Alati i Naprave

UNIVERZITET U TUZLI MAŠINSKI FAKULET PROIZVODNO MAŠINSTVO

ALATI I NAPRAVE PROGRAMSKI ZADATAK

Student: Jusufović Edin II-476/12

Asistent: Adnan Mustafić, viši asistent. Tuzla, Mart 2016. godine

1. Postavka zadatka:

Za proizvod prikazan na donjoj slici potrebno je konstruisati kombinovani alat za izradu 300.000 komada (rok od 3 godine) kvaliteta IT9, uzastopnim probijanjem/prosijecanjem i savijanjem. Potrebno je provjeriti koliko se za zadani izradak može izraditi jedan alat, ili je ipak potrebno više deformacionih alata. Rad treba da sadrži: 1. 2. 3. 4.

6. 7.

Određivanje polaznih dimenzija komada (razvijena dužina, dimenzije platine); određivanje dimenzija polazne trake (ukupna ulazna širina, izlazna širina, izbor širina ruba i širine mosta, itd.); Izvršiti analizu ekonomičnosti za najmanje tri varijante (odrediti troškove materijala, korak trake, itd.); U mjerilu nacrtati odabrane i analizirane varijante posmaka trake kroz alat; Proračun elastičnog ispravljanja pri savijanju; 5. Ispitati koji tip alata je najpogodniji u cilju izrade predmeta, prednosti i nedostaci svih tipova alata za kombinovane procese probijanja/prosijecanja i savijanja; Proračun potrebnih deformacionih sila (sile probijanja i prosijecanja, sile savijanja, sile pritiskivanja, itd.) kao i potreban deformacioni rad; Izvršiti izbor potrebne deformacione mašine (prese) prema određenim kriterijima (visina hoda alata, nominalne deformacione sile, dimenzije alata, načinu vezivanja alata sa presom, načinu izbacivanja predmeta iz alata, itd.); 8. Potpunu CAD-tehničku dokumentaciju (trodimenzionalni model alata i radioničke crteže svih nestandardnih elemenata alata);

Slika 1: Izgled gotovog proizvoda

Podaci o proizvodu: 1

-

Tolerancije u skladu sa DIN 6930 i DIN 6935; Materijal: čelik DIN St. V(DIN 17162—St05Z); Č1046 P 3; Mehaničke karakteristike: čvrstoća na smicanje: 240-340 [MPa]; Relativna deformacija nakon prekida: >25% Kvalitet izrade Broj komada: 30000 Period izrade: 3 godine.

1. ODREĐIVANJE POLAZNIH DIMENZIJA KOMADA 1.1 Proračun razvijene dužine elemenata 2

Slika 2: Razvijena dužina Softverski određene dimenzije konačnog proizvoda (pomoću sotverskog paketa SolidWorks ) su: -

Dužine: l1 = 33 mm; l2 = 3,5 mm; l3 = 12,5 mm; Radijusi savijanja: r = 2 mm; Debljina lima: s0 = 2 mm; Ugao savijanja: α= 56,3 ˚

Određivanje korekcionog faktora za proračun razvijene dužine savijenog proizvoda vrši se preko dijagrama na slici 3:

Slika 3: Određivanje korekcionog faktora [1]

3

Slika 4: Proračun razvijene dužine [1] −α

1−1,02

[

x=0,05 ·1,02−α + 0,25+ 0,13 ·lg

]

12 ·ri ri − ·¿ ) so 300−so

−90

1−1,02 x=0,05 ·1,02

−90

[

+ 0,25+ 0,13 ·lg

]

12 ·1 1 − ·¿ ) 1,5 300−1,5

x=0,31 Pa slijedi da je razvijena dužina prema slici 4 jednaka : lo=l 1+ l 2+l 3 +2 ·

π · α· (r i+ x· s 0) 180

lo=28,5+28,5+17+ 2·

3,14 · 90 ·(1+0,31· 1,5) 180

lo=78,6 mm

4

1.2 Određivanje dimenzija platine i dimenzija ulazne širine lima Obzirom da su dimenzije platine ovisne od razvijene dužine komada, ukupna ulazna širina trake dobit će se kao zbir dužine platine i dodataka za širinu ruba. Uloga dodataka za širinu ruba i širinu mosta jeste osiguranje potrebne krutosti trake pri kretanju kroz alat kao i kompenzacija eventualnih grešaka pomjeranja trake. Ovi dodaci zavise od vrste materijala lima, debljine lima, oblika radnog predmeta, itd.

Slika 5: Dimenzije platine i ulazne širine trake Za dimenzije širine trake do 100 mm i debljine lima (čeličnog) od 1,5 mm podaci za širinu ruba i širinu mosta prikazani su donjom tabelom: Dimenzije platine, le, la [mm] Za dimenzije od 50 - 100 mm

Širina ruba, i [mm] 2,5

Širina mosta, e [mm] 2,5

Za uzdužni jednoredni raspored komada (Varijanta 1) širina trake iznosi: B ≥≤+2· i B ≥≤+2· i=76,3+2 ·2,5 5

B ≥ 81,3 mm , za debljinu lima od 1,5 mm usvaja se širina trake B=82 mm Za poprečni jednoredni raspored komada ( Varijanta 2 ) širina trake iznosi : B ≥≤+2· i B ≥≤+2· i=96+ 2· 2,5

B ≥ 101 mm , za debljinu lima od 1,5mm usvaja se širina trake B=102 mm

Za kosi jednoredni raspored komada ( Varijanta 3 ) širina trake iznosi : C ≥ le·sin 45 °

C ≥ 96 · sin 45 ° C ≥ 67,88 mm

B ≥ C+ 2· i B ≥ 67,88+2 ·2,5

B ≥ 72,88 mm g=78,6 /sin 45 °

g=54,57 x=2 ·q +2,5 ·sin 45°

x=2 ·54,57+2,5 · sin 45 ° x=110,9 mm

6

2. TEHNOLOŠKO-EKONOMSKA ELEMENATA

ANALIZA

I

RASPORED

REZNIH

Dijelovi (izradci) od lima treba da su konstrukcijski oblikovani kako bi izrada cjelokupnog alata bila ekonomična s obzirom na složenost procesa izrade, neophodne obradne sisteme i troškove materijala. Elementi za ocjenu tehnologičnosti konstrukcije izradka su: utrošeni materijal, broj i komplikovanost operacija tehnološkog procesa izrade, potrebni obradni sistemi, postojanost alata, potrebe naknadnih obrada, raspored reznih elemenata i drugo [Jovičić, Tanović]. Raspored reznih elemenata može biti jednoredni, višeredni, višeredni smaknuti i kombinovani Jednoredni poprečni raspored ( Varijanta 1 ) :

Slika 6: Jednoredni poprečni raspored V1

7

-

Širina trake: 82 mm; Dužina trake: 4000 mm (pretpostavka) Posmak trake (korak): v  la  e  96 + 2,5  98,5 mm

-

Broj izradaka iz jedne trake : L−e−ztr Zst= V Zst=

4000−2,5−50 98,5

Zst=40,076,usvaja se da je Zst=40 kom

Broj potrebnih traka : Na Z= Zst Z=

300000 40

Z =7500usvaja se da je broj potrebnihtraka Z=7500 traka

Stepen iskorištenja : A · Na η= Z · B·tr η=

5272 ·300000 7500 · 82· 4000

η=0,643=64,3

Jednoredni uzdužni raspored ( Varijanta 2 )

8

Slika 7: Jednoredni uzdužni raspored V2   

Širina trake: 102 mm; Dužina trake: 4000 mm (pretpostavka) Posmak trake (korak): v la  e  78,6 + 2,5  81,1 mm

Broj izradaka iz jedne trake : Zst=

L−e−ztr V

Zst=

4000−2,5−60 81,1

Zst=48,55 usvaja se da je Zst=48 kom Broj potrebnih traka : Na Z= Zst Z=

300000 48

Z =6250usvaja se da je broj potrebnihtraka Z=6250traka

Stepen iskorištenja : A · Na η= Z · B·tr

9

η=

5272 ·300000 6250 ·102 · 4000

η=0,622=62,2

Jednoredni kosi raspored 45 raspored ( Varijanta 3 ) :

  

Slika 8: Jednoredni kosi raspored V3 Širina trake: 120 mm; Dužina trake: 4000 mm (pretpostavka) Posmak trake (korak): v la  e  107 mm

Broj izradaka iz jedne trake : L−e−ztr Zst= V Zst=

4000−2,5−50 112

Zst=35,24 usvaja se da je Zst=35 kom Broj potrebnih traka : Na Z= Zst Z=

300000 35

Z =8571,4 usvaja se da je broj potrebnih traka Z=8572 traka

Stepen iskorištenja : A · Na η= Z · B·tr

10

η=

5272 ·300000 8572 ·107 · 4000

η=0,41=41 Određivanje potrebnog materijala i proračun troškova Varijanta 1 : Potrebna masa materijala na godišnjem nivou računa se prema obrazcu : Na ma=S vor · B·So·ρ· Zv ma=82 ·10−3 · 98,5 ·10−3 · 1,5· 10−3 · 7850 ·

300000 1

ma=28532 kg Godišnji troškovi materijala računaju se prema : Pa=ma · ρm Pa=28532 ·1 Pa=28532 €

Pri čemu je

ρm=1

€ kg

što predstavlja specifičnu cijenu materijala.

Troškovi materijala za cijeli period proizvodnje ( za 2 godine ) određuju se prema izrazu P= pa · t f P=28532 ·3 P=85592 €

Varijanta 2 : Potrebna masa materijala na godišnjem nivou računa se prema obrazcu : Na ma=S vor · B·So·ρ· Zv −3

−3

−3

ma=102 ·10 · 81,1· 10 · 1,5 ·10 · 7850·

300000 1

ma=29221,6 kg Godišnji troškovi materijala računaju se prema : Pa=ma · ρm 11

Pa=29221,6 · 1 Pa=29221,6 €

Pri čemu je

ρm=1

€ kg

što predstavlja specifičnu cijenu materijala.

Troškovi materijala za cijeli period proizvodnje ( za 2 godine ) određuju se prema izrazu P= pa · t f P=29221,6 · 3 P=87664,8 €

Varijanta 3 : Potrebna masa materijala na godišnjem nivou računa se prema obrazcu : Na ma=S vor · B·So·ρ· Zv −3

−3

−3

ma=120 ·10 · 112 ·10 ·1,5 · 10 · 7850 ·

300000 =47476,8 kg 1

Godišnji troškovi materijala računaju se prema : Pa=ma · ρm Pa=47476,8· 1 Pa=47476,8 €

Pri čemu je

ρm=1

€ kg

što predstavlja specifičnu cijenu materijala.

Troškovi materijala za cijeli period proizvodnje ( za 2 godine ) određuju se prema izrazu P= pa · t f P=47476,8· 3 P=142430,4 € Korak trake, mm

Varijanta 1 82

Varijanta 2 102

Varijanta 3 120 12

Širina trake, B [mm] Debljina lima, s0 [mm] Specifična težina, gustina, ρ [kg/m3] Ukupan broj komada Broj izradaka po jednom koraku Specifična cijena materijala, [€/kg] Period izrade u godinama, tf

98,5 1,5 7850 300000 1 1 3

81,1 1,5 7850 300000 1 1 3

112 1,5 7850 300000 1 1 3

Potrebna masa materijala u godini, ma [kg] Godišnji troškovi materijala, pa [€] Ukupni troškovi materijala, P [€]

28532 28532 85592

29221,6 29221,6 87664,8

47476,8 47476,8 142430,4

2.5 Cjelokupna procjena i ostali kriterij U prikazanoj tabeli slijedi pregled i izbor važnih kriterija pri odluci za konstrukciju alata: Kriteriji

Varijanta Težinski faktori

Nepovoljn o V1 V2 V3 1 Materijalni zahtjevi i troškovi 0,3 3 2 1 Položaj radijusa savijanja 0,3 3 1 2 Korak trake 0,2 2 3 1 Očekivani troškovi alata (npr. aktivni 0,2 3 2 1 elementi, izbijači, itd.) Ukupno 1 2,75 2 1,25 Prema navedenim kriterijima najpogodnija varijanta položaja izratka u traci je varijanta 1. Iz navedenih razloga, konstrukcija alata za kombinovano probijanje/prosijecanje i savijanje izvršit će se sa položajem izratka prema varijanti V1. Povoljno 3

Srednje 2

Osobine položaja izratka u traci prema varijanti V1:  Relativno male potrebe materijala;  Rubovi savijanja se nalaze u pravcu kretanja trake → posmak trake se dobro realizira;  Mali koraci trake → manje dimenzije alata → potrebna manja presa kao deformabilna mašina;  Zbog dobrog položaja kontura probijanja/prosijecanja i rubova savijanja → jednostavna konstrukcija alata → manji troškovi alata (nije potreban dizač lima, mali broj aktivnih elemenata, itd.) 3. 3.1

PRORAČUN ELEMENATA NA SAVIJANJE Određivanje elemenata elastičnog ispravljanja komada

Na osnovu unaprijed definiranih vrijednosti: Ugao savijanja lima: α = 90˚ Radijus savijanja: ri = 1 mm Debljina lima: s0 = 1,5 mm DIN St. V Vrsta materijala: 13

Određivanje elemenata elastičnog koji su značajni za elastično ispravljanje izvršit će se na osnovu izraza prikazanog slikom 12.

Ugao savijanja lima Ugao kalupa alata Unutr. radijus savijanja lima Radijus kalupa alata Slika 9: Elastično ispravljanje savijenih komada

Faktor elastičnog ispravljanja K u zavisnosti od odnosa radijusa savijanja i debljine lima po G.Oehler-u (slika 9.), za materijal St.70-2 i ri/s=2 očitava se vrijednost K=0,99.

Slika 10: Faktor elastičnog ispravljanja K u zavisnosti od ri/s 14

Krive iz slike 10. (1-11) odnose se na različite vrste materijala za koje je ispitan faktor elastičnog ispravljanja koji su prikazani donjom tabelom:

Prema tome je dakle, ugao savijanja bez elastičnog ispravljanja: α =K · α w =0,98· 90=88,2° Odnosno, veličina ugla elastičnog ispravljanja iznosila bi: ∆ α =α w −α ∆ α =90−88,2=1,8° Prema DIN-standardu (DIN 6935) tolerancije uglova za krakove dužina do 30 mm moraju biti manji od ±2˚. Prilikom konstrukcije alata mora se voditi računa o uglu elastičnog ispravljanja koji iznosi 1,8o. Potrebno je izvesti konstrukciju alata za savijanje koji će obezbjediti preopterećenje nakon čega bi se dobio zahtjevani ugao od 90o. Ugao kalupa deformacionog alata pri kojem bi se nakon elastičnog ispravljanja dobila vrijednost ugla od 90˚ računa se: α 90 ° α w= = =91,83° K 0,98 Tako da se profil mora ''preopteretiti'' za vrijednost ugla od: ∆ α =α w −α ∆ α =91,83−90=1,83° 15

3.2

Određivanje radijusa savijanja

Određivanje radijusa savijanja izvršit će se na osnovu izraza prikazanog na slici 10. Radijus kalupa potreban za savijanje profila lima za vrijednost od 2 mm preračunava se na osnovu formule: r iW =r i · K r iW =1 · 0,98=0,98(mm) Koeficijent savijanja (c) za hladno valjani (paralelno) i rekristalizaciono žareni lim od čelika tipa St. V, prema donjoj tabeli iznosi c=0,5:

Pa je radijus savijanja na osnovu gornjeg koeficijenta: r i ,min ≈ c · s o r i ,min ≈ 0,5· 1,5 = 0,75 mm Zadovoljen je uslov da radijus savijanja mora biti veći od minimalnog radijusa savijanja, te da je vrijednost za radijus definirana konstruktivnim crtežom prihvatljiva. Na donjim skicama su prikazani konstruktivni poduhvati u cilju izbjegavanja deformacija u vidu ispupčenja i udubljenja na radijusu savijanja.

16

Slika 11: Deformacije pri savijanju i prijedlozi za njihovo uklanjanje.

3.3 Određivanje redoslijeda operacija /savijanje pa probijanje ili obrnuto/ Minimalno rastojanje vanjske konture otvora do početka radijusa savijanja prema DIN 6935 definira se na osnovu prikaza na slici 12.

Slika 12: Izvedba radijusa savijanja od otvora probijanja saglasno DIN 6935.

Na osnovu relacija sa slike minimalno rastojanje je: amin =s o amin =1,5( mm) Za konkretan primjer rastojanja na osnovu gornjih relacija iznosi: - rastojanje otvora do početka radijusa savijanja: 1,5 mm Na osnovu prikazanog može se zaključiti da se prije savijanja može izvršiti probijanje otvora.

4. ANALIZA TIPOVA ALATA ZA PROBIJANJE/PROSIJECANJE I SAVIJANJE 4.1 Zasebni alati za probijanje/prosijecanje i savijanje

17

Slika 13: Alat za probijanje/ prosijecanje (lijevo) i alat za savijanje (desno)

Prednosti: - Prosta i jednostavna konstruktivna izvedba alata za probijanje/prosijecanje i savijanje → manji troškovi izrade alata. - Male ukupne visine alata → potrebne manje dimenzije presa. - Dobro iskorištenja materijala. - Veliki broj izrade predmeta u jedinici vremena, međutim, obzirom da je potrebno naknadno savijanje eliminira se prednost ostvarena kroz probijanje/prosijecanje → Nedostatak! Nedostaci: - Potrebne dodatne naprave za vođenje trake kroz alate. - Potreban veći broj radnika za manualno opsluživanje alata → postavljanje i vađenje traka. - Produktivno samo u zemljama sa niskim ličnim dohotkom. - Duži periodi mašinskih obrada → visoke cijene koštanja mašinke obrade.

4.2 Uzastopni alati za probijanje/prosijecanje i savijanje

18

Slika 14: Alat za uzastopno probijanje i prosijecanje.

Prednosti: - Za komplicirane predmete obrade sa većim brojem probijanja i prosijecanja, (pogodno i za predmete sa malim debljinama lima i manjim debljinama rubova koji se u blok-alatu ne mogu izraditi). - Potrebna samo jedna presa. - Visoka produktivnost. - Postiže se visoka tačnost zbog koračnog pomjeranja trake. - Za komplicirane predmete obrade koji se u jednoj operaciji probijanja/prosijecanje ne mogu izraditi. - Kraći periodi mašinskih obrada → niže cijene koštanja mašinke obrade. Nedostaci: - Zbog kompleksnije izvedbe konstrukcije visoki troškovi razvoja, izrade i održavanja. - Ograničenja po pitanju dimenzija presa → ograničene dimenzije alata → ograničene dimenzije predmeta izrade. - Pri jednostavnijim konstruktivnim izvedbama (bez vodeće ploče sa oprugama) → krivi se traka. - Zbog velikog broja koraka (uslijed kompleksnosti predmeta izrade) moguće izrađivati samo izratke manjih dimenzija obzirom na ograničenja po pitanju prostora. 4.3 Blok alati za probijanje/prosijecanje i savijanje 19

Slika 15: Blok alat

Na osnovu iznesenih karakteristika o mogućim konstruktivnim izvedbama alata za plastično oblikovanje limova, te na osnovu dimenzija konačnog izratka, kao najrentabilnija konstrukcija bira se alat sa uzastopnim probijanjem/prosijecanjem i savijanjem. Proizvodnja predmeta pomoću bloka alata u jednoj operaciji realizirala bi se jako teško ili čak nikako što bi rezultiralo i lošijom produktivnošću. 5. Redoslijed izvođenja obrade.

Slika 16: Redoslijed izvođenja operacija

Slika 17: 3D prikaz rasporeda operacija

20

6. PRORAČUN DEFORMACIONIH SILA 6.1. Sile probijanja, prosijecanja i savijanja; deformacioni rad PROSIJECANJE

Slika 18: Operacija prosijecanja

Sila prosijecanja : F s=2 · F s 1 +2· F s 2+ 2· F s 3 F s 1=l· s o · τ M F s 1=( 4,7+9,4 +2+1,6+19,5+10,2+5+8,2)· 1,5 ·300 F s 1=27270 N F s 2=( 8,5+27,8 ) ·1,5 · 300 F s 2=16335 N F s 3=( 10,2+2+10+13+4,7 +4,7+ 23,5+4,7+ 2+ 11+19+6,7 ) · 1,5· 300 F s 3=50175 N F s=2 · F s 1 +2· F s 2+ 2· F s 3 F s=2 ·27270+2 · 16335+ 2· 50175 F s=187560 N

21

F sM 1=Fs · 1,3 F sM 1=243828 N Deformacioni rad: W s 1=

F sM 1 · s o · x 243828 · 1,5· 0,63 = =230,42 Nm 1000 1000

x=0,65 ÷ 0,60

za

Mekši čelik ( τ

m

= 250 – 350)

PROBIJANJE

Slika 19: Operacija probijanja

Sila probijanja : F p =2· F p1 + F p 2+ 2· F p 3 + F p 4 +2 · F p 5 +2· F p6 F p =(2 ·15,7 +12,56+2 ·15,5+26+ 2· 12,28+2 ·15,7)· s o · τ M F p =156,92· 1,5 ·300 F p =70614(N ) F Mp=1,3 · F pu ( N ) F Mp=1,3 · 70614=91798 N

Deformacioni rad:

22

W p=

F Mp · s o · x 91798 · 1,5· 0,63 = =86,8 Nm 1000 1000

x=0,65 ÷ 0,60

za

Mekši čelik ( τ

m

= 250 – 350)

SAVIJANJE I ODSIJECANJE

Slika 22: Operacija savijanja i odsijecanje

Za jednostrano savijanje sa obje strane sila se računa prema sljedećem izrazu: 1,2· b · s 2 · σ M F B= w w=0,39 2

F B=

1,2· 31 ·1,5 ·350 =75115,4 N 0,39

F Bu=2 · F B =2· 75115,4=150230,8 N

23

Deformacioni rad: W =x · F B · h w 0,39 h= = =0,195 2 2 W =0,39· 150230,8 ·0,195=11425 Nmm=11,43 Nm

Odsijecanje: F s 4=l · s o · τ M F s 4=(19+3,14+13+ 3,14)· 1,5 ·300 F s 4=17226 N F sM 2=F s 1 ·1,3 F sM 2=22393,8 N F sM =F sM 1 + F sM 2 + F Mp =243828+22393,8+91798=358019,8 N Ukupni deformacioni rad probijanja i prosijecanja: F · s · x 358019,8· 1,5 ·0,63 W sM = sM o = =338,33 Nm 1000 1000 x=0,65 ÷ 0,60

za

Mekši čelik ( τ

m

= 250 – 350)

6.4. Proračun probojaca i prosjekača na izvijanje Usvojena je konstruktivna izvedba sa pločom za vođenje, prema tome, kritična dužina probojca se računa pomoću sljedećeg izraza: l kr =

√

2 · π · E · I min FM

Minimalni moment inercije za prosjekač se odrediti pomoću softverskog paketa AutoCAD Mechanical i on iznosi: Prosjekač I :

24

Slika 23: Prosjekač 1 Tabela 1: Prosjekač 1

Moment inercije I1 [mm ] 57810 I2[mm4] 2867 Sc[mm] 20,03 St[mm] 18,29 2 A[mm ] 343,9 4

I min=57810 mm

4

E=215000 MPa

F M =27270 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 57810 = =1691 mm FM 27270

Prosjekač II :

Slika 24: Prosjekač 2 Tabela 2: Prosjekač 2

Moment inercije I1 [mm ] 15218 4 I2[mm ] 1422,7 Sc[mm] 13,9 St[mm] 13,9 2 A[mm ] 236,3 4

I min=15218 mm 4 25

E=215000 MPa F M =16335 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 15218 = =1121 mm FM 16335

Prosjekač III :

Slika 25: Prosjekač 3 Tabela 3: Prosjekač 3

Moment inercije I1 [mm ] 483400 4 I2[mm ] 56140 Sc[mm] 41,36 St[mm] 36 2 A[mm ] 1336,6 4

I min=483400 mm4 E=215000 MPa

F M =50175 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 438400 = =3434 mm FM 50175

Prosjekač IV :

Slika 26: Prosjekač 4 26

Tabela 4: Prosjekač 4

Moment inercije I1 [mm ] 2094 4 I2[mm ] 74,53 Sc[mm] 3,3 St[mm] 1,8 2 A[mm ] 63,1 4

4

I min=2094 mm

E=215000 MPa

F M =17226 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 2094 = =405 mm FM 17226

 Proračun probojcaa na izvijanje: Probojac I : Tabela 5: Probojac 2 Moment inercije ( ∅ 4) I1 [mm4] I2[mm4] Sc[mm] St[mm] A[mm2] I min=12,56 mm

12,56 12,56 2 2 12,56 4

E=215000 MPa F M =7347,6 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 12,56 = =48 mm FM 7347,6

Za minimalan kružni poprečni presjek probojca, kritična dužina izvijanja je lkr = 48 mm Zbog male dužine kritičnog izvijanja urađeno je ojačanje na ∅ 5 i ona iznos l = 75 mm kr

27

Probojac II :

Slika 26: Prosjekač 4

Tabela 6: Probojac 3 Moment inercije 4 I1 [mm ] 25,16 I2[mm4] 3,8 Sc[mm] 3 St[mm] 3 2 A[mm ] 11 I min=25,16 mm4 E=215000 MPa F M =6975 N l kr =

√

√

2 · π · E · I min 2· π · 215000· 25,16 = =6 8 mm FM 6975

Za minimalan nepravilni poprečni presjek probojca, kritična dužina izvijanja je lkr = 68 mm i zbog toga što je ova se dužina najmanja uzima za dužinu probijača i prosjekača.

6.5. Provjera površinskog pritiska na mjestu oslanjanja izvršnih elemenata Provjera površinskog pritiska na mjestu oslanjanja izvršnih elemenata (probojaca, prosjekača, elemenata koji vrše savijanje) se radi u cilju spriječavanja oštećenja elemenata alata usljed velikih površinskih pritisaka. Dozvljeni površinski pritisak iznosi: pdoz =250(MPa) U slučaju da površinski pritisak prelazi dozvoljeni pritisak, potrebno je izvršiti ugradnju kaljene međuploče koja ima znatno veću tvrdoću a samim time dozvoljeni površinski pritisak raste. Za prosjekač I za opsijecanje (slika 23). F 27270 p= = =79,3 ( MPa ) A 343,9 Za prosjekač II za opsjecanje (slika 24). 28

p=

F 16335 = =69,1 ( MPa ) A 236,3

Za prosjekač III (slika 25). F 50175 p= = =37,5 ( MPa ) A 1336,6 Za prosjekač IV (slika 26). F 17226 p= = =273 ( MPa ) A 63,1 Za probojac I za probijanje ø4. F 7347,6 p= = =585 ( MPa ) A 12,56 Za probojac II za probijanje (slika 26). F 6975 p= = =634 ( MPa ) A 11

6.6. Proračun rezne ploče i noževa U izvršne dijelove alata za probijanje i prosijecanje spadaju rezna ploča, probojci, prosjekači i granični nož. Svi ostali elementi alata mogu se svrstati u pomoćne elemente koji doprinose sigurnosti i dugovječnosti alata. 6.6.1. Zazor između rezne ploče i noževa Između reznih ivica rezne ploče i prosjekača odnosno probojaca mora postojati mjereno okomito na reznu povšinu određeni zazor kao što je prikazano na donjoj slici.

Slika 27. Zazor između rezne ploče i probojaca/prosjekača.

Veličina zazora ovisi o debljini i o mehaničkim osobinama materijala koji se obrađuje, kao i 29

ovrsti izrade alata i zahtjevanog kvaliteta odrezane površine. Obično se uzima da je zazor između reznih alata od 2 do 5% debljine lima pri čemu se donje mjere uzimaju za manje debljine limova. Vrijednost zazora (z) bira se iz tabele 17.–Obrada metala plastičnom deformacijom, B. Musafija, na osnovu debljine lima 2 mm i srednje vrijednosti tvrdoće čelika koji iznosi: w=0,075 6.6.2. Dimenzije probojaca/prosjekača i rezne ploče a) Za slučaj probijanja: Ukoliko je kod probijanja u materijalu potrebno izraditi otvor nominalnog prečnika D sa tolerancijom Δ koja je pozitivna za dimenzionisanje alata mjerodavna je maksimalna dimenzija predmeta. D max =D+∆ Prečnik probojca dS jednak je maksimalnoj dimenziji predmeta a prečnik u matrici dM jednak je prečniku probojca uvećanom za vrijednost zazora. d S =Dmax d M =d S + w=D+ ∆+ w Trošenje probojca se vrši u području tolerancije predmeta Δ i alat se smatra istrošenim kada se prečnik probojca smanji do vrijednosti D. ∆

- Tolerancija izrade predmeta

tS – Tolerancija izrade probojca tM – Tolerancija izrade matrice Tolerancije izrade predmeta za svaku konturu koja se probija. Na osnovu zahtjevanog kvaliteta izrade predmeta IT9, iz tabele 60 (Alati i pribori – M.Jovićić, Lj.Tanović) i područja nazivne mjere biraju se tolerancije izrade predmeta (otvora) ∆ = 0,036 mm i w = 0,12 mm. Tolerancije izrade probojaca i matrica se uzimaju iz tabele za osnovne tolerancije, korištena literatura Obrada Metala Plastičnom Deformacijom autora Binko Musafija tab.18. Zahtjevani kvalitet proizvoda je IT9, a po preporukama se za kvalitet matrici treba usvojiti IT7 dok se za probojce treba usvojiti kvalitet IT5. Za otvore u matrici koristiti će se tolerancija H6, a za probojce h5. b) Za slučaj prosijecanja:

30

Kod prosijecanja predmet izrade ima nazivni prečnik D i toleranciju izrade Δ koja je negativna i za dimenzionisanje alata mjerodavan je minimalni prečnik predmeta izrade. D min =D−∆ Prečnik matrice se uzima da je jednak minimalnoj dimenziji predmeta izrade, a prečnik prosjekača dS umanjuje se za vrijednost zazora u odnosu na prečnik matrice. d M =Dmin d S =d M −w=D−∆−w Trošenje matrice ide na račun izradne tolerancije predmeta i alat se smatra istrošenim kada se prečnik matrice poveća do vrijednosti D. tS – Tolerancija izrade prosjekača tM – Tolerancija izrade matrice Tolerancije izrade prosjekača i matrica se uzimaju iz tabele za osnovne tolerancije, korištena literatura Obrada Metala Plastičnom Deformacijom autora Binko Musafija tab.18. Zahtjevani kvalitet proizvoda je IT9, a po preporukama se za kvalitet matrici treba usvojiti IT6 dok se za probojce, prosjekače i koračni nož treba usvojiti kvalitet IT5. Za otvore u matrici koristiti će se tolerancija H6, a za prosjekače h5. 6.6.3. Gabaritne dimenzije rezne ploče Visina rezne ploče za limove do 6mm debljine i otvore do 300 mm može se izračunati po izrazu: H RP =(10+5 · s +0,7 √ a+b)· c H RP =(10+5 · 1,5+0,7 √ 70,1+ 30,9)·1 H RP =24,5(mm) a,b – dimenzije najvećeg otvora c – koeficijent koji zavisi od čvrstoće lima, bira se iz tabele Tabela 7: Vrijednost koeficijenta c.

31

-Izračunate vrijednosti visine rezne ploče zaokružuju se na prvi veći broj iz reda standarndnih brojeva: 12, 16, 20, 25, 28, 32, 35, 40, 45, 50, 56, 63, 71 i 80. H RP =35(mm)

- Presjek rezne ploče usvajamo iz tabele, 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 o – 5o). Kod konstrukcije alata je usvojeno h=5mm i α=3o.

Tabela 8: Oblici presjeka reznih ploča.

Tabela 9: Podaci za dimenzije otvora i njihove pozicije na reznoj ploči: Rastojanje otvora za vijke i čivije Dimenziona uputstva za glave vijka sa šestostranim slijepim otvorom (imbus vijak)

Nazivn i 32

Prečnik vijka

Vijak Čivij a a b c emin

M 6 5

M 8 6

M1 0 8

M1 2 10

M1 6 13

M2 0 16

M5

D 5,5

D1 9

H 5,2

M6

6,6

10,6

6,2

12 13 10 12

15 14 13 14

18 16 15 17

20 18 17 19

25 22 20 24

30 26 24 28

M8 M10 M12 M16

9 11 14 18

14 17 20 26

8,3 10,3 12,3 16,5

Rezne ploča će se raditi iz više dijelova, prvenstveno zbog velike dužine. U slučaju oštećenja ili istrošenosti pojedinih elemenata rezne ploče, nije potrebno mijenjati cijelu reznu ploču nego samo jedan dio. Po pitanju izrade ploče, usljed velike dužine, nakon kaljenja moguće su deformacije u vidu uvijanja ploče što se nastoji izbjeći podjelom rezne ploče na manje rezne ploče. 6.7.1. 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 određuju se veličine: - Debljina rezne ploče: Hrp = 35 mm – već ranije određeno - Debljina vodeće ploče Hvp = (0,7-1)Hrp = 0,7 Hrp = 24,5 mm =25 mm - Debljina nosača noževa: Hnn = (0,6-0,8)Hrp = 0,6Hrp= 19,9 mm = 20 mm

6.7.2.Izbor vodećih stubova i vodećih čahura Vodeći stubovi trebaju da obezbjede bezbjedno kretanje gornjeg dijela alata u odnosu na donji. Oni se izrađuju od čelika Č.4830 i potom se kale na (62HB2) H. Gornji dio vođice se brusi u tolerantnom polju h6 kako bi se dobio klizni spoj između vođice i čahure u tolerantnom polju (H7/h6). Donji dio se brusi u tolerantnom polju r6 tako da sa donjim kućištem obezbjedi čvrst spoj u tolerantnom polju (H7/r6).

33

Slika 28: Izgled stubne vođice

Slika 29: Izgled čahure

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 njihovom zamjenom. Upotreba čahura za vođenje je bolje i trajnije riješenje pri čemu se čahura upresuje u gornji dio alata. 7. IZBOR POTREBNE DEFORMACIONE MAŠINE Na osnovu ukupne sile: FUK =508,25 kN Usvaja se presa EP 1000 sa radnim karakteristikama datim u tabeli: TEHNIČKEKA RAKTERISTI.

TEHNIČKE KARAKTERISTIKE EKSCENTRIČNIH PRESA TIPPRESE EP 25

EP 40

EP 63

EP 100

EP 160

EP 250

EP 400

EP 500

EP 630

EP 1000

EP 2000

EP 3000

MAKSIMALNI PRITISAK [kN ]

25

40

63

100

160

250

400

500

630

1000

2000

3000

BROJ HODOVA U MINUTI

180

170

160

150

130

120

100

113

100

48

45

40

VELIČINA HODA ŽIGA [mm]

4 do 40

4 do 40

6 do 40

6 do 40

8 do 50

8 do 60

10 do 80

10 do 80

10 do 100

20 do 120

40 do 180

40 do 200

34

DUŽ.RADNOG STOLA [mm]

280

315

355

400

450

500

560

640

630

710

1030

1200

ŠIR. RADNOG STOLA[mm]

220

250

280

315

355

400

450

440

500

560

740

850

PREČ.OTVORA U ŽIGU ZA ČEP

20

20

25

25

32

32

40

40

40

50

65

65

PREČ.OTVORA U RAD.STOLU

70

90

120

120

160

160

200

200

250

250

300

300

MAX.RAST. ŽIGA I RADNOG STOLA [mm]

140

160

180

220

220

260

280

320

315

355

560

600

3D IZGLED ALATA

35

Slika 30. Izgled Alata u softverskom paketu SOLIDWORKS

9. LITERATURA

36

[1] Obrada metala plastičnom deformacijom; Binko Musafija, Svjetlost Sarajevo, 1979. god. [2] Alati i pribori; Milenko Jovičić, Ljubodrag Tanović, Beograd 2007. god. [3] Obrada deformisanjem; Himzo Đukić, Mirna Nožić ,Mašinski fakultet Mostar, 2013.god.

37