Proiect Pahar Conic, Presare la Rece

Piesa: pahar conic.

Documentul tehnic normativ

Capitolul I

Analiza formei și dimensiunilor piesei

Breviar de calcul tehnologic

Capitolul II

Determinarea formei și dimensiunilor semifabricatului

Capitolul III

Determinarea numărului necesar de operații de ambutisare

Capitolul IV

Determinarea dimensiunilor intermediare pentru ambutisarea pieselor de revoluție, cu și fără subțierea pereților

Capitolul V

Stabilirea unor variante de itinerariu tehnologic

Capitolul VI

Calcule de croire

Capitolul VII

Alegerea variantei optime a tehnologiei

Capitolul VIII

Determinarea condițiilor dinamice din proces

Capitolul IX

Alegerea utilajului de presare

Capitolul X

Normarea operațiilor de presare

Breviar de calcul de dimensionare

Capitolul XI

Dimensiuni funcționale

Capitolul XII

Dimensionarea și verificarea elementelor puternic solicitate

Capitolul XIII

Norme de tehnica securității muncii

Bibliografie

Pagini 60

=== Proiect – pahar conic, presare la rece ===

Piesa: pahar conic.

Date inițiale:

g = 2 mm, grosimea piesei;

AMXT2 moale, materialul piesei.

Din STAS 685, pentru table din aluminiu AMXT2 moale, având grosimea g = 0,5 …… 4 mm, se extrag proprietățile mecanice ale materialului AMXT2 moale:

σr = 390 MPa, rezistența la rupere;

τf = 340 MPa, rezistența la forfecare;

δ = 30%, alungirea relativă.

Piesa pahar conic se prezintă în figura 1 și se pretează la 2 operații în vederea realizării acesteia, astfel:

tăiere pe ștanțe – perforare, decupare;

ambutisare piesă cilindrică cu flanșă.

Fig.1 Pahar conic

Documentul tehnic normativ

Capitolul I

Analiza formei și dimensiunilor piesei

a) Abateri limită pentru dimensiuni fără indicații de tolerantă ale pieselor obținute prin tăiere, îndoire sau ambutisare

Prezentul standard stabilește abaterile limită pentru dimensiunile fără indicații de toleranță, cât și toleranțele geometrice neindicate la coaxialitate, simetrie, rectilinitate și răsucire, ale pieselor din metal, obținute prin tăiere, îndoire sau ambutisare, la rece sau la cald, din produse laminate finite.

Prezentul standard nu se referă la abaterile limită ale grosimii pieselor plate sau ale grosimii pereților pieselor profilate.

Abaterile limită și toleranțele geometrice stabilite în prezentul standard, pentru piese plate, se referă la zona de tăiere netedă.

Abateri limită și toleranțe de poziție la piese plate

Prin piese plate, în prezentul standard, se înțeleg piesele obținute din produse plate laminate, prin operații de tăiere (perforare, decupare, retezare).

Piesa pahar conic, se execută în clasa de precizie 2.

Abaterile limită pentru dimensiunile liniare ale pieselor plate, cu excepția razelor de racordare sunt în funcție de grosimea nominală a produsului plat laminat utilizat, conform tabelului 1, STAS 11111 – 86.

Extragem următoarele abateri limită pentru dimensiuni liniare:

cota Φ 80 ± 0,8 mm;

Abaterile limită pentru razele de racordare ale pieselor plate, sunt conform tabelului 2, STAS 11111 – 86.

Abateri limită și toleranțe de poziție la piese profilate

Prin piese profilate, în prezentul standard, se înțeleg piesele obținute din produse plate laminate care datorită cel puțin a unei operații de deformare (îndoire, ambutisare) nu mai sunt plane.

Abaterile limită pentru dimensiunile liniare ale pieselor profilate, cu excepția razelor de racordare, sunt indicate în tabelul 4, STAS 11111 – 86.

Extragem următoarele abateri limită pentru dimensiuni liniare:

cota Φ 62 ± 0,7 mm.

Abaterile limită pentru razele de racordare ale pieselor profilate sunt conform tabelului 5, STAS 11111 – 86.

b) Condiții de formă și precizie – ambutisare

Razele minime de racordare ale pieselor de revoluție ce se pot obține în finalul unei succesiuni de operații de ambutisare, fără subțierea intenționată a pereților se redau în tab. (6.1) și (6.2) [1], unde sunt folosite notațiile din fig.2.

Se adoptă:

rp = 3 mm;

ra = 5 mm.

Fig.2 Raze minime de racordare la piese ambutisate

Valori mai reduse ale razelor de racordare, se pot obține printr-o operație ulterioară de formare finală (calibrare).

rp = 0,25 ·g = 0,25 · 2 = 0,5 mm

ra = (0,1 …… 0,3) ·g = (0,1 …… 0,3) · 2 = 0,2 …… 0,6 mm

Pentru piese cu flanșă fig.2, diametrul minim al flanșei se ia:

– pentru matrițe cu ambele elemente active rigide

Df ≥ d2 + 12 · g

Df = 176 + 12 · 2 = 200 mm

Df real = 350 mm

Abateri la înălțimea pieselor cilindrice cu flanșă, se extrag din tabelul (6.6) [1]:

înălțime piesă H = 62 ± 0,7 mm.

Pentru piese ambutisate, poziția orificiilor se stabilește conform schiței din fig.3 și relației de calcul de mai jos:

d2 < d – 2 · rp

80 < 156 – 2 · 20 = 116 mm

Fig.3 Poziția orificiilor la piesele ambutisate

Breviar de calcul tehnologic

Capitolul II

Determinarea formei și

dimensiunilor semifabricatului

Ca urmare simetriei axiale a pieselor de forma corpurilor de rotație, semifabricatele necesare obținerii acestor piese au forma circulară.

În cazul ambutisării pieselor din tablă, fără subțierea voită a materialului, diametrul semifabricatelor se determină egalând aria semifabricatului cu aria piesei finite ținându-se seama de adaosul de material pentru tunderea marginilor.

În acest scop, se împarte piesa finită în suprafețe simple (fig. 4, a) ale căror arii se pot calcula cu relațiile cunoscute din geometrie (tabelul 5.5).

Fig.4 Determinarea formei și dimensiunilor semifabricatelor pentru piese de forma corpurilor de rotație

Când piesele ambutisate rezultă cu margini drepte (cazul ambutisării dintr-o operație, sau din două operații cu coeficienți de ambutisare mai mari) nu este necesară tunderea lor și, de aceea, nu trebuie să se prevadă un adaos de material. în acest caz, diametrul semifabricatului (D) se calculează cu relația (5.52) [4]:

D = 1,13 · (5.52) [4]

Unde:

Ai = A1 + A2 + … + An (5.53) [4]

iar k este un coeficient de corecție care ține seama de faptul că subțierea materialului semifabricatului în procesul de deformare este mai accentuată decât îngroșarea acestuia. Valoarea acestui coeficient depinde de plasticitatea materialului semifabricatelor, de valoarea jocului dintre sculele matriței de ambutisare și de valoarea razei de rotunjire a muchiei plăcii active:

k = 0,9 … 1,0 (5.54) [4]

Când piesele obținute prin ambutisare necesită tunderea marginilor, prin retezare ulterioară, diametrul semifabricatelor aferente se vor determina cu relația (5.55) [4]:

D = 1,13 · (5,55) [4]

Unde: A0 este aria adaosului de material necesar pentru tunderea marginilor. Aria pieselor ce urmează a fi ambutisate se mai poate determina aplicând teorema lui Pappus-Guldin. Conform acestei teoreme, aria unui corp de rotație descris de o curbă plană oarecare, care se rotește în jurul unei axe fără să o intersecteze, este egală cu produsul dintre lungimea acestei curbe și lungimea cercului descris de centrul său de greutate:

A = 2 · π · L · X0 (5,56) [4]

Unde:

L – lungimea curbei generatoare;

X0 – raza cercului descris de centrul de greutate al curbei generatoare.

Lungimea curbei generatoare și centrul său de greutate se determină astfel (fig. 4, b): se împarte curba generatoare (generatoarea piesei) în segmente simple, rectilinii și curbilinii, după care li se determină lungimea l, centrul lor de greutate x0i și poziția centrelor de greutate xi față de axa de rotație (axa piesei).

Pentru segmentele rectilinii ale curbei generatoare, centrul de greutate se află la mijloc, iar pentru segmentele curbilinii centrul de greutate trebuie determinat în funcție de rază și de unghiul la centru. în tabelul 5.6 [4], sunt date valorile centrului de greutate al segmentelor curbilinii, în formă de arc de cerc, pentru câteva valori mai uzuale ale unghiului la centru.

Odată cunoscute lungimea și poziția centrului de greutate ale segmentelor componente ale curbei generatoare, se calculează lungimea și poziția centrului de greutate ale acesteia:

L = l1 + l2 + …… + ln = Σ li (5.57) [4]

și

X0 = (5.58) [4]

Calculul desfășuratei se poate face și utilizând schema de calcul din fig.5.

Fig.5 Calcul desfășurată piesă

Pentru definirea anumitor cote de calcul se prezintă schița de calcul din fig.6:

Fig.6 Calcul ajutător cote piesă

Se calculează unghiul α:

α = 9,95062 = 9057’2’’

x2 = 572 + 102 = 3349

x = 57,87 mm

Se calculează diametrul semifabricatului:

Dsf. = (85 + 16 · + 58 + 21 · + 78) · 2 = 467,83 mm

Dacă calculăm diametrul semifabricatului direct cu relația din tabelul (6.8) [1], acesta va fi:

Dsf = mm

Valoarea calculată este mai precisă.

Unde:

d1 = 156 mm;

d2 = 176 mm:

d3 = 350 mm;

a = 58 mm.

Dsf = 393 mm – valoare care se adoptă

Capitolul III

Determinarea numărului necesar de

operații de ambutisare

Ambutisarea pieselor cilindrice cu flanșă

Numărul operațiilor de ambutisare se determină ținând cont de faptul că procesul de deformare cuprinde:

o primă operație, din care se obține o piesă cu flanșă lată de diametru df egal cu diametrul flanșei piesei finite, fig.7;

succesiunea de operații prin care se deformează treptat zona centrală a semifabricatului, până la obținerea diametrului dn, a înălțimii hn și a razelor de racordare rn ale piesei finite.

În cazul ambutisării pieselor cilindrice cu flanșă, pentru prima operație de ambutisare se calculează un coeficient convențional:

mc = (7.14) [2]

Unde:

df = 350 mm, diametrul părții ambutisate;

D = 393 mm, diametrul semifabricatului necesar pentru obținerea unei piese de diametru d și cu înălțimea h; acest diametru se determină prin metodele prezentate la capitolul anterior.

mc =

În tabelul 7.4 [2] se indică valorile admisibile ale coeficienților convenționali pentru prima operație de ambutisare a pieselor cilindrice cu flanșă.

Dacă valoarea calculată a coeficientului mc pentru piesa de pe desen este mai mare sau în limitele indicate în tabelul 7.4 [2] pentru df/d și (g/D) x 100, piesa se poate executa dintr-o singură operație de ambutisare.

În caz contrar sunt necesare mai multe ambutisări.

Se calculează raportul:

Pentru aceeași valoare df, prima ambutisare se va executa cu un diametru:

d1 > d (7.15) [2]

astfel ca:

< (7.16) [2]

în așa fel încât coeficientul de ambutisare convențional rezultat pentru d1 să nu fie mai mic decât valorile indicate în tabelul 7.4 [2].

Din condiția de egalitate a suprafeței semifabricatului plan cu cea corespunzătoare după prima operație, se obține înălțimea de ambutisare. Numărul operațiilor de ambutisare se determină pentru ambutisarea de la diametrul d1 la diametrul d al piesei finite, cu relația (7.11) [2].

= 2,243

0,397

m1 = 0,509, tab.(6.20) [1]

Coeficientul de ambutisare pentru următoarele operații se determină independent de diametrul flanșei:

Rezultă n = 3 operații de ambutisare.

Fig.7 Numărul necesar de operații de ambutisare

Capitolul IV

Determinarea dimensiunilor intermediare pentru ambutisarea pieselor de revoluție, cu și

fără subțierea pereților

Diametrele pentru operațiile intermediare se stabilesc în funcție de coeficienții de ambutisare adoptați, ținând seama de relația:

mn = (7.17) [2]

Determinarea înălțimilor intermediare pentru operațiile de ambutisare se face prin egalarea ariei semifabricatului plan cu cea a semifabricatului cav. Relațiile de calcul sunt indicate în tabelul 7.16 [2].

În tabelul 7.16 [2] s-au folosit următoarele notații:

D – diametrul semifabricatului;

d1, d2 …… dn – diametrele piesei, pe operații;

r1, r2 …… rn – razele de rotunjire la fund, pe operații;

a1, a2 …… an – dimensiunile de teșire, pe operații;

m1, m2 .….. mn – coeficienți de ambutisare, pe operații;

g1, g2 …… gn – grosimea semifabricatului și grosimile pereților piesei, pe operații;

df – diametrul flanșei.

Pentru piesele cu precizie scăzută calculele se vor face pornind de la dimensiunile exterioare. Pentru piesele cu precizie ridicată și pentru cele de dimensiuni mici și mijlocii se vor efectua după dimensiunile interioare, iar la ambutisarea cu grosimi peste 1 mm, după linia medie a pereților.

La ambutisarea pieselor cu flanșă lată dimensiunile intermediare se vor stabili ținând seama de faptul că:

la prima operație se face ambutisarea la diametrul flanșei trecut pe desen, plus adaosul pentru tăierea marginilor;

la următoarele operații diametrul flanșei nu se mai modifică, are loc doar deformarea în porțiunea cilindrică;

la prima operație se va trage în matriță cantitatea de material necesară pentru forma finală a părții ambutisate.

Valorile înălțimilor intermediare se vor stabili din condiția de egalitate a suprafeței semifabricatului plan și cel cav corespunzător. Semifabricatul cav de la fazele intermediare se împarte în elemente a căror arie se determină pe baza indicațiilor din tabelul 5.6 și se calculează:

As = ∑ an (7.31) [2]

unde:

As – aria semifabricatului;

an – ariile elementare ale semifabricatului cav la operația n.

Cunoscând diametrele de ambutisare și adoptând valorile razelor de racordare, adâncimea de ambutisare se poate determina cu relațiile:

Pentru cazul când raza la fund este diferită de raza la flanșă:

h1 = (7.36) [2]

hn = (7.37) [2]

În care:

rf – raza la flanșă;

rc – raza la fund.

Valorile razelor de racordare la operațiile intermediare vor fi cele precizate la capitolul 2.

Date inițiale de calcul:

D = 393 mm;

d1 = 285 mm;

r1 = 2.3 mm;

r2 = 10 mm;

r3 = 15 mm;

df = 350 mm;

m1 = 0.725 mm.

m1 =

h1 = 0,25 · = 0,25 · =

= 30,04 mm = 30 mm

m2 =

h2= 0,25 · =

= 0,25 · = 44,93 mm = 45 mm

m3 =

h3 = 0,25 · =

= 0,25 · = 64,17 mm = 65 mm

Capitolul V

Stabilirea unor variante de

itinerariu tehnologic

Se vor stabili următoarele:

procesul tehnologic de obținere al piesei, precizând caracterul, numărul și succesiunea (simultaneitatea prelucrărilor):

piesa se execută prin ștanțare – ambutisare;

ștanțarea se face din banda – fâșii;

matrițarea (ambutisarea se face dintr-un semifabricat individual sau din bandă).

tipul matriței în funcție de procesul tehnologic adoptat:

matriță simplă pentru reliefare.

numărul prelucrărilor executate simultan:

ștanțare – decupare.

modul de realizare a prelucrărilor în timp:

prelucrare succesivă;

prelucrare simultană.

numărul de piese matrițate la o cursă dublă a poansonului piesei

1 piesă.

d) modul de avansare și fixare al materialului în ștanță (matriță), de scoatere a pieselor și îndepărtarea deșeurilor

ștanțare

aducerea și așezarea – sculă, din bandă (fâșii);

scoaterea piesei din sculă, lucrul din fâșii;

îndepărtarea deșeurilor, lucrul din fâșii.

matrițare

aducerea și așezarea în sculă, a semifabricatului individual;

scoaterea piesei din sculă, lucrul cu semifabricatul individual;

îndepărtarea deșeurilor, lucrul semifabricat individual.

Se prezintă mai multe variante de procedee tehnologice pentru ștanțare și matrițare.

Pornind de la un semifabricat se ajunge la:

stabilirea itinerariului tehnologic, pe baza unor reprezentării simplificate a schiței de prelucrare;

evaluarea comparativă a consumurilor specifice de material;

aprecierea orientativă a numărului de scule și a tipurilor și complexității sculelor utilizate;

aprecierea orientativă a numărului de posturi de lucru;

considerente legate de precizia prelucrării;

aprecierea orientativă privind productivitatea variantelor.

Varianta 1

Decupare semifabricat Dsf., necesar obținerii piesei ambutisate.

Scula 1: ștanță simplă pentru decupare.

– 1 post de lucru – 1 poanson de decupare

Scula 2: matriță de ambutisare.

– 1 post de lucru – 3 poansoane de ambutisare (se schimbă după caz)

Scula 3: ștanță simplă pentru perforare.

– 1 post de lucru – 1 poanson de perforare

Se lucrează din semifabricat individual:

– postul 1 – execută perforare orificiu Φ 80.

Varianta 2

Prelucrare de ambutisare succesivă din bandă.

Avem un număr de 5 posturi de lucru:

– postul 1 – execută operația de ambutisare 1 – 1 poanson de ambutisare;

– postul 2 – execută operația de ambutisare 2 – 1 poanson de ambutisare;

– postul 3 – execută operația de ambutisare 3 – 1 poanson de ambutisare;

– postul 4 – execută operația de perforare Φ 80– 1 poanson de perforare;

– postul 5 – execută operația de decupare piesă – 1 poanson de decupare.

Varianta 3

Prelucrare pe o matriță combinată de ambutisare din semifabricat individual.

Avem un număr de 4 posturi de lucru:

– postul 1 – execută operația de decupare semifabricat – 1 poanson de decupare;

– postul 2 – execută operația de ambutisare 1 – 1 poanson de ambutisare;

– postul 3 – execută operația de ambutisare 2 – 1 poanson de ambutisare;

– postul 4 – execută operația de perforare Φ 80– 1 poanson de perforare;

Varianta 4

Prelucrare pe o matriță combinată de perforare și ambutisare din semifabricat individual.

La un post de lucru se execută atât perforarea cât și ambutisarea finală 3.

Concluzie:

Având în vedere diversitatea de poansoane, diversitatea de prelucrări, se alege în final varianta 4, fiind mai economică și rezultând o productivitate mai ridicată.

Capitolul VI

Calcule de croire

Prin croirea materialului se înțelege stabilirea judicioasă a poziției relative a pieselor pe bandă (uneori pe foaia de tablă) și determinarea dimensiunilor acesteia.

La stabilirea unei croiri raționale, se va urmări atât utilizarea economică a materialului cât și productivitatea muncii la ștanțare, costul stanțelor și folosirea judicioasă a preselor.

Croirea rațională este aceea care, la volumul și în condițiile de producție date, asigură fabricarea pieselor cu un cost minim. De aceea, la croirea materialului se vor avea în vedere atât cheltuielile aferente materialului cât și manoperei.

Stabilirea poziției relative a pieselor pe bandă este posibilă în mai multe feluri, iar consumul specific de material și complexitatea stanței pot să difere de la o variantă de croire la alta. În acest scop, se analizează câteva variante posibile de croire a materialului.

Ștanțarea cu puntiță la tot conturul piesei necesită cel mai mare consum specific de material.

Ștanțarea fără puntiță asigură un consum specific de material minim și se aplică în cazul prelucrării pieselor cu precizie redusă. Aceste variante de croire a materialului necesită tot stanțe combinate cu acțiune succesivă, cu deosebirea că stanța aferentă prelucrării pieselor în varianta g este mai voluminoasă și are o productivitate dublă față de oricare dintre celelalte stanțe.

Așadar, varianta de croire a materialului se va stabili ținându-se seama, în special, de precizia de prelucrare a pieselor și de volumul de producție dat.

Croirea benzilor la decuparea pieselor circulare

În practică, o mare parte din piesele ce se decupează din bandă au forma circulară. În majoritatea cazurilor, piesele circulare se așează pe bandă în linie pe un rând. Când piesele au dimensiuni foarte mici și, de obicei, prelucrarea se face automat, acestea se așează pe bandă în mai multe rânduri în zigzag.

Numărul rândurilor pieselor poate ajunge la 9 … 11, în funcție de dimensiunile pieselor de prelucrat.

Funcție de cantitatea deșeurilor ce apar la croirea pieselor din bandă, se alege o croire cu deșeuri.

După modul de dispunere al pieselor pe bandă, se alege ca tip de croire, o croire dreaptă cap la cap.

Se calculează aria piesei fără orificii:

A = π · R2 = π · 196,52 = 121303,96 mm2

Puntițele m și p, fig.10, pentru condiții de avans manual al semifabricatului în ștanță normală pentru decupare, se calculează cu relațiile:

p = k1 · k2 · k3 · a (3.4) [1]

m = k1 · k2 · k3 · b (3.5) [1]

Fig.8 Determinarea puntițelor la decupare

Unde:

k1 = 1,2, tab. (3.3) [1];

k2 = 1, tab. (3.3) [1];

k3 = 1, tab. (3.3) [1];

a = 1,2, tab. (3.2) [1];

b = 1,5, tab. (3.2) [1].

p = 1,2 · 1 · 1 · 1,2 = 1,44 mm

m = 1,2 · 1 · 1 · 1,5 = 1,8 mm

Relația de calcul pentru lățimea nominală a fâșiei, se determină din tab.(3.2)[2], pentru varianta fără apăsare laterală:

B = D + 2 · m

Fig.9 Calculul lățimii benzii

Din tab. (3.2) [1] considerăm relațiile de calcul pentru lățimea fâșiei:

B = 393 + 2 · 1,8 = 396,6 ~ 397 mm

Pasul de avans A se calculează cu relația:

A = D + p = 393 + 1,44 = 394,44 mm = 395 mm

Se aleg două dimensiuni de table standardizate:

1100 x 1800;

1670 x 1250.

Coeficientul de folosire a materialului, care se calculează cu formula

Kf = · 100% (6.2)[2]

În care:

A – suprafața piesei fără orificii, în mm2;

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

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

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

Cazul 1, pentru o tablă 1100 x 1800 mm2

a) Croire longitudinală

În figura 10 se prezintă schema de dispunere longitudinală a pieselor, pe o tablă 1100 x 1800 mm2.

Se calculează numărul de fâșii:

n1 = fâșii

Se calculează numărul de piese de pe o fâșie:

n2 = piese

Fig.10 Croire longitudinală tablă 1100 x 1800

Numărul total de piese dintr-o bucată de tablă 1100 x 1800 mm2:

n = n1 · n2 = 2 · 4 = 8 bucăți

Se calculează coeficientul de croire longitudinal:

Kf long. =

b) Croire transversală

În figura 11 se prezintă schema de dispunere transversală a pieselor, pe o tablă 1100 x 1800 mm2.

Se calculează numărul de fâșii:

n1 = fâșii

Se calculează numărul de piese de pe o fâșie:

n2 = piese

Fig.11 Croire transversală tablă 1100 x 1800

Numărul total de piese dintr-o bucată de tablă 1100 x 1800 mm2:

n = n1 · n2 = 4 · 2 = 8 bucăți

Se calculează coeficientul de croire transversal:

Kf transv. =

Cazul 2, pentru o tablă 1670 x 1250 mm2

a) Croire longitudinală

În figura 12 se prezintă schema de dispunere longitudinală a pieselor, pe o tablă 1670 x 1250 mm2.

Se calculează numărul de fâșii:

n1 = fâșii

Fig.12 Croire longitudinală tablă 1670 x 1250

Se calculează numărul de piese de pe o fâșie:

n2 = piese

Numărul total de piese dintr-o bucată de tablă 1670 x 1250 mm2:

n = n1 · n2 = 3 · 4 = 12 bucăți

Se calculează coeficientul de croire longitudinal:

Kf long. =

b) Croire transversală

În figura 13 se prezintă schema de dispunere transversală a pieselor, pe o tablă 1670 x 1250 mm2.

Se calculează numărul de fâșii:

n1 = fâșii

Fig.13 Croire transversală tablă 1670 x 1250

Se calculează numărul de piese de pe o fâșie:

n2 = piese

Numărul total de piese dintr-o bucată de tablă 1670 x 1250 mm2:

n = n1 · n2 = 4 · 3 = 12 bucăți

Se calculează coeficientul de croire transversal:

Kf transv. =

Concluzie

Având în vedere calculul coeficientului de utilizare în cele 2 cazuri de table utilizate, se observă faptul că în cazul unei table 1670 x 1250 mm2, croirea făcându-se longitudinal, coeficientul de utilizare Kf long. = 69,73 %, este cel mai bun.

Capitolul VII

Alegerea variantei optime a tehnologiei

Indicații privind alegerea ștanțelor și matrițelor

Construcția stanțelor și matrițelor se elaborează pornind de la forma și dimensiunile pieselor de prelucrat în strânsă legătură cu volumul de producție cerut.

La proiectarea stanțelor și matrițelor trebuie avută în vedere atât asigurarea funcționalității pentru condițiile concrete date, precum și posibilitatea realizării ușoare, a pieselor componente, prin prelucrarea unor forme cât mai tehnologice.

Din acest punct de vedere este necesar să se aleagă soluțiile constructive cele mai simple, care oferă în același timp posibilitatea asamblării și întreținerii ușoare și comode.

În general la proiectarea stanțelor și matrițelor se cer a fi asigurate anumite condiții cum ar fi:

calitatea ridicată a pieselor matrițate (stanțate);

productivitatea ridicată;

preț de cost cât mai scăzut și execuție ușoară;

durabilitate cât mai ridicată;

securitate ridicată în procesul de lucru.

Rezolvarea rațională a problemei proiectării stanțelor și matrițelor presupune de fapt respectarea tuturor condițiilor enumerate mai sus, lucru de altfel destul de greu de realizat, pentru care este necesară suficientă experiență de proiectare în acest domeniu, precum și o analiză temeinică a condițiilor concrete pentru care se cere stanța sau matrița respectivă.

Este important de subliniat faptul că, în procesul de pregătire a fabricației, timpul necesar stabilirii tehnologiei este cu mult inferior timpului consumat cu proiectarea stanțelor și matrițelor.

Acest lucru este legat de faptul că stanțele și matrițele sunt în general complexe (în comparație cu alte categorii de scule) având adesea o destinație foarte limitată, fiind proiectate și construite numai pentru o singură piesă.

Deosebit de importantă este alegerea rațională a soluțiilor constructive pentru stanțele și matrițele utilizate la producția individuală și de serie mică, unde adesea se adoptă, din lipsă de experiență sau de preocupare pentru raționalizarea soluțiilor constructive, construcții de stanțe și matrițe, proprii producției de serie mare și de masă.

Cu aceasta ocazie pot fi puse în evidență eventuale elemente (netehnologice) care îngreunează realizarea practică a piesei și care nu sunt întotdeauna justificate din punct de vedere funcțional.

În asemenea cazuri este importantă corectarea piesei cu acordul constructorului, în scopul realizării ei în condiții mai avantajoase;

studierea tehnologiei întocmite pentru obținerea piesei, pentru a avea certitudinea asupra corectitudinii succesiunii operațiilor, a schemelor de lucru ale stanțelor și matrițelor, în conformitate cu producția cerută etc.

cunoașterea posibilităților ele realizare și de exploatare rațională a stanțelor și matrițelor proiectate. Este util în această etapă să se studieze construcții similare de stanțe existente, în special din punct de vedere al unor inconveniente care au apărut pentru a fi corectate la noile soluții ce urmează a fi elaborate.

evaluarea măcar aproximativă a eficienței economice a soluției constructive imaginate.

Așa cum ar putea rezulta din cele relatate, activitatea pregătitoare în vederea proiectării stanțelor și matrițelor necesită un anumit consum de timp, nejustificat la prima vedere. în realitate lipsa de prevedere, în elaborarea celor mai raționale soluții în proiectare, conduce întotdeauna la operații suplimentare de corectare în procesul de omologare, care scumpesc construcția și lungesc ciclul de fabricație.

Proiectarea stanțelor și matrițelor este strâns legată de caracterul producției, în funcție de acestea se stabilește gradul de complexitate și tipul matriței.

În cazul producției individuale se utilizează stanțe și matrițe universale sau din elemente modulare asamblate. De regulă costul unei matrițe universale este mai ridicat decât al uneia specială, dar utilizându-se la mai multe tipuri de piese sau asamblându-se în diferite variante, ele devin rentabile datorită, în primul rând, operativității și durabilității ridicate. Aceste matrițe permit să se treacă repede de la un produs la altul, fără a necesita timp îndelungat pentru pregătirea fabricației.

La producția de serie mare și de masă se construiesc stanțe și matrițe speciale, pentru o singură piesă. în acest caz este rațional să se realizeze mai multe prelucrări cu aceiași matriță, cu avansarea automată a materialului, în funcție de natura operațiilor și de complexitatea piesei matrițele și stanțele pot fi complexe în cazul când se utilizează utilaje universale de presare (performanțele mari de productivitate fiind obținute pe seama matrițelor) și simple în cazul folosirii utilajelor speciale și specializate (productivitatea ridicată fiind obținută în acest caz datorită utilajelor speciale, automate).

Pentru piese de dimensiuni mici se recomandă stanțe și matrițe combinate (asigurând productivitate foarte ridicată și protecția muncii).

Fig.14 Matriță simplă pentru prima operație de ambutisare

Pentru piese de dimensiuni foarte mari se recomandă de asemenea matrițe combinate complexe.

În producția de masă a pieselor de dimensiuni mici, care nu au o precizie prea ridicată, se recomandă stanțele și matrițele cu acțiune succesivă.

Se recomandă folosirea unei matrițe simultane pentru decupare, ambutisare și perforare, ca în figura 14.

S-au notat următoarele părți componente:

placă superioară;

placă port-poanson;

poanson pentru perforare;

poanson de decupare – placă de ambutisare;

placă pentru decupare;

pastilă pentru perforare;

poanson pentru ambutisare;

placă intermediară;

placă de bază.

Pentru mărirea productivității muncii și economisirea de metal, în producția de serie mare se recomandă stanțe și matrițe cu acțiune succesivă, cu mai multe rânduri.

La lucru cu stanțe în operații succesive, piesele rezultate au o precizie mai mică decât în cazul celor simultane, dar mai ridicată decât în cazul când piesele s-ar executa cu stanțe simple, de exemplu – pentru piese de dimensiuni mici, cu grosimea până la 2 mm,

Dezaxarea găurilor (excentricitatea) obținută are valorile prezentate în tabelul 7.21 [2].

Capitolul VIII

Determinarea condițiilor dinamice

din proces

7.1 Forța, lucrul mecanic și puterea necesară la tăiere

Cazul stanțelor cu elemente active rigide

Forța totală Ftot necesară la tăierea pe stanțe cu elemente active rigide (fără eventuale forțe de deformare a elementelor elastice din componența sculei) este dată de relația:

Ftot = F + Fi + Fd + Fînd. (4.1) [1]

În care:

Ftot este forța de tăiere propriu-zisă;

F – forța de împingere a materialului prin orificiul plăcii active;

Fi – forța de desprindere a materialului de pe poanson;

Fînd – forța de îndoire a materialului tăiat.

a. Forța de tăiere propriu-zisă F

Pentru stanțe cu muchii tăietoare paralele:

F = k · L · g · τf L · g · Rm (4.2) [1]

unde:

k – un coeficient egal cu 1, 2 … 1,3;

L – lungimea conturului de tăiere, mm;

g – grosimea semifabricatului, mm;

τf – rezistența la forfecare a materialului semifabricatului, N/mm2;

Rm – rezistența la rupere a materialului semifabricatului, N/mm2.

Date inițiale de calcul:

L2 = π· D = π· 72 = 226,2 mm, lungimea conturului de tăiere, decupare;

L1 = π· D = π· 393 = 1234,64 mm, lungimea conturului de tăiere, perforare;

Rm = 390 MPa, rezistența la rupere a materialului AMXT2 moale;

g = 2 mm, grosimea materialului.

Se vor calcula forțele pentru cazul:

decupare semifabricat Φ393;

perforare orificiu Φ80.

F1 = l · g · Rm = 1234,64 · 2 · 390 = 963023,81 N

F2 = l · g · Rm = 251,33 · 2 · 390 = 196037,4 N

b. Forța de împingere a materialului prin orificiul plăcii active Fi

Pentru stanțe cu muchii tăietoare paralele se calculează cu relația:

Fi = ki · F (4.13) [1]

unde:

F – forța de tăiere propriu-zisă;

ki = 0,015, coeficient a cărei valoare se dă în tabelul 4.22 [1].

Fi1 = ki · F1 = 0,015 · 963023,81 = 14445,35 N

Fi2 = ki · F2 = 0,015 · 196037,4 = 2940,56 N

c. Forța de desprindere a materialului de pe poanson Fd

Pentru stanțe cu muchii tăietoare paralele, se calculează cu relația:

Fd = kd · F (4.16) [1]

unde :

F – forța de tăiere propriu-zisă;

kd = 0,021, coeficient a cărei valoare se dă în tabelul 4.22 [1].

Fd1 = kd · F1 = 0,021 · 963023,81 = 20223,5 N

Fd2 = kd · F2 = 0,021 · 196037,4 = 4116,78 N

d. Forța de îndoire Fînd

Pentru stanțe cu muchii tăietoare paralele Fînd = 0.

e. Forța totală Ftot necesară la tăierea pe stanțe cu elemente active rigide

Ftot1 = F1 + Fi1 + Fd1 = 997692,66 N

Ftot2 = F2 + Fi2 + Fd2 = 203094,74 N

f. Lucrul mecanic de tăiere și puterea necesară la motor

Se calculează conform relațiilor din tabelul 4.23 [1].

Pentru ștanțe cu muchii tăietoare paralele, se calculează lucrul mecanic cu relația:

A = λ · Ftot · g (tab.4.23) [1]

A1 = λ · Ftot1 · g = 0,53 · 997692,66 · 2 = 1057,55 j

A2 = λ · Ftot2 · g = 0,53 · 203094,74 · 2 = 215,28 j

Pentru ștanțe cu muchii tăietoare paralele, se calculează puterea la tăiere pe ștanțe cu relația:

Pmot = (tab.4.23) [1]

Notații:

Ftot – forța totală de tăiere, conform relației (4.1) [1];

g = 2 mm, grosimea semifabricatului;

H – înălțimea muchiilor tăietoare înclinate;

a 0 = 1,3, coeficient de neuniformitate al mersului presei, a0 = 1,1 … 1,4;

n = 40 respectiv 110, numărul de curse duble pe minut ale presei;

η = 0,6, randamentul presei, η = 0,5 … 0,7;

η t = 0,93 randamentul transmisiei, η t = 0,9 … 0,96;

λ = 0,53, coeficient de corelare dintre forța maximă și cea medie de tăiere (tabelul 4.24) [1].

Se calculează puterile necesare la tăiere:

Pmot1 = W = 1,64 kW

Pmot2 = W = 0,919 kW

7.2 Forța, lucrul mecanic și puterea necesară la ambutisare

a. Forța propriu-zisă de ambutisare

Din tab. (6.27) [1] extragem expresia forței propriu-zise de ambutisare, fără subțierea intenționată a pereților:

F = π · d1 · g · Rm · kf tab.(6.27) [1]

Date inițiale:

d1 = 285 mm, diametrul piesei la operația 1 de ambutisare;

d2 = 220 mm, diametrul piesei la operația 2 de ambutisare;

d3 = 156 mm, diametrul piesei la operația 3 de ambutisare;

h1 = 30 mm, înălțimea piesei la operația 1 de ambutisare;

h2 = 45 mm, înălțimea piesei la operația 2 de ambutisare;

h3 = 64 mm, înălțimea piesei la operația 3 de ambutisare;

g = 2 mm, grosimea materialului;

Rm = 390 MPa, rezistența la rupere a materialului AMXT2 moale;

kf1 = 0,56, coeficient pentru operația 1 de ambutisare;

kf2 = 0,40, coeficient pentru operația 2 de ambutisare;

kf3 = 0,25, coeficient pentru operația 3 de ambutisare;

Forța de ambutisare la operația numărul 1:

F1 = π · d1 · g ·Rm ·kf1 = π · 285 · 2 · 390 · 0,56 = 391090,6 N

Forța de ambutisare la operația numărul 2:

F2 = π · d2 · g · Rm · kf2 = π ·220 · 2 · 390 · 0,40 = 215638 N

Forța de ambutisare la operația numărul 3:

F3 = π · d3 · g ·Rm ·kf3 = π · 156 · 2 · 390 · 0,25 = 95567,25 N

b. Forța de fixare a semifabricatului

Din tab. (6.33) [1] extragem expresia forței de fixare a semifabricatului, exercitată cu scopul de a împiedica formarea cutelor pe piesa ambutisată:

Q = A · q tab.(6.33) [1]

Unde:

A, aria semifabricatului aflată sub elementul de apăsare;

q = 0,175 daN/mm2 = 1,75 MPa, presiunea de fixare a semifabricatului, tab.(6.34)[1].

A (1752 – 882) = 71882,78 mm2

Forța de fixare la ambutisare:

Q1 = Q2 = Q3 = 71882,78 · 1,75 = 12579,48 N

c. Forța totală necesară la ambutisare

Forța totală necesară la operația numărul 1:

Ftot1 = F1 + Q1 = 403670,09 N

Forța totală necesară la operația numărul 2:

Ftot2 = F2 + Q2 = 228218,41 N

Forța totală necesară la operația numărul 3:

Ftot3 = F3 + Q3 = 108146,74 N

d. Lucrul mecanic la ambutisare

Lucrul mecanic necesitat în proces se calculează cu relația:

L = (6.21) [1]

Unde:

λ – coeficient dat de raportul dintre forța medie și cea maximă din proces, tab.(6.35) [1];

λ1 = 0,70;

λ2 = 0,64;

λ3 = 0,70;

F – forța maximă de ambutisare calculată anterior.

Lucrul mecanic necesitat la operația 1 de ambutisare se calculează cu relația:

L1 = j

Lucrul mecanic necesitat la operația 2 de ambutisare se calculează cu relația:

L2 = j

Lucrul mecanic necesitat la operația 3 de ambutisare se calculează cu relația:

L3 = j

e. Puterea utilă necesară în proces

Puterea utilă necesară în proces este dată de relația:

Ne = (6.22) [1]

Puterea utilă necesară la operația 3 de ambutisare se calculează:

Ne3 = W = 0,445 kW

Puterea motorului este dată de relația:

Nmot. = (6.23) [1]

Puterea motorului la operația 3 de ambutisare este dată de relația:

Nmot.3 = kW

Unde:

nmax = 5,51, numărul de curse duble pe minut ale presei;

k = 1,3, coeficient de neuniformitate;

η = 0,6, randamentul presei;

ηt = 0,93, randamentul transmisiei.

7.3 Determinarea centrului de presiune al stanței

În scopul funcționării în bune condițiuni a stanței și presei, este necesar ca axa geometrică a cepului stanței să coincidă cu rezultanta forțelor de ștanțare, adică rezultanta forțelor de ștanțare trebuie să coincidă cu axa geometrică a berbecului presei.

Punctul de aplicație al rezultantei forțelor de ștanțare reprezintă centrul de presiune al stanței.

Așadar, a determina centrul de presiune al stanței înseamnă a stabili poziția punctului de aplicație al rezultantei forțelor de ștanțare.

Când stanța are numai un poanson și piesele de stanțat au conturul simetric, centrul de presiune al stanței se află pe axa geometrică a poansonului.

Când piesele de stanțat au conturul nesimetric sau stanța are mai multe poansoane, indiferent de configurația pieselor de stanțat, este necesară determinarea centrului de presiune al stanței, pentru a se stabili poziția corectă, la asamblare, a cepului cu placa de cap.

Determinarea centrului de presiune al stanței se poate face analitic sau grafic.

În cazul de față fiind vorba despre o matriță de ambutisare axa geometrică a cepului matriței coincide cu rezultanta forțelor din proces.

Capitolul IX

Alegerea utilajului de presare

Construcția preselor de diferite tipuri este tratată, pe larg, în literatura tehnică de specialitate.

Alegerea presei, în vederea acționării unui anumit dispozitiv de presare la rece, se face în funcție de parametrii geometrici și funcționali ai acesteia, parametri determinați de cinematica dispozitivului de presare respectiv și de forța necesară de presare.

Presa pe care va lucra un anumit dispozitiv trebuie cunoscută înainte de proiectarea acestuia, deoarece parametrii geometrici ai presei determină, în mare măsură, construcția dispozitivului respectiv.

Parametrii funcționali ai unei prese mecanice cu manivelă sunt următorii:

forța nominală, Fn;

lungimea cursei berbecului (h) maximă și minimă;

numărul de curse duble pe minut (n) ale berbecului;

puterea instalată, P;

lucrul mecanic dezvoltat, L;

numărul treptelor de reglare a lungimii cursei berbecului.

Forța nominală este forța disponibilă a presei corespunzătoare unui anumit unghi a al manivelei.

De exemplu, pentru presele utilizate la stanțare, α = 300.

La cursa de coborâre a berbecului presei, forța de presare variază conform diagramei prezentate în figura.

Din această diagramă, rezultă că pentru α=90° forța presei este minimă și egală cu 0,5 · Fn.

Pentru α < 30°, forța berbecului depășește repede forța nominală a presei și crește, teoretic, la infinit.

Pentru a se evita acest lucru, ar trebui ca forța tangențială Ft a manivelei să descrească de fiecare dată, când ajunge la PMI, până la zero.

Acest lucru nu este însă posibil.

Neputându-se influența, prin antrenare, mărimea forței manivelei, rezultă că mărimea forței de presare este limitată numai de solicitarea admisibilă a batiului și a organelor mecanismului de antrenare.

Din această cauză, oricare presă cu manivelă poate fi ușor suprasolicitată în acest interval (α < 30°), în cazul unei exploatări neraționale.

Suprasolicitarea duce la deteriorarea mecanismului de antrenare, iar, la presele de tip deschis, la ruperea batiului, chiar în cazul în care aceasta provoacă o anumită alunecare a cuplajului presei.

În scopul evitării acestor neajunsuri, forța nominală a presei nu se va depăși niciodată.

Pentru alegerea corectă a presei, necesară executării unei operații date, trebuie să se țină seama atât de forța disponibilă a presei cât și de lucrul mecanic al acesteia. în acest scop, se va verifica dacă curba de variație a forței necesare realizării operației de presare se înscrie în spațiul forței disponibile a presei respective.

Alegerea presei se face de către tehnolog, la elaborarea planului de operații al piesei.

Proiectantul nu poate începe proiectarea dispozitivelor de presare înainte de a cunoaște parametrii geometrici ai preselor.

Parametrii geometrici ai presei, care trebuie cunoscuți la proiectare, reprezintă dimensiunile acelor părți ale presei pe care se fixează dispozitivul de presare.

Alegerea utilajului de presare

Se alege din [2], o presă mecanică cu excentric cu simplu efect, de fabricație românească, PAI 40.

Din tabelul (14.4) [2], se extrag caracteristicile tehnice principale:

forța maximă de presare, F = 40 tF;

numărul de curse duble ale culisoului presei, nc.d. = 110 c.d./min;

domeniul de reglare al cursei culisoului, C = 10 – 120 mm;

distanța dintre axa culisoului și batiu, R = 220 mm;

dimensiunile mesei, A1 x B1 = 360 x 450 mm2;

locașul pentru cep, d x l = 40 x 90 mm;

dimensiunile orificiului din masă, Ø 200 mm;

distanța maximă între masă și culisou, la cursa maximă a bielei, fără placa de supraînălțare, H = 280 mm;

reglarea lungimii bielei, M = 63 mm;

puterea motorului electric, P = 4 kW.

Capitolul X

Normarea operațiilor de presare

Normarea prelucrărilor de ștanțare și matrițare

Se prezintă calculul de normare pentru decuparea semifabricatului Φ393 aferent obținerii piesei prin ambutisare.

Norma de timp se calculează cu relația:

NT = + Tu (3.10) [1]

în care:

Tpi – timpul de pregătire încheiere (tab. 3.19; 3.20) [1];

Tu – timpul unitar;

N – mărimea lotului;

Timpul unitar se calculează cu relația:

Tu = (tb + ta) · k2 (3.11) [1]

în care:

tb – timpul de bază, se calculează cu relația:

tb = · q (3.12) [1]

în care:

n – numărul de curse duble al presei pe minut;

q – coeficient ce ține seama de felul cuplajului presei (tabelul 3.21) [1];

k2 – coeficient ce ține scamă de timpul de adaos (tab. 3.22) [1];

ta – timpul ajutător, se calculează cu relațiile (3.13) (3.14) [1].

Avem:

Tpi = 13 min;

q = 1,45;

ncd = 110 c.d./min;

N = 12 piese, numărul de piese din lot;

k2 = 1,10.

tb = min

pentru ștanțare din fâșii sau benzi cu avans manual:

ta = (3.13) [1]

b) pentru ștanțare din semifabricate individuale:

ta = ta1 + ta2 + ta3 + ta5 + la6 + ta7 (3.14) [1]

în care :

ta1 – timp ajutător pentru pornirea presei (tabelul 3.23) [1];

ta2 – timp ajutător pentru: luarea fâșiei, aducerea ei la presă, sau luarea colacului (de bandă) și așezarea lui în (dispozitivul de derulare, sau luarea semifabricatului cu bucata și aducerea lui în matriță sau stanță (tabelele 3.24, 3.35, 3.36) [1];

ta3 – timp ajutător pentru așezarea semifabricatului (fâșiei, benzii, semifabricatului cu bucata) în sculă, (tabelele 3.25, 3.35, 3.36) [1];

ta4 – timp ajutător pentru avansarea fâșiei sau benzii, cu un pas (tabelul 3.26) [1];

ta5 – timp ajutător pentru îndepărtarea din sculă și de presă a deșeurilor (tabelele 3.28, 3.29, 3.35) [1];

ta6 – timp ajutător pentru extragerea piesei din sculă și așezarea ei la locul potrivit (tabelele 3.30, 3.31) [1];

ta7 – timp ajutător pentru ungerea semifabricatului (tabelele 3.32, 3.33) [1];

ta8 – timp ajutător pentru întoarcerea fâșiei (tabelul 3.34) [1];

Zs – numărul de piese (bucăți) obținute simultan la fiecare cursă dublă a berbecului presei;

nm – numărul de curse duble ale berbecului presei pentru o fâșie sau bandă, în cazul funcționării cu avans manual.

Se dau următoarele date de calcul:

ta1 = 0,018 min;

ta2 = 0,028 min;

ta3 = 0,031 min;

ta4 = 0,015 min;

ta5 = 0,011 min;

ta6 = 0,025 min;

ta7 = 0,070 min;

ta8 = 0,024 min;

Zs = 1 piesă;

nm = 4 c.d./min.

ta=

+ min

Timpul unitar Tu se calculează:

Tu = (0,0131 + 0,0765) · 1,10 = 0,09845 min

Norma de timp se calculează cu relația:

NT = min , pentru 1 bucată piesă obținută pe matriță

Breviar de calcul de dimensionare

Capitolul XI

Dimensiuni funcționale

11.1 Aspecte constructive specifice legate de elementele active ale ștanței

a) Jocul dintre muchiile tăietoare ale elementelor active

Pentru ștanțe obișnuite, valorile jocurilor de tăiere inițiale, după care se proiectează și se execută sculele se dau în tab. (4.27)[1], cu raportare la fig.15.

Fig.15 Geometria și dimensiunile sculelor

matrițelor de ambutisare

Pentru g = 2 mm și Rm = 390 MPa rezultă următoarele valori ale jocului dintre muchiile tăietoare ale elementelor active:

jmin = 0,08 · g = 0,08 · 2 = 0,16 mm

jmax = 0,10 · g = 0,10 · 2 = 0,20 mm

Toleranțele de execuție ale orificiului activ, respectiv ale poansonului, se dau în tab. (4.30) [1]:

Ta = 0,040 mm

Tp = 0,020 mm

b) Dimensionarea părții de lucru a perechi de elemente active

Se face cu relațiile de calcul din tab.(4.29)[1]:

pentru decupare – placă activă, dimensiunea piesei DAsAi:

Da = (D + Ai)+Ta0

pentru decupare – poanson, dimensiunea piesei DAsAi:

Dp = (D + Ai – jmin)0-Tp

pentru perforare – placă activă, dimensiunea piesei dAsAi:

da = (d + As + jmin)+Ta0

pentru perforare – poanson, dimensiunea piesei dAsAi:

dp = (d + As)0-Tp

Unde:

D, d – dimensiunile nominale ale piesei decupate, respectiv ale orificiului perforat;

As, Ai – abateri limită stabilite pentru execuția piesei, respectiv orificiului;

Da, da – dimensiunile orificiilor active;

Dp, dp – dimensiunile poansoanelor;

jmin – jocul de tăiere;

Ta, Tp – toleranțele de execuție ale orificiului activ, respectiv ale poansonului.

Pentru decupare:

– diametrul semifabricatului Φ393 ± 0,5 mm

placă activă

Da = (D + Ai)+Ta0 = (393 – 0,5)+0,040 = 392,5 +0,040 mm

poanson

Dp = (D + Ai – jmin)0-Tp = (393 – 0,5 – 0,16)0- 0,02 =

= 392,34 0- 0,02 mm

Pentru perforare:

– orificiu Φ80 ± 0,12 mm

placă activă

da = (d + As + jmin)+Ta0 = (80 + 0,12 + 0,16)+0,040 =

= 80,28 +0,040 mm

poanson

dp = (d + As)0-Tp = (80 + 0,12)0- 0,02 = 80,12 0- 0,02 mm

11.2 Particularități constructive ale matrițelor de ambutisat

a) Jocul dintre elementele active ale matriței

Valoarea jocului unilateral dintre elementele active ale matriței de ambutisat, se precizează conform relației:

j1 = gmax + kj · g (6.26) [1]

Unde:

gmax = 2,2 mm, grosimea limită maximă a semifabricatului;

kj = 0,1, coeficient din tab.(6.37)[1].

j1 = 2,2 + 0,1 · 2 = 2,4 mm

b) Dimensionarea părții de lucru a elementelor active

– pentru piese tolerate la interior, Φ156 ± 0,6 mm

da = (d + Ai + 2 · j1 – Tmed)+Ta0 (6.31)[1]

dp = (d + Ai)0-Tp (6.32)[1]

Unde:

j1 = 2,4 mm;

Ta = 0,15 mm, toleranța de execuție la placa activă;

Tp = 0,10 mm, toleranța de execuție la poanson.

Se calculează toleranța medie cu relația:

Tmed. = mm

placă activă

da = (156 + 0,6 + 2 · 2,4 – 0,125)+0,150 =

= 161,275 +0,150 mm

poanson

dp = (156 + 0,6)0-0,10 = 156,6 0-0,10 mm

Capitolul XII

Dimensionarea și verificarea elementelor

puternic solicitate

12.1 Plăci active

Calculul de verificare a plăcilor active se face pe baza eforturilor de încovoiere care apar la solicitarea cu o forță de lucru, uniform distribuită pe conturul deschiderii active.

Plăci active monobloc

Pentru unele cazuri simple de solicitare eforturile se pot calcula cu ajutorul unor relații simplificate, corespunzătoare încovoierii plăcilor plane, după cum urmează:

a) Placă activă cu diametrul de lucru d =2·r, rezemată pe o placă de deschidere circulară cu diametru d0 = 2·r0 > d.

Eforturile de încovoiere în acest caz se pot calcula cu o relație de forma:

σi = ≤ σai (11.19)[3]

în care:

P = 203094,74 N;

Hm – înălțimea plăcii active, mm;

d = b = 80 mm;

d0 = 100 mm;

σai = 500 Mpa, rezistența admisibilă la încovoiere pentru materialul plăcii active.

Pentru a stabili grosimea minimă a plăcii se utilizează relația:

Hm ≥ (11.20)[3]

în care se introduce rezistența admisibilă a materialului ales.

Se calculează pentru dimensionare:

Hm = = 24,34 mm

Se adoptă Hm = 30 mm.

Pentru verificare:

σi = = 264 MPa ≤ σai

12.2 Poansoane

Verificarea la flambaj – poanson de perforare Φ80

Verificarea la flambaj se face în special pentru poansoanele cu diametrul mic, la care apare în mod frecvent pericolul pierderii stabilității statice la solicitarea cu forțe mari de lucru. Apariția fenomenului de flambaj conduce la început la deformarea în stare elastică, a poansonului care se continuă de fapt cu ruperea lui.

Asupra comportării la flambaj influențează în primul rând dimensiunile, forța de solicitare și soluția constructivă a stanței sau matriței (cu sau fără ghidarea poansoanelor).

Verificarea la flambaj se face în funcție de mărimea coeficientului de zveltețe al poansonului care se calculează cu relația:

λ = (11.10) [3]

în care:

l – lungimea liberă a capătului poansonului;

imin – raza de inerție minimă.

imin = (11.11) [3]

în care:

Imin – momentul de inerție minim;

Amin – aria secțiunii transversale minime.

Pentru poansoanele la care:

λ > 55 pentru oțeluri dure aliate cu crom și molibden;

λ > 90 pentru oțel dur;

λ > 105 pentru oțel moale,

verificarea se face cu ajutorul relațiilor lui Euler.

Pentru poansoane neghidate:

Se consideră lungimea liberă a poansonului l, în lungul căreia secțiunea se ia constantă, de forma orificiului (piesei decupate, orificiului perforat).

Cu ajutorul relațiilor (11.12), (11.13) [3] se determină forța admisibilă de flambaj:

Pcr = (11.12) [3]

în care:

Pcr – forța critică de flambaj;

E – modulul de elasticitate longitudinal.

Se calculează lungimea admisibilă a poansonului:

pentru poanson neghidat:

l ≤ (11.15) [3]

în care:

c este coeficientul de siguranță având valorile:

c = 2 … 3 pentru oțel călit;

c = 4 … 5 pentru oțel necălit.

în care:

P este forța de lucru care solicită poansoanele.

Date inițiale de calcul:

P = 203094,74 N, forța de perforare;

d = 80 mm;

E = 2,1 · 105 Mpa, modulul de elasticitate;

c = 2,5.

l ≤ mm

Se admite l = 100 mm.

Se calculează pentru verificarea domeniului de flambaj coeficientul de zveltețe:

λ =

λ < 86 (λ0), formula lui Euler nu se poate aplica decât cu aproximație.

Pentru poansoanele care nu respectă condițiile ce rezultă din relația (11.10) verificarea se face cu ajutorul relației Tetmajer-Iasinski:

σf = 461 – 2,25 · λ (11.17) [3]

σf = 461 – 2,25 · 10 = 438,8 MPa

Forța admisibilă de flambaj va fi:

Paf = MPa

Se admite l = 100, pentru care forța admisibilă de flambaj este mai mare decât forța de perforare.

P ≤ Paf

De obicei poansoanele de diametru mic se fac cu salt de diametru pe lungime, așa că pericolul apariției flambajului este rar întâlnit. în asemenea cazuri, verificarea poansoanelor este suficientă numai la compresiune și strivire.

12.3 Calculul de verificare a plăcilor de bază

Dintre elementele de sprijin ale stanțelor și matrițelor plăcile de bază sunt mai defavorabil solicitate, ele fiind supuse (în funcție de schema constructivă) la încovoiere.

În general plăcile de bază alese după normative nu se calculează din punct de vedere al rezistenței acestora decât în cazuri cu totul deosebite (stanțe și matrițe greu încărcate). La plăcile de bază speciale (nenormalizate) apare însă uneori necesitatea verificării solicitărilor efective și a deformațiilor acestora.

Pentru calculul plăcilor de bază se consideră că forța de lucru este uniform repartizată pe lungimea conturului activ. Se calculează apoi momentul încovoietor maxim în secțiunea cea mai solicitată și se determină efortul unitar efectiv de încovoiere cu relația:

σi = ≤ σai (11.41)[3]

în care:

σi – efortul efectiv de încovoiere;

σai – efortul admisibil de încovoiere pentru materialul plăcii de bază (tab. 11.12) [3], pentru materialul plăcii de bază OT 500, σai = 120 …… 150 MPa;

F = 203094,74 N, forța din proces;

B = 350 mm;

c = 50 mm;

H = 35 mm;

l = 70 mm;

Mi – momentul încovoietor maxim determinat pentru secțiunea cea mai solicitată;

W – modulul de rezistență al plăcii de bază calculat în secțiunea corespunzătoare momentului încovoietor maxim.

Se face verificarea în secțiunea M – N, utilizând relațiile:

σi = = ≤ σai

WMN = mm3

σi = MPa ≤ σai

Capitolul XIII

Norme de tehnica securității muncii

Tehnica securității muncii și organizarea locului de muncă în secțiile de presare la rece

În toate ramurile industriale, securitatea muncii constituie o problemă deosebită căreia i se acordă o mare atenție. O atenție și mai mare se acordă securității muncii în cazul secțiilor de presare la rece, deoarece presele sunt mașinile la care accidentele de muncă se produc cu urmări deosebit de grave, adesea din neatenție.

Un interes deosebit trebuie acordat protecției muncii la operațiile de presare la rece care se execută cu dispozitive de presare deschise sau la care prelucrarea pieselor se face din semifabricate individuale. Semifabricatele individuale trebuie introduse direct, de către muncitor, în spațiul dintre placa activă și poanson, adică în zona periculoasă a dispozitivului de presare la rece. De asemenea, în unele cazuri, eliminarea pieselor din dispozitiv se face tot direct, de către muncitor. în intervalul de timp cit muncitorul se află cu mâna în zona periculoasă a dispozitivului de presare, accidentul se poate produce.

Cauzele producerii accidentului, în timp ce muncitorul se află cu mâna în zona periculoasă a dispozitivului de presare, sunt următoarele:

repetarea accidentală a loviturii sau căderea bruscă a berbecului, fără acționarea mecanismului de comandă al mașinii;

acționarea presei înainte de vreme ducând la coborârea berbecului în timp ce muncitorul continuă să manipuleze piesa în zona periculoasă a dispozitivului de presare;

introducerea mâinii în zona periculoasă a dispozitivului după declanșarea loviturii, când muncitorul vrea să îndrepte, în ultima clipă, fără să reușească (deoarece timpul este foarte scurt), semifabricatul așezat greșit în dispozitiv;

ținerea, în mod conștient, a mâinii în apropierea sculelor dispozitivului de presare la rece, muncitorul susținând, nepermis, piesa, uitarea sau alunecarea accidentală a mâinii în zona periculoasă a dispozitivului de presare, după declanșarea loviturii;

declanșarea loviturii, accidental sau inconștient, de către un alt muncitor.

Antrenarea individuală a presei, de către motorul electric propriu, prin intermediul curelelor de transmisie, de asemenea constituie o sursă periculoasă care poate provoca accidente.

Prevenirea rănirilor sau accidentelor de muncă în procesul de producție al secțiilor de presare la rece se poate realiza prin mai multe mijloace cum sunt:

prin utilizarea, de către muncitori, a unor scule auxiliare pentru alimentarea presei cu semifabricate și pentru înlăturarea pieselor de pe presă (pensete, clești, rigle etc);

prin întrebuințarea dispozitivelor combinate (speciale) de presare la rece care să nu prezinte pericol în exploatare;

prin înzestrarea preselor cu apărători și mecanisme speciale de protecție;

prin înlocuirea metodelor manuale de alimentare a preselor, cu semifabricate, cu sisteme mecanice automate sau mecanizate.

Bibliografie

1. Rosingher Șt., „Procese și scule de presare la rece” – Culegere de date pentru proiectare, Editura Facla, Timișoara, 1987

2. Teodorescu M. ș.a., „Elemente de proiectare a ștanțelor și matrițelor” Editura didactică și pedagogică, București, 1977

3. Zgură Gh. ș.a., „Prelucrarea metalelor prin deformare la rece”

Editura tehnică, București, 1977

4. Iliescu C., „Tehnologia ștanțării și matrițării la rece”

Editura didactică și pedagogică, București, 1977