Facultatea : I.M.S.T. Specializarea : T.C.M
PROIECT DE AN
Tehnologii de Deformare Plastica la Rece Anul III
Student : Stejereanu Andrei-Cosmin Andrei-Cosmin Grupa : 631 AAa
Anul Scolar 2013-2014
Tema de proiect
Sa se proiecteze procesul tehnologic si matrita pentru obtinerea piesei Placuta R1-631AA-32 R1-631AA-32 in conditiile unui unui volum de productie de 1.800.000 de bucati. CONTINUTUL PROIECTULUI Memoriul se compune din trei parti distincte, fiecare din ele continand etape caracteristice. A. 1. 2. 3.
Proiectarea tehnologiei de prelucrare. Analiza piesei. Studiul tehnologicitati piesei. Analiza diferitelor variante de proces tehnologic pentru obtinerea piesei prin procedee de deformare plastica la rece. 4. Analiza croirii semifabricatului. 5. Proiectarea schemei tehnologice. 6. Calculul fortelor si a pozitiei centrului de presiune. B. Proiectarea echipamentelor de deformare. 1. Proiectarea elementelor componente ale stantei sau matritei. R ealizarea desenului de executie. 2. Calculul de verificare al unor elemente componente. 3. Calculul dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active. 4. Realizarea desenelor de executie ale unor elemente active. 5. Alegerea utilajului de presare. 6. Indicatii privind montarea, exploatarea. Intretinerea matritei proiectate. 7. Norme specifice de protectie a muncii. C. 1. 2. 3.
Calcule tehnico-economice. Calculul normei de timp. Calculul costului piesei prelucrate pe matrita proiectata. Compararea variantelor tehnologice si justificarea variantei alese.
1. 2. 3. 4.
Continul parti grafice: Desenul de executie al piesei. Desenul de executie al semifabricatului plan (desfasurata piesei). Desenul de ansamblu al matritei proiectate. Desenele de executie ale elementelor active
Tema de proiect
Sa se proiecteze procesul tehnologic si matrita pentru obtinerea piesei Placuta R1-631AA-32 R1-631AA-32 in conditiile unui unui volum de productie de 1.800.000 de bucati. CONTINUTUL PROIECTULUI Memoriul se compune din trei parti distincte, fiecare din ele continand etape caracteristice. A. 1. 2. 3.
Proiectarea tehnologiei de prelucrare. Analiza piesei. Studiul tehnologicitati piesei. Analiza diferitelor variante de proces tehnologic pentru obtinerea piesei prin procedee de deformare plastica la rece. 4. Analiza croirii semifabricatului. 5. Proiectarea schemei tehnologice. 6. Calculul fortelor si a pozitiei centrului de presiune. B. Proiectarea echipamentelor de deformare. 1. Proiectarea elementelor componente ale stantei sau matritei. R ealizarea desenului de executie. 2. Calculul de verificare al unor elemente componente. 3. Calculul dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active. 4. Realizarea desenelor de executie ale unor elemente active. 5. Alegerea utilajului de presare. 6. Indicatii privind montarea, exploatarea. Intretinerea matritei proiectate. 7. Norme specifice de protectie a muncii. C. 1. 2. 3.
Calcule tehnico-economice. Calculul normei de timp. Calculul costului piesei prelucrate pe matrita proiectata. Compararea variantelor tehnologice si justificarea variantei alese.
1. 2. 3. 4.
Continul parti grafice: Desenul de executie al piesei. Desenul de executie al semifabricatului plan (desfasurata piesei). Desenul de ansamblu al matritei proiectate. Desenele de executie ale elementelor active
A. PROIECTAREA PROCESULUI TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE Aceasta parte a proiectului are ca scop final stabilirea, pe baza unor considerente tehnice si economice, a succesiunii operatiilor(in cazul desfasurarii procesului de prelucrare( pe mai multe stante sau matrite) sau a fazelor (in cazul in care procesul de prelucrare se desfasoara pe o singura stanta sau matrita).
1.Analiza piesei Proiectarea tehnologiei de prelucrare precum si a echipamentului necesar (stante si matrite) se face pe baza datelor initiale ale temei de proiecatare: desenul de executie al piesei,volumul de productie, productivitatatea prelucrarii, costul piesei prelucrate, volumul de investitii necesar, dotarea tehnica etc.Deoarece desenul de executie reprezinta principalul document tehnic care sta la baza activitatii de proiectare, este justificata preocuparea proiectantului ca acesta sa fie complet si corect. In multe situatii practice desenul de executie al piesei nu este intocmit de specialisti in domeniu si, ca urmare, ar putea contine greseli sau ar putea fi incomplet. Din acest motiv inainte de inceperea oricarei activitati propriu-zisa de proiectare trebuie realizata cu responsabilitate, o analiza amanuntita a desenului de executie.Aceasta analiza se face din mai multe puncte de vedere, principalele fiind mentionate in continuare.
1.1. Rolul functional al piesei Proiecatarea formei piesei, stabilirea materialului din care aceasta sa se execute, stabilirea dimensiunilor si a abaterilor acestora se face avand in vedere rolul functional al piesei in ansamblul din care face parte. Pentru aceasta se executa o schita a ansamblului din care face parte piesa, p iesa, punandu-se pun andu-se in evidenta(prin linii groase) piesa a carei tehnologie trebuie proiectata. Se mentioneaza in mod concret rolul functional al piesei. Pe desenul de executie al piesei se identifica prin numerotare suprafetele ce o definesc.Se mentioneaza rolul fiecarei suprafete si procedeul de deformare plastica la rece prin care aceasta poate fi realizata. Se evidentiaza suprafetele ce nu pot fi realizate prin procedee de deformare plastica la rece, sugerandu-se alte posibilitati de prelucrare ale acestora.
1.2. Verificare desenului de executie Aceasta etapa a procesului de proiectare se realizeaza cu scopul intelegerii formei constructive a piesei, al corectarii eventualelor greseli de proiectare sau a completarii desenului de executie cu alte vederi, sectiuni sau detalii, in asa fel incat acesta sa ofere o imagine completa si unica a piesei si sa contina toate informatiile necesare unei proiectari corecte.Desenul de executie trebuie sa cuprinda suficiente vederi,detalii si sectiuni incat piesa sa poata fi unic definita si sa nu dea nastere la interpretari subiective.
Din studiul efectuat asupra desenului piesei , se o bserva ca:
forma constructiva a piesei este simpla, si este determinata prin vederile prezentate; forma piesei este determinata prin dimensiunile indicate pe desen, in vederile si sectiunile prezentate; desenul respecta scara indicata (2:1); sunt indicate pe desen toate razele de d e indoire si de racordare a contururilor; grosimea materialului este de 1,5 mm; piesa s-a obtinut prin urmatoarele prelucrari: decupare, perforare, perforare, indoire; toate prelucrarile se pot realiza cu ajutorul stantelor si/sau matritelor; cotele netolerate se vor tolera conform STAS 11 111-86 clasa a II a de precizie; pe desen este specificata rugozitatea suprafetei materialului : Ra 3,2
1.3. Materialul piesei Avand in vedere ca informatiile despre materialul din care se executa piesa, vor fi in urmatoarele etape ale procesului de proiectare, din standardele corespunzatoare se vor extrage date referitoare la :
Proprietatile fizico-mecanice. Compozitie chimica. Forme si dimensiuni de livrare.
Din [S1-pag. 9 – tab 2 ] au fost extrase datele referitoare la material in tabelul 1:
Material STAS
Stadiul de livrare
O
Rezistenta la rupere R m 2 [N/mm ]
Compozitie chimica [%]
Greutate specifica, γ 3 [kg/dm ]
benzi
240…290
Cu-Zn 10 STAS 28988 HA
290…350
HB
>350
Forme si dimensiuni de livrare
Cu 91-62 Pb0, 13-0,05 Fe0, 2-0, 01 Mn0, 1-0, 05 Al0, 03-0, 02 Sn0, 1-0, 05 Zn - restul
8,2
10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 46, 47, 48, 50, 52, 55, 56, 60, 63, 65, 70, 72, 75, 80, 81, 85, 90, 94, 95, 100, 103, 105, 106, 110, 115, 120, 130, 135, 140, 145, 150
Foi de tabla
500x2000 560x2000 1000x2000
Tabelul 1 Benzi-Aliaje CuZn(STAS 290/2-89) g(mm) B(mm)
Ab. la B(mm)
0,1; 0,12; 0,14; 0,15; 0,18; 0,2; 0,22; 0,25; 0,3; 0,35;0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2 10; 12; 14; 15; 16; 18; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 29; 30; 32; 35; 36; 40; 42; 45; 46; 47; 48; 50; 52; 55; 56; 60; 63; 65; 70; 72; 75; 60; 81; 85; 90; 94; 95; 100; 103; 106; 106; 110; 115; 120; 130; 135; 140; 145; 150; 155; 160; 180; 200; 220; 240; 250; 260; 270; 280; 300; 320; 360; 400; 450; 500; 560 G\B 10-100 101-150 151-300 301-500 0,1-0,65 0,7-2
Tabelul 2
1.4.Stabilirea formei si dimensiunilor semifabricatului plan. Pentru analiza tehnologicitati piesei si pentru studiul croirii semifabricatului este necesara determinarea formei si dimensiunilor semifabricatului plan(Fig1).
Figura 1 Avand in vedere ca in cele mai multe cazuri dimensiunile inscrise pe desenele de executie ale pieselor indoite nu pot fi utilizate direct in relatiile de calcul cunoscute, este necesara o redimensionare a piesei care sa evidentieze in mod explicit dimensiunile elementelor simple de contur.Deoarece desenele, atat de executie cat si de ansamblu, ale reperului de mai sus au fost executate in soft-ul Autodesk Inventor Pro 2013 suntem siguri de corectitudinea datelor deoarece programul nu permite crearea unei piese fara a avea datele necesare. De asemenea modelul 3D al reperului ne ajuta sa intelegem cu usurinta intrebuintarea piesei, suprafetele care o definesc si conditiile de lucru la care este supusa piesa. Pentru piesele indoite cu o raza de indoire diferita de zero, lungimea desfasurata a piesei (semifabricatului plan) este egala cu lungimea stratului neutru (strat a carui forma se modifica , dar a carui lungime ramane constanta) , care se determina cu relatia: Rel. 1 [S2-pag. 20 -fig. 2.2 ]
Rel 1.
In care: L – lungimea desfasurata a piesei; li – lungimea portiunilor rectilinii ale stratului neutru; k – numarul portiunilor rectilinii; lϕ1 – lungimea stratului neutru pe portiunile indoite ale piesei si care determina cu relatia: [rel. 2.3, pag. 20]
In care: ϕ1 – unghiul de indoire; r 1 - raza de indoire interioara; x – coeficientul care tine seama de deplasarea stratului neutru [ S2 -pag. 21 – tab. 2.1 ] se alege in functie de raportul Astfel pentru piesa in discutie(Fig2) avem urmatoarele calcule:
Fig 2
se
Pentru portiunile rectilinii ale piesei:
Pentru portiunile indoite ale piesei:
Cum valoarea 1,33 se afla intre doua valori r/g=1,2 si r/g=1,3 ,prin interpolare vom determina x-ul necesar.
L = l + l + l + + = 9,50+18,5+5+4,15+4,15= 1
2
3
Din STAS 11111-86 se va alege abaterea corespunzatoare pentru L:
A2. Studiul Tehnologicitatii piesei.
Tehnologicitatea unei piese este o caracteristica a acesteia care evidentiaza gradul in care piesa poate fi executata in conditii normale de lucru. Tehnologicitatea se apreciaza prin diferiti indici de tehnologicitate, caracteristica procedeului de deformare respectiv. Tehnologicitatea pieselor prelucrate prin deformare plastica la rece se an alizeaza din mai multe puncte de vedere caracteristice fiecarui procedeu de deformare in parte. 2.1 Tehnologicitatea conditiilor tehnice impuse.
Pentru a face o analiza completa, corecta si concisa se recomanda completarea tabelului 3 cu valori de precizie extrase din desenul de executie al piesei si din literatura de specialitate.
Dimensiunea
Precizia impusă piesei prin desenul de execuţie
Precizia posibil de realizat prin procedee de D.P.R.
nominala
Concluzi i
Abateri Rugozitatea
Abateri
Abateri la
dimensionale
cote
de
Libere
forma
Abateri dimensionale
suprafetei
Abateri de forma
Rugozitatea supra fetei
STAS 11111-88
15
-
±0,5
32
±0,1
-
40
-
±1,2
4
±0,6
-
13
-
±1
13
±0,80
-
Deformare
Deformare
normală
de precizie
-
±0,10
±0,03
-
±0,12
±0,04
-
±0,10
±0,03
-
±0,52
±0,25
-
±0,12
±0,04
-
±0,52
±0,25
-
-
-
DN
-
DP
-
DN
-
DN
-
DN
-
DN
±0,03
-
-
±0,10
-
IMP
-
±0,3
-
-
±0,04
±0,02
-
-
DN
5,5
-
±0,3
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
2
-
±0,3
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
18
-
±0,5
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
10
-
±0,4
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
4
-
±0,3
-
-
±0,04
±0,02
-
-
DP
7,5
-
±0,4
-
-
±0,04
±0,02
-
-
DN
R1
-
±0,6
-
-
±0,5
-
-
-
DN
R2
-
±0,6
-
-
±0,5
-
-
-
DN
R3,5
-
±0,6
-
-
±1
-
-
-
DN
25,5
-
±1,0
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
9
-
±0,8
-
-
±0,10
±0,03
-
-
DN
3
Ø 4
Tabelul 3 2.2. Tehnologicitatea suprafetelor obtinute prin decupare.
Se subintelege faptul ca, prin procedeul de decupare, nu pot fi realizate orice fel de forme ale suprafetelor si nici orice dimensiuni ale acestora. Pentru aceasta se compara forma si dimensiunile unei piese model cu desfasurata piesei pentru care se face proiectul.Piesa aflata in discutie nu prezinta probleme in realizare la decupare.
Figura 3
2.3. Tehnologicitatea suprafetelor obtinute prin perforare
Avand in vedere limitele procedeului de perforare in ceea ce priveste forma suprafetelor perforate,se compara aceste elemente de pe piesa model(figura 3) cu situatii asemanatoare de pe piesa reala(figura 4).
Astfel,rezulta ca gaurile de diametru d si canalul de pana pot fi realizate prin procedee normale de deformare plastica la rece.
Figura 4 2.4. Tehnologicitatea pozitie relative a elementelor piesei la operatia de perforare Avand in vedere limitele procedeului de perforare in ceea ce priveste conditiile dimensionale si de pozitie relativa ,se compara aceste elemente de pe piesa model(figura 3) cu situatii asemanatoare de pe piesa reala(figura 4).
Astfel,constatam ca dimensiunile pot fi realizate.
2.5. Tehnologicitatea formelor indoite ale piesei Pentru piese indoite apar,in plus,conditii de tehno logicitate referitoare la raza minima de indoire,distanta minimca intre marginea orificiilor si liniile de indoire si lungimea laturii indoite. se compara aceste elemente de pe piesa model(figura 5) cu situatii asemanatoare de pe piesa reala(figura 6).
Fig 5
Figura 5 2.5.1 Raza minima de indoire Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand conditia, rezulta ca raza poate fi executata.
2.5.2 Distanta de la baza gaurii perforate la bratul indoit Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand conditia,rezulta ca gaura poate executata inainte de indoire. 2.5.3 Lungimea bratului indoit Valorile acetui parametru,rezultati de pe piesa reala se compara cu valorile posibil de realizat.
Verificand relatia,rezulta ca bratul poate fi executat.
Fig 6.
A 3.Analiza diferitelor variante de proces tehnologic
Dupa cum este cunoscut, pentru orice problema sociala, tehnica, economica, exista mai multe variante de rezolvare. In functie de conditiile concrete, una sau alta din variante poate fi
considerata la un moment dat.Prezentarea succinta si ordonata a variantelor posibile este prezentata in tabelul 4.
Nr. crt. 0
Varianta tehnologica 1
Denumirea operatiei 2 Decupare
Perforare 1
Pe scule simple
Indoire
2
3
Pe scule complexe+ scule simple
Pe scule combinate
Perforare + decupare
Indoire
Perforare+ slituire+ indoire+ retezare
Denumirea fazei
a. 1. b. a.
3 Introducerea benzii; Decuparea; Avansul benzii;
b. 1. c. a. b. 1. c. a. 1. b. c.
Introducerea semifabricatului in stanta; Orientarea semifabricatului; Perforare; Scos piesa; Introdus piesa in matrita; Orientare; Indoire; Scos piesa; Introdus banda; Perforare + decupare; Scos deseu; Scos piesa;
a. b. 1. c. a. 1. 2. 3. 4. b.
Introdus piesa; Orientare; Indoire; Scos piesa; Introdus banda Perforare; Slituire; Indoire; Retezare; Scos piesa;
Tabelul 4.
Fig.7
Fig.8
Schita operatiei 4 Fig. 7.
Denumirea sculei 5 Stanta simpla de decupat
Stanta simpla de perforat Fig. 8.
Fig. 9.
Fig. 10.
Fig. 9.
Fig. 11
Matrita simpla de indoit
Stanta complexa cu actiune simultana Matrita simpla de indoit
Matrita combinata cu actiune succesiva
Obs. 6
Fig.9.
Fig.10.
Fig.11.
A 4.Analiza croirii semifabricatului
Ponderea mare cu care costul materialului intervine in pretul pie sei impune ca etapa de analiza a croirii semifabricatului sa constituie principal cale de eficientizare a procesului de deformare. Pentru aceasta trebuie luate in considerare toate variantele posibile de croire, incercandu-se ca pe baza unor criterii tehnice, tehnologice si economice sa se selecteze variantele de croire cele mai eficiente. Aprecierea eficientei croirii se face avand in vedere schema de croire si parametri care o caracterizeaza prin intermediul coeficientului de croire, (Kc) si coeficientului de utilzare, (Ku). Kc=(n∙A)∙100/(p∙ls) [%]
[S2-pag 101-4.7]
Ku=(N∙A0)∙100/(L∙ls) [%]
[S2-pag104- 4.8, ]
Lungimea benzi se determina cu relatia: L=500/(γ∙g) [m] γ-greutatea specifica =>γ=8,2 kg/dm³
[S2-pag23-18] [S1-pag9-tabelul 2]
=>L=500/(8,2*1,5)=40,65 m => L=41 m Calculul puntilor a=K1∙K2∙K3∙a1
[S2-pag 99-4.4]
b= K1∙K2∙K3∙b1
[S2-pag 99-4.4]
c= 2 mm
[S2-pag 100-tabelul 4.3]
K1=1,0…1,2; K2=1..1,2 ; K3=1 -se aleg in functie de material, de numarul de treceri ale tablei prin matrita si de precizia avansului si a ghidarii. Pentru fig. 12-> a=1,7mm; b=2,2mm; c=2mm P = 40 +1,7 = 41,7 mm
fig12 Pentru fig. 13-> a=1,36mm; b=1,76mm; P = 40 +1,36 = 41,36mm
fig13 Pentru fig. 14-> a=2,2 mm; b=2,2mm;c=2mm P = 56,2 mm
fig14 Pentru fig. 15-> a=1,7mm;c=2mm P = 41,7 mm
fig15
Fig16 Pentru fig. 16-> a=1,36 mm;c=2mm P = 41,36 mm
fig16
Pentru fig. 17-> a=1,7 mm;b=2,2;c=2mm P = 41,7 mm
fig17 Calculul latimii benzii
Latimea benzi se determina in functie de dimensiunea piesei, de natura materialului, abaterea la latime a benzii, numarul randurilor de croire, cu relatia: l=n∙D+(n-1)∙a+2∙(b+Dl)+k∙c [S1,pagina 101,(4.6)] in care: n=numarul randurilor de croire D=dimensiunea piesei transversala pe lungimea semifabricatului a=puntita intermediara b=puntita laterala c=puntita taiata de ponasonul de pas Dl =abaterea inferioara
K=numarul poansoanelor de pas [S2-pagina100,tabelul 4.4]
Pentru fig.12=> lc= 41,3 + 2*(2,2+0)+2 = 47,7mm Pentru fig.13 => lc =41,3 + 2*(1,76+0)= 44,82 mm Pentru fig.14 => lc =60,4+0*2 = 60,4 mm Pentru fig. 15 => lc =43,3 + 0*2 = 43,3 mm Pentru fig.16 => lc =41,3 + 0*2 = 41,3 mm Pentru fig.17 => lc =90,7+0*2 = 90,7 mm Nr crt
Variante de croire
0 1 2 3
4
5 6 Tabelul 5.
Modul de realizare a pasului 1 2 Cu Dreapta Cu poanson deseuri pe un de pas rand Cu opritor Inclinata Cu poanson pe un de pas rand Pe mai Cu poanson multe de pas randuri Cu Dreapta Cu poanson deseuri pe un de pas putine rand Cu opritor
Schita croirii
3 Fig12
Latimea benzii Calculata lc Standardizata lStas 4 5 47,7 48
Fig13 Fig14
44,82 60,4
45 63
Fig17
90,7
94
Fig15
43,3
45
Fig16
41,3
42
Aprecierea eficientei croirii se face cu relatia [S2,pag101,4.7]:
unde: n – numarul de randuri de croire A – aria piesei determinata de conturul exterior al acesteia p – pasul la croire
lS – latimea standardizata a benzii A – aria efectiva a conturului exterior = 1600 mm 2 Astfel pentru cele 6 variante de croire au rezultat urmatoarele date:
Aprecierea modului in care se utilizeaza materialul se face prin intermediul relatiei [S2, pag101 4.8]:
Unde: N= numarul de piese care rezulta dintr-un semifabricat; N= L/p A0= aria efectiva a piesei(cuprinsa intre conturul exterior si contururile interioare); lS = latimea standardizata a benzii; L = lungimea semfabricatului;
+4*7,5) = 1544,86 mm
A0 = 1600 – (2*π*
2
N1 = L/p1 = 41.000/41,7 = 983buc. N2 = L/p2 = 41.000/41,36 = 991 buc. N3 = L/p3 = 41.000/56,2 = 729 buc. N4 = L/p4 = 41.000/41,7 = 983buc. N5 = L/p5 = 41.000/41,36 = 991 buc. N6 = L/p6 = 41.000/41,7=983 buc. Aprecierea modului de utilizare al materialului va avea avea urmatoarele valori:
Coeficient\Varianta Kc
V1 79,93% 6
0.3
V2 85,96% 9
0.3
V3 45,19% 5
0.3
V4 85,26% 8
0.3
V5 92,10% 10
0.3
V6 81,63% 7
0.3
Ku
77,18% 6
0.3
83% 9
0.3
43,63% 5
0.3
82,32% 8
0.3
88,93% 10
0.3
78,82% 7
0.3
Ct
6
0.4
9
0.4
5
0.4
8
0.4
10
0.4
7
0.4
Nota finala
6
9
5
8
10
7
Tabelul 6 . A5. Analiza schemei tehnologice.
Schema tehnologica reprezinta o anumita dispunere a poansoanelor, pe schema de croire optima in asa fel incat, coroborata cu avansul semifabricatului, sa permita obtinerea piesei. Pentru a determina schema tehnologica optima, trebuie precizate initial restrictiile tehnice si tehnologice impuse procesului de prelucrare. Este bine ca schema tehnologica sa fie cat mai scurta (sa contina un numar minim de posturi de lucru). Criteriile tehnologice se refera la: -respectarea conditiei de distanta minima intre orificiile executate in placa activa; d=3,8 mm -adoptarea unor forme ale suprafetelor elementelor active care sa nu ridice probleme tehnologice la prelucrare; -modalitatea de asamblare a poansoanelor in placa port-poanson. Sunt situatii in care conditia de distanta minima intre doua orificii de dimensiuni mici si apropiate, executate in placa activa, este respectata si ,cu toate acestea montarea, poansoanelor care sa realizeze cele doua orificii ridica probleme deoarece , prin marirea dimnsiunilor lor, pentru a rezista la flambaj, nu mai pot fi montate unul langa celalalt. In aceasta situatie, cele doua orificii trebuie prelucrate la posturi de lucru diferite sau, daca distantele permit, se pot freza poansoanele incat sa poata fi montate unul langa celalalt.
In conditiile unor orificii cu profile complexe, care trebuie realizate in placa activa si care ridica probleme tehnologice deosebite, se pune problema realizarii acestora printr-o imbinare corespunzatoare de segmente sau pastile. In situatiile in care formele orificiilor realizate in placa activa sunt tehnologice, aceasta poate fi realizata monobloc. Atunci cand numai unele profile ale orificiilor sunt complexe, placa activa se realizeaza in constructie asamblata partial. In aceasta situatie, se realizeaza din pastile numai acele profile care ridica probleme de fabricatie. Distanta minima dintre orificii este d=3,8 conform [S2 pagina 122, tabel 6.1] Astfel pentru piesa in discutie se pot imagina mai multe modalitati de dispunere a poansoanelor: -schema tehnologica caracterizata A.6. Calculul fortelor si stabilirea pozitiei centrului de presiune.
Calculul fortelor de deformare este necesar pentru a putea dimensiona si verifica fiecare poanson, pentru a putea determina pozitia centrului de presiune si pentru a putea alege utilajul de presare(presa). Pentru calculul fortelor de deformare se vor folosi urmatoarele formule de calcul: Forta de stantare :
[S2-pag.127-7.1]
unde: k = 1,1...1,3 este un coefficient care tine seama de anizotropia proprietatilor fizicomecanice ale materialului, de abaterile la grosime ale acestuia, de gradul de uzura al muchiilor taietoare; se alege k-ul pentru cazul cel mai nefavorabil,k=1,3. l = lungimea conturlui forfecat; g = grosimea materialului (g=1,5mm);
= rezistenta la forfecare a materialului piesei ()
Fig 18. Calculul lungimilor poansoanelor:
mm = 5.5*2+2*2+2* *1=21.28 mm
Lp1 = Lp3= Lp2
Lp4 = 44+4 = 48 mm Lp5 = 16+4+5+18+10+3+5+2+16=79 mm Lp6 = 13*2+4= 30 mm Lp7 = 4*2=8 mm Pentru determinarea fortelor de scoatere si de impingere avem nevoie de 2 coeficienti, k sc si kimp. ksc = 0,038
[S2-pag134-tabelul 7.7]
kimp=0,031
[S2-pag134-tabelul 7.7]
Determinarea fortelor pentru poansonul 1 si 3:
= F Fig 19. = F k =6367.92 0,038 =241.98 N = F = F k =6367.92 0,031*5.33=1052.14 N = F
Fst1=
st3
Fsc1
st1
Fimp1
st1
sc
sc3
imp
imp3
Determinarea fortelor pentru poansonul 2:
Fig 20
= F k = 0,038 =409.98 N = F k = 0,031=334.45 N
Fst2= Fsc2
st2
Fimp2
st2
sc
imp
Determinarea fortelor pentru poansonul 4:
fig21 Fst4=
0,038 =924.76 N = F k = 0,031=754.41 N
Fsc4= Fst4 ksc= Fimp4
st4
imp
Determinarea fortelor pentru poansonul 5:
Fig 22.
= F k = 0,038 =1522.01 N = F k = 0,031=1241.64 N
Fst5= Fsc5
Fimp5
st5
st5
sc
imp
Determinarea fortelor pentru poansonul 6:
Fig 23
= F k = 0,038 =577.98 N = F k = 0,031=471.51 N
Fst6= Fsc6
Fimp6
st6
st6
sc
imp
Determinarea fortelor pentru poansonul 7:
Fig 24
= F k = 0,038 =154.12 N = F k = 0,031=125.73 N
Fst7= Fsc7
Fimp7
st7
st7
sc
imp
Calculul fortelor de indoire la 90o: F= Unde: g= grosimea materialului b=latimea piesei l0=bratul fortei
Determinarea fortelor pentru poansonul 8:
Fig 25
N Determinarea fortelor pentru poansonul 9:
[S2-pag139-relatia 7.22]
Fig26 Trebuie corectat desenul in loc de 3 e 13,5
N O imagine asupra valorilor fortelor este prezentata in tabelul 7.
Nr. crt.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Forma si dimensiunile sectiunii transversal a partii active a poansoanelor
Formula de calcul
Fig19
Fst
Find
Fsc
Fimp
Fel
Forta totala pe poansonul “i” [N]
Fst=kl1gτ
6367.92
-
241.98
1052.14
-
7662.04
Fig.20
Fst=kl2gτ
10788.96
-
409.98
1782.61
-
12981.55
Fig.19
Fst=kl3gτ
6367.92
-
241.98
1052.14
-
7662.04
Fig.22
Fst=kl4gτ
24336
-
924.76
4021
-
29281.76
Fig.22
Fst=kl1gτ
40053
-
1522.01
6617.94
-
48192.95
Fig.23
Fst=kl1gτ
15210
-
577.98
2513.3
-
18301.28
Fig.24
Fst=kl7gτ
4056
-
154.12
670.14
-
4880.26
-
1104,54
-
-
-
1104.54
-
469.43
-
-
-
469.43
Fig.25 Fig.26
Fi= Fi=
Forta de deformare
Forta totala de deformare
130535.85
Tabelul 7. In functie de forta totala de deformare vom alege presa din tabelul 8.
Calculul centrului de presiune
Centrul de presiune reprezinta punctul in care este aplicata rezultanta fortelor ce actioneaza simultan asupra stantei in procesul de lucru.
Calculul centrului de preziune este necesar pentru a determina pozitia cepului. Daca cepul nu este bine dispus intr-un punct bine determinat, pachetul mobil are tendinta de rasturnare, de a nu se deplasa plan-paralel cu pachetul fix, producand uzura accentuata in elementele de ghidare ale sculei si chiar a elementelor active. Pentru a evita acest fenomen, cepul trebuie dispus in centrul de presiune al sculei. Determinarea pozitiei centrului de presiune se face raportand schema tehnologica adoptata la un sistem de axe convenabil, folosind relatiile:
[S2-pag 166-8.1]
=113.39 mm
=-0.76 mm
B.2. Calculul de verificare al unor elemente componente.
Elementele componente ale unei matrite, care se supun in mod curent verificarii sunt poansoanele , placile de capat si uneori placile active. Poansoanele se verifica la compresiune si flambaj. Pentru cea de-a doua verificare trebuie cunoscuta lungimea poansonului. Placile de capat fabricate in general , din materiale cu caracteristici mecanice obijnuite sunt solicitate la strivire de forta care actioneaza pe fiecare poanson. Verificarea la compresiune a poansoanelor:
Fi – este forta de deformare transmisa prin poansonul I;
[S2,pag 206,relatia 9.23]
Ai min – aria minima a sectiuni transversale; Rmc – rezistenta admisibila la compresiune ; Rmc=1000 Mpa σc= tensiunea efectiva de compresiune.
fig. 27
Verificarea la flambaj a poasoanelor se face avand in vedere solutia constructiva adoptata pentru ghidarea acestora si coeficientul de sveltete determinat cu relatia:
λ=
[S2,pag 206,relatia 9.24]
l= lungimea libera a poansonului lf – lungimea la flambaj =
∙l [mm]
Imin - raza de inertie minima [mm] [S2,pag206,relatia 9.25]
imin=
Pentru poansonul notat cu 1: l1=28.5 mm => lf1 =
∙28.5= 20.15 mm
Imin1 = π∙d⁴/64=12.56 mm
=1 λ 1= imin1=
λ 1=20.15< λo=90 (pentru oteluri dure) => poansonul rezista Pentru poansonul notat cu 6: l2=28.5 => lf2 =
∙28.5= 20.15 mm
/16=69.33mm
Imin2 = h∙
=1.15 λ 2= imin2=
λ 2=17.52< λo=90 (pentru oteluri dure) => poansonul rezista
Verificarea placii de capat. Placile de capat constituie suportul pe care se monteaza toate elementele pachetului mobil al stantei sau matritei si, in acelasi timp, face legatura, prin intermediul cepului, cu berbecul presei. Datorita modului mai favorabil in care ele sunt solicitate, placile de capat se verifica numai la strivire. Aceasta solicitare se datoreaza fortei de reactiune a materialului care este deformat si care se transmite prin intermediul suprafetei frontale a poansonului asupra materialului placii de capat.Verificarea se face cu relatia:
unde: F – forta de deformare care actioneaza pe poansonul respectiv; Ao – aria suprafetei frontale a poansonului cu care acesta se sprijina pe placa de capat
Fig. 28
Rmstr – rezistenta admisibila la strivire si alegem Rmstr =120 MPa[S2,pag215,tabelul 9.43]
Calculul dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active.
Stabilirea corecta a formei si dimensiunilor elementelor active utilizate in procesele de stantare are o importanta capitala asupra posibilitatii de a obtine piesa in conformitate cu conditiile tehnice impuse prin desenul de executie. Indiferent daca piesa rezulta prin copiere sau generare, forma si dimensiunile poansonului se regasesc transpuse pe conturul piesei. Avand in vedere ca poansonul patrunde in placa de taiere cu un joc foarte mic si ca trebuie respectata conditia de constanta a acestuia pe conturul piesei, rezulta importanta deosebita pe care o are stabilitatea corecta a parametrilor geometrici ai elementelor active in procesul stantarii. In functie de procedeul pentru care sunt utilizate, de natura materialului prelucrat, de precizia dimensionala pe care trebuie sa o asigure piesei, de varianta tehnologica de executie, dimensiunile sectiunii transversale ale poansoanelor se determina in mod diferit pentru perforare si decupare.
Fig. 29
Fig. 30
Pentru cazul in care executia elementelor active se face individual, in functie de modul de repartizare a tolerantei piesei fata de dimensiunea nominala, se recomanda utilizarea formulelor prezentate in [S2,pag175/176,tabelul 9.2], pentru determinarea dimensiunilor nominale si stabilirea abaterilor elementelor active. Pentru perforare.
unde: Dpl si dp – sunt dimensiunile orificiului din placa de taiere respectiv ale poansonului(Fig.29-90) D si d – dimensiunile orificiului executat in piesa, respectiv dimensiunile piesei decupate T – toleranta la dimensiunea stantata, valoare extrasa din STAS 11111-88 Tpl si Tp – tolerantele la dimensiune ale orificiului placii, respectiv ale dimensiunii poansonului [S2,pag177,tabelul 9.3] jmin si jmax – jocul minim, respectiv jocul maxim intre elementele active [S2,pag177,tabelul 9.3]
Pentru poansonul 1.
Pnetru poansonul 8.
=40.16mm Dpl1=(40+0.075+0.30*0.60 =40.285 dp2=(8,5+0.30*0.40 =8.6mm Dpl2=(8,6+0.075+0.30*0.40 =8.825 mm dp1=(40+0,30*0.60
C.Calcule tehnico-economice C.1. Calculul normei de timp.
Tendinta de eficientizare a oricarei activitati a vietii sociale se manifesta, cu justificata acoperire in rezultate, indeosebi in domeniul tehnic. Multitudinea de factori tehnici si economici, care caracterizeaza fabricarea unui produs, pune in fata tehnologului o diversitate de variante tehnice, de posibilitati de obtinere a piesei respective, dintre care trebuie adoptata aceea care, la un moment dat, in anumite conditii date, satisface in cea mai mare masura, restrictiile impuse. Stabilirea variantei rationale de proces tehnologic se face avand in vedere unele calcule tehnico-economice referitoare, in principal, la norma tehnica de timp si la costul piesei. In cazul de fata norma de timp se determina cu relatia:
in care: Tpi – timpul de pregatire-incheiere calculat cu relatia (1.3) no – nr. de piese lansate in fabricatie
Tu – timpul unitar k – coeficientul de corectie a timpului unitar.
Timpul unitar se determina cu relatia:
in care: Tb – este timpul de baza sau timpul de functionare util(tab. 1.59) ΣTai – suma timpilor ajutatori pentru introducerea semifabricatului in stanta sau matrita ΣTac – suma timpilor ajutatori pentru comanda utilajului de presare si pentru avansarea semifabricatului cu un pas ΣTas – suma timpilor ajutatori pentru operatii suplimentare. x – nr. de piese rezultate la o singura cursa a berbecului x1 – numarul total de piese rezultate dintr-o banda sau o fasie
kdl – procente din timpul de adaos pentru deservirea locului de munca kon – procente din timpul de adaos pentru odihna si necesitati firesti Coeficientul de corectie a timpului unitar k, se determina cu relatia: k=ks*kg
[S2,pag52,relatia 1.22]
unde: ks – este un coeficient de corectie in functie de seria de fabricatie [ tabelul 1.87] kg – coeficient de corectie in functie de grosimea materialului [ tabelul 1.87] k=1,05
C.2. Alegerea variantei optime de proces tehnologic.
In functie de conditiile tehnice impuse piesei(precizie dimensionala,de forma,de pozitie,relativa,calitatea supreafetei,etc) de conditiile tehnice impuse de beneficiar(volum de fabricatie,dotare tehnica,nivelul de calificare al personalului muncitor,volumul de investitii,termene de fabricatie),tehnologul trebuie sa aleaga una din variantele de proces tehnologic :cu concentrarea prelucrarilor pe un numar cat mai mic de stante sau matrite,sau cu executarea separata a prelucrarilor pe un numar relativ mis de scule. Stabilirea variantei de proces tehnologic,in functie de restrictii se poate face empiric(pe baza experientei acumulate in proiectarea in acest domeniu ),in urma unor calcule sumare aproximative,sau pe baza unor calcule tehnico-economice pentru fiecare varianta posibila de proces tehnologic. Practic,stabilirea variantei optime de proces tehnologic se face aproximand costurile stantelor si matritelor care vor face parte din procesul tehnologic analizat. Costul unei piese obtinute prin deformare plastica la rece se determina cu relatia: C= Cmat+Cman+Cr+Cau+Cas [lei/buc]
[S3,pag 85]
Cmat =costul materialului din care se executa piesa ; Cman = costul manoperei inglobate in piesa; Cr = costul regiei; Cau = amortizarea utilajelor de presare folosite in sistemul tehnologic; Cas =amortizarea matritei utilizate. Cmat = (Ao∙g∙γ∙p)/(10⁴∙kj) [lei/buc] [S3, pag 86] Ao = aria piesei, a desfasuratei =1302.96mm² G= grosimea materialului = 1,5 mm γ = greutatea specifica a materialului = 8,2 kg/dm³ p= costul materialului 27 lei/kg
kf =coeficientul de folosire a materialuli =92.10% Cmat= 1302.96∙1.5∙8,2*27/920000= 0,47 lei/buc Cman= Rm/60∙Tu+Rr/60∙Tpi/no [S3,pag 87] Rm –retributia medie orara a muncitorului = 5 lei /ora; Tu – timpul unitar = 0,0088 in/buc Cr= Cman∙R/100 (R=300..350) Rr = retributia media orar a reglorului = 6 lei/ora Cman = 5/60∙0,0088+6/60∙20/2200=0,0016 lei/buc Cr = 0,0016∙330/100=0,0052 lei/buc Costul utilajului de presare Cau = (Vu∙An)/(n∙η)
[S2,pag 87]
Vu = valoarea utilajului de presare = 10000 euro/buc Au = norma de amortizare a presei= 4,2% n = volumul de fabricatie =gradul de incarcare al utilajului =FTn/FTd∙100 =[(NT ∙n)/(z∙ns∙ds∙kr∙60)]∙100
[S3, pag 88
z- numarul zilelor lucratoare = 250 ns - numarul de schimburi = 2 ds – durata unui schimb = 8 ore kr – coeficient care tine seama de timpul consumat cu reparatiile curente ale presei 0,95..0,97 η =[(18,92∙2200)/(250∙2∙8∙0,97∙60)]∙100= 10,78% Cau = 0,95 lei/buc Cota de amortizare a matritei se determina cu relatia : Cas= k∙Vs/n [S2,pag 89]
k – coeficient care tine seama de volumul de fabricatie si de durabilitatea totala a matritei k= 1 [S3,pag 89, tab 2.6] Vs = valoarea matritei 500 euro Cas= 1∙2000/2200= 0,909 lei/buc Inlocuind in formula costului total , obtinem : C= 0,47+0.0016+0,0052+0,095+0,909= 1,4808 lei/buc Varianta 1 Considerand ca piesa se obtine prin decupare din banda colac , norma de timp se determina cu relatia : Nt=25/800+{0.0083/1+[(0.023+0.037)/2430+0.005/1]∙1∙1.01}∙[1+(6+10,5)100]=0.046 min Pentru operatia de perforare , unde semifabricatele sunt piese obtinute prin decupare la operatia anterioara , norma de timp se determina cu relatia: Nt=22/800+{0.012/1+[(0.052∙0.069+0.037+0.022)/1+0.068]∙1∙1.01}∙[1+(6+10,5)/100]=0.572 min Pentru operatia de indoire , care mai trebuie executata pentru ca piesa sa fie terminata , norma de timp se determina: Nt = 0.572 min (aceasi parametri ca si la operatia de perforare) Utilizand relatia :
C=(Ao∙g∙γ∙p)/(10⁴∙kj)+[Rm/60∙
]
+Rr/60∙
]∙(1+R/100)+1/n∙[An∙
+
[S2, pag 91]
Se poate determina relatia de dependenta intre costul piesei C1 si volumul de fabricatie n: C1= {264∙1∙8.5∙8/(10⁴∙68)+[7.5/60+(0.03+0.3011+0.3011)+10/60∙(0.031+0.0275+0.02750]∙(1+250/1 00)}∙n+4.2/90(5200∙5200∙5200)+1∙(40+20+20)=0.482∙n+889 $ Varianta 2 Atunci cand piesa se obtine pe o matrita combinata avem:
Tu=0.0094/1+(0.023+0.173)/2430+0.029= 0.123 min Nt= 22/800+1∙1,01∙0.0384=0.066 C2={264∙1∙8.5∙8/(10⁴∙68)+[7.5/60∙0.00384+10/60∙0.0275)(1+250/100)}∙n+ (5∙5200)/90+140∙1+0.068= 0.234n+910 $ Considerand ca productia anuala este de 1100000 de bucati se poate calcula pretul piesei realizata pe cele 2 variante de proces tehnologic
Cs= 0.4513 $/buc Cc=0.0625$/buc Se constata ca cel mai mic pret se obtine in cazul In care piesa se realizeaza pe matrita combinata. C.3. Compararea variantelor tehnologice si justificarea variantei alese.
In functie de conditiile tehnice impuse piesei, de conditiile impuse de beneficiar,tehnologul trebuie sa aleaga una din cele doua variante de proces tehnologic cu concentrarea prelucrailor pe un numar cat mai mic de stante sau matrite, sau cu executarea separata a prelucrarilor pe un numar relativ mare de scule. Alegerea uneia sau alteia din cele doua variante are implicatii fundamentale asupra desfasurarii in continuarea activitatii de proiectare a procesului tehnologic. C
V1
V2
n
n
Din graficul prezentat mai sus se observa ca pentru un program de lucru anual de fabricatie de 1800000 bucati, este rentabila a doua varianta, adica prelucrarea pe stanta combinata.
Bilbliografie S1- Gheorghe Sindila –“Proiectarea Tehnologiilor de prelucrare prin deformare plastica la rece” –Editura BREN S2—Gheorghe Sindila –“Tehnologii de prelucrare prin deofrmare plastica le rece”= Editura BREN S3-Gheorge Sindila-“Normarea prelucrarilor prin deofrmare plastica la rece”- Editura BREN
