TECHNICKÁ UNIVERSITA V LIBERCI
Fakulta strojní
Radek Nohynek
KONSTRUKCE POSTUPOVÉHO TVÁŘECÍHO NÁSTROJE
DIPLOMOVÁ PRÁCE
2004/2005
TECHNICKÁ UNIVERSITA V LIBERCI
Fakulta strojní
Studijní p ro gram M2301 – St roj ní inž en ýr ství
Strojí rens ká technol ogi e zaměření tv áření kov ů a pl ast ů
Kat ed ra St rojí rens ké technolo gi e Odd ěl ení tvářen í kov ů a pl ast ů
KONSTRUKCE POSTUPOVÉHO TVÁŘECÍHO NÁSTROJE
DIE KONSTRUKTION DES SCHRITTSTANZWERKZEGS
Vyp raco val: Radek Noh yn ek
KS P – T P 744
Vedoucí d iplomo vé práce: ing. P avel Sol fronk, Ph.D.
Konzu ltant d iplomo vé p ráce: Aleš Nevrkla - (ENC O a .s. Sta rá Bol esl av)
Ro zsah p ráce a p říl oh:
Počet stran 73 (cca p rů vodní zpráv y) a obráz ek černobí le !!!
Počet obrá zků 72 Počet tabulek 15
Počet příloh 47
Dat um: 3.l edna 20 05
ANOTACE
TECHNICKÁ UNIVERSITA V LIBERCI Fakulta strojní
Ka tedra S trojírensk é technologi e Odděl ení tváření kovů a pl as tů
Studijn í p ro gram: M2301 – Strojní inžen ýrství Dip lomant: Rad ek Noh ynek
Téma práce: K O N S T R U K C E P O S T U P O V É H O T V Á Ř E C Í H O N Á S T R O J E
K O N S T R U T I O N D E S S C H R I T T S T A N Z W E R K Z E UG S
Číslo DP: KSP – TP 744
Vedoucí DP: in g. P av el Sol fronk, Ph.D. – TU v L ib er ci Konzu ltant: Aleš Nevrkla - ENC O a.s. Sta rá Bol esl av
Abstrak t:
Tato diplomová práce se zabývá návrhem postupového lisovacího nástroje.
Výrobek – DRŽÁK ZEDNICKÉ LŽÍCE – bude nově lisován jediným sdruženým postupovým nástrojem ve čtyřech krocích.
Nástroj byl vyroben a odladěn dle přiložené výkresové dokumentace přímo v lisovně firmy ENCO a.s. Pro firmu to znamená zvýšení produktivity lisování držáku a možnost automatizovat svařování celého výrobku zednické lžíce.
Abstrak t:
Diese Diplomarbeit befasst sich mit einem Projekt des Schrittstanzwerkzeugs. Neu entsteht das Produkt – DER MAURERKELLEHALTER – in einem einzigen Werkzeug durch vier Schrittpositionen.
Das Stanzwerkzeug wurge in der Firma ENCO a.g. nach der Zeichnungdokumentation (in der Beilage) hergestellt und nachgestellt. Es wird für die Firma Produktivitäterhöhung bedeuten, mit weitere Möglichkeit der Schweissprozessautomatisierug an dem gesamten Produkt.
Přílo ha III:
Mís top řís ežné prohl ášení :
Místopřísežně prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury.
V Liberci, 3. ledna 2005
.... ... ... ... ... ... .. .... ... ... ... . R a d e k N o h y n e k
N a k vět n i c i 6 4 9 / 2 7 1 4 0 0 0 P r a h a 4
Poděk ování :
Úvo dem di plom o vé práce b ych cht ěl poděk ov at vš em , kt eří přis pěli podnět n ými rad ami, přip omín kami i kriti kou k p roj ektu post u pov ého nást roj e.
Děkuji zvl ášt ě p an u in g. P avlu Solfron kovi Ph .D. za od borné vedení p ři v yp raco váv ání t ét o z áv ěrečn é dipl omové práce .
Zad avat eli panu Nev rklo vi d ěk uji za ochotu p řesn ěji v ym ezovat své požadavk y v p rů běh u v yp racovávání. M ajit elům a v ed ení fi rm y pat ří dík z a možnost spol up raco vat s t eamem nást rojárn y p ři realiz aci DP a v ýro bě nást roje.
Datum: V Liberci, 3. ledna 2005
Podpis: ... ... ... .. .... ... ... ... . R a d e k N o h y n e k
OBSAH:
1. Seznámení s výrobní problematikou dané součásti
v ENCO a.s. 8
Analýza nevýhod současného stavu 8
1.1. ÚVOD ... 81.1.1. Představení firmy 8
1.1.2. Výrobní sortiment 8
1.1.3. Organizace výroby 9
1.2. VÝROBEK - LŽÍCE ... 10
1.2.1. Svařování - držáku (lžíce) k plechu 10
1.2.2. Narážení rukojeti na držák 11
1.2.3. Lepení firemního loga 11
1.2.4. Varianty lžic 12
1.2.5. Plech 13
1.2.6. Rukojeť 13
1.2.7. Původní držák lžíce 14
1 . 3 . NOVÝ DRŽÁK LŽÍCE ... 15
1.3.1. Problémy a řešení ⇒ nový držák (viz Obr.10) 16
2. Teoretický rozbor lisovacích operací 17
ohýbání, stříhání, pěchování 17
2.1. PLOŠNÉ TVÁŘENÍ KOVŮ ... 17
2.1.1. Operace stříhání 17
2.1.2. Střižné síly a práce 19
2.1.3. Operace ohýbání 20
2.1.4. Jevy při ohýbání 20
2.1.5. Síly a práce při ohýbání 21
2.2. OBJEMOVÉ TVÁŘENÍ KOVŮ ... 24
2.2.1. Operace pěchování/prodlužování 25
2.2.2. Operace kalibrování: 26
2.2.3. Síly a práce při kování: 27
2.3. Lisovací nástroje – obecně ... 28
2.3.1. Skříň postupového nástroje 28
2.3.2. Vedení nástroje 29
2.3.3. Upínání nástroje do těžiště 29
2.3.4. Materiály nástrojů a výroba 30
2.3.5. Krok postupového nástroje a dorazy: 31
3. Technologický a konstrukční návrh nového postupového
nástroje s výkresovou dokumentací 33
3.1. NOVÝ NÁSTROJ PRO DRŽÁK LŽÍCE ... 333.1.1. Navrhovaný typ nástroje 33 3.1.2. Operace vykonávané nástrojem na výrobku 33
3.1.3. I. Krok: 35
3.1.4. II. Krok: Chyba! Záložka není definována.
3.1.5. III. KROK: 40
3.1.6. IV. Krok: Chyba! Záložka není definována.
3.1.7. Odlaďování kalibrace (Operace F) 46
3.1.8. Dorazy zajišťují krok v nástroji: 46
3.2. VÝPOČTY PRO NÁVRH NÁSTROJE I LISU: ... 47
3.2.1. Rozvinutá délka polotovaru: 47
3.2.2. IV.KROK - Velikost odpružení: 48
3.2.3. I.KROK – Síly k pěchování 6-ti tvarových „zámků rukojeti“: 49 3.2.4. I.KROK – Síly na zploštění pod šikmým kovadlem 52 3.2.5. II. KROK – Síla a práce k podélnému ostřihu tyče 53 3.2.6. III. KROK – Příčný přestřih tyče(vystřižení 10mm délky) 53
3.2.7. IV. KROK – rozklad sil ohybu 53
3.2.8. IV. KROK – výsledné síly a práce ohybu 55
3.2.9. Síly a práce – kalibrace 56
3.2.10. Síly a práce pro volbu lisu 56
3.2.11. Volba lisu 57
3.2.12. Těžiště sil a odebraná práce 59
4. Dodatečné technologické úpravy postupového nástroje před schválením do sériové výroby 60
4.1.1. MODIFIKACE I. KROKU 60
4.1.2. MODIFIKACE II. KROKU 61
4.1.3. MODIFIKACE III. KROKU 64
4.1.4. MODIFIKACE IV. KROKU 66
5. Ekonomický přínos zavedením postupového nástroje do
výroby 69
5.1.1. Ekonomické zhodnocení nové technologie 69
6. Závěr 72
6.1.1. Další zjednodušení výroby zadaného dílu… 73
7. Seznam příloh, Vysvětlivky a odborné odkazy, Použitá
literatura, Prohlášení 75
7.1.1. Seznam příloh 75
7.1.2. Zkratky a odkazy uvedené v DP 77
7.1.3. Seznam použité literatury 78
1. Seznámení s výrobní problematikou dané součásti v ENCO a.s.
Analýza nevýhod současného stavu
1.1. ÚVOD
Tato diplomová práce je řešena ve spolupráci s firmou ENCO a.s.
1.1.1. Představení firmy
(Obr.1) ENCO a.s. – pobočka Stará Boleslav
Firma vyrábí převážně ruční nářadí pro stavební průmysl. Byla založena r.1991 a od r. 1993 toto nářadí dodává jak na tuzemský trh, tak i částečně do zahraničí - Slovensko, Německo, Rakousko. ENCO je v současnosti největším výrobcem tohoto druhu nářadí v České republice, ve výrobním programu má přibližně 300 druhů výrobků a další neustále připravuje do výroby. Obchodní politika firmy je zaměřena hlavně na dodávání do velkoobchodní sítě a do obchodních řetězců (např. Bauhaus, Hornbach...), případně do stavebnin.
1.1.2. Výrobní sortiment
Základním výrobním sortimentem jsou následující výrobky:
• Lžíce zednické z neušlechtilé oceli nebo nerezové
• Naběračky s rukojetí nebo objímkou pro násadu
• Hladítka nerezové, plastové, dřevěné
• Stěrky kovové/plastové) Mezi doplňkový sortiment lze pak zařádit:
• spárovačky, úhelníky, míchadla
• srpy a kladiva (zednická a zámečnická), olovnice
• vodováhy, plachty, nádoby, provázky, gumové paličky, sekáče na led…
(Obr.2) Firemní sortiment…
1.1.3. Organizace výroby
Jedná se o středně sériovou výrobu, která se uskutečňuje opakovaně během roku v dávkách o určitém počtu výrobků.
(např. 500 úhelníků) Celá dávka poté prochází výrobními/kompletačními operacemi různými dle druhu součástí v dávce. (např. lakování 500 úhelníků)
(Tab.1) Dávkový systém výroby
OPERACE POZNÁMKA
DÁVKA výrobků
(objednání) množství v dávce známé (proměnné dle údajů informačního systému v podniku)
…z polotovarů (sklad/objednat) koupené polotovary nebo rozpracovaná výroba dělit polotovar -např. stříháním pásů z tabulí
Lisování -stříhání, děrování, tažení -ohýbání a tvarování, kalibrace Spojování
Kompletace
-svařování -nýtování -lepení
-narážení rukojetí Výroba
Dokončování -broušení
-elektrostatické práškování
Expedice dokončování -konzervování, lepení čárových kódů, -balení
-dodání (tranzitem, poštou…)
Kontrola průběžná… Kvalita je „krédo“ firmy, podílí se každý pracovník v průběhu výrobního procesu, konečnou odpovědnost mají mistři a expedice.
1.2. VÝROBEK - LŽÍCE
Zednické lžíce všeho druhu patří ke stěžejnímu-hlavnímu výrobnímu programu firmy. Provedu proto rozbor stávajícího stavu jejich výroby a návrh změn.
(Obr.3) Zednická lžíce – celek ze 3 dílů 1 PLECH
2 RUKOJEŤ 3 DRŽÁK (LŽÍCE)
V kapitole [1.2.5÷1.2.7] popíši výrobu jednotlivých dílů. Jejich kompletace/výroba v celek je popsána v [1.2.1].
1.2.1. Svařování - držáku (lžíce) k plechu SOUČASNOST:
Technologie MAG-obloukového svařování tavící se elektrodou v aktivním ochranném plynu vyhovuje požadavku vytvořit nerozebíratelné spojení výrobku.
Tavná lázeň je chráněna před okolní atmosférou ochrannou směsí plynů Argon82%+CO2. Oblouk hoří mezi spojovanými díly a drátem automaticky dodávaného přídavného materiálu. Svářeč volí parametry tak, aby délka oblouku byla optimální. (svářecí napětí ⇒ výkon, rychlost posuvu drátu)
RUČNÍ svařování v otočném přípravku, kde má svářeč předem založeny oba spojované díly nemá zásadní problém. Vzhledem k sériovosti výroby se však jedná o monotónní. Opakovanou práci odborného svářeče lze vhodně nahradit strojní automatizací.
ZMĚNY:
Kvalifikovanou pracovní sílu svářeče zde nahradíme svářecím robotem.
Základním požadavkem je zkonstruovat a vyrobit robota schopného nahradit svářeče (lidský prvek) ve výrobě nejvíce sériových (nejprodejnějších) výrobku.
Automatizované svářecí pracoviště není předmětem této diplomové práce.
Je třeba si však uvědomit určité zvýšené požadavky na pro svařování:
• náročnost na přesnost polohy spojovaných dílů
• rozměrová přesnosti spojovaných dílů.
1.2.2. Narážení rukojeti na držák SOUČASNOST:
Základním požadavkem na spojení naražením je zajištění rukojeti proti jakémukoliv pohybu nebo pootočení. Vtlačením držáku se zámky vtlačí do tvrdého dřeva a spojí pevně oba díly. Kovová obruč je estetická záležitost, v omezené míře též zabraňuje pronikání vlhkosti do rukojeti.
(Obr.4) Schema naražení rukojeti…
• obsluha vloží svařenou lžíci do přípravku
• nasune rukojeť až po „zámky“ a podrží jí v ose tyčky držáku rukojeti
• pneumatickým pístem vtlačí rukojeť do připravených zámků v držáku ZMĚNY:
Někdy se stává, že se rukojeť vzpříčí a ostré konce držáku se „zaseknou“ do dutiny v rukojeti. Píst poté nemůže dotlačit držák do dna dutiny rukojeti která obvykle nepraskne. Obsluha proto vyjme (poklepáním) rukojeť z držáku a opakuje nasunutí…
Ostré špičky držáku proto způsobují ztrátové časy při této operaci kompletace.
1.2.3. Lepení firemního loga
SOUČASNOST VYHOVUJE:
V expedici probíhá lepení firemního loga lepidlem na mastné plechy. Dle platných právních předpisů je od roku 2002 na každém výrobku logo výrobce. Dále pak typ výrobku s čarovým kódem dle požadavků zákazníka.
Na nerezové výrobky přidáváme nálepku„anticorro“. (Obr.5) Logo firmy
1.2.4. Varianty lžic
Rozměry plechů jsou skutečně rozmanité, například u „Standartní lžíce“ viz (Obr.6) Naopak držák se objevuje na všech výrobcích pouze ve 2 provedeních viz (Obr.6)
(Obr.6) Sortiment zednických lžic:
Tvary jsou ověřeny praxí. Sortiment zednických lžic svými tvary pokrývá všechny požadavky současného stavebního průmyslu.
V oblasti materiálu zednických lžic nastal od roku 1999 „nerezový boom“
související s příchodem technologie sádrokartonů. Uplatnění se rozšířilo i na zpracovávání různých stavebních tmelů a lepidel při stále oblíbenějším zateplování budov. Vzhledem ke kupní síle obyvatelstva v ČR i nadále převládá odbyt zednických lžic zhotovených z neušlechtilých ocelí.
…dvě různé výšky držáku lžíce
1.2.5. Plech
(Obr.7) Plech:
SOUČASNOST VYHOVUJE:
Pruhy plechu T1x200-5000 ČSN 455350 (1982)/EN10140(1995) Materiál: 12071.60 = (1,0612 EN C66D)
…zušlechtěno na dol.pevnost, na pružiny z pásů válcovaných za studena Jedná se o pružinovou ocel, kdy zákazníci jsou zvyklí na určitou pružnost lžic při práci s nimi, též se hodící při jejich očišťování od stavebních materiálů.
(Poznámka: Jako pružinová ocel by postačila i 12041.60/70 = (1,1186 ENC40E4 ,původní pevnost Rm=1770MPa, by však poklesla na Rm = 650MPa (Re = 460Mpa) ,zlepšení z hlediska svařitelnosti….původně obtížná, 12041 nyní podmíněná způsobená lepší nižší hodnotou Cekvivalentu.)
Nastříháním plechů lžic různých rozměrů dosáhneme značné šíře sortimentu, což odpovídá požadavků trhu. U rohové resp. koutové lžíce přichází v úvahu ještě ohnutí plechu do pravého úhle.
1.2.6. Rukojeť
(Obr.8) Rukojeť:
SOUČASNOST VYHOVUJE:
Zajišťuje snadné držení výrobku při práci, připevněna pouhým naražením na tyčku držáku lžíce, nakupována mimo závod ENCO a.s.
Materiál: dřevo-buk…přírodní (nebo modrá/černá pro nerez řadu), s ozdobnou obručí.
Možnosti výrobce na přípravu vnějších i vnitřních dřevo-obráběných tvarů jsou velkorysé dle naší objednávky. Stejně tak lakování (máčením) pro „vyšší nerezové řady výrobků“ je uspokojivé.
1.2.7. Původní držák lžíce
(Obr.9) Držák lžíce: 1 USTŘIŽENÉ (DVA OSTRÉ KONCE TYČKY) 2 DVA ZÁMKY RUKOJETI
3 DVA OHYBY
4 ZPLOŠTĚNÝ ZAČÁTEK (TYČKY PO PĚCHOVÁNÍ) 5 OSTŘIŽENÍ ZAČÁTKU (ZPLOŠTĚNÍ PO PĚCHOVÁNÍ) (Tab. 2) Technologický postup výroby držáku na Obr.9
OPERACE v místě X VÝSLEDEK + nutné vybavení -dělení 6-ti m tyčového polotovaru
přestřižení probíhá kruhovým
střižníkem o střižnou hranu střižnice
1. nástroj / LEN 63C 1 Stříhání
(půlkulatým střihem)
…výhodou zaoblený tvar pozdějšího zploštěného začátku 4, vhodnější ke svařování
…ale nejprve nutné zabrousit otřep po stříhání,
…nevýhodné ostré špičky na konci k naražení do rukojeti 2 Pěchování zámků -lisování zámků rukojeti 2. nástroj / LEN 25C
(Tab. 2) –pokračování:
OPERACE v místě X VÝSLEDEK + nutné vybavení 3 Ohýbání
4 Zploštění začátku
-2 ohyby tyčky do požadovaného tvaru písmene S
-na konci zdvihu rozkování – zploštění začátku tyčky
3. nástroj / LEN 25C
5 Ostřižení
zploštěného začátku
-ostřižení zploštěného začátku tyče
4. nástroj / LEN 25C
Držákem rozumíme tyčku tvářenou do tvaru písmene S, která spojuje plech lžíce s rukojetí. V kombinaci s vhodnou rukojetí musí zajistit řemeslníkovi snadné držení funkčního plechu různých rozměrů.
Polotovar: Ocel tažená kruhová ∅8h9 EN 10278, z materiálu 11375 (EN S235JRG2). Materiál vyhovuje požadavkům výroby tvářením a dalšímu svařování.
Tyčka je vyrobena dělením z 6-ti metrových tyčí.
1.3. NOVÝ DRŽÁK LŽÍCE
(Obr. 10)
Jak už jsem v průběhu DP uvedl zednické lžíce patří určitě do čela výrobního programu firmy ENCO a.s., náležitou pozornost si proto zaslouží optimalizace jejich výroby. Předpokládané úpravy nutné k usnadnění kompletace jak při svařování, tak i při narážení rukojeti jsem již uvedl.
Stejně tak držák bude pozměněn a to jednak tvarově, hlavně pak způsobem výroby.
Výroba bude řešena v postupovém nástroji, výsledný výrobek bude hotový „držák zednické lžíce“. Návrh „Tvářecího postupového nástroje“ pro držák je předmětem této diplomové práce.
Držák se vyskytuje ve dvou rozměrových variantách, což bude zachováno. (Menší nižší držák se vyznačuje nízkou sériovostí výrobků na kterých se uplatňuje, proto bude i nadále přivařován k plechů lžic ručně.) S novým postupovým nástrojem se počítá pouze u většího vyššího držáku, kde poté bude možno automatizovat svařování.
1.3.1. Problémy a řešení ⇒ nový držák (viz Obr.10)
V současnosti se držák lžíce vytváří na 4 lisovacích nástrojích upínaných postupně na „menších“ lisech ve firmě. To představuje značný celkový čas na přestavení lisů i mezioperační dopravu ve výrobě. Četná manipulace s výrobkem způsobuje i sčítání nepřesností, které si nemůžeme dovolit vzhledem k následnému svařování robotem.
Je rozhodnuto o konstrukci nového lisovacího nástroje. Cílem je zjednodušit lisování držáku lžíce tak aby pro tento výrobek nebylo nutné neustále upínat postupně celou řadu lisovacích nástrojů do lisů a „brát výrobek vícekrát do ruky“. Zvýší se tak opakovaná přesnost výsledného výlisku.
Rozměry i tvary zednických lžic jsou již nyní odzkoušeny a známy. Dvě rozměrové varianty držáku jsou přiřazeny k plechům většinou jednak tak, aby výrobky působili esteticky vyváženým dojmem a aby stavebním materiálem zatížený plech lžíce nevyvozoval příliš velký ohybový momentu na zápěstí pracovníka.
Nevýhodou současného držáku je nevhodný úhel odklonu rukojeti, 10°, který si většinou řemeslníci přizpůsobují ohybem individuálně až do 25°. Nutná změna z hlediska funkce výrobku lžíce je zvýšení odklonu rukojeti na 18°, což by měl nový nástroj zajistit.
Principielně krom tvářecích funkcí musí nástroj zajistit rozdělení polotovaru z 6-ti metrových tyčí. Dřívější půlkulatý střih 1 se neosvědčil při kompletaci.
Bude nahrazen rovným střihem kolmo na osu tyče, takže by neměli vznikat na konci tyče ostré špičky viz (Obr. 9). To umožní snadné naražení rukojeti na držák.
Šíře zploštěného začátku byla dříve závislá na seřízení lisu, nižší poloha dolní úvrati beranu znamenala tenčí širší zploštění.
Takový vliv bude pro automatické svařování nepřípustný, proto musí být do postupových operací nového nástroje zařazena kalibrace.
2. Teoretický rozbor lisovacích operací ohýbání, stříhání, pěchování
2.1. PLOŠNÉ TVÁ Ř ENÍ KOV Ů
Dle ČSN 226001 je plošné tváření pochod, kterým se dosahuje požadované změny tvaru bez podstatné změny průřezu (tloušťky) výchozího materiálu. Převažuje tváření plechů za studena (bez rekrystalizace).
Plošné tváření za studena představuje pro zadaný díl následující operace:
Základy dle [1]
2.1.1. Operace stříhání
STŘÍHÁNÍ OBEČNĚ:…dle [2]
Stříhání je oddělování materiálu podél křivky střihu. Cílem je obvykle oddělit část materiálu jako polotovar pro další zpracování nebo zhotovit určité tvary v požadované přesnosti.
Při návrhu výstřižku je nutné respektovat následující nedostatky technologie stříhání:
• zkosení střižné plochy vlivem střižné vůle
• zaoblení a zeslabení výstřižku podél střižné plochy
• zpevnění střižné plochy do určité hloubky
• (zvýšená drsnost střižné plochy do určité hloubky, nikoliv u přistřihování) Proces stříhání začíná dosednutím střižníku na základní materiál a končí oddělením materiálu. Celý průběh se rozděluje do tří základních fází:
(Obr.11) Fáze stříhání: 1 pružná deformace 2 nastřižení
3 dostřižení mezí pevnosti ve střihu τs
V první fázi stříhání tlačí střižník na materiál a vyvolává napětí v tvářeném kovu, které je menší než mez pružnosti Re. Protože dochází jen k pružné deformaci, hloubka vniku střižníku do materiálu dle jeho mechanických vlastnosti je 5÷8% jeho tloušťky.
Vznikem silových dvojic v rovinách kolmých ke střižným plochám se materiál mezi střižníkem a střižnicí ohýbá…vzniká zaoblení na straně střižníku vtlačením, na straně střižnice vytlačením materiálu.
V druhé fázi vznikne ve stříhaném materiálu napětí větší, než je jeho mez kluzu Re. Přitom dochází k trvalé deformaci tohoto materiálu. Hloubka vniku střižníku do stříhaného materiálu je závislá na materiálu a pohybuje se mezi 10-25% jeho tloušťky. Na konci této fáze dosahuje napětí v materiálu hodnoty pevnosti ve střihu.
Ve třetí fázi je materiál namáhán nad mez pevnosti τm ve střihu. Hloubka potřebná k dostřižení – oddělení materiálu – je až 60% jeho tloušťky. Závisí na velikosti střižné mezery a druhu materiálu. Tvrdý a křehký materiál se oddělí téměř okamžitě, měkký a houževnatý poměrně pomalu.
STŘIŽNÁ VŮLE:…dle [2,3]
Při normální střižné vůli se nástřihy od střižných hran obou prvků setkají a vytvoří ve stříhaném průřezu jednu plochu bez ostřin. Při malé nebo velké střižné vůli se nástřihy nesetkají a vytvoří nerovný povrch v ploše střihu. Správně volená střižná vůle zaručuje, že trhliny které při stříhání vzniknou, se setkají.
Pro tolerance rozměrů dvojice střižník – střižnice platí. Při stříhání – děrování, kdy výrobek vypadává propadem pod lis se vyrobí střižník s menším rozměrem než je odpovídající otvor ve střižnici. Při ostřihování (výsledkem vnější rozměr výlisku) se pak střižník vyrobí s větším rozměrem než je rozteč střižnice. Oboje umožňuje vnikání střižníku do střižnice s vůlí na každé straně. Střižná vůle má také vliv na střižnou sílu, trvanlivost břitu, kvalitu střižných ploch i spotřebu energie.
• střižná vůle rozdíl mezi velikostí střižnice a střižníku.
• střižná mezera je (1/2 střižné vůle)
(Tab.3) Doručené střižné vůle…dle [3]
(% s)
(Tab.4)
STŘIŽNÝ ODPOR:…dle [2,3]
Střižný odpor je schopnost stříhaného materiálu bránit se proti svému oddělení.
Závisí na mnoha činitelích, především na mechanických vlastnostech. S rostoucí mezí pevnosti Rm a klesající tvárností se zvyšuje. Klesá s delší křivkou střihu a rostoucí tloušťkou materiálu. Velký vliv má střižná vůle, kde nejmenšího střižného odporu se dosáhne při optimální střižné vůli pro každý materiál a jeho tloušťku. Dalšími střižnými podmínkami jsou rychlost stříhání, velikost tření, použití mazadel, stav střižných hran nástroje vlivem opotřebení atd…
2.1.2. Střižné síly a práce
Při stříhání se nesmí překročit jmenovitá síla lisu, proto je třeba znát velikost a průběh střižné síly.
Velikost střižné síly je dána součinem dvou proměnných veličin, součinitelem střižného odporu a stříhané plochy. V našem případě u materiálu s výraznou mezí kluzu střižný odpor následkem zpevňování stoupá. Střižná síla se určí výpočtem podle vzorce:
Fs = S . τs . K= S . τs . (1+5,5r/s) S…stříhaná plocha [mm2] (1) τs…pevnost ve střihu
K…součinitel otupení břitu s… tloušťka materiálu
r…hranice přípustného otupení střižníku ≈ 0,1s
Střižná práce závisí na velikosti střižné síly a hloubce vniknutí střižné hrany K1 do materiálu. Nezávisí na úhlu sklonu střižných hran.
As = Fs . K1 . s Fs…střižná síla [N] (2) K určení střižné síly(potažmo práce) je nutné vyjádřit střižnou plochu.
2.1.3. Operace ohýbání OBECNĚ…dle [1]
Ohýbání je trvalé deformování matriálu, kterým se dosahuje požadované změny tvaru bez podstatné změny průřezu. V ohýbaném materiálu se vrstvy kovu na jeho vnější straně natahují a vnitřní straně stlačují. Na rozhraní stlačených a natahovaných vrstev je vrstva nulového přetvoření.
V místě ohybu dochází k deformaci průřezu materiálu, jejíž rozsah závisí na šířce tvářeného polotovaru. Při ohybu úzkých polotovarů(náš případ tyčového materiálu) b<3s se příčný průřez deformuje viz obr. výše. U širších polotovarů se deformace materiálu vzhledem k jeho šířce neprojevuje, proto se schémata deformace při ohybu úzkých a širokých polotovarů od sebe liší.
Dovolené prodloužení vnějších vláken závisí především na tažnosti materiálu a jakosti povrchu. Pro dosažení trvalého ohybu je nezbytné namáhání nad mezí kluzu Re. Překročení meze pevnosti není dovoleno z důvodů porušení soudržnosti tvářeného materiálu. Minimální poloměr ohybu lze též ovlivnit vhodnou orientací materiálu z hlediska válcování – viz obrázek…
(Obr.12) Napjatost vlivem deformace při ohýbání 2.1.4. Jevy při ohýbání
PORUŠENÍ MATERIÁLU:
(Obr.13) Porušení materiálu ohýbáním a vliv směru válcování…dle [1]
Tažená tyč bude ohýbána vhodně, tedy kolmo na směr vláken.
DEFORMACE PRUŘEZŮ A POSUN NEUTRÁLNÍ OSY:
(Obr.14) Deformace průřezů a posun neutrální osy…dle[4]
Při ohýbání se vlivem příčných napětí mění poloha neutrální osy. Poloha neutrální vrstvy je důležitá při stanovení rozměru výchozího polotovaru pro ohýbání.
ODPRUŽENÍ:
(Obr.15) Odružení při ohýbání…dle [1] + Ohyb do tvaru V Přestane-li na ohýbanou součást působit ohýbací síla, projevuje se snaha materiálu vrátit se do původního tvaru a to o úhle pružení. Velikost pružení je ovlivněna:
• mechanickými vlastnostmi ohýbaného materiálu
• poměrem r/s (poměrem poloměru ohybu k tloušťce materiálu)…větší poloměr ohybu r : tloušťce materiálu znamená větší pružení, zvětšením neutrální vrstvy
• velikostí úhlu otevření α
• konstrukcí ohýbadla
2.1.5. Síly a práce při ohýbání
Rozbor ohýbání tyče kruhového průřezu, předpoklady:
• zanedbání napětí ve směru šířky materiálu, tedy napjatost odpovídá
jednoosému tažení vláken ležících po jedné straně neutrální osy nebo jednoosému vtlačování vláken po straně druhé
• předpoklad tělesa ideálně plastického (bez zpevnění)
• hlavní směry napjatosti a deformace… 1-podélný osový
2-příčný (v šířce materiálu) 3-směr radiální
Pro vyjádření se vychází z rozložení napětí v průřezu viz (Obr.16)
(Obr.16) Ohýbání – rozložení napětí v průřezu
a oblast pružné deformace b začíná plastická deformace c vnější část materiálu plastická d celý materiál již plastický
…(dva Obr.17) Deformace ≈ křivost ≈ momentu
poměrná deformace v průřezu dle [10]
z
y EJ
Mo
= . ε
následuje ROZBOR OHÝBÁNÍ…
a.) Pružná deformace materiálu
ε ρ
σ x
dy E y = ∆dy =
= *
1 ,
pro krajní vrstvu 2 x= s
σ ρ
*2
1
E s
s =± , (3)
ohybové napětí v průřezu tyče
Wo Mo
omax =
σ , kde
32
*d3 Wo =π
Vnější ohybový moment M d 1x
3
32 *
* σ
=π (4)
Po dosazení (1) do (2)
ρ
π 1
64 *
* * d4
E
M = ⇒
Jz
E M
* 1 =
ρ (5)
křivost ≈ vnějšímu momentu ! dy
∆dy křivost
ρ
x
b.) Začátek plastické deformace v okrajových vrstvách materiálu
pokud napětí σ1xdosáhne hodnoty Re d Re
M *
32
* 3
=π (6)
c.) Při částečné plastizaci krajních vrstev vnitřní vrstvy ještě v nepružném stavu
kde napětí na povrchu „pružného“ materiálu ve vzdálenosti 2
x= e ≈ Re v (7)
Tloušťka vnitřních nedeformovaných vrstev
e=2ρσEk
dle obr.c.) výše se moment se skládá z napětí v obrazcích ( □ABCE-∆ADE):
pokud napětí δ1xdosáhne hodnoty Re e e Re d R
M 64
* 6
3
3 −π
= (8)
c.) Celý materiál plastický
maximem je…□ABCE plast d Re
M 6
= 3 (9)
Zvětšení momentu proti meznímu pružnému stavu pro kruhový průřez je dle [7]
69 , 1 / pružný =
plast M M
Při předpokladu plasticity materiálu v celém průřezu lze z Mplastického vyjádřit potřebnou sílu k ohybu. Rozlišujeme 2 základní druhy ohybů do tvaru U a tvaru V.
(Zrychlený podrobný výpočet ohýbací síly a práce u plechů je v ČSN 227340) Pro podrobnější učení sil je třeba ještě zahrnout tření materiálu v kontaktu s ohybnicí/ohybníkem, případně připočítat sílu přidržovače a kalibraci tvaru.
Pro kalibraci ohýbaného tvaru vypočítaná ohybová síla plastického ohybu zvýší 2x÷3x. Je to způsobeno dosednutím horní a dolní poloviny nástroje a ovlivnitelné seřizovačem lisu.
Vůle mezi činnými částmi ohýbadel je mezera mezi pevnou pohyblivou čelistí mo=v0/2 odpovídá zpravidla tloušťce ohýbaného materiálu s.
Zjištění sil a prací ke stříhání a ohybu je pro náš konkrétní případ provedeno v návrhu nástroje – [Kap.3.2]
2.2. OBJEMOVÉ TVÁ Ř ENÍ KOV Ů
Dle [1]…Objemové tváření kovů je definováno jako deformační proces, u něhož se dosahuje požadované změny tvaru změnou průřezu výchozího polotovaru. Rozděluje se na mnoho postupů z nichž uvádím ty, které jsou potřebné pro výrobu zadaného dílu. Zpracování materiálu je rozděleno dle teplot:
• za studena
• za tepla -nad teplotou rekrystalizace T > Trekr = (0,35÷0,45)*Ttav
Objemovým tvářením za studena se zhotovují drobnější, zpravidla tvarově složité součásti s využitím základních tvářecích operací zejména pěchování, protlačování, ostřihování a děrování…
Přesný výpočet kovacích sil pro kruhové i nekruhové výrobky viz ČSN 228306 STROJE BUCHARY A LISY dle [7]
K použití zápustkového kování je nutné toto strojní zařízení:
• bucharech – rázových strojích
• lisech – stroje s nuceným zdvihem
• kovacích válcích – stroje s rotačním pohybem
U bucharů se používají poměrně malé jednotlivé deformace na každý úder, u lisu naopak zcela určité velké deformační dráhy odpovídající zdvihu klikového(výstředníkového) mechanismu. Také v rychlosti je velký rozdíl:
• rychlost beranu bucharu se zvyšuje až do maxima na konci pádu (5÷8m/s)
• u lisu dochází ke styku s materiálem až za max.rychlostí (cca 0,2÷05m/s)
(Obr.18) Rozdíly v rychlosti deformace…BUCHAR X LIS
Výsledkem je že tečení materiálu u lisu je kolmo na směr lisování, tj. materiál by snadno vytekl do dělící roviny při použití zápustky bucharu. Tomu se čelí předlisovacími operacemi u lisu složitějšími, než u bucharu, neboť se snažíme výkovek předtvarovat i v těchto operacích.
2.2.1. Operace pěchování/prodlužování
(Obr.19) Pěchování válečku dle [1]
Pro kovaný materiál pak udáváme různé hodnoty přetvoření,
viz graf (Obr. 20)
• k – stupeň prokování
• ε – poměrná deformace
• φ – skuteč. logaritmická def.
(Obr.20) Přetvoření – lze vyjádřit některou z těchto veličin dle[8]
Pěchování je tvářecí operace kování. Případ pěchování budeme uvažovat pro zámky rukojeti, kdy je zvětšován příčný průřez polotovaru na úkor jeho výšky.
CO SE DĚJE V MATERIÁLU ?
Bez tření by v celém objemu předkovku vzniklo homogenní jednoosé tlakové napětí, takže po napěchování bychom obdrželi výkovek cylindrického tvaru. V praxi dochází vlivem tření ke změnám obrysu předkovku.
Výsledkem je nehomogenní deformace objemu pěchovaného předkovku (Obr.21) již lze popsat 3-mi oblastmi I, II, III (viz Strana 26).
(Obr.21) Kování a oblasti v deformovaném válečku dle[6]
I oblast přilnutí - v místě styku materiálu s nástrojem…oblasti s převládající tlakovou napjatostí v materiálu, které se prakticky nedeformují
II pásmo skluzu - středová oblast, v níž vzniká intenzivní axiální a radiální deformace
III pásmo brzdění - v okolí soudečkové plochy oblast s částečně zabržděnou deformací, kde intenzita deformace je logicky větší než v I a menší než v oblasti II
2.2.2. Operace kalibrování:
Zajišťuje zpřesnění rozměrů, tvaru a jakosti povrchu. Pro součásti zhotovené objemovým tváření je to
• rovinné kalibrování
• tvarové kalibrování
v našem případě v dutině 3. kroku nástroje
• kalibrování valcováním
(Obr.22) Příklad kalibrování Obecněji lze kalibrování považovat za druh
bezvýronkového kování.
(Obr.23) Případ bezvýronkového kování Cílem kalibrace je vykování na hotovo v konečném tvaru zápustky. Případ kalibrace uvažujeme pro rozkování začátku tyčky.
Použitím kalibrace dosáhneme určitých „výhod pro výrobu“, je však třeba si uvědomit i související „nebezpečí“:
+ malé/žádné přídavky na opracování
+ zajištění rovnoměrnosti kusů v úzkých výrobních tolerancích + …související úspora materiálu
+ …související úspora na pracovní době, mzdách
+ vyšší mechanické hodnoty výkovku (ano, ale není u držáku naší prioritou) - nepřesnost v objemu vloženého materiálu se projeví ve zvětšené toleranci na
výšku
- přebytkem materiálu tedy může dojít k nárůstu síly nad jmenovitou sílu lisu a poruše stroje
- nutné řádně odladit úpravami kalibrovaný objem v začátku tyče
2.2.3. Síly a práce při kování:
PĚCHOVÁNÍ VÁLEČKU:
Vyjádření síly a práce je možné z deformačního odporu v pěchovaném průřezu.
Průběh deformační odporu kp pro různé materiály v [11].
(Obr.24) Schema pěchování válečku
Plocha pod kovadlem 2
2 2
63 , 4 19
5
* 4
*d mm
S =π =π =
(10)
Skutečná deformace 1,2
5 , 1 ln 5
ln 0 = =
= h
ϕ h (11)
SÍLA:
bez tření na plochách kovadel (F =kp *S) pro kp=konst.
skutečný odpor je proměnný… F =∫S kodS (13)
PRÁCE k pěchování válečku:
se středním přetvárným odporem
h V h h k
k dh V
At = ∫hh0 p(ϕ) = ps* *ln 0
se skutečná…přetvárný odpor navýšen o tření materiálu s kovadly
h V h h k
V h k
Ask =( ps +σpříd)* *ln 0 = OSS * *ln 0 (14)
KALIBRACE ZAČÁTKU TYČKY:
Při kalibraci materiál vyplní rovnoměrně kalibrační dutinu, a dochází i k podélnému tečení kolmo na osu tyče.
Vyjádření sil při kování půlkulatými tvarovými kovadly je řešeno v [12]
(Obr.25) Schema pěchování válečku (Obr.26) Vliv uzavření zápustky na síly…
Pro určení tvářecí síly v rovnici vyjádřit celý průmět plochy kontaktního povrchu do roviny kolmé na pohyb nástroje (dS). F =∫Sσn.dS
po integraci… . )
3 1 2 ( .
.0 0
S
k d
f l l
d
F = σ + (15)
Zjištění sil a prací objemového tváření je pro náš konkrétní případ provedeno v návrhu nástroje – [Kap.3.2]
2.3. Lisovací nástroje – obecn ě
Základem většiny nástrojů je tzv. skříň. Vznikne spojením 2 základových desek vodícími sloupky.
2.3.1. Skříň postupového nástroje
Skříň nástroje spojuje jednotlivé součásti nástroje navzájem, za ní se upevňuje nástroj na lis. Do skříně jsou zasazeny podpěrné desky aj. spojovací součásti, které přenášejí pracovní tlak až na technologické součásti nástroje.
Bývá normalizovaná nebo upravená přímo pro daný druh výroby. (pro postupové nástroje úzká a dlouhá)
2.3.2. Vedení nástroje
Dle konstrukčního hlediska existují -nástroje bez vlastního vedení jsou vedené lisem -nástroje s vodící deskou
- nástroje se sloupkovým vedením
Přesnost výlisku a životnost lisovacích nástrojů závisí ve značné míře právě na správném a tuhém vedení nástroje. Tomuto požadavku lze vyhovět při konstrukci nástroje použitím spojovacího článku mezi horní a spodní částí nástroje.
Nástroje s vlastním vedením jsou provozně spolehlivé, při ustavení na lisu pohodlné a mají vysokou trvanlivost, jsou však výrobně složitější - dražší. Používají se právě v sériové, velkosériové a hromadné výrobě. V našem případě použijeme rám vedený sloupkovým vedením. To doplníme v případě některých postupových operací (stříhání, ohýbání) ještě místním doplňkovým vedením činné části nástroje.
Horní základová deska Vodící pouzdro
Vodící sloupek
Spodní základová deska
(Obr.27) Sloupkové vedení nástroje
2.3.3. Upínání nástroje do těžiště
Nástroj upnutý na lise musí být spolehlivě zajištěn proti samovolnému uvolnění.
Ani vlivem cyklického zatěžování během provozu nástroje nesmí dojít k jeho uvolnění, což by znamenalo poškození nástroje nebo možnost zranění obsluhy.
Spodní část nástroje se upíná na stůl lisu zásadně upnutím základné desky nástroje a to pomocí upínek ke stolní desce lisu.
Vrchní část nástroje se upíná u menších nástrojů pomocí upínací stopky v beranu.
U nástrojů s větší pracovní plochou se upíná vrchní část nástroje také upínkami, a to opět uchycením za horní upínací desku.
Zásadně by měl nástroj dosedat na upínací plochu stolu celou plochou své základové/upínací desky. V případech, kdy propadové otvory střižného nástroj jsou rozloženy na větší ploše nežli je průřez propadového otvoru v upínací desce lisu je možno použít podkladové hranoly nebo použít přímo vhodně upravenou základovou desku nástroje.
URČENÍ TĚŽIŠTĚ:
Dle [9] zjištění výslednice sil je důležité pro správné ustavení nástroje na lisu.
Stopka k upnutí vrchní části do beranu by měla být v těžišti tvářecích sil. Tak bude těžiště sil v ose pracovního beranu lisu.
Výrazné klopné momenty mají za následek nerovnoměrné namáhání stroje i nástroje ve vedení a tím i vytváření nesourodé vůle mezi střižníky a střižnicí se všemi důsledky na kvalitu střižné plochy a opotřebení střižných hran i vodících částí. Čím složitější a rozměrnější nástroj, tím větší význam má přesné vyšetření působiště výsledné síly.
K určení těžiště sil je nutné nejprve vyjádřit všechny dílčí síly a jejich výslednici, poté graficky či analyticky určíme působiště této výslednice. (viz Kap.3.2.12)
2.3.4. Materiály nástrojů a výroba
(Tab.5) Nástrojové materiály
Materiály používané při výrobě lisovacích nástrojů lze rozdělit do dvou hlavních skupin podle toho, zda se z nich vyrábějí činné části nástrojů, které přicházejí přímo do styku se zpracovávaným materiálem, nebo části konstrukční, jejichž úkolem je zajištění funkce nástroje.
Činné části nástroje jsou z doporučených nástrojových ocelí dle (Tab.5).
Celistvé střižnice z NO se kalí a popouští na tvrdost HRC 61±1, ohybníky a ohybnice na nižší hodnoty kolem 58 HRC. Funkční pěchovací části nástroje nevyžadují zvláštní zápustkové oceli s pevností za tepla.
(Ostatní) konstrukční části z materiálů dle tabulky:
(Tab. 6) – Konstrukční materiály neušlechtilé oceli
11500, 11600
k zušlechťování 12040,12060,14260
k cementování 12020, 14220
Oceli 11500.0 se používá pro základové desky, kotevní desky pro jednotlivé operace v krocích jsou z oceli 11700.
Jako opěrných desek využívám…kalené ocelové planžety (materiál 12060.45) tloušťky 0,5÷1,5mm běžně se v závodu vyskytujících.
VÝROBA DÍLŮ NÁSTROJE:
Lisovací nástroje patří do skupiny nástrojů s největší pracností a jejich výroba vyžaduje velmi kvalifikované pracovníky a kvalitní strojní park.
Nástrojárna firmy ENCO má dostatečné vybavení k výrobě většiny desek v nástroji používaných, včetně jejich zkolíkování - svrtání na vyvrtávačce „SIP“.
Pokud jde o činné části nástroje, mnohokrát se vyskytl problém deformace přesně připravených dílů po zakalení. Proto se činné části nástroje obrobí obvykle jen ve směru tloušťky a hlavní tvary se nechají externě „vyřezat“ elektroerozivně drátovou řezačkou. Tato technologie je předepsána na příslušných výkresech.
Elektroerozivní obrábění preferujeme pro všechny tvarově složité součásti, jejichž konvenční výroba obráběním by byla nemožná nebo nadmíru pracná…(např. výroba tvarových částí ohybník, ohybnice probíhá drátovým elektroerozivním řezáním tvaru v kooperaci, dále pak „vyjiskřováním“ dutiny do ohybníku měděnou tvarovou šablonou v závodě ENCO.
2.3.5. Krok postupového nástroje a dorazy:
Rozdělení jednotlivých operací při stříhání výstřižků v postupovém nástroji je závislé na tvaru a složitosti výlisku i na konstrukčních možnostech.
Protože jednotlivé operace – jejich umístění mají vzhledem k začátku výlisku vzájemnou rozměrovou vazbu, musí se přesně dodržet posuvy mezi jednotlivými operacemi - tzv. KROK – aby měl konečný výstřižek požadované výrobní tolerance.
Velikost posuvů mezi jednotlivými zdvihy beranu proto vymezíme dorazy které jsou načínací a koncové. Vždy musí splňovat tyto funkce:
• zastavení a zabezpečení podávaného materiálu ve správné poloze před dosednutím tvarujících částí na materiál
• vyloučení vlivu zručnosti pracovníka nebo nepřesnosti podávacího mechanismu na přesnost posuvu
• dorazy nesmí kolidovat s činnými částmi nástroje, je třeba se též vyvarovat přílišného zeslabení činných částí.
Načínací dorazy k vymezení kroku při zavádění nového polot.(plechu,pasu,tyče) do postupového nástroje.
Klasické řešení jsou různé odpružené vidlice vsunuté do dráhy polotovaru.
Aktivují se stisknutím proti síle pružiny Po odlehčení pružiny vrátí a obsluha může posouvat polotovar směrem k dalším operacím až k dalšímu dorazu.
Dorazy vstupují do dráhy polotovaru
Koncový doraz bude v našem nástroji pevný, protože bude používán trvale mimo 3 zaváděcí kroky načínacích dorazů.
(Obr.28) Příklad odpružených načínacích dorazů
3. Technologický a konstrukční návrh nového postupového nástroje s výkresovou dokumentací
Ze zadání vyplynulo, že je výhodné využít sdruženého postupového tvářecího nástroje, proto bude vyprojektován zcela nový se zřetelem na:
• zjednodušení výroby
• vylepšení tvarů z hlediska zákazníků i výroby
• při zajištění požadované přesnosti
• kalkulaci návratnosti
3.1. NOVÝ NÁSTROJ PRO DRŽÁK LŽÍCE
3.1.1. Navrhovaný typ nástroje
Dle [2] se z hlediska technologie lisování jedná o sdružený postupový nástroj:
POSTUPOVÝ NÁSTROJ obsahuje více činných částí nástroje za sebou pro jednotlivé operace. (Polotovar se postupně posouvá o rozteč činných nástrojů, takže výlisek se vytváří postupně na několik zdvihů beranu lisu, přičemž při každém zdvihu je zhotoven konečný výrobek.)
SDRUŽENÝ NÁSTROJ provádí se v jednom nástroji několik různých operací současně. Dle počtu pracovních míst stejné operace dělíme na nástroje jednonásobné a vícenásobné (např. vícenásobné tažení…).
ZAKLÁDÁNÍ POLOTOVARU posuvem i zakládáním polotovaru se jedná o nástroj s ručním podáváním. Postupný posuv polotovaru nástroje po krocích je vymezen dorazy o kterých se zmíním v [Kap. 3.1.8].
3.1.2. Operace vykonávané nástrojem na výrobku
V [Kap. 3.1.2.] uvádím sled operací, které je třeba provést v krocích postupového nástroje tak, aby vznikl z průběžného tyčového polotovaru konečný výrobek.
V návazných kapitolách [Kap. 3.1.3.÷3.1.6.] bude popsán každý KROK zvlášť.
VYSVĚTLIVKY:
V každém kroku si budu všímat „cesty polotovaru nástroje“, zvláště pak vedení polotovaru v nástroji jak osového tak i příčného. U každého kroku dále upozorním na individuálních zvláštností daných operací a vyžadující specifická konstrukční řešení.
Chtěl bych podotknout, že při popisu nástroje dále uvádím:
• odkazy na (Operace A÷F) uvedené na Obrázku 29
• odkazy na výkresy v přílohách (1xx,2xx,…pozice ze sestav KROKŮ nástroje)
• fotografie částí nástroje (po výrobě vyfoceno při odlaďování nástroje)
3.1.3. I. KROK…sestava 100 – příloha S(4)
(Tab . 7 )
LISOVÁNÍ DRŽÁKU LŽÍCE
OPERACE A: Pěchování zámků rukojeti
…3x 2zám k y v různ ých vzd álenost ech od začátku t yče počet zámk ů nejm én ě 2 n a každé s tran ě, celkem 4
s ymetri e dle os y t yče ved en í p olot ovaru osov ě
Požad avk y
odoln ost nást roj e v ym ěnit eln ost, možn ost p řeb roušení
realiz ace 3-mi zámk y p o o bou stranách. .3x 2=6zám k ů Úd aje
náv rh u
vzdál en ost 130, 115, 10 0mm uvedena o d budoucího ostřiž en ého začátku t yče
6 k ru hov ých t vární k ů „kov ají cí ch“ na 6 -t i kruhov ých tvárni cí ch pro přeb rou šení m ožnost pod ložit t vární k další „pl anž eto u“
Nástroj
vedení m ateri álu z aj ištěno v yfrézo vanou drážkou ve st írací d esce
⇒ vznikne dutina pro vsunutí tyče mezi stírací deskou a zákl ado vou ko stko u
OPERACE B: Zploštění „začátku“ tyče
v os e t yče od maxim a 8mm
„klín“
až k z ačát ku tloušťky, k de předpo kl ádáme sílu 2,5mm
odoln ost nást roj e v ym ěnit elnost, možn ost p řeb roušení doraz z a o perací ano
Požad avk y
ved en í p olot ov aru než ád á si, mat eri ál v ychází již veden z předchozí operace drážkou v e s tírací des.
realizace pl och ým klínov ým t várník em, kter ý p ěchuj e na rovné tvárni ci
pro přeb rou šení m ožnost pod ložit h orní k lín další „pl anžetou“
Nástroj
do raz je realizov án vsunutím plo ch éh o plechu do dráh y nást roje, po u voln ění d orazu d alším krok ům s e vrací pruži nou
Zámky vznikají příčným rozkováním kulatiny mezi čely kruhových tvárníků horního 103 a spodního 108.
horní kotevní deska 102 6 kruhových tvárníků 103 horní základová deska 011 (Obr.30) I. KROK - Horní část nástroje vedení nástroje 013+014
I.doraz 113
stírací deska 111
spodní kotevní deska 106
spodní základová deska s vedením nástr. 012 otvor pro vsunutí materiálu(začátku tyče)
(Obr.31) I. KROK – Spodní část nástroje (průchod materiálu nástrojem)
VEDENÍ POLOTOVARU V NÁSTROJI:
Již na vstupu materiálu do nástroje je nutno zajistit vodorovnou i svislou souosost tyče a „pracovní cesty tyče nástrojem“. Zakládaný materiál jsou 6-ti metrové tyče, každá o určité hmotnosti, pracovní výška desky stolu od podlahy je 900mm. Pro zajištění vhodné vstupní výšky materiálu na vstupu je použit jako příslušenství lisu hydraulický stůl s nůžkovým mechanismem k regulaci výšky. Svislou souosost si kontroluje obsluha.
Tyčový materiál musí obsluha navést mezi vodícími sloupky 014 do osy nástroje až ke spodní kotevní desce 106 I. kroku. Lis je zastaven v horní úvrati, nástroj je tedy otevřený. Obsluha proto může vsunout materiál do k tomu určenému otvoru ve stírací desce 111. Při zavádění polotovaru do nástroje obsluha nesmí opomenout stisknout
„tlačítko I. dorazu“ 113 proti pružině. Poté materiál dosune po spodní ploše tvárnice operace B až k I. dorazu. Tím se zrealizoval I. KROK.
V I.kroku vede polotovar osově právě stírací deska s drážkou, příčné vedení je zajištěno dorazy, které vymezují krok nástroje.
SPECIFICKÉ ŘEŠENÍ:
Uchycení kruhových tvárníků k přenesení sil do základové desky je běžné, kdy osový tlak je přenesen do kotevních desek přes opěrné desky. Vyřešen byl i požadavek zachování pěchované výšky 6-ti zámků (1,5mm) i po přebroušení čel 6-ti kruhových tvárníků.
horní základová deska 011 OPĚRNÁ DESKA 101 horní kotevní deska 102
kruhové tvárníky 103 klínový tvárník 104
(Obr.32) Systém podložitelného uchycení tvářecích prvků:
Přebrušování činných částí nástrojů v určitých intervalech případně jejich výměna jsou nevyhnutelné. Odbroušenou výšku pak pro splnění daného požadavku nahradíme vypodložením. Přidáme další kalenou ocelovou desku („planžetu“) pod současnou opěrnou desku 101. Přidaná tloušťky „planžety musí být rovna právě odbroušené výšce. Ve spodní polovině nástroje používám stejný systém vypodkládání.
Kruhové tvárníky (ostřihují a pěchují) zámky rukojeti cca pouze 1/4své čelní plochy [dle Kap.3.2.3] proto není opotřeben celý jejich obvod. Při opotřebení je proto doporučuji nejprve potočit v kotevních deskách o180º,a znovu použít, teprve poté je nutné přebroušení.
3.1.4. II. KROK…sestava 200 – příloha S(5)
(Tab . 8 )
LISOVÁNÍ DRŽÁKU LŽÍCE OPERACE C: Ostřih podélný konický
…ost řih roz kov an éh o začátku do tvaru podob ného bud oucímu začát ku t yčk y Dův od …při blížení se ke ko nečn ému tv aru v ýro b ku, pozd ěji snadn á
kali brace při operaci F
s ymetri e dle os y t yče
2 ost řih y se zužují sm ěrem k budoucím u „začát ku t yčk y“
od m axima…8mm÷4 mm n a konci pro pad odp ad musí p ad at p o d lis
Požad avk y
odoln ost nást roj e v ym ěnit eln ost, možn ost p řeb roušení ved en í p olot ov aru osov ě i do razem ko l mo na osu
Nástroj realizace st řižní kem s e dvěma st řižn ým i h ranami (ved ený v e střižni ci )
vedení m at eriál u 2-ma n aváděcími vidli čkami před i za st ři žnou operací, ab y d ošlo k přesn ému os třiž ení zplošt ění
do raz j e realizov án vsunutím čt yřh ranu do dráh y nást roj e, po uvoln ění d orazu dalš ím k rok ům s e vrací pružinou
Fotografie II.KROKU: (viz Obr.33,34)
Při podélném kónickém ostřihování C jsou 2 části odpadu vtlačeny do střižnice 205. Aby volně propadly stolem lisu navazují na otvory ve střižnici 205 otvory v kotevní desce 204 i ve spodní základové desce 012.
K zajištění souososti střižníku a střižnice i konstantní střižné vůle je střižník opatřen uchycen k horní kotevní desce ve dvou vodítkách střižníku…202 V(21).
VEDENÍ POLOTOVARU V NÁSTROJI:
• obsluha posunuje polotovar od vstupu dále do nástroje, (rozkovanou část) polotovar tak prosune naváděcími vidličkami 203 uchycených v kotevní desce
• naváděcí vidličky jsou uzavřeného tvaru pro zvýšení tuhosti
• stisk II.dorazu 207 a dosunutí polotovaru až k němu po střižnici 205
• pak se vykoná operace ostřižení na jeden zdvih beranu
• stírací sílu zachytí třmeny 206, takže tyč není vytažena/ohnuta při pohybu beranu vzhůru
Ve II. kroku polotovar osově vycentrují naváděcí vidličky 203 a to automaticky svým klínovitým tvarem při pohybu beranu dolů, příčné vedení je zajištěno dorazem, který vymezuje krok polotovaru nástrojem.
horní základová deska 011 horní kotevní deska 201
osové naváděcí vidličky 203 střižník s vedením 202
(Obr.33) II.KROK–Spodní část nástroje
(průchod polotovaru nástrojem)
2 třmeny jako stírače 206
4 hran II. dorazu 210 střižnice 205
dolní základová deska 014 spodní kotevní deska 204 (Obr.34) II. KROK – Spodní část nástroje
3.1.5. III. KROK…sestava 300 – příloha S(6)
(Tab . 9 )
LISOVÁNÍ DRŽÁKU LŽÍCE OPERACE D: Příčný přestřih tyče
…v yst řiž ení délk y 1 0mm kolmo na os u t yče
2 Důvo d y 1.) při z av ád ění pol otovaru do nást roj e z a použití III. dorazu zkrácení „nedefi nov aného konce“
2.) to umožní přiblíž ení se ke konečnému tv aru v ýrobku, pozd ější snadn á k ali brace v o peraci F
3.) pozd ěji p růb ěžně zkrácení t yče, odd ěl ení v ýrobku od polot ov aru (6 -ti m t yčí) pro IV. krok
kolmo st přest řihů na osu t yče
přest řih D1 konečn á v ýš ka zp lo štění z operace B má b ýt ve š pičce 3mm p ro k ali braci ni koli v 3,5 z operace B
přest řih D2 přest říhnou kruhov ý průřez
odd ěl ení t ak ab y rozvi nut á d él ka polot ov aru p ro IV. krok b yl a 170 mm ⇒ rozt eč mezi Operací D2 ≈ 17 0mm
pro pad odp ad musí p ad at p o d lis Požad avk y
odoln ost nást roj e v ym ěnit eln ost, možn ost p řeb roušení ved en í p olot ov aru osové t v arem a ko l mo n a osu do raz em Nástroj realiz ace „střižnou vidličkou“, kt erá je v edena ve st řižni ci (z té
nev yj íždí )
mat eri ál b ude osov ě naveden práv ě t varem střižn é vidli čk y v p růběh u zdv ihu lis u
kolmo na o su j e III. načínací do raz opět realizov án vs unutím plo ch ého pl echu do dráh y po lotovaru
doraz b ud e o dpruž en ý, po uvoln ění stisku s e vrátí z dráh y polot ov aru v n ást roji (t ak umožní po suv m at eriál u k dalším kro kům )
Zvl áštn osti pro s nadn é n asu nutí polot ovaru do pracov ního prosto ru m á spodní podkl adov á desk a m á náběh
pro pad je již mim o otvo r v des ce sto l u lisu, p ro to speci ální konst rukce
Střižná vidlička 303 má vodící vidlice, které jsou trvale zavedeny ve střižnici 310.
Střižná vidlička ze střižnice nikdy nevyjíždí a nehrozí tak kolize střižníku se střižnicí.
horní základová deska 011 horní kotevní deska 301
střižná vidlička 303
s osovým naváděním polotovaru
(průchod polotovaru nástrojem)
(Obr.35) III. KROK – Horní část nástroje
(Foto po úpravách nástroje 4.x) přidržovací deska 314 stírací třmen
III. doraz 311 náběh
střižnice 309
spodní kotevní deska 307 spodní základová deska 012 trubka skluz do propadu 312
(Obr.36) III. KROK – Spodní část nástroje
VEDENÍ POLOTOVARU V NÁSTROJI Dle (Obr. 35,36) Osově…
• střižná vidlička 303 v horní polovině nástroje automaticky při pohybu beranu dolů navede materiál do osy svým konickým tvarem mezi vidlicemi
• ve spodní polovině nástroje se polotovar opře do půlkruhového vybrání ve spodní kotevní desce 307 i střižnici 309
Příčně…
• příčné vedení ve III. kroku zajišťuje III. doraz 311. Ten obsluha nejprve uvede v činnost stiskem a pak k němu zasune tyčku polotovaru. (to vše pouze při zavádění nového tyčového polotovaru do nástroje)
SPECIFICKÉ ŘEŠENÍ:
Při přestřihování polotovaru kolmo na osu je odpad vtlačen čelní půlkulatou plochou střižné vidličky, tak že tato plocha zajíždí na úroveň střižnice 309. Pro dokončení přestřižení tyče včetně vytlačení odpadu střižnou vidličkou pod lis je nutné, aby i po přebroušení zajížděla půlkulatá střižná hrana (čelní půlkulatá plocha) vidličky alespoň na úroveň střižnice. Proto při přebrušování podložíme střižnou vidličku ocelovou planžetou (analogicky s Obr.32) opět stejné výšky jako je čelní půlkulaté střižné plochy na vidličce.
Odpad nemůže volně vypadnout propadem, který vychází nad plným stolem stroje.
Použil jsem skluz trubkou 312, trubka je uchycena ve III. spodní kotevní desce.
Vystupuje k otvoru spodní základové desky až za hranu stolu stroje, tak aby odpad mohl volně propadávat po lis.
opěrná deska 302 podkládací deska střižná vidlička303 střižnice 309
skluz v propadu 312 spodní zákl. deska
stůl lisu
(Obr.35)Propad skluzem a systém přebroušení
3.1.6. IV. KROK…sestava 300 – příloha S(6)
(Tab . 1 0 )
LISOVÁNÍ DRŽÁKU LŽÍCE 2x OPERACE E: 2 ohyby do tvaru
…oh yb ník a v yt varuj e polot ovar do oh yb n ice rozvin ut á d él ka 170mm
úhel budo ucí úhel od klo n u rukoj eti 104°
Požad avk y
odoln ost nást roj e v ym ěnit eln ost Nástroj Oh yb ník + oh yb n ice.
OPERACE F: kalibrace pěchování
…na ko nci o h yb u k al ibrace tvaru „začátku t yče“ určen ého k p řivaření pl echu Požad avk y cíl kal ib race na konci oh ybu zkalib ro vat „začátek“
držáku ⇒ vh odn ý pro sváření na autom at u držák bude mít v mí stě určen ém ke s váření plošku, kt erou„s e položí“ na pl ech a obv aří Nástroj kali brační duti nou v oh ybníků
oh yb ník je so učas ně tvarov ý t vární k a t várni ce pro kalibraci
OPERACE E+F:
…cíl em j e d os ažen í fin ální ho tv aru v ýro bku a jeho v yjm utí z nást roje CO SE DĚJE VE IV. KROKU ?
S pohybem beranu se začne realizovat „nejhlubší operace“, ohyb. Nejprve se ohne volný začátek tyče (Operace E1) přes radius R10 ohybnice 308. S dalším posuvem beranu se začne materiál ohýbat i v opačném směru do ohybnice (Operace E2)…vzniká budoucí rádius R7. Při ohýbání vznikají doplňkové vodorovné síly, které budou zachyceny vodícími deskami ohybníku(pravá a levá) 305 navedenými do vedení ohybníku 313.
Více k postupnému tvarování ohybů (2xOperace E) viz schemata v [Kap. 3.2.7]
Před dosažením dolní úvrati cca 10mm před dolní úvratí začíná podélný přestřih výrobku (Operace D2) držáku z z průběžné 6-ti m tyče. Těsně před dosažení dolní úvrati 5mm začíná kalibrace pěchováním (Operace F).
Průchodem dolní úvratí dojde k úplnému vytvarování ohybů (2x Operace E) i kalibraci „začátku“ držáku určenému k přivaření. Přestřih materiálu (Operace D2) je již dokončen a výrobek teoreticky lze vyjmout z nástroje. K vyjmutí polotovaru je ale nutné specifické řešení.
Foto nástroj již po odladění
(pevný doraz 310 modifikovaný) vodící desky ohybníku 305
ohybník s kalibrační dutinou 304 (průchod polotovaru nástrojem)
Ohybnice 308
pneu píst zajišťuje příčný posuv 318 supportu ohybnice 315
Spodní kotevní deska 301 Přidržovací deska (obrys) 314
Vedení ohybníku 313 (Obr.37) IV. KROK – Složený nástroj
310 původní IV. doraz spodní základová deska
(průchod polotovaru nástrojem) (s vedením ohybníku) 318 pneumatické ovládání 308 ohybnice v kluzném vedení
012 spodní základová deska (Obr.38) IV. KROK – spodní část nástroje
