TEHNOLOGIA DE EXECUTIE PRIN DEFORMARE PLASTICA A REPERULUI "CAPAC INFERIOR"

TEHNOLOGIA DE EXECUTIE PRIN DEFORMARE PLASTICA A REPERULUI "CAPAC INFERIOR"

1. Analiza tehnologica a reperului

1.1. Posibilitati de realizare (pentru conditii de unicat)

Tinand seama de forma constructiva a reperului capac inferior si de grosimea materialului g=1,5mm, exista mai multe posibilitati de realizare a piesei in conditii de unicat :

a) Piesa se poate realiza din fasii de tabla care vor reprezenta desfasuratele cilindrilor piesei. Astfel vom avea nevoie de fasii de tabla cu urmatoarele dimensiuni, in [mm].

-pentru Ø54 →fasie 169,6x6

- pentru Ø38 →fasie 119,3x2,5

- pentru Ø26 →fasie 81,6x2,5

- pentru Ø10,2→fasie 32x3,5

Taierea se face la foarfeca ghilotina, iar asamblarea se realizeaza prin lipire.

b) In cazul in care exista posibilitati de dotare, reperul se poate realiza in conditii de unicat folosind stante si matrite modulate

Astfel, conform [9], se indeplinesc conditiile de realizare a acestei piese folosind stante si matrite modulate :

- cazul productiei de unicat

- forte de lucru mai mici de 24.000 daN

- grosimea sub 12mm

- raportul intre lungimea si latimea reperului sub 250mm

Posibilitatea realizarii e conditionata de dotarea atelierului in care se realizeaza reperul.

Tot pentru productia de serie mica sau unicate, conform [6], pe baza tipizarii si normalizarii pieselor, se extinde presarea la rece de grup, folosirea stantelor si matritelor universale si din elemente modulate, precum si stantarea si matritarea cu cauciuc, hidraulica, matritarea cu impulsuri magnetice, ambutisarea cu incalzirea locala a semifabricatului s.a.

1. Posibilitati de obtinere prin deformare plastica la rece

In conditiile unei fabricatii in serie mare, este economic sa se obtina piesa prin deformare plastica la rece, folosind stante si matrite special proiectate.

Reperul se poate realiza pornind de la un semifabricat plan, prin decupare si perforare, una sau mai multe operatii de ambutisare pentru realizarea treptelor de diametru, si o rasfrangere a marginilor pentru obtinerea formei si dimensiunilor finale. De asemenea daca se impune, poate

1.3. Analiza tehnologicitatii reperului ''Capac inferior''

In continuare se vor analiza posibilitatile de obtinere a preciziilor cerute pe desenul de executie, prin operatii de deformare plastica la rece pentru diferitele dimensiuni :diametre, inaltimi, raze de racordare.

Tabelul 1

A fost analizata si precizia care se poate obtine la decuparea semifabricatului plan, precum si precizia obtinuta la perforarea orificiului necesar rasfrangerii.

Se constata ca preciziile care se pot obtine sunt inferioare celor indicate pe desenul de executie, deci nu vor mai fi necesare alte operatii suplimentare.

Pentru o analiza completa a tehnologiei trebuie examinata si posibilitatea obtinerii razelor de racordare. Aceste raze de racordare au o influenta deosebita asupra tehnologiei de ambutisare si ele nu trebuie sa fie mai mici decat razele minime de indoire pentru materialul si grosimea din care se executa piesa ambutisata. Aceste conditii restrictive pentru razele de racordare sunt, pentru piese cilindrice, dupa cum urmeaza :

- intre peretele lateral si fundul piesei, r₁≥g

- intre peretele lateral si flansa, r₂≥(3)g

De asemenea, in cazul rasfrangerii valorile recomandate pentru raza de racordare intre peretele lateral si fundul piesei (R 1,5). In schimb, pentru obtinerea celorlalte valori ale razelor de racordare va fi necesara o operatie suplimentara de calibrare.

Pentru realizarea acestei analize au fost utilizate indicatiile cuprinse in [1], [13], precum si valorile abaterilor limita prevazute in STAS 11.111.

Determinarea formei si dimensiunilor semifabricatului

Determinarea exacta a formei si dimensiunilor semifabricatului pentru ambutisarea pieselor cave de diferite forme permite utilizarea din plin a materialului si exclude necesitatea cheltuielilor aferente stabilirii acestora pe cale experimentala.

Configuratia si dimensiunile semifabricatelor depind, in general de urmatorii factori :

1) forma si dimensiunile pieselor de ambutisat ;

2) tehnologia de prelucrare a pieselor ;

3) propietatile mecanice ale materialului semifabricatelor

4) procedeul de ambutisare

5) geometria partilor active ale sculelor matritei de ambutisare

6) valoarea jocului dintre sculele matritei de ambutisare

7) calitatea lubrifiantului folosit pentru ungerea semifabricatelor

In cazul ambutisarii pieselor din tabla, fara modificarea voita a grosimii materialului, diametrul semifabricatelor se determina egaland aria semifabricatului cu aria piesei finite, tinandu-se seama de adaosul de material pentru tundere. In acest scop, se imparte piesa finita in suprafete simple ale caror arii se pot calcula cu relatiile cunoscute din geometrie.

Fig. 1

3. Stabilirea semifabricatului (STAS)

Semifabricatele folosite pentru obtinerea pieselor prin presare la rece se confectioneaza din diferitele materiale metalice sau nemetalice.

Dintre materialele metalice folosite, in special sub forma de tabla, o mare raspandire au otelul, cuprul si aliajele lui (alama, alpacaua, si altele), aluminiul si aliajele de aluminiu, nichelul si aliajele sale, zincul si plumbul.

Alegerea materialului este o problema principala care trebuie rezolvata in vederea executarii pieselor prin presare la rece.De modul rezolvarii acesteia depind atat calitatea cit si precizia pieselor obtinute.De aceea,intotdeauna trebuie acordata o mare atentie stabilirii corecte a materialului pieselor.

Materialul semifabricatelor pentru obtinerea pieselor prin presare la rece se stabileste in functie de factorii tehnologici si de conditiile de exploatare a pieselor.Factorii tehnologici sunt determinati de complexitatea pieselor de prelucrat.Acestia se cararcterizeaza prin propietatile de intindere a materialului, care rezida in valoarea deformatiilor maxime admisibile, usurinta prelucrarii ulteriorare sau finisarii(strunjire, galvanizare, slefuire, etc.), posibilitatea de a se imbina mecanic cu alte piese (prin lipire, sudare, nituire).De asemenea, o mare importanta prezinta si factorii economici care depind, de volumul productiei dat.

Conditiile de exploatare a pieselor obtinute prin presare la rece impun materialelor din care se confectioneaza urmatoarele calitati :

Rezistenta mecanica ridicata, pentru piesele tuturor masinilor si aparatelor.

Rezistenta la coroziune, pentru piesele utilajelor folosite in industria chimica, in medicina.

Rezistenta la uzura, pentru obiectele de uz casnic, piese ale mijloacelor de transport etc.

Stabilitate termica, pentru piese de aparate, cazane si vase diverse de incalzire si fierbere.

Conductivitate electrica si magnetica pentru piesele diferitelor aparate electrotehnice.

Greutate mica, in special pentru constructii de aeronave si automobile.

Materialele metalice, feroase si neferoase, utilizate pentru confectionarea pieselor prin presare la rece sunt standardizate si se livreaza sub forma de table subtiri, table groase, platbande, si benzi de diferite dimensiuni.Suprafata acestora trebuie sa fie neteda si curata, fara sufluri, fisuri, stratificari, sau oxizi.

Conform [13] , se foloseste pentru reperul ''Capac inferior'' :

-materialul semifabricatului: alama, STAS 95-67

-semifabricatul: tabla din alama, STAS 289/2-87

Caracteristici ale materialului folosit (conform [6]) :

-rezistenta la rupere, Rm=290N/mm2

-alungirea relativa la rupere, A10=45%

-indicele Erichsen, IE=9-10mm

Conform [5], se obtin dimensiunile de livrare ale tablei de alama :

300 x 1000 ; 500 x 1000 ; 500 x 2000 ; 1000 x 2000

-gradul de ecruisare : m (moale)

-masa teoretica :12,8kg/m2 pentru g=1,5mm

Dupa cum se specifica in [10], [7], alamele se caracterizeaza prin plasticitate buna la rece, aceasta crescand odata cu continutul de Zn, pana ce se atinge limita maxima Zn=30-37%. Plasticitatea buna corespunde domeniului monofazic (solutie de substitutie a zincului in cupru) din diagrama de echilibru, deoarece reteaua cristalina corespunzatoare este cubica cu fete centrate, care are cea mai mare capacitate de deformare. Elementele insotitoare pentru a nu inrautati sensibil plasticitatea, vor fi :fier sub 0,1%, plumb sub 0,03%, bismut sub 0,003%, stibiu sub 0,005%, arseniu sub 0,03%, fosfor sub 0,05%, sulf sub 0.002%. Acestea micsoreaza plasticitatea indeosebi prin formarea unor compusi chimici duri si fragili, cum ar fi: Cu2Sb, Cu3As, Cu3P, etc.

Eficienta utilizarii semifabricatului

Prin croirea materialului se intelege stabilirea judicioasa a pozitiei relative a pieselor pe semifabricat, care poate fi banda sau foaie de tabla.

La stabilirea unei croiri rationale, se va urmari atat utlizarea economica a materialului cit si productivitatea muncii la stantare, sotul stantelor si folosirea judicioasa a pieselor.

Croirea rationala este aceea la care, la volumul si in conditiile de productie date, se asigura fabricarea pieselor la un cost minim.De aceea, la croirea materialului se vor avea in vedere atit cheltuielile aferente cit si cele necesare proiectarii si constructiei dispozitivelor.

Stabilirea pozitiei relative a pieselor pe banda este posibila in mai multe feluri, iar consumul specific de material si complexitatea stantei pot sa difere de la o varianta de croire la alta.In acest scop, se vor analiza cateva variante posibile de croire a materialului.

Mai intii se stabileste marimea puntitelor conform [8]; acesta se realizeaza in functie de natura si grosimea materialului ; tinand cont ca ele trebuie sa fie suficient de mari pentru a permite o decupare completa a piesei (compensind erorile de pas), pentru a asigura o rezistenta suficienta a materialului pentru realizarea avansului, dar, in acelasi timp, trebuie sa nu se piarda in puntite o cantitate mare de material.In acelasi timp se tine cont si de recomandarea facuta in [13] : cind la croire se obtin fisii de tabla ca deseuri, se recomanda marirea puntitelor laterale de material.

Marimile dimensiunilor puntitelor laterale a1 si intermediare b1 se

pot calcula cu formulele :

a₁=k₁k₂k₃a, [mm]

b₁=k₁k₂k₃b, [mm] ; conform [8],

Avem k₁ - coeficient in functie de material, k₁=1,2

k₂ -1,0 - banda trece prin stanta o singura data

k₃ -1,0-pentru stante cu avans si ghidare neprecisa a benzii.

S-au ales a si b din tabelul 6.3, [8] : a=2,1 ; b=1,7

Tinand cont de material si de recomandarile mai sus prezentate s-au stabilit valorile puntitelor: a₁=2,75 mm - puntita laterala, si b₁=2,50 mm -puntita intermediara.

In continuare se vor analiza trei variante de croire :

1 - Asezarea pieselor in line pe fasia de tabla, cu croirea longitudinala a benzii,

2 - Asezarea pieselor in linie pe fasia de tabla, cu croirea transversala a benzii,

3 - Croire in zig-zag.

Tabelul 2

- Varianta 1-

Se determina numarul benzilor care se obtin din foaia de tabla, conform [13],

n_b= , B - latimea foii de tabla, B=500mm

D - diametrul semifabricatului D=64,5mm

a₁ - puntita laterala, a₁=2,75mm

Se folosesc foi de tabla cu dimensiunile (STAS) 500 x 1000

Rezulta n_b=7,14 ; deci n_b=7 benzi

Numarul pieselor care se obtin dintr-o bandaa se determina cu relatia:

n_p=,

unde

L - lungimea foii de tabla

D - diametrul piesei (semifabricat circular)

b₁ - puntita intermediara

Rezulta n_p= 14,25 (semifabricat circular) ; deci n_p=14 piese

In urma croirii se obtin doua fisii de material:

- o fasie de latime l₁=62 mm, deseu recuperabil, care se va debita din foaia de tabla inaintea debitarii benzilor;

- o fasie de latime l₂=10 mm, deseu nerecuperabil (conform [13]).

In continuare se calculeaza:

- coeficientul de croiere a fasiei de tabla:

 ;

- coeficientul de utilizare a materialului; tinind seama de deseurile recuperabile:

, unde L - lungimea foii de tablaa

B - latimea foii de tabla

A_ef - aria efectiva a piesei ; A_ef=3237,26mm

Rezulta

-Varianta 2-

Foia de tabla se va taia in fasii pe directie transversala. Se va obtine acelasi coeficient de croire a fasiei (se foloseste acelasi tip de croire),

Se calculeaza numarul benzilor obtinute din foaia de tabla, n_b= ; n_b=28,5.

Deci se obtin n_b=28 benzi

Numarul pieselor care se obtin dintr-o banda n_p= , n_p Deci se obtin n_p=14 piese

Deseurile obtinute vor fi :

-o fasie de lasime l₁=40mm, deseu recuperabil

-o fasie de latime l₂=62mm, deseu recuperabil

Coeficientul de utilizare a materialului se calculeaza dupa relatia :

unde:

A_ef - aria efectiva a piesei ; A_ef = 3237,26 mm²

n - numar total de piese obtinute din foaia de tabla, n=n_pxn_b

Se obtine

-Varianta 3-

Se considera, in general ca acest tip de croire (in zig-zag) este avantajos deoarece piesele sunt intercalate. In schimb, latimea benzii nu poate fi prea mare, aceasta conducind la necesitatea folosirii unei stante complexe si a unei tehnologii mai complicate.

Se realizeaza calculul pentru o banda cu latimea de 250mm.

Distanta dintre doua randuri este b'=, rezultind

b'=58,02mm

Coeficientul de croire a materialului, se va calcula, conform relatiei:

unde:

n_r - numarul de rinduri ; n_r=

Deci n_r=4 rinduri

Se obtine pentru coeficientul de croire a materialului valoarea .

Pentru determinarea coeficientului de utilizare a materialului se calculeaza:

- numarul benzilor obtinute din foaia de tabla n_b=2

- numarul pieselor dintr-o banda.

N_p=2x14+2x13=54 piese

Deseul obtinut sub forma de fisie va fi de latime l₁=62mm.

Coeficientul de utilizare a materialului este de forma : , unde:

N - numar total de piese ; n=128 piese

A_ef - aria efectiva a piesei ; A_ef=3237,26mm²

L - lungimea foii de tabla ; L=1000mm

B - latimea foii de tabla ; B=500mm

Rezulta .

Ultima varianta, desi are un randament mai ridicat, implica realizarea unor stante mai complexe; cu costuri mai mari. Prin urmare, se va folosi a doua varianta, croirea transversala.

5. Analiza tehnologiei de executie

5.1. Calculul numarului si a succesiunii operatiilor

Pentru proiectarea unui proces tehnologic rational trebuie sa se tina seama de unele recomandari de ordin general, cum sunt cele prezentate in [8]:

- se va cauta sa se obtina piesa finita cu un numar mic de operatii si cu productivitate mare.

in general, dupa ambutisarea adanca se executa taierea marginilor piesei.

- la piesele de adancimi mari se va executa mai intai ambutisarea, perforarea si apoi rasfringerea marginilor.

- ambutisarea pieselor de forma complexa se face, atunci cand este posibil, intr-o singura operatie, pentru a asigura o calitate superioara a suprafetelor.

Piesa care trebuie realizata este o piesa cilindrica cu forma in trepte. Pentru a se putea realiza treptele de diametru este necesara o operatie (sau mai multe) de ambutisare.

Numarul operatiilor de ambutisare se calculeaza conform [1].

Se utilizeaza drept criteriu pentru stabilirea tehnologiei, un coeficient conventional de ambutisare, a carui expresie este:

m_y , in care

m_y - coeficientul conventional

D - diametrul semifabricatului plan ; D=64,5mm

h₁,h₂,h₃ - inaltimile treptelor cilindrice ale piesei;

h₁=6 mm; h₂=2,5 mm; h₃=2,5 mm.

d₁, d₂ - diametrele treptelor cilindrice ale piesei

d₁=54 mm; d₂=38 mm

Se obtine m_y=0,76

Acest coeficient conventional se compara cu coeficientul de ambutisare a pieselor cilindrice simple pentru prima operatie de ambutisare. Ambutisarea piesei este posibila intr-o singura operatie daca m_y≥m₁, in care m₁ este coeficientul de ambutisare a piesei cilindrice simple. Se stabileste conform [1], m₁=0,403.

Se observa ca se respecta conditia m_y≥m₁ deci piesa se va realiza dintr-o singura operatie de ambutisare.

Pentru obtinerea formei finale a piesei este necesara o operatie de rasfrangere a marginilor unui orificiu circular perforat in fundul piesei ambutisate.

Conform [1], se determina diametrul gaurii de rasfrant, considerand ca procesul se desfasoara ca la indoire:

, unde :

h - inaltimea bordurii,

r - raza de racordare, se recomanda r=7 mm. ,

g - grosimea materialului; g=1,5 mm.,

D₁ = 34,5 mm.

Se obtine d= 6,2 mm.

Cunoscand diametrul necesar dupa rasfrangere D=10,2 mm, se calculeaza gradul de deformare al materialului la rasfrangere, exprimat prin coeficientul de rasfrangere .

Se obtine m_r=0,60. Se compara cu valoarea limita a coeficientului de rasfrangere corespunzatoare orificiului perforat si materialului piesei ( [1], tab. 19), m_rlim=0.50.0.49. Se observa ca se satisface conditia necesara executarii operatiei de rasfrangere,

5. Calculul dimensiunilor intermediare

Dupa cum s-a aratat in subcapitolul 5.1, avem o singura operatie de ambutisare, deci nu avem dimensiuni intermediare.

5.3. Analiza tehnologiei de executie

Pentru obtinerea reperului ''capac inferior'' sunt posibile mai multe tehnologii de executie. Acestea vor fi prezentate in cele ce urmeaza. Se va stabili o varianta optima din punct de vedere al preciziei de executie, costului, productivitatii, complexitatii sculelor utilizate.

A.

1.Debitare benzi

Decupare

3.Ambutisare cilindrica in trepte, cu ultimul tronson si inaltime 3,5 mm

4.Retezarea fundului la h=3,5 mm

B.

1.Debitare benzi

Decupare

3.Ambutisare cilindrica in trepte

4.Perforare

5.Rasfrangere

6.Tundere

C.

Aceasta varianta este cea care se foloseste practic I.E.P.A.M. Barlad si este prezentata alaturat.

D.

1.Debitare benzi

Decupare

3.a) Ambutisare in trepte

b) Perforare

4.Rasfrangerea marginilor

5.Taierea marginilor

6.Calibrare (daca este necesara)

Tabelul 3

5.4. Stabilirea tipului de stanta/matrita

A.

Debitarea se realizeaza cu o foarfece ghilotina obisnuita, sau cu o masina de debitat.

Pentru decupare se foloseste o stanta pentru decupare din banda. Inaintarea benzii se face automatizat sau manual. Se va folosi o presa mecanica rapida.

Caracterul productiei: productie in flux, cu laturi mari, linii automatizate reglabile.

Pentru ambutisare se foloseste o matrita de ambutisare simpla, montata pe o presa hidraulica. Alimentarea se face manual sau cu un dispozitiv automatizat.

Operatia de retezare se realizeaza pe strung.

Aceasta varianta de proces tehnologic elimina necesitatea folosirii (si implicit, a proiectarii si executarii) unor scule de perforat si rasfrant. In schimb, diametrul semifabricatului plan circular va fi mai mare, la fel si deseurile rezultate. In conditiile undei productii de serie mare aceasta varianta este costisitoare si neeconomica.

B.

Debitarea se executa cu o foarfeca ghilotina sau pe masini de debitat (sunt productive).

Decuparea se realizeaza pe o stanta simpla de decupare, cu alimentare a benzii manuala sau automata.

Pentru ambutisare se foloseste o matrita de ambutisare simpla, pentru semifabricate individuale, montata pe o presa mecanica.

Rasfrangerea se realizeaza cu o matrita de rasfrant montata pe o presa hidraulica. Alimentarea cu semifabricate individuale se realizeaza manual.

Tunderea se executa pe strung.

Aceasta varianta presupune separarea tuturor operatiilor de deformare. Aceasta face ca sculele folosite sa aiba o constructie simpla, deci sa fie ieftine. In schimb productivitatea se micsoreaza datorita cresterii timpilor ajutatori de alimentare, manuire, etc. Se ocupa mai multe utilaje. Metoda este de asemenea nerentabila in cazul unei productii de serie mare.

C.

Varianta de tehnologie folosita la uzina din Barlad presupune folosirea undei stante simultane de decupare si perforare a benzii de semifabricat. Ambutisarea se realizeaza tot pe o matrita simpla, alimentata manual sau automatizat cu semifabricate individuale.

Dupa operatia de taiere a marginilor urmeaza o operatie finala de rasfrangere a marginilor, executata tot pe o matrita simpla. Metoda are o serie de avantaje:

- sculele folosite sunt relativ simple si ieftine

- productivitea este sporita prin suprapunerea operatiilor de decupare si perforare.

Exista insa si dezavantaje insemnate:

- precizia de executie este scazuta datorita executarii perforarii inaintea ambutisarii. Aceasta este o solutie netehnologica atunci cand avem de realizat o ambutisare in trepte.

- ambutisarea se realizeaza cu razele de racordare indicate pe desenul de executie, mai mici decat cele admisibile, existand pericolul rebutarii pieselor.

D.

Ultima varianta incearca sa inglobeze avantajele celorlalte tehnologii prezentate si sa elimine dezavantajele.

Varianta presupune decuparea semifabricatelor plane cu o stanta simpla din benzi. Urmeaza apoi ambutisarea si perforarea pe o matrita succesiva, folosind semifabricate individuale.

In continuare se executa rasfrangerea marginilor pe o matrita simpla urmata de o operatie de calibrare pentru obtinerea razelor de racordare de pe desenul de executie al piesei.

Ultima operatie este cea de taiere a marginilor, operatie ce se executa pe strung.

Aceasta varianta de tehnologie de executie realizeaza o precizie corespunzatoare in coditii de productivitate buna si cost relativ redus. Caracteristica productiei este: in flux pe loturi.

5.5. Lubrifiere si tratament termic

Dupa cum este cunoscut, in practica, ungerea semifabricatelor la ambutisare constituie o problema careia trebuie sa I se acorde o atentie deosebita. De modul cum se realizeaza ungerea semifabricatelor si de calitatea lubrifiantului folosit depind atat calitatea procesului de deformare a materialului cat si calitatea, precizia pieselor obtinute prin ambutisare.

Ungerea semifabricatelor la ambutisare prezinta urmatoarele avantaje:

- micsoreaza coeficientul de frecare dintre semifabricat si partile active ale sculelor matritei de ambutisare si implicit forta de ambutisare.

- imbunatateste procesul de deformare a materialului, ca urmare a actiunii substantelor active ale unor lubrifianti la suprafata semifabricatelor.

- revine subtierea excesiva a materialului in sectiunea periculoasa a pieselor ca urmare a micsorarii tensiunilor de ambutisare.

- imbunatateste calitatea pieselor ambutisate.

- mareste durabilitatea matritei de ambutisare.

Un lubrifiant de buna calitate trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa formeze o pelicula constanta si rezistenta intre semifabricat si suprafetele active ale sculelor matritei de ambutisare.

- sa aiba o aderenta mare si sa se usuce greu.

sa se inlature usor de pe piesele ambutisate.

- sa nu deterioreze mecanic sau chimic suprafetele sculelor matritei de ambutisare si suprafetele pieselor.

- sa aiba o stabilitate chimica ridicata si sa nu fie nociv.

In practica se utilizeaza mai multe tipuri de lubrifianti avand compozitie chimica diferita. Ei se impart in doua grupe:

- lubrifianti cu adaosuri de diferite materiale,

- lubrifianti fara adaosuri.

Cand gradul de deformare a materialului este mai mare de 40%, semifabricatele se fosfateaza in prealabil in solutii de saruri fosfatice, iar lubrifiantii folositi trebuie sa fie de calitate superioara. Un asemenea lubrifiant este seul de oaie. De asemenea lubrifiantii cu adaos de bisulfura de molibden se folosesc la operatii cu grade mari de deformare a materialului.

Pentru lubrifierea reperului ''capac inferior'' se foloseste seul de oaie. Ungerea bezilor se face cu ajutorul rolelor de pasla imbibata cu lubrifiant, iar ungerea semifabricatelor individuale se face prin introducerea acestora in lubrifiant sau manual cu pensula.

La ungerea semifabricatelor plane pentru ambutisarea pieselor cilindrice se recomana respectarea urmatoarelor reguli, conf.[13]:

- nu se admite ungerea completa a semifabricatului,

- lubrifiantul va fi intins numai pe suprafata semifabricatului care vine in contact cu placa de ambutisare sau se unge periodic, suprafata activa a placii de ambutisare,

- ungerea poansonului sau a partii semifabricatului care vine in contact cu poansonul nu este permisa deoarece se poate produce alunecarea semifabricatului pe poanson si astfel piesa rezultata este rebut,

- periodic, poansonul trebuie curatat de lubrifiant pentru a se asigura o aderenta mai buna intre acesta si semifabricat. Suprafata frontala a poansonului nu trebuie slefuita.

Lubrifiantii si semifabricatele trebuie pastrate in conditii corespunzatoare pentru a se preveni deteriorarea acestora. Depunerea de impuritati pe semifabricate sau in lubrifiant duce la uzura mai rapida a placii de ambutisare.

Inlaturarea lubrifiantului de pe piesele ambutisate se face prin unul din urmatoarele procedee:

- degresarea la cald in bai cu solutii alcaline,

- degresarea electrolitica,

- dizolvarea grasimilor cu ajutorul benzinei sau cu tricloretilena,

- curatirea cu ultrasunete,

- curatirea prin dizolvare cu ajutorul unor solventi organici,

- curatirea prin dizolvarea peliculei lubrifiante ci ajutorul unei solutii organice.

In procesul de ambutisare al pieselor din tabla, ca la oricare proces de deformare plastica la rece, are loc ecruisarea materialului. Aceasta duce la cresterea rezistentei materialului la deformare. In consecinta plasticitatea acestuia scade.

Ecruisarea metalului in timpul ambutisarii este un proces complex care depinde de mai multi factori, printre care:

- alungirea relativa a materialului pieselor,

- gradul de deformare a materialului,

- valoarea jocului dintre inelul de retinere a semifabricatului si placa de ambutisare precum si intensitatea eforturilor unitare de ambutisare,

- valoarea razei de rotunjire a muchiei placii de ambutisare si a razei muchiei poansonului,

- valoarea jocului dintre poanson si placa de ambutisare,

- viteza de deformare,

- procedeul de ungere si tipul lubrifiantului.

Datorita ecruisarii intre operatiile de ambutisare se aplica un tratament termic de recoacere interoperationala. In cazul de fata deoarece ambutisarea se realizeaza dintr-o singura operatie nu este necesar un tratament termic de recoacere.

5.6. Stabilirea variantei optime

In urma analizei variantelor de tehnologie de executie a tipurilor de stante si matrite necesare, tinand cont si de tipul optim de croire a benzilor, se stabileste varianta optima de tehnologie de executie ca fiind varianta D, constand din urmatoarele operatii:

- debitare a foii de tabla in benzi,

decupare semifabricat plan circular cu diametrul de 64,5 mm,

- ambutisare cilindrica in trepte si perforare a fundului la diametrul de 6,2 mm,

- rasfrangerea marginilor orificiului perforat,

- taierea marginilor.

5.7. Sinteza procesului tehnologic

Intregul proces tehnologic analizat pana acum poate fi sintetizat intr-o fisa tehnologica intocmita pe baza elementelor analizate.

6. Pozitionarea semifabricatului

6.1. Variante de pozitionare

Orientarea si fixarea semifabricatului in raport cu traiectoria sculei conditioneaza obsinerea piesei, precum si precizia, calitatea, realizate la operatia sau faza respectiva.

Orice corp solid are in spatiu sase grade de libertate, trei de translatie si trei de rotatie in lungul si respectiv in jurul a trei axe de coordonate perpendiculare intre ele, alese arbitrar.

In vederea prelucrarii semifabricatul este pozitionat si fixat, trebuind eliminate toate gradele de libertate. Sunt necesare si suficiente sase puncte de sprijin, dispuse in trei plane perpendiculare.

Semifabricatele plane utilizate in operatiile de deformare plastica la rece pot fi asimilate cu piese prismatice a caror orientare si fixare se realizeaza ca in figura alaturata.

Fig. 2

Punctele 1,2 si 3 de pe suprafata paralela cu planul xoy, proiectate in acest plan in punctele 1', 2' si 3' determina o suprafata denumita si suprafata de asezare.

Punctele de sprijin 4 si 5 proiectate in planul yOz in 4' si 5' determina o directie. Suprafata cuprinsa in planul yOz care contine aceasta

directie este denumita suprafata de ghidare. Prin sprijinirea pe aceasta suprafata sunt eliminate alte doua grade de libertate.

Ultimul punct de sprijin sase, care elimina si ultimul grad de libertate este proiectat in planul xoz in punctul 6'.

Suprafata cuprinsa in planul xoz in care se gaseste acest punct se numeste suprafata de sprijin.

Pentru mentinerea pozitia piesei pe cele sase puncte de reazem sunt necesare trei forte de strangere F1, F2, F3, perpendiculare intre ele si implicit pe cele trei suprafete definite. Ca si in cazul prelucririlor pri aschiere, la prelucrarile prin deformare plastica la rece nu este intodeauna necesar sa fie preluate toate cele sase grade de libertate. Este cazul matritelor simple pentru decupat, perforat, ambutisat sau indoit.

Suprafetele de asezare, ghidare ti centrare sunt realizate pri fixarea pieselor in elemente specifice constructiei de stante si matrite.

Suprafeta de asezare este materializata de suprafata activa plana (suprafata placii de taiere pentru operatiile de perforare si decupare, suprafata frontala a placii de indoire, suprafata frontala a placii sau a poansonului pentru ambutisare.)

Pentru realizarea suprafetei de ghidare sunt utilizate rigle de conducere sau alte elemente care au acest rol.

Ultimul grad de libertate este preluat prin opritori sau cautatori.

In cazul semifabricatelor individuale suprafetele de ghidare si sprijin sunt materializate pri elemente de diferite forme constructive. In majoritatea cayurilor de prelucrare prin deformare la rece aplicarea fortei de retinere F1 se face pri insasi actiunea poansoanelor in momentul in care acestea vin in contact cu semifabricatul.

Forta de retinere F2 lipseste in cazurile in care ghidarea semifabricatului se asiguri cu doua rigle de conducere.

In constructia de stante si matrite, forta F3, indreptata catre suprafata de sprijin, este prezenta numai in cazul in care stanta sau matrita

este prevazuta cu dispozitiv pentru alimentare automata.

Variantele de pozitionare alese pentru prelucrarea reperului "capac inferior" conform [8] , sunt redate in Tabelul 4:

Tabelul 4

6.2 Variante de avans

Avansul benzii de material pentru prelucrarea pe stanta sau matrita, de acestea depinzand direct productivitatea procesului dar si precizia prelucrarii.

O metoda foarte raspandita pentru realizarea avansului datorita simplitatii ei este folosirea avansului manual. Operatorul este cel care realizeaza forta de avans a benzii. Banda inainteaza pana la un opritor fix, urmeaza operatia de stantare, apoi banda este putin ridicata pentru a trece pe deasupra opritorului. Se realizeaza astfel avansul manual cat va permite opritorul. In locul unui opritor fix se mai pot folosi si alte elemente de pozionare, dupa situatie (opritor mobil cu arc cu actiune inversa, opritor fix cu cap inclinat sau sau diverse variante de cautatori).

Pentru marirea productivitatii si pentru sporirea securitatii muncii se pot folosi sisteme automate pentru realizarea avansului.

Mecanismele pentru avansul automat al benzilor prezinta o deosebita importanta deoarece ele permit aotomatizarea completa a procesului de presare.

Automatizarea avansului benzii se realizeaza cu ajutorul mecanismelor care fac parte din constructia dispozitivului de presare, respectiv si cu ajutorul mecanismelor universale care se pot asambla pe dispozitivul de presare. Mai raspandite sunt insa mecanismele de avans automat instalate pe presele universale: mecanismele cu role, cu clesti cu pene cu role, cu pene cutit, etc.. Aceste mecanisme permit reglarea pasului de avans si reglarea la diferite grosimi ale semifabricatelor.

In contnuare se va prezemta un mecanism de avans cu clesti, un mecanism cu domeniu mare de aplicare (benzi cu grosime pana la 5 mm.) si precizie foarte buna ( 0,08 mm la un pas intre 40 si 150 mm).

Cei doi clesti deplasabili ''A'' prind banda si o deplaseaza spre dreapta. Clestii ''B'' de strangere sunt amplasati intre clestii ''A'' si servesc pentru fixarea benzii in timpul stantarii si la mersul inapoi al mecanismului de avans.

In timpul stantarii clestii ''A'' se desprind de semifabricat, iar clestii ''B'' mentin semifabricatul in pozitie fixa pana cand poansonul se ridica si concomitent cu acesta clestii ''A'' se retrag. Dupa aceasta clestii de strangere se slabesc iar clestii de avans strang banda, deplasand-o, dupa care ciclul se repeta.

Pentru avansul automat al pieselor sau semifabricatelor individuale se folosesc mecansime cum ar fi: mecanism revolver, mecanism cu clapeta, cu buncar, cu gheare sau mecanism cu parghii articulate.

Fig. 3

Schitele stantelor si matritelor

7.1. Stanta de decupare.

Banda din tabla avanseaza pe placa activa printre riglele de ghidare pana la opritorul fix cu cap cilindric. Placa activa este centrat pe placa de baza prin stifturi si fixata cu suruburi.

Retinerea benzii in vederea stantarii se realizeaza cu ajutorul placii de retinere si eliminare actionata prin arcuri elicoidale si tiranti. Pentru o pozitionare precisa a placii se folosesc coloane de ghidare si bucse de ghidare.

Al doilea element activ este poansonul fixat in placa port-poanson cu suruburi si centrat cu stifturi. Forta dezvoltata de presa este transmisa poansonului, prin intermediul cepului, placii superioare si placii de presiune.

Ghidarea partii mobile fata de cea fixa se realizeaza prin intermediul coloanelor si a bucselor de ghidare.

7.2 Matrita de ambutisare si perforare.

Semifabricatul plan circular este pozitionat in placa de pozitionare care la randul sau este prevazuta cu o suprafata conica.

Placa este mentinuta pe pozitie de tijele extractoare aflate in contact cu o perna pneumatica. Fixarea placii pe tije se face prin intermediul suruburilor cu cap innecat.

Poansonul de ambutisare, care are rol si de placa activa pentru operatia de perdorare, este centrat in placa de baza cu stifturi si fixat cu suruburi. Placa de ambutisare este centrata si fixata de placa superioara cu stifturi respectiv suruburi.

Retinerea semifabricatului se face cu ajutorul elementului de retinere si eliminare care este actionat de arcuri elicoidale.

La coborarea partii mobile peste cea fixa se realizeaza retinerea semifabricatului. Imediat dupa aceasta se realizeaza ambutisarea si inainte ca aceasta sa se fi terminat poansonul realizeaza perfoarea.

Placa port-poanson, deasupra careia se gaseste o placa de presiune, este centrat cu stifturi si fixata de placa superioara cu suruburi.

Transmiterea fortei si face cu ajutorul cepului, iar ghidarea partii mobile peste cea fixa se realizeaza cu ajutorul coloanelor si al bucselor de ghidare.

Dupa terminarea ambutisarii si perforararii, sub actiunea pernei hidraulice, tijele extractoare imping placa care va scoate piesa de pe poansonul de ambutisare.

Eliminarea din placa de ambutisare este realizata de elementul 9, sub actiunea arcurilor 10.

7.3 Matrita pentru rasfrangerea marginilor

Semifabricatul ambutisat in vederea orientarii, va fi asezat pe extractorul 1 (suprafata frontala) preluindu-i-se trei grade de libertate, alte doua grade de libertate fiind preluate cu ajutorul placii de orientare 3. Placa de rasfrangere este fixata in placa de baza prin intermediul suruburilor. Extractoru are si rolul de a scoate piesa din placa de rasfrangere. El este actionat de la o perna pneumatica sau hidarulica a presei pe care se prelucreaza reperul.

Poansonul de rasgrangere este ghidat prin placa de ghidare astfel se asigura o directie foarte precisa de culisare. Poansonul este fixat in placa port-poanson, prevazuta cu o placa de presiune, si solidarizata de placa superioara cu suruburi.

Extragerea reperului de pe poanson se realizeaza folosind un surub extractor filetat la capat in placa de ghidare, capul surubului se sprijina pe placa de presiune. Coaxial cu surubul respectiv se afla montat si arcul elicoidal. La coborarea berbecului presei, prin intermediul capului de prindere, poansonul coboara in acelasi timp cu placa superioara si arcul de compresiune. Ghidarea se realizeaza cu ajutorul coloanelor si a bucselor respective. Placa 14 realizeaza retinerea semifabricatului extractorul 1 este coborat iar arcul 6 se comprima. Poansonul avanseaza si realizeaza rasfrangerea. La revenire, poansonul 13 se retrage primul, arcul 6 impinge placa 14. In momentul in care poansonul s-a retras in interiorul placii 14, are loc si retragerea placii prin intermediul surubului extractor 7, extractia fiind asigurata.

MATRITA DE RASFRANT

Fig. 4

STANTA DE DECUPAT

Fig. 5

MATRITA DE AMBUTISAT SI PERFORAT

Fig. 6

8. Calculul fortelor necesare

In continuare se vor calcula fortele necesare pentru prelucrare, in cazul stantei de decupare a matritei de ambutisare si perforare precum si a matritei de rasfrangere.

8.1 Decupare

a) Conform [8], se calculeaza forta tehnologica de taiere la stantare cu relatia:

F=Lgt daN , in care:

L=202,6 mm. si reprezinta lungimea conturului decupat,

g=1,5 mm si reprezinta grosimea materialului,

t=26 daN/mm2 si reprezinta rezistenta la forfecare.

Se obrine forta tehnologica la decupare F=7902,67 daN.

Forta de calcul la decupare se determina cu relatia F_C=1,3F. Se obtine forta de calcul cu valoarea F_c=10273,4 daN.

b) Forta pentru scoaterea semifabricatului de pe poansonul de decupare se calculeaza cu relatia: F_sc=K_scF=158 daN, in care:

F=forta de taiere

K_sc=0,02 si reprezinta coeficientul ce depinde de tipul stantei si de grosimea materialului.

c) Forta pentru impingerea piesei prin placa de taiere este calculata conform [8]:

F_imp=K_impF_n=237 daN., in care:

F=forta de taiere la decupare

n=1 si reprezinta numarul de piese aflate in portiunea cilindrica a placii de taiere (desi orificiul din placa activa este de forma conica si unghiul este mic).

K_imp=0,02.0.04 pentru alama

d) Forta totala se obtine prin insumarea fortei de calcul cu forta de eliminare a semifabricatului:FT=F_c+Q_e =10668,4 daN., unde:

F_c=1,3F - forta de calcul

Q_e=F_sc+F_imp - orta de eliminare

8.2 La ambutisare si perforare

a) Conform [8], forta la ambutisare va fi: F=pd₁gs_rK₁=2741,7 daN., unde:

d₁=26,75 mm-diametrul treptei minime calculat pe linia mediana,

g=1,5 mm-grosimea materialului,

s_r=29 daN/mm2-rezistenta la rupere,

K₁=0,75-coeficient in functie de grosimea si diametrul relativ al semifabricatului.

b) Forta de retinere se calculeaza cu relatia : Q=p/4[D2-(d₁+2r_pl)2]q=431 daN, unde:

D - diametrul semifabricatului,

D₁-diametrul treptei minime la ambutisare,

r_pl=1,5.3g-raza de racordare a muchiilor de ambutisare ale placii,

q=0,15.0,20 daN/mm2-presiunea de retinere.

c) Forta tehnologica la perforare se calculeaza cu relatia: F=Lgt=759,63 daN, in care L=19,47 mm si reprezinta lungimea conturului.

Forta de calcul la perforare F_c=1,3F=987,5 daN.

Scoaterea semifabricatului de pe poanson este asigurata de forta Q, mai sus calculata.

d) Forta pentru impingerea deseului prin placa de perforare se calculeaza cu relatia:

F_imp=K_impF_n=260,7 daN in care:

n=1,1 - numar de piese afalt in portiunea cilindrica a placii de perforare,

K_imp=0,02.0,04 pentru alama

e) Forta totala necesara operatiei de ambutisare si perforare se determina prin insumarea fortelor de calcul si de eliminare retinere: F_t=4150,9 daN.

8.3 La rasfrangere

La rasfrangerea marginilor orificiului circular, conform [8], forta tehnologica se determina dupa relatia: F=1,1pgs_c(D-d), unde:

D=10,2 mm-diametrul oridiciului rasfrant,

d=6,2 mm-diametrul oridiciului inainte de rasfrangere

g=1,5mm-grosimea materialului,

s_c=limita de curgere a materialului.

Forta tehnologica se mai poate calcula si dupa relatia F=k₁k₂p(D-d)R_n conform [13], si este 111,3 daN., unde:

k₁=1,1.1,2-pentru materiale moi, coeficient ce depinde de duritatea materialului,

k₂=0,7.0,8 - perntru forma parabolica care necesita o variatie mai mica a fortei, conform [13] fig. 8.7,

R_m=29 daN/mm2-rezistenta la rupere.

Forta de retinere si eliminare a piesei de pe poanson se calculeaza conform relatiei:Q=Aq=205 daN., in care:

A=2073 mm2-suprafata semifabricatului de sub dispozitivul de fixare,

q=0,15 daN/mm2-presiunea medie de retinere

Forta totala necesara rezulta ca avand valoarea F_t=316,3 daN.

Proiectarea elementelor componente

9.1 Stabilirea elementelor componente

1. Stanta de decupare

Elementele componente ale stantei de decupare vor fi prezentate in cele ce urmeaza impreuna cu principalele dimensiuni.

- Placa de baza este de forma dreptunghiulara cu deschidere circulara. Dimensiuni principale: lungime 250 mm; latime 128 mm; grosime , unde H reprezinta grosimea placii active.

- Stift de centrare cilindric cu diametrul de 6 mm si lungime de 55 mm, conform [6] tab.10.3

- Surub de fixare cu cap crestat M6x20.

- Placa activa dreptunghiulara 105x140 mm si grosime H=22 mm, conform [1].

- Rigle de conducere cu lungime de 140 mm, latime de 35 mm. Distanta intre rigle este de 70,8 mm iar jocul total dintre acestea si semifabricat este de 0,80 mm.

- Opritor fix cu cap cilindric. Dimensiuni principale: diametrul capului opritorului 8 mm; inaltimea capului 3 mm; diametrul corpului 4 mm; inaltimea totala 10 mm.

- Coloana de ghidare cilindrica cu un capat sferic de raza R 5 mm. Dimensiuni principale: lungimea totala 20 mm; diametrul 8 mm.

- Bucsa de ghidare de diametru 8 mm si inaltime de 12 mm.

- Placa de retinere si eliminare cu dimensiuni de 130x105x20 mm. Treapta de retinere este de diametru 68 mm si grosime 19 mm.

- Surub cu tija cu cap crestat M6. Lungimea partii filetate 8 mm, lungimea partii cilindrice 165 mm, diametrul portiunii cilindrice 8 mm si inaltimea capului surubului 6 mm.

- Arc cilindric de compresiune cu diametrul exterior 14 mm, grosimea spirei 2 mm, lungimea in stare libera 25 mm si numarul de spire 6.

- Coloana de ghidare cilindrica cu diametrul de 22 mm si lungimea de 135 mm.

- Bucsa de ghidare cu diametrul interior de 22 mm, diametrul exterior de 32 mm si lungimea totala de 40 mm.

- Placa superioara dreptunghiulara cu dimensiuni de 250x128x27.

- Cep de prindere M18x1,5, cu lungimea portiunii filetate de 18 mm si lungimea partii superioare de 45 mm.

- Surub cu locas hexagonal M6 cu lungimea tijei 35 mm, lungimea portiunii filetate 22 mm, diametrul capului 10 mm si diametrul cercului circumscris locasului hexagonal 5,8 mm.

- Stift cilindric Ø6x35 mm.

- Poanson decupare cu diametrul nominal de 64,5 mm, lungime de 60 mm si inaltimea gulerului conic de 2,5 mm.

- Placa port-poanson de forma dreptunghiulara cu lungime de 140 mm, latime de 105 mm si grosime , conform [6].

- Placa de presiune dreptunghiulara cu dimensiunile de 140x105x4 mm.

Matrita de ambutisare si perforare

- Placa de pozitionare Ø104 si grosime de 10 mm.

- Suruburi de fixare cu cap inecat M4x10, cu lungimea partii filetate de 8 mm.

- Tije extractoare cilindrice Ø12x66 mm.

- Stift de pozitionare Ø6x35 mm.

- Surub de fixare cu cap hexagonal M6x36, cu lungimea partii filetate de 25 mm.

- Placa de baza dreptunghiulara cu dimensiunile de 210x120x28 mm.

- Poanson de ambutisare cu dimensiunile nominale ale treptelor de diametru Ø26, Ø38 siØ54 mm. Inaltimea totala a poansonului este de 46 mm iar deschiderea circulara pentru perforare are inaltimea portiunii cilindrice de 1,65 mm.

- Placa activa de ambutisare are diametrul exterior Ø64 si diametrul

de fixare Ø96 mm.

- Element de retinere si eliminare cu diametrul partii active de 20 mm si diametrul exterior de 44 mm.

- Arc cilindric de compresiune cu diametrul exterior 10 mm, grosimea spirei 1 mm, lungimea in stare libera 25 mm si numarul de spire 5.

- Placa port-poanson Ø44x15 mm.

- Placa de presiune Ø44x4 mm.

- Placa superioara dreptunghiulara cu dimensiuni de 210x120x28.

- Stift de pozitionare Ø6x35 mm.

- Stift de pozitionare Ø8x40 mm.

- Coloana de ghidare cilindrica. Dimensiuni principale: Ø19x150 mm respectiv Ø18x150 mm.

- Bucsa de ghidare de diametru 27 mm si inaltime de 35 mm.

- Poanson de perforare cu diametrul nominal Ø6,2 mm, lungime 56 mm si gulerul conic de fixare 2,5 mm.

- Cep de prindere M18x1,5, cu lungimea portiunii filetate de 14 mm si lungimea partii superioare de 40 mm.

- Surub cu locas hexagonal M6 cu lungimea tijei 32 mm, lungimea portiunii filetate 18 mm, diametrul capului 6 mm.

- Surub cu locas hexagonal M8 cu lungimea tijei 28 mm, lungimea portiunii filetate 16 mm.

3.Matrita pentru rasfrangere

- Extractor cilindric cu diametrul ¯13 mm si diametrul de contact cu perna hidraulica ¯20 mm.

- Placa de baza dreptunghiulara cu dimensiunile de 210x120x28 mm si deschidere circulara ¯100 mm.

- Placa de orientare ¯100x19 mm.

- Coloana de ghidare cilindrica. Dimensiuni principale: Ø25x130 mm.

- Bucsa de ghidare cu diametrul de fixare ¯36 mm si inaltime de 45 mm.

- Arc cilindric de compresiune cu diametrul exterior 18 mm, grosimea

spirei ¯2,5 mm, lungimea in stare libera 100 mm si numarul de spire active 8.

- Surub extractor cu locas hexagonal M8 cu lungimea tijei 70 mm, lungimea portiunii filetate 10 mm, diametrul capului cu loca; hexagonal 12 mm.

- Cep de prindere M30x1,5, cu lungimea portiunii filetate de 22 mm, diametrul de prindere ¯40 mm si inaltimea totala de 40 mm.

- Surub de fixare cu locas hexagonal M8x50 mm.

- Placa superioara dreptunghiulara cu dimensiunile de 220x80x25 mm.

- Placa de presiune Ø220x¯80x8 mm.

- Placa port-poanson Ø220x¯80x20 mm.

-Poanson rasfrangere cu partea activa de forma parabolica , diametrul corpului de 17 mm, diametrul gulerului de 23 mm, inaltimea gulerului 4 mm si lungimea totals de 90 mm.

- Placa de ghidare 220x80x25 mm.

- Placa activa de rasfrangere ¯100x28 cu deschidere circulara de dimensiune nominala de 13 mm.

9. Calculul dimensiunilor zonei de lucru a elementelor active

Stabilirea corecta a valorii jocului dintre elementele active ale stantelor si matritelor si a dimensiunilor zonei de lucru are o deosebita importanta atat in ceea ce priveste calitatea pieselor cat si asupra durabilitatii stantelor si matritelor precum si a consumului de energie.

Jocul dintre elementele active ale stantelor reprezinta diferenta dintre dimensiunile zonelor de lucru ale poansonului si placa activa, adica jocul bilateral.

La proiectare, conform [6], valorile minime recomandate trebuiesc considerate ca valorile nominale ale jocului cu ajutorul carora se determina dimensiunile zonelor de lucru ale poansonului si placii active. Stanta va functiona normal pana la valorile jocului maxim.

a) Cazul elementelor active folosite pentru decupare.

Se stabileste valoarea jocului minim, [6], pentru decuparea alamei. Deoarece placa activa are suprafata laterala inclinata jocul se adopta cu 15% mai mic decat valoarea recomandata. Se adopta valoarea jocului .

Dimensionarea zonelor active se face conform [6], tab. 3.8. Se ia in consideratie executia individuala a elementelor active, piese cu configuratie simpla, productie de serie mare si de masa, daca sunt respectate inegalitatile:

si , in care

reprezinta jocul maxim.

reprezinta jocul minim.

reprezinta toleranta poansonului.

reprezinta toleranta placii active conform [13], tab. 5.10.

reprezinta toleranta piesei conform [13], tab. 5.11.

La decuparea piesei la dimensiunea de 64,5^+0,2/_-0,1 elementul activ care determina dimensiunea piesei este placa de taiere.

Conform [6], avem:

-dimensiunea gaurii placii active , cu .

-dimensiunea poansonului .

b) Cazul elementelor active folosite pentru perforare.

Valorile pentru jocul minim si maxim se pastreaza pentru acelasi material prelucrat si aceiasi grosime, respectiv si

Conform [13], tab. 5.10., avem:

reprezinta toleranta placii active.

reprezinta toleranta poansonului.

Pentru perforarea orificiului , elementele active vor avea urmatoarele dimensiuni:

-dimensiunea poansonului , cu .

-dimensiunea gaurii placii active .

c) Cazul elementelor active folosite pentru ambutisare.

Valoarea jocului dintre poanson si placa activa influenteaza asupra preciziei piesei si a calitatii procesului de ambutisare. Jocul unilateral dintre poanson si placa activa se stabileste cu relatiile:

, in care reprezinta valoarea limita superioara a grosimii materialului, reprezinta coeficientul de calcul al jocului la prima operaþie de ambutisare.

Tolerantele la executia placii de ambutisare si a poansonului sunt conform [6],[2]:

- pentru Ø54, diametrul nominal al piesei ambutisate, si .

- pentru Ø38 si Ø26 , diametrele nominale al piesei ambutisate, si .

- pentru treapta , dimensiune exterioara , iar diametrul placii active

- pentru treapta , dimensiune interioara , iar diametrul placii active

- pentru treapta , dimensiune interioara , iar diametrul placii active

Valoarea razei de racordare, , a muchiei active a placii de ambutisare are o mare influenþa asupra procesului de ambutisare, in principal asupra tensiunilor din materialul ambutisat, a fortei de ambutisare, a valorii coeficientului admisibil de ambutisare, a formarii cutelor si a durabilitaþii placii de ambutisare. Astfel micsorarea razei de racordare duce la marirea tensiunilor radiale de tragere a semifabricatului, deci la cresterea forþei de de ambutisare.

Marirea razei de racordere, , duce la micsorarea eforturilor in secþiunea periculoasa, marirea adancimii admisibile de ambutisare, dar cu implicaþii asupra formarii cutelor ca urmare a micºorarii suprafetei semifabricatului aflata sub elementul de apasare.

Pentru prima operatie de ambutisare a pieselor fara flansa, conform [6][2], raza de racordare a muchiei active a placii se stabileste dupa relatia:

, in care si reprezinta grosimea semifabricatului, si reprezinta coeficient de calcul.

Raza de racordare a poansonului, , influenteaza procesul de ambutisare, marirea ei permitand micsorarea coeficientului de ambutisare.

La ambutisarea intr-o singura operatie raza de racordare a poansonului este egala cu raza piesei cu conditia ca aceasta sa nu fie mai mica decat raza admisibila.

Dupa cum s-a aratat in subcapitolul 1.3, conditiile restrictive sunt indeplinite de razele cu valoarea de 1,5 mm. Celelalte raze se vor obtine ulterior printr-o operatie ulterioara de calibrare.

d) Cazul elementelor active folosite pentru rasfrangere.

Se va rasfrange un orificiu perforat . Poansonul va fi de forma parabolica cu diametrul partii cilindrice . Considerand jocul unilateral , obtinem dimensiunea orificiului placii active .

La rasfrangerea marginilor va apare o subtiere a materialului .

Raza de racordare a placii tine cont de razele minime recomandate

Dupa cum se arata, dupa unii autori, la decupare dimensiunea nominala, , a placii taietoare se adopta egala cu dimensiunea minima a

piesei iar la perforare dimensiunea nominala a poansonului se adopta egala cu dimensiunea maxima a piesei.

Alti autori plaseaza dimensiunile nominale ale sculelor stantei in campul de toleranta al piesei. In acest caz se patrunde in campul de toleranta cu

Sunt cunoscute si alte metode de calcul ale dimensiunilor partilor active ale sculelor stantelor de decupare sau de perforare, conform carora dimensiunea nominala a placii taietoare la decupare se adopta mai mica decat dimensiunea nominala a piesei iar dimensiunea nominala a poansonului de perforare se adopta mai mare decat dimensiunea maxima a piesei perforate.

Relatiile urmatoare: ; , sunt valabile pentru oricare valoare a campului de toleranta al piesei de prelucrat. Aceasta asigura o valoare maxima a campului admisibil de uzura al sculelor stantei indiferent de numarul pieselor de prelucrat.

9.3 Materiale utilizate pentru elementele componente.

La stabilirea materialelor din care se executa elementele componente ale stantelor si matritelor se are in vedere gama de solicitari la care acestea sunt supuse (compresiune, incovoiere, flambaj, vibratii, socuri.), natura materialului prelucrat, seria de fabricatie, etc.

Materialele destinate executarii elementelor active trebuie sa fie caracterizate de o rezistenta la uzura mare, tenacitate si rezilienta ridicata, variatii mici ale dimensiunilor in cazul operatiilor de tratament termic.

Celelalte elemente componente, care nu participa direct la procesul de deformare sunt executate din materiale cu propietati fizice si mecanice mai scazute dar care le confera totusi calitati in vederea realizarii rolului functional.

Tinand cont si de indicatiile din [6], pentru elementele componente ale stantelor si matritelor folosite se vor utiliza materialele urmatoare:

- poansoane si placi active pentru taiere, ambutisare 205 C_r115 STAS 3611-88,

- placa de ghidare la rasfrangere, stifturi de centrare OL 60,

- placa port-poanson OLC 45,

- rigle de conducere, placi superioare si inferioare OL 50,

- opritori, placa de presiune, OLC 45,

- arcuri RM STAS 893-80.

9.4 Rugozitatea elementelor componente

Rugozitatea suprafetelor pieselor componente ale stantelor si matritelor prezinta o mare importanta in functionarea acestora, influentand asupra performantelor lor (calitatea si precizia pieselor prelucrate), durabilitatea stantelor si matritelor in ansamblu.

Se vor prezenta in continuare date referitoare la rugozitatea unor suprafete ale diferitelor componente ale stantelor si matritelor, conform [1]

Tabelul 5

Sinteza echipamentului tehnologic

Pe baza datelor obtinute sau analizate in capitolele anterioare se pot realiza desenele de ansamblu ale stantelor si matritelor luate in discutie, respectiv stanta de decupat, matrita pentru ambutisat si perforat si matrita pentru rasfrangerea marginilor.

Acestea vor fi ansambluri de sine statatoare, cotate, fara detalii de executie.

Determinarea centrului de presiune

Cepurile de prindere se monteaza pe placa de capat in pozitia rezultanta a fortelor de lucru, numita centru de presiune.

In nici un caz din cele prezentate (stantare, ambutisare, rasfrangere) nu avem forte de lucru rezultante paralele cu axele de coordonate ce determina planul bazei. Centrul de greutate al piesei se afla pe aceeasi verticala cu centrul de greutate al matritei sau stantei iar fortele de lucru care apar in planul bazei (planul perpendicular pe directia de miscare a berbecului presei) se anuleaza reciproc. Prin urmare axa de simetrie a reperului va trece prin centrul de greutate al stantei (matritei) si va trebui sa coincida cu axele de simetrie ale cepurilor de prindere pentru fiecare caz considerat (decupare, ambutisare-perforare, rasfrangere).

Stabilirea utilajului necesar

La alegerea utilajului pentru executarea operatiilor de presare este necesar sa se aiba in vedere urmatoarele aspecte:

- tipul presei si marimea cursei culisoului sa corespunda operatiei tehnologice executate,

- forta dezvoltata de presa trebuie sa fie (suficienta pentru realizarea

lucrului mecanic) egala sau mai mare decat forta necesara presarii,

- puterea dezvoltata de presa trebuie sa fie suficienta pentru realizarea lucrului mecanic necesar operatiei respective,

- distanta minima dintre masa si culisoul presei trebuie sa corespunda inaltimii totale (inchisa) a echipamentului tehnologic,

- dimensiunile mesei si ale culisoului presei trebuie sa asigure posibilitatea de fixare a echipamentului tehnologic, precum si alimentarea cu semifabricate, evacuarea pieselor si a deseurilor.

In sensul celor prezentate mai sus, forta pe care trebuie sa o asigure presa trebuie sa satisfaca relatia:, in care:

F-forta calculata pentru executarea operatiei de presare,

Q - forta necesara pentru actionarea diferitelor elemente ajutatoare (de retinere, de scoatere, impingere, etc.)

Lucrul mecanic pe care il poate realiza presa in timpul unei curse de lucru trebuie sa corespunda cu suma lucrului mecanic de deformare L_d si lucrului mecanic necesar pentru actionarea elementelor ajutatoare desfasurarii operatiei L_a :

L_presa

Dupa stabilirea valorii lucrului mecanic total se va calcula puterea la volantul presei si puterea necesara a motorului electric care va trebui sa satisfaca relatia:

, in care:

P_M-puterea motorului electric de actionare,

P_C-puterea necesara a motorului electric stabilita prin calcul.

Fortele totale necesare pentru executarea operatiilor de deformare au fost calculate in capitolul 8 si au urmatoarele valori:

la decupare

la ambutisare si perforare

la rasfrangerea marginilor

Dupa cum este specificat in [13], presele mecanice cu manivela, cu simpla actiune, se utilizeaza in scopul realizarii diverselor operatii de stantare, pentru operatii combinate (stantare si ambutisare) si pentru actionarea oricaror matrite care nu necesita dubla actiune. Astfel de prese pot fi folosite pentru operatiile de deformare luate in discutie.

Se aleg urmatoarele tipuri de prese (s-a avut in vedere si dotarea uzuala a intreprinderilor care realizeaza astfel de repere): PAI 16 pentru decupare, PAI 10 pentru ambutisare si perforare, PAI 6 pentru rasfrangere.

Fortele dezvoltate de aceste prese acopera suficient fortele necesare pentru deformare. Aceste prese au urmatoarele caracteristici tehnice:

Tabelul 6

13. Calculul lucrului mecanic si a puterii pentru prelucrare

Conform [13], lucrul mecanic consumat la decupare-perforare cu stante la care sculele sunt normale, se determina dupa relatia:

, unde:

- coeficient care exprima raportul dintre forta medie si forta maxima de stantare;

Obtinem valorile lucrului mecanic:

-la decupare

-la perfoare

Conform [13], lucrul mecanic consumat la ambutisare se determina dupa relatia:

, unde:

, coeficient de calcul,

, cursa activa a berbecului.

Rezulta

Pentru rasfrangere calculam analog si obtinem , cu .

Se poate verifica acum respectarea celei de a doua conditii pentru alegerea preselor, legata de lucrul mecanic efectuat:

lucrul mecanic dezvoltat de presa pe care se executa decuparea;

, unde ; cursa activa.

Deci lucrul mecanic capabil al presei este:

lucrul mecanic dezvoltat de presa pe care se executa ambutisarea si perforarea;

, unde

Deci lucrul mecanic capabil al presei este:

lucrul mecanic dezvoltat de presa pe care se executa rasfrangerea;

, unde (conform [13] tabelul 11);

Deci lucrul mecanic capabil al presei este:

In concluzie se observa ca in nici o situatie lucrul mecanic al presei nu este depasit.

In continuare se vor calcula puterile necesare pentru masinile cu ajutorul carora se executa operatiile de deformare.

la decupare, conform [13]:

, unde: puterea utila si n=numarul de curse duble/minut.

, unde: puterea masinii, ,coeficient de suprasarcina si , randamentul masinii.

Puterea de calcul a motorului masinii:

, in care:

, timp de lucru; timp de mers in gol. Se adopta .

si reprezinta randamentul motor/masina.

Rezulta .

la perforare, conform acelorlasi relatii de calcul se obtine:

si reprezinta puterea utila,

si reprezinta puterea masinii,

si reprezinta puterea de calcul a motorului pentru ,

la ambutisare, conform acelorlasi relatii de calcul se obtine:

si reprezinta puterea utila,

si reprezinta puterea masinii,

si reprezinta puterea de calcul a motorului,

Insumand puterea de calcul obtinuta la perforare cu cea de la ambutisare obtinem:

la rasfrangere, conform acelorlasi relatii de calcul se obtine:

si reprezinta puterea utila,

si reprezinta puterea masinii,

si reprezinta puterea de calcul a motorului pentru ,

Se observa ca se verifica si a treia conditie de alegere a preselor. Deci presele au fost alese corespunzator.

14. Calculul de verificare al elementelor componente

1.Elementele active ale stantei de decupare

Poansonul de decupare

Principalele solicitari care apar in cazul poansoanelor sunt solicitarile de compresiune, strivire si flambaj.

Verificarea la compresiune, conform [1],

, unde:

si reprezinta forta care actioneaza asupra poansonului

, aria sectiunii transversale minime,

, efortul unitar admisibil pentru materialul din care este confectionat poansonul.

Rezulta

Verificarea la strivire, conform [1],

, unde:

, aria suprafetei frontale superioare,

, efortul unitar admisibil la strivire.

Rezulta

Verificarea la flambaj se face in special pentru poansoanele cu diametrul mic la care apare pericolul pierderii stabilitatii statice. In cazul de fata poansonul are diametrul relativ mare, deci nu se pune problema pierderii stabilitatii statice.

Placa activa

Suntem in cazul unei placi active cu diametrul de lucru , rezemata pe o placa cu deschidere circulara .

Eforturile de incovoiere se calculeaza cu o relatie de forma:

, in care:

F=7902,67daN,

, inaltimea placii active,

, rezistenta admisibila la incovoiere.

Rezulta

Placa de baza

In general placile de baza alese dupa normative nu se calculeaza din punct de vedere al rezistentei acestora, conform [1]. Pentru siguranta se face o verificare conform relatiei:

, unde:

, distanta dintre riglele pe care se sprijina placa de baza.

Rezulta .

Elementele matritei de ambutisare si perforare

a) Poansonul de ambutisare

Datorita dimensiunilor sale, acesta nu se va mai verifica deoarece nu exista pericolul flambarii sau depasirii eforturilor unitare admisibile la compresiune sau strivire.

b) Poansonul de perforare

Verificarea la compresiune, conform [1],

, unde:

si reprezinta forta care actioneaza asupra poansonului

, aria sectiunii transversale minime,

, efortul unitar admisibil pentru materialul din care este confectionat poansonul

Rezulta

Verificarea la strivire, conform [1],

, unde:

si reprezinta forta care actioneaza asupra poansonului

, aria suprafetei frontale superioare,

, efortul unitar admisibil la strivire.

Rezulta .

Deoarece conditia nu este satisfacuta, intre placa de capat si capatul frontal al poansonului se introduce o placa de presiune cu grosimea de 4 mm.

Verificarea la flambaj.

Se calculeaza coeficientul de zveltete , in care reprezinta lungimea libera a poansonului. Se observa ca din constructia matritei poansonul de decupare este in intregime ghidat astfel ca nu exista pericolul de flambaj.

c) Placa activa la perforare

Se observa ca forta de calcul la perforare este relativ mica iar inaltimea placii este mare (47 mm) deci nu exista pericolul depasirii rezistentei admisibile la incovoiere.

3.Elementele matritei de rasfrangere

a) Poansonul de rasfrangere

Verificarea la compresiune, conform [1],

, unde:

si reprezinta forta care actioneaza asupra poansonului

, aria sectiunii transversale minime,

, efortul unitar admisibil pentru materialul din care este confectionat poansonul

Rezulta

Verificarea la strivire, conform [1],

, unde:

, aria suprafetei frontale superioare,

, efortul unitar admisibil la strivire.

Rezulta .

Verificarea la flambaj nu se mai face deoarece poansonul este in intregime ghidat.

b) Placa activa

Suntem in cazul unei placi active cu diametrul de lucru , rezemata pe o placa cu deschidere circulara .

Eforturile de incovoiere se calculeaza cu o relatie de forma:

, in care:

F=111,3daN,

, inaltimea placii active,

, rezistenta admisibila la incovoiere.

Rezulta

c) Placa de baza

In general placile de baza alese dupa normative nu se calculeaza din punct de vedere al rezistentei acestora, conform [1]. Pentru siguranta se face o verificare la incovoiere conform relatiei:

, unde:

, forta totala la rasfrangere,

, grosimea placii de baza,

, diametrul deschiderii circulare,

, coeficient de calcul,

, distanta dintre riglele pe care se sprijina placa de baza.

Rezulta .

Dupa cum se specifica in [6], datorita solicitarilor nesemnificative la care sunt supuse placile port-poanson acestea nu se verifica prin calcul.