DIPLOMATERV. Feladat címe: LEMEZALKATRÉSZ ELŐÁLLÍTÁSÁRA ALKALMAS SOROZATSZERSZÁM TERVEZÉSE AZ NX PROGRESSIVE DIE WIZARD ALKALMAZÁS SEGÍTSÉGÉVEL

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR ANYAGSZERKEZETTANI ÉS ANYAGTECHNOLÓGIAI INTÉZET DIPLOMATERV Feladat címe: LEMEZALKATRÉSZ ELŐÁLLÍTÁSÁRA ALKALMAS SOROZATSZERSZÁM TERVEZÉSE AZ NX PROGRESSIVE DIE WIZARD ALKALMAZÁS SEGÍTSÉGÉVEL Készítette: KISS ÁRPÁD MSc szintű, gépészmérnök szakos CAD/CAM szakirányos hallgató Tervezésvezető: LUKÁCS ZSOLT egyetemi docens Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Intézeti Tanszéke Konzulens: BUDAI DÁVID PhD hallgató Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Intézeti Tanszéke Miskolc 2016.

2

3

4 TARTALOMJEGYZÉK TARTALOMJEGYZÉK... 2 EREDETISÉGI NYILATKOZAT... 3 SUMMARY BEVEZETÉS CÉLORIENTÁLT CADCAM ALKALMAZÁSOK LEMEZALAKÍTÓ SZERSZÁMOKHOZ Általános felhasználású CAD szoftverek célorientált szakmodullal PTC Creo 3.0 Progressive Die Extension Siemens NX 9.0 Progressive Die Wizard Missler Top Solid 5.0 Progress Speciális lemezalakító szerszámtervező célszoftverek Stampack Dynaform Logopress NX 9.0 RENDSZER PROGRESSIVE DIE WIZARD MODUL BEMUTATÁSA Technológiatervezés Szerszámtervezés Dokumentálás, validálás LEMEZALAKÍTÓ SOROZATSZERSZÁM TERVEZÉSE A MEGADOTT ALKATRÉSZHEZ Alkatrész előkészítés, technológiai elemzés A lemezalkatrész technológiai elemzése A teríték és a hajlítási lépések meghatározása Technológia tervezés Szerszámelemek megtervezése A szerszámház kiválasztása A szerszám működési paramétereinek meghatározása Lemezvágási műveletek funkcionális kialakítása A peremező művelet kialakítása Hajlítási műveletek tervezése A sávemelés meghatározása és sávvezetés kialakítása A kész szerszám összeállítása ÖSSZEFOGLALÁS KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS IRODALOMJEGYZÉK

5 EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott Kiss Árpád; Neptun-kód: M28GNC, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős gépészmérnök szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Lemezalkatrész előállítására alkalmas sorozatszerszám tervezése NX Progressive Die Wizard alkalmazás segítségével című diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy diplomaterv esetén plágiumnak számít: - szó szerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén diplomatervem visszautasításra kerül. Miskolc... év... hó... nap

6 SUMMARY In my thesis I presented the planning of a die base, which is suitable for the production of a sheet metal part by using the NX design software s Progressive Die Wizard module. Before performing specific tasks, based on the results of the literature review, I presented the marketleading software solutions focused on my theme. All of the CAD systems have their own serial interfaces to run a module, which is suitable for design serial press tools. There after I presented in details the Progressive Die Wizard module of the NX design software. I explained the bases of its logical function. I presented three logical level of the design process from the design to the actual creation of a diabase model with the presentation of the most commonly used commands of the documentation stage. The main part of my work I carried out the design technology of a sheet metal part, defined in my task description by using the previously presented NX PWD module. In the preliminary analysis of the part I defined the key points of the technology. I performed the necessary calculations to adjust the values of the parameters. I discussed in details the aspects of forming geometry of the most typical tool units, showing each solution components

7 1 BEVEZETÉS A mai felgyorsult világban a piaci igények azt diktálják az iparnak, hogy a termékeket létrehozását - az ötlettől a megvalósulásig - egyre rövidebb idő alatt tudja teljesíteni. Mindezt természetesen úgy, hogy a lehetőleg legolcsóbban és a leggyorsabban az elvárt minőségi követelmények szerint, törekedve az elsőre jót elv szerint készüljön el. Ebben az egyre gyorsabban, egyre nagyobb léptékben fejlődő informatikának van a legnagyobb szerepe, végig követve termékeink életciklusát. Minden termék megvalósulása - az ötleten és a piaci igények felmerülésén túl tervezéssel kezdődik, melyben CAE (Computer Aided Engineering) eszközök vannak a mérnökök segítségére. Ahhoz, hogy a tervezés minél rövidebb idő alatt menjen végre, és a legkisebb költséget generálja a bonyolult elemek megtervezése során, a tervezésnek és elemzésnek is virtuális környezetben kell végrehajtani mielőtt a termék/alkatrész legyártásra kerülhetne. Lemezalkatrészt tartalmazó termék esetén az a termék előállításához lemezalakító szerszámra van szükség. A lemezalakító szerszámok jelentős költséget jelentenek a termékek gyártástechnológiájában. Ezért mielőtt a szerszám fizikailag megvalósulhatna, a szerszám tervezésének a szerszám technológiai folyamat működésének virtuális ellenőrzésével kell zárulnia. Ebben az ellenőrzési fázisban kell kiderülnie minden olyan esetleges problémának melyek a tervezési folyamat fázisában nem merülhettek fel, vagy pedig nem volt 100%-ig bizonyos a helyességük. Ezen tervezési hibák felismerésével, pedig elkerülhetővé válik szerszám későbbi jelentős módosítása, illetve javítása. Ezen hibák elkerülésére, illetve kiküszöbölésére nyújtanak jelentős segítségét a CAE szoftverek a technológus mérnökök munkájában. Ezért diplomamunkám céljául egy ilyen lemezalakító sorozatszerszám tervezését tűztem ki célul, megismerve a tervezési folyamat részleteit. Diplomamunkám első részében bemutatom azt a célorientált szoftver környezetet, ami rendelkezésre áll a technológus és szerszámtervező mérnököknek a lemezalkatrészek tervezése területén. Részletesen kitérve az egyes programrendszerhez rendelhető modulokra és azok főbb képességeire. Ezt követően a diplomamunkám fő feladatának elvégzése végett részletesen tárgyalom az NX Progressive Die Wizard alkalmazás felépítést. Bemutatom annak logikai lépéseit, hogy az alkatrész modelltől, hogyan, milyen lépések sorozataként tudunk eljutni a szerszám teljes CAD geometriai modelljéhez. Ezt követően egy tényleges sorozatszerszámban gazdaságosan előállítható autóipari lemezalkatrész technológiai- és szerszámtervezési folyamatán ténylegesen bemutatom, hogy a CAD programok alá integrált tudásbázisú technológiai tervezés asszociativitását és parametrikusságát felhasználva, milyen hatékony eszköz áll a szerszámtervező mérnökök rendelkezésére ezen területre koncentrálva

8 2 CÉLORIENTÁLT CADCAM ALKALMAZÁSOK LEMEZALAKÍTÓ SZERSZÁMOKHOZ A technológus mérnökök manapság a piacról több féle különféle szoftvergyártók, különféle kategóriájú szoftverrendszerek közül választhatnak tervezési feladatok elvégzéséhez. Legegyszerűbben két fő csoportba sorolhatjuk ezeket a lemezalakító szerszám tervezés szempontjából: Az egyik csoport olyan általános felhasználásra fejlesztett CAD (Computer Aided Design) rendszerekből áll melyek opcionálisan bővíthetőek vagy alapesetben programcsomag kialakítástól függően rendelkeznek lemezalakító szerszámtervezésre szánt szakmodullal. A másik csoport pedig olyan célszoftverek melyek specifikusan csak a szerszámtervezésre alkalmasak, ezért ezek nem tekinthetők komplett integrált tervezőrendszereknek. Néhány ismertebb példa a teljesség igénye nélkül: Általános felhasználású CAD szoftverek célorientált szakmodullal: PTC Creo 3.0 Progressive Die Extension Siemens NX 9.0 Progressive Die Wizard Missler Top Solid 5.0 Progress Speciális lemezalakító szerszámtervező célszoftverek Stampack Dynaform Logopress3 2.1 Általános felhasználású CAD szoftverek célorientált szakmodullal PTC Creo 3.0 Progressive Die Extension A Creo 3.0 egy erőteljes testmodellezési rendszer, alkatrész modellek és összeállítások készítésére alkalmas eszköz, melyet főként a termékfejlesztő és gyártó cégek számára ajánlanak. A virtuális térben elkészült alkatrészek, illetve összeállítások modelljeiből gyártási rajzokat, lemezalkatrészeket, kábelkorbácsokat és NC pályákat is generálhatunk. A szoftver gyártó, illetve forgalmazó a Creo-t (2.1. ábra) különféle szoftver csomagokban ajánlja a felhasználóknak, melyeket egyéni igényeknek megfelelően opcionális modulokkal bővíthetnek tovább. [2] A Creo rendszert meghatározó főbb tulajdonságok [2]: testmodellezés építőelem alapúság parametrikusság asszociativitás modell központúság - 6 -

9 2.1. ábra Creo 3.0 felhasználói felület [2] Alap funkciók programcsomagtól függően: 3D-s alkatrész és összeállítás tervezés Változáskövető 2D-s rajzkészítés és 3D-s PMI Műanyag és öntött alkatrészek tervezése Kötőelemek és kereskedelmi tételek 3D-s modelljei Tengelyek és fogaskerekek modellezése Ipari formatervezés (Freestyle) Lemeztervezés Váz- és hegesztett szerkezetek tervezése Mechanizmus tervezés Parametrikus technikai felületmodellezés [1] Kiegészítő moduljai: 3D CAD modulok: o Creo Advanced Assembly (AAX): haladó párhuzamos tervezés o Creo Design Exploration (DEX): mérnöki brainstorming o Létesítménytervezés: acél és vázszerkezet tervezés o Creo Collaboration: folyamatorientált CAD adatcsere o Creo Illustrate: műszaki illusztrációk Szimulációs modul: o Szerkezeti és hőtechnikai analízis o Dinamikai analízis - 7 -

10 o Ergonómiai szimuláció o Tűrés analízis NC gyártás modul: o Minőségbiztosítás, mérőgép programozás o Reverse engineering modul o NC technológia [1] Szerszámtervezés modul o Creo Expert Moldbase Extension: fröccsszerszám tervezés o Creo műanyag fröccs szimuláció o Creo Progressive Die Extension: lemezalakító szerszámtervezés (2.2. ábra) 2.2. ábra Lemezalakító szerszámtervezés [3] A Creo-val a szerszám tervezés mindegyik lépése magasan automatizált ezzel is rövidítve a tervezés idejét. A szerszámtervező modul könnyen használható a varázslók segítségével. Ez a megoldás segít elkerülni a manuális részfeladatokban felmerülhető hibalehetőségeket. A modul tartalmazza a nagy szerszámház gyártók termékeit, illetve a szabványos kötőelemeket, ezzel is könnyítve és gyorsítva tervezést a részlet gazdag eredmény érdekében. [3] Creo Progressive Die Extension főbb funkciói: terítékképzés, megmunkálási információk felismerése a lemezalkatrészből automatizált sávterv létrehozás hajlítási, vágási és benyomás lépések gyors és egyszerű megadása anyagkihozatal, anyagköltség automatizált meghatározása [1] - 8 -

11 2.1.2 Siemens NX 9.0 Progressive Die Wizard Az NX egy olyan integrált CAD/CAM/CAE rendszer, mely lefedi a teljes tervezési, szimulációs és gyártási folyamatot, lehetővé téve ezáltal, hogy a vállalatok még gyorsabban és hatékonyabban tervezhessenek egyre jobb termékeket. Az NX egy Parasolid geometriai modellező magon alapuló, nyitott, rugalmas és testre szabható 3D-s rendszer (2.3. ábra), mely integrált megoldást kínál a fejlesztés, a rajzdokumentáció készítés, a szimuláció és a gyártás területén egyaránt [4] ábra NX felhasználói felület [5] NX TERVEZÉS CAD modul Az NX olyan hatékony eszközöket és technológiákat kínál, amelyek segítségével a vállalatok átalakíthatják termékfejlesztési folyamataikat. Olyan hatékonyságnövelő megoldásokkal dolgozhatunk, mint például az innovatív szinkronmodellezési technológia, amely egyesíti a parametrikus és a modelltörténet nélküli modellezést [4]. Az NX CAD moduljai lehetőséget nyújtanak test- és felületmodellek létrehozására, illetve ezek módosítására és a rajzok elkészítésére. A modulok tartalmazzák a szinkronmodellezési technológiát, amely túllépve a hagyományos parametrikus rendszerek korlátait nagy tervezői szabadságot biztosít: ipari munkafolyamatokat támogatása tervezési hatékonyságot növelése (automatizmus, egyszerű használat) folyamatokat javítása (minőség, összetétel, standardizálást) tervezés időtartam és módosítások költségének csökkentése [4] NX SZIMULÁCIÓ CAE modul A szimulációs modul használatával számos költség és kockázat csökkenthető a tervezés során, hiszen lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy virtuálisan digitális környezetben, még a gyártás előtt megismerjék a termék viselkedését a különböző igénybevételek hazására. A - 9 -

12 vizsgálatok során több tervezési koncepció is megvizsgálható, ezzel is csökkentve a drága fizikai prototípus elkészítéséből származó költségeket. [4] Analízisek: kifáradás vizsgálat áramlástechnikai analízis szerkezeti analízis hőtechnikai analízis általános végeselem analízis lineáris és nem-lineáris analízis optimalizáció [5] NX MEGMUNKÁLÁS CAM modul A termékek folyamatos fejlesztése illetve a tervmódosítások megkövetelik a termék megmunkálásához szükséges szerszámok és NC programok gyors módosítását, fejlesztését. Az NX-ben egy rendszeren belül lehetséges a modellezés, a szerszámpálya-létrehozás és a szimuláció. [4] Funkciók: szerszámgép-szimuláció huzalszikra forgácsolás 3-5 tengelyes marás elektródatervezés esztergálás [5] NX SZERSZÁMTERVEZÉS, MINŐSÉGELLENŐRZÉS modul Az NX a szerszámtervezés során automatizálja az egész tervezési folyamatot, miközben valódi szerszámtervezési szaktudást és már bevált tervezési mintákat használ fel. A szerszámtervezés eszközei: NX Mold Design NX Progressive Die Design (2.4. ábra) NX Stamping Die Design NX Electrode Design Fixture Design [5]

13 2.4. ábra NX Proressive Die Wizard [5] Az NX Progressive Die Design főbb funkciói: lemezalkatrész beolvasása teríték meghatározása (hajlítások és mélyhúzás esetén is) sávterv elkészítése szerszámház választása adatbázisból kiegészítő elemek választása (csavarozás, vezetőoszlopok, hajlító, vágó elemek) darabjegyzés és rajzkészítés [5] Missler Top Solid 5.0 Progress A TopSolid egy erőteljes CAD/CAM megoldás a modellezés, a szimuláció és a termelés területén (geometria, összeállítások, szerkezeti számítások, dinamika), felkészítve az ipar különleges követelményeinek, integrálva a funkciókat egy rendszerben. [6] Moduljai [6]: Termékfejlesztés: o TopSolid'Design o TopSolid'SheetMetal o TopSolid'Wood Megmunkálás: o TopSolid'Cam o TopSolid'Wire o Goelan Szerszámgyártás: o TopSolid'Mold o TopSolid'Progress o TopSolid'Electrode A TopSolid Progress átfogóan biztosítja a présszerszámtervezés (2.5. ábra) teljes tervezési feladatát. A munkadarab majd a sávterv előkészítésével kezdve a szerszámház meghatározáson, a bélyegek és matricák kialakításán át segíti a tervezőt egészen a speciálisan présszerszámosoknak kialakított rajzkészítésig. Így biztosítható, hogy a több hetes hagyományos tervezést két-három napos tervezéssel tegyük hatékonyabbá. [6] A TopSolid Progress modul tulajdonságai: külső 3D adatok egyszerű kezelése gyors terítékszámítás és sávterv meghatározása, lyukasztó, vágó, hajlító és húzó műveletek

14 2D rajzok létrehozása, darabjegyzékkel és fúrási táblázatokkal szerszám automatikus szimulációja ütközési vizsgálatokkal rugók, betétek, lyukasztók, matricák automatizált beépítési és tűrési adatokkal szabványos alkatrész elemtár [6] A következő oldalon található 2.5. ábra a Topsolid Progress moduljának felhasználói felületét mutatja. Ezen nyomon követhető, mennyire szemléletessé tesz a szerszámban az egyes alakítási lépések során az alkatrész kialakulásának folyamatát ábra TopSolid szerszámtervezés [6] 2.2 Speciális lemezalakító szerszámtervező célszoftverek Stampack A Stampack egy fémmegmunkáló szimulációs szoftver, mely számos ipari alkalmazáshoz használható, például hajlítás, dombornyomás, nyújtva- formázás, vastag lemezhajlítás, hidroformázás, mélyhúzás. [7] A Stampack egy olyan praktikus szoftver, amely termék orientált. Az egyszerűségéből és kialakításából adódóan a technológus mérnököknek nincs feltétlenül szükségük véges elemes szimulációs tudásra és tapasztalatra ahhoz, hogy használhassák a programot. A legtöbb olyan feladatlépés - melyben a szimuláció ismeret a meghatározó automatizálásra került a háttérben, így a mérnöknek csak a műszaki problémák megoldására kell koncentrálnia a szerszámtervezés kapcsán, a véges elemek szimuláció számszerű paraméterivel nem kell foglalkoznia. [7] A szoftver használata egy olyan gyakorlati módszert biztosít a felhasználóknak, amellyel minimalizálja a fizikai prototípusok létrehozását, ezzel pedig időt és pénzt takarítva meg a szerszámgyártónak. A program az elkészülő lemezalkatrész végső alakjának megbecslésével segít a szerszám kialakításában és így hatással van a szerszám anyagfelhasználására. A szimuláció segítségével az alakítás során a fém gyűrődését illetve visszarugózásának hatását is láthatjuk, és így ennek megfelelően tudjuk kialakítani a szerszámot. Így még mielőtt a szerszám megvalósulhatna, megismerhetővé válik az alakítási folyamat menete. [7]

15 Jellemzők: Anyagáram előrejelzés o anyag elmozdulás elemzés o anyag leszorítási- illetve szerszám összezárási nyomás vizsgálat Szerszám hibák előrejelzése o azokon a részeken ahol az anyag felgyűrődik, illetve deformálódhat a nem elvárt módon o azokon a részeken ahol a fém berepedt vagy elszakadt o a formázhatósági határdiagram segítségével az anyag elvékonyodásait Részterületek elemzése az alakítási folyamat közben o végső alkatész vastagsága az alkatrész teljes területén o feszültségváltozás és a maradó feszültség alakulásának megjelenítése o alakváltozás és nyúlás megjelenítése Pontos előrejelzések a végső geometriáról o a visszarugózások megjelenítése Optimalizált alakítási sorrend vizsgálata o a lépések csökkentésének hatása o a felhasznált anyag súlyának csökkentése A szerszám élettartamának optimalizálása o feszültségváltozások előrejelzése o koptató igénybevétel előrejelzése o a szerszám összezáró erő megválasztása o az alakítással ébredő terhelések előrejelzése [7] o A következő 2.6. ábra ad szemléletes áttekintést arról, hogy mennyi célterület elemztésére alkalmas a szoftver

16 2.6. ábra Stampack alkalmazások [7] Dynaform A Dynaform egy olyan szimulációs szoftvermegoldás, amely lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy elkerülhessék a próbaszerszámok legyártását, illetve lerövidíthessék a szerszám próbákat, ezzel is csökkentve a költségeket. Mindezzel pedig növelve a hatékonyságot és a szerszám működés biztonságát. A szoftver használata lehetővé teszi, hogy a kockázatosnak tűnő, a hagyományostól eltérő, nem megszokott megoldásokat is kipróbálhassák a technológusok a nélkül, hogy a szerszámot le kellene hozzá gyártani. A szimuláció segítségével már a tervezés korai szakaszában megismerhető minden részlet a szerszám működési folyamatáról. [8] Blanket Size Engineering (BSE) modul Az úgynevezett BSE modul egy terítékképző modul, amely megoldást kínál a terítékek méretének meghatározására, valamint a lemezelrendezés készítő modullal együtt kiszámítható az elérhető legkedvezőbb anyagkihasználás. A szimuláció során megmutatja a lemezvastagság százalékos változását (vékonyodás %-a, vastagodás %-a), valamint az alakíthatósági elemzés eredményét is [9]. A tervezés főbb logikai lépései: alkatrész importálás munkadarab előkészítés automatikus alakítási irány meghatározása terítékszámítás elrendezési terv készítés végeselem analízis (FEM) nyomópárna, ráncgátló, húzóbordák megvalósíthatósági elemzése riport generálás [9]

17 Die Face Engineering (DFE) modul Ez a modul egy teljes értékű szerszámtervező programcsomag, amely a Dynaform rendszeren belül az alkatrész geometriából kiindulva a ráncgátló és a hozzáadott felületekkel együtt a teljes szerszámfelület létrehozására szolgál. [9] A tervezés lépései: lekerekítések megadása kitöltő felület generálása húzási mélység, alámetszés vizsgálata alakítási irány meghatározása ráncgátló felület megadása hozzáadott átmeneti felületek létrehozása módosítás/átalakítás felületek exportálása [9] Modified-One-Step (MSTEP) modul Ebben a modulban egy lépésenként elvégezhető az alakíthatósági elemzés a termék tervezés korai szakaszában. A modul kimondottan szerszámkoncepciók összehasonlítására és azok megvalósíthatósági elemzésére fejlesztették ki. Ezen kívül a modul megmutatja a lemezvastagság változását, feszültség és alakváltozást és az alakíthatósági elemzés eredményét (2.7. ábra). Továbbá a program a szimulációval meghatározza az alkatrész perem kiterítést és a körülvágási körvonalat is. [9] Logopress ábra FLD alapú alakíthatósági elemzés eredménye [8] A Logopress3 program a Dassault Systemes szoftvergyártó Solidworks tervezőrendszeréhez használható beépülő modulként. Így a Logopress3-at önmagában nem lehetséges használni, csak a Solidworks kiegészítéseként, viszont maga a programot nem a Solidworks fejlesztői forgalmazzák szakmodulként. Ezért a csoportosításom során inkább a célszoftverek közé sorolom és nem az integrált rendszer részeként. [10] A Logopress3 Blank funkciói lehetővé teszik a gyors előtervezését az elméleti terítékeknek. A szoftver végeselem analízis speciális eszközei segíti a szerszámtervezés lépéseit. A modellek hálózása teljesen automatikusan történik, de ugyanakkor a felhasználó dönthet más hálózási paraméterek beállítása mellett is, ha szükségét érzi. Ezzel együtt azonban a szoftver használata nem igényel a mérnöktől különleges végeselemes tudást vagy

18 tapasztalatot. A Logopress3 Unbend funkciójával pár kattintás segítségével modellezhető a köztes alakítási lépések struktúrája, amely nagy segítséget nyújt a sáv elrendezés elkészítésében. A Logopress3 Strip Layout funkciójában lehetővé válik a sáv elrendezés valós 3D-s megjelenítése. Bármilyen lemezalkatrészt képes kezelni, még a változó falvastagságúakat is. A Logopress3 Tool and Die funkciójában a program sok munkát takarít meg a tervezőnek azzal, hogy nem kell az összes szerszám komponenst egyesével behelyezni a modell összeállításába (2.8. ábra). Ezt a feladatot egy pár beszédablak segítségével végezhető el teljes egészében. [10] A szoftver jellemző képességei: testek és felületek kezelése anyagvastagság kezelése testre szabható beépített anyagtár elvékonyodás és vastagodás elemzése feszültség- és alakváltozások megjelenítése automatikus hajlítás elemzés testre szabható hajlítás lehetősége teljes vagy részleges kihajlítás visszarugózások figyelembe vétele perem kezelés nyírások vizsgálata [10] 2.8. ábra Logopress3 szerszámtervezés [10] A szerszámtervezés funkció lehetőségei: vágási lépések kezelése hajlítási lépések kezelése formázó lépések kezelése lyukasztási lépések kezelése hézagok kezelése kúpos és lépcsőzetes domború felületek kezelése [10]

19 3 NX 9.0 RENDSZER PROGRESSIVE DIE WIZARD MODUL BEMUTATÁSA A lemezalakító szerszámok tervezése kapcsolódik a lemezalkatrész tervezéséhez. A szerszám tervezését a lemezalkatrész technológiailag helyes tervezése előzi meg. Majd ezt követően a technológus mérnök a lemezalkatrész átvételi előírásainak és műhelyrajzának vizsgálata után átgondolja, hogy a lemezalkatrész kialakításához milyen technológiai műveletek szükségesek. Az NX PDW szoftver szakmodulja segítségével előállítható a lemezalkatrész terítéke, a sávterve, a technológiai műveletsorrendje. Majd pedig mindezt követően a szerszámház kiválasztása és az alakadó elemek kidolgozás. Legvégül pedig az elkészült dokumentációjával zárul a tervezési folyamat. Az NX Progressive Die Wizard szakmodulja a főprogram indítását követően érhető el a Start All applications Progressive die Wizard helyen. A gomb megnyomása után megjelenik a modulhoz tartozó menüszalagpanel (3.1. ábra), amelyen a tervezés menetének lépései logikai sorrendben találhatóak meg. Ez három egységre osztható: 1. Technológiatervezés 2. Szerszámtervezés 3. Dokumentáció készítése A három fő egységet megelőzi két előkészítő művelet: a közbenső állapot (Intermediate Stage Tool) és a projekt előkészítés (Initialize Project) parancsok. A három fő logikai egységhez tartozó parancsokat és elvégzendő feladatokat a továbbiakban ezen logikai csoportosítás szerint részletesen tárgyalom ábra NX PWD panel ikonsora 3.1 Technológiatervezés Előalakok meghatározása - Intermediate Stage Tool Az előalakok meghatározása több parancs egymást követő műveletből áll. E funkció elsődleges célja, hogy többszörösen hajlított lemezalkatrészek esetén hajlítási sorrendet (előalakokat) határozzunk meg előállítva a kész alkatrész geometriához vezető köztes hajlítási fázisokat. Ebben a lépésben módosíthatjuk a kihajlítás mértékét befolyásoló semleges szál eltolódási tényezőt, illetve létrehozhatunk előhajlításokat és a visszarugózás kompenzálása végett alkalmazott túlhajlításokat. A művelet során előállíthatjuk az alkatrész hajlításának technológiai lépéseit (3.3. ábra). Ezt megtehetjük a kész alkatrész felől a teríték irányában (Part to Blank), illetve olyan esetben,

20 amikor rendelkezünk az alkatrész helyes terítékével, akkor a teríték felől a kész darab felé (Blank to Part) is meghatározhatjuk a fázisokat. A parancs definíciós felületén (3.2. ábra) a sorrendiség meghatározás után, lehetőség van az előalakok kiosztási irányának (Orientation) és az előtolás értékének (Pitch) beállítására ábra Közbenső állapot parancs eredménye 3.2. ábra Közbenső állapot parancs kezelőfelülete 3.4. ábra Elrendezési terv parancs eredménye Projektindítás Initialize Project Ebben a parancsban létrehozhatjuk a szerszámtervezéshez a programnak szükséges struktúrát, mely egy keretrendszer, ami a program saját logikájának megfelelően van összeállítva. Létrehozásakor még csak üres fájlok halmaza a parancs eredménye, azonban ekkor már rendelkezik a későbbi kapcsolatrendszerrel a különböző elemek között, ami a tervezés során készülnek el. Terítékgenerálás Blank Generator A terítékképzés során a kész alkatrészhez kiválasztjuk közbenső állapot parancsban (Intermediate Stage Tool) létrehozott terítéket. Emellett ekkor rendeljük hozzá az alkatrészhez az anyagi minőséget. Az NX PDW-ben egy Excel alapon működő adatbázisban kell meghatároznunk a számunkra szükséges anyag minőséget. a program egy üres struktúrát ad, amelyben megtalálható minden paraméter, amire a PDW-nek szükség lehet a tervezés során. Ezekhez a paraméterekhez csak megfelelő értéket kell hozzárendelni. Elrendezési terv Blank Layout Ebben a műveletben adjuk meg a sávunk kívánt szélességét, illetve az alkatrész terítékének elrendezését. Két teríték között megadhatjuk az X és Y irányú távolságot és az elforgatás szögét (3.4. ábra). Lehetőségünk van az soros elrendezésen túl, több soros elrendezésre is. A legmegfelelőbb elrendezést e paraméterek változtatásával intuitív módon

21 találhatjuk meg. Közben a program automatikusan kiszámítja az éppen aktuális lemez kihozatali tényezőt, amit figyelembe tudunk venni a sáv elrendezés kiválasztásakor. Hulladékterületek tervezése Scrap Design A hulladékterületek tervezése lépésben a teríték körül eltávolítandó anyagrészt felosztását végezzük (3.6. ábra). Erre azért van szükség, hogy legyártható és technológiailag helyes kivágó illetve lyukasztó bélyegek jöjjenek létre a későbbi lépésekben. A parancsban létrehozzuk az eltávolítandó területet, majd pedig felszabdaljuk azt több megfelelő részre (3.5. ábra). Ezeket a területeket kitudjuk egészíteni túlvágásokkal és kicsípésekkel. Ezen kívül megadhatjuk a lyukasztásokat illetve a helyrehúzó csapok későbbi helyeit ábra Hulladék területek tervezése parancs kezelőfelülete 3.6. ábra Hulladék területek tervezése parancs eredménye Sávterv Strip layout Ennél a műveletnél készítjük el az előző lépések eredményeiből a sávtervet. Itt adjuk meg, hogy az alakítási technológia hány állomásból fog állni. Mindegyik állomáshoz hozzárendelhetünk vágási műveleteket, amiket a hulladék területek tervezésénél határoztunk meg ábra Sávterv parancs eredménye

22 Továbbá itt rendelhetjük hozzá mindegyik állomáshoz valamely közbenső állapot modelljét a lemezalkatrészünknek. Megadhatunk művelet nélküli állomásokat is annak érdekében, hogy a tervezés későbbi fázisaiban megelőzzük azt, hogy a két szomszédos művelet alakadó elemei összeérjenek. A művelet során lefuttathatjuk az anyag eltávolítás szimulációját, így láthatjuk, hogy valóban hogyan távolítódik el sávból (3.7. ábra). Erőszükséglet számítás Force Calculation Ahhoz, hogy a szerszámhoz présgépet tudjunk választani, ismernünk kell az alakítás során fellépő erők összességét, illetve a nyomásközéppontot. Ennél a műveletnél a program automatikusan felismeri a vágási műveleteket, az előzőleg kialakított sávtervben. Így ezen kívül a technológusnak már csak a hajlítások, alaksajtolások felületeit kell megadnia. Így ezekkel kiegészítve együtt számolja ki a PDW a szükséges erő mértékét és helyét. 3.2 Szerszámtervezés Szerszámház tervezés Die Base A szerszámház kiválasztása parancsban tudjuk kiválasztani az program előre definiált adatbázisából a számunkra szükséges szerszámházat (3.9. ábra). Itt határozzuk meg a szerszámházhoz tartozó szerszámlapok számát és azok geometriai méreteit, vastagság, hosszúság, szélesség (3.8. ábra). A létrehozott szerszámházat természetesen később az asszociativitásból adódóan módosíthatjuk, sőt a Die Tool eszköz segítségével akár később összevonhatunk két vagy több szerszámlapot is egy lappá, vagy egy lapot feldarabolhatunk több darabra ábra Lehetséges szerszámház kialakítás 3.8. ábra Szerszámház tervezés parancs kezelőfelülete

23 Szerszámtervezés beállításai Die Design Setting Ebben a parancsban adhatjuk meg a vágórés méretet, a túlvágás hosszát, a vágólap áttörésének méreteit, illetve a sávemelési magasságot. Kivágó-lyukasztó bélyegtervezés Piercing Insert Design Ennél a műveletnél tervezhetjük meg a vágóbélyegeket illetve a lyukasztó bélyegeket. A hulladék területek felhasználásával szabványos illetve bélyegeket is létrehozhatunk. A bélyegeken túl, a vágólap áttöréseit illetve szabványos vágóperselyeket is elhelyezhetünk a parancsban (18. ábra). Ezek mellett pedig ebben a lépésben adhatjuk hozzá a nyomólap és az alaplap áttöréseinek kialakítását is. Hajlító bélyegtervezés Bending Insert Design A művelet során a különböző hajlításokhoz szükséges hajlító bélyegeket, matricákat és a leszorító lapokat definiálhatjuk. Ezek lehetnek szabványos elemtárból generált illetve egyénileg meghatározottak is (19. ábra). Alaksajtoló bélyegtervezés Forming Insert Design Ennél a műveletnél adhatjuk meg a különböző mélyhúzott részekhez szükséges alakadó bélyegek illetve ellentartó matricákat ábra Hajlító bélyegek és matricák tervezése parancs kezelőfelülete ábra Kivágó-lyukasztó bélyegek tervezése parancs kezelőfelülete

24 Peremező elemek tervezése Burring Insert Design Ebben a parancsban alakíthatjuk ki a lemezalkatrészen található peremezendő részekhez szükséges bélyegeket és matricákat. Bélyegek kiegészítésének tervezése Insert Auxiliary Design Az előző lépésekben megtervezett kivágó-lyukasztó bélyegeket a bélyegtartó lapban rögzítenünk kell. Ere van lehetőség ezen a párbeszédablakban. A rögzítés történhet alakzásással és csavarrögzítéssel. A csavarral történő rögzítés csak bizonyos bélyegméretek felett lehetséges. Ha egy művelethez rendelt bélyeg mérete a csavar rögzítést nem teszi lehetővé, ebben a parancsban van módunk a bélyeg geometriáját célszerűen kiegészíteni (3.13. ábra) ábra Szabványos alkatrészek parancs kezelőfelülete ábra Bélyegek kiegészítése parancs kezelőfelülete Szabványos elemtár Standard Parts Ebben a tervezési lépésben helyezhetjük el a különböző kereskedelmi elemeket a szabványos elemtárból (3.12. ábra). Ezek különböző gyártókra lebontva érhető el. A szabványos elemek használata biztosítja a folyamatos csereszavatosságot és a szerszám előállítási idejének csökkentését. A szabványos elemtár számos kereskedelmi terméket tartalmaz: rögzítő csavarok határoló csavarok ütköző csavarok csavar anyák

25 illesztő szegek helyrehúzó csapok vezető oszlopok vezető perselyek nyomórugók gázrugók alátétek sávemelők sávvezetők kilökők emelőszemek CAM egységek szerszámlapok Kibontások tervezése Relief Design Az alakítás során a lemezsávból kialakított alkatrész térbeli kiterjedése megváltozik. Ezért a zárt szerszámban ki kell alakítani olyan üregeket, amibe a már elkészült alkatrész alak anélkül elfér, hogy a következő löketben a már kész alakra valamelyik szerszámelem rázárna. Zsebek kialakítása Pocket Design Ahhoz, hogy a szerszámlapokba el tudjunk helyezni különböző elemeket, ahhoz minden elemhez ki kell munkálni egy megfelelő alakú üreget. Ezért minden elem legyen az akár egy rugó vagy egy vágóbélyeg, rendelkezik egy meghatározott kivágó testtel. Mindez azért, hogy a szerszámlapokban lévő üregeket, furatokat automatizálva ki tudjuk alakítani. Ebben nyújt segítséget számunkra ez a parancs a szerszámtervezés során. 3.3 Dokumentálás, validálás Anyagjegyzék Bill of Material A parancs segítségével viszonylag könnyen létre tudunk hozni anyagjegyzéket az elkészült szerszámhoz, amit el tudunk menteni excel vagy html fájl formátumba. Összeállítási és alkatrész rajz Assembly and Component Drawing A szerszám dokumentálás részeként könnyedén és gyorsan tudunk ezzel a parancs segítségével összeállítási rajzot a szerszámról, illetve műhelyrajzot az egyes alkatrészeiről. Nagy előny e a teljes mértékű asszociatív kapcsolat a szerszám modellel, ez garantálja a mindenkori hatályos dokumentációt a változtatások automatikus követésével. Furattáblázat Hole Table A mai modern megmunkáló központok lehetővé teszik egyes alaksajátosságok automatikus előállítását annak jellemző pozíciójának ismeretében, ehhez a PDW az automatikus furattáblázat funkcióval nyújt segítséget. Jóváhagyás Tooling Validation Az NX PDW lehetőséget nyújt a szerszámtervezési folyamat végén ütközési és kinematikai vizsgálat elvégzésére, amit ebben a parancsban tudunk végre hajtani

26 4 LEMEZALAKÍTÓ SOROZATSZERSZÁM TERVEZÉSE A MEGADOTT ALKATRÉSZHEZ A következő fejezetben egy tényleges lemezalkatrész technológiai- és szerszámtervezés keresztül szeretném bemutatni az NX Progressive Die Wizard moduljának működését. Részletesen kitérek a tervezés logikai ívének bemutatása mellet az egyes aktív alakadó szerszámelemek konstrukciós kialakítását meghatározó szempontokra. A tervezést nagyban megkönnyíti, ha az alkatrészmodell az NX PDW által automatikusan felismerhető geometriai alaksajátosságokat tartalmaz. Ezért az alkatrész CAD modelljét az NX Sheet Metal Feature kiegészítő modul eszköztárával állítottam elő. Elsőként az alkatrész sorozatszerszámban történő előállításának technológiai kérdéseivel foglalkozom. 4.1 Alkatrész előkészítés, technológiai elemzés A lemezalkatrész technológiai elemzése Az alkatrész anyaga DC-04, amely egy hidegen hengerelt ötvözetlen lágyacél anyag. Ezt az anyagot általában nem nagy szilárdsággal rendelkező hidegalakítási eljárással előállított alkatrészek járatos anyagminősége. A lemezvastagság s=1,5 mm. Az DC04 lemezanyag mechanikai tulajdonságai a következők: Folyáshatár: R eh = 210 MPa Szakítószilárdság: R m = MPa Nyírószilárdság: τ ny = 0,8 R m = 280 MPa A szerszámtervezési folyamat első lépéseként az alkatrész geometriai elemzését végzem el. Az alkatrész követi a lemezalkatrészekre jellemző kialakítást, az éles sarkok helyett lekerekítések vagy pedig letörések vannak rajta. Az alkatrészen a két féle hajlításon kívül nem található más tűrésezett méret. A többi méret tűrése a jelöletlen tűrésekre vonatkozó MSZ ISO 2768 szerint értelmezendő ábra Az alkatrész modellje

27 A hajlítások tűrésezése miatt meg kell vizsgálni, hogy a hajlítást követő visszarugózás után hány fok lesz a tényleges elkészülési érték, és ebből adódóan szükség van-e túl hajlításokra, hogy az alkatrész a megadott tűrés tartományba essen. Első lépésként meg kell határozni a 4.2. ábra segítségével a visszarugózási tényezőt (K). Ehhez először ismernünk kell a hajlítási sugár (r 2 ) és a lemezvastagság (s) hányadosát, majd ezt az értéket a nomogram vízszintes tengelyéről felvetítjük az anyagminőségnek megfelelő görbéhez majd a metszéspontból a függőleges tengelyre vetítjük. ahol: α 2 = 90 és r 2 = 5 mm esetében r 2 s = 5 = 3,33 K = 0,98 1,5 K = α 2 α 1 α 1 = α 2 K = 90 0,98 = 91,2 α 1 α 2 r 1 a túlhajlítás szöge a hajlítás szöge a visszarugózás után a visszarugózásra kompenzált szerszám rádiusza 4.2. ábra A visszarugózási tényező meghatározása [11] α 2 = 30 és r 2 = 6 mm esetében r 2 s = 6 = 4 K = 0,97 1,5 K = α 2 α 1 α 1 = α 2 K = 30 0,97 = 31 Ezért ahhoz hogy a tűrés mezőbe essen a visszarugózási érték, ahhoz túl kell hajlítani azt, így a hajlítási szög 31 lesz

28 4.1.2 A teríték és a hajlítási lépések meghatározása 4.3. ábra A semleges szál korrekciós tényezőjének meghatározása [11] A tűrések és visszarugózások vizsgálata után még meg kell határoznunk a hajlításoknál a semleges szál helyzetét, ami az alkatrész teríték (4.3. ábra) számításához elengedhetetlen. A terítékszámítást az NX PDW végzi automatikus módon, de a semleges szál eltolódási tényezőjének felét az un. Neutrális Faktort (NF) meg kell adnunk. A semleges szál eltolódási tényezőt (ξ) a 4.3. ábra segítségével tudjuk meghatározni. Ehhez ismernünk kell a közepes sugár (r k ) és a lemezvastagság (s) arányát. Ezt az értéket felvetítjük a nomogramon a megfelelő görbéhez, majd a metszéspontot átvetítjük a függőleges tengelyre, ahonnan a korrekciós tényező értéke leolvasható = 90 és r = 5 mm esetében r k s = r + s 2 s és = 5 + 1,5 2 1,5 = 30 és r = 6 mm esetében r k s = r + s 2 s = 6 + 1,5 2 1,5 = 3,833 ξ = 0,96 NF = ξ 2 = 0,96 2 = 0,48 = 4,5 ξ = 0,94 NF = ξ 2 = 0,94 2 = 0,47 A fenti értékek alkalmazásával a az NX PDW által létrehozott teríték képe látható a 4.4. ábran. Ezt követően el kell végezni a hajlítási lépések sorozatának meghatározását az Intermediate Stage Tools parancs segítségével. Ennek alapja, hogy egy hajlítási lépéshez szükséges szerszámok geometriai kialakításuk figyelembe vételével ne ütközzenek, ehhez elegendő számú hajlítási lépésre kell osztani a kész alkatész eléréséhez szükséges hajlítási műveleteteket

29 4.4. ábra Az alkatrész terítéke Az NX PDW ezen lépésében a köztes alakokat 4.5. ábra szemlélteti. ezeket az alakokat fogjuk felhasználni a sávterv előállítása során a megfelelő lépésbe importálva ábra Az alkatrész hajlítási fázisai 4.2 Technológia tervezés A technológiai tervezés az NX PDW modulja logikai ívét tekintve nem tér el a lemezalkatrészek klasszikus technológia tervezés során meghatározott lépések sorrendiségétől. Az elrendezési terv kialakítása Az elrendezési terv meghatározásához figyelembe kell venni az MSZ 52 hidegalakításról szóló szabvány ide vonatkozó ajánlásait [12]. Ilyen paraméter a hídszélesség és a szélráhagyás. Ezekre az értékekre a szabvány minimum értékeket ad meg az anyagminőség és a lemezvastagság függvényében. Az elrendezési terv kialakításánál továbbá figyelembe kell vennünk a megvezetés és a helyrehúzó csapok furatainak és geometriai elhelyezéseinek lehetőségeit is. Ezek a paraméterek fogják együttesen meghatározni a sávszélességet és a sáv előtolás értékét, illetve az anyagkihozatali tényezőt is. Ahhoz, hogy minél gazdaságosabb technológiát tervezzünk, minél jobb az anyagkihozatali tényezőt kell elérnünk, ugyanakkor törekednünk kell a szerszám egyszerűségére is, mivel bonyolult szerszámok megbízható üzemeltetése többletköltségeket eredményez. A híd szélessége az alkatrész anyag minőség függvényében a szabvány szerint minimum a lemezvastagság 1,2-szeresének kell lennie [12]. Ennél azonban a vágóbélyegek későbbi

30 ideális minimális mérete miatt, nagyobb konstrukciós értéket választok, úgy hogy az ebből adódó sávtolás értéke egész szám legyen. Ezen elvek mentén készítettem több változatot az elrendezési tervre, majd az általam legjobbnak tartott tervvel folytattam a szerszámtervezést ábra 1. változat az elrendezési tervre Az első változatban (4.6. ábra) a sávtolás irányát az alkatrész terítékének hossz tengelyével megegyezően határozom meg, egy soros elrendezés szerint. A sáv előtolási értékét 190 mm-re választottam, így a hídszélesség irányában technológiailag megfelelő vágóbélyeg készíthető. A sávszélesség értékét 100 mm-ben határoztam meg, ha figyelembe vesszük a helyrehúzó csapok lyukainak méretét, illetve meg maradó hídszélességet, ami szükséges sávban tartáshoz. Mivel ennél az elrendezésnél a sávban tartás a sáv két szélén valósul meg. Ennél a változatnál az anyagkihozatali tényező 49 % ábra Az elrendezési terv 2. változata 4.8. ábra Az elrendezési terv 3.változata A második változatnál (4.7. ábra) a sávtolás irányát az alkatrész terítékének hossz tengelyére merőlegesen határozom meg, egy soros elrendezésben. A sávtolás 78 mm-re választottam, így a hídszélességében megfelelő vágóbélyeg készíthető majd el. A sávszélességet ebben az esetben 192-re választom, ezzel is biztosítva a legkevesebb hídszélességnél nagyobb értéket annyival, hogy a szélesség egész szám legyen, és az oldalvágó bélyeg is elférjen. Ennél a változatnál az anyagkihozatali tényező 62%-ra alakul. A harmadik változatnál (4.8. ábra) a sávtolás irányát az alkatrész terítékének hossz tengelyére 45 fokban határozom meg, két soros elrendezésben. Ebben az esetben a sávtolás 120 mm, a sávszélesség pedig 330 mm. ezen elrendezési változatnál az anyagkihozatali tényező értéke 47 %. A három változat közül először a harmadik változatot zárom ki, mert a több soros elrendezés a későbbiekben meglehetősen bonyolítja a szerszám alakadó elemeinek kialakítását, emellett pedig az anyagkihozatali tényező is itt a legkedvezőtlenebb. Az első és a második

31 változat közül pedig a kedvezőbb anyagkihozatali tényezőn túl, a biztosabb sávban tartási lehetőségek miatt a második változatot választom a tervezés folytatásában, míg ha az első változat esetében kevesebb alakadó elemre is lenne szükség. A hulladék területek megtervezése Ebben a tervezési lépésben meghatározom az eltávolítandó anyagrész területét (4.9. ábra), majd pedig gyártható és technológiailag helyes bélyegekre osztom fel azt. A területeket úgy kell kialakítani, hogy az éppen soron következő hajlítás körüli legkisebb területet szabadítjuk fel, amiatt, hogy a lemezszalag minél merevebb maradjon és stabil legyen a sáv továbbítása. Továbbá meghatározom a helyrehúzó csapok furatainak helyzetét, és figyelembe veszem a szükséges túlvágásokat és oldalbevágásokat is. A túlvágásokra az esetleges sávtolási és sávtartási pontatlanságok miatt van szükség, az oldalbevágásokra pedig a túlvágások találkozásainál az esetleges sorja vagy kitüremkedés megelőzése végett ábra A hulladék területek felosztása A sávterv meghatározása A tervezés e szakaszában határozzuk meg a lemezalkatrész gyártástechnológiájának műveleti sorrendjét. Itt összegezzük az előző parancsok eredményeit. Meghatároztam az műveletek állomásainak számát, majd hozzárendeltem ezekhez az egyes műveleteket (lyukasztás, vágás, hajlítás). Abban az esetben, ha két szomszédos állomás műveleteinek alakadó elemei összeérnek, akkor a két állomás közé egy üres művelet nélküli lépést helyeztem el. A szerszámban a sávtovábbítás balról jobbra fog történni, így ennek megfelelően ismertetem, és számozom a lépéseket. A sávtervem (4.10. ábra) első lépéseként elvégzem a lyukasztási műveleteket, a peremezett furathoz, illetve ami a helyrehúzó csapokhoz szükséges. A második állomáson a peremezési műveletet fog megtörténni. Ezt a harmadik egy üres, művelet nélküli lépés követ, a hely szükséglet miatt. A negyedik és az ötödik lépésben a 30 fokos hajlítás körüli terület felszabadítása követi. Azért két lépésben, mert ezt az összetett és keskeny alakot egy szerszámmal nem lehetne megfelelően kivágni. Az hatodik lépésben üres, művelet nélküli állomás következik, hogy legyen hely az alakdó elemeknek egymás mellett

32 4.10. ábra Sávterv A hetedik lépésben a 30 fokos hajlítási művelet kerül elvégzésre. Ezt a nyolcadik lépésben szintén üres, művelet nélküli állomás követ, a hely szükségesség miatt. A kilencedik és tizedik állomáson a 90 fokos hajlításhoz szükséges vágási műveletek történnek, amivel a hajlítás körüli terület kerül felszabadításra. A tizenegyedik lépés ismét egy üres, művelet nélküli állomás. A tizenkettedik lépésben a 90 fokos hajlítás kerül elvégzésre. A tizenharmadik lépés ugyancsak üres, művelet nélküli állomás. A tizennegyedik lépésben végül pedig az elkészült alkatrész levágásra kerül a sávról, és elhagyja szerszámot. Az alakítás erő szükségletének meghatározása A szerszám működtetéséhez ismernünk kell a vágóerő szükségletet, hogy a szerszámhoz présgépet tudjunk választani. Az erőszükségletet a vágásokból és a hajlításokból, ideértve a peremezés műveletét is az NX Progressive Die Wizard automatikus kiszámolja nekünk, illetve egy úttal meg mutatja a nyomásközéppontot is. Általánosságban elmondható, hogy a lehúzó erőnek a vágóerő 5-10%-val lehet figyelembe venni. A program által kiszámított erőszükséglet: Továbbá lehúzó erő: F v = 468 kn F l = 0,1 F v = 0,1 468 = 46,8 kn A meghatározott erőszükséglet alapján az alkatrész legyártásához, tehát a szerszám működtetéséhez egy 50 tonnás présgép szükséges ábra Nyomásközéppont helyzete a sávterven

33 4.3 Szerszámelemek megtervezése A szerszámház kiválasztása Az sávterv elkészültét követően ebben a lépésben a program adatbázisából szerszámházat választok a sávtervhez (4.11. ábra). A sáv mérete az első és az utolsó vágó elem külső széle között mérendő, illetve még el kell látni a méreteket e szükséges technológiai ráhagyásokkal. Ennek figyelembe vételével a teljes hosszméret 1100 mm-re adódik, illetve a szélessége 260 mm-re, a vezetőelemeket tartalmazó lapok méretét 440 m-re választom. A szerszámház kialakítását tekintve 8 lapos, melyben a középső lengő rész fogja biztosítani a vágások előtt a sáv leszorítást, illetve a vágást követően a sáv lehúzását a vágóbélyegekről. A szerszámlapok vastagságát az MSZ 52 szabvány ajánlásai szerint választom meg (1. táblázat) [12]. Szerszámlap Jelölés Megnevezés Vastagság TP_h Fejlap 56 mm TBP_h Felső nyomólap 8 mm PP_h Bélyegtartólap 22 mm BP_h Lengő nyomólap 56 mm SP_h Lehúzólap 22 mm DP_h Vágólap 36 mm 1. táblázat Szerszámlapok vastagsága BBP_h Alsó nyomólap 17 mm DS_h Alaplap 56 mm A szerszám működési paramétereinek meghatározása Az NX PDW a szerszámház kiválasztása után tartalmaz, egy a szerszámház alapvető gyártási paramétereit tartalmazó párbeszédablakot. Az itt megadott paraméterek felhasználásával képezi le a vágórés értékével módosított szerszámgeometriákat az egyes illesztett alkatrészek illesztési hézagaival figyelembe vett méreteket. A szerszám paraméterek meghatározását a tapasztalati összefüggések és az MSZ 52 szabvány ajánlásai alapján végeztem el [12]. A választott paraméterek a következők: bélyeg vágólapba járási mélysége (PUNCH_PENETRATION): 3 mm bélyeg és a bélyegtartólap közötti illesztési rés (PUNCH_PP_CLERANCE): 0,025 mm bélyeg és a lengőlap közötti illesztési rés (PUNCH_BP_CLERANCE): 0,1 mm

34 bélyeg és a nyomólap közötti illesztési rés (PUNCH_SP_CLERANCE): 0,05 mm vágólap és a vágópersely közötti illesztési hézag (DIE_DP_CLERANCE): 0,025 mm vágólap áttörés kalibráló részének magassága (DIE_LIFE): 3 mm vágólap áttörésének szöge (CAVITY_HOLE_ANGLE): 3 alsó nyomólap (BBP) áttörés ráhagyása (SLUG_HOLE_OFFSET1): 2 mm alaplap (DS) áttörés ráhagyása (SLUG_HOLE_OFFSET2): 3 mm vágórés (DIE_PUNCH_CLERANCE): 0,05 mm A vágórés meghatározása: u optimális = c s τ ny = 0,003 1,5 280 = 0,05 mm ahol: u optimális : az optimális vágórés mérete s: a lemezvastagság τ ny : lemez anyagának nyírófeszültsége c: korrekciós érték 0,0016-0,01 (általam választott érték: 0,003) sávemelés (STRIP_LIFT_HEIGHT): 15 mm A sávemelés értéke az alakadó elemek méretétől függ, így ennek a kiszámítását az alakadó elemek tervezésénél fogom részletezni. présgép löketének beállítása (MACHINE_STROKE): 70 mm A présgép maximális lökete a sávemelésből (15 mm), az elkészült lemezalkatrész magasságából (50 mm), és biztonsági távolságból (5 mm) adódik össze ábra A választott szerszámház axometrikus nézete

35 A szerszámház felosztása a sávterv műveletei alapján A szerszámház az egyes alakító egységek összességét tartalmazza, hiszen a fejlap és az alaplap által közösítve van. Az egyes lapok gyártási előírásai és technológiailag helyes kialakítása miatt (pl: hőkezelés vetemedési előírásai) a szerszámlapokat a funkciójuk szerint csoportosítani szokás és az egyes csoportoknak megfelelően szegmensekké osztjuk. A sávterv figyelembe vételével a szerszámház belső lapjait a ábran bemutatott módon alakítási egységekre osztjuk. A szerszám szakaszai: ábra A szerszámház alakítási szakaszokra bontása I. Lyukasztás II. Peremezés III. Vágás I. IV. Hajlítás I. V. Vágás II. VI. Hajlítás II. VII. Levágás Lemezvágási műveletek funkcionális kialakítása I. lyukasztási szegmens kialakítása Az első lépésben a peremezett részhez lévő előlyukasztásához tervezem meg az lyukasztó szerszámokat és azok további szerszámelemeit. Az előlyukasztásán kívül, szükség van még két további lyuk készítésére a sávon, amik a további műveleteknél a helyrehúzó csapok lyukaiként (Pilot) fognak funkcionálni, ezzel biztosítva a pontos pozícióban tartást. A PDW adatbázisa lehetővé teszi, hogy a különböző szerszámgyártók által forgalmazott kereskedelmi áruk, pl. szabványos vágóperselyek alkalmazását. A lyukasztások elkészítését hivatott aktív szerszámelemeket kereskedelmi áruként rendelem és építem a szerszámházba kihasználva, hogy ezzel a megoldással olcsóbb tud lenni a szerszám az által, hogy a nagy sorozatban gyártott szabvány elemek olcsóbbak, mint az egyedileg előállított munkadarabok. Másik előnye a mindenkori csereszabatos minőség garantálása. Mindezek mellett így nincs szükség nagyméretű hőkezelt vágólapra, elegendő a bélyegekhez tartozó vágóperselyeket alkalmazni. A vágóperselyek további előnye ráadásul, hogy a szerszám későbbi felújítása, javítása esetén gyorsan cserélhető az adott persely. A vágóperselyek tehát egy nemesített szerszámlapba lettek elhelyezve, amit aztán az alsó nyomólapra rögzítettem két darab M6-os belsőkulcsnyílású csavarral, és két darab 8-as átmérőjű illesztőszeggel pozícionáltam (4.14. ábra). A szerszámlap azon felét, amely a peremező művelet felé esik, alakosra lemunkáljuk, különben a peremezéshez szükséges alakadó elemek nem férnek majd el

36 4.14. ábra Lyukasztó perselyek kialakítás ábra A lyukasztó bélyegek a szerszám zárt állapotában A lyukasztó bélyegek közül a két helyrehúzó csap bélyegjeit szintén a szabványos elemek közül választottam, a peremezendő előalak kivágásához pedig nem kereskedelmi, egyedi bélyeget készítettem. A két szabványos bélyeg fejkialakításából adódóan a bélyegtartólapba alakzáróan kerül megfogásra, a nem szabványos lyukasztó bélyeg pedig csavarral kerül rögzítésre a fejlaphoz (4.16. ábra) ábra A lyukasztó bélyegek fej kialakítása A lyukasztó művelethez szükséges lehúzólap az egyszerűség és a kevesebb elemszám érdekében a következő művelet, a peremezés matricájával egyben kerül kialakításra. A lehúzólapot a lengő nyomólaphoz csavarokkal rögzítem, illetve illesztőszegekkel pozícionáltam. III. vágási szakasz kialakítása A szerszám e szakaszában az első hajlítás körüli terület kerül felszabadításra két lépésben. A vágólapot úgy alakítom ki, hogy csak a legszükségesebb méretűek legyenek, a vágóél és a rögzítés helyigényét figyelembe véve. Ebből adódóan két kisebb szerszámlapból készül el ez a szakasz. Mindkét lapot két-két darab M6-os csavarral fogatom le az alsó nyomólapra, illetve két-két darab 8-as átmérőjű illesztőszeggel pozícionálom őket (4.17. ábra)

37 Itt is szükség van lehúzólapra, ami a lengő nyomólapon helyezek el. Itt is érvényes az, hogy két kisebb lapot alakítok ki és hasonlóan rögzítem és pozícionálom azt, mint a vágólapokat. A vágóbélyegekhez alakjuknál fogva nem lehetséges szabványos elem felhasználása, egyedi bélyegek kialakítására van szükség (4.18. ábra). A bélyegek mérete alapesetben nem teszi lehetővé a bélyegtartólapban lévő vagy pedig a fejlaphoz történő rögzítést. Így a bélyegeknél bélyegfej kiegészítést alkalmaztam, aminek köszönhetően lehetőség nyílik két-két darab csavarral a rögzíteni őket, a pozícionálást a bélyegtartólapba kimunkált zsebek látják el ábra A vágólapok kialakítása felül nézetből ábra A lehúzólapok és a bélyegek kialakítása V. vágási szakasz kialakítása A szerszám e részén a munkadarab oldalán elhelyezkedő nagyméretű hajlítások felszabadítás miatt szükségesek, az első vágáshoz hasonlóan itt is két előtolási lépés alatt távolítjuk el a hulladék anyagot. A vágólapokat (4.20. ábra) és a lehúzólapot (4.19. ábra) is az első vágásnál ismertetett elvek szerint és módon alakítottam ki. A lehúzó lapot azonban ennél a műveletnél egy darabból készül, mert a biztos rögzítés és a pozícionálás csak akkor biztosítható a már elkészült kisebb 30 -os hajlítások miatt. A létrehozott bélyegek közül az egyik fajta igényel bélyegfej kiegészítést alakjából adódóan a másik fajtánál a kivágott anyagrész területe miatt megfelelő térbeli kiterjedéssel rendelkezik, hogy csavarral lehessen rögzíteni a bélyegtartó laphoz. alapesetben rendelkezésre áll az elegendő hely a rögzítéshez (4.19. ábra). VII. levágási művelet kialakítása A szerszám utolsó műveleténél a készre alakított lemezalkatrész eltávolításra kerül a sávból. Ehhez egy vágólapot hoztam létre, amely két darab csavarral kerül lefogatásra az alsó nyomólaphoz és a pozícionálása két darab illesztő szeggel történik. A vágó bélyeg lehetővé teszi a gond nélküli rögzítését a fejlapba két darab csavar segítségével. A vágáshoz szükséges lehúzólap az előző művelet, a második hajlítás helyrehúzó csap tartólapjával egyben kerül kialakításra az egyszerűsítés kedvéért

38 4.19. ábra A bélyegek és a lehúzólap kialakítása ábra A vágószegmensek kialakítása ábra A levágóbélyeg kialakítása ábra A vágólap kialakítása A peremező művelet kialakítása A vágással ellentétben, ami fentről lefelé történik, a peremezés alulról felfelé jön létre. Ezért a peremező bélyeg az alsó nyomólapba kerül rögzítésre két darab csavarral és két darab illesztőszeggel kerül pozícionálásra. A rögzített peremező bélyeg hosszát úgy határoztam meg, hogy a kialakított peremen 3 mm-rel túlfusson, ezzel kalibrálva azt. A peremező bélyegen kívül a helyes alak kialakításának érdekében szükség van peremező matricára (ellendarabra) a bélyeggel szemben. Ez a lengő nyomólapba kerül rögzítésre szintén két darab csavar és két darab illesztőszeggel. Továbbá a peremező matricában elhelyezésre kerül kétszer két darab helyrehúzó csap, hogy az alakítás közben a fellépő erők ellenében is a sáv a helyén maradjon, és pontosan készüljön el az előírt alak

39 A peremező bélyegen és peremező matricán kívül továbbá szükség van a sáv akadálytalan továbbítása érdekében egy sávemelő lehúzólapra, mivel a sávot az alakadó bélyegről az alakadást követően el kell távolítani annak megemelésével. A létrehozott lehúzó-emelőlapot két darab kisméretű vezetőoszloppal és vezetőpersellyel pozícionálom az alsó nyomólapon. Ezenkívül a megfelelő emelést két darab nyomó rugóval oldom meg, aminek a felső holtpontját egy-egy darab határoló csavarral rögzítem, a lehúzó-emelőlap alsó holtpontját pedig két pár ütköző csavarral határozom meg. A bélyeg és a matrica hőkezelt szerszám anyagból készül (4.23. ábra). A szükséges sávemelés magasságát a második hajlítási műveletet követően ismertetem, mert az a kritikus alakítás a sávemelési magasság meghatározása tekintetében Hajlítási műveletek tervezése IV. hajlítási szegmens kialakítása ábra A peremezés alakadó elemeinek metszete Ebben a lépésben a 30 fokos fülek felhajlításához szükséges alakadó elemek tervezését fogom elvégezni. Ehhez létrehoztam egy-egy darab külön álló hajlító bélyeget mindkét oldalra, amiket az alsó nyomólaphoz rögzítettem a két-két darab M6-os csavarral. A hajlító bélyeg pozícióját, ebben az esetben a kis méret és a helyhiány miatt nem lehet illesztőszegekkel biztosítani. Ezért pozícionálást az alsó nyomólapba süllyesztéssel oldom meg, a süllyesztés mértéke 2 mm. A hajlító bélyeggel szemben továbbá létrehoztam két pár hajlító matricát, mindegyik hajlításhoz egyet-egyet, amikre a hajlító bélyeg rá hajlítja a lemez anyagát. Azért négy külön álló hajlító matrica készül, mert így a hőkezelt drága szerszámanyag felhasználását csökkenteni tudjuk a szerszám kialakításakor. Ugyanakkor ez miatt a méretük csak egy-egy darab rögzítő csavart enged meg, illetve a pozícionálásuk is csak süllyesztéssel történhet a lengő nyomólapban. Ennél a hajlításnál is szükségünk van sávemelésre a sáv akadálytalan továbbítása miatt, így itt is létre hoztam a peremezéshez hasonlóan egy sávemelő lapot. A sávemelő lapot ebben az esetben vezetőoszloppal és vezetőpersellyel alakítom ki, illetve az emelést két nyomórugóval történik, amiknek a felső holtpontját egy-egy határoló csavarral állítom be, az alsó holtpontot pedig két pár ütköző csavar segítségével. Ez a sávemelő lap magába foglal négy darab kopóbetétet amik hőkezelt anyagból készülnek, míg a sávemelő elegendő csak nemesített anyagból elkészíteni. A kopóbetétekre a miatt van szükség, mert ez az a felület, amely odaszorítja a lemezt a hajlító matricához, még a hajlítást megelőzően a szerszámzárás közben

40 Az összeszorításnak a hajlítás pontossága miatt van szükség. A kopóbetétek méretüknél fogva szintén csak egy-egy csavarral kerülnek rögzítésre a sávemelő lapban, pozíciójukról pedig a sávemelő lapba való süllyesztésük gondoskodik. A hajlítás pontossága érdekében a leszorítás biztosításán túl, helyrehúzócsapokat helyezek el ennél a műveletnél is. A helyrehúzó csapok számára ebben az esetben azonban egy tartólapot hozok létre, amit a lengő nyomólaphoz rögzítek két darab csavar és két darab illesztőszeg segítségével. A hajlítás elemeit a ábra és a ábra egy a célszerűen választott metszősíkon létrehozott metszet segítségével szemléltetem ábra Az első hajlítás elemei ábra Az első hajlítás elemei metszetben VI. hajlítási részlet kialakítása Ebben a szakaszban az alkatrész készre alakítása történik a sávból való levágás előtt. Mindkét oldalon lévő 90 fokos hajlítás egy lépésben fog elkészülni. Ehhez az első hajlítás mintájára készítettem két külön álló hajlító bélyeget, amit az alsó nyomólaphoz rögzítettem és süllyesztéssel pozícionáltam a már ismertetett módon. A hajlító bélyeg magasságát akképpen határoztam meg, hogy az elvégzendő hajlítás egyenes szakaszán túlfusson legalább 3 mm-t, a hajlítás kalibrálása végett. A hajlító bélyegekkel párban létrehoztam egy-egy hajlító matricát is. Ennek a mérete a hajlító bélyeghez képest annyival különbözik, hogy az előzőekben felhajlított 30 fokos fülek miatt, rövidebbnek kell lennie a 90 fokos hajlításnak megfelelő teljes hosszhoz képest annyival, hogy biztonsági ráhagyás mellett is elférjen (4.26. ábra). A matricákat egy-egy csavarral rögzítettem a lengő nyomólaphoz, és besüllyesztve pozícionáltam azt. A sáv megfelelő helyzetének tartására ennél a műveletnél is helyrehúzó csapokat helyezek el, ebben az esetben a szimmetria miatt kétszer két darabot. A helyrehúzó csapok számára itt is tartólapot képezek ki, ami a következő művelet, a levágás lehúzólapjával egyben kerül kialakításra (4.26. ábra)

41 Ennél a hajlító műveletnél is, mint az előző hajlításnál, illetve a peremezésnél is sávemelésre és lehúzásra van szükség a hajlító bélyegekről. Ezért itt is egy sávemelő-lehúzó lapot készítettem, amely hasonló módon épül fel, mint a másik két esetben (4.27. ábra) ábra A hajlítás elemei metszetben ábra A hajlítás elemei A sávemelés meghatározása és sávvezetés kialakítása A sávemelés szükségességét és elvét már a szerszám szakaszainak tervezésénél ismertettem. Ezeken a sávemelő-lehúzólapon kívül azonban a sáv hossza és a sávemelő-lehúzólapok közötti távolságok miatt szükség van a további sávemelők alkalmazására (49. ábra). A szerszám indításakor, a sáv bejáratásakor továbbá szükség van oldalbevezetésekre is, mindaddig, amíg a helyrehúzó csapok nem tudják pozícióban tartani a sávot. Az oldalvezetős sávemelő a szabvány elemtárból választom, az vezetőlapot magam tervezem meg. A vezetőlapokon túl gondoskodom a sávterv végén a levágást követően a kész alkatrésznek a szerszámból való távozásáról egy kivezető csúszda tervezésével ábra A sávemelő elemek szerszámban A további sávemelőket szintén a szabvány elemtárban találhatóak közül választom, jelen esetben úgynevezett blokk emelőkre esett a választás (4.28. ábra). A sáv emelési magasságot a

42 vágólap felületétől mérve a legmagasabb hajlító bélyeg határozza meg, hiszen ahhoz, hogy minden alakító elemtől megemelje, ahhoz ettől az elemnél magasabbra kell emelni legalább 3 mm-rel magasabbra. Tehát a sávemelés magassága összesen így 15 mm-re adódik. 2. táblázat. A sávemelő nyomórugókat terhelő elemek tömege Az elem megnevezése Az elem tömege Sávterv Peremező lehúzólap Első hajlítás lehúzólapja kopóbetétekkel Második hajlítás lehúzólapja kopóbetétekkel Blokk emelők (összesen 3 db) Összesen: 2,28 kg 3,51 kg 4,24 kg 2,92 kg 0,86 kg 13,81 kg Az emelés nyomórúgók segítségével történik. Ahhoz, hogy a sávemelés megfelelően működjön, a rugókat méreteznünk kell. A rugók kiválasztásánál a következő szempontokat kellett figyelembe vennem: Mennyi hely áll rendelkezésre az emelőlap és a nyomólap vagy az alaplap között? Mekkora terhelést kell elviselnie egy rugónak? Mekkora úton kell az emelést végrehajtania a rugónak? Mekkora a felhasznált határolócsavar méretei? Mennyire nyomható össze a rúgó? Mekkora a rugó beépítési mérete? A szükséges emelőerőt úgy tudjuk meghatározni, ha ismerjük a terhelést. A terhelés jelen esetben a lemezsáv és az emelőlapok tömegéből adódik (2. táblázat). F összes = m összes g = 13,81 10 = 138,1 N Tehát az összes terhelés 138,1 N-ra adódik. A rugók számát a lapok tervezéséből ugyebár ismerjük, hogy 14 darab van, így meghatározható az egy rugóra eső terhelés. F egy rugóra = F összes = 138,1 = 10 N n rugó 14 Tehát minimum 10 N terhelés leküzdésére alkalmasnak kell lennie előfeszített állapotban a választott rugó típusnak. A rugóknak beszerelhetősége miatt a kialakításuknak rendelkezni kell egy minimum mérettel. Ha ezt figyelembe vesszük, akkor a legkisebb rugó is képes lesz a fentebb meghatározott rugóerők többszörösének teljesítésére. A rugók terhelés értékeit az előfeszítettség függvényében adják meg a gyártók, ha katalógusból választunk. A rugókat 50 %-os előfeszítéssel fogom beszerelni a szerszámba

43 (4.29. ábra), így ehhez az értékhez szükséges rugót választok a fenn említett szempontok figyelembe vételével a FIBRO gyártó katalógusából. Egy ilyen beépítést mutat a 50. ábra ábra A nyomórugó méretezés segédábrája [14] Az emelések alapjaiban a technológiából adódó lehúzó és leszorító-lapok funkcionális kialakítása biztosítja. Az első emelést biztosító szegmens a peremezés körül van kialakítva. A hajlítások elvégezhetőségét biztosító szerszámelemek funkciójukat tekintve szintén részt vesznek a sáv emelésében. Az egyetlen csak az emelési funkciót biztosító elem a szerszám középső szegmensén található MISUMI gyártmányú emelő betét (4.30. ábra) amely a két hajlítás közötti vágó szegmensen szolgáltatja a megkívánt emelési magasságot ábra Blokk emelő beépítve ábra Nyomórugó határoló csavarral A kimunkálások tervezése A vágások lehúzó lapjai esetében, illetve lengő nyomólapon zsebek kialakítását kellett végre hajtani annak érdekében, hogy alkatrész elkészült részét az összezárt szerszámban helyet tudjanak foglalni (4.32. ábra). A zsebek méretét biztonsági ráhagyásokkal terveztem, hogy az esetleges probléma esetén, se tudjon szerszámtörés bekövetkezni

44 4.32. ábra A kialakított zsebek bemutatása A kész szerszám összeállítása Az így elkészült szerszámról a mellékletek tartalmaznak összeállítási rajzokat. De a teljes szerszámkoncepció legalább látványszintű bemutatására elhelyezek itt két képet. A ábra a szerszám alsó részét hivatott bemutatni. Ezen jól azonosíthatók a szerszámház választás elején felállított műveleti egységek, most már tényleges geometriai kialakításukkal ábra A szerszám alsó része A szerszámház szükséges mérete megköveteli a 6db vezető oszlop beépítését. Szerszámozási tapasztalatok alkalmazásával a prés munkaterét jobban ki lehet használni ha a szerszám felső részében helyezzük el a vezető oszlopokat. A szerszám felső felét szemlélteti a következő oldalon bemutatott ábra

45 4.34. ábra A felső szerszámfél geometriai modellje