-TPR-2

Tema Proiectului Conceperea procesului tehnologic si proiectarea matritei pentru executarea piesei de mai jos, conform desenului de executie, in conditiile productiei de serie mare sau masa (peste 1.000.000 de piese pe an ).

A. Proiectarea tehnologiei de prelucrare A.1. Analiza piesei si a datelor initiale. A.1.1. Proprietati fizico-mecanice ale materialului semifabricatului • Materialul ales pentru executarea piesei este CuZn30 (alama) din STAS 289 – 88 • Proprietatile alamelor Alamele sunt aliaje din cupru si zinc, in care continutul de zinc nu depaseste 45 %. Fata de cuprul pur, alama prezinta caracteristici mecanice si tehnologice superioare. Dintre alamele maleabile, alamele moi (10 – 30 % Zn) se folosesc la fabricarea pieselor electronice, a tevilor pentru serpentine, a tuburilor, alamele pentru presare (30 – 40% Zn) se folosesc pentru obtinerea de piese prelucrate prin aschiere (suruburi, roti, dintate etc. Alamele turnate (STAS 95 - 80) se intrebuinteaza pentru executarea de carcase, armaturi, garnituri. A.1.2. Compozitia chimica Proprietatile fizico-mecanice, compozitia chimica si dimensiunile si formele de livrare sunt date in SR ISO 1652-2000. Tab.1.1 Caracteristici fizico-mecanice Alungirea la Duritate rupere Marca aliajului

Stare de livrare

Rezistenta la rupere la tractiune , [

HB 10/1000/30

,

(informativ)

] [%]

CuZn 30

Brinell

min.

max.

O

270...350

50

45

55

85

HA

350...420

33

30

85

115

HB

420...520

15

12

115

150

Grosimea semifabricatului este de g=0,4 mm. A.1.3. Forme si dimensiuni de livrare STAS 289/ 88 Lotul este format din table de aceleasi dimensiuni, aceeasi marca, aceeasi clasa de precizie si aceeasi stare de livrare. Marimea lotului este de maxim 3000 Kg table din clasa de precizie A si maxim 1000 Kg pentru table din clasa de precizie B. Tablele de aliaje CuZn cu grosimea pana la 1,5 mm inclusiv, se livreaza ambulate in rame sau stelaje de lemn.

Marcarea trebuie sa cuprinda: marca de fabrica a interprinderii producatoare, marca aliajului, starea de livrare, clasa de precizie, dimensiunile tablei, numarul lotului. A.1.4. Precizarea tolerantelor, abaterilor si a rugozitatilor ce se impun In urma analizei desenului de executie al piesei, se constata ca: - sunt suficiente vederi care sa determine in mod univoc forma piesei; - piesa este determinata de dimensiunile inscrise pe desen; - este mentionata grosimea materialului din care se executa piesa; - abateri limita pentru dimensiuni fara limita de toleranta ale pieselor obtinute prin taiere, indoire sau ambutisare sunt date prin STAS 11111 - 86; - nu sunt cerinte ridicate privind calitatea de suprafata. Analiza desenului piesei permite formularea concluziei ca sunt respectate prescriptiile in vigoare legate de intocmirea desenelor de executie. Dimensiunea nominala

Clasa de precizie

0,1- 1

1-3

Grosimea tablei 3-6 Abateri limita

6-10

Peste 10

A.1.5. Calculul razelor minime de ambutisare In tabelele 1.2, 1.3, sunt date valorile minime ale razelor de racordare precum si precizia prescrisa diametrelor si inaltimilor pieselor obtinute prin ambutisare. Tab. 1.2 Raze minime de racordare penrtu piesele ambutisate, in mm Grosimea materialului g Raza flansei piesei Raza poansonului [mm] [mm] [mm] Pana la 1 2 3

Grosimea materialului g [mm] Pana la 1

Pana la 18 ±0,5

Tab.1.3 Precizia inaltimii pieselor cilindrice ambutisate cu flansa, in mm Inaltimea piesei H [mm] 18-30 30-50 50-80 80-120 120-180 180-260 ±0,6

±0,8

±1,0

±1,2

±1,5

±1,8

Capitolul 2. Calcule tehnologice. 2.1. Determinarea semifabricatului plan. Pentru piesele ambutisate de forma cilindrica, forma semifabricatului plan este circulara, iar diametrul sau este dat de relatia: √∑ [mm], unde Ai este suprafata unui element simplu din conponenta piesei. Pentru determinarea ariei semifabricatului se foloseste metoda descompunerii piesei in arii elementare, figura2.1. In cazul pieselor de precizie ridicata calculele se fac pe fibra medie a piesei.

Fig.2.1 Descompunerea piesei in arii elementare

Valorile ariilor elementare sunt:

(

)

(

)

Valoarea diametrului semifabricatului va fi: √∑

√

Se adopta:

La calculul diametrului semifabricatului se tine cont si de marimea adosului pentru taierea marginilor. Adaosul pentru taierea marginilor, , se alege in functie de diametrul flansei si de raportul dintre diametrul flansei si al piesei, (tab.5.5 [1]). Pentru reperul in cauza: }

2.2. Adoptarea tipului de banda. Pentru obtinerea reperului prin ambutisare in matrita succesiva, se alege un semifabricat tip banda cu intervale decupate, figura 2.2.

2.3. Stabilirea latimii benzii. Stabilirea corecta a latimii benzii contribuie, in mare masura, la folosirea eficienta a materialului si la obtinerea unor piese in concordanta cu desenul de executie. Pentru determinarea

latimii optime a benzii se tine cont de marimea campului de toleranta a adaosului la latimea benzii si marimea minima a puntitei laterale. Determinarea latimii benzii semifabricat se face pe baza schemei din figura 2.2 .

Fig.2.2 Banda cu intervale decupate

(

) }(

)

Latimea benzii se determina cu relatia: (

)

2.4. Determinarea distantei dintre riglele de ghidare.

Relatia de calcul pentru determinarea distantei dintre riglele de ghidare este:

(

)

Fig.2.3 Distanta dintre riglele de ghidare

2.5. Determinarea numarului de operatii de ambutisare. piesa cu flansa lata In cazul ambutisarii piselor cilindrice cu flansa lata, se calculeaza un coeficient conventional de ambutisare, a carui expresie este:

In care: d – diametrul piesei; Dc – diametrul conventional al semifabricatului, necesar pentru realizarea partii cave a piesei (fara flansa). Pentru determinarea diametrului conventional se foloseste metoda descompunerii in arii elementare,figura 2.4, considerandu-se piesa cilindrica fara flansa.

Fig.2.4 Descompunerea piesei fara flansa in arii elementare Valorile ariilor elementare sunt:

(

)

(

)

Valoarea diametrului conventional va fi: √∑

√

Valoarea coeficientului conventional de ambutisare este:

Pentru determinarea numarului de operatii de ambutisare se compara valoarea coeficientului conventional de ambutisare, relativa a materialului

calculat, cu valoarea

din tabelul 2.1, in functie de

si grosimea

.

Tab.2.1 Valoarea optima a coeficientilorconventionali pentru prima ambutisare a pieselor cu flansa lata.

2...1,5

1,5...1,0

1,0...0,5

0,5...0,2

0,2...0,06

1,1

0,46

0,50

0,53

0,55

0,58-0,60

1,5

0,52

0,56

0,58

0,60

0,62-0,64

2,0

0,58

0,62

0,64

0,66

0,68-0,70

2,5

0,65

0,68

0,70

0,73

0,75-0,78

2,8

0,70

0,74

0,78

0,80

0,82-0,85

}

}

doua sau mai multe operatii

Se adopta

si se determina

, cu relatia:

Se verifica daca diametrul astfel calculat respecta conditia ca sa se traga in cavitatea placii active cantitatea de material necesara pentru obtinerea piesei cu flansa, cu dimensiunile flansei prevazute pe desenul de executie, adica daca este indeplinita conditia: ()

In care: ( ) - raza de racordare a placii de ambutisare la prima operatie; √(

()

(

()

- adaos pentru tundere.

))

√(

(

))

33,44 + 2·2,39 ≤ 34+2 38,22 ≤ 36

conditia

, nu se respecta.

()

In acest caz se adopta din tabelul 2.1 un coeficient de ambutisare conventional mai mic, respectiv

, pentru o valoare mai mica a raportului , pentru acelasi raport

calculeaza

si se

.

Se adopta

Se verifica conditia:

()

+ 2·2,39 ≤ 34+2 35,33 ≤ 36

conditia

, este respectata

()

trei opratii de ambutisare.

In acest caz se aleg din tabelul 2.2, coeficientii de ambutiare operatii de ambutisare.

si

pentru urmatoarele

Tab.2.2

m1 m2 m3

1,5…1,0

1,0…0,5

0,5…0,2

0,50 – 0,53 0,75 – 0,76 0,78 – 0,79

0,53 – 0,55 0,76 – 0,78 0,79 – 0,80

0,55 – 0,58 0,78 – 0,79 0,80 – 0,81

Coficientii de ambutisare pe operatie alesi, sunt:

Pentru acesti coeficienti se verifica obtinerea diametrului piesei prin cele trei operatii de ambutisare.

Pentru ca la ultima operatie de ambutisare sa se obtina diametrul piesei, se majoreaza coeficientul de ambutisare pana la maxim .

Coeficientii de ambutisare pe operatie vor fi:

Se face verificarea obtinerii diametrului piesei:

2.6. Determinarea tipului operatiilor de ambutisare. Pentru determinarea tipului de ambutisare se tine seama de indicatiile din tabelul 2.3, functie de grosimea relativa a materialului, si de valoarea coeficientului de ambutisare pe operatie . Tab.2.3 Numarul operatiei

Valoarea coeficientului de ambutisare

Valoarea grosimii relative

Felul ambutisarii

cu apasare-retinere Op. I

cu/fara apasare-retinere fara apasare-retinere cu apasare-retinere

Op. II÷n

cu/fara apasare-retinere fara apasare-retinere

; ; ; Conform indicatiilor din tabelul 2.3, aleg: -

pentru Op. I, ambutisare cu apasarea si retinerea semifabricatului;

-

pentru Op. II÷n, ambutisare fara apasarea si retinerea semifabricatului.

2.7. Adoptarea razelor de racordare. In procesul de ambutisare de marimea razelor de racordare ale muchiilor placii active depind: tensiunile in materialul ambutisat, forta de ambutisare, valoarea admisibila a coeficientului de ambutisare, marimea ondulatiilor, a cutelor si rupturilor. Prin marirea razei de racordare a placii active, , procesul de ambutisare se imbunatateste, intrucat eforturile in sectiunea periculoasa se micsoreaza.

Pentru fiecare operatie de ambutisare in parte se determina razele de racordare ale placii active si ale poansoanelor. Op.I Raza poansonului:

(

)

)

√(

)

√(

Raza placii active:

(

)

Op.II Raza placii active se adopta egala cu raza flansei piesei, Raza poansonului:

(

)

(

)

In cazul in care razele de racordare calculate, sunt mai mici decat razele piesei, acestea se adopta egale cu razele de pe desenul de executie. Razele de racordare ale placii, respectiv ale poansoanelor pentru fiecare operatie sunt date in tabelul 2.4. Tab.2.4 Valorile razelor de racordare pentru elementele active Numarul operatiei

Raza placii active

Raza poansonului

Op.I

4

11

Op.II

4

7

Op.III

4

4

2.8. Calculul diametrelor intermediare.

2.9. Calculul inltimilor intermediare. Calculul inaltimii de ambutisare pentru fiecare operatie este necesar pentru determinarea lungimii si cursei de lucru a poansoanelor, precum si a cursei culisorului presei. Determinarea valorilor inaltimilor intermediare se face prin metoda egalarii ariilor.

h1 = 0.25(

h2 = 0.25(

h3 = 0.25(

) =0.25(

)= 34,47[mm];

) = 0.25(

)

) =0.25(

26,99 [mm]; )

32,88[mm].

2.10. Intocmirea fisei tehnologice.

Material SR ISO1652-2000

Sectiune [mm]

CuZn15

0,3

Operatia Nr. Denumirea crt. operatiei sau fazei 1 Decuparea intervalelor

Schita operatiei sau fazei

Caracteristici mecanice minime σr=27.5 daN/mm2 =23,6 daN/mm2 85 HB Masina SDV Unealta

-matrita succesiva

2

Ambutisare

3

Ambutisare

4

Ambutisare

5

Perforare

6

Decupare

7

Control

-control dimensional -control de calitate

-subler -micrometru

3. Calculul forţelor de ambutisare şi a lucrului mecanic 3.1. Calculul forţelor de ambutisare Forţa totală de ambutisare se determină cu relaţia:

; 3.2. Calculul fortei propriu-zisa de ambutisare • Formula de calcul

Tab.3.1 F Forta 1 2 3

[mm] 3,14

0,3

0,9 0,75 0,45

27,5

3.3. Calculul fortei de fixare al semifabricatului • Formula de calcul (

) Tab.3.2 Q

Forta 1 2 3

[mm] 0,785

63

36,66 27,50 22

2,24 4 4

0,15

3.4 Calculul fortei de scoatere de pe poanson • Formula de calcul

Tab.3.3 Forta 1 2 3

[daN]

[daN]

0,25

3.5 Calculul fortei necesara pentru comprimare dispozitivului de amortizare • Formula de calcul

Tab.3.4 Forta 1 2 3

[daN]

[daN]

0,1

3.6. Calculul fortei totale la ambutisare Tab.3.5 Forta 1 2 3

[daN]

[daN]

[daN]

4006,7

3.7Calculul fortelor de decupare - perforare • Formula de calcul [daN] Unde: ,

[daN]

Tab.3.6 Forta 1 2 3

[mm]

0,6

0,3

19,25 197,92

685,79

3.8 Calculul fortelor de impingere prin placa activa • Formula de calcul

Unde: , h=3 Tab.3.7 Forta 1 2 3

[buc]

[mm] 0,04

[daN]

[daN]

3 685,79

82,29

3.9 Calculul fortei de scoatere de pe poanson • Formula de calcul

Tab.3.8 F orta 1 2 3

[daN]

[daN]

0,03 685,79

20,57

3.10 Calculul fortei totale de decupare si perforare • Formula de calcul [daN]

Tab.3.9 Forta 1 2 3

[daN]

20,57

[daN]

[daN]

685,79

82,29

[daN]

788,65

3.11 Forta totala Ftot = 4006,7 + 1214,2 Ftot = 5220,9 [daN] 3.12. Calculul lucrului mecanic

Lm 

C  Ft  h [ j ] unde : 1000

Ft - forţa totală calculată [N]; h - adâncimea ambutisării [mm]; C - coeficientul dat de raportul dintre forţa medie şi cea maximă din proces. . 3.13 Determinarea centrului de presiune • Formula de calcul ∑ ∑

∑

[mm]

∑

[mm] Tab.3.10

[daN] 1 2 3 4 5 6

788,65

[mm] 23,63 123,88 190,68 257,48 324,28 391,03

0

[mm]

0

B. Proiectarea echipamentului de deformare Capitolul 4. Adoptarea dimensiunilor elementelor componente ale stantelor 4.1 Alegerea materialelor din care se confectioneaza elementele componente Tab. 4.1 Poansoane si placa activa Placa de ghidare

OLC 10 OLC 45

Rigle de ghidare Stifturi de pozitionare Poansoane de pas Placa de baza Placa superioara Placa port - poanson Suruburi Coloane de ghidare

OL 50 OLC 45 OLC 10 OL 42 OL 42 OL 50 OL 37 OLC 15

Bucse de ghidare

OLC 15

Cep de prindere

OLC 45

Calire + revenire 58- 60 HRC Cementare 0,8 – 1,2 mm Calit 58 – 60 HRC Calire + revenire 58 – 60 HRC

Cementare pe adancime 0,8 -1,2 mm Calire la 58 – 62 HRC Calire + revenire

4.2 Adoptarea dimenseunilor elementelor active (EDT) 4.2.1 Adoptarea dimensiunilor placii active a) inaltimea placii active (

√

)

√

b) distanta minima dintre marginea placii si muchia activa

c) lungimile placii active

d) latimea minima a placii active

e) diametrul gaurilor pentru fixarea cu suruburi si stifturi

f) diametrul gaurilor de stift (

)

)

h) distanta minima dintre marginile placii si gaurile de fixare cu surub

104 [mm] 105 [mm] Elementul caracteristic al placilor active il constituie geometria partii de lucru, care este: -

cu guler cilindric si degajare conica

Fig. 5.1 Dimensiunile orifiilor din placile activa

4.2.2 Dimensionarea poansoanelor pentru decupare si taiere - Lungimea poansoanelor (

Recomandari : (

)

(

) (

)

)

(

)

4.2.3 Calculul dimensiunilor partilor de lucru a elementelor active la decupare- perforare A) Stabilirea jocului minim intre matrita si poanson g =1 [mm]

Tolerante de executie poansoanelor si placilor active Tab.5.2 Grosimea materialului [mm]

Jocul initial

0,3

0,02

Toleranta de executie [mm] 0,015

0,010

B) Stabilirea dimensiunilor elementelor active

Felul operatiei Decupare Perforare

Tab.5.3 Relatiile pentru stabilirea dimensiunii elementelor activa ( ) ( ) ( ) ( )

• Perforare Tab.5.4 Nr. Poanson 1 2

D [mm] [mm] 4 0,02 34 0,02

[mm] 0,015 0,02

[mm] 0,010

[mm] ( ) ( )

( (

[mm] ) )

4.2.4 Calculul dimensiunilor partilor active la indoire Pentru piesele la care se impune respectarea dimensiunii interioare Bi : (

)

(

)

Pentru piesele la care se impun respectarea dimensiunii exterioare a piesei Be : (

)

(

)

4.3 Adoptarea dimensiunilor geometrice ale elementelor de sustinere si reazem a) placa de baza - lungimea placii de baza

- latimea placii de baza

- inaltimea placii de baza (

)

b) Placa superioara (de cap)

(

c) Placa port - poanson

)

d) Placa de presiune

4.4 Elemente de ghidare (pentru deplasarea precisa poanson - placa) a) placa de ghidare (se aseaza deasupra placii active) - asigura si desprinderea semifabricatului de pe poanson confundandu – se cu placile de extractie care pot asigura si ghidarea.

b) coloane si bucse de ghidare Dupa forma constructiva coloanele pot fi : - netede - in trepre Dupa modul de asamblare cu placa de baza - ajustaj presat Dupa forma constructiva - fara guler Din puncte de vedere al materialului din care se confectioneaza bucsele - metalic

4.5 Elemente pentru conducerea si pozitionarea semifabricatului in interiorul stantei a) rigla de ghidare - lungimea rigleri

(

- latimea riglelor

- grosimea riglei (

)

b) poansoane de pas (cutite de pas) - lungimea cutitului de pas

)

Bibliografie

1. Dr.Ing. Vasile Braha, Dr. Ing. Gheorghe Nagîţ – Tehnologii de stantare si matritare – Indrumar de proiectare – Ed. Tehnica-Info , Chisinau 2002

2. Dr.Ing. Vasile Braha, Dr. Ing. Gheorghe Nagîţ, Sef. lucr. Dr. Ing. Florin Negoescu Tehnologia presarii la rece – EdituraTehnica, Stiintifica si Didactica CERMI – Iasi 2003

3. M. Teodorescu, Gh. Zgura, D. Nicoara, Fl. Draganescu, M. Trandafir, Gh. Sindila

- Elemente

de proiectare a stantelor si matritelor - Ed. Didactica si Pedagogica – Bucuresti 1988

4. Adrian A. Cirillo – Proiectarea stantelor si matritelor Vol. I si II – Institutul Politehnic Iasi, Facultatea de Mecanica – Iasi 1972

5. Dr. Ing. Gheorghe Nagîţ, Dr.Ing. Vasile Braha – Analiza creativa a proceselor de stantare si matritare la rece – Indrumar pentru practica – Ed. Tehnico – Info –Chisinau 2001