PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTICA LA RECE

Secţia TCM

PRELUCRAREA PRIN DEFORMARE PLASTICA LA RECE PROIECT

Indrumator

Student

An universitar 2012 1

TEMA PROIECTULUI

Să se proiecteze procesul tehnologic şi matriţa pentru obţinerea piesei date:

Materialul piesei este: tablă decapată pentru ambutisare TDA5

2

CUPRINS: 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei..........................................pag.1 2. Determinarea dimensiunilor semifabricatului...............................pag.2 2.1.Croirea materialului...............................................................pag.5 3. Stabilirea procesului tehnologic de fabricaţie al piesei.................pag.7 3.1.Dispunerea elementelor active..............................................pag.8 3.2.Calculul forţelor de lucru......................................................pag.9 3.3.Alegerea utilajului................................................................pag.11 4. Calculul centrului de presiune......................................................pag.12 4.1.Alegerea materialului pentru piesele componente..............pag.13 5. Calculul de rezistenţă pentru unele elemente componente ale matriţei....................................................................................pag.14 5.1.Calculul dimensiunilor nominale ......................................pag.14 5.2.Stabilirea toleranţelor ale unor elemente componente ale matriţei.........................................................................pag.14 6. Intocmirea tehnologiei de fabricaţie a matriţtei...........................pag.17 6.1.Indicaţii privind exploatarea si intreţinere.........................pag.17 6.2.Măsuri de protecţia muncii................................................pag.18 7. Calculul tehnico-economic..........................................................pag.20 8. Bibliografie..................................................................................pag.26 9. Desene..........................................................................................pag.28

3

1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei

Importanţa mare a alegerii cât mai economice a materialului este întărită şi de faptul că la lucrările de presare la rece, costul materialului reprezintă în mod obişnuit 60-80% din costul total al piesei. De asemenea este necesar ca la proiectarea pieselor să se cunoască proprietăţile şi caracteristicile mecanice şi tehnologice ale acestora. Astfel, din analiza desenului de execuţie al piesei din temă, se observă că piesa este confecţionată din tablă decapată pentru ambutisare, din oţel carbon OL37 ce are caracteristicile fizico-mecanice date în tabelul de mai jos:

Denumirea oţelului Tablă subţire de oţel carbon obişnuit având g=0,5...4 mm

Marca oţelului

Rezistenţa la forfecare τ[daN/mm2]

Rezistenţa la rupere σr[daN/mm2]

Alungirea relativă δ 5 minim [%]

OL37

33-40

38-47

25-21

4

2. Determinarea dimensiunilor semifabricatului. Procesul de ambutisare al cutiilor pătrate şi dreptunghiulare ale căror parametri sunt daţi în figura 1, este puternic influenţat de parametrii geometrici principali ai cutiei, respectiv înălţimea H g r relativă , raza de racordare relativă c şi grosimea relativă a materialului ⋅ 100 B B B

Figura 2.1 – Parametrii geometrici principali ai cutiilor Parametrul esenţial în funcţie de care se clasifică cutiile este înălţimea relativă

H astfel: B

H ≤ 0,6...0,7 B H > 0,7...1 [2] - Cutii înalte la care B Pentru cazul de faţă avem: - Cutii scunde la care

H 50 = = 0,714 B 70

cutie înaltă

rc 20 = = 0,285 B 70 g 0,8 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 1,14 B 70 În funcţie de elementele geometrice ale piesei, din figura 5.3 pagina 56[3] se determină domeniul de utilizare al fiecărei relaţii de calcul:

5

Pentru

H r = 0,714 şi c = 0,285 se regăseşte domeniul IIc care este indicat pentru cutii înalte B B

ambutisate dintr-o singură operaţie.

Pentru cutiile dreptunghiulare de dimensiuni AxB, se poate considera că sunt formate din cele două jumătăţi ale unei cutii pătrate de latură B unite cu o parte intermediară de latură A-B. Semifabricatul este oval, fiind format din două semicercuri de rază R şi două linii paralele, având: L = D + ( A − B) L = 142,44 + (110 − 70 ) L = 160,15 + 40 L = 200,15 mm K= K=

[

]

D( B − 2r f ) + B + 2( H + 0,43r f ) ⋅ ( A − B ) A − 2r f

160,15( 70 − 2 ⋅ 8) + [ 70 + 2( 50 + 0,43 ⋅ 8) ] ⋅ (110 − 70) 110 − 2 ⋅ 8 160,15( 70 − 16) + [ 70 + 2( 50 + 3,44 ) ] ⋅ 40 K= 110 − 16 160,15 ⋅ 54 + [ 70 + 2 ⋅ 53,44] ⋅ 40 K= 94 8648,1 + 176,88 ⋅ 40 94 8648,1 + 7075,2 K= ⇒ K = 167,26 mm 94 K=

Pentru cazul rc≠rf diametrul D din formula de mai sus se calculează cu relaţia:

6

D = 1,13 B 2 + 4 B ( H − 0,43r f ) − 1,72rc ( H + 0,5rc ) − 4r f ( 0,11r f − 0,18rc ) D = 1,13 70 2 + 4 ⋅ 70( 50 − 0,43 ⋅ 8) − 1,72 ⋅ 20( 50 + 0,5 ⋅ 20 ) − 4 ⋅ 8( 0,11 ⋅ 8 − 0,18 ⋅ 20 ) D = 1,13 4900 + 4 ⋅ 70( 50 − 3,44) − 1,72 ⋅ 20( 50 + 10 ) − 4 ⋅ 8( 0,88 − 3,6) D = 1,13 4900 + 4 ⋅ 70 ⋅ 46,56 − 1,72 ⋅ 20 ⋅ 60 − 4 ⋅ 8( − 2,72) D = 1,13 4900 + 13036,8 − 2064 + 87.04 D = 1,13 20087,84 D = 160,15mm Rraza semifabricatului este egală cu: R = 0,5 ⋅ K R = 0,5 ⋅ 167,26 R = 83,63 mm Deci, pentru a se obţine cutia dreptunghiulară, caracterizată de dimensiunile 110x70x50 mm, este necesar un semifabricat oval, având dimensiunile de 200,15x167,26 mm. Grosimea semifabricatului este de 0,8 mm.

Figura 2.2 – Forma şi dimensiunile semifabricatului 7

2.1.Croirea materialului Prin croire se înţelege amplasarea pe semifabricat a produselor cu forme tehnologice determinate, în vederea separării lor, astfel încât să rezulte o cantitate minimă de deşeuri. Pentru reducerea cantităţii de deşeuri, este necesar ca la croirea tablelor să se ţină cont de următoarele reguli: Tăierea semifabricatelor să se facă conform unei fişe de croire, elaborate pe principiul folosirii cât mai raţionale a materialelor. Folosirea croirii combinate, în cazul tăierii semifabricatelor mari în producţia de serie Fâşiile înguste se vor tăia în lungul tablei, dacă se impune ca necesară o altă schemă de tăiere, deoarece din fiecare fâşie se vor obţine mai multe piese, micşorându-se numărul de tăieturi şi pierderile sub formă de deşeuri de capăt de bandă. Pentru piesa din temă, croirea fâşiilor se va face plecând de la o tablă având dimensiunile de 1000x2000mm, iar pentru reducerea deşeurilor, se recomandă croirea longitudinală pe foaia de tablă. Calculul lăţimii nominale al benzii se face plecând de la condiţia de a asigura puntiţa laterală minimă necesară pentru diferite procedee de realizare a avansului materialului. Pentru apăsarea laterală, lăţimea nominală a benzii şi distanţa dintre elementele de ghidare se determină cu relaţia: B = D + 2 ⋅ a1 + ∆l B = 167,26 + 2 ⋅ 0,72 + 0,6 B = 169,3 mm ≈ 170 mm în care: a1 = K 1 ⋅ K 2 ⋅ K 3 ⋅ a a1 = 0,5 ⋅ 1 ⋅ 0,8 ⋅ 1,8 a1 = 0,72mm şi respectiv: b1 = K 1 ⋅ K 2 ⋅ K 3 ⋅ b b1 = 0,5 ⋅ 1 ⋅ 0,8 ⋅ 1,4 b1 = 0,56mm 8

Valorile coeficientului K1 sunt: 0,08...0,9 pentru oţel dur, 1,0...1,2 pentru bronz laminabil şi alamă, 1,2...1,3 pentru cupru şi aluminiu, 1,0...1,2 pentru duraluminiu, 1,5...2,0 pentru aliaje de magneziu; 1,2...2,0 pentru aliaje de titan; 1,5...2,0 pentru materiale nemetalice. Valorile coeficientului K2 sunt: 1,0 pentru banda care trece prin ştanţă o singură dată. 1,2 pentru banda care trece de două ori prin ştanţă. Valorile coeficientului K3 se aleg: 1,0 pentru ştanţele cu avans şi ghidare neprecisă a benzii; 0,8 pentru ştanţele cu înaintare şi ghidare precisă a benzii.

Figura 2.1.1 – Schema de croire a fâşiilor de tablă, după direcţie longitudinală. La obţinerea fâşiilor de tablă se recomandă să se folosească foarfece prevăzute cu sisteme şi dispozitive de poziţionare a materialului care uşurează reglarea. Croirea semifabricatelor din fâşiile de tablă având dimensiunile de 170x2000 mm, este redată în figura 2.1.2:

Fig.2.1.2 - Schema de croire a semifabricatelor 9

Modelul tridimensional al fâşiei de tablă, din care s-a croit un semifabricat oval, este dat în figura 2.1.3

Figura 2.1.3 – Vedere asupra fâşiei de tablă ce urmează a fi croită în semifabricate ovale

3. Stabilirea procesului tehnologic de fabricaţie al piesei Pentru proiectarea unui proces tehnologic raţional, trebuie să se ţină seama de faptul că se va căuta să se obţină piesa finită cu un număr cât mai mic de operaţii şi cu productivitate mare. La ambutisarea cutiilor de formă dreptunghiulară de dimensiuni A x B folosind semifabricat oval de dimensiuni L şi K, coeficientul global de ambutisare se determină cu relaţia: A+ B L+K 110 + 70 180 m gl = 1,27 = 1,27 ⋅ = 0,622 200,15 + 167,26 367,41 m gl = 1,27

Numărul de operaţii pentru ambutisarea cutiilor de formă dreptunghiulară se determină cu datele din tabelul 7.7 pagina 84[3]. Astfel pentru

g 0,8 ⋅ 50 = ⋅ 50 = 0,108 K+L 200,15 + 167,26

ambutisare se poate adopta n=1 operaţie 10

şi pentru coeficientul global de

3.1.Dispunerea elementelor active Calculul dimensiunii plăcii de ambutisare, se realizează cu ajutorul relaţiilor din tabelul 9.15 pagina 147[3], ţinând seama că trebuie respectată dimensiunea exterioară. Pentru stabilirea toleranţei T a piesei, din desenul de execuţie se observă faptul că toleranţele generale ale acesteia se încadrează conform standardului ISO2768 în clasa mijlocie de execuţie. Conform aceluiaşi standard, pentru dimensiuni cuprinse între 30…120 mm rezultă abaterea standard de± 0,3 mm, deci toleranţa T va fi de 0,6 mm.

a pl = ( A − 0,8T )

+Tpl

b pl = (110 − 0,8 ⋅ 0,6 ) pl

+0 , 08

= 109 ,52 +0, 08 b pl = ( B − 0,8T )

+ Tpl

b pl = ( 70 − 0,8 ⋅ 0,6)

+ 0, 08

b pl = 69,52 + 0, 08 Pentru poansonul dreptunghiular, dimensiunile se determină prin relaţiile: ap = ( A − 0,8T − 2 j ) −Tp

ap = (110 − 0,8 ⋅ 0,6 − 2 ⋅ 0,92 ) −Tp ap = (110 − 0,48 − 1,84) −0,05 ap = 107,68 −0,05 bp = ( B − 0,8T − 2 j ) −Tp

bp = ( 70 − 0,8 ⋅ 0,6 − 2 ⋅ 0,92) −Tp bp = ( 70 − 0,48 − 1,84 ) −0,05 bp = 67,68 −0, 05 La ambutisarea pieselor fără calibrare, pentru clasele de precizie 7 şi 8, mărimea jocului pe o parte, se determină prin relaţia: j = g max + a j = 0,8 + 0,12 = 0,92mm în care a reprezintă adaosul pentru stabilirea jocului la ambutisare, şi care se ia după tabelul 9.19 pagina 148[3], în funcţie de grosimea materialului.

11

Raza de racordare la plăcile de ambutisare, se ia după tabelul 9.20 în funcţie de grosimea relativă a materialului.

g 0,8 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 0,49mm . În cazul pieselor fără flanşă, se ia egală D 160,15

cu 8....10g. Pentru cazul de faţă: rpl = 9 ⋅ 0,8 = 7,2mm Dimensiunile plăcii active: Diametrul găurii pentru fixarea cu şuruburi se ia egal cu d=8,5 mm, conform indicaţiilor de la pagina 130[3], conform cu relaţia (9.3) Diametrul găurilor de ştift, se calculează după relaţia: d1 = d − (1...2 ) mm d1 = 8,5 − 1 = 7,5mm Distanţa minimă dintre găurile de ştift şi de şurub, se determină cu relaţia: d + d1 2 8,5 + 7,5 b4 = 0,8 * 8,5 + = 13,2mm 2 Grosimea minimă a plăcii active se determină cu relaţia: H = g + K a + b + ( 7 − 10) mm b4 = 0,8d +

H = 0,8 + 1,3 109,52 + 69,52 + 8mm H = 26,19mm în care s-a notat cu g grosimea materialului iar cu K, un coeficient care se ia cu valorile: K=0,6 – pentru materiale având σr=12 daN/mm2 K=0,8 – pentru materiale având σr=25 daN/mm2 K=1,3 – pentru materiale având σr=80 daN/mm2

3.2.Calculul forţelor de lucru Calculul forţelor de ambutisare, se realizează cu ajutorul relaţiilor din tabelul 11.18 pagina 206[3], la care s-au utilizat următoarele notaţii: F – forţa de ambutisare [daN] dm1 dm2 – diametrul mediu al piesei ovale pentru prima şi a doua operaţie de ambutisare[mm] A şi B reprezintă dimensiunile cutiei dreptunghiulare [mm] 12

r – raza de racordare la colţul cutiei [mm] Pentru prima operaţie, forţa de ambutisare se calculează cu formula din tabelul 11.18 pagina 206 poziţia numărul 4 : F = π ⋅ d m1 ⋅ g ⋅ σ r ⋅ K 1 unde: L + K 167,26 + 200,15 = = 183,7mm 2 2 g – grosimea materialului g=0,8 mm d m1 =

σr – rezistenţa la rupere σr=38 daN/mm2 conform primului tabel. K1 – coeficient indicat în tabelul 11.19 pagina 207[3] al cărui valoare depinde de valoarea coeficientului de ambutisare m=0,622 şi de grosimea relativă a materialului. Din acelaşi tabel, pentru datele din proiect se găseşte K1=0,82 F = 3,14 ⋅ 183,7 ⋅ 0,8 ⋅ 38 ⋅ 0,82 F = 14379,31daN Forţa totală de ambutisare se determină cu relaţia: F max = F + Q F max = 14379,31 + 12192,22 F max = 26571,53daN unde Q este forţa de reţinere şi care se calculează cu relaţia generală: Q = A⋅q unde q reprezintă presiunea de reţinere şi care se poate adopta din tabelul 11.25 pagina 210[3]. Pentru oţel moale având grosimea g>0,5 mm se adoptă între 0,20...0,25 daN/mm2 Se adoptă q=0,22daN/mm2 A reprezintă suprafaţa semifabricatului de formă ovală, situat sub dispozitivul de fixare, exprimată în mm2. Cu ajutorul aplicaţiei SolidEdge, cunoscând de asemenea densitatea oţelului ca fiind egală cu 7833 kg/m3 se obţine aria semifabricatului ca fiind egală cu 55419,81 mm2 Ca urmare, rezultă forţa de reţinere ca fiind egală cu: Q = 55419,1 ⋅ 0,22 Q = 12192,22 daN Relaţia de calcul pentru lucrul mecanic la ambutisarea fără subţierea pereţilor: A=

c ⋅ Fmax ⋅ h 0,77 ⋅ 26571,53 ⋅ 50 = = 1023 J 1000 1000 13

în care h reprezintă adâncimea ambutisării, h=50 mm conform desenului piesei din temă, iar c este un coeficient empiric, care ţine seama de caracterul curbei forţei de ambutisare, şi care poate fi ales în funcţie de coeficientul de ambutisare m, din tabelul 11.26 pagina 210[3]. Pentru o valoare apropiată a coeficientului de 0,6, se găseşte c=0,77. Viteza de ambutisare, se determină prin relaţia: v = 0,105n h( H − h ) în care: n – numărul de curse duble pe minut(turaţia axului excentricului), n=148 h – mărimea cursei active de la începutul deformaţiei, h=50 mm H – mărimea cursei presei, H=225 mm v = 0,105 * 148 50 ⋅ ( 225 − 50 ) v = 1453,33mm / min Viteza de ambutisare, este însă limitată la valorile din tabelul 11.27, valorile mai mari fiind recomandate pentru presele cu excentric cu simplă acţiune, iar cele mai mici fiind recomandate pentru prese cu dublă acţiune. Se adoptă deci v=0,25 mm/min, pentru cazul oţelului cu conţinut scăzut de carbon.

3.3.Alegerea utilajului La alegerea presei trebuie să se ţină cont de volumul de fabricaţie. Încazul folosirii unor prese existente, se aleg tipurile cele mai corespunzătoare,care nu sunt complet încărcate şi în acest caz nu întotdeauna vor fi satisfăcutecerinţele impuse de tehnologicitate. Cînd se foloseşte o presă nouă, aceastatrebuie să aibă caracteristici cît mai corespunzătoare.Alegerea presei se face ţinînd cont de următoarele caracteristici:destinatia tehnologică; forţa de lucru, mărimea cursei; gabaritul şi forma meseişi culisoului; înălţimea utlă maximă; dimensiunile orificiului de evacuare;numărul de curse duble; existenţa sistemului de alimentare; existenţa traverseidin culisou şi a tamponului; siguranţa în exploatare şi mai ales rigiditatea batiului în direcţia culisoului; costul. Presa propusa, este utilizată cel mai frecvent la ambutisarea adîncă atablelor cu grosimi mari şi medii, formarea suprafeţelor, reliefare, poateîntreprinde procedee de imbinare a diferitor elemente prin presare la rece.

14

La întocmirea procesului tehnologic de deformare la rece, pentru obţinerea unei piese de calitate impusă, la un preţ de cost minim, este necesară alegerea judicioasă a utilajului, care trebuie să corespundă operaţiilor de lucru, şi tipului de fabricaţie adoptat. La alegerea presei trebuie să se aibă în vedere ca:



Tipul presei şi mărimea cursei culisoului să corespundă operaţiei care se va efectua



Forţa dezvoltată de presă să fie mai mare sau cel puţin egală decât forţa necesară executării operaţiei



Puterea necesară să fie suficientă pentru realizarea lucrului mecanic necesar operaţiei.

Pentru prelucrarea prin ambutisare a piesei din temă se alege o presă mecanică de tipul PAI-16 având următoarele caracteristici Forţa maximă de presare F[tf]: Numărul de curse duble ale culisoului n Domeniul de reglare al cursei culisoului C Distanţa dintre axa culisoului şi batiu R Dimensiunile mesei A1xB1 Dimensiunile orificiilor din masă Locaşul pentru cep dxl Distanţa maximă dintre masă şi culisou, la cursa maximă a bielei fără placa de înălţare H Reglarea lungimii bielei M Deschiderea de trecere prin batiu spre spate Grosimea plăcii de înălţare Diametrul găurii de trecere în placa de înălţare Puterea motorului[kW] Înclinarea maximă a presei Lungimea Lăţimea neînclinată Lăţimea înclinată Înălţimea

16 140 8-76 165 450x310 ∅150 40x65 225 60 250 50 ∅110 1,5 30 1000 1310 1500 1940

15

4. Calculul centrului de presiune Centrul de presiune reprezintă punctul în care este aplicată rezultanta forţelor ce acţionează simultan asupra ştanţei în procesul de lucru. Pentru a nu se produce dezaxarea ştanţei, asimetria jocului, uzarea rapidă a elementelor de ghidare şi a muchiilor active, este necesar ca axa cepului să coincidă cu axa centrului de presiune. Dacă dispozitivul de prindere are un singur poanson simetric, atunci rezultanta forţelor de lucru acţionează chiar pe direcţia axei de simetrie. Pentru determinarea centrului de presiune, sunt utilizate două metode: a) metoda analitică

b) metoda grafică

Pentru cazul de faţă va fi utilizată metoda analitică, întrucât aceasta oferă o precizie mult mai ridicată.

Poziţia centrului de presiune, OG dată de coordonatele X şi Y, din figura de mai sus este dată de relaţiile: F1 x1 + F2 x 2 + F3 x3 + F4 x 4 L1 x1 + L2 x 2 + L3 x3 + L4 x 4 = F1 + F2 + F3 + F4 L1 + L 2 + L 3 + L 4 F y + F2 y 2 + F3 y 3 + F4 y 4 L1 y1 + L2 y 2 + L3 y 3 + L4 y 4 Y= 1 1 = F1 + F2 + F3 + F4 L1 + L 2 + L 3 + L 4 X =

în care: L1, L2, L3 şi L4 reprezintă lungimile celor patru elemente de contur x1...x4 şi respectiv y1...y4 reprezintă distanţele de la punctele de aplicare a forţelor F1..F4 de la axa Oy respectiv Ox. 16

4.1.Alegerea materialului pentru piesele componente Materialele pentru confecţionarea elementelor componente ale ştanţelor sau matriţelor, trebuie să îndeplinească o serie de condiţii legate de solicitările puternice, care se produc în timpul sarcinii. Principalele materiale recomandate pentru construcţia pieselor componente ale ştanţelor şi matriţelor, sunt date în tabelul de mai jos: Nr.

Denumirea elementelor

Materialul utilizat Tratament

Crt. 1 Poansoane sau plăci de OSC8, OSC10 2

tăiere Poansoane şi plăci de OSC8, îndoire

3

5 6 7

8 9 10 11

sau

recomandări Călit-revenit la 58-60 HRC

OSC10, Călire şi revenire la 58-60 HRC

pentru C15, C120, fonte Călire şi revenire la 60-62 HRC

ambutisare Plăci de ghidare

aliate OL42 mică,

4

termic

–

serie

OLC45,

OL50 Coloane şi bucşe de OLC15

Cementate pe adâncimea 0,8-

ghidare

OSC 8

1,2mm

Ştifturi de poziţie Căutător Placă de bază

OLC45 OSC8 Fc25,

Fc30,

OT55,

OL37,

Călire şi revenire la 58-60 HRC Călit-revenit la 50-55 HRC Călit-revenit la 58-60 HRC

Placă de cap Şuruburi

OL42 OT60, OL42 OL37, OL42,

Ştifturi Arcuri de compresie

OLC45 OLC60 OL60 Rul2(d3 mm)

5. Calculul de rezistenţă pentru unele elemente componente ale matriţei 5.1.Calculul dimensiunilor nominale 17

Calculul dimensiunilor nominale ale partilor active tine de stabilirea jocului dintre elementele a căror suprafata circula una pe alte, si ajustajelor cu stringere in cazul fixarii fără filet. În cazul îmbinarii a doua elemente caren-ar trebui sa se miste una fata de alta, se stabileste ajustaje cu strîncgere si alte cazuri

5.2.Stabilirea toleranţelor ale unor elemente componente ale matriţei Verificarea la compresiune a poansonului Fc A min

σc = în care Fc=1,3F=1,3*14379,31=18693,10daN

iar Amin reprezintă aria secţiunii transversale minime a poansonului A min = a p ⋅ b p = 67,68 ⋅ 107,68 = 7287,78mm 2 Rezultă tensiunea la compresiune:

σc =

18693,10 = 2,56daN / mm 2 < σ ac 7287,78

Verificarea la flambaj a poansonului Se calculează coeficientul de zvelteţe cu relaţia:

λ=

lf imin

=

în care lf reprezintă lungimea de flambaj, l f =

56,4 = 2,88 19,53 l 2 80 ⋅ 1,41 = = 56,4mm (se adoptă constructiv 2 2

lungimea poansonului egală cu 80 mm conform datelor de la pagina 136.) imin – raza minimă de inerţie a poansonului i min =

I min = Amin

2781857,3 = 19,53mm 7287,78

în care Imin reprezintă momentul de inerţie minim,

I min =

bh 3 107,68 ⋅ 67,68 3 = = 2781857,3mm 4 12 12 18

Se observă că valoarea calculată pentru coeficientul de zvelteţe este mai mică decât valoarea de 90, specifică oţelurilor dure. În continuare, verificarea se face cu formula TetmajerJasinski, de forma:

σ f = 100 − 0,54λ σ f = 100 − 0,54 ⋅ 2,88 σ f = 98,44daN / mm 2 Se verifică apoi coeficientul la flambaj c=

σf σc

=

98,44 = 38,45 >> Caf 2,56

în care Caf reprezintă coeficientul de siguranţă admisibil la flambaj, şi care are valori între 4...5 pentru oţel călit. Verificarea la încovoiere a plăcilor active dreptunghiulare, se face cu relaţia:  b  3Fc  a σi = 2 H  b2 1 +  a2 

  ≤σ ai   

 69,52    3 ⋅ 18693,10  109,52  56079,3  0,63  σi = ≤ σ ai ⇒ σ i =   2 2   685  1 + 0,4  26,19 69,52 1 +  2  109,52  56079,3 σi = ⋅ 0,44 = 81,86 ⋅ 0,44 = 36,02daN / mm 2 685 Valorile recomandate pentru rezistenţele admisibile la materiale utilizate în confecţionarea elementelor ştanţelor şi matriţelor sunt date în tabelul de mai jos: Denumirea piesei Poansoane, elemente plăci active Suporţi plăci active

Marca

Rezistenţe admisibile [daN/mm2] Compresiune Încovoiere Forfecare

materialului

Întindere

OSC8-10

25

100-160

30-50

-

13-16

14-17

17-18

12-15

OL50 OL40-50

19

Extractoare, suporţi de plăci active. şuruburi Plăci inferioare, superioare, console Ştifturi, căutătoare,

OL37 OLC25 OT 50-55 OSC7

pene de formă simplă Pene, opritoare,

52-56 HRC OL50

căutătoare, fixatoare

50-54 HRC

11-15

12-16

13-16

10-14

-

11-15

12-15

9-12

-

55-80

36-50

-

-

30-40

20-28

-

6. Intocmirea tehnologiei de fabricaţie a matriţtei 6.1.Indicaţii privind exploatarea si intreţinere Întrucît ştanţele şi matriţele sunt mai pretenţioase (mai ales cele combinate, cu alimentare autonomă), este necesar ca pentru o exploatare raţională să se precizeze codiţiile de funcţionare şi întreţinere ştanţa fiind una combianta, are dimensiuni mari, respectiv şi masa ştanţei se monteaza pe masă. Controlul preciziei gaurilor de ghidare sa efectueze dupa fiecare 50 mii piese matritate. Partile neactive de vopsit cu email PF-164 de culoare galbena(GOST 926-82) pe un grunt de gliftal ori fenol prin metoda pulverizarii pneumatice. In perioada de pastrare a stantei suprafetele fara straturi de lacuri si vopsele e nevoie de a fi unse cu solidol sintetic de marca S conform GOST 4366-76 ori solidol de marca J conform GOST 1033-79.6.Marcare codul placii.

6.2.Măsuri de protecţia muncii Pentru a preveni accidentele la lucrări de presare la rece, se prevăd de la faza de proiectare a ştanţelor sau a matriţelor o serie de măsuri de protecţie, cum ar fi:  Se vor proiecta, pe cât posibil ştanţe închise, fără posibilitatea de a introduce mâna între partea mobilă şi cea fixă a ştanţei.

20

 Poansonul nu va trebui să iasă din placa de ghidare, când culisoul presei se găseşte la punctul mort superior.  Coloanele de ghidare, nu vor trebui să iasă din bucşele de ghidare, când culisoul se găseşte la punctul mort superior.  Se vor prevedea orificii pentru ieşirea aerului la plăcile superioare, sau la poansoanele de ambutisare.  De câte ori este posibil, se vor folosi elemente de desprindere fixe, în locul celor mobile.  Când deservirea ştanţei sau matriţei permite, se va prevedea grătar de protecţie telescopic, din plasă de sârmă sau tablă pentru a împiedica introducerea mâinii în zona de lucru.  Mecanizarea şi automatizarea introducerii semifabricatului în ştanţă sau matriţă. Cerinţe generale de protecţie a muncii La deservirea strungului au acces persoanele care au trecut examinareamedicală şi au fost apreciaţi apt pentru acest lucru, au trecut cursul de instruireşi verificare a cunoştinţelor în domeniul protecţiei muncii şi au căpătat permisul respectiv. De folosit mijloacele de protecţie individuală conform normelor stabilite.De păstrat în curăţenie şi ordine locul de muncă, strungul, sculele.Se interzice supraîncărcarea locului de lucru, a trecerilor cu materiale, piese brute, deşeuri. Deşeurile trebuie acumulate şi păstrate în lăzi specializate.Semifabricatele ce se prelucrează şi au o lungime ce depăşeştedimensiunile strungului, trebuie să fie îngrădite cu dispozitive de siguranţă.Locul de muncă trebuie să fie păstrate numai acele scule, dispozitive,semifabricate şi piese care sunt necesare la efectuarea lucrărilor în schimbuldat. Instalarea şi schimbarea semifabricatelor, sculelor, efectuarea măsurilor şi curăţirea aşchiilor se efectuiază în momentul decaptării maşinii unelte.Cerinţe de protecţie a muncii până la începerea lucrului1. De îmbrăcat hainele de lucru (şorţ cu mânecuţă, salopetă, beretă). De verificat toţi nasturii la haine, evitaţi legarea lor cuşireturi. De strîns părul sub beretă. De verificat prezenţa şi bunăstarea a protectoarelor mecanice şilegătura corpului presei şi priza cu pământ.. De amplasat sculele semifabricatele în ordinea stabilită pe măsuţaalăturată.. De fixat bine elementele componente ale ştanţei,. De verificat funcţionarea presei în gol şi funcţionarea butonului de pornire prin conectarea şi deconectarea masinii. De verificat 21

dacă sistemele de ungere şi răcire funcţionează normal.Cerinţe de protecţie a muncii în timpul lucrului. De apropiat lent blocul cu poansoane de semifabricat, nu permiteţilovituri mari .Pentru prevenirea traumelor se interzice.De a transmite şi lua obiecte deasupra masinii în funcţionare;- de a se sprijini de centru, de a pune pe el scule şi semifabricate, de a măsura în timpul funcţionării presei, de a curăţi şi şterge presei până la oprirea completă a lui;- de a părăsi presa fără al deconecta. De utilizat chei care corespund piuliţelor şi buloanelor.La dispariţia curentului electric din reţea în timpul lucrului dedeconectat imediat presa. Cerinţe de protecţie a muncii în situaţiile de avarie.În caz de apariţie a unei situaţii ce poate prezenta pericol pentru viaţă şisănătate personală ori a altor persoane, de deconectat presa şi informaţiconducătorul de sector. În caz de accident de muncă deconectaţi presa, de acordat dacă estenecesar primul ajutor medical sau de chemat asistenţa medicală. De informatconducătorul de sector.În caz de incendiu, calamităţi naturale, declararea situaţiei excepţionalede deconectat strungul şi de îndeplinit comanda conducătorului de sector.Cerinţe de protecţie la terminarea lucruluiDe îndepărtat berbecul de la semifabricat şi de deconectatelectromotorul. De curăţit locul de muncă. De şters şi uns matriţa, ştanţa , de adus în ordine presa, dispozitivele şimijloacele de protecţie individuală. De aranjat semifabricatele şi piesele prelucrate în locul şi ordinea stabilită.

7. Calculul tehnico-economic Stabilirea unor procese tehnologice raţionale, pentru obţinerea pieselor prin ştanţare şi matriţare la rece, necesită unele calcule tehnico-economice, cum ar fi: determinarea normei tehnice de timp, şi a costului unei piese obţinute printr-un anumit proces tehnologic.

22

Această justificare se face pentru volumul de producţie dat, determinând costul pe bucată, sau pentru întreg volumul, pentru fiecare variantă analizată, în general varianta adoptată trebuind să asigure cheltuieli minime, dacă alte considerente nu primează

Normarea tehnică În cazul proiectării ştanţelor sau matriţelor complexe, care să asigure o productivitate înaltă, este necesară justificarea economică a lor, faţă de folosirea unor ştanţe sau matriţe simple. Pentru aceasta, este necesară determinarea normei de timp, în condiţiile folosirii unei matriţe complexe, şi cele ale folosirii unor ştanţe sau matriţe simple. Sarcina principală a normării tehnice, este determinarea normei de timp NT şi a normei de producţie NP Norma de timp, pentru ştanţare şi matriţare la rece se determină cu relaţia: NT =

TPI + TOP + TDL + TIR n

în care: Tpi – timpul de pregătire-încheiere, care este timpul consumat de presator înaintea unui lot de piese, pentru crearea condiţiilor necesare executării acesteia. Se adoptă conform tabelului 15.1 pagina 240[3] şi se compune din următorii timpi: 1. Pregătirea şi predarea lucrării: 8 min 2. Aşezarea şi scoaterea ştanţelor sau matriţelor, pentru dimensiuni ale ştanţei sau matriţei de 250x250 mm, şi pentru prese cu simplă acţiune, în cazul matriţelor de ambutisare se adoptă egal cu 22 minute. Deci: Tpi = 22 + 8 = 30 min n – numărul de piese din lot, n=70.000 bucăţi Top – timpul operativ TDL – timpul de deservire al locului de muncă Tir – timpul de întreruperi reglementate

23

Suma timpilor Top Tdl şi Tir, mai poartă denumirea de timp unitar, şi care se determină cu relaţia din tabelul 15.3 pagina 243[3], pentru semifabricat individual cu avans manual: Tu = ( t b + t a1 + t a 2 + t a 3 + t a 5 + t a 6 ) K 1 Timpul de bază se determină folosind relaţiile din tabelul 15.4 pagina 245[3] poziţia 1 tb = tb ' K c =

1 Kc n

n – numărul de curse duble pe minut ale culisoului piesei: n=

Zn 1 = =1 Z 1

Z – numărul de piese care se obţin dintr-un semifabricat Z=1 Zn – numărul de piese care se obţin la o cursă dublă a culisoului presei Zn=1 Kc – este un coeficient care depinde de tipul cuplajului, Kc=1,5 pentru cuplaj cu o gheară. 1 t b = ⋅ 1,15 = 1,15 min 1 Timpul ajutător ta1 pentru cuplarea presei sau foarfecelor, în cursa de lucru, în producţia de serie, cu buton sau manetă: 0,018 min. Pentru a determina timpii ta2+ta3(aceştia fiind daţi ca sumă, conform cu tabelul 15.14 pagina 250[3], este necesară determinarea suprafeţei semifabricatului). Pentru aplicaţia de faţă, aceasta este dată în figura 7.1 şi este egală cu 55419,81 mm2=0,055m2. Pentru aşezarea după căutător a semifabricatului, se poate adopta ta2+ta3=4,4 min. Timpul ta5 pentru îndepărtarea deşeului la ştanţarea sau matriţarea din semifabricate individuale, pentru producţia de serie, pentru suprafaţa semifabricatului de până la 0,1 m2 la aruncarea în ladă, se ia egal cu 2,0 min. Timpul ta6 pentru scoaterea pieselor de pe placa activă la ştanţarea sau matriţarea din semifabricate individuale, se ia după tabelul 15.16 pagina 251[3], însă este necesar a se preciza aria piesei. Aceasta este dată în figura 7.2 şi are valoarea de 42191,08mm2=0,042m2. Pentru această valoare a suprafeţei piesei se găseşte valoarea de ta6=3,1 min. pentru punerea în stivă.

24

Figura 7.1 – Indicarea suprafeţei piesei Rezultă deci timpul unitar, ca fiind egal cu: Tu = (1,15 + 0,018 + 4,4 + 2 + 3,1) ⋅ 1,12 Tu = (1,15 + 0,018 + 4,4 + 2 + 3,1) ⋅ 1,12 Tu = 11,94 min Timpul operativ va fi egal cu: Top = 1,15 + 0,018 + 4,4 + 2 + 3,1 Top = 10,66 min Timpul de deservirea locului de muncă şi întreruperi reglamentate la producţia de serie se ia după tabelul 15.18 pagina 252[3] ca procente din timpul operativ. Pentru forţa nominală a presei de până la 100 t se ia în considerare poziţia 1. Rezultă deci: 5 5 Top = ⋅ 10,66 = 0,53 min 100 100 7 7 Tir = Top = ⋅ 10,66 = 0,74 min 100 100 Tdl =

Coeficientul operativ K1 are valoarea de 1,12, conform aceluiaşi tabel.

Rezultă norma tehnică de timp ca fiind egală cu:

25

30 + 10,66 + 0,53 + 0,74 70000 N T = 11,93 min NT =

Norma tehnică de producţie, pentru un schimb de 8 h se calculează cu relaţia: Np =

480 480 = = 40,20buc Tu 11,94

Calcule economice Expresia costului unei piese matriţate: C = Cmat + Cman + Cr + Cap + Cas Costul materialului necesar confecţionării unei piese se determină prin relaţia: Cmat =

f ⋅ g ⋅γ ⋅ p 10 4 ⋅ K f

f – aria piesei plane sau desfăşuratei, din care se scad orificiile, în mm2 conform figurii 10, rezultă ca fiind egală cu 44136.35 mm2

Figura 7.2 – Aria desfăşuratei piesei g – grosimea materialului , g=0,8 mm γ - greutatea specifică a materialului, pentru oţel este egală cu 7,8daN/dm3 Kf – coeficientul de folosire a materialului, care se calculează cu relaţia: 26

Kf =

A⋅n 44136.35 ⋅ 9 397227,15 ⋅ 100% = ⋅ 100 = = 116% LB 2000 ⋅ 170 340000

p – preţul unitar al materialului în lei/daN, pentru tabla decapată pentru ambutisare se poate considera aproximativ 6,6 lei/daN. Rezultă costul materialului egal cu: Cmat =

44136 ⋅ 0,8 ⋅ 7,8 ⋅ 6,6 = 1,56lei 10 4 ⋅ 116

Costul manoperei necesar confecţionării unei piese, are expresia: C man =

Sp Sr Tpi Tu + ⋅ 60 60 no

în care Sp este retribuţia medie orară a presatorului, se ia 8,80 lei/oră Sr – retribuţia medie orară a reglorului se ia 10,10 lei/oră. 8,8 10,10 30 ⋅ 11,94 + ⋅ 60 60 70000 = 0,146 ⋅ 11,94 + 0,168 ⋅ 0,0004

C man = C man

C man = 1,74 + 0,000252 ⇒ C man ≈ 1,74lei / buc Cota parte din cheltuielile de regie ce revin unei piese, se determină cu expresia: R 100 în care R reprezintă regia totală în % pentru secţiile de presare se ia 350...370%. C r = C man ⋅

360 100 360 C r = 1,8 ⋅ = 6,26lei / buc 100 C r = 1,74 ⋅

Cota parte din amortizarea presei, ce revine unei piese are expresia: Cap =

Vp Ap ⋅ [lei / buc] n η

în care Vp – valoarea iniţială a presei, pentru presa PAI-16 este de 52.000 lei n – programul anual de producţie, 70.000 buc/an Ap – norma de amortizare a presei în %, pentru prese cu excentric este de 4,2%. η - gradul de încărcare al presei cu fabricarea programului anual de piese, se poate lua η=80%.

27

52000 4,2 ⋅ 70000 80 = 0,74 ⋅ 0,05

C ap = C ap

C ap = 0,037lei / buc Cota parte din amortizarea ştanţei sau matriţei, ce revine unei piese, are expresia k ⋅ Vs n în care: k este o constantă ce are valori întregi, şi ţine seama de raportul între programul anual de C as =

fabricaţie, şi durabilitatea totală a ştanţei sau a matriţei. Vs – costul ştanţei sau matriţei, în lei, conform tabelului 15.26, la categoria de ştanţe sau matriţe de ambutisat mici , se poate considera costul egal cu 270 lei. 2 ⋅ 270 70000 C as = 0,007lei C as =

Durabilitatea matriţei se poate considera egală cu 50000 lovituri, conform datelor din tabelul 15.22 pagina 257[3]. k=

n N

unde: n – programul anual de fabricaţie, n=70000 bucăţi/an N – numărul de piese obţinute cu matriţa până la uzarea ei, şi este egal cu numărul de piese obţinute la o lovitură înmulţit cu durabilitatea totală a matriţei în lovituri. Pentru valoarea raportului egală cu 1,4 rezultă k=2 C = 1,56 + 1,74 + 6,26 + 0,037 + 0,007 C = 9,6lei / buc

28

BIBLIOGRAFIE

[1] C. Iliescu – Tehnologia ştanţării şi matriţării la rece. Editura Didactică şi Pedagogică Bcureşti 1977. [2] M. Teodorescu ş.a. – Tehnologia presării la rece. Editura Tehnică 1981 [3] Gh. Zgură ş.a. – Elemente de proiectare a ştanţelor şi matriţelor. Editura Tehnică Bucureşti 1977. [4] V. Ungureanu – Ştanţare şi matriţare la rece. Note de curs. IIS Bacău [5] Hecht. Gh. Irimie I – Îndrumar pentru proiectarea ştanţelor şi matriţelor la rece. Editura Tehnică 1981 [6] C. Dumitraş – Ştanţe şi matriţe din elemente modulate. Editura Tehnică Bucureşti. 1980. [7] Borovic – Îndrumător pentru ştanţarea şi matriţarea la rece. E.T. Bucureşti 1974. [8] Ică Constantin – Ambutisarea la rece. E.T. Bucureşti 1985. [9] C. Iliescu ş.a. – Tehnologia debtării şi perforării de precizie. E.T. Bucureşti 1988. [10] O. Clivancea – Ştanţare şi matriţare la rece.

29

DESENE TEHNICE SI 3D

30

MATRITA ANSAMBLU

POANSON

PLACA INTERMEDIARA

TIJA

PLACA DE PRESIUNE

PIESA FINITA

31

PLACA SUPERIOARA

BUCSA GHIDARE

PLACA DE BAZA

32

33

34

35

36

37