Lemezalakítás. Lemezalakítás nyíróigénybevétellel: Hulladékmentes darabolás

Átírás

1 Lemezalakítás Lemezalakítás nyíróigénybevétellel: Hulladékmentes darabolás - A bemutatott példánál egy löket alatt két munkadarab készül Hulladékszegény darabolás Kivágás, lyukasztás - anyagszétválasztás zárt körvonal mentén

2 Kicsípés beugró részek kiképzése anyagszétválasztással Vágás folyamata.. Behúzódás.. Képlékenyen nyírt övezet. 3. Törési övezet. 4. Sorja. 5. Törési szög. Sávterv az anyagveszteségek csökkentésének egy hatékony módszere. Anyagveszteségek: alakveszteségek ( görbe vonalú idomoknál), szél és hidveszteség, lemezméret / darabolási / veszteség.

3 A sávtervezés problémaköre: Milyen széles legyen a lemezcsík? Hogyan helyezkedjenek el a munkadarabok a lemezcsíkon belül? Mekkora legyen az elıtolás? Hogyan vágjuk ki a lemezcsikot a táblából? Nyomásközéppont A befogócsap helye. A vágóélek / vágóerık / eredıjének támadási pontja. i F i x i y i F i x i F i y F i = 6 F x = 68 n n L x i i i L y 68 x e = = n = = 8 mm i i i y e = = n = mm L 6 L i = i i = i Vágás erı- és munka-szükséglete N N Az alátét készítésénél: R m = 4 τ mm ny =.8 4 = 3 ; mm c =,6; D=4 mm ; d= mm ; i i F y = i i i 3

4 F = F max = A τ ny A nyírt keresztmetszet, A= Kerület * s, τ ny,8 R m s W = F(x)dx = F s köz F = c*f köz max c=f(anyagmin, vágórés, sebesség, szerszámgeometria) F = A τ ny= (D + d) π s τ ny= (4 + ) π 3 = 639 N 6kN W = c F s =,6 639 = 369 Nmm 36, Nm A vágóelemek tőrésezett méretmegadása Kivágásnál a munkadarab méretét a vágólap határozza meg. A kivágott munkadarab méretei a visszarugózás hatására a vágólap méreteinél nagyobbak lesznek. Figyelembe véve a rugalmas deformációt, illetve a várható kopást, a vágólapot a munkadarab alsó határméretére tervezik. A szerszámok tőrését anyagba irányulóan kell megadni. T = IT9 - IT; T = T = IT 6 - IT 8 md v b T = T = (,-,5) T v b md Z = D d ; min v b Z,6 s min Tőrésmezık elhelyezkedése Kivágás Lyukasztás 4

5 D = AH + Tv d = FH v md b md - T b d = (AH z ) + T b md min -T D = (FH + z ) v b v md min Munkadarab mérete kivágásnál: 4 h = 4 -,6 Vágólap mérete kivágásnál: D = AH + Tv= 39,84 +,6 = 4 -,44 v md -,6 Vágóbélyeg mérete kivágásnál: d = (AH z ) = (39,84,6) = 39,78 b md min - T -,6 -,6 b,3 Munkadarab mérete lyukasztásnál: H = + Vágóbélyeg mérete lyukasztásnál: d = FH =,3 b md - T, 3 b Vágólap mérete lyukasztásnál: + T D = (FH + z ) v = (,3 +,6) +,3 =,9 +,3 v md min Excentersajtó kinematikai vázlata: Excentrikus persely Tengelykapcsoló Lendítıkerék Excentrikus tengely Löketnagyság állítása Lökethelyzet állítása 5

6 A labor gyakorlaton használt kivágószerszám felépítése. 6

7 LEMEZALAKÍTÁS HÚZÓ-IGÉNYBEVÉTELLEL MÉLYHÚZÁS Bélyeg Ráncgátló Munkadarab alakítás közbeni állapotban Húzógyőrő 7

8 A munkadarab egyszerősített alakja mélyhúzás közben a löketnagyság függvényében : / A valós darabnál a lemezvastagság nem állandó, a lemez anizotrópiája miatt a munkadarab fülesedik. / 8

9 Fülesedı munkadarab FESZÜLTSÉGI ÁLLAPOTOK A mélyhúzott munkadarabot az alakítás közbensı állapotában az alábbi ábrák mutatják. Alakítás közben az ábrán látható trapéz alakú szegmens derékszögő négyszöggé deformálódik úgy, hogy közben a vastagsága lényegesen nem változik. Az alakító erıt a mélyhúzó-bélyeg fejti ki, amely elırehaladása közben a lemezt behúzza a húzógyőrőbe, miközben a tárcsaátmérı fokozatosan csökken. Az alakváltozás közben az elemi trapézt az jelő helyen érintı irányú σ nyomó- feszültség és σ radiális húzó - feszültség terheli. t r Az érintı irányú tangenciális nyomófeszültség ráncosodást okozhat. A ráncképzıdés megakadályozható, ha a húzógyőrőn felfekvı lemezt a ráncgátló győrővel leszorítjuk. A ráncgátló alkalmazása növeli a mélyhúzás erıszükségletét, csökkenti a maximálisan elérhetı húzási fokozat értékét. Ráncgátló nélküli mélyhúzó-szerszámmal csak kis húzási mélységő darabok húzhatók. Kedvezı geometriai viszonyok esetén nem kell tartani ráncosodástól, azaz a ráncgátló elhagyható. ( A ráncgátló nélküli húzás feltétele Sofman szerint: D- d < 8 * s. 9

10 D D Más szakirodalomban ha > 35, akkor kell ráncgátló. 66 = > 35 s s Ráncgátló alkalmazása esetén az jelő helyen tengelyirányú σ z nyomófeszültség is adódik. A jelő helyen a feszültségi állapot jellegét alapvetıen a mélyhúzó-bélyeggel kifejtett húzóerı határozza meg. A húzófeszültség hatására a jelő hengeres rész ( rugalmasan vagy képlékenyen is ) megnyúlik. A lemezvastagságnál nagyobb egyoldali húzóréssel húzott daraboknál a jelő részen egytengelyő σ z húzófeszültséget feltételeznek []. Ez a feltételezés akkor reális, ha mélyhúzás közben a jelő részen a húzóbélyeg nem érintkezik a munkadarabbal. A ipari gyakorlatban többnyire a munkadarab rászorul a bélyegre. Ilyenkor a jelő helyen érintı irányú σ t húzó - feszültséggel és σ r radiális nyomó - feszültséggel kell számolni. A radiális nyomófeszültséget bizonyos modellezésnél elhanyagolják, máskor pedig kihangsúlyozzák, hogy a jelő helyen fellépı súrlódás jótékonyan hat az elérhetı legnagyobb húzási viszonyra. A súrlódás természetesen elképzelhetetlen a felületeket összeszorító feszültségek nélkül. A 3 jelő helyen az alakváltozás jelentéktelen, a lemezvastagság ezen a helyen csak igen kismértékben változik ( csökken ). Ezen a helyen a húzóbélyeg gyakran csak részben érintkezik (pl. levegıfurat miatt ) a lemezzel. Ahol nincs érintkezés, ott kétirányú húzófeszültséggel számolhatunk.. Teríték átmérıje A = A - felületállandóságot feltételezve D = d D π d π = + d π h d h = ,7 66 mm. Húzási fokozatok száma d m = =,5 -,6 - elıhúzási fokozat; D β = D d - húzási viszony

11 d m =,8 - továbbhúzási fokozat β = - húzási viszony d m d = m D =,5 66 = 33 mm - tehát egy fokozatban mélyhúzható Egyébként: d = m d ; (n ) d m d m d 3 = = ; d m d n = m d = n lg d lg d n lg33 lg(.5*66) n = + = + = lg m lg.5 3. A lágyítás szükségessége - q max =, 6, azaz 6% D d q = = =,5 - tehát az alakváltozás kisebb, mint a lágyítás szempontjából d D 66 megengedett Pédák:. Az ábrán látható munkadarabot mélyhúzással állítják elı. A húzógyőrő lekerekítése r= 5 mm, a bélyeg lekerekítése r = 3 mm. A munkadarabnál elıforduló rádiuszokat a szerszámok határozzák meg. Ismertesse a munkadarab gyártásának mőveleti sorrendjét! Lemeztábla kész munkadarab Milyen probléma merülhet fel, ha a lyukakat mélyhúzás elıtt elkészítik?. Az ábrán látható munkadarabot mélyhúzott edény darabolásával állítják elı. Mélyhúzásnál a húzógyőrő lekerekítése r= 5 mm, a bélyeg lekerekítése r = 3 mm.

12 Ismertesse a munkadarab gyártásának mőveleti sorrendjét! Lemeztábla kész munkadarab Milyen probléma merülhet fel a mélyhúzott edény darabolásánál? HAJLÍTÁS Szakítószilárdság: 4 MPa Szakadási nyúlás: %

13 A technológiai tervezés lépései:. A hajlítási mód megválasztása.. A hajlítás sugarának ellenırzése. 3. A munkadarab kiterített hosszának meghatározása. 4. A lyuk és a hajlított rész távolságának ellenırzése. 5. A visszarugózás számítása. 6. A hajlítóforma és bélyeg geometriai méreteinek számítása a visszarugózás figyelembevételével.. A hajlítási mód megválasztása. 3

14 . A hajlítás sugarának ellenırzése. - Elméleti közelítéssel. Egyszerősítı feltételezések: A külsı szálnál a feszültségi állapot egytengelyő húzófeszültség, A semleges szál középen van. Az alakíthatóság határesete: a szélsı szál nyúlása egyenlı a szakadási nyúlással: s s (r + ) ϕ r ϕ ε = = A, azaz = A, r ϕ r ahol r - a semleges szál sugara, s - a lemezvastagság, ϕ - a hajlítás szöge radiánban. s r = r +, ahol r - a belsı sugár legkisebb megengedett értéke, s a lemezvastagság. s 5 r = r = = mm min =. A. - Tapasztalati összefüggéssel r = c s min c = f (anyagminıség, feszültségi állapot, hımérséklet) Lágyacél lemezeknél gyakran a következı értékeket használják: dúrva lemezeknél ( s > 3 ) c=, finom lemezeknél (s 3 ) c=. r = s = 5 = mm min A hajlítás a megadott sugárral valószinüleg elvégezhetı. 3. A munkadarab kiterített hossza 4

15 A kiterített L hosszméretet megkapjuk, ha összeadjuk az egyenes részek hosszát - L + L - és a hajlított rész semleges szálának L hosszát. L = L L L h + + h A semleges szál hossza megfelel egy ívhosszúságnak, amit a semleges szál sugara és a ) radiánban mért ívszög szorzataként számítunk. L = r ϕ h A semleges szál sugara: r + R + 5 számtani középpel számolva r = = =,5 mm, a pontosabb mértani középpel számolva r = r R = 5 =,5 mm L = L = 5 mm ; L =,5 π / = 9. 4 mm h L = L + L + L = 5 + 9,4 9 mm h A számítással meghatározott L méretet a próbagyártás után ellen-ırizni, szükség esetén korrigálni kell. 4. A lyuk és a hajlított rész távolságának ellenırzése. h r + s ; 5 > + 5 = - tehát megfelel + 5

16 5. A visszarugózás számítása α Visszarugózási tényezı : K = <, ahol α α ; α - a hajlítás szöge, α - re hajlítunk és a visszarugózás után α lesz belıle. K= f ( anyagminıség, feszültségi állapot, hımérséklet) α Pl. K =.9, α o = 9 9 α = = = 97,8 o, K,9 azaz α o = 97,8 - kal kell a lemezt meghajlítani, hogy a visszarugózás után a szög értéke α o = 9 legyen. 6. A hajlítóforma és bélyeg geometriai méreteinek számítása a visszarugózás figyelembevételével. A bélyeg és a matrica szöge = 8 o α = 8 o - 97,8 o = 8, A visszarugózáskor a hajlítás rádiusza is megváltozik. Ezt a bélyeg méretezésénél kell figyelembe venni! o 6

17 Feltételezve, hogy a semleges szál középen van: ) s ) s α r +,5 s α (r + ) = α (r + ) K = = α r +.5 s r = K (r +,5 s),5 s =.9 ( +,5 5) -,5 5 = 9 mm Az ábrán látható mm átmérıjő, mm falvastagságú csövet r=3 mm sugárral 9 - os szögben szeretnék meghajlítani. Feladatok: r = 3 Ismertesse, hogy a csıhajlításnál a külsı / R= 5 mm / és a belsı / r = 3 mm / szálnál milyen problémák léphetnek fel? Ábrázolja kiskockák segítségével a feszültségi és alakváltozási állapotot a hajlítási zónán belül a szélsı szálaknál / R= 5 mm, r = 3 mm /! Tegyen javaslatot, hogyan lehet a húzott oldalon az alakíthatóságot javítani! / Vegye figyelembe az alakíthatóságot befolyásoló, általánosan érvényes tényezıket /! Véleményezze, mi befolyásolja a nyomott oldalon fellépı problémát! Felsorolás és rövid indoklás. Megjegyzés: A közreadott anyag egy vázlat, melyet az elıadáson jó lenne kiegészíteni. Gyır, 3-- Dr. Halbritter Ernı 7