suficiente a poansonului, dimensiunea minima portiunii retezate (figura 2.5) se alege conform relatiilor:

K = 3mm, pentru g ≤ 1mm;

K = (2…3)g, pentru g > 1mm.

Fig. 2.5 Dimensiuni limita la retezare

Concluzii

(FIECARE STUDENT FACE VERIFICARIILE ADECVATE PIESEI ATRIBUITE)

Din figura 2.3 rezulta că orificiul este poziționat corespunzător față de orificiul alaturat respectiv de marginile piesei.

Tehnologia de prelucrare prin presare la rece

Totalitatea activităților și proceselor naturale care au loc în legătură cu transformarea

organizată, condusă și realizată de oameni, a obiectelor muncii, cu ajutorul mijloacelor de muncă, în vederea obținerii de bunuri materiale, constituie procesul de producție.

Latura procesului de producție care reprezintă transformarea directă, cantitativă și calitativă, a obiectului muncii (modificarea formei, structurii etc.) constituie procesul tehnologic.

Proiectarea proceselor tehnologice cuprind o serie de etape comune. Pentru ștanțare sau matrițare la rece, proiectarea procesului tehnologic cuprinde următoarele etape principale:

analiza desenului produsului finit, în vederea cunoașterii funcțiunii piesei;

stabilirea condițiilor tehnice, cunoașterea materialului, stabilirea tehnologicității produsului, punerea în evidență a bazelor funcționale;

propunerea unor eventuale modificări ale desenului produsului finit, pentru asigu-

rarea sau mărirea tehnologicității acestuia (transmise proiectantului);

elaborarea variantelor posibile ale procesului tehnologic și alegerea variantei

economice (luând în considerare prețul de cost, precizia și condițiile de muncă);

determinarea dimensiunilor semifabricatului și stabilirea croirii celei mai econo-

mice a materialului;

alegerea tipului de ștanțe și matrițe pentru varianta procesului tehnologic adoptat;

stabilirea tipului și parametrilor utilajului (în majoritatea cazurilor la proiectarea

procesului tehnologic se ține seama de utilajul existent);

calculul regimului de lucru (avans, mărimea și viteza cursei de lucru);

normarea tehnică a operațiilor;

eventuala experimentare a unor operații propuse (la produse noi, prevederea unui

lot experimental;

corectarea și definitivarea procesului tehnologic proiectat.

În ceea ce privește planul de operații, fiecare operație trebuie să cuprindă: schița

completă a prelucrării, bazele tehnologice, dimensiunile și toleranțele tehnologice, fazele și numărul de piese executate simultan, ștanța sau matrița prevăzută, calibrul de control sau instrumentul de măsură, mașina pe care se execută operația, rugozitate (dacă este cazul), materialul de ungere prescris, regimul de lucru, norma de timp și eventualele instrucțiuni necessare executării operației și controlului.

Stabilirea formei și dimensiunilor semifabricatului plan

Forma si dimensiunile semifabricatului piesei realizate prin presare la rece rezulta din desenul de executie si sunt reprezentate in figura 3.1.

(EXEMPLE)

Desenul de executie al piesei Fig. 3.1 Forma si dimensiunile semifabricatului

aCroirea materialului

Croirea materialului reprezintă una din problemele tehnico-economice de primă

importanță în cadrul întocmirii unei tehnologii de prelucrare prin presare la rece.

Prin croirea materialului se înțelege stabilirea judicioasă a poziției relative a pieselor pe semifabricatul prezent sub formă de fâșie, bandă sau foaie de tablă și determinarea dimensiunilor semifabricatului plan în cazul pieselor din tablă, de la care începe prelucrarea.

La croirea materialului se vor avea în vedere atât cheltuielile aferente materialului și manoperei cât și cele necesare proiectării și construcției ștanțelor. Croirea rațională fiind aceea care la volumul și condițiile de producție date, asigură fabricarea pieselor cu un cost minim.

Factorii de care depinde croirea materialului sunt: forma și dimensiunile piesei, duritatea materialului și grosimea semifabricatului, forma și dimensiunile acestuia, tipul producției. Este cunoscut faptul că din costul unei piese obținute prin presare la rece, 60-80 % îl reprezintă costul materialului și nu surprinde pe nimeni accentul mare care se pune pe eficiența economică a croirii materialului. Unul din elementele importante care se urmăresc în cadrul întocmirii unui plan de croire este economia de material, care se poate realiza prin:

croirea rațională a benzilor prin dispunerea optimă a pieselor pe bandă și folosirea

tipului de croire fără deșeuri sau cu deșeuri puține;

atunci când este posibil să se aplice croirea combinată pentru piese din același ma-

terial și din semifabricate cu aceeași grosime;

folosirea unor benzi sau fâșii obținute din formate de tablă cât mai lungi, deoarece

în acest fel rezultă un număr mare de piese, reducându-se în același timp cantitatea de deșeu de la capetele semifabricatului;

în cazul producției de serie mare sau de masă, se recomandă folosirea unor formate

de tablă speciale în vederea obținerii unor deșeuri cât mai puține;

În cadrul procesului de întocmire a unui plan de croire se pot distinge mai multe faze. În prima fază se va stabili poziția pieselor pe fasie sau banda după care în a doua fază se va calcula lățimea semifabricatului necesar.

Se vor prezenta 3 variante de croire iar in urma acestora se va determina varianta optima de croire cu ajutorul celor doi coeficienti: de croire si de folosire a materialului.

Dispunerea pieselor pe fasia de tabla

In cadrul procesului de obtinere a semifabricatelor folosite la prelucrarea prin deformare plastica la rece, croirea tablelor in semifabricate individuale sau in fasii este prima etapa.

Pentru economisirea de material, croirea tablei se face comform fasiei de croire care se intomneste astfel incat deseurile sa aiba valori minime.

Croirea tablelor poate fi:

croire transversala figura 3.2a

croire longitudinala figura 3.2b.

croire combinata figura 3.2c.

Fig. 3.2a Croirea transversala pe                          Fig. 3.2b Croirea longitudinala pe

foaie de tabla                                            foaie de tabla

Fig. 3.2c Croirea combinata a semifabricatelor individuale

Procedeele de croire din banda a pieselor sau a semifabricatelor se diferentiaza dupa doua criterii:

cantitatea deseurilor tehnologice, care determina eficienta economica;

modul de dispunere pe banda a conturului de taiat corespunzator formei sale constructive.

Nu se iau in considerare deseurile care rezulta datorita perforarii diferitelor orificii in

interiorul conturului taiat, intrucat acestea sunt inevitabile si sunt independente de modul de amplasare al conturului de taiat pe banda.

Exemplificarea tipurilor de croire in functie de cantitatea de deseuri rezultata este prezentata in tabelele 3.1 si 3.2 in care sunt indicate si diferite posibilitati de amplasare a conturului pe banda, determinate de particularitatiile formei acestuia.

Tabelul 3.1

Croirea benzii cu deseuri

Tabelul 3.2

Croirea benzii cu deseuri putine sau fara deseuri

Alegerea variantei optime de croire

Dintre variantele de croire posibile (analizate), stabilirea celei optime se face pe baza eficientei utilizarii semifabricatului prin intermediul a doi coeficienti: de croire si de folosire a materialului.

Coeficientul de croire se stabileste cu relatia:

in care:

A0 – suprafata conturului croit (facand abstractie de eventualele orificii perforate), in mm2;

r – numarul de randuri de croire;

B – latimea benzii, in mm;

p – pasul de avans, in mm.

Din acest punct de vedere, optima va fi varianta care asigura cel mai mare coeficient de croire.

O imagine mai exacta asupra folosirii eficiente a materialului o dă însă coeficientul de folosire a materialului care se calculează cu relația:

în care:

A – este suprafața efectivă a conturului croit (exclusiv orificiile), in mm2;

n – numărul real de piese obținute din bandă, ținând seama și de deșeurile de capăt nefolosite;

L – lungimea benzii sau a foii de tablă, in mm;

B – lățimea benzii sau a foii de tablă, in mm.

Coeficientul de folosire a materialului crește pe măsură ce se mărește numărul de rânduri de piese pe bandă, dar prelucrarea pe un număr de rânduri prea mare (n >7) complică mult construcția echipamentului tehnologic, iar economia de material nu mai este substanțială.

In cazul semifabricatelor sub forma de table sau al taierii tablei în fâșii pentru piese identice, coeficientul de folosire se calculează cu relația:

în care:

nt – numărul pieselor obtinute din tabla, tinand cont de deșeurile de capăt nefolosite si de cele rezultate la taierea tablei in benzi;

C – lățimea tablei, in mm.

Stabilirea mărimii puntitelor

Dimensionarea puntitelor se face având în vedere că ele trebuie să fie suficient de mari pentru a asigura o decupare completă a conturului croit (compensând erorile de pas), pentru a asigura o rezistență suficientă a benzii la prelucrare și pentru a permite realizarea avansului, dar totodată trebuie să nu conducă la un consum mare de material. De aici decurge necesitatea dimensionarii riguroase a puntitelor, la care se va ține seama de grosimea și duritatea materialului, configurația și dimensiunile conturului croit, tipul de croire, procedeul de realizare a avansului, tipul limitatorului de avans

Micșorarea dimensiunilor puntitelor se poate obține prin conducerea precisă a benzii utilizând elemente și sisteme speciale.

Mărimea puntitelor laterale a1 și intermediare b1 se poate stabili cu relațiile:

pentru care valorile lui a și b sunt indicate în tabelul 3.3 (contururi circulare si dreptunghiulare).

Coeficientul K1, în funcție de materialul prelucrat, are valorile:

0,08…0,8 – pentru oțel dur;

1,0…1,2 – pentru bronz laminabil și alama;

1,2…1,3 – pentru cupru și aluminiu;

1,0…1,2 – pentru duraluminiu;

1,5…2,0 – pentru aliaje de magneziu;

1,2…2,0 – pentru aliaje de titan;

1,5…2,0 pentru materiale nemetalice.

Coeficientul K2 are valorile: 1,0 – cand la prelucrare banda trece o singură dată prin ștanța; 1,2 – pentru cazul cînd banda trece de două ori prin ștanța.

Coeficientul K3 se alege: 1,0 – pentru ștanțe cu avans și ghidare neprecisă a benzii; 0,8 – pentru ștanțe cu avans și ghidare precisă a benzii.

Tabelul 3.3

Marimea puntitelor pentru croirea contururilor circulare si dreptunghiulare

Pentru croirea înclinată sau întrepătrunsa, dimensiunile minime ale puntitelor sunt indicate în tabelul 3.4. Pe lângă pierderile de material în puntite, cantități însemnate se pierd și pentru asigurarea realizării pasului de avans cu ajutorul poansonul de pas, la care sporul de productivitate și precizie este însoțit de un consum suplimentar de material (figura 3.3).

Tabelul 3.4

Dimensiunile minime ale puntitelor la croirea inclinata si intrepatrunsa

Fig. 3.3 Realizarea pasului de avans cu poasnson lateral de pas

În tabelul 3.5 este indicată mărimea adaosului de material ce urmează a fi tăiat de poansonul de pas.

Tabelul 3.5

Marimea adaosului taiat de poansonul de taiat

Pentru a nu afecta nejustificat consumul de material, utilizarea  poansoanelor de pas se recomandă atunci când: în condițiile impuse nu se poate realiza pasul de avans în alt mod; poansonul de pas realizează și o parte din conturul de croit simultan cu asigurarea pasului; poansonul de pas lucrează în zona deșeului (figura 3.4).

Fig. 3.4 Utilizarea poansonului in zona deseului

Calculul lățimii benzii

Calculul lățimii benzii necesară pentru stabilirea eficienței variantelor de croire și pentru proiectarea stantelor si matritelor, se face în funcție de: forma și dimensiunile conturului de tăiat, dispunerea acestuia pe bandă, mărimea puntitelor, abateriile la lățimea benzii sau fașiei precum și de modul de conducere a benzii in stanță sau matriță. Relațiile de calcul pentru o serie de situații curent întâlnite în practică sunt prezentate în tabelul 3.6.

Tabelul 3.6

Relații pentru calculul lățimii benzii

În aceste relații, pe lângă notațiile din figurile 3.3 și 3.4 și din tabelul 3.3 este toleranța (în minus) la lățimea benzii sau fașie tăiate din tablă (tabelul 3.7).

Tabelul 3.7

Toleranța Tl la lățimea fâșiei de tabla tăiată la foarfecă, în mm

Rezultatele obținute în urma calculului lățimii benzii se rotunjesc cu până la 1 mm în plus sau până la valoarea imediat superioară, standardizată.

Varianta I

Pentru varianta I se alege dispunerea piesei pe o fasie de tabla taiata longitudinal dintr-o tabla cu dimensiunile 300mx50 mm, asa cum se prezinta in figura de mai jos.

Stabilirea marimii puntitelor

Pentru aceasta varianta de croire s-a ales croirea dreapta, fara puntite

Latimea benizii este egala cu inaltimea semifabricatului conform figurii urmatoare:

Calcularea coeficientilor de croire si de folosire a materialului

Pentru a putea calcula coeficientii de croire si de folosire a materialului, trebuie sa aflam cate piese se pot incadra intr-o fasie de 300m.

Pasul este de 25 mm.

Pentru a afla numarul de piese de pe o fasie de tabla, se foloseste formula:

Pentru aceasta varianta de croire, coeficientul de folosire a materialului se calculeaza cu formula:

Varianta II

Pentru varianta II se alege dispunerea piesei pe banda cu lungimea de 300m, asa cum se prezinta in figura de mai jos:

Stabilirea marimii puntitelor

Pentru aceasta varianta de croire s-a ales croirea dreapta, pe un singur rand, cu puntite intermediare si cu puntite laterale.

Pentru calcularea puntitelor, se determina dimensiunea minima care poate influenta valarea marimii puntitelor. Astfel in figura de mai jos este prezentata acesta dimensiune:

Conform tabelului 3.3 si a relatiei , puntita laterala a1, pentru o banda de alama cu grosimea de g=0.5mm, trebuie:

Coeficientul K1=1,2 (alama);

Coeficientul K2=1,0 (banda trece o singură dată prin ștanța)

Coeficientul K3=1,0 (ștanța cu avans și ghidare neprecisă a benzii)

Conform tabelului 3.3 si a relatiei , puntita intermediara b1, pentru o banda de alama cu grosimea de g=0.5mm, trebuie:

Calculul lățimii benzii

Pentru calcul latimii benzii, se alege din tabelul 3.6, formula corespunzatoare modului de lucru cu utilizarea unui poanson lateral de pas:

Înlocuindu-se cu valorile specifice, rezultă lățimea benzii. Aceasta se va rotunji la un număr intreg superior valorii calculate.

D = 40mm

a1 = 1.2mm

c =1.5mm (se ia din tabelul 3.5)

Tl = 0.6mm (se ia din tabelul 3.7)

În urma calculului lățimii benzii, rezulta o dimensiune de 43.6mm insa aceasta se rotunjeste până la valoarea imediat superioară, standardizată, adica 45mm.

Calcularea coeficientilor de croire si de folosire a materialului

Pentru a putea calcula coeficientii de croire si de folosire a materialului, trebuie sa aflam cate piese se pot incadra pe banda de 300m lungime.

Pentru a afla numarul de piese de pe banda, se foloseste formula urmatoare cunoscandu-se valoarea pasului de 61.8mm:

Pentru aceasta varianta de croire, coeficientul de folosire a materialului se calculeaza cu formula:

Varianta III

Pentru varianta III se alege dispunerea piesei pe doua randuri, pe banda cu lungimea de 300m, asa cum se prezinta in figura de mai jos:

Stabilirea marimii puntitelor

Pentru aceasta varianta de croire s-a ales croirea intrepatrunsa, pe doua randuri, cu puntite intermediare si cu puntite laterale.

Pentru calcularea puntitelor, se determina dimensiunea minima care poate influenta valarea marimii puntitelor. Astfel in figura de mai jos este prezentata acesta dimensiune:

Conform tabelului 3.3 si a relatiei , puntita laterala a1, pentru o banda de alama cu grosimea de g=0.5mm, trebuie sa fie:

Coeficientul K1=1,2 (alama);

Coeficientul K2=1,0 (banda trece o singură dată prin ștanța)

Coeficientul K3=1,0 (ștanța cu avans și ghidare neprecisă a benzii)

Conform tabelului 3.3 si a relatiei , puntita intermediara b1, pentru o banda de alama cu grosimea de g=0.5mm, trebuie sa fie:

Calculul lățimii benzii

Pentru calcul latimii benzii, se alege din tabelul 3.6, formula corespunzatoare modului de lucru cu apasare laterala a benzii si croirea pe un singur rand, considerand ca valoarea D este egala cu 76.8mm:

Înlocuindu-se cu valorile specifice, rezultă lățimea benzii. Aceasta se va rotunji la un număr intreg superior valorii calculate.

D = 76.8mm

a1 = 1.2mm

Tl = 0.6mm (se ia din tabelul 3.7)

În urma calculului lățimii benzii, rezulta o dimensiune de 79.8mm insa aceasta se rotunjeste până la valoarea imediat superioară, standardizată, adica 80mm.

Calcularea coeficientilor de croire si de folosire a materialului

Pentru a putea calcula coeficientii de croire si de folosire a materialului, trebuie sa aflam cate piese se pot incadra pe banda de 300m lungime.

Pentru a afla numarul de piese de pe banda, se foloseste formula urmatoare cunoscandu-se valoarea pasului de 53.6mm, din care rezulta cate doua piese:

Pentru aceasta varianta de croire, coeficientul de folosire a materialului se calculeaza cu formula:

Pentru croirea pieselor se va adopta varianta a III-a de croire intrucat aceasta ofera cea mai optima utilizare a materialului.

Varianta I

Varianta II

Varianta III

Itinerariu tehnologic

(EXEMPLU PENTRU ITINERARIUL TEHNOLOGIC

Fiecare student va prezenta 3 variante de itinerariu tehnologic pentru varianta optima de croire aleasa)

Operația prin presare la rece a unor piese presupune o succesiune de operații stabilite

într-un itinerariu tehnologic. În tabelele 3.8, 3.9 si 3.10 se prezintă sumar 3 variante pentru itinerariul tehnologic al piesei de executat.

Tabelul 3.8

Scheme pentru planele de operație al variantei I

Tabelul 3.9

Scheme pentru planele de operație al variantei II

Tabelul 3.10

Scheme pentru planele de operație al variantei III

Alegerea variantei economice

Normarea tehnică

Normarea tehnică constă în principal în stabilirea normei de timp și a normei de producție .

Norma de timp reprezintă durata de timp necesară pentru executarea unor operații de ștanțare sau matrițare la rece, în anumite condiții tehnico organizatorice. Norma de timp poate fi stabilită pentru o întreagă operație sau pentru elementele componente: fază, mânuire, mișcare complexă sau mișcare simplă.

Norma de producție exprima cantitatea de produse realizată în unitatea de timp, în condiții determinate. Norma de producție se exprimă în unități naturale: bucăți, unități de lungime, unități de masă, etc. Între norma de timp și norma de producție există relația funcțională:

La baza întocmirii normei de timp cu motivare tehnică trebuie să stea următoarele condiții: folosirea rațională și completă a echipamentului tehnologic, pe baza analizei elementelor componente ale procesului tehnologic si utilizarea celor mai productive metode; organizarea rațională a muncii; crearea de condiții pentru desfășurarea optimă a procesului de producție; organizarea deservirii locului de muncă; pregătirea profesională corespunzătoare a tehnologului normator.

Pentru operațiile de prelucrare prin matrițare și ștanțare la rece, norma de timp se calculează cu relația următoare:

[min]

în care:

este timpul de pregătire-încheiere;

numărul de piese care constituie lotul;

timpul operativ;

timpul de deservire a locului de muncă;

timpul de întreruperi reglementate.

Suma timpilor , si poate fi întâlnită și sub denumirea de timp unitar și se notează cu .

Valoarea timpului unitar se stabilește cu relația:

[min]

în care:

este timpul de baza, min;

timpul ajutător, min;

P procentul stabilit pentru timpul de deservire a locului de muncă și pentru timp e timpul de întreruperi reglementate ;

timpul orientativ, min;

coeficient care ține seama de timpul de deservire a locului de muncă și de întreruperi reglementate.

Timpul de bază reprezintă timpul consumat de către lucrătorul de la presa pentru transformarea semifabricatului în piesă ștanțată sau matrițată.

Timpul ajutător reprezintă timpul în decursul căreia căruia au loc mânuiri sau acțiuni ale lucrătorului sau utilajelor, necesare pregătirii transformării semifabricatului în piesă ștanțată sau matrițata. Astfel, la producția de serie, timpul ajutător este format din: timpul pentru cuplarea presei sau foarfecelor în cursă de lucru, ; timpul pentru așezarea ruloului de bandă pe tamburul de alimentare, timpul pentru luarea fâșii de tablă și transportarea la presă, ; timpul pentru introducerea fâșii de tablă in stanță sau matrița, ; timpul pentru deplasarea fâșiei de tablă în ștanța sau matriță cu un pas, ; timpul pentru îndepărtarea din stanță sau matriță a deșeului fasiei de tablă, ; timpul pentru scoaterea piesei din placă, la ștanțare sau matritarea din fâșii de tablă, ; timpul pentru mânuire suplimentare la ștanțare sau matritarea din fâșii de tablă (ungerea și întoarcerea sau răsturnarea fașiei).

Timpul unitar la ștanțare si matrițare la rece, în minute, se calculează cu relațiile din tabelul 3.11, în funcție de felul semifabricatului și de tipul avansului (automat sau manual).

Din timpul unitar trebuie eliminați timpii ajutători pentru mânuirile executate de lucrător în timpul funcționării automate a presei, cu respectarea normelor de protecție a muncii; în schimb trebuie inclusi timpii pentru mânuirile care lipsesc față de cele considerate în relațiile din tabelul 3.11.

Numărul curselor duble ale culisorului presei, n, se determină prin împărțirea numărului de piese, obținute dintr-un semifabricat, la numărul z de piese, obținute la o cursă dublă a culisorului presei adică:

Tabelul 3.11

Relatii pentru determinarea timpului unitar la stantare sau matritare

– timpul de bază pentru o piesă, în min;

– coeficient care ține seama de tipul de deservire a locului de muncă, de întreruperi reglementate;

– timpul ajutător pentru pornirea presei în cursa de lucru, în min;

– timpul ajutător pentru luarea semifabricatelor individuale sau sub formă de fâșii și aducerea la presă sau pentru luarea benzi colac și așezarea ei în dispozitivul de derulare al presei, în min;

– timpul ajutător pentru așezarea semifabricatului in stanță, în min;

– timpul ajutător pentru avansarea semifabricatului cu un pas de stantare, in min;

– timpul ajutător pentru îndepărtarea deșeurilor din stanță, în min;

– timpul ajutător pentru scoaterea pieselor din stanță și depunerea lor, în min;

– numărul de curse duble ale culisoului presei pentru un semifabricat, în cazul ciclului de lucru cu avans automat;

– numărul de curse duble ale culisoului presei pentru un semifabricat, în cazul ciclului de lucru cu avans manual – numărul de piese obținute la o cursă dublă a culisoului presei.

Timpul de bază se calculează cu relațiile din tabelul 3.12, în funcție de felul semifabricatului (individual, fâșie de tablă, bandă colac, fâșie de tablă și banda colac) și de tipul de avans (automat sau manual).

Tabelul 3.12

Relatii pentru calculul timpului de baza

– timpul de bază corespunzător unei curse duble a culisoului presei, în min;

– numărul de curse duble a culisoului presei, pe minut;

– coeficientul care ține seama de înțepenirea semifabricatului în dispozitivele de încărcare, având valorile: 1,02…1,05 pentru mâinile mecanice (electromecanice și pneumatice); 1,03…1,05 pentru dispozitivele de încărcare tip magazin, cu clapetă și buncăre cu distribuire continua sau pe loturi în magazin; 1,07…1,08 pentru buncăre cu distribuirea bucată cu bucată în magazin;

– coeficient care depinde de tipul cuplajului.

Cu ajutorul relațiilor din tabelele 3.11 si 3.12 și a valorilor timpilor, se calculează timpul de bază și timpul unitar.

Știind producția anuală se determină numărul de piese din lot iar cu ajutorul relației se determină norma de timp.

Norma de producție pentru un schimb de 8 ore se determină cu relația:

(EXEMPLU PENTRU NORMAREA DE TIMP)

Normarea de timp pentru matriță se determină cu relația:

[min/buc]

unde:

– timpul de pregătire pentru studierea lucrării, adunarea materialului de la locul de muncă;

– timpul pregătitor pentru înlocuirea matriței;

Rezultă:

N- mărimea lotului, N=2000000/200=10000 buc.

– timp unitar, ;

=1,10 – coeficient ce ține seama de tipul de adaos;

[min]

=0,018 min – timp ajutător pentru pornirea presei;

=0,017 min – timpul de aducere și așezarea semifabricatului;

=0,032 min – timpul pentru așezarea semifabricatului pe matrită;

=0,007 min – timpul pentru avansarea benzii;

=0,007 min – timpul pentru îndepărtarea deseurilor;

=0,016 min – timpul pentru extragerea piesei;

=0,039 min – timpul pentru ungerea benzii;

=0,018 min – timpul pentru întoarcerea benzii;

=118 – numărul de curse duble în cazul avansului;

z=2 – numărul de piese obținute la o cursă dublă a culisoului piesei;

[min]

=118 cd/min

– coeficient ce ține seama de cuplajul presei

=0,013 min

=0,0089 min

Rezultă

Norma de timp este:

Norma de producție pentru un schimb de 8 ore se calculează cu relația:

Costul produsului

Normarea tehnică constă în principal în stabilirea normei de timp și a normei de producție .

Norma de

Obținerea unei piese prin operații de deformare plastică la rece poate comporta mai multe variante de proces tehnologic, diferite între ele prin forma și dimensiunile semifabricatului folosit, modul de croire și coeficientul de utilizare a materialului, volumul, tipul și complexitatea echipamentului tehnologic necesar, modul de alimentare cu semifabricate și de evacuare a pieselor și deșeurilor, felul și gradul de încărcare al utilajelor de presare etc.

Optimizarea alegerii variantei de proces tehnologic se va face prin stabilirea costului piesei executată prin variantele tehnologice adoptate (ținând cont de eventual și de alte restricții tehnico organizatorice); varianta optimă va fi aceea care asigură obținerea piesei la un cost minim în condițiile de precizie, calitate și productivitate impuse.

În acest scop, stabilirea costului de producție, pe bucată, al unei piese obținută prin deformare plastică la rece, ca suma a tuturor cheltuielilor efectuate cu acest prilej, se face cu relația:

C=Cmat+Cman+Cr+Cap+Cae [lei/buc]

în care: Cmat este costul materialului necesar confecționării unei piese; Cman costul manoperei necesare confecționării unei piese; Cr costul regiei totale (pe secție și pe uzină) pentru o piesă; Cap amortizarea presei ce revine unei piese; Cae amortizarea echipamentului tehnologic ce revine unei piese. Toate costurile parțiale sunt exprimate în lei/bucata.

Pentru determinarea costurilor parțiale, sunt indicate în tabelul 3.13, relațiile de calcul corespunzătoare.

Tabelul 3.13

Relatii pentru calculul elementelor costului de productie pe piesa

Semnificația notațiilor utilizate este următoare:

S – aria piesei (sau desfășuratei ei) plane, din care se scad orificiile, în mm2;

g – grosimea materialului, în mm;

– masa specificată a materialului, în kg/dm3;

Kf – coeficient de folosire a materialului, în %;

c – costul unitar al materialului, în lei/kg;

– retribuția medie orara a prestatorului, în lei/oră;

– retribuția medie orară reglorului, în lei/oră;

– timpul unitar, în min;

– timpul de pregătire încheiere, în min;

– numărul de piese din lot, în bucăți, pentru producția de serie; pentru producția de masă se ia egal cu numărul de piese obținute la o cursă dublă a culisoului presei înmulțit cu durabilitatea stantei sau matriței exprimată în număr de curse duble între două recondiționări;

– regia totală, în %;

– valoare inițială a presei, în lei;

– programul anual de fabricație, în buc/an;

– norma de amortizare a presei, în %;

– gradul de încărcare a presei cu fabricarea programului anual de piese dat, în %;

K – constantă care ține seama de raportul între programul anual de fabricație și durabilitatea totală a ștanței sau matritei;

costul echipamentului tehnologic, în lei.

Pentru determinarea gradului de încărcare, se poate folosi relația:

în care: este fondul de timp necesar pentru realizarea programului anual de fabricație, în ore; fondul de timp disponibil a unei presei între un an, în ore; numărul de prese folosite pentru realizarea programului anual de fabricație; norma tehnică de timp pentru obținerea unei piese, în min; numărul de zile lucrătoare între un an s(e ia 307 zile); numărul de schimburi dintr-o zi; durata schimbului, în ore; coeficient pentru reparațiile preselor cu valoarea 0,95…0,97.

Înlocuind în relație, expresiile corespunzătoare din tabelul 3.13, se obține pentru calculul costului piese o expresie de forma:

[lei/buc]

care indică modul de variație al costului pe bucată, în funcție de numărul de piese din programul anual de fabricație pentru un anumit proces tehnologic.

(EXEMPLU PENTRU CALCULUL COSTULUI PIESEI)

Calculul prețului de cost al piesei

Prețul unei piese se calculează cu relația:

– costul materialului necesar pentru o piesă

unde:

=1177 mm2 – aria piesei;

=0,8 mm – grosimea materialului;

=8 g/cm3 – greutatea specifică a materialului;

=11,42 lei/kg – prețul unui kg de material;

=60 – coeficientul unitar al materialului.

Rezultă costul materialului necesar pentru o piesă egal cu:

– costul manoperei pentru o piesă

unde:

=10,80 lei/h – retribuția medie orară a presatorului;

=12,50 lei/h – retribuția medie orară a reglorului;

= – timp unitar;

=0,013 min – timpul de pregătire încheiere;

N0=10000 buc – mărimea lotului.

Rezultă costul manoperei pentru o piesă egal cu:

– cota parte din cheltuielile de regie ce revin unei piese

unde:

R=30 % – regia totală a secției.

Rezultă cota parte din cheltuielile de regie ce revin unei piese egală cu:

– cota parte din amortizarea ce revine unei piese

unde:

=125000 – valoarea inițială a presei;

=4,5 % – norma de amortizare a presei;

N0=10000 buc – mărimea lotului.

=100% – gradul de încărcare al presei.

Rezultă cota parte din amortizarea ce revine unei piese egal cu:

– cota parte din amortizarea matriței ce revine unei piese

unde:

=35000 – valoarea (costul) matriței;

=4 – constantă;

N0=10000 buc – mărimea lotului.

Rezultă cota parte din amortizarea matriței ce revine unei piese egal cu:

Astfel rezultă costul total al piesei este:

Proiectarea matriței

La proiectarea ștanțelor și matrițelor, se va avea în vedere ca acestea să asigure

executarea pieselor conform condiților tehnice pe care trebuie să le îndeplinească, să corespundă productivității cerute, să respecte regulile de securitatea muncii, să fie simple (ca execuție și montaj) etc. În plus, trebuie să se țină seama de mărimea seriei.

Fazele de proiectare a ștanțelor și matrițelor sunt: alegerea tipului de ștanță sau matriță (în concordanță cu punctele enumerate mai sus), executarea calculelor, executarea desenului de ansamblu și detalierea.

4.1 Stabilirea schemei de lucru

În figura următoare se prezintă schema de lucru a matriței combinate cu acțiune succesivă.

Fig. 4.1 Schema de lucru a matriței

4.7 Alegerea elementelor tipizate

În construcția matriței se găsesc elemente fabricate exclusiv pentru matrița respectivă

însă și elemente tipizate care se comercializează de la un productor specializat. Aceste elemente sunt: coloanele de ghidare, bucșile de ghidare, cepul, suruburile de prindere, știfturile, arcurile.

Coloanele de ghidare se aleg dintr-un catalog și trebuie să respecte anumite condiții:

-în poziția închisă a matriței, acestea să nu iasă mai sus decât placa superioară;

-în poziția deschisă a matriței să nu iasă din bucsele de ghidare;

Pentru realizarea ghidării matriței s-au ales 4 coloane de ghidare de tip N 01 ϕ20/36/110 și 4 bucși de ghidare de tip N 03 ϕ20/36. Forma și dimensiunile acestora sunt prezentate în figura 4.9 respectiv figura 4.10.

Cepul de prindere s-a ales în același mod ca și elementele de ghidare, adică dintr-un catalog. În functie de orificiul din berbecul presei anterior, cepul trebuie să aibe diametrul egal cu diametrul acestuia. În figura 4.11 se prezintă forma și dimensiunile cepului ales: PN-83/M-66102 tip CB cu diametrul de 40 mm.

Pentru fixarea pachetului de plăci inferioare s-au folosit 6 șuruburi cu cap cilindric locaș hexalobular M8x60 (DIN 7984) iar pentru fixarea pachetului de plăci superioare s- au folosit 6 șuruburi cu cap cilindric locaș hexalobular M8x30 (DIN 7984)

Pentru poziționarea plăcilor s-au folosit 4 știfturi pentru pachetul inferior de ϕ8×60 și 2 știfturi pentru pachetul superior de ϕ8×30.

În construcția matriței se folosesc și alte șuruburi: 4 suruburi cu cap cilindric locaș hexalobular M8x20 (DIN 7984) care fixează mecanismul de avans de placa de bază; 4 suruburi cu cap hexagonal crestat M6x15 (BN 933) care fixează suportul jugului pe partea fixă a mecanismului de avans; 4 suruburi cu cap hexagonal crestat M6x45 (BN 933) care fixează suportul jugului pe partea mobilă a mecanismului de avans; 4 dopuri filetate M14x7 (DIN 906) și 4 șuruburi cu cap plat locaș hexalobular (BN 9524).

Arcurile de asemenea se comercializează de la producătorul specializat.

Fig. 4.9 Catalog pentru coloanele de ghidare

Fig. 4.10 Catalog pentru bucșile de ghidare

Fig. 4.11 Catalog pentru cepul de prindere

Alegerea presei

La alegerea presei trebuie să se tină seama de volumul de fabricație. În cazul folosirii

unor prese existente, se aleg tipurile cele mai corespunzătoare, care nu sunt complet încărcate și în acest caz nu întotdeauna vor fi satisfăcute cerințele impuse de tehnologie. Când se folosește o presă nouă, aceasta trebuie să aibă caracteristici cât mai corespunzătoare.

La alegerea presei trebuie să se urmărească:

-tipul presei și mărimea cursei culisoului să corespundă operației care se va efectua;

-forța dezvoltată de presă să fie mai mare decât forța necesară executării operației;

-puterea presei trebuie să fie suficientă pentru realizarea lucrului mecanic necesar operației;

-distanța minimă dintre masă și culisoul presei să fie egală sau mai mare decât înalțimea totală (închisă) a matriței;

-dimensiunile mesei și culisoului presei să asigure posibilitatea de montare și fixare a matrițelor, iar dimensiunea orificiului din masa presei să permită căderea liberă a pieselor la evacuarea prin cădere;

-să se poată monta dispozitive și instalații speciale (tampoane, mecanisme de avans etc.) în funcție de genul operațiilor;

-exploatare uilajului să se poată efectua în conformitate cu normele de tehnica securității muncii.

Parametrii tehnici de bază în alegere presei sunt deci: forța, puterea, mărimea cursei, distanța minimă dintre culisou și masă, precum și dimensiunile mesei presei.

În cazul execuției piesei noastre, forța totală calculată este de , ceea ce determină utilizarea unei prese cu excentric cu forță dezvoltată mai mare decât forța totală calculată. Din presele de fabricație românească, se alege presa CDCS 401 P. În tabelul de mai jos se prezintă caracteristicile principale ale presei, cele care sunt necesar cunoscute pentru a se putea utiliza în bune condiții matrița.

Tabelul 4.6

Caracteristicile tehnice ale presei mecanice CDCS 401 P

Fig. 4.6 Schema generală a unei prese cu excentric

Fig. 4.7 Presa CDCS 401 P

Norme privind execuția matriței și măsuri de protecție a securității muncii

Matrița combinată cu acțiune succesivă se compune din două unități. Una din unități

este fixă și este prinsă cu ajutorul șuruburilor și bridelor pe masa presei iar cealaltă unitate este mobilă și se prinde în berbecul presei prin intermediul cepului.

Elementele esențiale din construcția matriței sunt elementele active, poansoanele și placa activă care participă în mod direct la procesul de deformare impunând forma și precizia peiselor obținute.

Poansoanele sunt fixate în unitatea mobilă, prin intermediul unui pachet de plăci iar placa activă face parte din unitatea fixă (pachetul de plăci inferior).

În afara elementelor active, în construcția matriței intră și alte elemente. În pachetul de plăci inferior intră placa de bază prin intermediul căreia matrița este fixată pe masa presei.

Placa de bază se poate alege din cadrul unor plăci tipizate sau se proiectează. Pentru matrița respectivă aceasta se va proiecta. Pentru simplificarea calcului de verificare din punct de vedere al rezistenței mecanice, se fac următoarele ipoteze:

– toată încărcarea din matriță, în întregimea ei, se transmite plăcii de bază;

– forma și dimensiunile orificiului din placa de bază se consideră egale cu cele ale orificiului din placa activă;

– acțiunea forței se exercită concentrat, în centrul de presiune al porțiunii conturului de tăiere;

– orificiul din placa de bază este simetric așezat în raport cu orificiul din masa mașinii.

În placa de bază se presează coloanele de ghidare cu care formează un ajustaj presat (H7/n6). Lungimea de presare necesară pentru o matrițare realizată în bune condiții, trebuie să fie de (1,2…1,5)d.

În scopul conducerii semifabricatului în câmpul de acțiune a elementelor active, pepartea superioară a plăcii active, sunt fixate riglele de conducere. Ultima placă din pachetul inferioreste placa de desprindere a semifabricatului de pe poansoane. Aceasta are rol și de placă de ghidare pentru poansonul de perforat cu secțiune circulară.

Placa de bază, riglele de ghidare și placa de desprindere se realizează din semifabricate laminate cu materialul OL 32.

În pachetul de plăci superior, pe lângă poansoane se găsesc și alte elemente: placa port-poanson, placa de presiune, placa de cap, cepul și bucșile de ghidare.

Împotriva smulgerii poansoanelor (la scoaterea semifabricatului de pe poanson, acesta tinde să smulgă poansonul din placa port-poanson), capul superior este ștemuit. Placa port-poanson se realizează dintr-un semifabricat laminat cu materialul OL 32.

Placa de presiune se introduce în matriță ca o placă suplimentară deoarece placa de cap nu rezistă solicitărilor la strivire. Aceasta preia presiunea exercitatăde poansoane asupra plăcii superioare.

Materialul din care se execută placa de presiune trebuie să fie rezistentă la strivire. Mărcile de oțel folosite sunt OLC45, 55CrV11A a căror duritate să fie cuprinsă 45…50 HRC.

În figurile următoare se prezintă elementele componente ale matriței:

Fig. 6.1 Placa de bază

Fig. 6.2 Placa activă

Fig. 6.3 Riglă de ghidare

Fig. 6.4 Placa de desprindere

Fig. 6.5 Poanson de șlițuit

Fig. 6.6 Poanson de perforat pătrat

Fig. 6.7 Poanson de perforat circular

Fig. 6.8 Poanson de îndoit

Fig. 6.9 Poanson de râsfrant

Fig. 6.10 Poanson de retezat

Fig. 6.11 Placa port-poanson

Fig. 6.12 Placa de presiune

Fig. 6.13 Placa de cap

Fig. 6.14 Coloana de ghidare

Fig. 6.15 Bucsa de ghidare

Fig. 6.16 Cep

Fig. 6.17 Mecanism de avans

Fig. 6.18 Matrița combinată cu acțiune succesivă

Fig. 6.19 Matrița în poziție închisă

Fig. 6.20 Matrița în poziție deschisă

Măsuri de protecție a securității muncii

Protecția muncii are sarcina de acrea condiții de muncă sănătoase și fără pericol; ca urmare, aceasta va cuprinde măsuri de tehnica securității și igiena muncii.

Tehnica securității stabilește măsurile de înlăturare a cauzelor de accidente, pe baza cercetării procesului de producție. Așadar, tehnica securității muncii este legată direct de procesul tehnologic, problema securității muncii fiind rezolvată prin introducerea unor procese tehnologice noi, care să asigure protecția muncii, prim mecanizarea lucrărilor grele, vătămătoare și cu volum mare de muncă. Fiind legată de procesul tehnologic, rezultă că respectarea disciplinei tehnologice și a regulilor de exploatare tehnică va constitui o condiție principală în realizarea securității muncii.

Igiena muncii se ocupă de înfluența condițiilor de muncă asupra sănătății muncitorilor, analizând procesul tehnologic, metodele de muncă, mediul în care are loc procesul de producție, acțiunea diferitelor materiale folosite în fabricație etc.

O mare importanță în creerea condițiilor favorabile de muncă o au iluminatul, ventilația, precum și disciplina generală de producție, ordinea și curățenia la locul de muncă și în întreaga uzină.

În afara iluminatului general, este necesar să se prevadă la presă sau mașina utilizată și iluminatul local. Acesta trebuie să asigure o iluminare constantă. De aceea este necesar ca lămpile de iluminat local să fie rigid fixate, iar alimentarea să se facă de la o sursă directă, alta decât aceea a motoarelor electrice (pentru a nu exista variații de tensiuni. În plus, din motive de securitate, trebuie ca iluminatul local să funcționeze cu tensiuni reduse: 12 sau 36 V.

Suporții lămpilor trebuie să fie prevăzuți cu articulații, pentru ca să permită fixarea lămpilor cu orice unghi. Corpurile de iluminat trebuie să aibă reflectoare opace sau sticlă; unghiul de protecție nu trebuie să fie mai mic de .

În cazul instalației de protecție a muncii aplicate la utilajul industrial trebuie respectate următoarele:

îngrădirea cu apărători a părților mobile ale mecanismelor sau a părților a căror

atingere este periculoasă (de exemplu transmisii prin curele, roți dințate etc.);

îngrădirea cu apărători a sculelor.

Construcția apărătorilor trebuie să fie rigidă, rezistență, legată rezistent de utilaj. Este

bine ca instalația de protecție să fie cuplată cu dispozitivul de pornire a utilajului (în acest caz, utilajul nu se poate porni decât dacă este așezată instalația de proctecție în poziție de lucru și se oprește imediat când se scoate instalația de protecție).

Pentru evitarea supraîncărcării și distrugerii unor subansamble, piese sau scule, se utilizează dispozitive de protecție (știfturi de oprire, cuplaje cu fricțiune, care se introduc în schema cinematică a utilajului).

Pentru a preîntâmpina contactul cu piesele prin care trece curentul, acestea sunt îngrădite. În plus, pentru a nu apărea o tensiune periculoasă în unele părți ale utilajului, se izolează piesele puse sub curent, se pun la pământ piesele metalice ale instalațiilor electrice, se leagă la firul neutru piesele metalice ale utilajului izolate în mod normal de piesele care se găsesc sub tensiune. Punerea la pământ a carcaselor și uneltelor portative electrice se face întotdeauna când tensiunea depășeste 40 V.

În caz de electrocutare, este necesar a se da un ajutor rapid și îndelungat. Prin respirația artificială, executată la un minut de la electrocutare, în 96% din cazuri se obțin succese. Respirația artificială se aplică chiar și atunci când cel electrocutat nu respiră sau nu are puls. Trebuie observat ca cel accidentat să fie mai întâi scos de sub tensiune și apoi se poate pune mâna pe el.

Măsuri de evitare a accidentelor la prese

În cazul lucrărilor la prese, pot avea loc accidente datorită unor cauze multiple:

-introducerea mâinilor între poanson și placa de ștanțat;

-defectarea mecanismelor de oprire;

-apăsarea accidentală pe pedala de pornire;

-tăierea la mâini cu marginea tablei sau deșeurilor etc.

Aceste accidente pot fi preîntâmpinate prin:

-cuplarea manuală a presei, cu ambele mâini, astfel încât muncitorul să nu poată înterpune mâna intre berbec și masa presei;

-cuplarea presei cu ajutorul a doi butoni electrici, câte unul pentru fiecare mână;

-acoperirea pedalei cu un dispozitiv de protecție (atunci când presa este prevăzută cu pedală);

-întrebuințarea fotoelementelor;

-utilizarea de ștanțe închise;

-poansonul să nu iasă din placa de ghidare, atunci când berbecul se află în punctul mort superior;

-coloanele de ghidare să nu iasă din bucșele de ghidare, când berbecul se află în punctul mort superior;

-se vor prevedea găuri pentru ieșirea aerului, de exemplu la placa de cap, poansoanele de ambutisat;

-utilizarea de pensete la introducerea semifabricatului de dimensiuni mici în matriță;

-mecanizarea și automatizarea introducerii semifabricatului în matriță;

-utilizarea mănușilor de pânză cort, pentru transportul materialului și așezarea pieselor;

-utilizarea scaunelor reglabile în înălțime, prevăzute cu spătar elastic.

Se recomandă să se utilizeze același muncitor la aceeași presă și operație, pentru deprinderea acestuia cu utilajul. În orice caz, întotdeauna este necesar să se facă un instructaj în legătură cu protecția muncii, când se trece muncitorul la un utilaj nou. De asemenea, este necesar să se facă un instructaj periodic în legătură cu probleme de securitate, care se ridică la ștanțarea și matrițarea la rece.

La locul de muncă se vor afișa instrucțiuni de protecția muncii și planșe specifice locului la prese.

Fig.6.21 Amenajarea presei într-un atelier de deformări plastice la rece

Norme privind întreținerea și repararea matriței

Personalul care deservește mașinile, utilajele si instalațiile, in afară de modul de manipulare în procesul de producție, trebuie să cunoască și să respecte ansamblul de măsuri care se referă la :

-Construcția, funcționarea, repararea si exploatarea mașinilor, utilajelor si instalaților deservite.
-Măsurile de siguranță care trebuie luate inainte de punerea în funcțiune.

-Modul cum se pune în funcțiune, respectandu-se operațiile în succesiune și corelarea lor.

-Supravegherea pe timpul funcționării, pentru evitarea apariției de defecțiuni sau degradări cauzate de mersul neregulat, răcirea sau incălzirea anormală, ungerea necorespunzătorare.

-Schema de ungere cu indicarea locurilor, a periodicității, calitatea și cantitatea lubrifiantului.

-Masurile de siguranța înainte de oprire

-Modul cum se face oprirea, cu respectarea operațiilor în succesiune și corelarea lor.

-Măsuri de siguranța dupa oprire.

-Măsurile necesare a fi luate în cazul apariției unor situații anormale, particularitățiile de întreținere în condiții de variații mari de temperatură, umiditate .etc

-Protecția contra agenților corozivi.

-Conservarea de scurtă și lungă durată.

-Suprafețele ghidajelor și în general a organelor care pot înfluența precizia, ca sa fie protejate de lovituri, zgârieturi și alte degradari.

Aceste lucrări se executa la anumite termene planificate, indicate în grafice, în funcție de caracteristicile utilajului, de precizia necesară funcționării, de gradul de încărcare a utilajului și regimul său de lucru. Cu acest prilej se verifică sistemul de răcire și de ungere și comportarea în exploatare a matriței. În unele situații, se fac reglări sau demontări parțiale ale matriței și utilajului și în special a acelor subansambluri care prezintă importanța în funcționare. Rezultatul acestor verificări este menționat în dosarul matriței sau a presei respective, în vederea determinării cauzelor uzării și pentru stabilirea volumului și felului reparației.

Curățirea și spălarea se executa pe locurile de producție sau la un post de curățire și de spălare special amenajat. Se va acorda atentie deosebita elementelor active ce se vor demonta cu regularitate, pentru a fi curățate și reglate.

În cazul în care matrița nu funcționează în parametri prescriși se necesită demontarea ei și de cele mai multe ori repararea ei. Dacă anumite elemente ale matriței nu se pot repara, acestea se vor înlocui. Elementele tipizate ale matriței, în urma uzurii lor, se înlocuiesc.

Pentru ca elementele active ale matriței, care sunt cele mai expuse uzurii să poată fi folosite la capacitate mare, ele se pot fi durificate prin anumite metode. Dintre aceste procese de acoperire sunt: depunerea vaporilor chimici (CVD) cât și depunerea de vapori fizici (PVD ).

Sunt două tratamente eficiente ale căror principale acoperiri sunt carbura de titan (TiC) și nitrura de titan (TiN). CVD a fost aplicată cu succes elementelor active ale ștanțelor și matrițelor realizate din oțel iar PVD celor din oțel rapid.

Acoperirile cu TiN si TiC măresc durabilitatea elementelor active ale matriței sporind rezistența la coroziune și acționează ca o barieră chimică și termică contra difuziei și fuziunii. Acoperirile sunt, de asemenea, foarte lubrifiante, lucru care serveste pentru un coeficient de frecare mai redus între placa si poanson. Acoperirile sunt foarte dure si sunt aplicate în straturi foarte subtiri .

În cazul fisurilor apărute în procesul de deformare la rece a pieselor, la elementele componente ale matriței, se utilizează echipamente speciale în vederea reparării lor. Echipamentele de sudură destinate în special recondiționarii părților active în stare inițială sau călite, asigură depunerea materialului de adaos fără necesitatea detensionării ulterioare (95% din cazuri) în cazul celor călite, obținand o duritate a acestuia de aprox 60 HRC.
Oferă posibilitatea de depunere a unui singur punct de sudură sau încărcarea unei muchii ascuțite. Pentru reparații unde materialul de adaos se poate depune prin topire, sau unde este necesar a se depune material pe suprafețe mari, se folosesc consumabile de depunere prin topire, sub forma de sarme, folii sau pulberi.

În cazul uzurii elementelor active, aceste se vor ascuți cu ajutorul unei pietre abrazive, cu condiția să nu se modifice structura materialului și forma sau dimensiunile acestora. Placa activă se va reascuți printr-o rectificare cu îndepărtare de material minim, suficient pentru eliminarea muchiilor uzate.

Modalități și mijloace pentru îmbunătățirea fiabilității matriței

Din punct de vedere cantitativ fiabilitatea poate fi descrisă prin intermediul unor indicatori cu scopul de a intui momentul de defectare al sistemului. Durata scursă de la punerea în funcțiune a sistemului până la defectarea sa este o variabilă aleatoare continuă. Caracteristicile numerice ale acestei variabile aleatoare vor reprezenta indicatorii de fiabilitate ai sistemului.

Pentru definirea indicatorilor de fiabiliate, se consideră timpul de funcționare al unui element fără restabilire, de la punerea sa în funcțiune până la defectare, ca o variabilă aleatoare continuă. Funcțiile și caracteristicile numerice asociate acestei variabile aleatoare continui au o interpretare particulară în domeniul teoriei fiabilității, putând fi considerate ca indicatori de fiabilitate.

Indicatorii de fiabilitate care exprimă matematic degradarea mecanică a matriței permit o predicție probabilistică a evoluției acesteia. În consecință, indicatorii de fiabilitate fundamentează o politică de întreținere în exploatare a ștanțelor și matrițelor. Indicatorii de fiabilitate permit o planificare a verificărilor, în funcție de numărul de piese obținute, astfel încât elementele active pot fi reascuțite înainte ca uzura să le facă nefuncționale.

Pentru a realiza planificarea verificăriilor elementelor active ale matriței, este necesară cunoașterea modelului statistic al fiabilității matriței. O descriere completă a fiabilității matriței necesită cunoașterea legii de repartiție a timpului de funcționare până la momentul de defectare.

Utilizarea unor materiale mai bune pentru elemetele active ale matriței sporesc fiabilitatea acesteia prin faptul că elementele se uzează mai rar, ceea ce determină o perioadă mai scurtă de reparații.

În placa activă se pot introduce elemente speciale și anume pastilele de tăiere. Acestea se pot schimba într-un timp foarte scurt deoarece la proiectarea plăcii active se folosesc soluții constructive care să permită acest lucru.

Și în cazul poansoanelor se pot utiliza soluții constructive care să permită scoaterea părții active cât mai repede în scopul înlocuirii lor.

Urmărirea îndeaproape a procesului de prelucrare prin presare la rece poate determina observarea unor nereguli într-un timp scurt și se poate evita distrugerea celorlalte elemente ale matriței.

Bibliografie