Alati i naprave

UNIVERZITET U TUZLI MAŠINSKI FAKULTET PROIZVODNO MAŠINSTVO

Seminarski rad ALATI I NAPRAVE

Ime i prezime studenta: Odsjek:

Jasmin Mrkaljević II – 153/05 Proizvodno mašinstvo

Seminarski rad

Alati i naprave

SADRŽAJ: Popis slika Popis tabela Postavka zadatka 1.

UVOD

7

2.

NAPONSKI DNOSI PRI PROBIJANJU I PROSJECANJU

10

3.

PRORAČUN SILA PROBIJANJA I PROSJECANJA

12

4. 4.1. 4.2. 4.3.

SMANJANJE SILE PROBIJANJA I PROSJECANJA Alati sa zakošenim reznim ivicama Alati sa različitom dužinom prosjekača (probojca) Probijanje i prosjecanje pri povišenim temperaturama

14 14 15 15

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. 5.11. 5.12.

ELEMENTI ALATA ZA PROBIJANJE I PROSJECANJE Čepovi (rukavci) Gornja ploča Međuploča Noseća alata Prosjekači i probojci (noževi) Vodeća ploča Rezna ploča Osnovna ploča Kućišta Elementi za vođenje i skidanje trake Elementi za baziranje trake u alatu Elementi za povezivanje i centriranje dijelova alata

16 16 16 17 18 19 21 22 23 24 25 26 29

5.

6. 6.1.

Analiza ekonomičnosti 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3.

6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.2.4. 6.2.5. 6.2.6. 6.3.

Proračun rezne ploče i noževa Zazor između rezne ploče i noževa Dimenzionisanje otvora u reznoj ploči i poprečni prejek noževa Proračun gabaritnih mjera rezne ploče Proračun prosjekača na pritisak Provjera probojca na izvijanje Provjera opasnosti od utiskivanja probojca u reznu ploču Proračun sile probijanja i prosjecanja i izbor prese

30 30 30 31 32 34 34 35 37 38 39 39 40

2

Seminarski rad

7. 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. 7.7.

Alati i naprave

KONSTRUKTIVNE KARAKTERISTIKE OSTALIH DIJELOVA ALATA Izbor tipa alata Izbor vodećih stubova i vodećih čahura Nosač noževa Vodeća ploča Osnovna ploča Elementi za vezu i centriranje dijelova alata 3D model sklopljenog alata

42 42 42 43 43 44 44 45

LITERATURA PRILOZI

3

Seminarski rad

Alati i naprave

POPIS SLIKA

Slika 1. Slika 2. Slika 3. Slika 4. Slika 5. Slika 6. Slika 7. Slika 8. Slika 9. Slika 10. Slika 11. Slika 12. Slika 13. Slika 14. Slika 15. Slika 16. Slika 17. Slika 18. Slika 19. Slika 20. Slika 21. Slika 22. Slika 23. Slika 24. Slika 25. Slika 26. Slika 27. Slika 28. Slika 29. Slika 30. Slika 31. Slika 32. Slika 33. Slika 34. Slika 35. Slika 36. Slika 37. Slika 38. Slika 39.

Primjer prosjecanja i probijanja Primjer alata za prbijanje i prosjecanje Faze probijanja/prosjecanja kod normalnog zazora Naponski krugovi Primjer zakošenja na reznim ivicama rezne ploče i noža Primjer stepenastog višesječnog alata Čep bez rukavca i sa rukavcem Primjer izgleda gornje ploče Primjer izgleda međuploče Primjer izgleda noseće ploče Način učvršćivanja prosjekača i probojca u nosećoj ploči Osiguranje probojca/prosjekača od zakretanja Profilni prosjekači Okrugli probojci Noževi za odsjecanje i djelimično probijanje Šuplji prosjekači Vodeća ploča Rezna ploča Rezni profil otvora u reznoj ploči Osnovna ploča Primjer jednog kućišta Vođica sa osiguračem Izgled kućišta Razne konstrukcije elastičnih traka za vođenje Čivije za vođenje trake Elementi za skidanje trake Obične konstrukcije graničnih čivija Graničnici za prvi komad Oblici koračnih noževa Primjer navlakača Uređaj s kukom Položaj otvora za vijke i čivije Jednoredni uzdužni raspored Jednoredni poprečni raspored Jednoredni poprečni raspored sa zaokrenutim komadima za 1800 Zazor između reznih ivica rezne ploče i probojca/prosjekača Prikaz komada po operacijama prosjecanja – probijanja Probojac 3D model slopljenog alata

7 7 8 11 14 15 16 17 17 18 18 19 20 20 21 21 22 23 23 24 24 24 25 25 26 26 26 27 27 28 28 29 30 31 32 34 35 40 45

4

Seminarski rad

Tabela 1. Tabela 2. Tabela 3. Tabela 4. Tabela 5. Tabela 6. Tabela 7. Tabela 8. Tabela 9. Tabela 10. Tabela 11.

Alati i naprave

Dimenzije koračnog noža Tolerancije i dimenzije izrade dijela prosjecanjem Tolerancije i dimenzije izrade dijela probijanjem Tolerancije i dimenzije koračnog noža Rastojanje otvora za vijke Dimenziona uputstva z aglave vijaka sa šestostranom slijepom rupom Tehničke karakteristike ekscentrične prese Izbor tipa alata Tolerancije i dimenzije otvora nosača noževa Tolerancije i dimenzije u vodećoj ploči Tolerancije i dimenzije u osnovnoj ploči

35 36 37 37 38 38 41 42 43 43 44

5

Seminarski rad

Alati i naprave

Postavka zadatka Konstruisati alat za izradu 45000 izradaka za proizvod prikazan na slici ako je materijal izradka Č.0645 sa kvalitetom izradka IT10. Debljina lima izradka je s=1 [mm]. Potrebno je izvršiti: I. II. III. IV. V. VI.

analizu ekonomičnosti, proračun rezne ploče i reznih noževa, proračun sile prosjecanja i izbor prese, proračun konstrukcijskih karakteristika ostalih dijelova, 3D model alata za prosjecanje i probijanje Dati radioničke crteže svih nestandardnih dijelova alata

6

Seminarski rad

Alati i naprave

1. UVOD Tipične operacije razdvajanja materijala pomoću alata na presama su svakako, prosjecanje i probijanje. Kod ovih operacija se materijal razdvaja po zatvorenoj konturi. Kod prosjecanja je prosječeno jezgro radni komad, a ostatak trake je otpadak, a kod probijanja je probijeno jezgro otpadak.

Slika 1. Primjeri prosjecanja i probijanja I – prosjecanje, II – probijanje Alat za probijanje ili prosijecanje radi na istom principu kao i makaze, s time da se ovdje materijal razdvaja po zatvorenoj krivulji, prema obliku komada. Prosjekač/probojac 1, koji se radi od legiranog alatnog čelika, učvršćen je u nosaču probojca/prosjekača 4, na taj način što mu je vrh raskovan. Da bi se povećala površina koja prenosi silu prosijecanja/probijanja i smanjio površinski pritisak, kaljeni prosjekač/probojac se ne naslanja direktno na gornju ploču 6 (izrađenu od konstrukcionog čelika), nego na kaljenu međuploču 5. Cijeli gornji sklop alata se najčešće povezuje zavrtnjima i osigurava cilindričnim kočićima. Gornji dio alata je preko cilindričnog rukavca 8 spojen je sa pritiskivačem prese 9. Ploča za stezanje je zavrtnjima vezana sa pritiskivačem prese. Ispadanje cilindričnog rukavca se sprečava zavrtnjem, osiguranim protunavrtkom.

Slika 2. – Primjer alata za probijanje i prosijecanje

7

Seminarski rad

Alati i naprave

Ploča za vođenje 3, vrši razne funkcije, kao što su: • • •

vođenje prosjekača 1 odnosno usmjeravanje (centriranje) gornjeg u odnosu na donji dio alata, vođenje trake lima, skidanje odpadaka sa prosijekača nakon završene operacije prosijecanja.

Graničnik 11, u najednostavnijoj izvedbi, zavrtnjem je direktno vezan uz prsten za prosijecanje. Traka se pomjera u povratnom hodu prese, do graničnika za veličinu posmaka x (u smijeru strelice). Prsten za prosijecanje se radi od legiranog alatnog čelika i nakon toga se termički obrađuje. Donja ploča 7 se postavlja na steznu ploču 10 i učvršćuje se najčešće pomoću stezaljki 12 i zavrtnjima 13 sa T- glavom. U stolu prese postoje otvori predviđeni za ispadanje jezgra (gotovih komada) kod prosijecanja, odnosno otpatka kod probijanja. U procesu probijanja odnosno prosijecanja mogu se uočiti 3 faze. U početku procesa deformacije (I faza), materijal je pod dejstvom pritiska prosjekača izložen opterećenju na elastično savijanje, koje u nekom trenutku prerasta u plastično savijanje, kombinovano sa istezanjem vlakana. Pri daljnjem prodiranju prosjekača u materijal (II faza), nastaju po prekoračenju granice gnječenja znatnije deformacije ispod prosjekača. U stvari, u ovoj fazi se materijal savija i utiskuje u otvor prstena za prosijecanje, tako da se sila koju prenosi prosjekač na materijal koncentriše na granični prstenasti sloj materijala, između reznih ivica prosjekača i prstena za prosijecanje. Ova koncentarcija vanjskih sila dovodi prstenasti sloj do plastične deformacije. Vlakna u ovoj fazi nisu još prekinuta, iako vec nastaje istiskivanje jezgre. Pri daljnjem prodiranju prosjekača u materijal (III faza), usljed veoma male dužine prstenastog elementa koji se deformiše, stepen defoframcije znatno prevazilazi dozvoljenu granicu. Tako dolazi do stvaranja prvih prskotina ispred reznih ivica i do konačnog prekida materijala i istiskivanja jezgre.

Slika 3. Faze probijanja/prosijecanja kod normalnog zazora I – prva faza, II – druga faza, III – treća faza 1 – materijal – lim, 2 – rezna ploča, 3 – noža/alat za probijanje/prosjecanje 4 – izradak/otpadak Najveća relativna dubina prodiranja prosjekača ε kod kojeg dolazi do razdvajanja materijala zavisi od: •

vrste materijala – sa povećanjem tvrdoće pada vrijednost dubine prodiranja ε.

8

Seminarski rad • •

Alati i naprave

debljine materijala – sa povećanjem debljine, takođe, opada ε. stanja reznih ivica alata – ukoliko su rezne ivice prosjekača i prstena za prosjecanje tupe, tada prosjekač mora da prodre dublje u materijal da bi doslo do razdvajanja istog.

Veličina zazora bitno utiče na kvalitet prosiječenog komada. Kod normalnog zazora jezgro je bez grata (oštrih ivica). Ukoliko je zazor manji od od normalnog, tada dolazi do gnječenja dijela materijala između reznih ivica, pa se time dobija nekvalitetno jezgro sa iglama (gratom), nastalih gnječenjem materijala.

9

Seminarski rad

Alati i naprave

2. NAPONSKI ODNOSI PRI PROBIJANJU I PROSIJECANJU Mehanika procesa prosijecanja i probijanja, a posebno analiza naponskih odnosa je vrlo važna za postavljanje optimalnih uslova deformacije: izbora neophodnog intervala zazora između prosjekača i prstena za prosijecanje, određivanja sila prosijecanja, kvaliteta prosječene površine, vijeka trajanja alata i tačnosti proizvoda. U teoretskim raspravama do danas se isključivo polazilo od toga da proces probijanja odnosno prosijecanja prema klasifikaciji naponskih odnosa spada u čisto smicanje, što znači da u ravni prosijecanja/probijanja nema normalnih napona. Međutim, novija ispitivanja pokazuju da u ravni prosijecanja osim tangencijalnih napona postoje i normalni naponi. Čisto smicanje kao naponsko stanje ima mjesta samo u početku, i to kod prosijecanja bez zazora. U elementu napregnutog tijela javljaju se normalni naponi u glavnim pravcima. Glavni normalni naponi su po apsolutnoj vrijednost međusobno jednaki, samo su suprotnog smjera (istezanje - pritisak). U ravni odsijecanja, koja sa glavnim pravcima zaklapa ugao 450 vladaju najveći tangencijalni naponi i u toj ravni nema normalnih naprezanja. Pod uticajem dejstva alata (prosjekač,probojac), prvo dolazi do sabijanja materijala, zatim istezanja i istovremenog savijanja. Sa pojavom plastične deformacije počinje se mijenjati oblik komada usljed čega dolazi do dodatnih napona. Kod plastične promjene oblika u slojevima i elementima tijela koji teže povećanju dimenzija nastaju dodatni naponi, koji smanjuju osnovne napone, a u slojevima i elementima tijela koji teže smanjenju dimenzija nastaju dodatni naponi koji povećavaju osnovne napone. Kao posljedica pjave dodatnih napona dolazi do: • • •

povećanja specifičnog deformacionog otpora, promjene osnovnih napona,jer se dodatni naponi sabiraju sa osnovnim naponima,stvarajući tako radne napone, promjene šeme naponskog stanja radnih napona izazvanih vanjskim silama.

Kod probijanja i prosijecanja materijal u zoni prosijecanja/probijanja teži se ka smanjenju dimenzija. Zbog toga nastaju dodatni naponi koji povećavaju osnovne napone. Sabiranjem dodatnih sa osnovnim naponima nastaju stvarni naponi. To znači da će naponi pritiska po apsolutnoj vrijednosti biti manji od osnovnih, a naponi istezanja veći. Zbog toga se i kod najpovoljnijih uslova čistog smicanja (prosijecanje bez zazora), šema naponskog stanja mijenja i nalazi negdje između čistog smicanja i svestranog istezanja. Karakteristika naponskog stanja se može proučavati iz odnosa

σ , za sljedeće primjere: τ

σ = 0 ; čisto smicanje ( Slika 4 .a. ) τ σ +σ3 σ 1 = τ ; σ 3 = −τ ; σ 2 = 1 =σ = 0 2

σ < 1 ; mješovito stanje pritiska i istezanja (Slika 4.b.) τ σ +σ3 σ 1 = σ + τ ; σ 3 = σ −τ ; σ 2 = 1 = σ 1 ; svestrano istezanje (Slika 4.d.) τ σ +σ3 σ 1 = σ + τ ; σ 3 = σ −τ ; σ 2 = 1 = σ >τ 2

Slika 4. Naponski krugovi

11

Seminarski rad

Alati i naprave

3. PRORAČUN SILA PROBIJANJA I PROSIJECANJA U proračunima koji se koriste u tehničkoj praksi od presudnog značaja za određivanje sile probijanja i prosijecanja je maksimalna vrijednost napona smicanja ili čvrstoća smicanja τ M . Napon smicanja kod probijanja i prosijecanja nije konstantna veličina, nego se mijenja u zavisnosti od relativne dubine prodiranja prosjekača/probojca, po određenim zakonitostima u zavisnosti od vrste materijala i temperature deformacije. Kod prosijecanja/probijanja u hladnom stanju sa porastom tvrdoće materijala raste i vrijednost napona smicanja τ M , dok relativna dubina smicanja opada. Kod rada pri povišenim temperaturama za određeni materijal čvrstoća smicanja opada, a relativna dubina smicanja raste sa povećanjem temperature. Nominalni naponi u momentu razdvajanja materijala: • •

Fm A0 F čvrstoća smicanja: τ m = m A0

čvrstoća istezanja: σ m =

( A0 =

πd 2 0 4

)

( A0 = πds )

Stvarni naponi u istoj fazi opterećenja materijala:

Fm Fm = Am A0 (1 − Ψm ) F Fm Fm = m = = Am πds( s − z ot ) A0 (1 − ε ot )

•

istezanje: k m =

•

smicanje: τ mst

•

gdje je: Fm - sila u momentu razdvajanja

•

Ψm =

•

ε ot

A0 − Am - poprečna kontrakcija A0 z = ot - relativna dubina prosijecanja. s

Stvarni naponi su veći od nominalnih:

k m > σ m i τ mst > τ m jer je Am < A0 . Sila prosijecanja (probijanja) za alate sa paralelnim reznim ivicama se određuje po obrascu:

F = L ⋅ s ⋅τ m ⋅ N gdje je: • • •

L [mm ] - opseg dijela koji se probija (prosijeca) ili opseg platine s [mm ] - debljina materijala  N  - čvrstoća smicanja. τm  2   mm 

12

Seminarski rad

Alati i naprave

Posebni slučajevi: Okrugla platina prečnika d , L = πd

F = π ⋅ d ⋅ s ⋅τ m ⋅ N Kvadratna platina stranice a , L = 4a

F = 4a ⋅ s ⋅ τ m ⋅ N Pravougaona platina strana a i b ; L = 2( a + b)

F = 2(a + b)s ⋅ τ m ⋅ N Ovako proračunata sila prosijecanja se zbog neravnomjernosti debljine materijala,kao i tupljenja reznih ivica alata (do kojeg neizbježno dolazi u eksploataciji) povećava za 30%, tako da je stvarna sila u na osnovu koje se određuje presa:

FM = 1,3 ⋅ F = 1,3 ⋅ L ⋅ s ⋅ τ m ⋅ N

13

Seminarski rad

Alati i naprave

4. SMANJENJE SILE PROSIJECANJA/PROBIJANJA Smanjenje sile probijanja (prosijecanja) se može postići na tri načina: • • •

zakošenjem reznih ivica noža (rezne ploče), alatima sa različitom dužinom prosjekača (probojca) i prosijecanjem/probijanjem pri povišenim temperaturama.

4.1. Alati sa zakošenim reznim ivicama Zakošenje reznih ivica kod prosijecanja se izvodi na prstenu za prosijecanje,jer prosječeno jezgro – radni komad ostaje ravno,dok se ostatak trake – otpadak krivi. Kod probijanja je obrnuto. Probijeno jezgro je otpadak i ono se krivi, dok je ostatak – radni komad ravan,zato se iskošenje izvodi na probojcu. Veličina zakošenja H i ugao zakošenja ϕ se biraju u zavisnosti od debljine materijala u granicama: •

za s ≤ 3 mm bira se H ≤ 2s i ϕ ≤ 5

•

za s > 3 mm bira se H = s i ϕ ≤ 8

o

o

Ukoliko se izvode veće zakošenja,tada usljed velikih deformacija dolazi i do krivljenja radnih komada,pa je nakon prosijecanja potrebno komade ravnati. Sila prosijecanja/probijanja kod alata sa zakošenim reznim ivicamase može izračunati po približnom obrascu:

F ≈ k ⋅ L ⋅ s ⋅τ m ⋅ N Koeficijent k ima vrijednost: • •

za H = s , k = 0,4 ÷ 0,6 za H = 2s , k = 0,2 ÷ 0,4 .

Sa povećanjem vrijednosti zakošenja H opada maksimum sile, ali se povećava hod prosjekača. Zakošenje reznih ivica alata nije preporučljivo izvoditi kod prosijecanja komplikovanih oblika.

Slika 5. Primjeri zakošenja na reznim ivicama rezne ploče i noža 1 – prosjecanje, 2 – probijanje, 3 – zasjecanje

14

Seminarski rad

Alati i naprave

4.2. Alati sa različitom dužinom prosjekača/probojca Ukoliko se koristi višesječni alat za istovremeno probijanje/prosijecanje nekoliko dijelova odnosno otvora, tada se prosjekači/probojci izvode sa različitim dužinama. Da bi se spriječilo savijanje lima, prosijecanje/probijanje se vrši sa držačem lima koji u povratnom hodu pritiskivača pod dejstvom opruga vrši i funkciju skidača. Ovim se maksimumi sila probijanja/prosijecanja vremenski pomijeraju, tako da ne dolazi do sumiranja istih. Razlika dužina ∆l se uzima u zavisnosti od debljine lima, u granicama: • •

∆l = s ,za tanje s ∆l = ,za deblje limove. 2

Višesječni alat sa različitom dužinom probjca, kao konstruktivno rješenje ima niz prednosti. Pored toga što se smanjuje rezultantna sila, znatno se smanjuje i trošenje alata, povećava se stabilnost prosjekača, te otpornost na izvijanje. Tanji prosjekači se izvode tanji od debljih.

Slika 6. Primjer stepenastog višesječnog alata 1 – srednji probojac, 2 – bočni probojac, 3 – ploča za probijanje, 4 – držač lima, 5 – opruga držača, 6 – gornja ploča, 7 – lim 4.3. Prosijecanje/probijanje pri povišenim temperaturama Sa povećanjem temperature materijala opada i čvrstoća na smaicanje istog. Obrasci za proračun sile prosijecanja/probijanja su isti kao i kod obrade u hladnom stanju, stim što se za τ m uzima vrijednost za odgovarajuću temperaturu, iz odgovarajućih tabela ili sa dijagrama. Najpovoljnije temperature za prosijecanje čelika leže u području između 700 – 900 oC, pri čemu donju granicu treba izbjegavati .Čelik se ovim postupkom ne može prerađivati u intervalu 100 – 400 oC,koji se označava kao interval temperaturne krtosti.

15

Seminarski rad

Alati i naprave

5. ELEMENTI ALATA ZA PROBIJANJE/PROSIJECANJE Svaki alat za probijanje/prosijecanje, bez obzira na tip,satoji se iz pokretnog – gornjeg dijela, koji se pričvršćuje za pritiskivač i nepokretnog – donjeg dijela, koji se vezuje za radni sto prese. U zavisnosti od broja dijelova, njihove namjene, alati za ovu obradu lima mogu biti prosti (alati bez vođenja) i složeni (alati sa vođenjem). Kao satavni dijelovi ovih alata mogu se pojaviti: čepovi, gornja ploča, međuploča, noseća ploča, probojci i prosjekači, vodeća ploča, rezna ploča, osnovna ploča, kućište, elementi za vođenje i skidanje trake, elementi za lokalizaciju u alatu, elementi za povezivanje i centriranje dijelova alata. 5.1. Čepovi (rukavci) Čepovi su elementi koji služe za pričvršćivanje gornjeg dijela alata za pritiskivač prese. Najčešće se izrađuju od čelika Č.0545.Postoje sljedeće vrste čepova: • • • •

čepovi bez osigurača (koriste se kod alata sa vođenjem), čepovi sa osiguračem, čepovi sa vijencem (osiguravaju se čivijom ili vijkom), spojni čepovi koji mogu biti sa vijka i sa vijkom (upotrebljavaju se kod alata sa kućištima).

Slika 7. Čep bez rukavca (a), čep sa rukavcem (b) 5.2. Gornja ploča Gornja ploča je element koji služi za pričvršćivanje čepa i pritiskača prese sa gornje strane i vezivanje i nošenje međuploče i noseće ploče sa donje strane. Primjenjuje se kod alata sa vodećom pločom i drugih alata, a izrađuje se najčešće od čelika Č0545,Č0445 i Č0400. Oblik i dimenzije ploče zavise od broja probojaca i prosjekača te njihovog rasporeda. Debljina noseće ploče treba da bude 18 mm za manje, odnosno 23 mm za veće alate, odnosno prema dužini navoja na čepu. Oslone površine gornje ploče trebaju da budu brušene zbog zbog njihovog paralelnog pložaja i postavljanja ose čepa pod uglom 90o. U gornjoj ploči izrađuje se otvor sa odgovarajućim navojem za čep. Da bi se izbjeglo ekscentrično opterećenje alata i njegovo brzo trošenje, osa otvora za čep mora biti postavljena u težištu probijanja i prosijecanja. Da bi se odredio centar pritiska, pored vrijednosti sila probijanja i

16

Seminarski rad

Alati i naprave

prosijecanja može se uzeti i obim kontura. Težište konture se određuje grafičkim ili analitičkim putem.

Slika 8. Primjer izgleda gornje ploče 5.3. Međuploča Međuploča se postavlja između gornje ploče i noseće ploče. Njena uloga je da prenese pritisak prese od čepa na probojce i prosjekače i da spriječi plastičnu deformaciju na oslonim površinama gornje ploče i čepu, do koje dolazi naročito ako su probojci/prosjekači manjeg prečnika. Međuploča se izrađuje od čelika za poboljšanje (Č1530), ugljeničnog alatnog čelika (Č1840) ili od čelika za cementaciju (Č1220), zatim se cementuje i kali na tvrdoću 50 – 55 HRC. Oblik i dimenzije međuploče određuju se najčešće prema obliku i dimenzijama gornje ploče. Debljina međuploče treba da bude 3 [mm] za tanje limove koji se isijecaju, a za deblje limove treba da bude 5 ili 6 [mm]. Na međuploči se izrađuju samo otvori za vijke. Veličina i raspored otvora za vijke na međuploči treba da da odgovara veličini i rasporedu otvora za vijke na gornjoj ploči. Oslone površine međuploče se nakon izvršene termičke obrade trebaju brusiti, da bi se postigla potrebna paralelnost.

Slika 9. Primjer izgleda međuploče

17

Seminarski rad

Alati i naprave

5.4. Noseća ploča Noseća ploča je donja ploča u gornjem podsklopu alata. Ona služi za nošenje i učvršćivanje probojava i prosjekača. Izrađuje se od čelika Č0545, Č0445 ili Č0645. Oblik i dimenzije noseće ploče određuju se prema reznoj ploči. Debljina ploče usvaja se od broja probojaca/prosjekača i opterećenja alata, a obično se kreće u granicama od 12 do 22 [mm]. Za međusobno stezanje ploča koje pripadaju gornjem dijelu alata u nosaču se izrađuju otvori sa odgovarajućim navojem, ili upusti za glave vijaka, ukoliko je takvo rješenje povoljnije. Raspored otvora za smještaj probojaca i prosjekača mora biti kao i kod vodeće i rezne ploče. Dimenzije otvora se izrađuju prema dimenzijama probojca i prosjekača, sa tolerancijom izrade H7.

Slika 10. Primjer izgleda noseće ploče S obzirom na udarno opterećenje pri isijecanju i promjenu smjera dejstva sile pri povratnom hodu (sila uslijed skidanja trake),nije moguće osigurati prosjekač i probojac u nosaču uobičajnim presovanim sklopom.Zbog toga se na prosjekačima (probojcima) izrađuje proširenje sa jedne straneglava noža koja mora biti smještena u nosaču.

Slika 11. Načini učvršćivanja prosjekača i probojca u nosećoj ploči 1 – vijak, 2 – kuglica, 3 – probojac Na slici 11 ,slučajevi I i II su uobičajni načini učvršćivanja prosjekača i probojca u noseću ploču. Kada je potrebno da se prosjekači i probojci mijenjaju u toku rada, tada se oni u noseću ploču učvršćuju kao što to pokazuje slučaj III na predhodnoj slici. U ovom slučaju vijak 1 potiskuje kuglicu 2, koja učvršćuje probojac 3. Slučaj IV se takođe primjenjuje kada je potrebno vršiti zamjenu prosjekača

18

Seminarski rad

Alati i naprave

i probojca u toku rada, gdje vijak 1 ulazi u tijelo probojca 2 i tako dolazi do učvršćavanja probojca u noseću ploču.

Slika 12. Osiguranje probojca/prosjekača od zakretanja 1 – vijak, 2 – tijelo probojca Pošto je kod profilisanih prosjekača izrada otvora i odgovarajućih ležišta u nosaču vrlo složena i zahtjevna, to se takvi prosjekači u noseću ploču učvršćuju zalivanjem legurom koja se sastoji od: olova, kalaja, antimona i bizmuta, a koja se naziva cerromatrix. Tačka topljenja ove legure je 393 K, a radna temperatura je 429 K, tako da nema opasnosti od štetnog djelovanja na okaljene prosjekače. 5.5. Prosjekači i probojci (noževi) Prosjekači i probojci predstavljaju najvažnije elemente gornjeg, pokretnog dijela alata. Oni izvode vertikalna kretanja gore – dolje i pri tome izvode operacije probijanja ili prosijecanja na reznoj ploči. Dimenzije i oblik rezne oštrice prosjekača i probojaca moraju odgovarati dimenzijama i obliku izratka, odnosno moraju odgovarati konturama koje isijecaju. Da bi se izbjegle horizontalne komponente sila, ose prosjekača i probojaca moraju biti upravne na površinu izratka. Prosjekači i probojci se izrađuju od alatnih ugljeničnih i alatnih legiranih čelika, a ponekad se izrađuju i od tvrdog metala.To su uglavnom sljedeći čelici: •

za manja opterećenja i prostiji oblik konture: o Č.1940,Č.1941,Č.1944,Č.4146,Č.3840

•

za veća opterećenja i složeniji oblik konture: o Č.4150,Č.4650,Č.4840,Č.4750,Č.4640,Č.6443.

Prosjekači i probojci se obično kale do polovine dužine, tako da gornji dio zadržava žilavost. To je potrebno zbog eventualnih opterećenja na savijanje,do kojih može doći. Tvrdoća donjeg dijela prosjekača i probojaca nakon kaljenja treba da iznosi 60 ± 2 HRC. Poslije kaljenja čeona rezna površina se mora obavezno brusiti da bi se izoštrile rezne ivice,a po mogućnosti,treba brusiti sve bočne površine. Prema namjeni noževi mogu biti: prosjekači, probojci, noževi za odsijecanje, šuplji prosjekači i prosjekači za određivanje koraka.

19

Seminarski rad

Alati i naprave

Prosjekači i probojci mogu biti vrlo različitog poprečnog presjeka, što zavisi od konfiguracije izratka. Dužina prosjekača i probojaca uzima se obično 60 do 70 [mm], a po potrebi može biti i veća ili manja. Kod profilnih prosjekača i probojaca glava se obično formira raskivanjem u toplom stanju poslije kaljenja i brušenja. Prosjekači i probojci složenog profila ne moraju imati profil po čitavoj svojoj dužini, već 8 do 12 [mm] sa izlaznim radijusom (R) prema poluprečniku glodala. Ukoliko je oblik izratka složen, a može se kombinovati iz više prostih oblika, tada se izrađuje višedijelni prosjekač i tada se dijelovi spajaju sa odgovarajućom tolerancijom. Radi uštede materijala, posebno kod velikih prosjekača za otvorene alate, prosjekači se izrađuju iz dva dijela. Rezni dio prosjekača se izrađuje od alatnog čelika, a gornji dio se izrađuje od konstrukcionog čelika, te se ta dva dijela vezuju vijcima.

Slika 13. Profilni prosjekači Okrugli probojci ili prosjekači mogu biti izrađeni bez glave koja se naknadno raskiva ili sa glavom što je češći slučaj. Vema tanki probojci prečnika d < 5 mm u dužoj eksploataciji su skloni lomljenju, pa stoga se izvode sa ojačanjem. Ojačanje se može izvesti tako da se probojac u gornjem dijelu zadeblja ili se ojača sa čahurom, ili sa čahurom i čivijom. Ojačanje donjeg dijela alata može biti izvedeno sa jednim većim prelaznim zaobljenjem, sa dva zaobljena ili sa prelazom pod uglom od 60o.

Slika 14. Okrugli probojci Noževi za odsijecanje i djelimično prosijecanje rjeđe se primjenjuju. Noževi za odsijecanje se koriste kod uzastopnog formiranja radnog dijela kod njegovog isijecanja iz trake. Mogu biti izrađeni iz jednog dijela i učvršćeni u nosač kao i ostali noževi, ili mogu biti izrađeni iz segmenata koji se pričvršćuju za nosač. Ovi noževi se izrađuju sa grudnim uglom γ ≤ 4 . o

Noževi za djelimično prosijecanje mogu biti iste širine kao i otvor koji se prosijeca, ili nešto širi od otvora sa suženjem koje odgovara otvoru. Zadnja ivica noža mora biti zaobljena,a otvor u reznoj ploči mora biti širi za debljinu lima od širine otvora koji je prosječen.

20

Seminarski rad

Alati i naprave

Slika 15. Noževi za odsijecanje i djelimično prosijecanje Šuplji prosjekači predstavljaju posebnu vrstu noževa koji se koriste za isijecanje nemetalnih materijala.

Slika 16. Šuplji prosjekači 5.6. Vodeća ploča Vodeća ploča predstavlja prvu gornju ploču u donjem dijelu alata sa vođenjem. Njen zadatak je da tačno i sigurno pjedinačno vodi svaki probojac u odnosu na odgovarajući otvor u reznoj ploči, da nebi došlo do nbjihovog nasijedanja i zaglavljivanja i da obezbijedi konstantan zazor između prosjekača/probojaca i otvora u reznoj ploči.

Slika 17. Vodeća ploča

21

Seminarski rad

Alati i naprave

Vodeće ploče se izrađuju od ugljeničnog i konstrukcionog čelika Č.0545,Č.0645. Za jako oterećene i složene alate izrađuje se od Č.1330 ili Č.1530, te se kale na tvrdoću 50 do 54 HRC. Osnovne mjere vodeće ploče usvajau se na osnovu rezne ploče. Debljina vodeće ploče, za manje probojce i prosjekače se usvaja 15 [mm],a za veće probojce i prosjekače 25 [mm]. Vodeća ploča gotovo uvijek služi kao skidač trake sa probojaca i prosjekača pri njihovom odizanju. Oblik i dimenzije otvora za probojce i prosjekače određuje se prema vodećem dijelu noževa, a obično su isti kao u nosećoj ploči. Ovi otvori se izrađuju najčešće u toleranciji H7. U pločama donjeg dijela alata pored otvora za vijke moraju biti i otvori za čivije, radi boljeg centriranja otvora u vodećoj i reznoj ploči. Da bi se smanjili troškovi izrade vodeće ploče, naročito kada su probojci i prosjekači komplikovanog oblika, manjeg opterećenja,u vodećoj ploči se izradi veći otvor jednostavnog oblika i zalije više probojaca ili svaki probojac pojedinačno, legurom na bazi cinka. 5.7. Rezna ploča Rezna ploča predstavlja radni element donjeg nepokretnog dijela alata koji ima otvore sa reznim ivicama. Ona služi kao direktna podloga limu pri probijanju i prosijecanju. Rezna ploča je izložena velikom naprezanju i habanju,pa se zbog toga izrađuje od istog materijala kao i prosjekači /probojci – kali na tvrdoću 58 do 62 HRC. Poslije kaljenja mora se obavezno brusiti, tako da radna površina ima što manju hrapavost, jer se time postiže duže trajanje reznih ivica i smanjuje se koncentracija napona. Raspored otvora u reznoj ploči mora odgovarati rasporedu otvora u vodećoj odnosno nosećoj ploči, a pored tih otvora rezna ploča mora imati sa strane i otvor za koračni nož (ukoliko se on koristi).

Slika 18. Rezna ploča Profil otvora za probijanje i prosijecanje može da se uradi na više načina. Može biti cilindričan sa konusom, konusan, dvostruko konusan, dvostruko cilindričan, cilindričan itd.

22

Seminarski rad

Alati i naprave

Slika 19. Razni profili otvora u reznoj ploči 1 – konusan i cilindričan, 2 – konusan, 3 – dvostruko konusan 4 – dvostruko cilindričan, 5 - cilindričan Pri određivanju međusobnog rastojanja otvora za probijanje i prosijecanje,treba voditi računa da se ploča ne oslabi postavljanjem otvora na bliskom rastojanju. Kod nekih komplikovanih oblika ili velikih dimenzija izradaka rezna ploča se izvodi iz više dijelova – segmenata. Izdijeljena ploča se lakše izrađuje,posebno uglovi i usjeci, a smanjuje se i mogućnost deformacije pri kaljenju. Ukoliko dođe do oštećenja jednog segmenta nije potrebno mijenjati čitavu ploču, već samo oštećeni segment. 5.8. Osnovna ploča Osnovna ili donja ploča predstavlja podlog na koju se postavlja i učvršćuje rezna ploča i ostali elementi koji pripadaju donjem dijelu alata. Preko ove ploče alat se učvršćuje za radni sto prese. Izrađuje se od ugljeničnog konstruktivnog čelika Č.0345,Č.0440 ili Č.0545, a takđe, često se izrađuje i od sivog liva SL25, SL30 i od čeličnog liva ČL.0445.

Slika 20. Osnovna ploča

23

Seminarski rad

Alati i naprave

Pošto osnovna ploča treba da doprinese krutosti alata, to ona mora da bude potrebne debljine. Debljina ploče usvaja se u zavisnosti od sile probijanja i prosijecanja, a obično se kreće u granicama od 20 do 40 mm. Raspored otvora za vijke i čivije mora odgovarati rasporedu ovih otvora na vodećoj i reznoj ploči. Dimenzije otvora za probijeni i prosječeni dio usvajaju se prema dimenzijama proširenog otvora u reznoj ploči, tako da izradci i otpadci mogu nesmetano propadati. 5.9. Kućišta Pod pojmom kućište podrazumijeva se sklop kojise sastoji iz donjeg dijela u kojem su čvrsto nabijene vođice i gornjeg dijela koji klizi na vođicama. Kućišta služe za ugrađivanje ostalih dijelova alata za probijanje i prosijecanje. Radni dijelovi alata se pričvršćuju na kućište vijcima i čivijama. Osnovni dijelovi kućišta su donji dio (1),gornji dio (2) i vođice (3) sa prstenastim osiguračima (4).

Slika 21. Primjer jednog kućišta (presjek) 1 – donji dio, 2 – gornji dio, 3 – vođice, 4 – prstenasti osigurači 5 – cilindrični rukavac Gornji i donji dio kućišta izrađuju se od sivog liva SL.30. Vođice se čvrsto nabijaju na donji dio kućišta, sa tolerancijom nalijeganja N5/h6. Između vođica i gornjeg dijela kućišta izrađuje se klizni spoj sa tolerancijom nalijeganja H6/h5. Sastavni dio kućišta su i vođice (3) sa osiguračima (4). Vođice se izrađuju od čelika za cementaciju Č.1220,cementuju na dubinu 0,5 [mm] ,kale na tvrdoću 58 – 60 HRC, bruse i lepuju.

Slika 22. Vođica sa osiguračem 3 – vođice, 4 - osigurači

24

Seminarski rad

Alati i naprave

S obzirom na oblik i namjenu kućišta se mogu podijeliti na: • • • •

pravougaona, okrugla, blok – kućišta, univerzalna kućišta.

Slika 23. Izgled kućišta 1-pravougaono, 2-okruglo kućište 5.10.

Elementi za vođenje i skidanje trake

Elementi za vođenje trake predstavljaju dijelove čiji je zadatak da tačno vode traku kroz alat u određenom pravcu. Oni mogu biti u obliku letve ili čivije, što zavisi od tipa alata. Najveću primjenu imaju letve za vođenje trake koje mogu biti čvrste i elastične. Letve se postavljaju na reznu ploču, odnosno kod alata sa vodećom pločom između rezne i vodeće ploče. Izrađuju se od čelika za cementaciju, cementuju se i kale na tvrdoću 50 – 54 HRC. Visina letava kreće se od 5 – 25 [mm], a zavisi od debljine lima i načina graničenja koraka trake. Otvori za vijke i čivije na letvama prenose se sa rezne ili vodeće ploče. Kod alata sa grničnom čivijom, kod kojih se izradak dobija iz više koraka trake, koriste se tzv. elastične letve.

Slika 24. Razne konstrukcije elastičnih traka za vođenje Vođenje traka uz pomoć cilindričnih čivija primjenjuje se samo u slučaju kada se ne mogu primijeniti letve za vođenje trake. To je uglavnom kod alata sa okruglom reznom pločom, odnosno kod alata sa okruglim kućištem. Uglavnom se postavljaju četiri čivije za vođenje trake.

25

Seminarski rad

Alati i naprave

Slika 25. Čivije za vođenje trake Elementi za skidanje trake – u zavisnosti od tipa, alati mogu imati posebne elemente za skidanje trake ili tu ulogu ispunjava vodeća ploča. Kod jednostavnih (otvorenih) alata skidanje trake mogu vršiti raznorazni limov,čivije itd.

Slika 26. Elementi za skidanje trake 5.11.

Elementi za baziranje trake u alatu

Na osnovu načina pomijeranja trake kroz alat razlikuju se elementi za lokalizaciju trake kod ručnog pomaka i mehanizmi za automatski posmak trake. Elementi za baziranje trake kod ručnog pomaka – funkcija ovih elemenata jeste da osiguraju propisani konstantan korak trake. U tu svrhu koriste se: granične čivije,graničnik za prvi komad,koračni noževi i navlakači.

Slika 27. Obične konstrukcije graničnih čivija

26

Seminarski rad

Alati i naprave

Granične čivije predstavljaju najjednostavnije elemente za određivanje koraka trake. Koriste se pri izradi dijelova jednostavnijeg oblika i manje tačnosti iz jednog, dva ili tri komada. Granične čivije postavljaju se iza otvora za prosijecanje u reznoj ploči, tako da glava graničnika bude udaljena od rezne ivice za vrijednost mosta m . Za pravolinijske ili izlomljene oslone površine na traci širine do 100 [mm] koristi se jedna granična čivija, dok se za veće širine koriste dvije granične čivije. Graničnici za prvi komad se koriste u kombinaciji sa graničnim čivijama,ako se isijecanje dijela vrši iz kratkih traka. Njihova izrada nije ekonomična za izradu dijelova iz kontura. Za prvi izradak iz nove trake potrebno je rukom pritisnuti bočni graničnik u kanalu vodeće letve, tako da se čeona ivica trake nasloni na njega. Poslije probijanja otvora bočni graničnik se oslobađa pritiska ruke tako da ga opruga vraća u početni položaj i on je u daljnem radu isključen iz pogona. Njegovo ispadanje iz alata sprečava čivija. Drugi i sljedeći pomaci trake ograničavaju se graničnikom za serijski rad.

Slika 28. Graničnici za prvi komad Koračni noževi se upotrebljavaju kod alata za uzastopno probijanje i prosijecanje kada se zahtijeva veća tačnost pomaka trake, odnosno za izradu dijelova složenog oblika. Njihov je zadatak da na rubu trake formiraju stepenasto suženje koje će poslužiti za njihovo sigurno oslanjanje o graničnik. Koračni noževi se izrađuju od istog materijala kao i probojci i prosjekači,kale se i učvršćuju u noseću ploču.

Slika 29. Oblici koračnih noževa

27

Seminarski rad

Alati i naprave

Za veće tačnosti i za složenije oblike radnih dijelova,u alat se ugrađuju dva koračna noža, koja mogu biti postavljena jedan naspram drugog, ili jedan na ulazu, a jedan na izlazu iz alata. U praksi se koristi više tipova koračnih noževa koji su prikazani na sljedećoj slici. Navlakači ili lovitelji predstavljaju posebnu varijantu rješenja lokalizacije trake u alatu. Koriste se u kombinaciji sa graničnom čivijom ili koračnim noževima, u cilju obezbjeđenja tačnog položaja unutrašnje konture izratka prema spoljašnjoj. Znači ako radnik nedovoljno gurne traku do graničnika,ili se traka odbije od njega,ili u slučaju da je graničnik istrošen,pa se traka pomakne više nego što treba, navlakač, pošto je duži od noževa lovi traku ulazeći u prethodno probijen otvor i dovodi je u pravilan položaj,prije nego što probojac ili prosjekač stupe u dejstvo. Navlakači mogu biti smješteni u prosjekač kao što je prikazano na sljedećoj slici (slučaj I), ili izvan prosjekača (slučaj II). Navlakači se stavljaju u noževe, ako izradak nema pogodan otvor preko kojeg bi se vršilo njegovo centriranje i ako se ti otvori mogu oštetiti, kao na primjer kod mekih materijala i tankih limova (ispod 0,2 mm).

Slika 30. Primjena navlakača Mehanizmi za automatski posmak trake – ispitivanja su pokazala da se broj mogućih dvojnih hodova prese (radnih i povratnih) koristi prosječno kod ručnog pomaka trake 25 – 30 %, a kod ulaganja pojedinačnih dijelova još manji, svega 15 – 20 %.

Slika 31. Uređaj s kukom Sa automatizacijom pomaka trake stepen iskorištenja prese je znatno veći i to pri automatskom pomaku trake 60 – 75 %,a pri poluautomatskom ulaganju dijelova 50 – 60 %. Kod normalnih presa automatski posmak trake se može izvesti na dva načina:

28

Seminarski rad • •

Alati i naprave

primjenom normalnih presa koje su snadbjevene mehanizmom za automatski posmak trake, koji se kao dodatni uređaj ugrađuje na sto prese i korištenjem alata sa sopstvenim uređajem za automatski posmak trake, ili ulaganje komada i skidanje gotovih dijelova.

Na slici 31 je prikazan mehanizam za automatski posmak trake s kukom i prenosnom polugom. Uređaj se postavlj na izlaznu stranu alata. 5.12.

Elementi za povezivanje i centriranje dijelova alata

Za međusobno povezivanje dijelova alata najviše koriste vijci sa cilindričnom glavom i šestougaonom rupom, rjeđe vijci sa cilindričnom glavom sa urezom, ili vijci sa upuštenom glavom. Za alate manjih dimenzija koriste se vijci M6 i M8, dok se za alate srednje veličine koriste vijci M10 i M12, a za velike alate M16 i M20. Umjesto ovih velikih vijaka,obično se koristi veći broj manjih vijaka. Osim standardnih vijaka,ponekad se koriste i specijalni vijci,čije dimenzije određuje konstruktor. Za međusobno centriranje dijelova alata koriste se kaljene cilindrične čivije u tolerancijskom polju m6. Broj čivija u alatu zavisi od konstruktivnih karakteristika i tipa alata. U donji dio alata za probijanje i prosijecanje pravougaonog oblika obično se postavljaju četiri čivije,a u alat okruglog oblika tri čivije. Kod alata sa vodećom pločom čivije nisu neophodne u gornjem dijelu alata, dok se kod alata sa stubnim vođicama čivije moraju koristiti. Čivije treba postaviti na što većem međusobnom rastojanju, jer se tada postiže bolje centriranje dijelova. Raspored čivija i vijaka može biti različit, vijci mogu biti postavljeni izvan čivija ili između čivija. Ovaj drugi raspored je povoljniji, jer vijci treba da su bliže djelovanju sila probijanja i prosijecanja.

Slika 32. Položaj otvora za vijke i čivije

29

Seminarski rad

Alati i naprave

6. PRORAČUN TRAŽENIH PARAMETARA 6.1. Analiza ekonomičnosti i iskorištenja lima Pošto će se ograničenje posmaka trake regulisati koračnim nožem a to zahtjeva poseban dodatak na širinu trake te širinu mosta tako će te veličine biti usvojene u zavisnosti od vrste i debljine lima iz tabela 2.1., 2.2. i 2.3. – Himzo Đukić Na osnovu debljine lima i vrste materijala usvajaju se vrijednosti: • •

i = 1,5 [mm], b=1,5 [mm]

Radi konstrukcionih razloga usvajaju se nove vrijednosti i=5mm i b=5mm Uloga ovih dodataka jeste osiguravanje potrebne krutosti trake pri pomjeranju kroz alat kao i kompenzacija eventualnih grešaka pomjeranja. 6.1.1. Jednoredni uzdužni raspored

Slika 33. Jednoredni uzdužni raspored - Širina trake;

Btr = Biz + 1,5b + i = 143,932 + 1,5 ⋅ 5 + 5 = 156,432mm - Posmak trake;

X = Liz + b = 129,999 + 5 = 134.999mm

30

Seminarski rad

Alati i naprave

- Broj izradaka iz jedne trake;

Ltr − b 3000 − 5 = = 22,1 X 134,999

z=

usvaja se z=22

- Broj potrebnih traka;

y=

1,03 ⋅ n 1,03 ⋅ 45000 = 2016,81 ≅ 2017 = z 22

-Stepen iskorištenja;

η1 =

Piz Pizr ⋅ n = = 0,568 = 56,8% Ptr Btr ⋅ Ltr ⋅ y

Pizr - izračunata površina jednog izratka dobijena na osnovu AutoCad programa Pul - ulazna površina trake iz koje se vrši prosjecanje/probijanje 6.1.2. Jednoredni poprečni raspored

Slika 34. Jednoredni poprečni raspored - Širina trake;

Btr = Liz + 1,5b + ⋅i = 129,999 + 1,5 ⋅ 5 + 5 = 142,499mm - Posmak trake;

31

Seminarski rad

Alati i naprave

X = Biz + b = 143,932 + 5 = 148,932mm - Broj izradaka iz jedne trake;

Ltr − b 3000 − 1,5 = = 20,2 X 148,932

z=

usvaja se z=20

- Broj potrebnih traka;

y=

1,03 ⋅ n 1,03 ⋅ 45000 = = 2317,5 ≅ 2318 z 20

-Stepen iskorištenja

η2 =

Piz Pizr ⋅ n = = 0,574 = 57,4% Ptr Btr ⋅ Ltr ⋅ y

Pizr - izračunata površina jednog izratka dobijena na osnovu AutoCad programa Pul - ulazna površina trake iz koje se vrši prosjecanje/probijanje 6.1.3. Jednoredni poprečni raspored sa zaokrenutim komadom za 1800

Slika 35. Jednoredni poprečni raspored sa zaokrenutim komadima za 1800

- Širina trake;

Btr = Liz + 0,75b + i + 0,75b + i = 129,999 + 0,75 ⋅ 5 + 5 + 0,75 ⋅ 5 + 5 = 147,499mm

32

Seminarski rad

Alati i naprave

- Posmak trake;

X = 2m + 2n + 3b = 414.244mm m=143,932 n=45,79 Vrijednosti veličina m i n su dobijeni iz AutoCad – a. Ovako dobijena vrijednost koračnog noža odnosi se na proces probijanja/prosjecanja 4 izratka istovremeno kao što će biti konstruisan naš alat – primjer izgleda izradaka dat je na slici 35. - Broj izradaka iz jedne trake;

z=

Ltr − a 3000 − 50,4 = = 7,12 X 414,244

usvaja se z=7

a – dobijeno pomoću crteža; a=50,4 mm Ovako dobijena vrijednost broja izradaka iz jedne trake odnosi se na izradu 7 kompleta po 4 izratka u jednom kompletu odnosno 28 izradaka iz jedne trake. - Broj potrebnih traka;

y=

1,03 ⋅ n 1,03 ⋅ 45000 ≅ 1655 = z 28

-Stepen iskorištenja

η3 =

Piz Pizr ⋅ n = = 0,77 = 77% Ptr Btr ⋅ Ltr ⋅ y

Pizr - izračunata površina jednog izratka dobijena na osnovu AutoCad programa Pul - ulazna površina trake iz koje se vrši prosjecanje/probijanje Sličnom analizom sprovedenom u AutoCad – u baziranoj na minimalnoj površini otpadka dobija se da je največi stepen iskorištenja trake kod jednorednog tipa rasporeda sa zaokrenutim komadima za 1800. Višeredno probijanje/prosijecanje bi ubrzalo izradu i imali bi veće iskorištenje, ali bi iskompliciralo izradu rezne ploče i alata a takva konstrukcija bi bila i skuplja.

33

Seminarski rad

Alati i naprave

6.2. Proračun rezne ploče i noževa U izvršne dijelove alata za probijanje i prosijecanj spadaju rezna ploča,probojci,prosjekači i granični nož. Svi ostali elementi alata mogu se svrstati u pomočne elemente koji doprinose sigurnosti i dugovječnosti alata. 6.2.1. Zazor između rezne ploče i noževa Između reznih ivica rezne ploče i prosjekača odnosno probojaca mora postojati mjereno okomito na reznu povšinu odrdjeni zazor kao sto je prikazano na donjoj slici.

a

a1

Slika 36. Zazor između reznih ivica rezne ploče i prosjekača/probojca Veličina zazora ovisi o debljini i o mehaničkim osobinama materijala koji se obradjuje, kao i o vrsti izrade alata i zahtjevanog kvaliteta odrezane površine. Obično se uzima da je zazor izmedju reznih alata od 2 do 5% debljine lima pri čemu se donje mjere uzimaju za manje debljine limova.

τM

Čvrstoća materijal na smicanje za radni materijal Č.0645 je u dijapazonu koji varira izmedju = (480 ÷ 560)MPa . Iz tabele 2.16. – Konstrukcija alata H.Đukić. usvaje se τ M = 500

N mm 2

.

Vrijednost zazora (z) bira se i tabele 2.17. – Konstrukcija alata H.Đukić na osnovu debljine lima i srednje vrijednosti tvrdoće čelika koje iznosi z=0,06 Dobijeni podaci su podaci firme Schuler (poznata firma alata i mašina za probijanje). Analitičko izračunavanje zazora može se sprovesti po obrascu (2.20) - Konstrukcija alata H.Đukić za limove koji su debljine do 3mm

z = c⋅s

τM 10

= 0,01 ⋅ 1 ⋅ 50 = 0,0707

34

Seminarski rad

Alati i naprave

Iz ovog se primjeti da su zazori odredjeni tabelarno i računski približno jedanaki a za dalji tok proračuna usvajamo vrijednost dobijenu iz tabele z=0,06.

Slika 37. Prikaz komada po operacijama prosjecanje - probijanje 6.2.2. Dimenzionisanje otvora u reznoj ploči i poprečni presjek noževa Za koračni nož uzimaju se vrijednosti iz tabele 1. Tabela 1. Dimenzije koračnog noža Dimenzije koračnog noža Korak (mm) Širina noža (mm) Širina rubaa (mm)

do 6 6 -

6 ÷ 10 6 1,6

10 ÷ 16 6 2,5

16 ÷ 25 8 3

25 ÷ 40 10 4

>40 12 5

Na osnovu koraka x=414,244 mm usvaja se koračni nož sa podacima

xn = 414,244mm bkn = 12mm Tolerancije izrade se uzimaju iz tabele za osnovne tolerancije, korištena literatura Obrada Metala Plastičnom Deformacijom autora Binko Musafija tab.18. Zahtjevani kvalitet je IT10, a po preporukama se za kvalitet rezne ploče treba usvojiti IT7 dok se za probojce, prosjekače i koračni nož treba usvojiti kvalitet IT6.

35

Seminarski rad

Alati i naprave

Proračun i rezultate proračuna dimenzija otvora u reznoj ploči i poprečnih presjeka noževa bit će prikazani tabelarno: Tabela 2. Tolerancije i dimenzije izrade djelova prosjecanjem Dim. radnog djela (mm)

Tolera. radnog djela T iz

Tolera. prosjekača Tn (mm)

(mm)

Tolera. rezne ploće

Prosjecanje Dimenzije prosjekača

T rp

l n = (liz − Tiz − z ) −Tnliz

(mm)

bn = (biz − Tiz − z )−Tnbiz ili

Dimenzije otvora u reznoj ploći

ili

l rp = (liz − Tiz ) +Trpliz

brp = (biz − Tiz ) +Trpbiz ili

Dn = ( Diz − Tiz − z )−TnRiz Liz= 129,9

0.16

0.025

0.04

0,25

0,04

0,063

Drp = ( Diz − Tiz ) +TrpRiz +0

+0 , 04

h = ln = (129,9 − 0,16− 0,06)−0,025 lrp = (129,9 − 0,16)+ 0 h = ln = 129,77

Biz= 459,644

ili

+0 − 0 , 025

+0 , 04

lrp = 129,83+ 0 mm

mm

+0, 063

+0

bn = (459,644− 0,25− 0,06)−0,063 brp = (459,644 − 0,25) +0 bn = 459,334

+0 − 0 , 063

+0 , 057

mm

brp = 459,394+0

mm

Tolerancije dijelova koji će bti izrađeni probijanjem dato je u donjoj tabeli. Tabela 3. Tolerancije i dimenzije izrade djelova probijanjem Dim. Toler. Toler. Toler. Radn. radnog probojca rezne djela djela ploće T n (mm) (mm) T rp T iz diz=10

(mm) 0,058

0,009

(mm) 0,015

Probijanje

d n = (10 + 0,058)

+0 −0 , 009

+0

d n = 10,058 −0, 009 mm liz=10

0,058

0,009

0,015

+0

0,058

0,009

0,015

+0 , 015

d rp = 10,118+0

mm

+0

ln = (10 + 0,058) −0,009 ln = 10,058 −0,009 mm

biz=10

+0 , 015

d rp = (10 + 0,058 + 0,06) +0

+0 , 015

lrp = (10 + 0,058 + 0,07) +0 +0, 015

lrp = 10,128+0

mm

+0

bn = (10 − 0,058) −0,009 bn = 9,942

+0 −0 , 009

mm

brp = (10 + 0,058 + 0,07) +0 , 015 +0

brp = 10,128

+0 , 015 +0

mm

36

Seminarski rad

Alati i naprave

Tolerancije i dimenzije izrade koračnim nožem. Tabela 4. Tolerancije i dimenzije koračnog noža Dimenzij Tolerancije Tolerancije Prosjecanje koračnim nožem e korač. noža rezne radnog ploće Dimenzije koračnog Dimenzije otvora u reznoj Tn djela prosjekača ploći T rp (mm) Tnx k (mm) xkrp = ( xk + z )Trpxk ili xkn = xk ili (mm)

bkn = bk xk =414,244

0,040

b k =12

0,011

0,063

−Tnbk

bkrp = (bk + z )Trpbk +0 , 040

xkn = 414,244 +0

+0 , 063

mm xkrp = (414,244 + 0,06) +0

xkrp = 414,304+0, 057 mm 0,018

bkn = 12

+0 −0 , 011

+0 , 018

mm

bkrp = (12 + 0,06) +0 bkrp = 12,0

+0 , 018 +0

mm

6.2.3. Proračun gabaritnih mjera rezne ploče Visina rezne ploče za limove do 6 mm debljine i otvore do 300 mm može se izračunati po izrazu:

H rp = (10 + 5 ⋅ s + 0 ,7 a + b ) ⋅ c a,b – dimenzije potrebnog radnog prostora rezne ploče c – popravni koeficijent koji zavisi od čvrstoće lima i bira se u granicama prikazanim u tabeli u knjizi Himze Đukića na strani 2.28, pa u odnosu na to bira se da je C = 1,0 u odnosu na τm = 400 [N/mm2].

H rp = (10 + 5 ⋅ 1 + 0,7 459,644 + 146,999 ) ⋅ 1 = 32,24mm Izračunata vrijednost visine rezne ploče zaokružuje se na prvi veći broj standardnoh brojeva: 12,16,20,25,28,32,36,40,45,50,56,63,71,80 mm, a u našem slučaju će to biti H rp = 36 mm - Širina rubnog pojasa ploče;

e = 0,8 ⋅ H rp + 10 = 38,8mm Presjek rezne ploče usvajamo iz tabele 2.10., H.Đ. na osnovu zahtijevane tačnosti i kompleksnosti oblika. Usvajamo presjek rezne ploče A u obliku cilindra sa konusom za dijelove sa većom tačnošću i složenog oblika (h=5 – 10 mm i α = 3 – 50). Kod konstrukcije alata je usvojeno h=5mm i α=30. - Dužina rezne ploče;

Arp = A + 2 ⋅ e = 537,244mm

37

Seminarski rad

Alati i naprave

- Širina rezne ploče;

Brp = B + 2 ⋅ e = 224,599mm A i B određuju se grafičkim putem. -podatke za vezne vijke i cilindrične čivije za vezu rezne ploče sa osnovnom pločom biramo iz tabela 5 i 6. Tabela. 6 Dimenziona uputstva za glave vijaka sa šestostranom slijepom rupom Dimenziona uputstva za glave vijka sa šestostranom slijepom rupom

Tabela 5. Rastojanje otvora za vijke Rastojanja otvora za vijke i civije

Nazivni prečnik vijka

D VIJAK ČIVIJA a b c emin

M6

M8

M10

M12

M16

M20

5 12 13 10 12

6 15 14 13 14

8 18 16 15 17

10 20 18 17 19

13 25 22 20 24

16 30 26 24 28

M5 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24

5,5 6,6 9 11 14 18 22 26

D1 9 10,6 14 17 20 26 32 38

H+0,2 5,2 6,2 8,3 10,3 12,3 16,5 20,5 24,5

Treba navesti da će se rezna ploča elastično vezati sa nepokretnom vodečom pločom pomoču vijaka pa se dimenzije iz tabele 8. odnose na vodeću ploču. 6.2.4. Proračun prosjekača na pritisak

σP =

F (2 ⋅ (Biz + Liz ) ⋅ s ⋅τ M ) N = = 25,78 ≤ σ Pdoz A 2A mm 2

σ Pdoz = (600 ÷ 800) mmN . 2

Vidi se da proračun prosjekača zadovoljava.

38

Seminarski rad

Alati i naprave

6.2.5. Provjera probojca na izvijanje

lmax1 =

lmax 2 =

π ⋅ E ⋅ I min = 4 ⋅ Lp ⋅ s ⋅ τ m 2

π 2 ⋅ E ⋅ I min 4 ⋅ Lp ⋅ s ⋅ τ m

104 π 64 = 139,34mm 4 ⋅ π ⋅ 10 ⋅ 1 ⋅ 500

π 2 ⋅ 215 ⋅ 103 ⋅

104 π ⋅ 215 ⋅ 10 ⋅ 12 = 148,59mm = 4 ⋅ 4 ⋅ 10 ⋅ 1 ⋅ 500 2

3

Usvaja se dužina noževa 100 mm, jer zadovoljava kriterijume dobijene računom za provjeru sigurnosti probojca na izvijanje. lmax. - Maksimalna slobodna dužina probojca Lp - Obim probojca

E = 215 ⋅10 3

N mm 2

- Modul elastičnosti

6.2.6. Provjera opasnosti od utiskivanja probojca u gornju ploču

Slika 38. Probojac Probojac može biti u direktnom dodiru sa gornjom pločom alata, a može se ta veza izvesti i indirektno preko jedne kaljene medjuploče. Da li će se koristiti kaljena medjuploča zavisi od veličine površinskog pritiska izmedju probojca i gornje ploče; Za d = 10 mm

p1 =

F L ⋅ s ⋅ τ M 10 ⋅ π ⋅ 1 ⋅ 500 N = = = 200 A A 78.5 mm2

Za a = 10 mm

39

Seminarski rad

p2 =

Alati i naprave

F L ⋅ s ⋅ τ M 4 ⋅ 10 ⋅ 1 ⋅ 500 N = = = 200 A A 100 mm2 N Pošto je pdoz = 250 mm to znači da nema mogućnosti od utiskivanja probojca u gornju 2

ploču za sve slučajeve, tj. nije potrebna ugradnja kaljene međuploče.

6.3.

Proračun sile prosjecanja i izbor prese

U proračunima koji se koriste u tehničkoj praksi od presudnog značaja za određivanje sile prosijecanja je maksimalna vrijednost napona na smicanje τ M

τM =

F F = ⇒ F = s ⋅ L ⋅ τ M [N ] A s ⋅L

L1 = 6 Dπ = 6 ⋅ 10π = 188,4mm L2 = 2 ⋅ 4 a = 2 ⋅ 4 x10 = 80 mm

L3 = 831,54mm

- za probojac d = 10 mm - za probojac kvadratnog poprečnog presjeka a = 10 mm

- za prosijecanje

L4 = 2i + xkn = 408,478mm

- za prosijecanje koračnim nožem

Ukupni obim je : 3

L = ∑ Li = L1 + L2 + L3 + L4 = 1511,078mm i =1

Pa je sila

F = s ⋅ L ⋅ τ M = 1 ⋅ 1440,964 ⋅ 500 = 755539N = 755,539kN Ovako proračunata sila prosijecanja se zbog neravnomjernosti debljine materijala kao i tupljenja reznih ivica alata (do kojeg naeizbježno dolazi u eksploataciji) povećava za 30%, tako da je stvarna sila na osnovu koje se odredjuje mašina (presa):

FM = 1,3F = 982,2007kN

40

Seminarski rad

Alati i naprave

Na osnovu sile usvaja se presa EP 1000 sa radnim karakteristikama datim u tabeli 7. Tabela 7. Tehničke karakteristike ekscentrične prese TEHNIČKE KARAKTERISTIKE EKSCENTRIČNIH PRESA TIP PRESE TEHNIČKE EP EP EP EP EP EP EP EP EP KARAKTERISTI. MAKSIMALNI PRITISAK [ kN ] BROJ HODOVA U MINUTI VELIČINA ŽIGA[mm] DUŽ. RADNOG STOLA [mm] ŠIR. RADNOG STOLA[mm] PREČ. OTVORA U ŽIGU ZA ČEP PREČ. OTVORA U RAD. STOLU MAX. RAST. ŽIGA I RADNOG STOLA [mm]

HODA

25

40

63

100

160

250

400

500

630

EP 1000

EP 2000

EP 3000

25

40

63

100

160

250

400

500

630

1000

2000

3000

180 4 do 40

170 4 do 40

160 6 do 40

150 6 do 40

130 8 do 50

120 8 do 60

100 10 do 80

113 10 do 80

100 10 do 100

48 20 do 120

45 40 do 180

40 40 do 200

280

315

355

400

450

500

560

640

630

710

1030

1200

220

250

280

315

355

400

450

440

500

560

740

850

20

20

25

25

32

32

40

40

40

50

65

65

70

90

120

120

160

160

200

200

250

250

300

300

140

160

180

220

220

260

280

320

315

355

560

600

41

Seminarski rad

Alati i naprave

7. KONSTRUKTIVNE KARAKTERISTIKE OSTALIH ELEMENATA ALATA 7.1. Izbor tipa alata Radi veličine radnog prostora neće se izvršiti izbor standardnog kućišta alata već će se konstruisati alat sa većom radnom površinom koja će zadovoljiti naše potrebe te će sve karakteristike tog alata biti date u tehničkoj dokumentaciji. Preko empirijskih obrazaca odredjuju se veličine: • • •

Debljina rezne ploče: Hrp = 36 mm – već ranije određeno Debljina vodeće ploče Hvp = (0,7-1)Hrp = 0,7 Hrp = 25,2 mm = 25 mm Debljina nosača noževa: Hnn = (0,6-0,8)Hrp = 0,8Hrp= 28,8 mm = 29 mm

Tabela 8. Izbor tipa alata VISINA VODEĆIH I KR. GRANIČNIKA

DEBLJINA LIMA (S) 0,3-2 2-3 3-4 4-6 6-10

POSMAK TR. KORAČ. NOŽ.

POSMAK TR. KRUTIM GR.

H vt

H vt

4–6 6–8 6–8 8 – 10 10 - 15

6–8 8 –10 10 – 12 12 – 15 15 –25

Zazor (z) između trake i vodećih letvi

VISINA KRUTOG GRANIČNIKA 3 4 4 5 8

ŠIRINA TRAKE

Btr

ZA ČVRSTE LETVE

ZA ELASTIČNE LETVE

100

0,5 – 0,75

4

Usvojit će se dodatak od 4 mm tj., sa obje strane 2mm zazora izmedju trake lima i vodećih traka. 7.2. Izbor vodećih stubova i vodećih čahura Vodeći stubovi trebaju da obezbjede bezbjedno kretanje gornjeg dijela alata u odnosu na donji. Oni se izradjuju od Č.4320 i potom se kale na (780 ± 40) HV 10. Gornji dio vođice se brusi u tolerantnom polju h6 kako bi se dobio klizni spoj izmedju vodjice i čahura u tolerantnom polju (H7/h6) Donji dio se brusi u tolerantnom polju r6 tako da sa donjim kučištem obezbjedi čvrst spoj u tolerantnom polju (H7/r6) Standardna stubna vođica je usvojena tipa ISO 9182 kao i čahura za stubnu vođicu tipa 9448. Vođenje stubne vođice bez čahura za vođenje se koristi u situacijama kada je gornje kućište izrađeno od livenog željeza. Nedostatak ovakvog vođenja jeste da se vođice brzo troše pa je i veća potreba za njihvom zamjenom. Upotreba čahura za vođenje je bolje i trajnije riješenje pri čemu se čahura upresuje u gornji dio alata. Konstruktivna izvedba čahura za vodjenje tipa DIN 9834 prikazana je na donjoj slici a dimenzije se odredjuju u zavisnosti od dimenzija vodjice. Tabela 3.19

42

Seminarski rad

Alati i naprave

7.3. Nosač noževa Što se tiče dimenzija otvora u nosaču noževa za noževe, njih diktiraju dimenzije poprečnog presjeka noževa koje smo već ranije proračunli i činjenica da ćemo noževe sa nosačem vezati presovanim sklopom. Za to utvrđujemo izradu otvora u nosaču noževa u tolerantnom polju P i kvalitetu IT7. Na osnovu dimenzija poprečnog presjeka noževa i utvrđenog tol. polja. Tabela 9. Tolerancije i dimenzije otvora nosača noževa Tolerancije i dimenzije otvora u nosaču noževa Veličina Lizl=129,999 mm

Gornje odstupanje -0,004 mm

Donje odstupanje -0,067 mm

Dimenzija sa tolerancijom

Bizl=143,932 mm

-0,028 mm

-0,068 mm

143,932 −0, 068 mm

dizl=10 mm

-0,009 mm

-0,024 mm

10 −0 , 024 mm

lizl=10 mm

-0,009 mm

-0,024 mm

10 −0 , 024 mm

bizl=10 mm

-0,009 mm

-0,024 mm

10 −0 , 024 mm

xk=414,244mm

-0,045 mm

-0,067 mm

414,244 −0, 067 mm

bk= 12 mm

-0,011 mm

-0,029

12 −0 ,029 mm

−0 , 004

129,8 −0, 067 mm −0 , 028

−0 , 009 −0 , 009 −0 , 009

−0 , 045

−0 , 011

7.4. Vodeća ploča Veza između vodeće ploče i prosjekača odnosno noževa treba da bude klizni spoj znači otvore praviti u tolerantnom polju H7. Tolerancije i odstupanja su data u tabeli. Tabela 10. Tolerancije i dimenzije otvora u vodećoj ploči Tolerancije i dimenzije otvora u vodečoj ploći Veličina Lizl=129,999 mm

Gornje odstupanje 0,04 mm

Donje odstupanje 0

Bizl=143.932 mm

0,04 mm

0

dizl=10 mm

0,015 mm

0

lizl=10 mm

0,015 mm

0

bizl=10 mm

0,015 mm

0

xk=414,244 mm

0,063 mm

0

bk= 12 mm

0,018 mm

0

Dimenzija sa tolerancijom 0 , 04

129,80 mm 0 , 04

143.932 0 mm 0 , 015

10 0 10 10

0 , 015 0 0 , 015 0

mm mm mm 0 , 063

414,244 0 12

0 , 018 0

mm

mm

43

Seminarski rad

Alati i naprave

7.5. Osnovna ploča Osnovna ploča će imati iste dimenzije kao i gornja ploča s tim što ćemo morati uraditi kompletnu tehničku dokumentaciju za cijeli alat jer nismo bili u mogućnosti da odaberemo standardno kućište alata. Pošto se vodeći stubovi rade u tolerantnom polju h6 a ugradjuju se u donju ploču presovanjem to za otvore u osnovnoj ploči za vodeće stubove se usvaja tolerantno polje što odgovara presovanom spoju H7 r6. Tabela 11. Tolerancije i dimenzije otvora u osnovnoj ploči Tolerancije i dimenzije otvora u osnovnoj ploči Veličina

Gornje odstupanje

d = 40mm

-0,009mm

Donje odstupanje -0,050mm

Dimenzija sa tolerancijom −0 , 009

40− 0 ,050 mm

Umjesto više složenih otvora u osnovnoj ploči za prolaz izradaka i otpadaka predviđeno je jedan pojednostavljen. 7.6. Elementi za vezu i centriranje dijelova alata Za vezu gornjeg dijela kućišta i nosača noževa biramo vijak sa cilindričnom glavom i šestostranom rupom. ISO 4762 M14x92 (6 komada). Za centriranje gornjeg dijela kućišta i nosača noževa usvajamo zakaljenu cilindričnu čiviju Ø10x92 mm (4 komada). Za vezu rezne ploče sa donjim dijelom kućišta biramo vijak sa cilindričnom glavom i šestostranom rupom ISO 4762 M14x99 (2 komada). Za vezu vodeće ploče sa reznom pločom biramo vijak sa cilindričnom glavom i šestostranom rupom ISO 4762 M14x61 (6 komada). Za centriranje vodeće i rezne ploče usvajamo zakaljenu cilindričnu čiviju Ø10x61 mm (4 komada).

44

Seminarski rad

Alati i naprave

7.7. 3D model sklopljenog alata Sa slika 3D modela konstruisanog alata vidi se da nije korišten cilindrični rukavac već se kućište stavlja pod određenu presu i tako vrši dejstvo sile na lim koji se obrađuje.

45