Indrumar Proiect Std.pdf

Ion Neagoe

PROIECTAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE ŞI A DISPOZITIVELOR DE PRESARE LA RECE ( clasa – piese cave de rotaţie )

EDITURA

LUX LIBRIS

CUPRINS Prefaţă ................................................................................................................................................ 7 Notaţii uzuale ..................................................................................................................................... 9 PARTEA I – PROIECTAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE DE PRESARE LA RECE ...... 11 Noţini generale. Etapele proiectării proceselor tehnologice de presare la rece ............................... 13 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei din punct de vedere al condiţiilor tehnologice specifice procedeelor de presare la rece .......................................................................................................... 15 1.1. Stabilirea tipului operaţiei prin care se realizează bordura de la marginea flanşei.......... 16 1.2. Analiza posibilităţii realizării bosajului piesei prin operaţia de răsfrângere a marginilor conturului interior ........................................................................................................................ 18 1.3. Determinarea formei şi dimensiunilor piesei primare...................................................... 19 1.4. Studiul condiţiilor tehnologice specifice pieselor obţinute prin ambutisare.................... 21 1.5. Studiul condiţiilor tehnologice specifice perforării pieselor din tablă ............................. 22 2. Determinarea formei şi dimensiunilor semifabricatului .......................................................... 25 3. Croirea materialului. Calculul coeficientului de croire şi de utilizare a materialului .............. 29 3.1. Croirea benzilor la decuparea pieselor circulare.............................................................. 29 3.2. Calculul coeficientului de croire şi de utilizare a materialului ........................................ 30 3.3. Caracteristicile tehnice şi dimensiunile de livrare ale tablelor pentru ambutisare........... 32 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei............................................. 35 4.1. Stabilirea operaţiilor necesare prelucrării piesei şi a succesiunii acestora....................... 35 4.2. Calculul numărului operaţiilor de ambutisare. Determinarea formei şi dimensiunilor pieselor intermediare.................................................................................................................... 37 4.2.1. Ambutisarea pieselor cilindrice fără flanşă.............................................................. 37 4.2.2. Ambutisarea pieselor cilindrice cu flanşă ................................................................ 41 4.2.3. Ambutisarea pieselor cilindrice în trepte ................................................................. 44 4.2.4. Ambutisarea pieselor conice .................................................................................... 47 4.2.5. Ambutisarea pieselor de formă sferică şi parabolică ............................................... 55 4.3. Alegerea variantei tehnologice de prelucrare a reperului dat. Întocmirea filmului operaţiilor.......................................................................................................................................59 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece utilizate la prelucrarea pieselor cave de rotaţie ............................................................................................................................................... 61 5.1. Structura şi funcţiile dispozitivelor de presare la rece. .................................................... 61 5.2. Schemele dispozitvelor de presare la rece utilizate la prelucrarea pieselor cave de rotaţie ……………………………………………………………………………… …………..63 5.2.1. Dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare....................................................... 63 5.2.2. Dispozitiv combinat de decupare, ambutisare şi perforare ...................................... 69 5.2.3. Matriţă pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare................................... 69 5.2.4. Dispozitiv combinat de ambutisare şi perforare. ..................................................... 73 5.2.5. Matriţă pentru calibrare............................................................................................ 73 5.2.6. Ştanţă simplă pentru tăierea marginilor (tunderea) pieselor cu flanşă..................... 75 5.2.7. Ştanţă combinată de tundere şi perforare ................................................................. 79 5.2.8. Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului interior...................................... 82 5.2.9. Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior .....................................82

4

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

5.2.10. Matriţă combinată pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior şi a conturului interior ………………………………………………………………………………… …..85 6. Calculul forţelor de presare şi al forţelor de eliminare a piesei şi deşeului din dispozitiv ...... 88 6.1. Calculul forţelor la operaţia de decupare ......................................................................... 88 6.2. Calculul forţelor la operaţia de perforare ......................................................................... 89 6.3. Calculul forţelor la operaţia de ambutisare ...................................................................... 90 6.4. Calculul forţei la operaţia de calibrare ............................................................................. 91 6.5. Calculul forţelor la operaţia de tăiere a marginilor (tundere) .......................................... 92 6.6. Calculul forţelor la operaţia de răsfrângere a marginilor conturului exterior .................. 93 6.7. Calculul forţelor la operaţia de răsfrângere a marginilor conturului interior................... 93 7. Alegerea preselor pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece..................................... 95 7.1. Determinarea forţei nominale a presei ............................................................................. 96 7.2. Determinarea cursei subansablului mobil al dispozitivului de presare la rece ................ 98 7.3. Caracteristicile tehnice ale preselor ............................................................................... 101 8. Calculul normei tehnice de timp ............................................................................................ 104 9. Calculul costului de producţie şi alegerea celei mai economice variante.............................. 108 10. Documentaţia tehnologică...................................................................................................... 113 PARTEA a II-a PROIECTAREA DISPOZITIVELOR DE PRESARE LA RECE ...................... 115 Noţiuni generale. Etapele proiectării dispozitivelor de presare la rece.......................................... 117 11. Determinarea centrului de presiune al dispozitivului de presare la rece............................ 119 11.1. Determinarea centrului de presiune prin metoda analitică............................................. 119 11.2. Determinarea centrului de presiune pe cale grafică ....................................................... 120 12. Determinarea jocului dintre sculele dispozitivului de presare la rece. .............................. 122 12.1. Jocul dintre sculele ştanţelor de decupare, perforare şi tundere..................................... 122 12.2. Jocul dintre sculele matriţelor de ambutisare................................................................. 123 12.3. Jocul dintre sculele matriţelor de calibrare .................................................................... 124 12.4. Jocul dintre sculele matriţelor de răsfrângere a marginilor............................................ 125 13. Calculul dimensiunilor părţilor active ale sculelor dispozitivului de presare la rece ........ 126 13.1. Calculul dimensiunilor părţilor active ale sculelor ştanţelor de decupare-perforare ..... 126 13.2. Calculul dimensiunilor părţilor active ale sculelor matriţelor de ambutisare ................ 130 13.3. Calculul dimensiunilor părţilor active ale sculelor matriţelor de răsfrângere a marginilor conturului interior ...................................................................................................................... 133 14. Întocmirea desenului de ansamblu al dispozitivului de presare la rece .............................134 14.1. Stabilirea dimensiunilor elementelor active ale dispozitivului ...................................... 135 14.2. Stabilirea dimensiunilor de gabarit ale plăcilor portsculă.............................................. 139 14.3. Alegerea plăcilor inferioare ( de bază) şi superioare ( de cap) ...................................... 141 14.4. Adoptarea sistemului de ghidare al dispozitivului de presare la rece ............................143 14.5. Adoptarea celorlalte elemente auxiliare normalizate din construcţia dispozitivelor de presare la rece............................................................................................................................. 146 14.6. Recomandări privind adoptarea dimensiunilor elementelor auxiliare netipizate din construcţia dispozitivelor de presare la rece .............................................................................. 147 15. Desenele de execuţie ale elementelor componente ale dispozitivelor de presare la rece .. 150 16. Calculul organologic al dispozitivelor de presare la rece .................................................. 151 16.1. Calculul de verificare al poansoanelor........................................................................... 151 16.2. Calculul de verificare al plăcilor active ......................................................................... 156 16.3. Calculul de verificare al elementelor de susţinere şi reazem ......................................... 158 16.4. Verificarea elementelor auxiliare ale dispozitivelor de presare la rece .........................161

Cuprins

5

PARTEA a III-a ANEXE……………………………………………………………………......163 Anexa 1 - Timpul auxiliar ta pentru luarea semifabricatului (benzii) şi aducerii acestuia pe masa presei ……………………..……………………………………………… ..................165 Anexa 2 - Timpul auxiliar ta pentru ungerea semifabricatelor (benzilor) …….............................166 Anexa 3 - Timpul auxiliar ta pentru ungerea pieselor sau semifabricatelor individuale ...............167 Anexa 4 - Timpul auxiliar ta pentru introducerea semifabricatului (benzii) în ştanţă deschisă ....168 Anexa 5 - Timpul auxiliar ta pentru introducerea semifabricatului (benzii) în ştanţă închisă ......169 Anexa 6 - Timpul auxiliar ta pentru aşezarea piesei în dispozitivul de presare la rece……… .....170 Anexa 7 - Timpul auxiliar ta pentru comanda presei …………………………………................172 Anexa 8 - Timpul auxiliar ta pentru avansarea semifabricatului (benzii) cu un pas în ştanţă deschisă ………………………………………………………………………….…... 173 Anexa 9 - Timpul auxiliar ta pentru avansarea semifabricatului (benzii) cu un pas în ştanţă închisă ……………………………………………………………………………………………….…... 174 Anexa10 - Timpul auxiliar ta pentru scoaterea pieselor prelucrate din dispozitivul de presare la rece ……………………………………………………………………………….…. 175 Anexa11 - Timpul auxiliar ta pentru îndepărtarea din dispozitiv a deşeurilor rezultate din benzi …………………………………………………………………………………………………….178 Anexa12 - Timpul auxiliar ta pentru scoaterea deşeurilor din dispozitiv rezultate la prelucrarea individuală a pieselor ……………………………………………………………….. .179 Anexa13 - Abateri limită ale dimensiunilor, ISO 406 ……………………………………….….. 180 Anexa14 - Filmul operaţiilor ………………………………………………………………….… 181 Anexa15 - Fişă tehnologică sumară ……………………………………………………….……. 182 Anexa16 - Fişă tehnologică ……………………………………………………………………... 184 Anexa17 - Fişă de croire …………………………………………………………………….…... 188 Anexa18 - Plan de operaţii ……………………………………………………………………… 189 Anexa19 - Placă de bază cu două coloane de ghidare amplasate în diagonală - NT 422/66……. 197 Anexa20 - Placă de cap subţire cu două coloane de ghidare amplasate în diagonală - NT 426/66 …………………………………………………………………………………………………….200 Anexa21 - Placă de cap groasă cu două coloane de ghidare amplasate în diagonală - NT427/66 …………………………………………………………………………………………………… 203 Anexa22 - Placă de bază cu patru coloane de ghidare - NT425/66 …………………………….. 206 Anexa23 - Placă de cap cu patru coloane de ghidare - NT 431/66 ……………………………... 208 Anexa24 - Placă de bază cu două coloane de ghidare amplasate în diagonală – NU 71.50……... 210 Anexa25 - Placă de cap cu două coloane de ghidare amplasate în diagonală – NU 71.51……….212 Anexa26 - Placă de bază cu patru coloane de ghidare – NU 71.52 …………………………….. 214 Anexa27 - Placă de cap cu patru coloane de ghidare – NU 71.53………………………………. 216 Anexa28 - Coloană de ghidare - NT 436/66……………………………………………………... 218 Anexa29 - Bucşă de ghidare - NT 437/66……………………………………………………….. 222 Anexa30 - Coloană de ghidare - NU 71.30……………………………………………………… 224 Anexa31 - Bucşă de ghidare - NU 71.40………………………………………………………… 225 Anexa32 - Placă de eliminare - NT 445/66……………………………………………………… 227 Anexa33 - Cep pentru ghidarea benzii - NT 451/66…………………………………………….. 228 Anexa34 - Opritor fix - NT 452/66……………………………………………………………… 229 Anexa35 - Inel de reţinere - NT 460/66…………………………………………………………. 230 Anexa36 - Arcuri elicoidale cilindrice de compresiune - NT 464/66…………………………… 231 Anexa37 - Şurub special – NU 70.94……………………………………………………………. 236 Anexa38 - Bulon de ridicat cu filet - NT 469/66………………………………………………… 237 Anexa39 - Bucşă de tăiere fără guler - NU 72.10……………………………………………….. 238

6

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Anexa40 - Bucşă de tăiere cu guler - NU 72.11…………………………………………………. 239 Anexa41 - Tijă de eliminare - NU 71.83………………………………………………………… 240 Anexa42 - Cuţit pentru deşeuri - NT 479/66…………………………………………………….. 241 Anexa43 - Cuţit pentru deşeuri - NT 480/66…………………………………………………….. 242 Anexa44 - Cep cu filet - NT485/66……………………………………………………………… 243 Anexa45 - Cep cu flanşă - NT 486/66…………………………………………………………… 245 Anexa46 - Desen de execuţie – sculă combinată - poanson de decupare şi placă activă de ambutisare……………………………………………………………………………. 247 Anexa47 - Desen de execuţie – placă activă de decupare……………………………………….. 248 Anexa48 - Dimensiunile şuruburilor cu cap cilindric şi cu locaş hexagonal, STAS 5144-80…….249 Anexa49 - Dimensiunile ştifturilor cilindrice, forma A, STAS 1599-80……………………….. .250 Bibliografie .................................................................................................................................... 251

1. ANALIZA FORMEI ŞI DIMENSIUNILOR PIESEI DIN PUNCT DE VEDERE AL CONDIŢIILOR TEHNOLOGICE SPECIFICE PROCEDEELOR DE PRESARE LA RECE Pentru a asigura condiţiile necesare obţinerii pieselor la calitatea şi precizia impuse prin desenul de execuţie şi la un cost minim este necesară analiza tehnologicităţii acestora în funcţie de cerinţele impuse de procedeele de prelucrare folosite. Inginerul tehnolog, în urma acestei analize, depistează acele forme şi dimensiuni ale piesei care fac dificilă sau chiar imposibilă prelucrarea acesteia prin deformare plastică la rece şi poate propune unele modificări, care să îmbunătăţească tehnologicitatea produsului, fără a afecta însă funcţionalitatea lui. Piesa reprezentativă pentru clasa pieselor cave de rotaţie este prezentată în figura 1.1. Pentru aceasta piesă se impune analiza următoarelor aspecte tehnologice, care vor fi prezentate în continuare.

Fig.1.1 Piesă reprezentativă pentru clasa pieselor cave de rotaţie

16

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

1.1.

STABILIREA TIPULUI OPERAŢIEI PRIN CARE SE

REALIZEAZĂ BORDURA DE LA MARGINEA FLANŞEI În general, bordurile de la marginea flanşei au înălţime relativă mică şi nu este necesară tunderea acestora după prelucrare. În aceste condiţii trebuie determinat exact diametrul df al flanşei plane a piesei (fig.1.2), pentru a obţine bordura la înălţimea prescrisă.

Fig.1.2 Schema pentru stabilirea operaţiilor prin care se realizează bordura d1xh1 şi bosajul d3xh3 Când bordura piesei are înălţime relativă mică, respectiv raportul h1/d1 are valori în domeniul I al diagramei din figura 1.3, prelucrarea acesteia se realizează prin operaţia de răsfrângere a marginilor conturului exterior. În acest caz, diametrul df al flanşei se determină [ILI 84b] ca în cazul îndoirii, pe baza egalităţii dintre lungimea fibrei medii a piesei şi diametrul semifabricatului, utilizându-se relaţia, df = d1 + 2h1 – 0,86 r1 – 2,43 g.

(1.1)

Bordurile cu înălţime relativă mai mare (domeniul II al diagramei din figura 1.3) se obţin prin ambutisare, iar diametrul df al flanşei se determină pe baza egalităţii dintre aria acestora şi aria semifabricatului aferent (fig.1.4),

df =

4

π

( A1 + A2 ) + [d1 − 2( g + r1 )] 2 ,

(1.2)

Cap. 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei din punct de vedere al condiţiilor tehnologice

17

Fig.1.3 Înălţimea relativă maximă a pieselor cave obţinute prin răsfrângerea marginilor conturului exterior unde ariile A1 şi A2 se calculează pentru fibra medie a piesei cu ajutorul relaţiilor prezentate în tabelul 2.1.

Fig.1.4 Schemă pentru calculul diametrului df al flanşei când bordura se realizează prin ambutisare Pentru piesele din domeniul III, diametrul df al flanşei se poate determina cu oricare dintre relaţiile (1.1) sau (1.2).

18

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

1.2.

ANALIZA POSIBILITĂŢII REALIZĂRII BOSAJULUI PIESEI PRIN OPERAŢIA DE RĂSFRÂNGERE A MARGINILOR CONTURULUI INTERIOR

Bosajele pieselor (v.fig.1.2) se pot realiza prin răsfrângerea marginilor conturului interior numai dacă acestea au înălţime relativă mică, respectiv atunci când este îndeplinită condiţia,

m=

d0 d3

'

≥ mlim ,

(1.3)

unde m este coeficientul de răsfrângere a marginilor conturului interior; d0 - diametrul găurii iniţiale; '

'

d 3 - diametrul mediu al bosajului ( d 3 = d3 + g); mlim - valoarea limită a coeficientului de răsfrângere a marginilor conturului interior a cărui valoare se adoptă din tabelul 1.1. [TEO 83]. Tabelul 1.1 Valorile limită ale coeficientului de răsfrângere a marginilor conturului interior, m Materialul piesei

Condiţii tehnologice

Grosimea relativă (g/d0 .100) 1

2

3

5

6,5

10

12,5

15,5

20

35

100

Poanson sferic

Oţel cu conţinut scăzut de carbon

Burghiere

0,70

0,60

0,52

0,45

0,40

0,36

0,33

0,31

0,30

0,25

0,20

Perforare

0,75

0,65

0,57

0,52

0,48

0,45

0,44

0,43

0,42

0,42

-

Poanson cilindric

m

Burghiere

0,80

0,70

0,60

0,50

0,45

0,42

0,40

0,37

0,35

0,30

0,25

Perforare

0,85

0,75

0,65

0,60

0,55

0,52

0,50

0,50

0,48

0,47

-

Cupru

0,62 – 0,46

Alamă

Poanson cilindric

Aluminiu

0,50 – 0,49 0,40 – 0,39

Diametrul d0 al găurii se determină [ILI 84] cu relaţia, d 0 = d 3 − 2h3 + 0,86r3 + 2,43 g .

(1.4)

Cap. 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei din punct de vedere al condiţiilor tehnologice

19

Dacă nu este îndeplinită condiţia (1.3), adică m < mlim, prelucrarea bosajului necesită o tehnologie mai complexă ( fig.1.5). În acest caz se realizează mai întâi, prin ambutisare, o piesă cilindrică având diametrul d3 şi

înălţimea

h3’ < h3, urmată de perforarea unei găuri de diametru d0 şi apoi răsfrângerea marginilor acesteia

în

prelungirea

peretelui

piesei

ambutisate. Diametrul d0 se adoptă astfel încât

Fig.1.5 Schema de prelucrare a bosajelor cu înălţime relativă mare prin răsfrângerea marginilor cu ambutisare preliminară

răsfrângerea marginilor găurii să se realizeze cu o valoare a coeficientului de răsfrângere m apropiată de valoarea limită, d 0 ≥ d 3′ mlim ,

(1.5)

iar raza de racordare r5 se adoptă în intervalul,

1,5 g ≤ r5 ≤

d3 − d0 − (1...3) . 2

(1.6)

Înălţimea h3’ a piesei realizată prin ambutisare se determină [ROM 70] cu relaţia,

h3′ = h3 −

1.3.

d3 − d 0 + 0,43r + 0,215 g . 2

(1.7)

DETERMINAREA FORMEI ŞI DIMENSIUNILOR PIESEI PRIMARE

Piesa primară reprezintă piesa care se obţine în urma operaţiei sau operaţiilor de ambutisare, pe baza căreia se determină forma şi dimensiunile semifabricatului. Piesele primare reprezentative pentru clasa pieselor cave de rotaţie sunt prezentate în figura 1.6. Forma şi dimensiunile acestora se stabilesc în urma analizei realizate în scap. 1.2 Datorită anizotropiei materialului tablelor laminate, a impreciziei aşezării semifabricatului în matriţă, etc. piesele obţinute prin ambutisare rezultă cu margini neuniforme, fiind necesară tunderea ulterioară a acestora. Pentru piesele cilindrice cu flanşă, adaosul de tundere ∆df (fig.1.7) se stabileşte [ILI 84] în funcţie de diametrul df al flanşei şi diametrul relativ df/d2 al acesteia din tabelul 1.2.

20

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.1.6 Piese primare reprezentative pentru clasa pieselor cave de rotaţie Tabelul 1.2 Adaosul pentru tăierea marginilor pieselor cilindrice cu flanşă df / d2 Nr. crt.

df (mm)

< 1,5

1,5...2,0

2,0...2,5

2,5...3,0

1,2 1,8 2,5 3,0 3,5 3,8 4,0

1,0 1,6 2,2 2,5 2,7 2,8 3,0

∆df (mm) 1 2 3 4 5 6 7

25 50 100 150 200 250 300

1,6 2,5 3,5 4,3 5,0 5,5 6,0

1,4 2,0 3,0 3,6 4,2 4,6 5,0

Pentru piesele cilindrice fără flanşă (fig.1.8), adaosul de tundere ∆h este prevăzut la peretele piesei, iar valoarea acestuia se adoptă [ILI 84] în funcţie de înălţimea h a piesei şi înălţimea relativă h/d a acesteia din tabelul 1.3.

Fig.1.7 Poziţia adaosului de tundere ∆df la piesele cilindrice cu flanşă

Fig.1.8 Poziţia adaosului de tundere ∆h la piesele cilindrice fără flanşă

21

Cap. 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei din punct de vedere al condiţiilor tehnologice

Tabelul 1.3 Adaosul pentru tăierea marginilor pieselor cilindrice fără flanşă h/d Nr. crt.

h (mm)

0,5...0,8

0,8...1,6

1,6...2,5

2,5...4,0

∆h (mm) 1

10

1,0

1,2

1,5

2,0

2

20

1,2

1,6

2,0

2,5

3

50

2,0

2,5

3,3

4,0

4

100

3,0

3,8

5,5

6,0

5

150

4,0

5,0

6,6

8,0

6

200

5,0

6,3

8,0

10,0

7

250

6,0

7,5

9,0

11,0

8

300

7,0

8,5

10,0

12,0

1.4.

STUDIUL CONDIŢIILOR TEHNOLOGICE SPECIFICE PIESELOR OBŢINUTE PRIN AMBUTISARE

Condiţiile tehnologice specifice pieselor obţinute prin ambutisare se referă la următoarele aspecte (v. fig.1.7 şi 1.8): a) valoarea maximă a diametrului flanşei dfc ( dfc = df + 2 ∆df ), d fc ≤ 4d 2 ;

(1.8)

b) valoarea minimă a diametrului flanşei dfc, d fc ≥ d 2 + 2(r2 + g ) + 4 g ;

(1.9)

c) valorile minime ale razelor de racordare ale piesei care pot fi obţinute prin ambutisare, - pentru piesele cilindrice cu flanşă (v. fig.1.7),

r2 ≥ 3g ; r4 ≥ 1,5 g ;

(1.10)

- pentru piesele cilindrice fără flanşă (v. fig.1.8), r ≥ 1,5 g .

(1.11)

22

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Când razele pieselor au valori mai mici decât cele indicate de relaţiile (1.10) şi (1.11), acestea se pot obţine prin operaţii ulterioare de calibrare până la valori de (0,2...0,3) g.

1.5.

STUDIUL CONDIŢIILOR TEHNOLOGICE SPECIFICE PERFORĂRII PIESELOR DIN TABLĂ

Condiţiile tehnologice specifice perforării pieselor din tablă (fig.1.9) se referă la următoarele probleme: a) dimensiunile minime ale găurilor care pot fi realizate prin perforare; b) distanţa minimă dintre două contururi vecine care se pot executa prin ştanţare; c) distanţa minimă dintre două contururi vecine pentru care este posibilă ştanţarea lor simultană; d) poziţia găurilor realizate prin perforare pe piesele obţinute prin ambutisare.

Fig.1.9 Condiţii tehnologice privind amplasarea găurilor realizate prin perforare pe piesele ambutisate Dimensiunile minime ale găurilor executate prin perforare depind de forma acestora şi de grosimea şi proprietăţile mecanice ale materialului semifabricatului (tab. 1.4). Dacă piesele sunt prevăzute cu orificii având dimensiuni mai mici decât cele prezentate în tabelul 1.4, acestea se vor realiza prin alte procedee (aşchiere). Distanţa minimă dintre două contururi vecine care se execută prin ştanţare se stabileşte astfel încât straturile de material ecruisat din secţiunile forfecate să nu se interfereze. În consecinţă, perforarea găurilor având diametrul d5 şi d7 este posibilă numai dacă sunt îndeplinite condiţiile:

23

Cap. 1. Analiza formei şi dimensiunilor piesei din punct de vedere al condiţiilor tehnologice

a2 =

a3 =

d f − (d 4 + d 5 )

≥ 0,9 g ;

(1.12)

d 6 − (d 0 + d 7 ) ≥ 0,8 g . 2

(1.13)

2

Dacă aceste condiţii nu sunt îndeplinite, găurile respective trebuie prelucrate prin alt procedeu, în general, prin aşchiere. Tabelul 1.4 Dimensiunile minime ale găurilor realizate prin perforare Materialul pieselor Nr.crt.

Forma găurii

Dimensi-

oţel

unea găurii

dur

alamă,

aluminiu,

cupru

zinc

moale

Valoarea minimă a dimensiunii găurii 1

circulară

d

1,2g

g

0,8g

0,7g

2

pătrată

l

1,1g

0,9g

0,7g

0,6g

3

dreptunghiulară

b

0,9g

0,7g

0,6g

0,5g

4

ovală

b

g

0,9g

0,7g

0,6g

Posibilitatea realizării într-o operaţie simultană de ştanţare a două contururi vecine este condiţionată de grosimea minimă, g1min a peretelui plăcii tăietoare (tab. 1.5). Astfel, prelucrarea găurilor având diametrele d0 şi d7 se poate realiza dintr-o operaţie simultană de perforare dacă a 3 ≥ g 1 min , iar tunderea flanşei la diametrul df şi perforarea găurilor având diametrul d5 se pot realiza dintr-o operaţie simultană numai dacă a 2 ≥ g1 min . '

'

Totodată trebuie verificat dacă şi dimensiunile a 2 şi a3 au valori mai mari decât g1 min . Dacă aceste condiţii nu sunt îndeplinite, piesa se va aşeza în ştanţă în vederea perforării numai în poziţiile prezentate în figura 1.10. Tabelul 1.5

g(mm)

0,4

0,6

Grosimea minimă a peretelui plăcii tăietoare 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0

g1min (mm)

1,6

2,0

2,5

3,0

3,5

4

5

6

7

3,5

4,0

4,5

8

9

10

24

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Găurile realizate prin perforare pe piesele obţinute prin ambutisare trebuie amplasate în afara zonelor deformate la matriţare, adică a razelor de racordare a flanşei cu peretele piesei, respectiv, a peretelui cu fundul acesteia.

Fig.1.10 Poziţia piesei în ştanţă pentru perforarea găurilor amplasate la distanţă mică faţă de peretele piesei: a – perforarea găurilor din flanşă; b – perforarea găurilor amplasate pe fundul piesei

Pentru piesa reprezentativă prezentată în figura 1.1 aceste condiţii sunt exprimate de relaţiile: d 6 ≥ d 3 + 2( g + r3 ) + d 7 ,

(1.14)

d 6 ≤ d 2 − 2 r4 − d 7 ;

a1 ≥ r4 + g +

d8 , 2

a1 ≤ h2 − (r2 + g ) −

(1.15) d8 ; 2

d 4 ≥ d 2 + 2(r2 + g ) + d 5 , d 4 ≤ d1 − 2(r1 + g ) − d 5 .

(1.16)

De asemenea, se recomandă ca atunci când perforarea este urmată de operaţia de răsfrângere a marginilor conturului interior, sensul de perforare să fie invers celui de răsfrângere, astfel încât eventualele bavuri formate la ştanţare să rezulte la interiorul bosajului.

2. DETERMINAREA FORMEI ŞI DIMENSIUNILOR SEMIFABRICATULUI Forma şi dimensiunile semifabricatului se determină pe baza formei şi dimensiunilor piesei primare. Ca urmare a simetriei axiale a pieselor cave de rotaţie, semifabricatul aferent are formă circulară, iar diametrul D al acestuia se determină pe baza egalităţii dintre aria piesei primare şi a semifabricatului, ţinându-se seama de adaosul de tundere. În această ipoteză, diametrul D al semifabricatului se determină cu relaţia, n

D = 1,13 A0 + ∑ Ai , i =1

unde A0 este aria adaosului pentru tundere; Ai - aria suprafeţelor de formă geometrică simplă din care este alcătuită piesa (fig.2,1).

Fig.2.1 Schemă pentru împărţirea piesei primare în elemente simple de suprafaţă: a – piesă cilindrică cu flanşă; b – piesă cilindrică fără flanşă

(2.1)

26

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Ariile suprafeţelor componente ale piesei primare se calculează cu relaţiile prezentate în tabelul 2.1. Când grosimea semifabricatului are valori g ≥ 1mm , calculul ariilor se va realiza utilizând dimensiunile fibrei medii a piesei primare. În cazul semifabricatelor subţiri (g<1 mm), calculul ariilor se va realiza pentru oricare din suprafeţele, interioară sau exterioară, ale piesei primare. Diametrul D al semifabricatului se poate calcula şi direct utilizând relaţiile prezentate în tabelul 2.2. Valoarea diametrului D obţinută prin calcul cu relaţia 2.1 sau cu relaţiile din tabelul 2.2 se va rotunji la un număr întreg. În cazul ambutisării pieselor fără tunderea ulterioară a marginilor, diametrul semifabricatului se va determina [ILI 84] cu relaţia,

D = 1,13 k

n

∑A

i

,

(2.2)

i =1

unde k este un coeficient care ţine seama de subţierea materialului în procesul de deformare şi are valoarea, k = 0,9...1,0.

(2,3)

27

Cap. 2. Determinarea formei şi dimensiunilor semifabricatului

Tabelul 2.1 Relaţii pentru calculul ariilor suprafeţelor cu formă geometrică simplă Calotă sferică

Cerc

A=

π

Calotă sfei sferică A = πdh

d2

4

Zonă sferică

Inel circular

A=

π 4

(d

2 1

− d 22

)

A = πdh Sfert de inel sferic convex

Cilindru

A=

A = πdh

π

(2πrd + 8r ) 4 2

Sfert de inel sferic concav

Con

A=

π 2

A=

dl

Trunchi de con

π

(πrd + 2,28r ) 2 2

Zonă de inel sferic convex

A=

π 2

  πrα A =π d + 2rh   180 

(d1 + d 2 )l Zonă de inel sferic concav

Semisferă

A=

πd 2 2

 π rα  A =π d − 2rh   180 

28

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Tabelul 2.2 Relaţii pentru calculul diametrului semifabricatului necesar ambutisării pieselor de diferite forme

D = d 2 + 4dh

2

D = d1 + 2(d1 + d 2 )l

D = d f + 4dh 2

2

2

D = d 1 + 2(d 1 + d 2 )l + d f − d 2

2

D=d 2

2

D = d 2 + 4(d 1 h1 + d 2 h2 )

D = d 2 + 4dh − 1,72dr − 0,56r 2

2

D = df +d2

D = 2d 2 + 4dh

D = 2 dH D=

2

d f + 4 dh − 1,72 dr − 0,56 r 2 2

2

2

D = d f + 4dh − 1,72d ( r1 + r2 ) + 8,56(r2 − r1 )

D = d f + d 2 + 4dh 2

Cap. 2. Determinarea formei şi dimensiunilor semifabricatului

29

3. CROIREA MATERIALULUI. CALCULUL COEFICIENTULUI DE CROIRE ŞI DE UTILIZARE A MATERIALULUI

3.1.

CROIREA BENZILOR LA DECUPAREA PIESELOR CIRCULARE

Prin croirea materialului se înţelege stabilirea judicioasă a poziţiei relative a pieselor pe semifabricat, care poate fi bandă sau foaie de tablă. În cazul decupării pieselor circulare, în majoritatea cazurilor, croirea benzilor se realizează în linie pe un rând (fig.3.1). Valoarea puntiţelor a şi a1 se adoptă din tabelul 3.1. Tabelul 3.1 g (mm)

Valoarea puntiţelor la decuparea pieselor circulare din bandă <1 1,0...1,2 1,2...2,0 2,0...2,5 2,5...3,0 3,0...4,0

a (mm)

1,5

1,8

2,0

2,3

2,5

3,0

4,0

a1 (mm)

1,0

1,2

1,5

1,8

2,0

2,5

3,0

4,0...5,0

În anumite cazuri valorile din normative ale puntiţelor trebuie corectate. Astfel, la decuparea pieselor circulare având diametrul D ≥ 50 mm şi grosimea g ≤ 1 mm, puntiţa a1 se va majora de la 1,2 la 1,5 mm, iar puntiţele laterale a se vor majora de la 1,8 la 2,0 mm.

Fig.3.1 Croirea benzilor la decuparea pieselor circulare Pentru piese de dimensiuni mici şi, în special, atunci când prelucrarea se face automat, croirea benzilor se poate realiza pe mai multe rânduri în zigzag [ILI84].

30

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

3.2.

CALCULUL COEFICIENTULUI DE CROIRE ŞI DE UTILIZARE A MATERIALULUI

Coeficientul de croire a benzilor la decuparea pieselor circulare se determină cu relaţia,

ηcr =

πD 2 4(D + a1 )(D + 2a )

100 % .

(3.1)

Croirea tablelor în benzi se poate realiza longitudinal sau transversal (fig.3.2). Croirea longitudinală este de preferat, deoarece benzile au lungime mai mare şi asigură o continuitate mai bună a procesului de lucru, reducându-se timpul auxiliar necesar introducerii şi scoaterii benzii din ştanţă.

Fig.3.2 Croirea tablelor în benzi: a – croire longitudinală; b – croire transversală Coeficientul de croire a tablelor se calculează cu relaţia,

ηcr =

πnD 2 4 LB

100 %.

(3.2)

Coeficientul de utilizare a materialului se determină cu relaţiile: - la croirea longitudinală (fig.3.2, a),

ηul =

nAef 100 %; (L − l1 )(B − b1 )

(3.3)

- la croirea transversală (fig.3.2, b),

ηut =

nAef 100 %, (L − l2 )(B − b2 )

(3.4)

31

Cap. 3. Croirea materialului. Calculul coeficientului de croire şi de utilizare a materialului

unde n este numărul pieselor care se obţin dintr-o foaie de tablă; L şi B – lungimea, respectiv, lăţimea foii de tablă; Aef – aria efectivă a piesei finite; l1 şi b1 – lăţimea fâşiilor de material care rămân la croirea longitudinală; l2 şi b2 – lăţimea fâşiilor de material care rămân la croirea transversală. Numărul total de piese n care se obţin dintr-o foaie de tablă se determină cu relaţia, n = nb n p ,

(3.5)

unde nb este numărul benzilor debitate dintr-o foaie de tablă; np – numărul pieselor care se decupează dintr-o bandă. Numărul benzilor debitate dintr-o foaie de tablă şi numărul pieselor decupate dintr-o bandă se determină cu relaţiile: - la croirea longitudinală, nb =

B ; D + 2a

(3.6)

np =

L − a1 ; D + a1

(3.7)

- la croirea transversală, nb =

L ; D + 2a

(3.8)

np =

B − a1 . D + a1

(3.9)

Pentru calculul numărului total de piese, nb şi np se vor introduce în relaţia (3.5) ca fiind partea întreagă a numerelor obţinute prin calcul cu relaţiile (3.6)...(3.9). Aria efectivă a piesei finite, Aef se determină ca fiind egală cu aria semifabricatului plan din care se scad aria adaosului pentru tundere A0 şi ariile deşeurilor îndepărtate ulterior prin perforare. De exemplu, pentru piesa reprezentativă din figura 1.1, aria efectivă se calculează cu relaţia,

Aef =

πD 2 4

− ( A0 +

πd 02 4

+ n1

πd52 4

+ n2

πd 72 4

+ n3

πd82 4

).

(3.10)

Lăţimea deşeurilor care rămân după debitarea tablelor în benzi se determină cu relaţiile: - la croirea longitudinală,

32

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

l1 = L – [np (D + a1) + a1],

(3.11)

b1 = B – nb(D + 2a);

(3.12)

- la croirea transversală, l2 = L – nb (D + 2a) ,

(3.14)

b2 = B – [ np (D + a1) + a1].

(3.15)

Dacă fâşiile de material care rezultă în urma debitării tablelor în benzi au lăţimea mai mare de 20 mm sunt considerate deşeuri recuperabile şi se debitează la început din foaia de tablă. Atunci când fâşiile laterale au lăţimea sub 20 mm, acestea se consideră deşeuri nerecuperabile şi nu se mai debitează din foaia de tablă, iar valoarea lor în relaţiile (3.3) şi (3.4) se va adopta egală cu zero. De asemenea, când fâşiile de lăţime b1 şi l2 sunt deşeuri nerecuperabile, se recomandă redistribuirea acestora la lăţimea celor nb benzi prin majorarea puntiţelor laterale utilizând relaţiile: - la croirea longitudinală,

a′ = a +

b1 ; 2n b

(3.16)

- la croirea transversală,

a′ = a +

l2 . 2n b

(3.17)

Coeficientul de utilizare a materialului se va calcula pentru croirea longitudinală şi transversală a mai multor formate de tablă. În final, se va adopta varianta de croire şi formatul de tablă pentru care coeficientul de utilizare are valoarea cea mai mare.

3.3.

CARACTERISTICILE TEHNICE ŞI DIMENSIUNILE DE

LIVRARE ALE TABLELOR DIN OŢEL PENTRU AMBUTISARE Tablele şi benzile laminate la rece din oţel cu procent scăzut de carbon pentru ambutisare sau îndoire la rece sunt reglementate prin standardul SR EN 10130 + A1 din anul 2000. Exemplu de notare: Tablă EN 10130 + A1 – DC 04 A m unde EN 10130 + A1 reprezintă indicativul standardului european; DC – simbolul oţelului;

Cap. 3. Croirea materialului. Calculul coeficientului de croire şi de utilizare a materialului

33

04 – simbolul clasei oţelului (sunt cinci clase de oţeluri: 01;03;04;05 şi 06. Cu cât numărul de ordine al clasei este mai mare, cu atât procentul de carbon este mai scăzut, iar tabla are plasticitate mai bună); A – simbolul referitor la aspectul suprafeţei. Tablele se pot livra cu două calităţi ale suprafeţei: A sau B. Pentru calitatea A sunt permise defecte ca: pori, imprimări uşoare, urme mici, zgârieturi minore sau o colorare slabă care nu afectează capacitatea de deformare şi nici aderenţa acoperirilor de suprafaţă. Aceste condiţii trebuie respectate numai pentru o faţă a produsului. Pentru calitatea B se impune ca şi faţa opusă să prezinte cel puţin aspectul de suprafaţă A. m – simbolul referitor la finisarea suprafeţei. Tablele se pot livra în patru clase de finisare: b – lucioasă având rugozitatea Ra ≤ 0,4 µm; g – semilucioasă, Ra ≤ 0,9 µm; m – normală, 0,6 ≤ Ra ≤ 1,9 µm şi r – rugoasă, Ra ≥ 1,6 µm. Pentru ambutisare adâncă este recomandată tabla din oţel DC 04 având suprafaţa normală de calitate A. Caracteristicile mecanice ale tablelor confecţionate din oţel cu conţinut scăzut de carbon pentru ambutisare conform SR EN 10130 + A1 sunt prezentate în tabelul 3.2. Tabelul 3.2 Caracteristicile mecanice ale tablelor pentru ambutisare, conform SR EN 10130+A1 Re (σc)

Rm (σr)

A80(εr)

[N/mm2]

[N/mm2]

[%]

DC 01

280

270-410

28

DC 03

240

270-370

34

DC 04

210

270-350

38

DC 05

180

270-330

40

DC 06

180

270-350

38

Simbolul oţelului

Dimensiunile de livrare ale tablelor subţiri din oţel pentru ambutisare sunt reglementate prin STAS 9624 – 89 şi sunt prezentate în tabelul 3.3. În producţie, în majoritatea cazurilor, benzile se obţin prin debitarea tablelor având dimensiunile B x L = 1000 x 2000 mm x mm.

34

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Tabelul 3.3 Dimensiunile tablelor subţiri din oţel pentru ambutisare conform STAS 9624-89 Grosimea, g

Lăţimea, B

Lungimea, L

[mm]

[mm]

[mm]

0,40; 0,45; 0,50

1000

1500;

0,60

1000; 1250

1600; 2000;

0,80; 1,00; 1,25; 1,50; 1,75; 2,00; 2,25; 2,50; 3,00; 3,50

1000; 1250; 1500

2500; 3000

4. STABILIREA VARIANTEI PROCESULUI TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE A PIESEI

4.1.

STABILIREA OPERAŢIILOR NECESARE PRELUCRĂRII PIESEI ŞI A SUCCESIUNII ACESTORA

Operaţiile necesare prelucrării unei piese din tablă se stabilesc în funcţie de forma şi dimensiunile acesteia, de precizia de execuţie impusă şi de tipul semifabricatului utilizat. În general, operaţiile necesare prelucrării unei piese prin deformare plastică la rece se împart în patru categorii: 1. operaţii pregătitoare – se referă la pregătirea semifabricatelor (debitarea tablelor în benzi sau semifabricate individuale, planarea semifabricatelor, ungerea semifabricatelor etc.); 2. operaţii principale – operaţii de presare la rece prin care se realizează deformarea semifabricatului ; 3. operaţii intermediare – operaţii de tratament termic (recoacere interoperaţională); 4. operaţii de finisare – debavurare, spălare, vopsire etc. Pentru piesa reprezentativă prezentată în figura 1.1 operaţiile de presare la rece necesare prelucrării acesteia au fost stabilite, în principiu, în urma analizei tehnologice efectuate în capitolul 1. O atenţie deosebită trebuie acordată însă stabilirii succesiuni în care se pot realiza aceste prelucrări. Între prelucrările de presare la rece necesare obţinerii unei piese există anumite relaţii de ordine [CIO 91]. Acestea pot fi de două tipuri: - relaţii de ordine strictă - o anumită prelucrare nu poate fi realizată decât după o altă prelucrare; - relaţii de echivalenţă - ordinea executării operaţiilor este indiferentă. În prima categorie se încadrează următoarele situaţii: - ambutisarea se realizează după decuparea semifabricatului din bandă; - recoacerea de recristalizare fazică (necesară pentru refacerea plasticităţii materialului) alternează cu operaţiile de ambutisare. Recoacerea se aplică începând cu a doua operaţie de ambutisare. De asemenea, recoacerea este necesară şi după ultima ambutisare;

36

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

- calibrarea pieselor se realizează după ultima operaţie de ambutisare (piesele au fost supuse în prealabil operaţiei de recoacere), înaintea operaţiilor de tundere şi perforare. În caz contrar există pericolul modificării dimensiunii flanşei sau a găurilor perforate în procesul de deformare la calibrare; - răsfrângerea marginilor conturului exterior se execută după operaţia de tăiere a marginilor (tunderea) flanşei; - răsfrângerea marginilor conturului interior se realizează după perforarea găurilor respective. În relaţii de echivalenţă se află operaţiile de tundere şi perforare şi, respectiv, operaţiile de răsfrângere a marginilor conturului exterior şi a conturului interior. Având în vedere aceste considerente, succesiunea operaţiilor de presare la rece necesare prelucrării piesei reprezentative (v. fig.1.1) este următoarea: - debitarea tablelor în benzi; - decuparea semifabricatului din bandă; - ambutisarea piesei primare din una sau mai multe operaţii . Când ambutisarea pieselor se realizează din două sau mai multe operaţii, acestea vor alterna cu operaţiile de recoacere de recristalizare fazică. Recoacerea se aplică şi după ultima ambutisare în vederea calibrării acesteia; - calibrarea piesei în scopul corectării formei geometrice a peretelui, micşorării razelor de racordare la valorile prescrise în desenul de execuţie şi planării flanşei şi a fundului piesei; - tăierea marginilor (tunderea) piesei; - perforarea găurilor de diametru d5 amplasate pe flanşa piesei; - perforarea simultană sau succesivă a găurilor de diametru d0 şi d7 amplasate în zona fundului piesei; - perforarea găurilor având diametrul d8 amplasate pe peretele piesei; - răsfrângerea marginilor conturului interior; - răsfrângerea marginilor conturului exterior; - debavurare; - spălare; - control final; - conservare. De asemenea, în stabilirea succesiunii operaţiilor de presare la rece se vor analiza şi situaţiile în care deformarea materialului la o anumită operaţie poate afecta forma şi dimensiunile finale ale piesei obţinute la operaţiile anterioare. O astfel de situaţie poate să apară atunci când

37

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

găurile de diametru d5 sunt amplasate în apropierea bordurii de diametru d1 sau găurile cu diametrul d7 sunt dispuse în vecinătatea bosajului cu diametrul d3. În aceste cazuri se recomandă ca operaţiile de răsfrângere a marginilor conturului exterior, respectiv, a marginilor conturului interior să se realizeze înaintea celor de perforare.

4.2.

CALCULUL NUMĂRULUI OPERAŢIILOR DE

AMBUTISARE. DETERMINAREA FORMEI ŞI DIMENSIUNILOR PIESELOR INTERMEDIARE Calculele tehnologice la ambutisare se realizează în funcţie de forma şi dimensiunile piesei care trebuie realizată şi de grosimea şi proprietăţile mecanice ale semifabricatului. 4.2.1. Ambutisarea pieselor cilindrice fără flanşă În cazul ambutisării pieselor cilindrice fără flanşă din mai multe operaţii, piesele intermediare sunt de formă cilindrică fără flanşă (fig.4.1). Numărul

operaţiilor

necesare

ambutisării se determină [ROM 70] cu relaţia, lg d − lg(m1 D) lg m′ este valoarea

n = 1+ unde

m1

coeficientului

de

ambutisare

(4.1) minimă la

a

prima

operaţie; m′ – valoarea medie a coeficientului de ambutisare pentru a doua şi următoarele operaţii.

Fig.4.1 Schema de ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă

Valorile minime ale coeficientului de ambutisare în cazul pieselor cilindrice fără flanşă confecţionate din tablă de oţel sunt prezentate [ROM 70] în tabelul 4.1. Numărul operaţiilor de ambutisare se mai poate determina [NEA 92c] ca fiind cel mai mic număr natural pentru care este îndeplinită condiţia, n

∏m

i

i =1

≤ mg

(4.2)

38

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

unde mi reprezintă valorile minime ale coeficientului de ambutisare (tab. 4.1); mg – coeficientul global de ambutisare, mg =

d . D

(4.3) Tabelul 4.1

Valorile minime ale coeficientului de ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă Nr. crt.

g 100 D

mi 2,0...1,5

1,5...1,0

1,0...0,5

0,5...0,2

0,2...0,06

1

m1

0,46...0,50

0,50...0,53

0,53...0,55

0,55...0,58

0,58...0,60

2

m2

0,73...0,75

0,75...0,76

0,76...0,78

0,78...0,79

0,79...0,80

3

m3

0,76...0,78

0,78...0,79

0,79...0,80

0,80...0,81

0,81...0,82

4

m4

0,78...0,80

0,80...0,81

0,81...0,82

0,82...0,83

0,83...0,85

5

m5

0,80...0,82

0,82...0,84

0,84...0,85

0,85...0,86

0,86...0,87

Diametrul pieselor intermediare se calculează [NEA 92c] cu relaţiile:

d1 = km1 D ; d 2 = km2 d1 ;

(4.4)

................. d n = kmn d n −1 , unde k este un coeficient de repartizare uniformă a gradului total de deformare la cele n operaţii,

mg

k= n

≥ 1.

n

∏m

(4.5)

i

i =1

Valorile diametrelor intermediare se rotunjesc la numere întregi, iar la ultima operaţie se adoptă egală cu diametrul piesei finite. Sculele matriţelor pentru ambutisare se construiesc în două variante (fig.4.2): a - cu raze de racordare, utilizate în cazul ambutisării pieselor de dimensiuni mici (d≤100 mm) şi pentru realizarea ultimei operaţii, indiferent de dimensiunile acestora (fig.4.2,a);

39

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

b - cu partea activă de formă tronconică, utilizate pentru realizarea primelor (n-1) operaţii de ambutisare a pieselor de dimensiuni mijlocii şi mari (fig.4.2,b)

a b Fig.4.2 Geometria sculelor matriţelor de ambutisare: a – scule cu muchii rotunjite; b – scule cu partea activă de formă tronconică Razele de rotunjire ale sculelor matriţelor de ambutisare la prima operaţie (fig.4.2,a) se adoptă [NEA 91c], [ROM 79 ] în funcţie de valoarea coeficientului de ambutisare m1 şi de grosimea relativă a semifabricatului

g 100 , conform tabelului 4.2. D Tabelul 4.2

Razele de racordare ale sculelor matriţelor de ambutisare la prima operaţie Coeficientul de Raza ambutisare, m1 relativă

0,45...0,55 0,56...0,62

Grosimea relativă a semifabricatului,

g 100 D 0,5 12g

rpl1

3,0 5g

2,2 6g

1,5 (7...8)g

1,0 (9...10)g

0,25 14g

rp1

3g

4g

5g

6g

8g

9g

rpl1

3g

4g

5g

6g

8g

(9...10)g

rp1

2g

2,5g

3g

4g

5g

6g

40

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Când coeficientul de ambutisare are valori mai mari decât cele normale (m1>0,62), raza de rotunjire a plăcii active se poate adopta mai mică [ILI 84], (4.6)

rpl1 =(2...4)g.

Pentru a doua şi următoarele operaţii, razele de racordare ale sculelor se micşorează treptat, astfel încât să fie îndeplinite condiţiile: rpl1 > rpl 2 > ... > rpl n ≥ 3 g ;

(4.7)

rp1 > rp 2 > ... > rpn ≥ 1,5 g .

(4.8)

La ultima operaţie de ambutisare, razele de racordare ale sculelor se adoptă egale cu cele ale piesei finite numai dacă sunt îndeplinite condiţiile tehnologice (1.10) şi (1.11). Dacă piesele finite sunt prevăzute cu raze de racordare mai mici, acestea vor fi obţinute prin operaţii ulterioare de calibrare. În acest caz, razele de racordare ale sculelor la ultima operaţie de ambutisare se vor adopta mai mari, iar valoarea acestora se va stabili având în vedere că prin calibrare se poate obţine o micşorare a razelor de racordare de 2...5 ori. Sculele cu partea activă de formă tronconică (fig.4.2,b) se prelucrează la un unghi de 45°, iar razele de racordare se adoptă de 1,5 – 2 ori mai mari decât la sculele cu muchii rotunjite. Raza de racordare a inelului de reţinere se adoptă mai mică decât cea a poansonului de la operaţia anterioară, rri = (0,6...0,8)rpi−1 .

(4.9)

Înălţimea hi a pieselor intermediare se determină pe baza egalităţii dintre aria semifabricatului şi aria piesei care se obţine la operaţia respectivă (fig.4.3) cu ajutorul relaţiei:

hi =

D 2 − d i2 + 1,72rpi d i + 0,56rp2i 4d i

+

g , 2

(4.10)

unde di şi rpi sunt dimensiunile pentru fibra medie a piesei. Înălţimea pieselor intermediare se poate determina [ROM 70] şi cu următoarele relaţii :

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

rp 1 D h1 = ( − d1 ) + 0,43 1 (d1 + 0,32rp1 ) 4 m1 d1 rp 1 D h2 = ( − d 2 ) + 0,43 2 (d 2 + 0,32rp 2 ) 4 m1m2 d2

41

(4.11)

...................................................................... rp 1 D hn = ( − d n ) + 0,43 n (d n + 0,32rp n ) 4 m1m2 ...mn dn unde m1,m2... mn reprezintă valorile efective ale coeficientului de ambutisare ( m1 = mn =

d1 d ; m2 = 2 ... D d1

Fig.4.3 Schema pentru calculul înălţimii pieselor intermediare de formă cilindrică fără flanşă

dn ). d n −1

4.2.2. Ambutisarea pieselor cilindrice cu flanşă În cazul ambutisării pieselor cilindrice cu flanşă (fig.4.4) se analizează mai întâi posibilitatea prelucrării acestora dintr-o operaţie. În acest scop se verifică dacă coeficientul de ambutisare (m =

d ) are valori mai mari sau cel puţin D

egale cu ale coeficientului m1 prezentate în tabelul 4.3 [ROM 70]. Posibilitatea prelucrării dintr-o operaţie a pieselor cilindrice cu flanşă se poate verifica [ROM 70] şi pe baza înălţimii relative

h a acestora, care d

Fig.4.4 Piesă cilindrică cu flanşă

trebuie să aibă valori mai mici sau cel mult egale cu cele prezentate în tabelul 4.4. Valorile mari ale înălţimii relative indicate în tabelul 4.4 corespund razelor mari de racordare ale plăcii active, rpl1 = (10... 20) g , iar valorile mici corespund razelor mici de racordare ale acesteia, rpl1 = (4...8 )g.

42

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Tabelul 4.3 Valorile minime ale coeficientului de ambutisare dintr-o operaţie a pieselor cilindrice cu flanşă

Nr.

d fc

crt.

d

g 100 D 2,0...1.5

1,5...1,0

1,0...0,5

0,5...0,2

0,2...0,06

m1 1

1,1

0,50

0,53

0,55

0,57

0,59

2

1,3

0,49

0,51

0,53

0,54

0,55

3

1,5

0,47

0,49

0,50

0,51

0,52

4

1,8

0,45

0,46

0,47

0,48

0,48

5

2,0

0,42

0,43

0,44

0,45

0,45

6

2,2

0,40

0,41

0,42

0,42

0,42

7

2,5

0,37

0,38

0,38

0,38

0,38

8

2,8

0,33

0,34

0,34

0,35

0,35 Tabelul 4.4

Valorile maxime ale înălţimii relative ale pieselor cilindrice cu flanşă care se ambutisează dintr-o operaţie Nr.

d fc

crt.

d

g 100 D 2,0...1,5

1,5...1,0

1,0...0,6

0,6...0,3

0,3...0,1

h/d 1

1,1

0,90...0,75

0,82...0,60

0,70...0,57

0,62...0,50

0,52...0,45

2

1,3

0,80...0,65

0,72...0,56

0,60...0,50

0,53...0,45

0,47...0,40

3

1,5

0,70...0,58

0,63...0,50

0,53...0,45

0,48...0,40

0,42...0,35

4

1,8

0,58...0,48

0,53...0,42

0,44...0,37

0,39...0,34

0,35...0,29

5

2,0

0,51...0,42

0,46...0,36

0,38...0,32

0,34...0,29

0,30...0,25

6

2,2

0,45...0,35

0,40...0,31

0,33...0,27

0,29...0,25

0,26...0,22

7

2,5

0,35...0,28

0,32...0,25

0,27...0,22

0,23...0,20

0,21...0,17

8

2,8

0,27...0,22

0,24...0,19

0,21...0,17

0,18...0,15

0,16...0,13

Dacă aceste condiţii nu sunt îndeplinite, piesele se vor ambutisa din două sau mai multe operaţii. Din punct de vedere tehnologic, piesele cilindrice cu flanşă care se prelucrează din mai multe operaţii de ambutisare se împart în două categorii :

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

43

1. piese cu flanşă lată (fig.4.5) caracterizate prin aceea că piesele intermediare se obţin cu flanşă de la prima operaţie de ambutisare, situaţie care apare atunci când diametrul piesei la prima operaţie are valoarea d1
Fig.4.5 Schema de ambutisare a pieselor cilindrice cu flanşă lată

Fig.4.6 Schema de ambutisare a pieselor cilindrice înalte cu flanşă îngustă

Numărul operaţiilor de ambutisare se determină cu una din relaţiile (4.1) sau (4.2), iar diametrele pieselor intermediare se calculează cu relaţiile (4.4) şi (4.5), relaţii folosite în cazul pieselor cilindrice fără flanşă (v.scap.4.2.1) Razele de rotunjire ale sculelor matriţei se adoptă în conformitate cu indicaţiile prezentate în subcapitolul 4.2.1. În cazul ambutisării pieselor cilindrice cu flanşă, semifabricatul nu se eliberează de sub inelul de reţinere în procesul de deformare. De aceea, când este posibil, raza de racordare a plăcii active la prima ambutisare, rpl1 se poate adopta mai mare decât la piesele cilindrice fără flanşă, deoarece nu există pericolul ondulării materialului din flanşa piesei [ROM 70], valorile relative maxime fiind conform tabelului 4.5. Înălţimea hi a pieselor intermediare se determină, principial, ca în cazul pieselor cilindrice fără flanşă, pe baza egalităţii dintre aria semifabricatului şi aria piesei care se obţine la operaţia

44

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

respectivă, utilizând următoarea relaţie generală [ILI 84]:

hi =

D 2 − d 2fc 4d i

− (rpli + rpi )(0,14

rpli − rpi di

− 0,43) .

(4.12) Tabelul 4.5

Raza plăcii active la prima operaţie de ambutisare a pieselor cilindrice cu flanşă Grosimea relativă a semifabricatului,

g 100 D

Raza plăcii active, rpl1

2,0...1,0

1,0...0,2

0,2...0,06

(10...15)g

(15...20)g

(20...30)g

În cazul pieselor cilindrice înalte cu flanşă îngustă (fig.4.6), piesele intermediare la prima sau primele operaţii fiind fără flanşă, înălţimea acestora se va determina cu una din relaţiile (4.10) sau (4.11).

4.2.3. Ambutisarea pieselor cilindrice în trepte La elaborarea procesului tehnologic de ambutisare a pieselor cilindrice în trepte fără flanşă (fig.4.7) se va analiza mai întâi posibilitatea obţinerii acestora dintr-o operaţie. În acest scop se verifică condiţia , m x ≥ m1

(4.13)

unde m x este coeficientul convenţional de ambutisare; m1 – valoarea minimă a coeficientului de ambutisare la prima operaţie (v.tab. 4.1). Pentru cazul general, coeficientul convenţional de ambutisare se determină cu relaţia,

mx =

k1

d1 d d + k 2 2 + ... + kn n D D D, k1 + k2 + ... + kn −1 + 1

(4.14)

unde k1 =

h h1 h h ; k 2 = 2 ; k n−1 = n −1 ; k n = n = 1 . h2 h3 hn hn

(4.15)

Dacă nu este îndeplinită condiţia (4.13), adică mx<m1 piesele se prelucrează din mai multe operaţii de ambutisare, numărul minim fiind egal cu numărul treptelor piesei. Numărul operaţiilor de ambutisare pentru fiecare treaptă se determină cu relaţiile:

45

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

- pentru prima treaptă, n1 = 1 +

lg d 1 − lg(m1 D) lg m′

(4.16)

sau ca fiind cel mai mic număr natural pentru care este îndeplinită condiţia, n1

∏m

i

i =1

≤ mg1 ,

(4.17)

unde mg 1 =

d1 ; D

(4.18)

- pentru treapta a doua,

n2 =

lg d 2 − lg d 1 lg m ′

(4.19)

sau ca fiind cel mai mic număr natural pentru care este îndeplinită condiţia, n1 + n2

∏m

i

i = n1 +1

Fig.4.7 Schema de ambutisare a pieselor cilindrice în trepte fără flanşă

≤ mg 2 ,

(4.20)

unde mg 2 =

d2 . d1

(4.21)

Pentru următoarele trepte, relaţiile pentru calculul numărului operaţiilor de ambutisare se vor stabili prin generalizarea relaţiilor (4.19) şi (4.20). Diametrele pieselor intermediare se determină cu relaţiile: - pentru prima treaptă a piesei,

d11 = k1m1D; d12 = k1m2 d11; ............................. d1n1 = k1mn1 d1(n1 −1) unde coeficientul k1 se determină cu relaţia,

(4.22)

46

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

k1 =

mg1 n1

,

n1

∏m

(4.23)

i

i =1

(valoarea diametrului d1n1 se va adopta egală cu valoarea d1 a diametrului primei trepte a piesei); - pentru treapta a doua a piesei, d 21 = k2 mn1 +1d1; d 22 = k2 mn1 + 2 d 21;

(4.24)

.................................... d 2 n2 = k2 mn1 + n2 d 2(n2 −1) , unde coeficientul k2 se determină cu relaţia,

k2 =

m

n2

g2 n1 + n 2

∏m

,

(4.25)

i

i = n1 +1

(valoarea diametrului d 2 n2 se va adopta, de asemenea, egală cu valoarea d 2 a diametrului treptei a doua a piesei); Pentru următoarele trepte, relaţiile pentru calculul diametrelor pieselor intermediare se vor stabili generalizând relaţiile (4.24) şi (4.25). În cazul pieselor cilindrice în trepte cu flanşă (fig.4.8), posibilitatea prelucrării acestora dintr-o operaţie se verifică prin una din metodele utilizate la piesele cilindrice cu flanşă (v. scap. 4.2.2) unde valoarea coeficientului de ambutisare se va determina folosind diametrul ultimei trepte, m=

d2 , D

(4.26)

iar înălţimea relativă a acesteia se va determina cu relaţia,

h h1 + h2 = . d d2

(4.27)

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

47

Dacă aceste condiţii nu sunt îndeplinite, ambutisarea pieselor se va realiza din mai multe operaţii, numărul minim fiind egal cu numărul treptelor piesei. Numărul operaţiilor de ambutisare pentru fiecare treaptă şi dimensiunile pieselor intermediare se vor determina cu aceleaşi relaţii utilizate pentru piesele cilindrice în trepte fără flanşă. Diferenţa dintre cele două scheme de ambutisare constă în aceea că în cel de-al doilea caz, la prima treaptă, se obţine o piesă cilindrică cu flanşă.

Fig.4.8 Schema de ambutisare a pieselor cilindrice în trepte cu flanşă

Razele de rotunjire ale muchiilor sculelor matriţelor de ambutisare şi înălţimile pieselor intermediare se vor determina pe baza indicaţiilor prezentate în scap. 4.2.1 şi 4.2.2.

4.2.4. Ambutisarea pieselor conice Procesul tehnologic de ambutisare a pieselor conice se stabileşte în funcţie de înălţimea relativă şi conicitatea acestora şi grosimea relativă a semifabricatului. Din punct de vedere tehnologic piesele conice fără flanşă (fig.4.9) se împart [ROM 70] în patru grupe: - scunde cu conicitate mare,

h = 0,1...0,25; α=50-80°; d

48

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

- cu înălţime şi conicitate medii,

h = 0,3...0,7; α=15-45°; d

h > 0,8; α<10°; d h - înalte cu conicitate mare, > 0,8; α=10-40°. d Piesele conice scunde cu conicitate mare se

- înalte cu conicitate mică,

Fig.4.9 Piesă conică fără flanşă

ambutisează dintr-o operaţie, însă datorită gradului mic de deformare al materialului, acestea arcuiesc mult după

eliminarea din matriţă, modificându-şi forma şi dimensiunile. Pentru a preveni acest fenomen trebuie mărite tensiunile radiale de întindere din peretele piesei, care trebuie să depăşească limita de elasticitate a materialului. În acest scop se utilizează [ROM 70], [ILI 84] matriţe de construcţie specială, care în procesul de deformare produc o tensionare suplimentară a materialului semifabricatului. În figura 4.10 este prezentată o matriţă de ambutisare prevăzută cu inel de reţinere de formă tronconică acţionată de presă cu dublă acţiune. În prima fază, inelul de reţinere 5, acţionat de culisorul exterior al presei, deformează parţial semifabricatul, pe care îl presează apoi pe suprafaţa activă a plăcii de ambutisare 3. În continuare,

poansonul

culisorului

interior

4,

sub

coboară

acţiunea realizând

deformarea completă a semifabricatului. După ambutisare piesa este eliminată din matriţă prin intermediul tijei 2, acţionată de la perna presei. În cazul matriţei din figura 4.11 Fig.4.10 Matriţă de ambutisare cu inel de reţinere deformă tronconică: 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă activă; 4 – poanson; 5 – inel de reţinere

tensionarea semifabricatului se realizează prin deformarea suplimentară acestuia când se deplasează peste muchia proeminentă a plăcii

active 3. La coborârea culisorului exterior al presei, inelul de reţinere 6, împreună cu placa 4 (acţionată prin tijele 8 de la perna presei) deformează mai întâi marginea semifabricatului peste muchia proeminentă a plăcii active, după care poansonul 5, acţionat de berbecul interior, realizează ambutisarea piesei. Piesele se obţin cu o flanşă îngustă care se îndepărtează ulterior prin tundere. Razele de rotunjire r ale muchiei plăcii active (detaliul A) se adoptă cu valori mici,

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

r = (4...5)g .

49 (4.28)

Prelucrarea acestui tip de piese se poate realiza, de asemenea, prin ambutisare hidromecanică.

Fig.4.11 Matriţă de ambutisare cu placă activă cu muchie proeminentă: 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă activă cu muchie proeminentă; 4 – placă de eliminare; 5 – poanson; 6 – inel de reţinere; 7 – arc elicoidal; 8 – tijă de eliminare

În cazul când piesele obţinute prin ambutisare dintr-o operaţie cu una din metodele de mai sus nu rezultă cu formă geometrică corectă, prelucrarea se va realiza din două sau trei operaţii (fig.4.12). Piesele intermediare au generatoarea ondulată pentru a se produce deformaţii plastice materialului semifabricatului. La ultima operaţie se realizează calibrarea piesei. Piesele cu înălţime şi conicitate medii se ambutisează, în majoritatea cazurilor, dintr-o

operaţie folosind matriţe de ambutisare obişnuite sau dispozitive combinate de decupare şi ambutisare (v. fig.5.5). În cazul ambutisării pieselor din semifabricate cu grosime relativă mare (

g 100 > 2,5) se D

pot utiliza matriţe fără reţinerea semifabricatului (fig.4.13). La sfârşitul cursei de lucru a culisorul presei, poansonul 4 presează puternic piesa în cavitatea plăcii active 3, realizând calibrarea acesteia. Piesele conice înalte, indiferent de conicitate, se ambutisează din mai multe operaţii

(fig.4.14), numărul acestora fiind cu atât mai mare cu cât conicitatea piesei este mai mare. Procesul tehnologic se desfăşoară în două etape şi anume: 1. în prima etapă se obţine, din una sau mai multe ambutisări, o piesă cilindrică fără flanşă având diametrul d pornind de la semifabricatul plan cu diametrul D;

50

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.4.13 Ambutisarea pieselor conice cu înălţime şi conicitate medii cu matriţe fără reţinerea semifabricatului: 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă activă; 4 - poanson 2. în etapa a doua se realizează peretele conic al piesei. În practică se folosesc trei metode:

Fig.4.12 Ambutisarea pieselor conice scunde cu conicitate mare din trei operaţii

a. metoda cilindrilor succesivi (fig.4.14,a); b. metoda conurilor paralele începând cu formarea conului de la marginea piesei (fig.4.14,b); c. metoda conurilor paralele începând cu formarea conului de la baza piesei (fig.4.14,c).

a b c Fig.4.14 Ambutisarea pieselor conice înalte: a-metoda cilindrilor succesivi; b-metoda conurilor paralele cu formarea conului pornind de la marginea piesei; c- metoda conurilor paralele cu formarea conului pornind de la baza piesei Metoda cilindrilor succesivi constă în obţinerea unei piese cilindrice în trepte a cărei formă se apropie cât mai mult de forma piesei finale. Trecerea de la o treaptă la cealaltă se realizează prin

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

51

pereţi înclinaţi cu un unghi α1>α. După ambutisare piesele se supun unei operaţii de calibrare pentru a obţine forma finală a acestora. Metoda are dezavantajul că piesele rezultă cu amprente inelare pe suprafaţa exterioară chiar şi în cazul unei calibrări puternice. Prin metoda conurilor paralele peretele conic al pieselor se formează treptat, în primul caz începând de la marginea piesei, iar în cel de-al doilea de la baza acesteia. Piesele intermediare au formă conico-cilindrică. După ambutisare piesele trebuie supuse, de asemenea, unei operaţii de calibrare. Precizia şi calitatea cele mai bune ale pieselor se obţin prin metoda conurilor paralele cu formarea conului de la marginea piesei. Pentru prima etapă, indiferent de metoda utilizată pentru obţinerea peretelui conic, numărul n1 al operaţiilor de ambutisare se determină cu relaţia,

n1 = 1 +

lg d − lg(m1D) lg m′

(4.29)

sau ca fiind cel mai mic număr natural pentru care este îndeplinită condiţia, n1

∏m

i

i =1

≤ mg1 ,

(4.30)

unde, mg 1 =

d D

.

(4.31)

Diametrele pieselor intermediare se vor calcula cu relaţiile,

d11 = k1m1D; d12 = k1m2 d11; ............................. d1n1 = k1mn1 d1(n1 −1) ,

unde coeficientul k1 se determină cu relaţia,

(4.32)

52

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

k1 =

mg1 n1

(4.33)

n1

∏m

i

i =1

(valoarea diametrului d1n1 se va adopta egală cu d). Pentru etapa a doua calculele tehnologice diferă de la o metodă la alta. Astfel, pentru primele două metode numărul operaţiilor de ambutisare se calculează cu relaţia,

n2 =

lg d ' − lg d lg m′

(4.34)

sau ca fiind cel mai mic număr natural pentru care este îndeplinită condiţia, n1 + n2

∏m

i

i = n1 +1

≤ mg 2 ,

(4.35)

unde, mg 2 =

d′ . d

(4.36) Pentru metoda conurilor paralele cu formarea conului începând de la baza piesei, numărul operaţiilor de ambutisare se determină pe baza schemei din figura 4.15 cu relaţia, n2 =

x h sin α = , j j

(4.37)

unde j reprezintă jocul dintre piesa intermediară de la penultima operaţie şi poansonul conic al Fig.4.15 Schema pentru calculul numărului operaţiilor de ambutisare a pieselor conice înalte prin metoda conurilor paralele cu formarea conului pornind de la baza piesei

matriţei de ambutisare de la ultima operaţie, j=8...10g.

(4.38)

Diametrele pieselor intermediare pentru etapa a doua se determină cu relaţiile:

d 21 = k2 mn1 +1d ; d 22 = k2 mn1 + 2 d 21; d 2 n2 = k2 mn1 + n2 d 2(n2 −1) ,

(4.39)

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

53

unde coeficientul k2 se determină cu relaţia,

k2 =

mg 2 n2

.

n1 + n 2

(4.40)

∏m

i

i = n1 +1

(valoarea diametrului d 2 n2 se va adopta egală cu d′ ). Semnificaţiile şi valorile mărimilor care intră în relaţiile (4.29)…(4.40) sunt cele utilizate în subcapitolele anterioare. Razele de rotunjire ale muchiilor sculelor matriţelor de ambutisare şi înălţimile pieselor intermediare se vor determina pe baza indicaţiilor prezentate, de asemenea, în subcapitolele anterioare. Piesele conice în trepte se ambutisează conform schemei din figura 4.16. Calculele tehnologice cu privire la numărul operaţiilor de ambutisare şi dimensiunile pieselor intermediare se vor realiza cu relaţiile folosite în cazul pieselor cilindrice în trepte (v. scap. 4.2.3). Din punct de vedere tehnologic piesele conico-cilindrice

(fig.4.17)

reprezintă

piese

intermediare din schemele de ambutisare ale pieselor conice prin cele două metode ale conurilor paralele (v. fig.4.14,b şi c). În consecinţă, calculele tehnologice aferente se vor realiza cu ajutorul relaţiilor (4.29)...(4.40). Procesul

tehnologic

de

ambutisare

al

pieselor conice cu flanşă (fig.4.18) se stabileşte prin asocierea metodelor de ambutisare a pieselor conice fără flanşă şi a pieselor cilindrice cu flanşă. Piesele

Fig.4.16 Schema de ambutisare a pieselor conice în trepte

cu înălţime relativă şi conicitate medii se prelucrează, în majoritatea cazurilor, dintr-o operaţie folosind matriţe obişnuite de ambutisare. Posibilitatea prelucrării acestor piese dintr-o operaţie se stabileşte, în principiu, ca în cazul pieselor cilindrice cu flanşă (v.scap.4.2.2), cu deosebirea că în

54

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

relaţiile de calcul ale coeficientului de ambutisare şi ale înălţimii relative se va utiliza valoarea d + d′   diametrului mediu al piesei  d med = . 2  

Fig.4.17 Piese conico-cilindrice

Fig. 4.18 Piesă conică cu flanşă

Ambutisarea pieselor conice cu înălţime relativă şi conicitate medie confecţionate din semifabricate cu grosime relativă mică, cu diferenţă mare între diametrul fundului d′ şi diametrul părţii superioare d, se recomandă [ROM 70] a se realiza din două operaţii conform schemei din figura 4.19. La prima operaţie se obţine o piesă cilindrică cu flanşă cu raze mari de racordare, care ulterior, printr-o operaţie de calibrare, se transformă în piesă conică cu flanşă. Piesele conice înalte cu flanşă, indiferent de conicitate, se prelucrează din mai multe operaţii. Procesul tehnologic de ambutisare se stabileşte analog pieselor conice fără flanşă (v.fig.4.14), cu diferenţa că în acest caz, în prima etapă, se obţine o piesă cilindrică cu flanşă. În continuare, prelucrarea peretelui conic al piesei se realizează prin una din cele trei metode prezentate mai sus. De exemplu, în figura 4.20 se prezintă schema de ambutisare a unei piese

Fig. 4.19 Ambutisarea pieselor conice cu Fig.4.20 Schema de ambutisare a pieselor flanşă cu înălţime relativă şi conicitate medii conice înalte cu flanşă

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

55

conice cu flanşă prin metoda conurilor paralele, cu formarea conului începând de la partea superioară a piesei. Calculele tehnologice aferente primei etape se vor efectua în conformitate cu indicaţiile prezentate în scap. 4.2.2, iar pentru etapa a doua cu ajutorul relaţiilor folosite la ambutisarea pieselor conice fără flanşă.

4.2.5. Ambutisarea pieselor de formă sferică şi parabolică La ambutisarea pieselor de formă sferică (semisferică) coeficientul de ambutisare are aceeaşi valoare, m=0,71. Deşi gradul de deformare a materialului este mic, ambutisarea pieselor de formă sferică este dificilă deoarece contactul între poanson şi semifabricat se realizează, numai în zona centrală, pe o suprafaţă mică, iar cea mai mare parte a acestuia se deformează liber, fără a avea contact cu poansonul sau placa activă. În aceste condiţii, în zona centrală a piesei se produce o întindere locală importantă a materialului, care se subţiază accentuat, iar pe peretele piesei se formează ondulaţii. Procesul tehnologic de ambutisare a pieselor de formă sferică este influenţat, în mare măsură, de grosimea relativă a semifabricatului. Cu cât semifabricatele sunt mai subţiri cu atât fenomenul de ondulare a peretelui piesei este mai accentuat. Când semifabricatul are grosime relativă mare,

g 100 >3 nu există pericolul ondulării D

materialului în procesul de deformare şi, în consecinţă, ambutisarea pieselor se poate realiza cu matriţe fără inel de reţinere (fig.4.21). La sfârşitul cursei active a culisorului presei se realizează calibrarea piesei prin presarea puternică a materialului în cavitatea plăcii active 3. Pentru semifabricate cu grosimea relativă

g 100 =0,5...3 ambutisarea pieselor se realizează D

cu matriţe prevăzute cu inel de reţinere (fig.4.22). În cazul semifabricatelor subţiri,

g 100 <0,5, pentru a preveni ondularea peretelui piesei în D

partea superioară este necesară crearea unor tensiuni radiale de întindere suplimentare. Aceasta se poate realiza acţionând asupra inelului de reţinere cu o forţă Q mai mare decât cea necesară reţinerii semifabricatului (v.fig.4.22) sau utilizând matriţe de construcţie specială, prevăzute cu plăci active cu muchii proeminente (fig.4.23) sau cu praguri de frânare (fig.4.24). Muchia proeminentă a plăci active (detaliul A, fig.4.23) se construieşte cu raze mici de racordare, r=(4...5)g, în scopul tensionării semifabricatului. Valorile acestora se pot adopta

56

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

[ROM 70] şi cu relaţia,

r = 0,05d g .

(4.41)

Valoarea unghiului α se adoptă egală cu 45˚.

Fig.4.21 Matriţă de ambutisare a pieselor de Fig.4.22 Matriţă de ambutisare a pieselor de formă sferică fără reţinerea semifabricatului: formă sferică prevăzută cu inel de reţinere: 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă activă; 4 – poanson; 5 – inel de 3 – placă activă; 4 - poanson reţinere

Fig.4.23 Matriţă de ambutisare a pieselor de formă sferică prevăzută cu placă activă cu muchie proeminentă: 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă activă cu muchie proeminentă; 4 – poanson; 5 – inel de reţinere

Dimensiunile pragurilor de frânare (detaliu E, fig.4.24) sunt prezentate [ROM 70] în tabelul 4.6.

57

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

Tabelul 4.6

Dimensiunile pragurilor de frânare Dimensiunile piesei

A [mm]

B [mm]

H [mm]

h [mm]

R [mm]

R1 [mm]

Mici şi mijlocii

14

25-32

6

5

7

3-5

Mari

16

28-35

7

6

8

3-5

Prin tensionarea suplimentară a semifabricatului în procesul de deformare se accentuează subţierea materialului în zona centrală, care poate ajunge până la 40%. De asemenea, ondularea materialului în partea superioară a piesei nu poate fi eliminată complet. De aceea, după operaţia de tundere a flanşei, piesele trebuie supuse unei operaţii de calibrare cu rola pe maşini rotative de fasonare.

Fig.4.24 Matriţă de ambutisare a pieselor de formă sferică prevăzută cu prag de frânare: 1 – placă de bază; 2 –tijă de eliminare; 3 – placă activă; 4 – prag de frânare; 5 – poanson; 6 – inel de reţinere

Piese semisferice de calitate mai bună se obţin prin ambutisare din două operaţii. La prima operaţie se obţine o piesă cilindrică fără flanşă cu fundul convex, iar la operaţia a doua se realizează ambutisarea inversă a piesei semisferice cu o matriţă de tipul celei prezentate în figura 4.25. O altă variantă tehnologică constă în ambutisarea la prima operaţie a unei piese conice cu flanşă, care apoi, printr-o operaţie de calibrare, este transformată în piesă de formă semisferică (fig.4.26). În ambele cazuri, după ambutisare, piesele se supun operaţiei de tundere. Piesele de formă parabolică au înălţimea relativă mai mare decât a celor de formă semisferică, iar prelucrarea acestora necesită mai multe operaţii de ambutisare. În practică se utilizează metoda cilindrilor succesivi (fig.4.27), ca în cazul pieselor conice sau metoda

58

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

ambutisării directe şi apoi inverse a unei piese cilindrice fără flanşă (fig.4.28) utilizată la prelucrarea pieselor de formă semisferică. În acest caz forma parabolică a piesei se obţine din două sau trei operaţii, în funcţie de înălţimea relativă a piesei. După ambutisare piesele se supun operaţiilor de tăiere a marginilor şi calibrare cu rola pe maşini rotative de fasonare.

Fig.4.25 Schemă pentru ambutisarea pieselor de formă Fig.4.26 Ambutisarea pieselor de semisferică din două operaţii: formă sferică din două operaţii 1 – placă de bază; 2 – tijă de eliminare; 3 – placă de eliminare; 4 – placă activă; 5 – poanson; 6 – inel de reţinere

Fig.4.27 Schema de ambutisare a pieselor de formă parabolică prin metoda cilindrilor succesivi

Fig.4.28 Prelucrarea pieselor de formă parabolică prin metoda ambutisării directe şi inverse

Cap. 4. Stabilirea variantei procesului tehnologic de prelucrare a piesei

59

Calculele tehnologice aferente ambutisării pieselor de formă parabolică se vor realiza în concordanţă cu metoda de prelucrare utilizată. Fenomenele de subţiere a materialului din zona centrală şi ondulare a peretelui în partea superioară a pieselor de formă sferică şi parabolică sunt mult atenuate atunci când se folosesc matriţe de ambutisare hidromecanică, la care rolul plăcii active este preluat de un lichid sub presiune [ROM 70].

4.3.

ALEGEREA VARIANTEI TEHNOLOGICE DE

PRELUCRARE A REPERULUI DAT. ÎNTOCMIREA FILMULUI OPERAŢIILOR Pentru realizarea unei piese prin presare la rece sunt posibile mai multe variante de proces tehnologic. Acestea diferă prin forma şi dimensiunile semifabricatelor utilizate, varianta de croire a semifabricatului, modul de asociere al operaţiilor simple de presare la rece în operaţii combinate, tipul utilajului de presare, etc. Varianta procedeului tehnologic trebuie adoptată astfel încât să fie îndeplinite următoarele condiţii: - să se asigure obţinerea pieselor la calitatea şi precizia impuse prin desenul de execuţie; - să se obţină costul minim al pieselor; - să se asigure respectarea normelor de tehnica securităţii muncii. Complexitatea şi costul relativ mare al dispozitivelor de presare la rece şi durata mare de timp necesară pregătirii fabricaţiei impun elaborarea atentă a proceselor tehnologice şi adoptarea celei mai raţionale variante, din punct de vedere tehnic şi economic, în funcţie de volumul de producţie care trebuie realizat. În cazul producţiei de serie mică şi mijlocie se recomandă adoptarea variantelor tehnologice de prelucrare prin operaţii simple de presare, când se utilizează ştanţe şi matriţe de complexitate redusă, care au costuri relativ mici. Precizia pieselor obţinute este însă redusă ca urmare a poziţionării repetate a acestora. Principiul asocierii a două sau mai multe operaţii simple într-o operaţie combinată simultană sau succesivă este folosit la elaborarea proceselor tehnologice în cazul producţiei de serie mare şi masă. Prin combinarea operaţiilor simple de presare se realizează creşterea productivităţii, se reduce numărul dispozitivelor de presare, a utilajelor necesare acţionării acestora şi a muncitorilor care le deservesc şi creşte precizia pieselor obţinute. Dispozitivele de presare la

60

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

rece sunt însă complexe şi necesită costuri ridicate pentru proiectare şi execuţie. În cazul prelucrării pieselor cave de rotaţie este recomandată, în general, combinarea următoarelor operaţii: - decuparea din bandă a semifabricatului şi prima operaţie de ambutisare; - tăierea marginilor (tunderea) flanşei şi perforarea găurilor amplasate pe flanşă sau pe fundul piesei; - răsfrângerea marginilor conturului interior şi a celui exterior, dar numai atunci când deformarea semifabricatului la cele două operaţii se realizează în acelaşi sens. Asocierea într-o operaţie combinata simultană a unor prelucrări în planuri diferite ale piesei (de exemplu, tunderea flanşei simultan cu perforarea unor găuri in zona fundului piesei) este recomandată numai pentru piesele care au fost supuse, în prealabil, operaţiei de calibrare şi au abateri mici la înălţime. Piesele necalibrate au abateri dimensionale mari şi se pot deforma în timpul unor prelucrări ulterioare realizate în planuri diferite. Procesul tehnologic al reperului dat se va proiecta în două variante, pentru care se va întocmi filmul operaţiilor după modelul prezentat în anexa 14. În varianta I procesul tehnologic a fost elaborat pe principiul asocierii operaţiilor simple de presare la rece în operaţii combinate , iar în varianta a II-a piesa se prelucrează prin operaţii simple de presare la rece. Alegerea celei mai avantajoase dintre ele se va realiza în urma calculului costului unei piese realizate pentru fiecare variantă în parte.

5. SCHEMELE PRINCIPALELOR DISPOZITIVE DE PRESARE LA RECE UTILIZATE LA PRELUCRAREA PIESELOR CAVE DE ROTAŢIE

5.1.

STRUCTURA ŞI FUNCŢIILE DISPOZITIVELOR DE PRESARE LA RECE.

Dispozitivele de presare la rece sunt cunoscute sub denumirea de ştanţe sau matriţe. Ştanţele sunt utilizate pentru realizarea operaţiilor de tăiere după un contur deschis (retezare şi crestare) sau după un contur închis (decupare şi perforare ). Matriţele sunt folosite la operaţiile de matriţare prin care se realizează numai deformarea semifabricatului, fără divizarea acestuia (ambutisare, calibrare, răsfrângerea marginilor etc.). În cazul operaţiilor combinate de ştanţare şi matriţare folosirea denumirii de ştanţă sau matriţă nu este conformă cu conţinutul acestora. De aceea se recomandă utilizarea denumirii generale de dispozitiv combinat de ştanţare şi matriţare, care se particularizează în funcţie de operaţiile pe care le execută ( de exemplu, dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare). Dispozitivele de presare la rece trebuie să îndeplinească următoarele funcţii: 1. ghidarea şi limitarea avansului semifabricatelor sub formă de bandă; 2. poziţionarea

semifabricatelor individuale în

raport cu elementele

active

ale

dispozitivului; 3. realizarea operaţiilor de presare la rece şi obţinerea pieselor la forma şi dimensiunile prescrise; 4. eliminarea piesei şi a deşeurilor din dispozitiv. Structura unui dispozitiv de presare la rece este prezentată în figura 5.1. Acesta este alcătuit dintr-un subansamblu inferior fix SF, care se asamblează pe masa presei cu bride sau şuruburi şi un subansamblu superior mobil SM, care se fixează în culisorul presei prin intermediul cepului CF. Poziţia corectă a celor două subansambluri în timpul funcţionării dispozitivului se asigură prin intermediul unui sistem de ghidare SG. În practică, cel mai utilizat sistem este cel format din coloane şi bucşe de ghidare.

62

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Pentru fiecare operaţie simplă de presare la rece (decupare, ambutisare, perforare, etc.) dispozitivul este prevăzut cu câte un set de elemente active - poanson şi placa activă, dintre care unul este fix (EAF ), iar celălalt este mobil (EAM).

Fig.5.1 Schema structurală a unui dispozitiv de presare la rece Elementele active se fixează pe placa de bază ( PB) şi pe cea superioară ( PS) direct cu şuruburi şi se centrează cu ştifturi (v. fixarea EAF pe placa de bază PB) sau prin intermediul unor plăci de fixare PF (v. fixarea EAM pe placa superioară PS). Subansamblul inferior are în componenţa lui şi sisteme pentru ghidarea benzii şi limitarea avansului acesteia sau pentru poziţionarea semifabricatelor individuale (SGP). La cursa de coborâre a culisorului presei, elementele active mobile vin în contact cu semifabricatul şi, împreună cu elementele active fixe, realizează deformarea acestuia, obţinându-se piesa şi, în unele cazuri, deşeuri. După prelucrare, atât piesa cât şi deşeurile, ca urmare a deformaţilor elastice ale materialului, rămân blocate pe elementele active ale dispozitivului, fiind necesară eliminarea acestora. La cursa de ridicare a culisorului presei, în prima fază, sistemele SEi realizează eliminarea piesei şi a deşeurilor (când este cazul ) din subansamblul inferior, iar spre sfârşitul acesteia, sistemele SEs elimină piesa din subansamblul superior. După eliminare, piesa şi deşeurile sunt îndepărtate din zona de lucru a dispozitivului de către operator sau prin cădere liberă.

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

5.2.

63

SCHEMELE DISPOZITIVELOR DE PRESARE LA RECE UTILIZATE LA PRELUCRAREA PIESELOR CAVE DE ROTAŢIE

În acest subcapitol sunt prezentate schemele principalelor dispozitive de presare la rece utilizate la prelucrarea pieselor cave de rotaţie 5.2.1. Dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare În figura 5.2 se prezintă secţiunea axială în plan vertical A-A a unui dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă, iar în figurile 5.3 şi 5.4 vederile de sus ale subansamblului inferior în două variante constructive. Dispozitivul se compune din cele două subansambluri, unul inferior, fix SF şi unul superior, mobil SM. Poziţia relativă corectă a celor două subansambluri se asigură prin sistemul de ghidare alcătuit din coloanele 19 şi 20, asamblate presat în placa de bază 1 şi bucşele de ghidare 23 şi 24, asamblate presat în placa superioară 15. Bucşele de ghidare formează un ajustaj alunecător cu coloanele de ghidare. Coloanele de ghidare sunt asigurate împotriva ridicării, în timpul funcţionării dispozitivului, prin intermediul inelelor de siguranţă 29 şi 30. Una dintre coloanele de ghidare are diametrul diferit faţă de cealaltă (de obicei cu 1 sau 2 mm ) pentru a preveni montarea subansamblului mobil rotit cu 1800 faţă de poziţia corectă. Pastilele de pâslă 21 au rolul de a înmagazina lubrifiantul necesar ungerii sistemului de ghidare. Acesta se scurge treptat printr-un orificiu care străpunge diametral coloanele de ghidare şi ajunge în zona de contact cu bucşele de ghidare. Canalele circulare executate la partea superioară a coloanelor de ghidare au rolul de a reţine lubrifiantul, împiedicând scurgerea rapidă a acestuia din zona de ghidare. Totodată, aici se depozitează şi impurităţile care pătrund în zona de ghidare, prevenindu-se astfel uzura elementelor de ghidare. Prin canalul C, practicat în placa superioară se completează, din când în când, cu ajutorul unei pompe de mână, rezerva de lubrifiant din pastilele de pâslă. De asemenea, prin canalul C este eliminat aerul din alezajul bucşelor de ghidare pentru a preveni formarea unei “perne de aer” în timpul funcţionării presei.

64

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Semifabricatul S, sub formă de bandă, se introduce în dispozitiv peste placa activă de decupare 7, fiind ghidat prin intermediul plăcii 9, prevăzută în acest scop cu un canal G. Degajarea D executată în placa 9 are rolul de a ghida banda pentru a fi introdusă cu uşurinţă în canalul G. Limitare avansului benzii se realizează prin intermediul opritorului fix 8, asamblat presat în placa activă de decupare. La coborârea culisorului presei se realizează, în prima fază, decuparea semifabricatului din bandă între placa activă 7 şi scula combinată 11, care în acest caz are rol de poanson de decupare. În continuarea cursei active a culisorului se realizează ambutisarea piesei între scula combinată 11, care are rol de placă activă şi poansonul 3. Inelul de reţinere 6, acţionat prin intermediul tijelor 4 de la perna pneumatică a presei sau de la un sistem elastic cu arcuri, presează semifabricatul pe suprafaţa frontală a plăcii active de ambutisare pentru a împiedica ondularea acestuia în procesul de deformare. La cursa de retragere a culisorului presei, inelul de reţinere elimină piesa de pe poansonul de ambutisare. Totodată, banda din care a fost decupat semifabricatul este eliminată de pe scula combinată 11, fiind reţinută de placa 9. Către sfârşitul cursei culisorului, piesa este eliminată din alezajul sculei combinate prin intermediul eliminatorului 10 acţionat prin tija centrală 17 de la traversa mobilă a piesei (nefigurată). După eliminare, piesa cade în locaşul din bandă de unde a fost decupat semifabricatul. Operatorul trage de bandă spre înapoi, antrenează piesa şi o deplasează prin canalul E al plăcii 9 până când aceasta cade pe un jgheab colector, care le conduce în lada pentru piese. Bucşele (25; 26) şi ( 27; 28) asamblate pe coloanele de ghidare au un dublu rol: - reglarea poziţiei culisorului la punctul mort inferior. Poziţia corectă a culisorului se obţine atunci când între aceste bucşe şi bucşele de ghidare există o distanţă, a = 2...4 mm ; - suspendarea subansamblului mobil în timpul transportului şi depozitării dispozitivului în magazie. În acest scop bucşele superioare 25 şi 26 se vor roti cu 1800 faţă de cele inferioare 27 şi 28 suspendând subansamblul mobil la o anumită înălţime, astfel încât între acesta şi subansamblul inferior să rămână o distanţă de minim 2...3 mm. Scula combinată 11 este asamblată pe placa superioară 15 prin intermediul plăcii portsculă 13, care se fixează prin şuruburile 12 şi se centrează cu ştifturile 22. Placa de sprijin 14 are rolul de a preveni imprimarea sculei combinate în materialul plăcii superioare, care este confecţionată din metal moale (fontă ,oţel turnat sau oţel laminat).

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

Fig.5.2 Dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare a pieselor cilindrice: 1 – placă de bază; 2 – placă portpoanson; 3 – poanson de ambutisare; 4 – tijă de eliminare; 5 – placă intermediară; 6 – inel de reţinere; 7 – placă de decupare; 8 – opritor; 9 – placă de ghidare; 10 – eliminator; 11 – sculă combinată (poanson de decupare – placă de ambutisare); 12 – şurub; 13 – placă portpoanson; 14 – placă de sprijin; 15 – placă de cap; 16 – şurub; 17 – tijă de eliminare; 18 – cep cu flanşă; 19;20 - coloană de ghidare; 21 – dop de pâslă; 22 – ştift; 23;24 – bucşă de ghidare; 25;26 – bucşă superioară; 27;28 – bucşă inferioară; 29;30 – inel de reţinere; 31 –bulon de ridicare; 32 – şurub; 33 – ştift

65

66

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.3 Vederea de sus a subansamblului inferior al unui dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare având pachetul de plăci inferior de formă circulară Pachetul de plăci care intră în componenţa subansamblului inferior se fixează pe placa de bază prin intermediul şuruburilor 32 şi se centrează cu ştifturile 33 ( v. secţiunea B-B, fig.5.2). Constructiv, aceste plăci se pot realiza în două variante : - plăci de formă circulară (fig.5.3); - plăci de formă pătrată sau dreptunghiulară (fig.5.4).

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

67

Fig.5.4 Vederea de sus a subansamblului inferior al unui dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare având pachetul de plăci inferior de formă pătrată Plăcile de formă pătrată sau dreptunghiulară asigură o ghidare mai bună a benzii şi oferă posibilitatea amplasării corespunzătoare a şuruburilor de fixare. Plăcile de formă circulară, din punct de vedere tehnologic, se prelucrează mai uşor decât cele pătrate sau dreptunghiulare, însă lungimea de ghidare a benzii se micşorează, iar spaţiul pentru amplasarea şuruburilor de fixare este mult redus.

68

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Buloanele de ridicare 31 sunt utilizate pentru manipularea dispozitivului cu ajutorul maşinilor de ridicat, atunci când masa acestora depăşeşte 25 kg. Ambutisarea pieselor cilindrice cu flanşă se realizează tot cu dispozitive de tipul celui prezentat în figura 5.2, numai că în acest caz scula combinată 11 nu deformează complet semifabricatul, ci se opreşte într-o poziţie intermediară, corespunzătore înălţimii piesei de prelucrat. Construcţia dispozitivelor combinate de decupare şi ambutisare a pieselor conice (fig.5.5) este similară cu cea a dispozitivului din figura 5.2, diferenţa dintre acestea fiind numai în ceea ce priveşte geometria elementelor active, respectiv, a sculei combinate 9 şi a poansonului 5.

Fig.5.5 Dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare a pieselor conice: 1 – placă de bază; 2 – placă portpoanson; 3 – tijă de eliminare; 4 – placă intermediară; 5 – poanson; 6 – inel de reţinere; 7 – placă de decupare; 8 – eliminator; 9 – sculă combinată (poanson de decupare – placă de ambutisare); 10 – placă portpoanson; 11 – placă de cap; 12 – tijă de eliminare Pentru dispozitivele de presare care vor fi prezentate în continuare, explicaţiile vor face referire doar la elementele specifice, fără a relua elementele comune care au fost abordate mai sus.

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

69

5.2.2. Dispozitiv combinat de decupare, ambutisare şi perforare Dispozitivele combinate de decupare, ambutisare şi perforare (fig.5.6) sunt similare cu cele de decupare şi ambutisare (v. fig.5.2), cu deosebirea că acesta este prevăzut, în plus, cu setul de scule necesar perforării. Acest set se compune din poansonul 12 şi scula combinată 3, care are atât rol de poanson pentru ambutisare, cât şi de placă activă pentru perforare. De asemenea, eliminatorul 10 nu mai este acţionat direct prin tija centrală 18, ci printr-un sistem format din tijele 13 şi plăcuţa 17, deoarece pe axa centrală a dispozitivului este amplasat poansonul de perforare. Deşeurile rezultate la operaţia de perforare se elimină prin cădere liberă, ajungând în canalul C executat în placa de bază 1. De aici, din când în când, cu ajutorul unei tije, operatorul le împinge în partea din spate a presei, de unde, printr-un jgheab, sunt colectate în lada pentru deşeuri. 5.2.3. Matriţă pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare Matriţa prezentată în figura 5.7 este utilizată pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă şi a pieselor cilindrice cu flanşă îngustă. Piesa de prelucrat se poziţionează în matriţă prin intermediul inelului de reţinere 6. La coborârea culisorului presei se realizează ambutisarea piesei între placa activă 9 şi poansonul 5. Reţinerea semifabricatului în procesul de deformare se realizează cu ajutorul inelului de reţinere 6, acţionat prin tijele 26 de la perna pneumatică a presei. În practică, s-a constatat că deformarea semifabricatului se realizează în condiţii mai bune, prevenindu-se ruperea materialului în timpul ambutisării, dacă între placa activă şi inelul de reţinere există un joc j1 = (1,05...1,08)g. Acest joc se asigură prin intermediul unor distanţiere 7, asamblate presat în flanşa inelului de reţinere. La ridicarea culisorului presei inelul de reţinere elimină piesa de pe poanson. Aceasta rămâne în continuare blocată în alezajul plăcii active, de unde este eliminată, spre sfârşitul cursei de ridicare a culisorului, de către eliminatorul 8, acţionat prin tija centrală 14 de la sistemul de eliminare al presei. Pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare a pieselor cilindrice cu flanşă lată se utilizează matriţa prezentată în figura 5.8. În acest caz jocul j1 dintre placa activă 9 şi inelul de reţinere 6 se realizează cu ajutorul distanţierelor 7 şi a tijelor 11, asamblate în placa portsculă 10.

70

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.6 Dispozitiv combinat de decupare, ambutisare şi perforare: 1 – placă de bază; 2 – placă portpoanson; 3 – sculă combinată (poanson de ambutisare – placă de perforare); 4 – placă intermediară; 5 – tijă de eliminare; 6 – placă de decupare; 7 – inel de reţinere; 8 – opritor fix; 9 – placă de ghidare; 10 – eliminator; 11 – sculă combinată (poanson de decupare – placă de ambutisare); 12 – poanson de perforare; 13 – tijă de eliminare; 14 – placă portpoanson; 15 – placă portpoanson; 16 – placă de sprijin; 17 – placă de eliminare; 18 – tijă de eliminare; 19 - placă de cap; 20 – cep cu flanşă; 21 – şurub; 22;23 – coloană de ghidare; 24 – dop de pâslă; 25;26 – bucşă de ghidare; 27 – ştift; 28 – şurub; 29;30 – bucşă superioară; 31;32 – bucşă inferioară; 33 – placă; 34;35 – inel de reţinere

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

Fig.5.7 Matriţă pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă sau cu flanşă îngustă: 1 – placă de bază; 2 – şurub; 3 – placă portpoanson; 4 – ştift; 5 – poanson de ambutisare; 6 – inel de reţinere; 7 – distanţier; 8 – eliminator; 9 – placă de ambutisare; 10 – şurub; 11 – placă portsculă; 12 – placă de cap; 13 – şurub; 14 – tijă de eliminare; 15 – cep cu flanşă; 16 – dop de pâslă; 17 – ştift; 18;19 – coloană de ghidare; 20;21 – bucşă de ghidare; 22;23 – bucşă superioară; 24;25 – bucşă inferioară; 26 – tijă filetată; 27;28 – inel de reţinere

71

72

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.8 Matriţă pentru a doua şi următoarele operaţii de ambutisare a pieselor cilindrice cu flanşă lată: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – poanson de ambutisare; 6 – inel de reţinere; 7 – distanţier inferior; 8 – eliminator; 9 – placă de ambutisare; 10 – placă portsculă; 11 – distanţier superior; 12 – placă de cap; 13 – şurub; 14 – tijă de eliminare; 15 – cep cu flanşă; 16 – ştift; 17 – dop de pâslă; 18;19 – coloană de ghidare; 20 – şurub; 21;22 – bucşă de ghidare; 23;24 – bucşă superioară; 25;26 – bucşă inferioară; 27;28 – inel de reţinere; 29 – tijă filetată

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

73

5.2.4. Dispozitiv combinat de ambutisare şi perforare. Dispozitivul combinat prezentat în figura 5.9 este utilizat pentru realizarea ultimei operaţii de ambutisare a pieselor cilindrice fără flanşă şi perforarea unei găuri în zona centrală a acestora. Semifabricatul se aşează şi se centrează în dispozitiv prin intermediul inelului de reţinere 6. La coborârea culisorului presei are loc ambutisarea piesei între placa activă 9 şi scula combinată 5, care are rol de poanson. Spre sfârşitul cursei active se execută perforarea între poansonul 11 şi scula combinată 5, având în acest caz rol de placă activă. Reţinerea semifabricatului în procesul de ambutisare se realizează cu ajutorul inelului de reţinere 6, acţionat prin tijele 30 de la perna pneumatică a presei. Jocul j1 dintre inelul de reţinere şi placa activă se obţine prin intermediul distanţierelor 7, asamblate în flanşa inelului de reţinere. În prima parte a cursei de retragere a culisorului presei, inelul de reţinere scoate piesa de pe poanson, care este eliminată apoi, spre sfârşitul cursei de ridicare a acestuia, de pe poansonul de perforare şi din alezajul plăcii de ambutisare, prin intermediul eliminatorului 8, acţionat prin tijele 10, plăcuţa 20 şi tija centrală 18 de la sistemul de eliminare al presei. Deşeurile rezultate în urma operaţiei de perforare se elimină prin cădere liberă şi ajung în canalul C al plăcii de bază 1, de unde operatorul le împinge cu o tijă în partea din spate a presei. 5.2.5. Matriţă pentru calibrare Matriţa prezentată în figura 5.10 este folosită pentru calibrarea pieselor cilindrice fără flanşă. Piesa de calibrat se aşează pe suprafaţa frontală a eliminatorului 5 şi se centrează prin intermediul cepului 7. Când piesele nu sunt prevăzute cu găuri, acestea se centrează în alezajul plăcii active (v. fig.5.11). La cursa activă a culisorului presei, poansonul 9 pătrunde în alezajul piesei de prelucrat pe care o deplasează, împreună cu eliminatorul 5, prin alezajul plăcii active 6. În această fază se corectează forma geometrică şi dimensiunile peretelui piesei. Calibrarea razei de racordare dintre peretele şi fundul piesei se realizează la sfârşitul cursei active, când eliminatorul 5 se sprijină pe placa de bază 1 (se realizează aşa-zisul contact tare pe tare între cele două elemente). La cursa de ridicare a culisorului presei, eliminatorul 5, acţionat prin tija 4 de la perna pneumatică a presei, elimină piesa din alezajul plăcii active. Spre sfârşitul cursei de retragere a culisorului presei, piesa este scoasă de pe poansonul de calibrare de către placa 8, acţionată prin şuruburile speciale 12, plăcuţa 13 şi tija centrală 15 de la sistemul de eliminare al presei

74

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.9 Dispozitiv combinat de ambutisare şi perforare a pieselor cilindrice fără flanşă: 1 – placă de bază; 2 – placă portpoanson; 3 – şurub: 4 – ştift; 5 – sculă combinată (poanson de ambutisare – placă de perforare); 6 – inel de reţinere; 7 – distanţier; 8 – eliminator; 9 – placă de ambutisare; 10 – tijă de eliminare; 11 – poanson de perforare; 12 – placă portpoanson; 13 – placă portsculă; 14 – placă de sprijin; 15 – şurub; 16 – ştift; 17 – placă de cap; 18 – tijă de eliminare; 19 – placă; 20 – placă de eliminare; 21 – dop de pâslă; 22;23 – coloană de ghidare; 24;25 – bucşă de ghidare; 26,27 – bucşă superioară; 28,29 – bucşă inferioară; 30 – tijă filetată; 31;32 – inel de reţinere; 33 – placă

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

75

Şuruburile speciale 12 au şi rolul de a limita cursa plăcii 8 după eliminarea piesei de pe poanson. Calibrarea pieselor cilindrice cu flanşă se realizează cu matriţe a căror construcţie este similară cu cea a matriţelor folosite în cazul pieselor cilindrice fără flanşă (fig.5.11). Piesa pentru calibrat se aşează în matriţă pe suprafaţa frontală a eliminatorului 6 şi se centrează în alezajul plăcii active 7. La cursa activă a culisorului presei, poansonul 9 pătrunde în alezajul piesei pe care o deplasează, împreună cu eliminatorul 6, prin orificiul plăcii active 7, fază în care se calibrează peretele cilindric al acesteia. Planarea flanşei şi calibrarea razelor de racordare se realizează la sfârşitul cursei active când se produce contactul între eliminatorul 6 şi placa de bază 1, respectiv între placa de eliminare 8 şi placa portpoanson 10. La cursa de retragere a culisorului presei, în prima fază se realizează eliminarea piesei din alezajul plăcii active cu ajutorul eliminatorului 6, acţionat prin tija centrală 5 de la perna pneumatică a presei. Spre sfârşitul cursei de retragere a culisorului piesa este scoasă de pe poansonul 9, prin intermediul plăcii 8 acţionată prin şuruburile speciale 11, plăcuţa 12 şi tija centrală 14 de la sistemul de eliminare al presei. Şuruburile speciale 11 limitează cursa plăcii 8 după eliminarea piesei de pe poanson. 5.2.6. Ştanţă simplă pentru tăierea marginilor (tunderea) pieselor cu flanşă Ştanţa prezentată in figura 5.12 este utilizată pentru tăierea marginilor pieselor cilindrice cu flanşă. Piesa se aşează pe suprafaţa frontală a poansonului 6 şi se centrează prin intermediul cepului 7. Tăierea marginilor piesei se realizează la cursa de coborâre a culisorului presei între placa activă 9 şi poansonul 6. După tundere, datorită deformaţiilor elastice ale materialului, piesa rămâne blocată în alezajul plăcii active , iar deşeul pe poanson. La cursa de ridicare a culisorului, placa de eliminare 5, acţionată prin şuruburile speciale 30 de la perna pneumatică a presei, scoate deşeul de pe poanson. Piesa este eliminată apoi din alezajul plăcii active, în ultima parte a cursei de retragere a culisorului, prin intermediul eliminatorului 8, acţionat prin tija centrală 15 de la traversa mobilă a presei. Arcurile 27 au rolul de a susţine în poziţie ridicată placa de eliminare 5 şi şuruburile speciale 30, pentru a preveni deteriorarea acestora în timpul manipulării şi depozitării ştanţei în magazie.

76

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.10 Matriţă pentru calibrarea pieselor cilindrice fără flanşă: 1 – placă de bază; 2 – placă portsculă; 3 – şurub; 4 – tijă de eliminare; 5 – eliminator; 6 – placă de calibrare; 7 – cep de centrare; 8 – placă de eliminare; 9 – poanson de calibrare; 10 – placă portpoanson; 11 – placă de sprijin; 12 – şurub special; 13 – placă de eliminare; 14 – placă de cap; 15 – tijă de eliminare; 16 – cep cu flanşă; 17 – şurub; 18,19 – coloană de ghidare; 20 – dop de pâslă; 21 – ştift; 22 – şurub; 23;24 – bucşă de ghidare; 25;26 – bucşă superioară; 27;28 – bucşă inferioară; 29 – ştift, 30;31 – inel de reţinere

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

77

Fig.5.11 Matriţă pentru calibrarea pieselor cilindrice cu flanşă: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portsculă; 4 – şurub; 5 – tijă de eliminare; 6 – eliminator; 7 – placă de calibrare; 8 – placă de eliminare; 9 – poanson de calibrare; 10 – placă portpoanson; 11 – şurub special; 12 – placă de eliminare; 13 – placă de cap; 14 – tijă de eliminare; 15 – cep cu flanşă; 16 – şurub; 17;18 – coloană de ghidare; 19 – dop de pâslă; 20;21 – bucşă de ghidare; 22 – ştift; 23 – şurub; 24;25 – bucşă superioară; 26;27 – bucşă inferioară; 28;29 – inel de reţinere

78

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.12 Ştanţă simplă pentru tunderea pieselor cilindrice cu flanşă: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – placă de eliminare; 6 – poanson; 7 – cep de centrare; 8 – eliminator; 9 – placă de tundere; 10 – şurub; 11 – placă portsculă; 12 – placă de sprijin; 13 – placă de cap; 14 – şurub; 15 – tijă de eliminare; 16 – cep cu flanşă; 17 – ştift; 18;19 – coloană de ghidare; 20 – dop de pâslă; 21;22 – bucşă de ghidare; 23;24 – bucşă superioară; 25;26 – bucşă inferioară; 27 – arc elicoidal; 28;29 – inel de reţinere; 30 – tijă filetată

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

79

5.2.7. Ştanţă combinată de tundere şi perforare Ştanţa prezentată în figura 5.13 realizează intr-o operaţie combinată simultană tunderea flanşei şi perforarea unei găuri in zona centrală a piesei. Piesa se aşează şi se centrează în ştanţă prin intermediul sculei combinate 4. Tăierea marginilor flanşei se realizează între placa activă 6 şi scula combinată 4, care are rol de poanson, iar perforarea între poansonul 7 şi scula combinată 4, având rol de placă activă. După ştanţare, piesa rămâne blocată atât în alezajul plăcii active, cât şi pe poansonul de perforare, de unde este eliminată, în ultima parte a cursei de ridicare a culisorului, prin intermediul eliminatorului 5, acţionat prin tijele 23, plăcuţa 16 şi tija centrală 14 de la traversa mobilă a presei. Deşeul de formă inelară, rezultat în urma tăierii marginii flanşei, rămâne blocat pe scula combinată 4. De aici este îndepărtat prin cădere liberă, după ce este tăiat în 2 sau 3 segmente de către cuţitele de deşeu 3. La începutul procesului de lucru, deşeul rezultat de la prima piesă nu va fi tăiat în segmente, pentru a nu se deteriora muchia tăietoare a cuţitelor de deşeu. Secţionarea acestuia se va realiza numai după prelucrarea celei de-a doua sau a treia piesă. Tijele 26, sub acţiunea arcurilor 31, ridică piesa prelucrată câţiva milimetrii peste scula combinată 4, pentru a fi prinsă cu penseta de către operator şi îndepărtată din zona de lucru a ştanţei. Deşeurile rezultate în urma operaţiei de perforare sunt eliminate din ştanţă prin cădere liberă, fiind colectate într-o ladă amplasată sub masa presei. Ştanţa combinată pentru tundere şi perforare prezentată in figura 5.14 este utilizată pentru tăierea marginilor flanşei, perforarea unei găuri în zona centrală a piesei şi perforarea mai multor găuri în flanşa acesteia. Constructiv, ştanţa este similară cu cea din figura 5.13, cu deosebirea că aceasta este prevăzută suplimentar cu poansoanele 26 pentru perforare, iar scula combinată 7 are rol şi de placă tăietoare pentru perforarea găurilor din flanşa piesei. Poziţia relativă corectă a poansoanelor de perforare 26 în raport cu alezajele din placa activă 7 se asigură, la asamblarea ştanţei, prin intermediul ştifturilor 25. În acest caz, deşeurile rezultate în urma operaţiilor de perforare sunt colectate într-un canal comun, practicat în placa de bază 1, de unde operatorul, cu ajutorul unei tije, le împinge în partea din spate a presei.

80

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.13 Ştanţă combinată pentru tunderea şi perforarea pieselor cilindrice cu flanşă: 1 – placă de bază; 2 – placă portpoanson; 3 – cuţit de deşeu; 4 – sculă combinată (poanson de tundere – placă de perforare); 5 – eliminator; 6 – placă de tundere; 7 – poanson de perforare; 8 – placă portpoanson; 9 – şurub; 10 – placă portsculă; 11 – placă de sprijin; 12 – placă de cap; 13 – şurub; 14 – tijă de eliminare; 15 – cep cu flanşă; 16 – placă de eliminare; 17 – ştift, 18;19 – coloană de ghidare; 20 – dop de pâslă; 21;22 – bucşă de ghidare; 23 – tijă; 24;25 – bucşă superioară; 26 – tijă; 27;28 – bucşă inferioară; 29 – şurub; 30 – ştift; 31 – arc elicoidal; 32;33 – inel de reţinere

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

Fig.5.14 Ştanţă combinată pentru tunderea şi perforarea pieselor cilindrice cu flanşă: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – arc elicoidal; 6 – tijă; 7 – sculă combinată (poanson de tundere – placă de perforare); 8 – eliminator; 9 – placă de tundere; 10 – poanson de perforare; 11 – placă portpoanson; 12 – şurub; 13 – placă portsculă; 14 – placă de sprijin; 15 – ştift; 16 – tijă; 17 – placă de cap; 18 – placă de eliminare; 19 – tijă de eliminare; 20 – cep cu flanşă; 21 – şurub, 22;23 – coloană de ghidare; 24 – dop de pâslă; 25 – ştift; 26 – poanson de perforare; 27;28 – bucşă de ghidare; 29;30 – bucşă superioară; 31 – cuţit de deşeu; 32;33 – bucşă inferioară; 34 – placă; 35;36 – inel de reţinere

81

82

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

5.2.8. Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului interior Matriţele pentru răsfrângerea marginilor conturului interior (fig.5.15) sunt utilizate pentru formarea unor bosaje cu înălţime relativă mică în jurul marginilor unor găuri realizate, în prealabil, prin perforare. Piesa de prelucrat se aşează pe placa de eliminare 6 şi se centrează prin intermediul cepului 7. Răsfrângerea marginilor se realizează la coborârea culisorului presei între placa activă 9 şi poansonul 5. La cursa de ridicare a culisorului, placa 6, acţionată prin tijele 26 de la perna pneumatică a presei, scoate piesa de pe poanson, care rămâne în continuare blocată în alezajul plăcii active. De aici este eliminată, în ultima parte a cursei de ridicare a culisorului, prin intermediul eliminatorului 8, acţionat prin tija centrală 14 de la traversa mobilă a presei. 5.2.9. Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior Matriţa prezentată în figura 5.16 este utilizată pentru realizarea unei borduri la marginea flanşei pieselor obţinute prin ambutisare. Piesa se aşează pe suprafaţa frontală a poansonului 5 şi se centrează prin intermediul cepului 7. Răsfrângerea marginilor flanşei piesei se realizează între placa activă 9 şi poansonul 5. După prelucrare, piesa este eliminată de pe poanson, la cursa de ridicare a culisorului, prin intermediul plăcii 6, acţionată prin tijele speciale 28 de la perna pneumatică a presei. În ultima parte a cursei de ridicare a culisorului, piesa este eliminată din alezajul plăcii active de către eliminatorul 8, acţionat prin tija centrală 15 de la traversa mobilă a presei.

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

Fig.5.15 Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului interior: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – poanson de răsfrângere; 6 – placă de eliminare; 7 – cep de centrare; 8 – eliminator; 9 – placă de răsfrângere; 10 – şurub; 11 – placă portsculă; 12 – placă de cap; 13 – şurub, 14 – tijă de eliminare; 15 – cep cu flanşă; 16 – ştift; 17 – dop de pâslă; 18;19 – coloană de ghidare; 20;21 – bucşă de ghidare; 22;23 – bucşă superioară; 24;25 – bucşă inferioară; 26 – tijă filetată; 27;28 – inel de reţinere

83

84

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5,16 Matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior: 1 – placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – poanson de răsfrângere; 6 – placă de eliminare; 7 – cep de centrare; 8 – eliminator; 9 – placă de răsfrângere; 10 – şurub; 11 – placă portsculă; 12 – placă de sprijin; 13 – placă de cap; 14 – şurub; 15 – tijă de eliminare; 16 – cep cu flanşă; 17 – ştift; 18;19 – coloană de ghidare; 20 – dop de pâslă; 21;22 – bucşă de ghidare; 23;24 – bucşă superioară; 25;26 – bucşă inferioară; 27 – arc elicoidal; 28 – tijă filetată; 29;30 – inel de reţinere

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

5.2.10.

85

Matriţă combinată pentru răsfrângerea marginilor conturului

exterior şi a conturului interior Matriţa prezentată în figura 5.17 este utilizată pentru prelucrarea simultană a unei borduri la marginea flanşei piesei şi a unui bosaj în zona centrală a acesteia. Piesa de prelucrat se centrează în matriţă prin intermediul sculei combinate 8, care are rol de poanson pentru operaţia de răsfrângere a marginilor conturului exterior şi de placă activă pentru răsfrângerea marginilor conturului interior. La coborârea culisorului presei, simultan se realizează prelucrarea bordurii între placa activă 10 şi scula combinată 8 şi a bosajului, între poansonul 11 şi aceeaşi sculă combinată . La cursa de ridicare a culisorului presei, piesa este mai întâi eliminată de pe scula combinată 8 prin intermediul plăcii 7 şi a eliminatorului 6, acţionate simultan prin tijele 32 şi, respectiv, 5 de la perna pneumatică a presei. După aceea, în ultima parte a cursei de ridicare a culisorului presei, piesa este eliminată din subansamblul mobil de eliminatorul 9, acţionat prin tijele 16, plăcuţa 19 şi tija centrală 20 de la traversa mobilă a presei. În figura 5.18 este prezentată schema constructivă a unei matriţe combinate pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior şi a conturului interior la care bordura şi, respectiv, bosajul se deformează în sens invers faţă de piesa prelucrată cu matriţa din figura 5.17.

86

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fig.5.17 Matriţă combinată pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior şi a conturului interior: 1 –placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – tijă de eliminare; 6 – eliminator; 7 – placă de eliminare; 8 – sculă combinată (poanson – placă de răsfrângere); 9 – eliminator; 10 – placă de răsfrângere; 11 – poanson de răsfrângere; 12 – placă portpoanson; 13 – şurub; 14 – placă portsculă; 15 – placă de presiune; 16 – tijă; 17 – ştift; 18 – placă de cap; 19 – placă de eliminare; 20 – tijă de eliminare; 21 – cep cu flanşă; 22 – şurub; 23;24 – coloană de ghidare; 25 – dop de pâslă; 26;27 – bucşă de ghidare; 28;29 – bucşă superioară; 30;31 – bucşă inferioară; 32 – tijă filetată; 33;34 – inel de reţinere

Cap. 5. Schemele principalelor dispozitive de presare la rece

Fig.5.18 Matriţă combinată pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior şi a conturului interior: 1 –placă de bază; 2 – ştift; 3 – placă portpoanson; 4 – şurub; 5 – tijă de eliminare; 6 – placă de eliminare; 7 – eliminator; 8 – sculă combinată (poanson – placă de răsfrângere); 9 – eliminator; 10 – placă de răsfrângere; 11 – poanson de răsfrângere; 12 – placă portpoanson; 13 – placă portsculă; 14 – placă de presiune; 15 – şurub; 16 – tijă; 17 – ştift; 18 – placă de eliminare; 19 – placă de cap; 20 – tijă de eliminare; 21 – cep cu flanşă; 22 – şurub; 23;24 – coloană de ghidare; 25 – dop de pâslă; 26;27 – bucşă de ghidare; 28;29 – bucşă superioară; 30;31 – bucşă inferioară; 32 – tijă filetată; 33;34 – inel de reţinere

87

6. CALCULUL FORŢELOR DE PRESARE ŞI AL FORŢELOR DE ELIMINARE A PIESEI ŞI DEŞEULUI DIN DISPOZITIV Forţele de presare şi forţele de eliminare a piesei şi deşeului trebuie cunoscute pentru alegerea preselor necesare acţionării dispozitivelor de presare la rece şi pentru calculul organologic al acestora. În literatura de specialitate sunt prezentate pentru calculul forţelor de presare şi de eliminare a piesei şi deşeului din dispozitiv atât relaţii analitice cât şi relaţii stabilite pe cale experimentală. Relaţiile analitice, în general, au o structură complexă, iar aplicarea lor în proiectare este uneori dificilă ca urmare a lipsei de informaţii privind valorile tuturor parametrilor luaţi în considerare. De aceea, în practică sunt utilizate, în majoritatea cazurilor, relaţiile experimentale, care sunt mai simple şi asigură o precizie suficient de bună pentru evaluarea forţelor care se dezvoltă în procesul de deformare plastică la rece.

6.1.

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE DECUPARE

Forţa de decupare se determină cu relaţia, Fd = pgτ ' r ,

(6.1)

unde p este perimetrul piesei decupate, p = πD ;

(6.2)

D – diametrul semifabricatului, în mm; g – grosimea semifabricatului, în mm;

τr’ – rezistenţa reală la forfecare a materialului semifabricatului care este aproximativ egală cu rezistenţa convenţională la rupere σr (τr’= σr), în N/mm2 (v.tab.3.2). Forţele de eliminare (de scoatere) a deşeului de pe poanson, Qsd şi de împingere a piesei prin alezajul plăcii active, Qid se determină [ROM 70], [ILI 88b] cu ajutorul relaţiilor:

89

Cap. 6. Calculul forţelor de presare şi al forţelor de eliminare a piesei şi deşeului din dispozitiv

Qsd = ksd Fd ;

(6.3)

Qid = kid Fd .

(6.4)

Valorile coeficientului ksd sunt prezentate în tabelul 6.1. Tabelul 6.1

Valorile coeficientului ksd pentru calculul forţei de scoatere a deşeului de pe poanson la decupare Grosimea g (mm)

<1

1…5

0,02…0,06

ksd

0,06…0,08

≥5 0,08…0,10

Valorile mici ale coeficientului ksd corespund pieselor de dimensiuni mari, iar valorile mari se vor adopta în cazul decupării pieselor de dimensiuni mici . Coeficientul kid are următoarele valori: - la împingerea piesei prin alezajul plăcii tăietoare în sensul cursei active a poansonului, kid = 0,05…0,10;

(6.5)

- la împingerea piesei prin alezajul plăcii tăietoare în sens invers cursei active a poansonului, kid = 0,08…0,15.

(6.6)

Valorile mari ale coeficientului kid corespund materialelor subţiri şi dure, iar valorile mici corespund materialelor groase şi moi. În cazul decupării pieselor din tablă groasă, g ≥ 3 mm, forţa de împingere a piesei prin alezajul plăcii active are valori foarte mici, iar acestea se elimină practic prin cădere liberă [ILI 91a].

6.2.

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE PERFORARE

Forţa necesară la operaţia de perforare se calculează cu relaţia, Fp = pg τ’r,

(6.7)

unde p este perimetrul găurii perforate; g – grosimea semifabricatului, în mm;

τr’ – rezistenţa reală la forfecare a materialului semifabricatului care este aproximativ egală cu rezistenţa convenţională la rupere σr (v.tab. 3.2), în N/mm2.

90

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Forţele de eliminare (de scoatere) a piesei de pe poanson, Qsp şi de împingere a deşeului prin alezajul plăcii active, Qip se determină [ROM 70] cu ajutorul relaţiilor: Qsp = kspFp;

(6.8)

Qip = kipFp.

(6.9)

Valorile coeficientul ksp sunt conform tabelului 6.2, iar cele ale coeficientului kip se vor adopta ca şi în cazul decupării, folosind relaţiile (6.5) şi (6.6). Tabelul 6.2

Valorile coeficientului ksp pentru calculul forţei de scoatere a piesei de pe poanson la perforare

Grosimea g (mm) Ştanţă cu un poanson ksp

Ştanţă cu mai multe poansoane

6.3.

<1

1…5

≥5

0,06…0,08

0,10…0,12

0,12…0,15

0,10…0,12

0,12…0,15

0,15…0,20

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE AMBUTISARE

La prima operaţie de ambutisare a pieselor cave de rotaţie forţa de presare se determină cu relaţia, Fa1 = k1πd1 gσ r ,

(6.10)

unde k1 este un coeficient care depinde de valoarea efectivă a coeficientului de ambutisare ( m1=d1/D) şi are valorile conform tabelului 6.3; d1 – diametrul piesei obţinut la prima operaţie de ambutisare, în mm; g – grosimea semifabricatului, în mm; σr – rezistenţa la rupere a materialului semifabricatului (v.tab.3.2), în N/mm2.

Forţa de reţinere a semifabricatului la prima operaţie de ambutisare se determină [ILI 84] cu relaţia,

Q1 =

π 4

[ D 2 − (d1 + 2rpl1 ) 2 ]q,

unde D este diametrul semifabricatului; d1 – diametrul piesei obţinut la prima operaţie de ambutisare, în mm;

(6.11)

91

Cap. 6. Calculul forţelor de presare şi al forţelor de eliminare a piesei şi deşeului din dispozitiv

rpl1 – raza de rotunjire a plăcii de ambutisare, în mm; q – presiunea necesară la reţinerea semifabricatului (tab. 6.4), în N/mm2. Tabelul 6.3 Valorile coeficientului ki pentru calculul forţei de ambutisare Prima operaţie de ambutisare m1

0,55

0,575

0,60

0,625

0,65

0,675

0,70

0,725

0,75

0,775

0,80

k1

1,0

0,93

0,86

0,79

0,72

0,66

0,60

0,55

0,50

0,45

0,40

A doua şi următoarele operaţii de ambutisare mi

-

-

-

-

-

-

0,70

0,725

0,75

0,775

0,80

ki

-

-

-

-

-

-

1,0

0,95

0,90

0,85

0,80

Tabelul 6.4 Valorile presiunii q necesară la reţinerea semifabricatului Nr. crt.

Materialul semifabricatului

q (N/mm2)

1

Aluminiu

0,8…1,2

2

Duraluminiu

1,2…1,8

3

Cupru

1,2…1,8

4

Alamă moale

1,2…1,8

5

Oţel moale

2,5…3,0

La a doua şi următoarele operaţii de ambutisare forţa de presare se va determina cu relaţia, Fai = kiπd i gσ r ,

(6.12)

iar forţa necesară pentru reţinerea semifabricatului se va determina cu relaţia, Qi =

π

(d 4

2 i −1

)

− d i2 q .

(6.13)

Valorile coeficientului ki se adoptă din tabelul 6.3, iar cele ale presiunii q din tabelul 6.4.

6.4.

CALCULUL FORŢEI LA OPERAŢIA DE CALIBRARE

În literatura de specialitate nu sunt prezentate relaţii pentru calculul forţelor de presare şi de eliminare a piesei din matriţă la operaţia de calibrare a pieselor ambutisate. Pentru calculul forţei de presare se poate utiliza relaţia generală,

92

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Fc = Aq,

(6.14)

unde A este aria suprafeţei piesei de calibrat proiectată în plan perpendicular pe direcţia de deplasare a culisorului presei (pentru piesele cilindrice fără flanşă, A = cilindrice cu flanşă, A =

πd 2fc 4

πd 2 4

, iar pentru piesele

);

q - presiunea necesară la calibrare, în N/mm2. Pentru piesele confecţionate din tablă de oţel moale cu grosimea g ≤ 3mm, valoarea acesteia se adoptă, q=15…25 N/mm2.

(6.15)

Valorile mici se adoptă pentru piese confecţionate din tablă mai subţire, iar cele mari pentru piese confecţionate din tablă groasă.

6.5.

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE TĂIERE A MARGINILOR (TUNDERE)

Tunderea pieselor cu flanşă cu ajutorul ştanţelor acţionate de prese este o operaţie similară cu decuparea pieselor din bandă. În consecinţa, forţele de presare şi de eliminare a piesei şi deşeului din ştanţă se vor determina cu relaţiile utilizate la decupare: Ft = pgτ r, ;

(6.16)

Qst = kst Ft ;

(6.17)

Qit = kit Ft ,

(6.18)

unde p este perimetrul flanşei obţinute la tundere ( p = πd f ), în mm; kst , kit – coeficienţi având aceleaşi valori ca la operaţia de decupare (indicele “t” se referă la operaţia de tundere).

Cap. 6. Calculul forţelor de presare şi al forţelor de eliminare a piesei şi deşeului din dispozitiv

6.6.

93

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE

RĂSFRÂNGERE A MARGINILOR CONTURULUI EXTERIOR Forţa de presare necesară la răsfrângerea marginilor conturului exterior se determină cu relaţia, Fre = kπdgσ r ,

(6.19)

unde k este un coeficient a cărui valoare se adoptă k = 0,3…0,4;

(6.20)

d – diametrul bordurii piesei, în mm; g – grosimea semifabricatului, în mm;

σr – rezistenţa la rupere a materialului semifabricatului (v.tab.3..2), în N/mm2.

6.7.

CALCULUL FORŢELOR LA OPERAŢIA DE

RĂSFRÂNGERE A MARGINILOR CONTURULUI INTERIOR Forţa de presare necesară la operaţia de răsfrângere a marginilor conturului interior se determină cu relaţia, Fri = k1k2π (d − d 0 ) gσ r , unde k1 este un coeficient a cărui valoare depinde de duritatea materialului (tab.6.5); k2 – coeficient care ţine seama de influenţa formei părţii active a poansonului (tab.6.6); d – diametrul bosajului, în mm; d0 – diametrul găurii înainte de răsfrângere, în mm; g – grosimea semifabricatului, în mm;

σr – rezistenţa la rupere a materialului semifabricatului (v.tab.3.2), în N/mm2.

(6.21)

94

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Tabelul 6.5 Valorile coeficientului k1 care ţine seama de influenţa durităţii materialului Material Moale Semidur k1 1,1…1,2 1,4…1,5 Tabelul 6.6 Valorile coeficientului k2 care ţine seama de influenţa formei părţii active a poansonului Forma Cilindrică cu rază Parabolică Semisferică poansonului mare mică k2 0,7…0,8 0,8…0,9 0,9…1,0 1,0…1,1

7. ALEGEREA PRESELOR PENTRU ACŢIONAREA DISPOZITIVELOR DE PRESARE LA RECE Proiectarea dispozitivelor de presare la rece se realizează în strânsă concordanţă cu presele care vor fi utilizate pentru acţionarea acestora. Alegerea presei trebuie astfel făcută încât să fie îndeplinite următoarele condiţii: - forţa nominală a presei să fie mai mare decât forţa maximă necesară acţionării dispozitivului de presare la rece; - puterea presei să fie suficientă pentru realizarea lucrului mecanic necesar deformării semifabricatului; - domeniul de reglare a cursei culisorului să includă valoarea cursei necesare a subansamblului mobil al dispozitivului de presare la rece; - distanţa minimă dintre masă şi culisorul presei (aflat la punctul mort inferior) să fie mai mare sau cel puţin egală cu înălţimea dispozitivului de presare la rece în poziţie închisă; - dimensiunile mesei şi ale culisorului presei să fie suficient de mari încât să fie posibilă fixarea cu bride sau şuruburi a dispozitivului de presare la rece; - exploatarea utilajului sa se poată efectua în conformitate cu normele de protecţia muncii. În faza preliminară, alegerea presei necesară acţionării unui dispozitiv de presare la rece se face astfel încât să fie îndeplinite condiţiile: 1) Fn ≥ Fmax = F + Q,

(7.1)

unde Fn este forţa nominală a presei, în kN; Fmax – forţa maximă necesară acţionării dispozitivului de presare la rece, în kN; F – forţa de presare la rece necesară deformării semifabricatului, în kN; Q - forţa necesară comprimării diferitelor elemente elastice utilizate pentru reţinerea semifabricatului, eliminării piesei şi deşeului din dispozitiv etc, în kN; 2) hd ∈ [hmin ; hmax ],

(7.2)

unde hd este valoarea minimă a cursei subansamblului mobil al dispozitivului de presare la rece, în mm;

96

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

hmin, hmax – domeniul de reglare a cursei culisorului presei, în mm; Ulterior, în timpul proiectării dispozitivului de presare la rece, dacă se constată că dimensiunile de gabarit ale acestuia depăşesc limitele presei se va recurge la realegerea acesteia, astfel încât să fie îndeplinite toate condiţiile precizate mai sus.

7.1.

DETERMINAREA FORŢEI NOMINALE A PRESEI

În practică, pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece sunt utilizate, în majoritatea cazurilor, două tipuri de prese: 1)

prese mecanice (fig.7.1,a);

2)

prese hidraulice (fig.7.1,b).

Presele mecanice dezvoltă curse h relativ mici ale culisorului, iar forţa disponibilă F şi viteza v de deplasare ale acestuia sunt variabile în funcţie de unghiul α al manivelei. Presele hidraulice sunt caracterizate prin curse mari ale culisorului

şi

valori

constante

ale

forţei

disponibile şi ale vitezei de deplasare ale acestuia. Presele mecanice sunt recomandate pentru acţionarea dispozitivelor combinate de decupare şi ambutisare, a matriţelor de calibrare, a ştanţelor de tundere şi perforare şi a matriţelor de răsfrângere a marginilor. Presele hidraulice sunt utilizate, în special, pentru acţionarea matiţelor de ambutisare. Fig.7.1 Legile de variaţie ale forţei disponibile, F şi ale vitezei culisorului, v: a - presă mecanică cu excentric, b - presă hidraulică

Forţa maximă Fmax se determină pentru fiecare dispozitiv de presare la rece în parte, în funcţie de forţele care se dezvoltă în procesul de prelucrare a piesei. Spre exemplu, în figura 7.2 se

prezintă fazele prelucrării unei piese cilindrice fără flanşă cu un dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare. În prima fază a procesului de prelucrare (fig.7.2,a) se realizează decuparea semifabricatului din bandă. Forţa FI necesară pentru acţionarea dispozitivului în această fază are următoarele componente: FI = Fd + Q1 + Qsd + Qid .

(7.3)

Cap. 7. Alegerea preselor pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece

97

unde Fd este forţa de decupare; Q1 - forţa de reţinere a semifabricatului la prima ambutisare; Qsd - forţa de scoatere a deşeului de pe poanson la decupare; Qid - forţa de împingere a piesei prin alezajul plăcii active la decupare. În faza a doua a prelucrării (fig.7.2,b) se realizează ambutisarea piesei, iar forţa FII necesară acţionării dispozitivului se va determina cu relaţia, FII = Fa1 + Q1 + Qsd .

(7.4)

unde Fa1 este forţa de ambutisare la prima operaţie.

Fig.7.2 Schema pentru calculul forţei maxime de presare, Fmax necesară acţionării unui dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare: a – faza I – decupare; b – faza II – ambutisare

Forţa maximă, Fmax pe baza căreia se determină forţa nominală Fn a presei va fi dată de relaţia,

Fmax = max( FI ; FII ).

(7.5)

În cazul preselor mecanice, forţa disponibilă F a culisorului este mai mare decât forţa nominală Fn numai spre sfârşitul cursei active (fig.7.3), când unghiul manivelei are valoarea, α≤300. În aceste condiţii, forţa nominală a presei poate fi utilizată integral numai pentru

98

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

dispozitivele de presare la rece la care deformarea semifabricatului se realizează la sfârşitul cursei de lucru: ştanţele de tundere şi perforare, matriţele de calibrare şi cele de răsfrângere a marginilor. Pentru dispozitivele de presare la rece la care forţa maximă se dezvoltă la unghiuri ale manivelei, α>300 (de ex. decupare şi ambutisare), forţa nominală a presei se va determina [ROM 70] cu relaţiile: - pentru operaţii de ambutisare de mică adâncime, Fn ≥

Fmax ; 0,7...0,8

(7.6)

- pentru operaţii de ambutisare adâncă, Fig.7.3 Domeniul forţei disponibile a culisorului preselor mecanice cu excentric

7.2.

Fn ≥

Fmax . 0,5...0,6

(7.7)

DETERMINAREA CURSEI SUBANSABLULUI MOBIL AL DISPOZITIVULUI DE PRESARE LA RECE

Valoarea hd a cursei subansamblului mobil (fig.7.4) se determină pentru fiecare dispozitiv în parte cu relaţia generală, hd = ha + hr − g ,

(7.8)

unde ha este cursa activă a sculei (sculelor) mobile necesară pentru deformarea semifabricatului; hr – cursa de ridicare a sculei (sculelor) mobile în vederea eliminării piesei din dispozitiv. Cursa activă ha se determină cu relaţiile: 1. la ambutisarea (fig.7.4,a) sau calibrarea pieselor cilindrice cu flanşă, ha = h p ; unde hp este înălţimea piesei care se obţine la operaţia respectivă;

(7.9)

Cap. 7. Alegerea preselor pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece

a

b Fig.7.4 Scheme pentru calculul cursei hd a subansamblului mobil: a – dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare; b – matriţă pentru răsfrângerea marginilor conturului exterior

99

100

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

2. la ambutisarea sau calibrarea pieselor cilindrice fără flanşă şi răsfrângerea marginilor conturului exterior (fig.7.4,b),

ha = h p + rpl + a1 ,

(7.10)

unde hp este înălţimea peretelui piesei care se obţine la operaţia respectivă;

rpl – raza plăcii active; a1 – distanţa minimă cu care placa activă depăşeşte marginea piesei (a1 = 3…5 mm); 3. la operaţiile de tundere şi perforare,

ha = g + a 2 ,

(7.11)

unde g este grosimea semifabricatului;

a2 – distanţa minimă cu care scula mobilă depăşeşte marginea piesei (a2=2…3 mm); 4. la operaţia de răsfrângere a marginilor conturului interior,

ha = h p + rp + a1 ,

(7.12)

unde hp este înălţimea bosajului;

rp – raza poansonului; a1 – distanţa minimă cu care poansonul depăşeşte marginea piesei (a1 = 3…5 mm). Cursa de ridicare hr a subansamblului mobil se determină, în majoritatea cazurilor, cu relaţia (fig.7.4,a),

hr = ht + a 3 ,

(7.13)

unde ht este înălţimea totală a piesei obţinută în urma operaţiei respective;

a3 – distanţa cu care scula mobilă trebuie ridicată deasupra piesei pentru a asigura eliminarea acesteia fără dificultăţi din zona de lucru a dispozitivului (a3=10…12mm). Atunci când centrarea piesei în dispozitiv se realizează prin intermediul unor cepuri (fig.7.4,b), cursa de ridicare a subansamblului mobil trebuie să fie mai mare cu înălţimea hc a acestuia,

hr = ht + hc + a 3 .

(7.14)

Pentru celelalte situaţii, relaţiile de calcul ale cursei subansamblului mobil se adaptează în funcţie de forma şi dimensiunile piesei obţinute la operaţia respectivă.

101

Cap. 7. Alegerea preselor pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece

7.3.

CARACTERISTICILE TEHNICE ALE PRESELOR

Caracteristicile tehnice ale preselor hidraulice cu simplu efect sunt prezentate în tabelul 7.1, iar ale preselor mecanice cu excentric, cu simplu efect în tabelele 7.2. şi 7.3

Tabelul 7.1 Caracteristicile tehnice ale preselor hidraulice cu simplu efect Caracteristicile tehnice principale Forţa nominală (Fn) Viteza maximă la: - cursa de lucru, vl - cursa de gol, vg Distanţa între masă şi culisor (H) Cursa reglabilă (h) pană la Dimensiunile mesei (A1 x B1) Dimensiunile culisorului (KxS) Distanţa dintre axa culisorului şi batiu (R) Orificiul din masa presei Orificiul din culisor (d) Puterea motorului

Tipul presei PYE40 PYE63 400 630

PYE100 1.000

U.M.

PYE10S 100

PYE25S 250

100

100

83

53

43

mm/s

400

320

230

190

112

mm/s

500

630

630

630

630

mm

400

500

500

500

500

mm

400x400

500x500

560x500

630x500

710x500

mm

200x200

250x250

280x280

315x315

355x355

mm

250

360

355

355

355

mm

φ140

φ180

φ200

φ220

φ220

mm

-

-

φ40

φ40

φ50

mm

4

7,5

7,5

7,5

7,5

kW

kN

102

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Cap. 7. Alegerea preselor pentru acţionarea dispozitivelor de presare la rece

103

8. CALCULUL NORMEI TEHNICE DE TIMP Norma tehnică de timp necesară realizării unei operaţii se determină [ILI 84] cu relaţia, T=

T pî n pl

+ Top + Ts ,

(8.1)

unde Tpî este timpul de pregătire-încheiere; npl – numărul pieselor dintr-un lot; Top - timpul operativ; Ts – timpul suplimentar. Timpul de pregătire-încheiere, Tpî este consumat înaintea executării unui lot de piese pentru studierea documentaţiei tehnologice, montarea dispozitivului pe presă şi reglarea sistemului tehnologic, precum şi după terminarea lotului, pentru demontarea dispozitivului de pe presă şi predarea lucrării. Timpul de pregătire-încheiere depinde de tipul şi forţa nominală a presei, de tipul şi dimensiunile de gabarit ale dispozitivului de presare la rece, de caracterul producţiei (masă sau serie) şi de tipul dispozitivelor auxiliare folosite în procesul de prelucrare. Timpul de pregătire-încheiere are valori cuprinse între 10...15 min şi 55...60 min. Valorile mici se adoptă în cazul dispozitivelor simple de presare la rece, având dimensiuni de gabarit mici, acţionate de prese cu forţă nominală mică, iar valorile mari pentru dispozitive mari şi de complexitate ridicată, acţionate de prese cu forţă nominală mare. Numărul pieselor dintr-un lot se determină [TEO 83] prin repartizarea uniformă a planului anual de fabricaţie Np al reperului respectiv la numărul de luni sau trimestre dintr-un an, în scopul asigurării unei ritmicităţi a producţiei, n pl =

Np

(8.2)

12

sau n pl =

Np 4

.

(8.3)

105

Cap. 8. Calculul normei tehnice de timp

Timpul operativ se determină cu relaţia, Top = t b + t a ,

(8.4)

unde tb este timpul de bază (timpul tehnologic sau de maşină); ta – timpul auxiliar.

Timpul de bază se determină în funcţie de tipul presei. Pentru presele mecanice cu excentric timpul de bază depinde de numărul de curse duble n ale culisorului şi de regimul de lucru al presei: - regim automat, tb =

1 ; n

(8.5)

- regim intermitent, tb =

k1 , n

(8.6)

unde k1 este un coeficient care depinde de tipul cuplajului presei (tab. 8.1) Tabelul 8.1

Valorile coeficientului k1 în funcţie de tipul cuplajului presei Tipul

Cu o gheară

cuplajului

Cu două

Cu trei gheare Cu patru gheare

gheare 1,5

k1

1,25

Cu fricţiune

1,17

1,12

1,05

În cazul preselor hidraulice timpul de bază se determină cu relaţia,

tb =

h  1 1  , + 60  vl vg 

(8.7)

unde h este cursa culisorului presei, în mm; vl – viteza culisorului la cursa de lucru, în mm/s; vg – viteza culisorului la cursa de gol, în mm/s. Timpul auxiliar ta depinde de forma şi dimensiunile pieselor de prelucrat, de tipul şi dimensiunile semifabricatului, de construcţia dispozitivului de presare la rece, de tipul comenzii presei etc.

106

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Notă – Valorile timpilor auxiliari prezentate în continuare în anexele 1…12 se referă la câte 100 de piese. De asemenea, aceste valori sunt valabile numai în cazul prelucrării pieselor din tablă de oţel sau cupru şi aliaje de cupru cu grosimea g=0,5…1,0 mm sau aluminiu şi aliaje de aluminiu cu grosimea g=0,8…1,5 mm. Pentru piesele confecţionate din tablă având altă grosime, timpul auxiliar se va majora cu un coeficient k ale cărui valori sunt prezentate in tabelul 8.2.

Grosimea semifabricatului, în mm

Aliaje uşoare

Oţel Cu

Materialul semifabricatului

Tabelul 8.2

Coeficientul k

Coeficientul de corecţie k 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 … … … … … 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0

4,0 … 6,0

6,0 … 9,0

9,0 … 10,0

10,0 … 12,0

12,0 … 14,0

≤0,4

0,4 … 0,8

0,8 … 1,5

1,5 … 2,5

2,5 … 5,0

5,0 … 7,0

7,0 … 9,0

9,0 … 12,0

12,0 … 13,0

13,0 … 15,0

15,0 … 17,0

1,4

1,5

1,0

1,1

1,2

1,25

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

≤0,2

La prelucrarea pieselor din bandă, timpul auxiliar se determină cu relaţia, ta =

ta1 + ta 2 + ta3 + ta7 np

+ t a 4 + ta5 + ta 6 ,

(8.8)

unde ta1 este timpul necesar pentru luarea semifabricatului (benzii) şi aducerea lui pe masa presei (anexa 1); ta 2 – timpul necesar ungerii benzii (anexa 2); ta – timpul necesar introducerii benzii în dispozitivul de presare la rece (anexele 4 şi 5); 3

ta 4 – timpul necesar pentru comanda presei (anexa 7); ta –timpul necesar avansării benzii cu un pas prin dispozitivul de presare la rece (anexele 5

8 şi 9); ta – timpul necesar luării piesei din dispozitiv şi aşezării acesteia în ladă (anexa 10); 6

ta7 –timpul necesar pentru îndepărtarea din dispozitiv a deşeului rezultat din bandă (anexa 11); n p – numărul pieselor obţinute dint-o bandă. În cazul operaţiilor de presare la rece care se realizează din semifabricate individuale, timpul auxiliar se determină cu relaţia,

107

Cap. 8. Calculul normei tehnice de timp

ta =

ta1 n1

+ t a 2 + t a 3 + t a 4 + ta 5 + t a 6 ,

(8.9)

unde ta1 este timpul necesar aducerii pieselor cu lada la presă ( ta1 = 0,5...2 min. pentru 100 de piese);

n1 – numărul pieselor dintr-o ladă (depinde de capacitatea lăzii şi de dimensiunile piesei); ta 2 – timpul necesar ungerii piesei (anexa 3); ta – timpul necesar aşezării piesei în dispozitiv (anexa 6); 3

ta 4 – timpul necesar pentru comanda presei (anexa 7); ta – timpul necesar luării piesei din dispozitiv şi aşezării acesteia în ladă (anexa 10); 5

ta – timpul necesar pentru scoaterea deşeurilor din dispozitivul de presare la rece (anexa 12). 6

Relaţiile (8.8) şi (8.9) trebuie adaptate pentru fiecare caz concret în parte. Astfel pot fi operaţii la care nu este necesară ungerea semifabricatului (tundere şi perforare), operaţii în urma cărora nu rezultă deşeuri (ambutisare, calibrare şi răsfrângerea marginilor) sau operaţii la care deşeurile se elimină prin cădere liberă în lada amplasată sub masa presei etc. În aceste situaţii, timpii auxiliari corespunzători se vor adopta egali cu zero. Timpul suplimentar Ts are două componente,

Ts = tdl + tîr ,

(8.10)

unde tdl este timpul de deservire a locului de muncă;

tîr – timpul pentru întreruperi reglementate. Timpul suplimentar Ts se adoptă procentual din timpul operativ Top, în funcţie de forţa nominală a presei,

Ts = k2Top ,

(8.11)

unde k2 este un coeficient care depinde de forţa nominală a presei (tab.8.3).

Tabelul 8.3 Valorile coeficientului k2 în funcţie de forţa nominală a presei Forţa nominală a presei, Fn, în kN

k2

≤100

100…300

>300

0,06

0,10

0,14

9. CALCULUL COSTULUI DE PRODUCŢIE ŞI ALEGEREA CELEI MAI ECONOMICE VARIANTE Costul de producţie depinde de tipul semifabricatului folosit, de coeficientul de utilizare a materialului şi de preţul de achiziţie al acestuia, de varianta tehnologică adoptată, de numărul şi complexitatea dispozitivelor de presare la rece necesare prelucrării piesei, de tipul preselor utilizate pentru acţionarea acestora, de retribuţia muncitorilor, de costurile regiei întreprinderii etc. La proiectarea unei tehnologii noi se va calcula costul de producţie al piesei pentru două sau trei variante tehnologice, alegându-se varianta cea mai economică. Costul de producţie C al unui produs se determină cu relaţia, n

n

C = Cmat + Cman + Crt + ∑ Capi + ∑ Cad i , i =1

(9.1)

i =1

unde Cmat este costul materialului necesar confecţionării unei piese; Cman – costul manoperei aferente unei piese; Crt

–

costul regiei totale aferente unei piese;

Capi – cota parte din costul presei care se amortizează la prelucrarea unei piese; Cad i – cota parte din costul dispozitivului de presare la rece care se amortizează la prelucrarea

unei piese. Costul materialului necesar confecţionării unei piese se determină cu relaţia, Cmat =

m

ηu

c100, [RON]

(9.2)

unde m este masa unei piese finite, în kg; ηu – coeficientul de utilizare a materialului, în %; c – costul unitar al semifabricatului, în RON/kg.

Masa piesei finite se calculează cu relaţia,

m = Aef gρ10−6 , unde Aef este aria efectivă a piesei finite, în mm2;

(9.3)

Cap. 9. Calculul costului de producţie şi alegerea celei mai economice variante

109

g – grosimea semifabricatului, în mm;

ρ – densitatea materialului, în kg/dm3 (pentru oţel, ρ=7,8 kg/dm3 ). Costul manoperei aferente prelucrării unei piese se determină cu relaţia, Rp

Cman =

60

Tu +

Rr Tpî , [RON] 60 n pl

(9.4)

unde Rp este retribuţia medie orară a muncitorilor care deservesc presele, în RON/oră; Tu – timpul unitar necesar prelucrării reperului dat, în min. Acesta se obţine prin însumarea

timpilor unitari aferenţi fiecărei operaţii de presare la rece, n

n

(

)

Tu = ∑ Tui = ∑ Topi + Tsi ; i =1

(9.5)

i =1

Rr – retribuţia medie orară a reglorului care se ocupă cu montarea şi demontarea

dispozitivelor de presare la rece, reglarea preselor şi confecţionarea primelor piese de probă din lotul respectiv, în RON/oră; Tpî – timpul de pregătire-încheiere consumat pentru toate operaţiile de presare la rece, în min, n

T pî = ∑ T pîi ;

(9.6)

i =1

npl – numărul pieselor dintr-un lot;

Costul regiei totale aferente prelucrării unei piese se determină cu relaţia, Crt = Cman

Rt , [RON] 100

(9.7)

unde Rt este regia totală, în % (pentru secţiile de presare la rece, Rt =350...380%). Cota parte din amortizarea unei prese se calculează cu relaţia,

Cap =

C pr Ap , [RON] na z 100

(9.8)

unde Cpr este costul iniţial al presei, în RON (tab.9.1); Ap – cota de amortizare a presei, în % (pentru prese, durata de amortizare este de 20…25 ani, iar cota de amortizare are valoarea, Ap= 4…5%); na – programul anual de fabricaţie, adică numărul total de piese pe care îl poate realiza presa respectivă într-un an, în buc/an;

110

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

z – numărul de piese obţinute la o cursă dublă a culisorului presei, în buc. Programul anual de fabricaţie se determină cu relaţia,

na =

kFr , Tp

(9.9)

unde Fr este fondul real de timp al presei intr-un schimb de 8 ore/zi, în min (Fr =123.840 min); k – numărul de schimburi dintr-o zi; Tp – timpul total consumat la prelucrarea unei piesei, în min, n

T p = ∑ Ti .

(9.10)

i =1

Tabelul 9.1 Costul iniţial al preselor, Cpr, în RON Nr. crt.

Denumirea şi tipul presei

Costul iniţial, Cpr, în RON

1

Presă cu excentric, PAI 6,3

5.500

2

Presă cu excentric, PAI 10

6.000

3

Presă cu excentric, PAI 16

6.500

4

Presă cu excentric, PAI 16A

8.200

5

Presă cu excentric, PAI 25

9.500

6

Presă cu excentric, PAI 25A

10.500

7

Presă cu excentric, PAI 40

12.000

8

Presă cu excentric, PAI 40A

17.000

9

Presă cu excentric, PAI 63

16.000

10

Presă cu excentric, PAI 63A

20.000

11

Presă hidraulică PYE 10S

17.000

12

Presă hidraulică PYE 25S

22.000

13

Presă hidraulică PYE 40

25.000

14

Presă hidraulică PYE 63

30.000

15

Presă hidraulică PYE 100

35.000

16

Foarfece ghilotină RG-825

34.000

111

Cap. 9. Calculul costului de producţie şi alegerea celei mai economice variante

Cota parte din amortizarea unui dispozitiv de presare la rece se determină cu relaţia, Cad =

Cd , [RON] 1000 Nz

(9.11)

unde Cd este costul dispozitivului de presare la rece, în RON (tab.9.2); N – durabilitatea totală a dispozitivului, în mii piese (tab.9.3); z – numărul de piese obţinute la o cursă dublă a culisorului presei. Economiile E realizate la prelucrarea unui reper pentru un anumit plan anual de fabricaţie Np se pun în evidenţă comparând costurile totale necesare realizării pieselor pentru două sau mai multe variante tehnologice cu ajutorul relaţiei, E = N p (CI − CII ) ,

(9.12)

unde CI este costul de producţie al unei piese în varianta tehnologică I; CII - costul de producţie al unei piese în varianta tehnologică II. Tabelul 9.2 Costul informativ al dispozitivelor de presare la rece, Cd, în RON Masa dispozitivului, în kg Tipul dispozitivului

10...30

30...70

70...200

200...500

Costul dispozitivului, Cd, în RON Dispozitiv

combinat

de

decupare şi ambutisare Matriţă simplă de ambutisare sau calibrare Dispozitiv

combinat

de

ambutisare şi perforare Ştanţă simplă de tundere Ştanţă combinată de tundere şi perforare Matriţă

simplă

de

răsfrângerea marginilor Matriţă

combinată

răsfrângerea marginilor

de

500...900

900...1.500

1.500...2.000

2.000...3.500

300...450

450...650

650...1.400

1.400...2.200

420...700

700...1.100

1.100...2.250

2.250...3.000

250...300

300...450

450...1.100

1.100...1.600

420...700

700...1.100

1.100...2.250

2.250...3.000

120...175

175...280

280...650

650...1.000

350...650

650...1.100

1.100...1.800

1.800...2.600

112

Proiectarea proceselor tehnologice şi a dispozitivelor de presare la rece

Tabelul 9.3 Durabilitatea totală a dispozitivelor de presare la rece, în mii de piese Nr. crt.

Tipul dispozitivului de presare la rece

1

Grosimea

Materialul sculelor

semifabricatului,

Oţel carbon

în mm

Durabilitatea, N, în mii de piese

Otel aliat

0,5…1,0

500…700

700…1.000

1,0…1,5

350…550

550…800

1,5…2,0

250…450

400…680

4

2,0…3,0

250…400

400…600

5

3,0…6,0

150…300

250…450

≤3,0

1.200…1.600

1.800…2.400

≤4,0

150…250

250…400

2 3

Dispozitiv combinat de decupare şi ambutisare

6

Matriţă de ambutisare

7

Matriţă de calibrare

8

Matriţă de răsfrângere

9

Ştanţă de tundere

10

Ştanţă de tundere şi perforare

Notă. Datele prezentate în tabele 9.1…9.3 au caracter informativ, cu scop didactic.

10.

DOCUMENTAŢIA TEHNOLOGICĂ

Proiectarea procesului tehnologic de prelucrare a unui reper se concretizează, în final, prin elaborarea documentaţiei tehnologice. Aceasta trebuie să conţină toate informaţiile necesare proiectării dispozitivelor de presare la rece şi datele necesare conducerii fabricaţiei reperului respectiv în conformitate cu tehnologia proiectată. Documentaţia tehnologică trebuie să cuprindă următoarele date: - date privind identificarea reperului a cărui tehnologie o reprezintă: codul şi denumirea reperului, codul şi denumirea produsului din componenţa căruia face parte, numărul de piese pe produs, schiţa reperului, volumul de producţie; - date privind identificarea semifabricatului: forma, dimensiunile şi starea de livrare, materialul din care este confecţionat ( cu indicarea standardelor respective), schema de croire; - date privind identificarea operaţiilor: numărul şi denumirea operaţiei, schiţa operaţiei, fazele operaţiei, tipul utilajul de presare, tipul dispozitivul de presare la rece, scule de control, scule ajutătoare pentru eliminarea piesei şi deşeului, regimul de lucru, norma de timp; - date privind modificările efectuate în tehnologia de fabricaţie: data modificării, operaţia şi faza modificată, denumirea modificării, numele şi semnătura celui care a făcut modificarea; - date privind numele celor care au proiectat şi aprobat tehnologia, societatea, secţia şi atelierul în care se execută produsele. Gradul de detaliere al documentaţiei tehnologice depinde de caracterul producţiei şi de tipul utilajelor folosite. În cazul producţiei de serie mică se întocmeşte numai o fişă tehnologică sumară (anexa 15). La producţia de serie mijlocie, în cazul produselor stabile se întocmesc fişe tehnologice complete ( anexa 16), iar pentru produse care suferă modificări frecvente se întocmesc numai fişe tehnologice sumare. La producţia de serie mare şi masă când se folosesc utilaje speciale sau cu conducere numerică, documentaţia tehnologică constă în planuri de operaţie alcătuite din fişe de croire a semifabricatului (anexa 17 ), fişe de operaţie pentru fiecare operaţie (anexa 18) şi fişe de reglare a utilajului.