technologie tvářeni - nnacv - dvořák
TRANSCRIPT
UČEBNÍ TEXTY VYSOKÝCH ŠKOL
Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství
Doc. Ing. Milan Dvořák, CSc.Doc. Ing. František Gajdoš, CSc.
'V
Ing. Ladislav Zák, Ph.D.
, v ,
TECHNOLOGIE TVARENI
Návody do cvičení
IJI:~.,If-l l 1-+7- -'-4ľ-
! -1-/ .
r;:-:FrJ.-----151~
AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, s.r.o. Brn.o
v, , v
UCEBNI TEXTY VYSOKYCH SKOL
Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství
Doc. Ing. Milan Dvořák, CSc.Doc. Ing. František Gajdoš, CSc.
v
Ing. Ladislav Zák, Ph.D.
TECHNOLOGIE TVÁŘENÍ
Návody do cvičení
AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, s.r.o. Brno
© Milan Dvořák, František Gajdoš, Ladislav Žák, 2005
ISBN 80-214-2881-3
ÚVOD
Skripta Technologie tváření - návody do cvičení - jsou určena pro studentyII. ll. st. MS,Fakulty strojního inženýrství se zaměřením studia na strojírenskou technologiitechnologii tváření, technologii obrábění, eventuálně lze je použít i pro obor Průmyslovýmanagement. Forma a způsob interpretace jednotlivých kapitol ve skriptech předpokládá
doplnění poznatků z přednášek a doporučené odborné literatury pro tváření. Jsou zdeuvedeny vybrané základní technologie plošného a objemového tváření. Ve skriptechuváděné postupy řešení je možné aplikovat též v podmínkách technické přípravy výrobytváření v průmyslové praxi. V oblasti plošného tváření zůstává plech materiálem v tomtotisíciletí.
V Brně dne 30. ledna 2005
Doc. Ing. Milan Dvořák, CSc.za autorský kolektiv
3
1. ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ OPERACE V OBLASTIPLOŠNÉHO TVÁŘENÍ(STŘÍHÁNÍ,oHÝBÁNÍ, TAŽENÍ A TLAČENÍ PLECHů)
Tab. 1.1 Základnípráce v oblasti technologie střz'háníplechu [1]
Prosté stř{hání Rozdělování materiálu, např. pásů, tabulí, tyčí
+ [l] --E-X3
Děrování Vytváření otvorů různých tvaru. Vystřižená část
tvoří odpad
• @ OJ-é-
Vystřihování Zhotovování výstřižků různého tvaru oddělením
~~·_-tod materiálu po uzavřeném obrysu. Vystřižená
část tvoří výstřižek
OstřihovánI' Oddělování přebytečného materiálu
lt-- - JI
[[JJPřistřihování Dosažení přesných tvaru, rozměru nebo hladkých
:::: 0,2 =0,2 ploch
-U ~ij I I H
Nastřihování Částečné nastřihnutí materiálu v okraji tak. že
[J J:lnení úplně oddělen
....
Prostř.ihování Částečné nastřihnutí materiálu v libovolnémtvaru uvnitř součásti
~ .......
.~.
ProtrhávánI' .. Protržení materiálu pro vytvoření hrotů, děr
~~:~a výstupků
4
Tab. 1.2 Základnípráce v oblasti technologie ohýbáníplechu [ll
Prosté ohýbdní
~~~
Ohraňování
Tváření plochy rovinné v plochy různě vůči sobě
orientované vytvářením ostrých nebo oblých hran
Ohýbání plechu na jednoúčelových, tzv. ohraňo-
vacích lisech .
Rovnání
...Dodatečné rovnání plechu, přistřihu, profilovéhomateriálu i výtvarku
ZakružovánI Tváření rovinné i členité plochy v plochu válcovou, kuželovou nebo části těchto ploch
Lemování
Obrubování
OsazovánI (prosazování)
Ohýbání okraje rovinné nebo prostorové plochyk získání ozdobného vzhledu, odstranění ostrýchhran apod.
Vyztužování okraje rovinné nebo prostorovéplochy ke zvýšení jakosti okraje, vytvoření
okraje pro závěsy apod.
Ohnutí promáčknutím v okraji nebo uvnitř
rovinné plochy
Drápkol'ání
ZkrucovánI
5
Pevné spojení předehnutých okrajů plechů tím,že se do sebe vzájemně zaklesnou a společně doohnou
Natáčení plochého nebo profilovaného polotovaru nebo výkovku vzhledem k sousední části
kolem společné osy o určitý úhel
Tab. 1.3 Základnípráce v oblasti technologie taženíplechu [1]
Prosté tažení Tváření rovinného polotovaru na duté těleso bez podstatné změny tlouštky materiálu
Tažení se ztenčením stěny Změna rozměrů dutého polotovaru zmenšením příčného
průřezu. Dochází k podstatné změně tloušťky stěny výtažku
Zpěmé tažení
Žlábkování
Protahování
Druhá nebo další tažná operace vykonávaná v obráceném směru k původnímu tažení
Vytlačení mělkých prohlubin ke zvýšení tuhosti polotovaru
Protahování okraje materiálu po vnějším nebo vnitřním
obvodu tak. aby se vytvořila kolmá válcová plocha
Rozšiřování Zvětšování průměru dutého polotovaru v jeho části
6
Tab. 1.3 -pokračováni
Zužování
==ffil- 11:=-u.rPřetahování
Zmenšování průměru dutého polotovaru v jeho části
Tváření rovinné plochy v prostorovou plochu vypínánímpřes šablonu
Tab. 1.4 Základnípráce v oblasti technologie tlačeniplechu [1]
Rotačnf zužování
c6i".""e- -r- - \..
Rotační žlábkování
rm""eV ( __- -~C
Rotační drápkování
Tlačení se ztenčením stěny
c&-H~-"+G.~ Ve
Zmenšování "obvodu rotačního výtažku tím; že semateriál tváří tlačením zevně
Vytlačování mělkého žlábku po obvodu rotační
ho výtažku ke zvýšení tuhosti
Spojování dvou plechových dutých rotačních polotovarů tak, že se přehnuté okraje do sebevzájemně zaklesnou
Tváření rotační duté plochy jednou nebo vícekladkami s podstatným ztenčením tlouštky stěny
7
Tab. 1.4 - pokračování
Tlačení tvaru Tlačení různě profilovaného tvaru z přístřihu
c
Rotační obrubování Vyztužení okraje rotačmllo tělesa
c
Rotační lemování
Rotační rozšiřování
G~.. G~-~=C
Ohýbání okraje rotačního tělesa
Zvětšování obvodu části rotačního výtažku tím.že se materiál tváří tlačením zevnitř
2 TECHNOLOGIE STŘÍHÁNÍ
Proces stříhání [J], [6], [7] je oddělování materiálu postupně nebo současně podélkřivky střihu vytvořené relativním pohybem břitů noru nebo střižných hran nástrojů.
Některé všeobecné zákonitosti v procesu stříhání:
drsnost střižné plochy je daná průběhem deformace a jakostí materiálu,střižná plocha je zkosená vlivem střižné vůle,
podél střižné plochy dochází k zaoblení a zeslabení tloušťky výstřižku,
střižná plocha-je zpevněna do určité hloubky,u některých výstřižků dochází kjejich prohnuti v důsledku ohybového momentu obousložek střižné síly.
8
Proces stříháníplechu a jeho fáze
Proces stříhání lze rozdělit do tří základních fází, obr. 1
aj bl
Obr. 1 Stříháni [1]a) první fáze - oblast pružné deformaceb) druhá fáze - oblast plastické deformacec) třetí fáze - oddělení materiálu
cl
V první fázi (obr. 1a) dochází ke vzniku pružné deformace u stříhaného materiálu. Hloubka vniku střižníku do stříhaného materiálu bývá obvykle 5 až 8 % tloušťky materiáluv závislosti na jeho mechanických vlastnostech.
V druhé fázi (obr. lb) je napětí většínež mez kluzu stříhaného materiálu. Dochází k trvaléplastické deformaci. Hloubka vniku střižníku se pohybuje mezi 10 až 25 % tloušťky plechuv závislosti na jeho mechanických vlastnostech.
Ve třetí fázi (obr. 1e) dochází k utržení materiálu v důsledku jeho namáhání nad mezpevnosti ve střihu. Hloubka vniku střižníku do stříhaného materiálu je 10 až 60 % jehotloušťkyv závislosti na velikosti střižné mezery a druhu materiálu.
Střižná plocha při normální střižné vůli je tvaru "S" a zahrnuje oblasti: zeslabení, plastického přetvoření, lomu s oblastí otěru, zpevnění, otřep a vtisk dolního břitu [3].
Obr. 2 Rozloženi tlaklí v okolístřižnéplochy
Rozložení tlaků v okolí střižné plochy je naobr. 2. Od místa styku s břity nožů (1,2) se tlak šíří
ve stříhaném materiálu v plochách, znázorněných
izobarami (3,4). Nože přesunou část materiálu proti sobě (části a, b - na obr. 2) podél střižné plochya začnou ve střižné ploše vznikat tahová napětí.
V oblasti přetvoření "X" budou vlákna postupně
ohýbána a protahována.
K překonání soudržnosti stříhaného materiáluje třeba, aby jeho přirozený přetvámý odpor O"p
dosáhl meze pevnosti materiáluRm a hlavní napětí0"1 nabylo hodnoty meze pevnosti ve střihu 'Cps•
Poznámka: V ČSN 226015 z r. 1975 byl střižný odpor označován jako ks. Většina literárníchpodkladů včetně zahraničních uvádí pevnost ve střihu pro výpočty v praxit ps =0,8 Rm. Kolektiv autorů [6] uvádí rozmezí hodnot t ps =0,55 až 0,90 Rms ohledem na kvalitu stříhaného materiálu.
9
2.1 STŘIŽNÁ SíLA A PRÁCE PŘI DĚLENÍTABULÍ A SVITKŮ PLECHU
SrríhánírovnoběžnýInistilžnýInihranarr.ů,obr.3.
Fs = k· t ·1· "C ps [N] t - tloušťka plechu [mm]
"Cps -' pevnost materiálu ve střihu [MPa]k - součinitel otupení břitů 1,2 až 1,5 [10]1- šířka stříhanéhoplechu [ mm]
Stříhání skloněnými střižnýIni hranami, obr. 4.
Stříhání kruhovými noži je znázorněnoobr. 5 a obr. 6.
Kotoučové nůžky mohou zhotovit polotovary omezené přímkami nebo křivkarr.ů.
Střižná práce As závisí na velikosti střižné síly Fs a hloubce vniknutí stilžnéhrany kl s přihlédnutím k tloušťce a kvalitě materiálu. Hodnoty kdsou v tabulce 2.
Obr. 3 Stříhánírovnoběžnými
střižnými hranamiObr. 4 Stříhánískloněnými
střižnými hranami
Obr. 5 Stříhání kruhovými nožis různoběžnými vřeteny
Příklad:
- ~ ...+-. o . - JI
.L - 1I
.-1- _._.o
I... ~ -
Obr. 6 Stříhánípásli kruhovými noži ze svitkunebo tabule plechu
Ke stříhání tabule plechu o rozměrech 2· 1000 . 2000 mm z oceli 11 321.20(Rm = 350 l\I1Pa) na pruhy o šířce 100 mm a délce 2000 mm byly použity:a) tabulové nůžky NTE 2500 s úhlem mezi noži <p = 1°30';b) nůžky s kruhovými noži s rovnoběžnými vřeteny. Úhel záběru kruhových nožů <p = 14°.
10
Řešení:
a) Ke stříhání jsou požadovány tabulové nůžky NTE 2500, které mají jmenovitou síluF =.150 kN. Součinitel otupení pro neopotřebované břity nožů se volí k =1,1. Pevnostve střihu se určí s empirických vzorců [1J. Pro ocel 't'ps = 110 + 0,56 Rm tj. po dosazení't'ps = 110 + 0,56 . 350 =306 MPa (z tab. .3: 't'ps =240 až 330 :MPa)
Střižná síla:
t 2 22 4.306F =k· .'t' =1,1· ·306=1,1· =25714N=25,7kN
2· tgep ps 2· tg 1°30' 2·0,02618
b) Stříhání na nůžkách s kruhovými noži s rovnoběžnými vřeteny. Pevnost ve střihu proocel 11 321.20 dle empirického vzorce [1]. 't'ps = 306 MPa. Střižná síla Fs je dánaempirickým vzorcem [4J. cr.!. úhel záběru kruhových nožů, např. 140
t 2 22
Fs = 0,35· -~. 't'ps =0,35· --, 306 = 1718,4 N =1,718 kNtgep tg 14
V případě b) je střižná síla Fs podstatně nižší než v případě a).
Tab. 2 Součinitel kJ hloubky vniknutístřižných hran do vybraných druhů materiálů [1J
Druh materiáluSoučinitelkl
t~4mm t>4mm
měkká 0,45 - 0,60 0,35 - 0,45Ocel středně tvrdá 0,35 - 0,50 0,20 -0,35
tvrdá 0,20 - 0,35 0,10 -0,20
Mosazměkká 0,50 - 0,60 0,50
~ tvrdá 0,20 - 0,30 0,20
Hliníkměkký 0,45 - 0,60 0,45tvrdý 0,30 - 0,50 0,30
Duralměkký 0,35 - 0,50 0,35
tvrdý 0,25 - 0,45 0,25
Empirické vztahy k určení pevnosti materiálu ve střihu 't'ps [7]:
ocel: 't'ps = 110 + 0,56 Rm zinek: 't'ps = 7 + 0,75 Rm
mosaz:'t'ps = 171 + 0,29 Rm hliník, cín, měď a nikl: 't'ps =0,75 Rm
dural: 't'ps = 173 + 0,23 Rm
Další Zpllsoby určení pevnosti ve střihu jsou uvedeny tab. 3.
11
Tah. 3 Přehled vyhraných mechanických vlastnostírůzných materiálll [upraveno podle 7]
Uhlíkové Pevnost v tahu Pevnost ve střihu Tažnosta slitinové oceli Rm [MPa] 'tps [MPa] Aso [%]
10 340 340-420 280-360 23-2510370 370-450 320-400 18-2010422 420-500 360 -450 18 -2011 301.21 280 -400 240 -340 2911 321.20 280-380 240 -330 3011 331.3 280 - 400 240 - 340 23 -2611340.1 340-420 290- 360 23 -2511340.22 340-460 290 -400 1411 341.21 300-420 260 -360 2212010.1 min. 440 min. 300 2412013.2 280 -380 240 -430 3012020.1 min. 400 min. 350 21
12020.2 380- 500 330 - 440 23
12040.1 min. 500 min. 430 19
12041.2 450-600 390 -520 20
12050.1 min. 560 min. 480 16
12060.1 min. 620 min. 540 13
12071.2 550-700 480 -600 17
13 180.2 max.800 max.700 14
14220.3 max.650 max.560 -17021.2 550 470 21
17041.1 650 560 5517246.1 650 560 58
/'1*--+ stupeň přetváření sta).oceli
Hliníkové Pevnost v tahu Pevnost ve střihu Tažnost
slitiny Rm [MPa] 'tps [MPa] Aso [%]
424057.1 ma"{.l1O 50-70 20
424057.3 140 70-90 3
424201.1 ma"{.230 110 -130 12
424201.6 400 220 -240 14
424203.6 450 270 -290 12-14
424253.6 420 250 -280 11-13
424412.1 max.230 110 -120 16
424412.2 240 140 - 150 4
424432.1 max.180 60-80 20
424432.2 150 90 -100 6
424432.3 190 100,5 - 110,5 1-4
424451.1 max.150 60-80 20
424451.6 200 160 - 180 16-18
424451.7 300 200 - 220 8-10
12
Mosaz Pevnost v tahu Pevnost ve střihu TažnostRm [MPa] 't'~ [l\1Pa] ~[%]
423212.1 300 260 42423213.1 290 260 40423222.1 350 300 25423212.2 350 300 25423213.2 350 300 24423222.3 420 360 15423234.1 400' 340 25423234.3 400 340 15423256.1 350 300 35423256.2 420 360 20423256.3 500 430 5423256.4 580 500 2423256 680 580 1
Bronz Pevnost v tahu Pevnost ve střihu TažnostRm [MPa] t ps [MPa] A80 [%]
423016.1 350 300 40423016.2 350 400 25423016.3 500 430 8423016.4 600 520 4423035.1 300 360 38423035.3 550 480 5423035.4 650 560 2
MěďPevnost v tahu Pevnost ve střihu Tažnost
Rm [MPa] 't'ps [MPa] A 80 [%]
423001.1 200 180 30423001.2 250 220 10423001.3 300 260 4
423003.1 210 180 30
423005.1 400 180 2
423058.4 400 350 2
Poznámka: Pevnost ve střihu t ps [~a] pro vybrané ostatní nekovové materiály [7].
Materiál t ps [MPa] Materiál 't'ps [MPa]
fibr 120-170 tvrzená tkanina 80-150
papír 20-40 pertinax 70-80
lepenka 30-60 pryž 6 -10
celuloid 60 kůže 540bakelit 30-70
13
Přesnost a kvalita střižné plochy
Přesnost při stříhání je ovlivněnacelou řadou činitelů a kvalita střižné plochy závisípředevším [4], [6], [9]:
• na druhu a stavu stříhaného materiálu - se stoupající tvrdostí se zhoršuje jakost střižné
plochy. Kvalitu materiálu ovlivňuje také velikost úhlu usmyknutí [4];
• tloušťce a přesnosti rozměru stříhaného materiálu;
• pružné defonnaci při stříhání;
• druhu a stavu střižného nástroje - drsnost povrchu funkčních částí se dop'oručuje
pro běžné tloušťky: Ra =0,8 až 0,4 11m;pro silnější materiály: Ra = 3,2 až ~6 Ilffi;
• velikosti střižné mezery;
• rychlosti stříhání - pro oceli je kritická nárazová rychlost podle Kármána Vk = 50 až150 m·s· t
• Při této rychlosti se mění materiál z houževnatého na křehký [7].
Při běžném způsobu stříhání do tl. materiálu cca 4 mm v rozměrech do 200 mmse dosahuje IT 12 až IT 14 (tab. 5). Plocha je mírně zkosená s drsným povrchema vytaženou ostřinou. Drsnost povrchu střižné plochy při vystřihování a ostřihování
je cca Ra = 6,3 až 3,2 Ilffi.
Tab. 4 Závislostpřesnosti výstřižků na přesnostinástroje [4]
Toleranční stupně IT 8-9 10 11 12 13 14 15výstřižku
Toleranční stupně IT 5-6 6-7 7-8 8-9 10 11 12střižníku a střižnice
Tab.5 Číselné hodnoty vybraných tolerančních stupňů (upraveno podle [1], [9]pro potřebu technologických procesů tváření)
Rozsah Toleranční stupně
jmenovitých IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 ITll IT12 IT13 IT14rozměrů
[mm]Tolerance
od do [J.lm]
1 3 5 7 9 14 25 40 60 90 140 2503 6 5 8 12 18 30 48 75 120 180 3006 10 6 9 15 22 36 58 90 150 220 360
10 18 8 11 18 27 43 70 110 180 270 43018 30 9 13 21 33 52 84 130 210 330 52030 50 11 16 25 39 62 100 160 250 390 62050 80 13 19 30 46 74 120 190 300 460 74080 120 15 22 35 54 87 140 220 350 540 870120 180 18 25 40 63 100 160 250 400 630 1000180 250 20 29 46 72 115 185 290 450 720 1150
14
Stříhání v nástrojích [4]
Nejběžnějším způsobem stříhání v nástrojích je technologická operace děrování
a vystřihování různých tvarů z přístřihu plechu. Kromě střihadla (nástroje) je nutnénavrhnout vhodný lis. Při stříhání senesmí překročit jmenovitá sna lisu.Kromě velikosti střižné síly je potřeba
znát ijejí průběh (obr. 7).
a - malá tvárnost a vhodná střižná vůle
b - větší tvárnost a větší střižná vůle
c - tvárný a malá střižná vůle
Sl + S2 = plocha střižné práce
--Hloubka vniku střižníku
Obr. 7 Průběh střižné sl7y s ohledem na tvárnost materiálu a velikost střižné vůle
Celková střižná síla pro vystřihování a děrování:
Druh materiálua jeho tloušťka
Cl C:z
Ocel do 1mm 0,02 - 0,12 0,051-5mm 0,06-0,16 až
nad 5 mm 0,06 - 0,07 0,08
Mosaz 0,06-0,07 0,04
Slitiny Al 0,09 0,02- 0,04
Tab. 6~ Hodnoty součinitelů Cl a Cl [4]
Protlačovací síla: Fpr = c2 • Fs
Legenda:
Fs - střižná síla [N] (výpočtem nebo z nomogramu, obr. 8)
Fst - stírací síla [N]
Fpr - protlačovací síla [N]
k - součinitel otupení(1,1 až 1,3) [4]
'tps - pevnost ve.střihu [MPa]
t - tloušťka materiálu [mm]
Cl - součinitel stírání (viztab. 6)
C2 - součinitel protlačení
viz tab. 6)
[N]
[N]
[N]
Fc = Fs +Fst +Fpr [N]
F =k·S·'t =k·l·t·'ts ps ps
Stírací síla:
Střižná síla:
Ke snížení velikosti střižné síly se používají konstrukční úpravy na střižníku nebostřižnici - odstupňování střižníků apod.
15
109
876
5
4
0.1
F _10·CMJ
1000900800700
600
500
400
300
200 .
10090807060
50
40
Obr. 8 Nomogram k určení velikosti střižné sl1ypři vystřihování nebo děrováníplechu [4]
Výpočet střižné mezery
Velikost střižné mezery (tj. poloviční vůle) mezi střižníkem a střižnicí má přímý
vliv na jakost střižné plochy, velikost střižné síly a opotřebení nástroje. V zahraniční
literatuře [11] je uveden empirický vztah pro výpočet střižné mezery, který ověřil Gahre
ve tvaru: z = c· t.";;;: [mm]. Vzorec platí pro tenké plechy t ~ 3mm, 't'ps se dosazuje
v kp/mm2, t [mm], koef. c je v intervalu 0,005 až 0,035, přičemž pro tvrdší pechy se
doporučuje používat c =0,015 až 0,018. Pro tlusté plechy t > 3 mm [11] platí:
z =(1,5. c· t - 0,015).";;;: [mm]
t - tloušťka plechu [mm], c - koeficient = 0,005 až 0,035, 't'ps - pevnost ve střihu plechu[kp/mm2
].
Střižné vůle ajejich stanovení je uvedeno např. v ČSN 226015 [9]. Velikost střižné
vůle (v =2 . z) se obvykle stanovuje v procentech ke tloušťce stříhaného plechu. Pro kovovémateriály je její velikost uvedena v tab. 7, pro neželezné a nekovové materiály v tab. 8.
16
Tab. 7 Velikost střižné vůlepro kovové materiály [4]
TloušťkaMez pevnosti Rm [MPa]
materiálu do 400 400 až 600 nad 600[mm] v [%] v [mm] v [%] v [mm] v [%] v [mm]
0,1 3-5 0,003-0,005 5-7 0,005-0,007 7-9 0,007-0,009
0,2 0,006-0,010 0,010-0,014 0,014-0,018
0,3 0,009-0,015 0,015-0,021 0,021-0,027
0,4 0,012-0,020 0,020-0,028 0,028-0,036
0,5 0,015-0,025 0,025-0,035 0,035-0,045
0,6 4-6 0,024-0,036 6-8 0,036-0,048 8-10 0,048-0,060
0,8 0,032-0,048 0,048-0,064 0,064-0,080
1,0 0,040-0,060 0,060-0,080 0,080-0,10
1,2 0,048-0,072 0,072-0,096 0,096-0,12
1,5 0,060-0,090 0,090-0,120 0,12-0,15
1,8 5-7 0,090-0,126 7-9 0,126-0,162 9-11 0,162-0,198
2,0 0,10-0,140 0,140-0,180 0,180-0,220
2,5 0,125-0,175 0,175-0,225 0,225-0,275
3,0 0,150-0,210 0,210-0,270 0,270-0,330
3,5 7-10 0;245-0,350 9-12 0,315-0,420 11-14 0,385-0,490
4,0 0,280-0,40 0,360-0,480 0,440-0,560
4,5 0,315-0,45 0,505-0,540 0,595-0,630
5,0 0,350-0,50 0,45-0,60 0,55-0,7
6,0 10-13 0,60-0,780 12-15 0,72-090 14-17 0,84-1,02
7,0 0,70-0,910 0,84-1,05 0,98-1,19
8,0 0,80-1,040 0,96-1,20 1,12-1,36
9,0 0,90-0,170 1,08-1,35 1,26-1,53
10,0 1,0-1,300 1,20-1,50 1,40-1,70
Tab. 8 Velikost střižné vli/e pro neželezné a nekovové materiály [4]
Druh materiálu Střižná vůle [% t]
do2,5 mm 2,5 až 6 mm,
Hliník. 4až7 5 až 9
Dural 7 až 8 7 až 10
Měď měkká 4 až 5 5 až 6
Měď polotvrdá a tvrdá 6 až 7 6 až 7
Mosaz měkká 4 až 5 4až6
Mosaz polotvrdá a tvrdá 5 až 6 5 až 7
Papír, lepenka 2 až 3 3
Fíbr, textil 2 až 4 -
17
Technologičnost konstrukce výstřižků [4]
Při navrhování a posuzování vhodnosti součásti ke stříhání je nutno dodržet určité
zásady.
- kruhové otvory mají přednost před nekruhovými z důvodu levnější výroby.
• Přesnost děrovaných otvoní, tab. 9
Tab. 9
Tloušťka plechu Průměr otvoru [mm] _[mm] do 10 10 až SO SO až 100
0,2 -1 0,06 - 0,02 0,08 - 0,04 0,10 - 0,08
1 -4 0,08 - 0,03 0,10 - 0,06 0,12 - 0,10
4 -10 0,10 - 0,06 0,12 - 0,10 0,15 - 0,14
• Přesnost vnějších rozmění výstřižků, tab. 10
Tab. 10
-Tloušťka plechu Vnějšírozměr výstřižku [mm][mm] doSO SO až 120 120 až 260 260 ažSOO
0,2- 0,5 0,10 -0,03 0,15 - 0,05 0,20 -0,08 0,30 -0,10
0,5 -1 0,15 - 0,04 0,20 - 0,06 0,30 - 0,10 0,40 - 0,15
1-2 0,20 - 0,06 0,30 - 0,10 0,40 - 0,12 0,50 - 0,15
2-3 0,30 - 0,10 0,40 - 0,12 0,50 - 0,15 0,60 - 0,20
3-4 0,40 - 0,20 0,50 - 0,25 0,60 -0,30 0,80 - 0,35
4-6 0,50 - 0,30 0,60 - 0,40 0,80 - 0,50 1,00 - 0,70
6 -10 0,70 - 0,50 0,80 -0,50 1,00 - 0,70 1,20 - 0,80
• Přesnost roztečí děrovaných otvorů, tab. 11
Tab. 11
Tloušťka plechu Rozteče otvorů [mm][mm] doSO 50 až 1S0 1S0 až 300
do 1 0,10-0,03 0,15 - 0,05 0,20 - 0,08
1-2 0,12 - 0,04 0,20 - 0,06 0,30 - 0,10
2-4 0,15 - 0,06 0,25 - 0,08 0,35 - 0,12
4 -6 0,20 - 0,08 0,30 - 0,10 0,40 - 0,15
18
• Velikost nejmenších děrovaných průměrů, tab. 12
Tab.l2
Druh Obvyklé děrování Děrovánís přidržovačem a vedeným střižníkem
materiálu A B A B
tvrdý papír 0,40 0,30 0,30 0,25perfinax apod. 0,40 0,35 0,30 0,25hliník 0,80 0,60 0,30 0,25měkká ocel 1,00 0,80 0,35 0,30mosaz, měď 1,00 0,80 0,35 0,30tvrdá ocel 1,50 1,20 0,50 0,40
Legenda: A - $ kruhového otvoruB - šířka obdélníkového otvoruRozměryA, B jsou dány jako násobky tloušťky stříhaného materiálu
• Dodržovat vzdálenost otvorů od. okraje výstřižku a mezi otvory, tab. 13 a obr. 9
Tab.l3
Tloušt'ka Rozměr Rozměr Rozměrc [mm]plechu a b Pro šířku otvoru L [mm][mm] [mm] [mm]
S-SO SO -100 100 -200 Dad 200
do 1 1,5 2,5 3 8 13 20
1 - 1,6 2,4 3,2 4,5 8 13 20
1,6 - 2,0 3,0 4,0 6 10 14 25
2,0 - 2,5 3,7 4,5 7 10 16 25
2,5 - 3,2 4,8 5,0 8 13 20 28
3,2 -4,0 6 6 9 13 20 28
4-5 7 8 10 16 22 32
L Obr. 9 Vzdálenost otvorů od okrajevýstřižku a mezi otvory
Minimální šířka štíhlých výstřižků nebo šířka vyčnívajících částí má být 1,5násobektloušťky plechu, obr. 10. V případě ostrých rohů volit a. ~ 60° pro pevnost stříhaného
materiálu Rm = 600:MPa a a. = 45'až 60° pro Rm = 300:MPa (měkké materiály), obr. 11.Minimální poloměr zaoblení vnitřních zářezů navrhovat Rmin =0,5 tl. plechu.
19
Obr. 10 Minimální šířka štíhlých výstřižků Obr. 11 Tvary rohů a vybrání
Vhodné tvary výstřižků s ohledem na využití pásu plechu jsou uvedeny na obr. 12a obr. 13. Kruhový obrys výstřižku je nevhodný s ohledem na využití materiálu. Ztrátaasi 30 % [4]. V praxi se provádí některá zjednodušení tvarů výstřižku s ohledem k úspoře
materiálu, obr. 13.
a}
DBB
bl
al
Obr. 12 Různé využití materiálupásua - malé využitíb - větší využitíc - stříhání bez odpadu
1( ...-+\. !
bl
Obr. 13 Úprava tvaru kruhového výstřižku [1]a) nevhodný tvar b) vhodný tvar
20
2.2 POSTUPOVÉ STŘÍHÁNÍ [4]
Nástřihový plán - způsob uspořádání výstřižků na pás či tabuli plechu, je důležitým
kriteriem technologičnosti při postupovém stříhání. Nejhospodárnější je výchozí plechve tvaru svitku. Dochází ke snížení nákladů o 5 až 6 %, než při použití tabulí plechu [4].
Určení rozměrových parametrů při postupovém stříhání (e, f, g).
K dosažení požadované kvality výstřižků se musí zachovat určitá šířka mezery(můstku) mezi výstřižky, ale i výstřižkem a okrajem plechu. Velikost můstku bylastanovena na základě empirických zkušeností s ohledem na tloušťku stříhanéhoplechu,tvaru výstřižkua šířky pásu. Vybraný tvar čtvercovýje uveden v tab. 15.
Tab. 14 Okraj pro ostřižení (připoužitíostřihovadho nože)
Tloušt'ka plechu [mm] do 1 1,1 - 1,3 1,4 -1,5 1,6 -1,8 1,9-2,0Parametr "g" 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5
Tab. 15 Parametry postupového střz1zání - čtvercový tvar
TloušťkaŠířka pásu
do 15 15 - 50 50 -100 100 -200 200 - 300 300 -400materiálue f e f e f e f e f e f
0,1- 0,9 1,2 1,5 1,5 1,8 1,8 2,2 2,5 3,11 1,3 1,6 1,6 2 2 2,5 3 3,7 4 4,8 4,8 6
1,3 1,4 1,7 2 2,5 2,5 3,1 3,5 4,3 4,2 5,2 5,3 6,51,5 1,5 1,8 2,2 2,7 2,5 3,1 3,5 4,3 4,5 5,4 5,6 6,81,8 1,8 2,2 2,2 2,8 2,5 3,1 3,5 4,3 4,7 5,6 5,8 72 2 2,5 2,5 3,1 3 3,7 4 5 5 6 6 7
2,2 2,2 2,7 2,6 3,2 3,2 4 4,2 5,2 5,2 6,2 6,2 7,22,5 2,5 3,1 2,8 3,5 3,2 4 4,2 5,2 5,4 6,3 6,3 7,22,8 2,8 3,5 3 3,7 3,2 4 4,2 5,2 5,4 6,3 6,5 7,3
~
3,7 3,2 4 3,5 4,3 4,5 5,5 5,5 6,5 6,6 7,53 33,5 3,5 4,3 4 5 5 6 6 7 7 8,54 3,8 4,5 4,5 5,5 5,5 6,5 6,7 8 8 9,3
4,5 4,0 4,8 4,5 5,7 5,5 6,8 7 8,3 8,3 9,8
5 4,5 5 5 6 6 7 7,3 8,5 8,7 10
Výpočet délky kroku: k = Iv + e [mm]
Šířka pásu: P = Šv + 2f + g [mm]
Iv - délka výstřižku
Šv - šířka výstřižku
e - můstek
f -šířka okraje plechug - okraj po ostřižení ostřihovacím nožem
21
Poznámka: Letmé bubnové nůžky z firmy ŽĎAS, a. s. se zařazují do dělících linek, které stříhají
tabule plechu (např. i pocínovaného plechu tl. 0,2 až 0,3 mm) s přesností ±0,15 mm,při počtu střihů cca 8 za sekundu.
Těžiště střižných sil
V postupových střihadlechprobíhá stříhání současně několika střižnI'ky. Výslednicestřižných sil musí působit v ose lisu. Tím se zabrání klopným momentům, které způsobujI'
nepřesnost výstřižků, snížení životnosti nástrojů a předčasné opotřebení beranu lisu.Působiště výslednice sil se zjišťuje graficky [15] nebo častěji výpočtem. Příklad [13]:Uspořádání střižníků je podle obr. 14. Jsou hledány souřadnice xo, Yo těžiště střižných sil.
Xo
= XI '0 1 +X2 '0 2 +X3 '03 +X 4 '0 4 =15.40+37,5.50+40'31,4+90'220 =68,9 mm
Ol +02 +03 +04 40+50+31,4+220
Yo = YI '0\ +Y2 '0 2 +Y3 '03 +Y4 '04 = 55·40+35·50+15·31,4+40·220 =38,7 mmOl +0 2 +03 +04 40+50+31,4+220
s = [68,9; 38,7] mm
!----'--xa----
Obr. 14 Uspořádánía rozměry děr xo, Yo - souřadnice těžiště S
2.3 STANOVENÍ ROZMĚRŮ STŘIŽNICE A STŘIŽNÍKU [4]
vychází z poznatků, že při vystřihování je základním rozměrem rozměr střižnice.
Rozměr střižníku se zmenšuje o střižnou vůli a výrobní toleranci. Při děrování je naopakzákladním rozměrem rozměr střižníku a sÍřižnice má rozměr zvětšený o vůli a výrobnítoleranci. V tab. 16 jsou uvedeny závislosti tolerance nástrojů na rozměru nástrojea v tab. 17 vzorce ke stanovení rozměrů pracovních částí střihadel.
22
Ttb16Z'·t ttla . aVIs os o erance nas OlU na rozmeru nastroie
Střižná vůle
Rozměr nástroje [mm]1 3 6 10 18 30 SO 80 120 180 260 360
[mm] až až až až až až až až až až až až3 6 10 18 30 SO 80 120 180 260 360 SOO
0,0005 až 0,003 +D IT 6 nebo -d IT 6 I0,003 až 0,002 +D IT 6 nebo -d IT 6
0,02 až 0,06+DIT7
0,06 až 0,15-dIT 7 II
0,15 až 0,20
0,20 až 0,30 +DIT8 ID0,30 až 0,60 I -dIT 8
0,60 ažZ,O
~nad Z IV
Tab. 17 Vzorce ke stanovenírozměrů střižnlků a střižnic
Způsob předepsáníZákladní
Vzorce ke stanovení rozměrů prac. částí
tolerance výstřižku s přídavkem na opotř. s přídavkem na opotř.nástroj(otvoru) Po = 0,8 Pu Po= Pu
D_u střižnice Ds= (D - 0,8 Uh) + Ps Ds= (D • Us) + Ps.D-Uh Ds= (D • 0,2 Uh - 0,8 Us) + Ps Ds= (D - Us) + Ps
-U,D Ds= (D + 0,2 Uh + 0,8 Us) + Ps Ds= (D + Us) + Ps
D+Uh Ds= (D + 0,2 Uh • 0,8 Us) + Ps Ds= (D - Us) + Ps-U,
D±U Ds=D+Ps Ds=D+ Ps
d+uh střižník dk= (d + 0,8 Uh)· Pk dk= (d + Uh) - Pk
d+uh dk= (d - 0,8 Us + 0,8 Uh) - Pk dk= (d + Uh) • Pk-U,
d±U dk= d· Pk ~=d-Pk
D - jmenovitý rozměr
Uh - horní úchylka tolerance~
Us - spodní úchylka tolerancePu - dovolená úchylka výstřižku
Po - přídavek na opotřebení
Ps - výrobní tolerance střižnice
Pk - výrobní tolerance střižníku
Je-li Po =Pu-výstřižkyv toleranciIT6 ažIT9Po = 0,8 Pu- výstřižky v toleranci IT6
až ITll
Postup při stanovení rozměrů (včetně tolerancí) funkčních rozměrů střižníku
a střižnice.
• K zadané toleranci rozměru vystřihované součásti se určí dle tab. 5 třída přesnosti
výroby a dle ní se stanoví přídavek Po;
• Z tab. 17 se stanoví základní rozměr .střižnice v případě technologické operacevystřihování nebo střižníku pro děrování;
• Z tab. 7 se určí hodnota střižné vůle a z tab. 5 se určí třída přesnosti výroby střižnice
nebo střižníku. Z tab. 16 pak příslušná tolerance;
• Stanoví se odpovídající druhý rozměr, tj. střižníku nebo střižnice.
23
Pevnostní výpočtystřižníků a střižnic
Střižníky běžného provedení mají obvykle malou délku, stačí je tedy kontrolovatna namáhání v tlaku
crd = Fs < crdov [JvIPa] Fs - střižná síla [N]S
S - plocha průřezu střižníku [mm2]
crdoy- dovolené namáhání v tlaku [2000 - 2500 JvIPa]
V případě delších střižníků je nutno provést kontrolu na vzpěr. Kritická délka střižníku
se vypočte:
pro nevedenýstřižník
pro střižník vedenýve vodicí desce
Legenda
E - modulpruŽ11osti v tahu(ocel:2,15.105 JvIPa)
I - moment setrvačnosti průřezu1= 0,05 d4 [mm4
]
kb - koeficient bezpečnosti (1,5 - 2)Fs - střižná síla [N]
Kontrola tloušťky střižnice na ohyb. Odhad tloušťky střižnice z velikosti střižné
síly podle Oehlera:
H=VF; [mm] Fs - střižná síla [N]
Tloušťka střižnice vypočtená s přihlédnutím k dovolenému napětí v ohybu
H= 1,5· Fs [mm]cr dov
O"doy - dovolené napětí v ohybu, pro ocel 300 až 400 JvIPa
Příklady součástí z konstrukčních uhlíkových ocelí jsou k procvičení na obr. 15, 16,17 a 18 (upraveno podle [4]).
Pro zadanou součást stanovte:
5
28
a) technologii výrobyb) nástřihový plán a využití materiáluc) volba nástrojed) určení těžiště střižných sil výpočteme) velikost střižné sílyt) stanovení rozměrů funkčních částí střižníku
a střižnice
g) kontrolní výpočty střižníku (na tlak nebovzpěr) a tloušťky střižnice
Obr. 15 Podložkaocel 11 500 (volte Rm = 550 JvIPa)tloušťka = 1 mm; roční produkce =45000 ks
24
50
(;0
I
II
I20
30
45
_I g.
I
Obr. 16 Kulisaocel 11 321.20 (volte Rm =320 MPa)
tloušťka =2,5 mmroční produkce =75000 ks
...I
t'"
f-ť ~ -3-'
~~.Q..l .9.'A"'" .
~
~,/
I 'LII
15I
19 1S -12
80
Obr. lB Spojovací článek
Obr. 17 Držákocel 12 020.20 (volte Rtn =450 MPa)
tloušťka=2 mmroční produkce =20 000 ks
ocel 12 071.20 (volte Rm =600 MPa)tloušťka=3 mmroční produkce =4850 ks
Za jistých podmínek lze stříhat součásti i pomocí elastických střihadel, ale výsledkyz hlediska přesnosti jsou horší ve srovnání s běžnými střihadly, např. [1], [4], [12].
2.4 TECHNOLOGIE PŘESNÉHO STŘÍHÁNÍ [1], [4], [6], [11], [12]
Termínem přesné stříháníjsou označoványmetody, kterými je dosahována hladkástřižná plocha kolmá k rovině plechu a výstřižek nebo díra mají přesnost překračující
hodnoty dosahované běžnými technologiemi stříhání [6]. Mezi metody přesného stříhání
patří: přistřihování, stříhání se zaoblenou střižnou hranou a přesné stříhání s nátlačnouhranou.
2.4.1 Přistřihování
Hladká střižná plocha je dosažena dodatečným odstřižením nerovností obráběných,
tvářených, příp. litých ploch. Podle vzájemné velikost střižníku a střižnice lze přistřihovat
s kladnou nebo zápornou vůlí, obr. 19. Dosahovaná přesnost součásti je IT6 až !T9, drsnostpovrchu bývá Ra =0,8 až 1,6 11m a úkos 0,02/10 mm. Pro přistřihování jsou vhodné tvrdéa polotvrdé nelegované oceli, např. 11 523. Lze přistřihovat i mosaz a hliníkové slitiny.Méně vhodné jsou oceli měkké a oceli chromové např. 14 120, 14220. Nevhodné jsouoceli chrommolybdenové. Přídavky na přistřihováníjsouuvedeny v tab. 18 [6].
25
al bl
Obr. 19 Přistřihování
a) s kladnou vůlí
b) se zápornou vůlí
Je-li přídavek na přistřihování větší,
zpravidla přes 0,4 mm, je nutno použítvíce střihů.
Tab. 18 Přídavkynapřistřilzovánípro tLplechu od 1 do 5 mm [6J
Tloušťka Přídavek na přistřihování
plechu t [mm][mm] kladná vůle záporná vůle
1 0,040 0,1101,5 0,050 0,1502 0,065 0,190
2,5 0,080 0,2403 0,090 0,290
3,5 0,110 0,3304, 0,130 0,360
4,5 0,150 0,3805 0,180 0,400
Výpočet síly při přistřihování (ostřihování)
Přistřihovací síla (bez vlivu tření)
Fso =S . Psa =ap' bp . 't ps [N] S - průřez třísky [mm2]
ap - tloušťka přídavku na přistřižení [mm]bp- délka přístřihu obrysu [mm]
Třecí síla při přistřihování
F to =S\ 'Pto [N]
Sl - styčná plocha mezi součástí a otvorem ve střiž
nici [mm2]
Celková síla při přistřihování (Fv)
Fv =Fso +Fto [N]Pto- kontaktní tlak tření 10 až 50 11Fa. Vyšší hodnota
je pro vnější tvary a tvrdé materiály
Fso- přistřihovací síla (bez vlivu tření) [N]Fto- třecí síla [N]
U nástrojů se volí 3 až 4 % z tloušťky
stříhaného materiálu. Při ostřihování nepravidelných tvarů· součástí se z výrobních důvodů zhotovuje střižnice rovná.Střižná hrana se volí se zaoblenímRO,2 mm. Úhel čela u přistřihovacích nástrojů se volí dle tab. 19.
nastroJuDruh materiálu Úhel čela [O]
ocel Rm =600 MPa 12 až 16
ocel Rm =900 MPa 10 až 12
hliník, měkká mosaz 10 až 15
Střižná vůle při přistřihování
Tab. 19 Úhel čela u přistřihovacích,
Příklad:
Těleso zubového čerpadla o rozměrech dle obr. 20, tl. 18 mm z hliníkové slitiny424203.6 je třeba dokončitpřistřižením.Přídavekna přistřižení je 0,3 mm.
26
Řešení:
Délka přistřihovaného obvodu:360-a 360-80
L=2·1t·D· =2·7t·40· =1955mm360 360'
Protlačovací síla se rovná cca 20 % střižné síly [4].
Střižná síla:Fso = L . t . 1: ps = 195,5 ·18 . 280 = 985 320 N == 985,3 kN
Středníhodnota 1:ps =280 l\1Paje z tab. 3. Obr. 20 Těleso zubového čerpadla
Síla na protlačení: -10 1/6
FQ = 20 % Fs = 0,2'985,3 == 197,06 kN
Síla na přistřihování dle Romanovského:
Fso =Ll·L·1: ps +FQ =0,3·195,5·280+197060=
= 16 422 +197 060 = 213 482 N == 213,5 kN
Jednostranný přídavek Ll =0,3 mm s ohledemna životnost ostřihovacího nástroje a dosaženoupřesnost se rozdělí takto:Ll[ = 0,2 mm a Ll2 = 0,1 mm.
Obr. 21 Parametry nástroje
2.4.2 Přesné stříhání s tlačnou hranou
Schema přesného stříhání s umístěním tlačné hrany je na obr. 22. Oboustrannýmsevřením stříhaného plechu a působením tlačné hrany, která je umístěna na tlačné desce,příp. i na střižnici, je ve střižné oblasti vyvolán trojosý stav napjatosti. Tlačná hrana sledujev převážné míře obrys výstřižku, kromě případů úzkých výstupků, obr. 23.
•
Obr. 22 Přesné stříhání
a) tlačná hrana v tlačné desce,b) tlačná hrana v tlačné desce a střižnici;
1 - střižník, 2 - střižnice, 3 - tlačná deska,4 - vyhazovač, 5 - stříhaný plech
Obr. 23 Umístění tlačné hranypři členitém obrysu výstřižku
1 - tlačná hrana, 2 - obrys výstřižku
blal
27
Dosahované parametry při přesném stříhánís tlačnou hranou
Přesným stříháním se běžně dosahuje drsnost povrchu střižné plochy Ra = 0,4až 1,6 J.L1ll, výjimečně Ra = 0,1 /lm. Maximální dosažitelná rozměrová přesnost odpovídáIT6. Pro plechy do tl. 2,5 mm je běžná rozměrovápřesnost IT7 pro otvory a !T8 pro vnější
obrysy. Pro plechy s tloušťkou 2,5 až 4 mm je IT8 až IT9. Pro plechy s tloušťkou nad4 mm je IT9 až !T10. Kolmost střižné plochy u plechů do tl. 4 mm je v intervalu 0,01až 0,02 mm.
2.4.3 Vhodnost technologie přesného stříhání
a) z hlediska roční produkce
Technologie přesného stříhání s nátlačnou hranou (hranami) je vhodná pro větší vý- \robní série. V případě stříhání jednoduchých tvarů se doporučuje min. množství 25 000 ksza rok. Je-li přesné stříhání sdruženo s jinými tvářecími operacemi, interval roční produkceje 14 000 až 18 000 kusů.
b) volba materiálu
Technologií přesného stříhání lze zhotovovat součásti z hliriíku a jeho slitin, mědi,mosazi, berilia a jeho slitin, nelegovaných a nízkolegovaných ocelí. Velmi dobře se hodípro přesné stříhání některé oceli např. 11 300, 11 320, 11 330, 11 343, 11 373, 11 423,11 425, 12010, 12014, 12020, 12023, 12024. Z mosazí pak 424214. Ostatní materiálys jistým omezením jsou uvedeny v tab. 4.1 [12].
c) konstrukční parametry pro přesné stříhání s tlačnou hranou
7,...------r--....-----.,.---.---,.----7""l
64 5
-----t [mm]
32o
7 6
&.!..J5
t2f------+-~-I7"'~-I:~:::..-+---l---l
Obr. 24 Určenímin. průměruotvoru
28
---t[mm]S [mm] ___
~ r-0L.t--J-_-.l. IJ\
ji' 1 ~W~ J
\ I ~ I""',
~.o I J-\ Lr- o -,--:-,---:.-
ft,v.~
~~~
~ -~ -~V~Q~ !f"I' ~ V
f\6 5 4 3~ 2 1 O 2 3 4 5 6v
Obr. 25 Určenímin. šířky drážkys,,--r---.---,---,---r-----,
o ., 2 3 , 5 6
-t(mmJObr. 26 Minimální vzdálenost mezi otvory
5,..---,.----,----,--.....--.....--.,..---...,
E 4 .
oS..o
O 2 3 4 ·5 6
-t[mmJObr. 27 Minimální vzdálenost mezi otvorem a hranou
29
6 E "..J.:;:)Cl,...., Cl
E 5 X.§..
"3 3..o
t 4
.~
Z~
t3
2b
1,5
0,8
O 1 2 3 4- 5 6-t[mm]
Obr. 28 Minimální modul ozubení
o'
,6~~;r;- .LI
I+!'..f"'-. I~~,2
f'..-. ' ~
, ["...
""" I ~ - t,8 .......~ " ' PRO R\'lÍSOOMPa.
I j-, ..................... ""'-10.. " r---....
fv =0,8 r'
,4 --~--r-'-
~ i'-o.. ........... "'"~
, ........... r--.... r--..... ............ ~J,o t........... r--.... ......i'-... 5 -~ r--
, -r-- r---.. ......... ....... F::::.. I--. ...... .......... 4 --41-- -r-- r---... --'"-- r-.. ........... 3-- """'-- --- - -2 -- - 2-- -o 10' 20' 30' 4ft :1)' 60 70' 80' 90' 100' 110' 1
O.
2
oo
@O,
_d-
Obr. 29 Určenípoloměrů rohů a hran
Nedodržení konstrukčních parametrů v souladu s obr. 24 až :29' má za následekzhoršení kvality stříhaných ploch a snížení životnosti funkčních částí střihadla.
2.4.4 Střižná síla, práce a určení velikosti lisu
Velikost střižné síly lze určit z nomogramu, obr. 30. Střižná síla ke konstrukcinomogramu byla stanovena ze vztahu:
kde 'tps == 0,9 Rm [MPa]1 - délka křivky střihu [mm]t - tloušťka plechu [mm]'tps - pevnost ve střihu [MPa]
30
...... ...... ...... ......d e:
!l.. e: z e:::E ..... ..... e:.......... .... lJ....
~..,J~ 150
r t...
! 4 t10
3
200 9B
72
250 6
1,5
300lOs9 1,0B 0,97 O,B6 0,7
400 5
2 40,6
30,5
5000,4
2
60010
20,3
9 d 10·B '- :3700 e:Id d 9 0,2
7 ll]'- BOl
6Id o 7
BOO cu e:
6o o5 e: c 5900 oa. >
10004 4 0,1
Obr. 30 Nomogram k určenístřižné sl1y
Přidržovací sílu Fp lze stanovit výpočtem nebo odečíst z diagramu na obr. 31.4
F ~4·R ·L ·h [N]p m h
Vyhazovací síla Fv lze stanovita) výpočtem nebo b) orientačně,
případně odečíst z diagramuna obr. 32.
a) Fy = S'p [N]
b) Fy = 0,2 . Fs [N]
Celková síla Fe:
Fc = Fs + Fp + Fy [N]
Lh - délka tlačné hrany [mm]h - výška tlačné hrany [mm]
4·Rm- hodnota je empirická, která souvisí s odporem materiálu proti vtlačení hrany [MPa]
S - plocha výstřižku [mnbp - měrný tlak [MPa] (bývá 30 až 70 MPa, v pří
padě spojení stříhání s ohýbáním se volí100 až 150 MPa)
31
I
I
II
IV/ /
~ //,/,/,/ ,/
---- ----.--- r--
5/
/', v91-----+----t---1---t---..,I--::l/.'/,c,Z?'/"7'/<.7"f--/-;---1---r-.,--.81----I----+---+---t--lv.;f7'''/.oS-~W/++VT-t-,-t-:--+-+-I7'~--+----+---+--I·Ó~V/W+--7f/:...-.-I-t--i-+-I
;i~=====~=====~===~~~/~rs":J,:V/:~~/=:~==:I==~~==:==~~10'32, /
I
I311----l----+---+-1-r------!---i-1-+--t--t-JII
2~--+---_+-_l_-+--I---+_-+-1--t"--r---t"---t
II
J.~--~--~--:-~~':r----=-_1.-~r-~~~t3101ď 2 4 6 8 10" 2 J, 6 8 10
109876
5
4
2
3
3
2
2
L98'I6
5
4
4F- ,P 3
(NJ
~Q 1X 9~ 8~ ,II 7l!: 6
5
2
2
3
3
3
4
19876
5
1et9876
5
4
Obr. 31 Diagram k určenípřidržovacísIly
Určení lisu
Pro trvalý provoz má být lis zatížen 80 % síly, pro kterou je konstruován.Po vytlačení tlačné hrany se síla přidržovače zmenší o 30 %.
Konstrukčně - technologické parametry
Při stanovení postupu tvářecích operací, kdy stříhání je kombinováno s jinýmitvářecími operacemi, provádí se vystřihování v poslední operaci.
32
4
1
J6
/'
3~ \)
1'\ [>l>I ~.).~ \ 1\2
k0.",~\ lY
~ ~1J ~9 /' V8 ,-'\ Y7~. -
1.11\ V\ Y I
i.I' 1\/\ U ~o~
i \ 1\ ~~I.<3
0 r\ \ \ i\[) ~ I1\ 1\ ol I2
I \
~V I
A'\I\ ~~~
L ,Ii
i \\\\ v
1\ \ \ VI- \y
3LY I
I'l ~. 2 3 4 S & 789 fO" 2 3 ~ S 1 .110
--S&un:JObr. 32 Diagram ke stanovení vylzazovacísl7y
I. Nástrojový systém
a) v případě výroby drobných součástí a symetrických součástí do tloušťky 5 mm se navrhuje: "pohyblivý střižník a pevný přidržovač", obr. 33;
b) k výrobě~nesymetrických a rozměrných součástí s tloušťkou plechu nad 5 mm se používá varianta nástrojového systému: "pevný střižník a pohyblivý přidržovač", obr. 34.
STŘrŽNICE
VYHAZOVAČ
PRIDRŽOVAč
STR'ŽNiK
Obr. 33 Nástrojový systém(pohyblivý střižník - pevný přidržovač)
srŘlžNICE
-~VYHAZOVAC
PRIORŽOVAČ
'" -~STRIZNIK
Obr. 34 Nástrojovýsystém(pevný střižník - pohyblivý přidržovač)
33
II. Určení střižné mezery z a střižné vůle v
c - koef. pro příčné stříhání c = 0,005až 0,035pro tvrdé plechy c = 0,015až 0,018
t - tloušťka plechu [mm]'tps - pevnost ve střihu [kp/mm2
]
v - vůle [mm]z - střižná mezera [mm]z=(1,5.c.t-0,015).F:: [mm]
Prot>3 mm:
Správně stanovená velikost střižné mezery (vůle) má rozhodující vliv na kvalitustřižné plochy. Lze ji určit z diagramu na obr. 35 nebo z původního Gohreova vztahu [ll].Vztah má platnost v případě tenkých plechů t s 3 mm:
z = c . t . F:: [mm]
_ 2 . [ ] - v případěv - z mm uzavřenéhostřihu
Obr. 35 Diagram ke stanovenístřižné vůle
Poznámka: Legenda platí pro obavztahy. Existují i jinéupravené vzorce provýpočet sffižné mezery pro přesné stříhání,
např. [12]
11---~L---1---_+_---'-i
6r-----r---r---.--....:....-....,...-'--,..---..
I...... 41----+---l---1---~L---+--_I
. ~
III. Určení velikosti postranního odpadu B a ŠÍTKY můstku A
Lze využít diagram, obr. 36..---.§ '1 ?1~t__--+--_I_---+--_+_~.,..q-___I'-'-"" .f-< 6 lQ12t----+----+--+-~-1-~~------l
l~ t10t------+--__!_~__!_~~-_+_--:I®
4 8t----+---7''-+--.,.~+_--+--__1-_____l
2 t__--t---+----1H
o O&....--~1--..L.--~--.L.--...I-_-1
2 ~t[~J 6
Obr. 36 Velikost postranního odpadu a šířka můstku
34
IV. Určení rozměrů a polohy tlačné hrany
Tvar, poloha a rozměry tlačné hrany ovlivňují kvalitu střižné plochy a životnostfunkčních částí střihadla. Pro t ~ 4 mm se používá jedna tlačná hrana na přidržovači.
V případě plechů t > 4 mm se používají dvě tlačné hrany - na přidržovači a na střižnici.
Tvar a rozměry tlačné hrany jsou na obr. 37. Vzdálenost hl = h + 0,05 [mm].
---t(mmJ
'E .&..&:
t- n5
r--- l-- ....-ro- 0.5 ~
"I~ 04KEl'~E~~,
" /0.3
\. 02 / '-~"'< t'č ~~
I 01 ~'~~;J-I
~žovAl4 •..,..-.
5 4 3 @2. 1 o 1 1 3 4- 5 6
Obr. 37 Tvar a rozměry tlačné hrany
V. Materiál na funkční části střihadla
Střižnice, přidržovač a kruhové střižníky se zhotovují z nástrojové oceli 19437tepelně zpracované na HRC 58 - 61 kalením a popuštěním. V případě tvarových střižníků
se používá nástrojová ocel s molybdenem, kterou je třeba pečlivě tepelně zpracovat.
Vyhazovače, držáky a opěrné vložky lze zhotovit např. z nástrojové slitinové oceli19 436, kalené a popuštěné naSa -61 HRC.
Tlačné a vyhazovací kolíky jsou z oceli 19421, kalené a popuštěné na 59 - 61 HRC.
VI. Výpočtová část
Šrouby jsou namáhány stírací silou, která činí 10 % střižné síly. Tlačné čepy
se kontrolují ze síly přidržovače na dovolené namáhání v tlaku 400 MPa a analogickyse kontrolují vyhazovací čepy ze síly vyhazovače na tutéž hodnotu.
VII. Volba maziva
K mazání se používají maziva zn. CURTIS 625 nebo chlorparafin ředěný petrolejem, případně ijiná maziva.
Z tradičních maziv se v případě přesného stříhání dílců z mosazi osvědčila kombinace CURTIS + líh.
35
Přlklad:
50
5 6 28 6
I--ll>
r~ r~I~l./' .-
\.L.Ill>~
I 15 lil>~
oll>
3 14 16 '\4
Iřl-tti-Q":>
I ,
I I~ 929~O.1
Rozhodněte o použití technologiepřesného stříhání k výrobě součásti Vidlice(obr. 38). Vidlice je z oceli 11 373.0,tloušťky 3 mm a požadováno je výrobnímnožství 70 000 kusů/rok.
1. Z hlediska roční produkce je zadanásoučást vidlice vhodná k použitítechnologie přesného stříhání.
Řešení:
2. Kvalita střižné plochyRozměrovou přesnost !T8 a drsnostpovrchu Ra =0,8 lze dodržet.
3. MateriálZadaná ocel II 373.0 je vhodná propřesné stříhání.
Obr. 38 Vidlice
4. Minimální šírKa drážkyZ diagramu na obr. 25 pro t = 3mm, L = 15 mm, Rm=450 MPa je šířka drážkyš =2,5 mm, což vyhovuje/na součásti je š =5mm.
5. Minimální vzdálenost mezi otvorem a hranou součásti
Z obr. 27 platí pro t =3 mm rozměr amin =1,6 mm, což vyhovuje
6. Minimální průměr otvoruZ obr. 24 je pro t = 3 mm hodnota dmin = 2,8 mm, což vyhovuje s ohledem na ~ 5 mmu zadané součásti Vidlice.
7. Tvarové přechody
Řešená součást má tvarové přechody plynulé, což vyhovuje technologii přesného
stříhání.
8. Velikost střižné, přidržovací a vyhazovací síly
S využitím nomogramu na obr. 30 je hodnota střižné síly přibližně Fs == 440 kN(výpočtem Fsv = 4405,3 kN). Výpočtem pak F~ = 445,3 kN stanovená pro celkovýobvod součástky Oe =366,55 mm.
Přidržovací síla Fp == 2,50·1 OS N =250 kN pro l t (obr.31 ).
Vyhazovací síla Fv pro plochu výstřižku Vidlice Sv = 1 650 mm2 je z diagramuFv =f(Sv) na obr. 32 rovna Fv== 66 kN.
9. Velikost lisu, ,Celková síla Fe =Fs + Fp + Fv=400 kN +2.50 kN + 66 kN =716kN
36
.'
Při trvalém chodu je lis zatížen na 80 % síly, pro kterou je konstruován, a po odečtení
30 % síly přidržovače, bude celková síla Fe < 716 kN. Vhodný lis je TKP 160/100
10. Nástrojový systémPro součást je vhodný nástrojový systém: pohyblivý střižník a pevný přidržovač.
11. Střižná vůle
Z obr. 35je pro t = 3mm hodnota střižné vůle v = 0,015 mm
12. Postranní odpad a šírKa můstkuZ obr. 36jsou pro t = 3mm hodnoty: A = 5,5 mm; B = 9 mm
13. Tlačná hranaZ obr. 37 je pro t =3mm:h=0,48 mma=2,2mm<X = 45°hl = h + 0,05 = 0,48 + 0,05 =0,53 mm
14. Materiál funkčních částí
Je dán v odst. V.
15. Šrouby jsou namáhány stírací sílou rovnou 10 % celkové síly, tj. Fstír = 10 % Fe == 0,10 ··716 = 71,6 kN; ve skutečnosti bude hodnota Fe <71,6 kN s ohledem na trvalýchod lisu při zatížení na 80 % a odečtení 30 % síly přidržovače.
16. MazivoBude použito např. mazivo CURTI8 625.
Na obr. 39 je uvedena součástka se segmentem ozubení k procvičení postupu.
DETAIL A
'0
'"
Obr. 39 Součástkas ozubením(m = 1,5; z = 14; <X = 20°)
37
Obr. 40 Ohybjednostranněupnutého pásu
2.4.5 Ekonomické hodnocení stříhané součásti
V odborné literatuře [1] je uvedeno ekonomické hodnocení vystřihování součásti
z plechu ze slitiny Al, která má rozměry 248 x 146 mm, tloušťku 1,6 mm. Součástka mávíce jak 70 otvorů o průměrech 3 až 20 mm a je zde porovnání s vystřihovacím automatem. Jako kritické množství je zde uveden počet cca 7 000 ks, kdy se jeví ekonomickévystřihování s využitím složeného střihadla.
3 PROCES OHÝBÁNÍ PLECHU A JEHO PARAMETRY
Ohýbání [12], [14] je trvalé deformování materiálu, kterým se dosahuje požadovanézměny tvaru bez podstatné změny průřezu. Pro dosažení trvalého ohybu je nezbytné,aby ohybové napětí bylo nad mezí kluzu Re. Překročení meze pevnosti v tahu Rm nenídovoleno z důvodu porušení soudržnosti tvářeného materiálu. Schema ohýbání a technologické doporučení k získání funkčního ohýbaného dílce jsou uvedena, např. v [12] neboDIN 8586.
3.1 OHÝBACÍ SÍLA
Ohyb pásu plechu upnutého jedním koncem (podle Hrazdi1a):
b t 2
Fo =-·-.Rm.(1,5+Ep ) [N]6'x
Rm - mez pevnosti v tahu [MPa]R, b, t, x - délkové parametry z obr. 40 [mm]Ep - trvalá poměrná deformace krajních vlá-
ken Cp = ~ [-]2·-+1
tV - ohyb (ohybnice do tvaru V) [13]
Síla potřebná pro ohyb [13]
12·b·t2
·R []F = ' m No w
v, t, w - délkové parametry z obr. 41 [mm]Rm - mez pevnosti v tahu [MPa]ri vnitřní poloměr ohybu [mm]rimin - minimální (ještě přípustný)
poloměr [mm]w=5·ri [mm]rj = rimin == 1,3 ·t [mm]když fj > rjmin, pakje:fi =(2 až 5) . t [mm]1=6t [mm]
38
Obr. 41 V - ohyb
Ohybová síla s kalibrací [13]
:\:
Obr. 42 U - ohyb bezvyhazovače
b - šířka plechu [mm]t - tloušťka plechu [mm]Rm- mez pevnosti v tahu [MPa]
u - ohyb (bez podepření vyhazovačem v nástrojia vybouleným dnem [13] ~~~~
F =04·t·b·R [N]o' m
u - ohyb (s podporou vyhazovače a rovnýmdnem ohýbaného dílce [13]
F =05·t·b·R [N]o' m
b - šířka plechu [mm]t - tloušťka plechu [mm]Rm- mez pevnosti v tahu [MPa]
Obr. 43 U - ohybs vyhazovačem
Lemování plechu [13]
F =02·t·b·0" [N]o' o
b - šířka plechu [mm]t - tloušťka plechu [mm]0"0 - ohybové napětí [MPa]
Ohyb se zakružovánímplechu [13]
07·t2
·b·R [N]F = ' mo d
l
b - šířka plechu [mm]t - tloušťka plechu [mm]Rm- mez pevnosti v tahu [1\IIPa]dl - vnější průměr svinutého plechu [mm]
Obr. 44 Princip ohybuplechu
Obr. 45 Princip zakružováníjednoho konce plec/Ul
a I - upravený ohybník pro zakružování plechu
bl - ohybníceCI -plech
39
Rozšiřování otvorů ohybem okrajů - výpočtové vztahy [13]
Fo =0,7.t·(d1 -d).Rm [N]
d=D - 2· (H -0,43· r -0,72 .t) [mm]
H=D-d +0,43'r+0,72.t [mm]2
Fo - ohýbací síla [N]D - střední průměr po rozšířeníotvoru [mm]H - výška ohybu lemu otvoruHmax == 0,12· dl + t [mm]dl - průměr otvoru v ohybnici [mm]
dl == D + 0,3 . t [mm]d - průměr výchozího otvoru [mm]t - tloušťka plechu [mm]Rm- mez pevnosti v tahu [MPa]
Q)
b)....
c)
r1=i&=Obr. 46 Princip rodiřování
otvorua - výchozí stavb - průběh rozšiřování
c - rozšířený otvor
Ohýbací práce [13] Fo - ohýbací síla [N]z - pracovní zdvih nástrojek - součinitelrespektující průběh ohýbací
síly (všeobecně k = t)
Ostatní vztahy pro ohýbací práci, např. pro ohýbání s podporou vyhazovače, jsouuvedeny v [13].
3.2 ODPRUŽENÍ PŘI oHÝBÁNÍ [1], [14]
Obr. 47 odpruženíoceli 11 423
60
90 a
0) ~20
30
) /V /
/ / // / V (
/ Y::V /1
/ ~ '/ Y,/
~~ /./
'//;. ,;""
6
14
10
8
4
2
O
-2O 2 4 6 8 10 12 14
-- RitVybrané diagramy ke stanovení úhlu
odpružení y pro konkrétní rozevření ramenohybu a jsou uvedeny na obr. 47, 48, 49, 50a 51 [1].
Velikost odpružení je ovlivněna mechanickými vlastnostmi ohýbaného materiálu, poměrem poloměru ohybu k tloušťce
materiálu Rit, velikostí úhlu otevření a ramen ohýbaného dílce a konstrukcí ohýbadla.Úhel odpružení se zjišťuje experimentem(v laboratorních podmínkách např. s využitím Tarnogradského přístroje), výpočtem
nebo pomocí diagramů (některé jsou uvedeny v ČSN 22 7340).
40
Obr. 48 Odpružení oceli 11 425
20
60
30
) 1//
jl V/ vv~
v (
/V ~ V
V1
~V v v'./oV'
10
14
4
2
O
-2O 2 4 6 8 10 12
--RitObr. 49 -Odpruženíoceli 11 500
6 8 10 12 14.'-- RIt
30r--+--+-t----+--+---;;-r-:71 60
10
(0 )
t6
4I!'
2
O
-22O 4
) / /V
/ /1/ /
/ 1/1//
/ flII
10
14
t 86
cx_
4
2
O
-2O 2 4 6 8 10
-- RitObr. 51 Odpružení oceli 19191.3
2 4 6 8 10 12 14
-Rit
Obr. 50t Odpružení oceli 12 010
60 a
t : r-r----f--+---.J;;.~~--j (0) ~
tf
Tab. 20 Tolerance úhlů ohybů součásti [6]
Druh materiálu a jeho PoměrR/t
pevnost v tahu Rm <1 1 až2 2až4
měkká ocel, mosaz ±15' ±30' ±1°Rm = 300 MPastředně tvrdá ocel
::t30' ±15' ±3°Rm = 400 MPamosaz polotvrdáRm=3500MPa - ±3° ±5°tvrdá ocelRm =600MPa
41
Tab.21 Výrobní tolerance délky ramen ohýbaných součástí[6]Rozměry v tabulce jsou v mm.
B9~~~B9~~A A .
A BC s
<50 50 až 100 100 až 150 <50 50 až 100 100 až 150
<1 0,3 0,4 0,5 0,5 0,8 1,0100 1 až 3 0,5 0,6 0,8 0,8 1,0 1.5
3až6 0,6 0,8 1,0 1,0 1,5 1,5
<1 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5100 až 200 1až3 0,5 0,6 0,8 1.0 1,5 1,5
3až6 0,6 0,8 1,0 1,0 1,5 2,0
<1 0,5 0,6 0,8 0.8 1,0 1,5200 až 400 laž3 0,6 0,8 1,0 1,0 1.5 1,5
3až6 0.8 1,0 1,2 1,0 1.5 2.0
<1 0.6 0.8 1.0 1,0 1,5 1.5400 až 800 laž3 0,8 1,0 1.2 1,0 1,5 2,0
3až6 1,0 1,2 1,5 1,5 2.0 2,5
Tab. 22 Nejmenšípoloměryohybu (dle ČSN 22 7340 z r. 1990)
Rozměry v[mm]
...Nejmenší poloměr ohybu pro t10ušiky plechu
Ocel Ohybo pevnosti napříč pfes pfes přes pfes pfes pfes pfes pfes pfes pfes
v tahu nebo podél I 1,5 2.5 3 4 5 6 7 8 10
Rm [MPa] vlákenI do do do do do do do do do do
1,5 2,5 3 4 5 6 7 8 10 12
napříč I 1,6 2.5 3 5 6 8 10 12 16 20do 400
podél I 1,6 2,5 3 6 8. 10 l2 16 20 25
přes 400 napříč 1,2 2 3 4 5 8 10 12 16 20 25
do 500 podél 1,2 2 J 4 6 lO 12 16 20 25 32
přes 500 napříč 1,6 2,5 4 5 6 8 10 l2 l6 20 25
do 650 podél l.6 2.5 4 5 8 lO l2 16 20 25 32
Nejmenší poloměry ohybu platí pro úhly ohybu fJ ~l20~. Pro fJ > 120~ je nutno zvolit poloměr
nejblíže větší.
Na následujícím obr. 52 a) b) jsou uvedeny aplikační možnosti technologie ohýbánína a) na ohýbačkách, b) na ohraňovacích lisech
42
II:I
I1.- k§\W
l ~
IJf ~~.'
I---~ ,---L-----~
~ I[,-k---"---~v
. ~ ~~
,J~ ,-~--_~~J' .
j,---~
Obr. 52 Aplikace technologie ohýbánía) ohýbačky
Obr. 52 Aplikace technologie ohýbáníb) ohraňovací lis [14]
Příklad [161:
Součást dle obr. 53 je zhotovena ohýbáním na třech hranách. Délka ohýbanýchhran je 333,3 mm, úhly ohybu jsou rovny 90°, tloušťka plechu 2 mm, ocel má pevnostv tahu Rm = 400 MPa a tažnost Aso = 20 %. Pracovní zdvih se uvažuje 100 mm. Tepelnézpracování a stav povrchu součásti blíže nespecifikovány.
Řešení:
Kontrola minimálního poloměru ohybu. Pro ocelový plech do Rm =400 MPa včetně,
platí dle tab. 22 pro ohyb napříč a podél vláken Rmin =2,5 mm. Z uvedeného je zřejmé, že iv nejnepříznivějším případě poloměr ohybu vyhovuje, protože je ve skutečnosti větší
CR 3> R2,5).
43
cC"l"'"
s.v.>Obr. 53 Součást zhotovená ohybem
Poznámka: V případě, že ocelový plech bylza studena zpevněný válcováním, potom dle literatury [16] tab. 35, je ocel pro Rm =350 až440 MPa hodnota Rmin = 0,5 . t= 0,5 . 2 = 1 mm při ose ohybukolmé na směr vláken a Rmin =0,9 . t = 0,9 . 2 = 1,8 mm při
ose ohybu rovnoběžné se smě
rem vláken. V případě vyžíhaného plechu (tj. ve stavu nezpevněném) je dle [J6] tab. 35hodnota Rmin = 0,1 . to = 0,1 . 2= 0,2 mm v případě, je-li osaohybu kolmá na směr vláken.Je-li osa ohybu rovnoběžná sesměrem vláken, pak Rmin =0,5 .. t =0,5 . 2 = 1mm.
Pro libovolný počet hran ohybu doporučuje lit. [16] pro výpočet ohýbací síly tzv.Hurychův vzorec.
Fo =(0,3S+0,0022.AsJ·Rm·t·LI [N]
Po dosazení:
Fo = (0,35 + 0,0022.20).400·2,3.333,3 = 31S168 [N]
Potřebná ohýbací práce [13]
A = 1 . F .z [kl]o 3 o
Po dosazení:
A o =t·31S168.100=10S05600 [N.mm]=10S0S [Nm]=10S0S [J]=10,S [kJ]
3.3 OHÝBÁNÍ TRUBEK [17]
Z hlediska ztráty stability trubky je ohyb v praxi limitován poměrným poloměrem
ohybu p = R!D (tabelovaným pro různé materiály a technologie ohybu) a poměrnou
tloušťkou stěny t/D. Čímje tato hodnota vyšší, tímje možno dosáhnout menšího poloměru
ohybu.
Pro trubky pro rozsah průměrů 32 mm až 76 mm při ohýbání za studena a bez tmuplatí dle lit. [17]:
i ~ I~ a R ~ 2,S D ; a R~SD
44
Při ohýbání s pevným trnem za studena [17]
I> I R>15D'0-10 a -, , -l.<-L a R=3D' t> I a R>2D0-20 ' 0-20 -
Při ohýbání trubek je třeba brát zřetel na úchylky vnějšího průměru a tloušťky stěny
trubky (viz ČSN 425715 a 425716).
3.3.1 Síly a momenty při ohýbání trubek [17]
Celkový moment je dán součtem dílčích momentů:
Me =M I +M2 +M3 +M4 [Nm]
kde Ml - moment nezbytný k vyvolání plastické deformace trubkyM2 - moment nutný k překonání tření trubky na přítlačné liště
M3 - moment nutný k překonání tření v ložisku segmentu~ - moment nutný k překonání tření trnu o trubku
Pro eřípad ohybu trubky navíjením (obr. 54) se vypočte Ml ze vztahu:
MI =(k l +~).Wo ·Rc [Nm]2ps
kde kl je součinitel profilu tj. poměr
statického momentu plochynapětí příčného řezu při plastické a elastické deformaci
~ - poměr poloměru ohybuk vnějšímu poloměru trubky
Wo - průřezový modul ohybu protrubku [mm3
]
Součinitel kl se pro mezikruhovouplochu řezu trubky stanoví:
1- (Í_llYkl =1,7· (Oy [-]
1- 1_11o
Tab. 23 Hodnoty kl - určíses přihlédnutím k poměru -5 [17]
i [-] kl [-]
<0,05 1,3
O~05 až 0,11 1,40,12 až 0,19 1,5q,20 až 0,30 1,6
Obr. 52 Oltýbání trubky navíjením
D - vnější průměr trubky [mm]t - tloušťka stěny trubky [mm]
Tab. 24 Hodnoty ko - s přiltlédnutímk drultu oceli [17]
Druh oceli ko [-]
11350 10
11422 11,6
11550 14,0
11650 17,6
Stanovení Wo pro trubku: 01 D4
_d4 [m3 ]W =-'._--
oDD
45
kde d=D-2t [ml
VýpočetM2: M 2 =L'F'(fn '~+2.LJ [Nm]Dc Dv
kde L je vzdálenost válečků měřená na normále ke styčným plochám [m]F - síla, kterou je válečekpřitlačovánke trubce [N]fn - součinitel tření v ložiskách přítlačného válečku (0,15 až 0,4)Jl - součinitel valivého tření
Dv- vnější průměr přítlačného válečku [m]dv - průměr čepu přítlačného válečku [m]
VýpočetM 3 : M 3 =F·fn ·rč [Nm]
kde fn je součiniteltřenív segmentu v ložiskurč - poloměr čepu segmentu [ml
Výpočet Mt: M 4 = (1 až 1,5). Ml [Nm]
Při ohýbání trubek je důležité mazání trnu. Mazání se provádí buď rucmmvymazáváním trubky v místě ohybu nebo pomocí dutého trnu do třecích ploch. Tradičnímmazivem je mazlavé mýdlo a celá řada nově vyvinutých maziv jako je např. PROLONGz výrobního sortimentu :firmy TRIGA.
Tab. 25 Vybrané metody technologie ohýbánís ukázkou provedení nástrojea technologickým popisem [17]
Technologie
Za studenabez tmu
S trnem
Provedeni nástroje
~}. a
.~
~b
-Q=.-'+EFEFI---j'-fE·_·3"H·am~·- c
~.-
46
Technologický popis) .
Proti vybočeni trubky je třeba
používat segment a li§tu brflnicívybočeni V prodlužované části
D < 160 mm
Tvar· tmu
Kulový (a)
Lžicový (b)
Clánkový (c)
Vůle mezi trnem a trubkouD = 32 až 50 tt = 1 mmD=50až200 tt= 1 až 1,5ínmD > 200 ft;= 1,5 až 3mm
Délka pracovní části tmu LdoD=30mm L=6Ddo D = 30 až 75 mm L = 4,5ddo D = 120 mm L = 3D
Tab. 25 -pokračování
Technologie Provedeni nástroje Technologický popis
Na lisech
Momentemza p\isobenitlaku
za tepla
Trubky plněné
pískem .
Zá " tVISl na Ir
R S; 10DD < 300 mm
R S; 3DD ~203mm
Je snížené nebeZpečí vybočeni
trubky. Tuhost trubky závisi naintenzitě spěchováni náplně. Mínimální poloměr ohybu DR = O,165D2/tD = (22 až 372) mm
zbtka -Z=-i-''--;-~vibra~n: stOL
Zakružovánim R S; 6DD < 177 mm
47
Tab. 25 -pokračování
Technologie Provedeni nástroje Technologický popis
Ohyb trubkytlakem sestředoCrekvenčním
ohřevem
Ohyb záhybový
R~3D
D = (lOS až 325) mm
Trubka'pOlilhřevuna tvářecí teplotu vybočí,číIDŽ se v úzkémpásu' kolem tmsta ohřevu vytvoří
počátek záhybu. Proti vybočení
trubek mimo záhyb se používásvěrek
Nevýhodou je snížený prom trubky a vysoké vnitřní odpory zpd.sobené záhyby
R~6D
D = (lOS až 625) mm
U ohybu trubek malých průměrů se používá kromě trnu rovněž plnění pískem,olovem, lehce tavitelnými kovy apod.
Obr. 53 Ohýbáníplechu z nízkouhlíkové oceli [1]
1 - prosté ohýbání (9 operací);2 - složitější nástroj (4 operace)
ks100
I I
tl.plechu O,75mm
~~-~--• 1
""- --<
'----I _1 -0,1
tN
3.4 EKONOMICKÉ HODNOCENÍ OHÝBANÝCH SOUČÁSTÍ [1]10
48
250 r---,--,----r--..,..-----,---.,.--,
69p c:; -
\tJ 3,3o-co
83
150
Kč.ks-1
200
tN 100
50 r-==!Z+===t====t==~H
o~-~-~---l.--~_..l--JO 10 20 30 40 ks 50
X."03 __
Obr. 54 Ohýbání drátu Z nízkouhllkové oceli [1J1 - ručně; 2 - v ohýbadle na lisu; 3 - ohýbací automat
3510 15 20 25 ks1.10 3 __
5
'~\'(~
~'--. ~
~~
10O
500
t 100
N
Obr. 55 Ohýbaná součástze slitiny Al [1J1 - ohraňování na lisu; 2 - ohýbání v ohýbadle
Poznámka: Pro řešení příkladů z ohybu, především výpočet rozvinutých délek L, Z, U, C profilu as měřítkem u výpočtů rozvinutých délek obecného ohybu, lze v praxi využít existujícísoftware "Strojař V 2.0" publikovaném v čas.CIllP v r. 2000.
49
4 TAŽENÍ ROTAČNÍCH SOUČÁSTÍ BEZ ZTENČENÍ STĚNY
4.1 NÁVRH POSTUPU VÝPOČTŮ PRO KLASiCKÉ TAŽENÍ VÁLCOVÉHOVÝTAŽKU
Hluboké tažení dílců z plechu patří k nejnáročnějším operacím plošného tváření.
Přístřih plechu (rondel, kruhovka) je přetvářen do podoby dutého, prostorového tělesa
za podmínek dvojosého stavu deformace. S ohledem na stabilitu tažného procesu existujíurčitá omezení pro výtažky,· co do rozměru a tvaru, které lze v jedné operaci vyrobit.Metodika výpočtu je z praxe a příslušných norem.
4.1.1 Tažení z plochého přístřihu (první tah)
Požadovaný tvar je uveden na obr. 58
Zadané parametry:d - vnitřní průměr výtažku [mm]h - výška výtažku [mm]rd - poloměr dna [mm]t - tloušťka plechu [mm]Materiál· výtažku resp. mechanické hod-notyRm aRe·
1. Stanovení průměru výchozího polotovaru- vychází se z povrchu výtažku Se [mm2
].
D =~; ,Se [mm]
2. Určení poměrné tloušťky polotovaru
t/D ·100 [%]
ci.
I
'" V SJ ~
tY - I- ...~
Szo'"",
~4dd
Obr. 58 Parametry výtažku
Poměrná tloušťka se porovná se sloupcem příslušného rozsahu hodnot v tab. 26. Hodnoty součinitelů v tabulce jsou označenymo až lI4.
Tab. 26 Hodnoty t/D·1 00 [%] a součinitelé tažení (převrácená hodnota součinitele
taženíje stupell tažení K = ~ )
Číslo Součinitel Poměrná tloušťka polotovarů i ·100 [%]tahu tažení 2,0 -1,5 1,5-1,0 1,0-0,6 0,6-0,3 0,3-0,15 0,15-0,08
1._ dl
0,5 0,53 0,55 0,58 0,60 0,63mo-o
2. d2 0,75 0,76 0,78 0,79 0,80 0,82m)=TI
3. d 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,84m =..1..2 d2
4. m = d4 0,80 0,82 0,82 0,83 0,85 0,863 d3
5. m =.!!i 0,82 0,84 0,85 0,86 0,87 0,884 d4
50
3. Orientační stanovení počtu nezbytných tažných operací (n):
Z tab. 26 se odečtou hodnoty mo a ml pro příslušnou poměrnou tloušťku a dosadí sedo vztahu [4]
n = 1+ log d -log(mo . D)logm j
Pokud n ~ 1,2 , předpokládá se zhotovení výtažku v jednom tahu, pokud n > 1,2 ,potom se jedná o dva, příp. více tahů.
4. Stanovení základních geometrických parametrů nástroje:
Vnější průměr výtažku
do = d + 2 . t [mm]
Průměr tažnice
dm =d+(2,4až2,6).t [mm]
Zaoblení tažné hrany u tažnice
rm=(SažlO).t [mm]
Zaoblení tažníku rd se určí s ohledem na průměr tažníku (lze porovnat např.
s ČSN 227301). Hodnoty jsou uvedeny v tab. 27.
Tab. 27 Návrh zaoblenítažníkůs ohledem na jehoprůměr
Zaohlenítažníku rd [mm] Průměr tažníku d [mm]
(3-4)·t 10-100
(4 - 5)· t 100 - 200
(5 -7)· t 200 a více
Výpočet tažné síly pro první tah Ftl--lli1
Situace na počátku tažení Jeznázorněna na obr. 59.
Zadanými hodnotami jsou:ry - okamžitý poloměr příru-
by [mm]y - konstanta: 1,15
Re - mez kluzu v tahu [MPa]t - tloušťka plechu [mm]rm - zaoblení tažnice [mm]Rm - pevnost v tahu [MPa]Fp - přidržovací síla [N] - sta
noví se výpočtem
51
Fp
Obr. 59 Schema taženípro 1. tah
Tažná síla na tažníkuje vyjádřenavztahem [4]:
Ft = 2 .1t . rl . t .[(r .Re ·lnS:. + I!' Fp J. ella + Rm] [N]
1 rl 1t . rv • t 2 . r~ +1
Volba přidržovačea přidržovací síla
Přidržovač zabraňuje zvlnění materiálu na přírubě v průběhu tažení a k tažení hlubokých výtažků je nezbytný. Dle ČSN 227301 je přidržovač nutný, pokud je splněnanerovnost v případě hlubokotažné oceli:
100 . d ~ 5O. (1 9 - .Ji JD 'VD
Přidržovacísíla je daná vztahem:
kde S= 1t·D2
_1t.(d+2t+2rm Y[mm2 J4 4
Tab. 28 Doporučené hodnoty přidržovacz'ho tlaku
Druh materiálu Měrný přidržovacítlak p [MPa]
Ocel 1.8 -28Mosaz l,5 - 2pMěď 1,2-~
Illiník ~8 -1,2
Velikost přidržovací síly lze zkontrolovat z hlediska zvlnění příruby. Malá přidržovací
síla, resp. tlak, má za následek zvlnění příruby na výtažku. Nepřípustná přidržovací
síla, pak porušení výtažku.
4.1.2 Tažení z dutého předtažku - druhý a další tahy
Hodnoty součinitele pro druhý, resp. další tahy z tab. 26. Potom průměry výtažků
pro jednotlivé tahy jsou:
Průměrvýtažku 2. tahu:
d2=ml .dl [mm]
Průměr výtažku 3. tahu:d3= m2 • d2 [mm]
Průměr výtažku n-tého tahu:dn=mn_1 ·dn_1 [mm]
52
Stanovení základních rozměrů
Nástroje pro 2. tah, viz obr. 60
d2 =d l ·m l [mm]
d 2P =d l [mm]
rT =(6-S).t [mm]
rp =2.t [mm]
Určení VÝšky yýtažku (hloubky taženO
Obr. 60 Schema výtažku a nástrojepro 2. tah
Vychází se z konstantního objemu materiálu výtažku, resp. z rovnosti ploch, tj., celkovéplochy přístřihu Se.
Plocha dna výtažku je dána vztahem (viz obr. 60)
SI =1t:; [mm2]
Plocha přechodovéhokužele u dna výtažku (při zanedbání r p) se určí ze vztahu:
S - (d2 d3) d2 -d3 [ 2]2 -1t. -+- . mm2 2 2·cosa
Plocha válcového pláště se určí:
S3 =Sc -(SI +S2) [mm2]
Odtud výška válcového pláště výtažku je:
h~=~ [mm]1t·d2
Celková výška výtažku (tj. hloubka 2. tahu) je dána vztahem
I . (d2 - d3 ) []h 2 =h2 + 2 ·tga mm
Výpočet tažné síly pro 2. nebo další tahy
F = 2 . 1t . d . (1 2 - ~J.t .R [N]ln n' d m
n-I
53
kde dn - průměr výtažku n-tého tahu [mm]dn-l - průměr výtažku n-1 .tahu [mm]t - tloušťka materiálu výtažku [mm]Rm - pevnost taženého materiálu s přihlédnutím k max. zpevnění [1vfPa]
Kontrola napětí v kritickém místě VÝtažku
Za kritické místo výtažku se považuje průměr dn, tj. přechod válcové části do kuželovéhonáběhu.
Napětí v kritickém místě:
Vypočtenáhodnota cr r se porovná se základní pevností materiálu Rm•1
4.1.3 Tažení válcových součástí s přírubou [ll, [4], [6]
Schema válcového výtažku s přírubou je na obr. 61. Výtažky lze zhotovit na jednu
operaci, když při poměrech rozměrů rondelu i·1 00 [%] a výtažku d; a f bude poměrná
hloubka *odpovídat nebo je menší, než'
jsou hodnoty uvedené v tab. 29. V těch
případech, kdy poměr hloubky ku průměru
výtažku (~) je větší, potom je třeba zhotovit
výtažek na více operací.
d..
Obr. 61 Válcový výtažekse širokou přírubou
Tab. 29 Poměrné hodnoty ~ pro válcové výtažky s přírubou
0,3 až 0,10,6 až 0,31,0 až 0,6
Poměrná tloušt'ka výstřižku i·1 00 [%]
1,5 až 1,02 až 1,5
Poměrný
průměr 1--------,-.-----,--------,-------,------;příruby
dp
d
do 1,1
1,3
1,5
1,8
2,0
2,2
2,5
2,8
3,0
0,90 až 0,75
0,80 až 0,65
0,70 až 0,58
0,58 až 0,48
0,51 až 0,47
0,45 až 0,35
0,25 až 0,28
0,27 až 0,22
0,22 až 0,18
0,82 až 0,65
0,72 až 0,56
0,63 až 0,50
0,53 až 0,42
0,46 až 0,36
0,40 až 0,31
0,32 až 0,25
0,24 až 0,19
0,20 až 0,16
0,70 až 0,57
0,60 až 0,50
0,53 až 0,45
0,44 až 0,37
0,38 až 0,32
0,33 až 0,27
0,27 až 0,22
0,21 až 0,17
0,17 až 0,14
0,62 až 0,50
0,53 až 0,45
0,48 až 0,40
0,39 až 0,34
0,34 až 0,29
0,29 až 0,25
0,23 až 0,20
0,18 až 0,15
0,15 až 0,12
0,50 až 0,45
0,47 až 0,40
0,42 až 0,35
0,35 až 0,29
0,30 až 0,25
0,26 až 0,22
0,21 až 0,17
0,16 až 0,13
0,13 až 0,10
54
Tab, 30 Součiniteletaženípro válcové výtažky spřírubou
Součinitel Poměrná tloušt'ka výstřižku is·100 [%]tažení
2 až 1,5 1,5 až 1,0 1,0 až 0,6 0,6 až 0,3 0,3 až 0,15
ml >0,50 0,52 0,54 0,56 0,58
m2 0,73 0,75 0,76 0,78 0,80
mni 0,75 0,78 0,79 0,80 0,82
Il14 0,78 0,80 0,82 0,83 0,84
ms 0,80 0,82 0,84 0,85 0,86
Obr. 62 Schema postupu taženísoučástíspřírubou
U výtažků s menšími rozměry příruby, u kterých je splněna podmínka
d%, < 1,2 a X> 1 se v první operaci táhnou výtažky bez příruby a příruba se postupně
vytváří v dalších operacích (obr. 62a). Z obr. 62a je zřejmé, že v operaci m až VII sevytvoří kuželová příruba, která se v poslední operaci vm upraví na konečný tvar kolmý
t ,k ose výtažku. Uhel příruby se rozevírá v rozmezí 75 0 až 1200
•
Na obr. 62b je ukázán postup zhotovení výtažku, u něhož se příruba vytváří
změnou sklonu stěny i poloměrem jejího zaoblení (op. III a V). Konečný tvar získá příruba
v poslední VI. operaci. Postup tažení podle obr. 62c-c1ostává příruba svůj rozměr již v prvníoperaci (1). V dalších operacích (II ažlV ) se postupně vytváří tvar samotného výtažku.Na obr. 62 d se příruba u výtažku postupně tvoří přetvářením vlastního výtažku. Šikmoupřírubu lze vytáhnout již v 1. operaci, obr. 62~. je třeba poznamenat, že u výtažkůs přírubou pod určitým skonem, jsou podmínky tažného procesu složitější.
55
Návrh postupu VÝPočtupro válcové VÝtažky s přírubou
Počet tahů n se stanové pro dané rozměry výtažkuze vzorce
-1 lndn -ln(m1 'D) ["]n- + -. ln·m
s
Výška výtažku hl pro první operaci je dánavztahem
a pro libovolnou další operaci se určí následně
d1až du- průměr výtažku pro pří
slušné tahy [mm)dp - průměr příruby [mm]D - průměr výchozího přístřihu
(rondelu) [mm]ms - střední hodnota součinitele
tažení pro další tahyhl, h2 ... hu jsou výšky v příslušné
operaci tažení [mm]rl, r2 ... ru jsou poloměry zaoblení
dna pro příslušné tahy [mm]
4.1.4 Postupové tažení v pásu [6]
Postupové tažení v pásu se používá obvykle pro zhotovení menších výlisků. Taženíprobíhá v pásu a hotová součást se z pásu vystřihne. V zásadě se rozlišují dva způsoby
tažení v pásu: tažení v pásu bez nástřihu (obr. 63) a tažení v pásu s technologickýmnástřihemnebo výstřihem (obr. 64 a, b, c, d).
Tažení bez nástřihu se používá pro výtažky o malém průměru d ~ 15 mm a pro poměr výšky h k jeho průměru d menším nebo rovno 2 (~~ 2). Při jednořadém tažení beznástřihu viniká výtažek jednak na úkor místního zúžení pásu v jeho příčném průřezu
a rovněž dochází k zeslabení materiálu v podélném směru. Při víceřadém tažení beznástřihu vznikají zejména u výtažků nacházejících se ve středu pásu značná místníprodloužení a zeslabení. V obou případech se materiál nerovnoměrně deformuje. V důsled
ku výše uvedených skutečností je součinitel tažení z pásu bez nástřihu poněkud odlišný,než v případě tažení výtažku z jednotlivých rondelů. V tab. 31 jsou uvedeny hodnotysoučinitelů tažení v případě páse bez nástřihu. Hodnoty uvedené v tab. 31 platí pro nízkouhlíkovou ocel a měkkou mosaz. Pro ostatní materiály s ohledem na jejich tvárnost se doporučuje součinitele tažení upravit v rozmezí 5 až 10 %.
.~ttJWttr'---""~ ~_~~--rr-----J3
Obr. 63 Tažení vpásu bez nástřihu
56
V důsledku výše uvedených skutečností je součinitel tažení z pásu bez nástřihu 'poněkud odlišný, než v případě tažení výtažku z jednotlivých rondelů. V tab. 31 jsouuvedena hodnoty součinitelů tažení v případě páse bez nástřihu. Hodnoty uvedenév tab. 31 platí pro nízkouhlíkovou ocel a měkkou mosaz. Pro ostatní materiály s ohledemna jejich tvárnost se doporučuje součinitele tažení upravit v rozmezí 5 až 10 %.
Tab. 31 Součinitelé tažení válcových výtažků v pásu bez nástřihu
Součinitel Poměrná tloušt'ka výchozI'ho plechu i·l00 [%]taženI'
0,1 až 0,3 0,3 až 0,8 0,8 až 2,0 2,0 až 4,0 4,0 až 6,0 nad 6
ml 0,72 až 0,70 0,70 až 0,68 0,68 až 0,65 0,65 až 0,62 0,62 až 0,60 0,60 až 0,58m2 0,82 až 0,85 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83 0,84 až 0,82 0,82 až 0,81 0,81 až 0,80m3 0,88 až 0,87 0,87 až 0,86 0,86 až 0,85 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83 0,83 až 0,82
1114 0,90 až 0,89 0,89 až 0,80 0,88 až 0,87 0,87 až 0,86 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83ms,mó 0,92 až 0,91 0,91 až 0,90 0,90 až 0,89 0,89 až 0,88 0,88 až 0,87 0,87 až 0,86
atd.posledni: 0,98 až 0,97 0,97 až 0,96 0,96 až 0,95 0,95 až 0,94 0,94 až 0,93 0,93 až 0,92
tah
Vzdálenost výtažku při tažení v pásu bez nástřihu tzv. krok se volí o (10 až 20) %menší než průměr výchozího rondelu Dv.
K=(0,SažO,9)·Dv [mm]
Tažení v pásu s nástřihy
Postupné tažení v pásu s nástřihy se používá pro výtažky o rozměru ~ ~ 2 . Použitítéto technologie tažení v pásu s nástřihy rovněž závisí na tvaru výtažku. Při tažení v pásus nástřihy se operace tažení přibližuje klasické metodě tažení z rondelů. Nástřihy zabraňují
nežádoucí deformaci výchozího pásu, takže odpad slouží k přenášení výtažků z jednéoperace do druhé. Při velkých technologických výstřižcích (viz obr. 64c) spojení polotovaru s výchozím pásem ovlivňuje konečné zhotovení výtažku.
Druhy technologických nástřihů jsou různé. Délka příčných nástřihů I při jednořadovém postupovém tažení nemá být větší než průměr prvního tahu d, obr. 64a. Při víceřadovém tažení se dělají nástřihy mnohem kratší, obr. 64b. Technologické výstřihy potřeb
né k tažení se konstruují podle velikosti, tvaru a tloušťky zpracovávaného plechu, obr. 64c.Délka výstřihu 1= (1,02 až 1,05). Dv a vzdálenost mezi sousedními výstřihy se volí
a = (0,2 až 0,3). Dv' V obou případech se větší hodnota používá pro tenké plechy. Tvar
výstřihu podle obr. 64c je poměrně rozšířen, i když u zmíněného uspořádání výstřihu
postranní odstřih plechu o šířce c způsobuje zvlnění odpadu a také je nižší využití výchozího pásu plechu. Tomu lze zabránit použitím výstřižků podle obr. 64d, u kterých šířka
pásu b může odpovídat až průměru výchozího rondelu Dv.
57
d}
Obr. 64 Tažení v pásu snástřihem
Při použití tvarových výstřižků podle obr. 64c je šírKa pásu b = I+ 2c , J,cde c je šíř
ka odstřihu materiálu, která se stanoví dle tab. 35.
Krok při tažení:
K=Dv +n [mm]
n - můstek [mm], viz tab. 34Dv - průměr resp. šířka b výchozího
materiálu [mm]
V tab. 32 jsou uvedeny součinitele tažení válcových výtažků v pásu s nástřihem. V tab. 33jsou uvedeny orientační hodnoty přídavků p [mm], které zahrnují přídavek na odstřižení
a kompenzují posunutí výtažku k okraji pásu plechu.
58
Tab. 32 Součinitelé tažení válcových výtažků vpásu s nástřihem
Součinitel Poměrná tloušt'ka výchozího plechu i·1 00 [%]tažení
0,1 až 0,3 0,3 až 0,8 0,8 až 2,0 2,0 až 4,0 4,0 až 6,0 nad 6
ml 0,64 až 0,62 0,62 až 0,60 0,60 až 0,57 0,57 až 0,54 0,54 až 0,51 0,51 až 0,48m2 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83 0,83 až 0,82 0,82 až 0,81 0,81 až 0,80 0,80 až 0,79m3 0,86 až 0,85 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83 0,83 až 0,86 0,82 až 0,81 0,81 až 0,80
lI4 0,87 až 0,86 0,86 až 0,85 0,85 až 0,84 0,84 až 0,83 0,83 až 0,82 0,82 až 0,81ffis, ffi(j 0,88 až 0,87 0,87 až 0,86 0,86 až 0,85 0,85 až 0,84 0,~4 až 0,83 0,83 až 0,82
atd.poslední 0,98 až 0,97 0,97 až 0,96 0,96 až 0,95 0,95 až 0,94 0,94 až 0,93 0,93 až 0,92
tah
Tab. 33 Hodnoty přídavkůp [mm}s ohledem na nástřih a výstřih v pásu plechuajeho tloušťkout [mm}
Úprava Tloušťkavýchozího materiálu t [mm]nástřihu do 0,5 0,6 až 0,9 1,0 až 1,4 1,5 až 2,0 2,1 až 2,4 2,6 až 3,0
Spříčnými 1,5 až 1,9 2,0 až 2,4 2,5 až 2,9 3,0 až 3,4 3,5 až 3,9 4,0 až 4,4nástřihy
S výstřihy při
poměru ~:
do 1 2,1 až 2,5 2,6 až 3,0 3,1 až 3,5 3,6 až 4,0 4,1 až 4,5 4,6 až 5,0
1 až 1,1 2,7 až 3,1 3,2 až 3,6 3,7 až4,1 4,2 až 4,6 4,7 až 5,1 5,2 až 5,6
1,5 až 2 3,3 až 3,7 3,8 až 4,2 4,3 až 4,7 4,8 až 5,2 5,3 až 5,7 5,8 až 6,2
nad 2 3,9 až 4,3 4,4 až 4,8 4,9 až 5,3 5,4 až 5,8 5,9 až 6,3 6,4 až 6,8
Tab. 34 Hodnoty můstku n [mm}
Mez pevnosti taženého Průměr výchozího Tloušt'ka materiálu t [mm]materiálu Rm [MPa] rondelu Dv [mm] do 0,6 0,7 až 1,2 1,3 až 2,0 2,1 až 3,0
do 20 2,0 2,2 2,4 2,6
Rm~2SO 21 až 50 2,4 2,6 2,8 3,0
51 až 80 3,0 3,2 3,4 3,6
do 20 2,2 2,4 2,6 2,8
Rm > 250 21 až 50 2,6 2,8 3,0 3,2
51 až 80 3,2 3,4 3,6 3,8
59
Tab. 35 Optimálníšířka odstřižkůc [mm] (obr. 64c, d)
Mez pevnosti Průměr Tloušťka materiálu t [mm]taženého výchozího
materiálu Rm rondelu Dv do 0,3 0,3 až 0,6 0,6 až 0,9 0,9 až 1,4 1,4 až 2,0 2,0 až 3,0rMPal rmml
do 20 3,0 2,8 2,4 2,6 2,8 3,0R.n ~ 250 21 až 50 3,5 3,3 2,8 3,0 3,2 3,5
51 až 80 4,0 4,8 3,4 3,6 3,8 4,0do 20 2,6 2,4 2,2 2,4 2,6 2,8
Rm >250 21 až 50 3,0 2,8 2,6 2,8 3,0 3,251 až 80 3,5 3,3 3,0 3,2 3,4 3,6
Tab. 36 Doporučenépoloměry tažnic rp a tažníků rkpřipostupném tažení v pásech
PořadíPoměrná tloušťka výchozího materiálu i ·100 [%]
tažení 0,1 až 0,3 0,3 až 0,8 0,8 až 2,0 2,0 až 4,0 4,0 až 6,0 nad 6
rp rk rp rk rp rk rp rk rp rk rp rk
první 6t 7t 5t 6t 4t 5t 3t 4t 2t 3t t 2t
následující (0,6 až 0,8) poloměru v předcházející operaci
Kalibrovánípři výtažku Velikost poloměru podle výkresus přírubou
4.1.5 Tažení hranatých výtažků [4], [6]
Při tažení čtyr1rranných
výtažků při určitém zjednodušeníse předpokládá, že stav napjatostimateriálu v rozích je podobný, jakpři tažení válcových nádob o prů
měru odpovídajícím jejich zaoblení a na rovných stěnách je podobný jako při ohybu (obr. 65).Tažení dutých čtyr1rranných nádob je popsáno v ČSN 227303.Ke stanovení správného tvaru pří
střihu plechu pro tažení hranatýchvýtažků se používá několik grafických metod.
. --------77)..... - . //
/ //'
//
1-_/'--_I
~=~~l
Obr. 65 Schema napjatostipři taženíčtvercovýchnádob
Jeden z možných postupů je následující (viz obr. 66 a, b). Při ostrém úhlu výtažkumá obrys přístřihu vypouklý tvar (obr. 66c) a při tupém úhlu vydutý tvar. Doporučené
přídavky na ostřižení stran výtažku jsou uvedena v tab. 37.
60
Popis grafické konstrukce k obr. 66a, b
a) nakreslí se řez součásti v náryse a k ní příslušnýpůdorys;
b) stanoví se délka I části výtažku ohýbané do pravého úhlu;
c) určí se poloměr polotovaru R' = D/2 pro válcový výtažek o průměru d = 2r2 , výšce ha poloměru zaoblení rl za předpokladu, že čtvrt tohoto válce odpovídá zaoblení výtažku;
d) ze středu O se vedou dvě kolmé čáry OA a OB omezující zaoblení rohu o délce Ia kružnice R, která protne kolmé čáry v bodech a, b;
. e) středy úseků aA a bB se sestrojí tečny ke kružnici o poloměru R;
f) sestrojené tvary rohů se zaoblí poloměremR.
Obr. 66 Stanovenípřístřihuplechu pro tažení hranatých výtažků
Obrys rohu s vypouklým tvarem je typický pro nízké výtažky, kdy X< 5 (obr. 66c) a s vy
dutým tvarem pro hlubší výtažky Xz > 5 (obr. 66d).
Podobným způsobem lze stanovit tvar přístřihu plechu i pro výtažky, u kterýchnetvoří jejich stěny v rozích pravý úhel.
61
Tab. 37 Přídavkyna ostřiženíhranatých výtažků
Tloušt'ka Maximální rozměrvýtažku [mm]materiálu t
[mm] do 100 100 až 200 200 až 300 nad 300
do2 2,0 až 2,5 2,5 až 3,0 3,0 až 3,5 3,5 až 4,02až3 3,0 až 3,5 3,5 až 4,0 3,5 až 4,0 4,0 až 4,53 až S 4,0 až 5,0 4,0 až 5,0 4,5 až 5,5 5,0 až 6,0Saž8 4,5 až 6,5 5,0 až 7,0
I5,5 až 7,0 6,0 až 7,5
8 až 12 7,0 až 10,0 7,5 až 10,5 8,0 až 11,0 9,0 až 12,0
Podmínky tažení hranatých nádob na 1 tah
Možnost tažení hranatých nádob v prvníoperaci je analogická s klasickým tažením válcových nádob. Na obr. 67 jsou nakresleny tři pů
dorysy nádob čtvercové, oválné, a válcové, kterémají stejný poloměr zaoblení r. Je-li a = b, jenádoba čtvercová. Je-li b = 0, přechází čtvercová
nádoba v oválnou. Je-li b =a = 0, mění se naválcovou. Vzhledem k tornu, že boční stěny
u hranatých nádob s·rohy se nejen ohýbají, ·aledochází v nich ke složitější deformaci, část deformace z rohu přechází do rovných stěn a prototečná napětí v přírubě jsou menší. Tím se snižujejejí náchylnost ke zvlnění a první tah lze uskutečnit s menším součinitelem tažení než u nádobválcových o stejném poloměru zaoblení.
Pro všechny tvárné materiály lze volitkritický součinitel tažení pro první tah
dm kr =-=0,2
D
Obr. 67 Schema pro porovnánítaženi kruhovéa nekruhové nádoby
1 - čtvercová nádoba a = b;2 - oválná nádoba b = O;3 - válcová nádoba a = b=O
Z uvedeného vztahu se vypočte průměr polotovaru D, který je nutný ke zhotovení tvarovénádoby o požadované výšce h.
D=~=~=IOr [mm]mkr 0,2
Tab. 37 Přídavkyna ostřiženíhranatých výtažků
Tloušťka Maximální rozměrvýtažku [mm]materiálu t
[mm] do 100 100 až 200 200 až 300 nad 300
do2 2,0-2,5 2,5 - 3,0 3,0-3,5 3,5 -4,02 až3 3,0 -3,5 3,5 -4,0 3,5 -4,0 4,0-4,53 ažS 4,0-5,0 4,0- 5,0 4,5 -5,5 5,0-6,0S až 8 4,5 -6,5 5,0-7,0 5,5 -7,0 6,0-7,5
8 až 12 7,0 -10,0 7,5 - 10,5 8,0 -11,0 " 9,0 -12,0
62
V tab. 38 jsou uvedeny hodnoty součinitele tažení ml pro tažení oválných nádob.Pro nádoby oválné platí, že b = Oa rozměr a se mění od Odo 10 r. V tab. 39 jsou souči
nitelé tažení ml pro tažení čtvercových nádob.
Tab. 38 Hodnoty součinitele tažení ml pro tažení oválných nádob
Délka Poměrná tloušťka t·l00 [%]a
0,1 až 0,3 0,3 až 0,6 0,6 až 1,0 1,0 až 1,5 1,5 až 2,0 nad 2,0
° 0,60 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50r 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,492r 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50 0,483r 0,56 0,54 0,52 0,50 0,48 0,464r 0,55 0,53 0,51 0,49 0,47 0,455r 0,54 0,52 0,50 0,48 0,46 0,446r 0,53 0,51 0,49 0,47 0,45 0,437r 0,52 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42
8r 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,409r 0,49 0,47 0,45 0,43 0,41 0,3910r 0,48 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38
Tab. 39 Hodnoty součinitele tažení ml pro taženíčtvercovýchnádob
Délka Poměrná tloušt'ka t·1 00 [%]a
0,1 až 0,3 0,3 až 0,6 0,6 až 1,0 1,0 až 1,5 1,5 až 2,0 nad 2,0
° 0,60 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50
r 0,58 0,56 0,54 0,52 0,50 0,48
.2r 0,55 0,53 0,51 0,49 0,47 0,45
3r 0,53 0,51 0,49 0,47 0,45 0,43
4r 0,50 0,48 0,46 0,47 0,42 0,40
Sr 4°,48 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38
6r 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38 0,36
7r 0,43 0,41 0,39 0,37 0,35 0,33
8r 0,41 0,39 0,37 0,35 0,33 0,31
9r 0,38 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28
lOr 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26
Součinitel tažení obdélníkových nádob je střední hodnotou mezi součinitelem
tažení pro čtvercové nádoby, u kterých stěny odpovídají kratší a delší straně čtvercového
výtažku. Součinitel pro první tah obdélníkové nádoby mo se stanoví jako aritmetickýprůměr ze součtu součinitele tažení ma čtvercové nádoby o straně a a součinitele tažení mbčtvercové nádoby o straně b, tj.
63
Přlklad [67:
Stanovte součinitel tažení obdélníkové nádoby mo pro 1. tah, je-li i·l 00 = 0,8 ,
délka jedné strany a = 2r a druhé strany b = 3r.
Řešení:
Z tab. 39 pro i ·100 = 0,8 ve sloupci 0,6 až 1,0 se odečte pro a = 2r součiniteltažení
ma = 0,51 a pro hodnotu 3r je součiniteltažení mb = 0,49.
s v' • I v, bd'!ník 'd b . 0,51 + 0,49 050ouctnlte tazem pro o e ovou na o IIJe m o = = ,2
Tažení hranatých výtažků na více operací [6]
. U hranatých výtažků bývá zpravidla maximální počet tahů '3 až 4. Z uvedenéhodůvodu je možno považovat střední hodnotu součinitele tažení mst pro všechny tahy rohů
uva-žovaného výtažku. Přípustné součinitele tažení rohů nádoby pro vícenásobné tažení seurčují z předpokladu, že pomětysoučinitelů prvních tahů hranatých nádob mhl pro rohvýtažku o poloměru r a pro válcové nádoby ml o stejném poloměru r(:= %), odpovídajípoměrům součinitelů tažení při následujících tazích.
Platí tedy:
m hl = m h2 = m h3 [-]ml m2 m3
Tab. 40 Součiniteletaženípro další tahy čtvercových nádob
Délka Poměrná tloušťka i·l 00 [%]a.. 0,1 až 0,3 0,3 až 0,6 0,6 až 1,0 1,0 až 1,5 1,5 až 2,0 nad 2,0
° 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77
r 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74
2r 0,76 0,75 0,74 0,72 0,71 0,70
3r 0,72 0,71 0,70 0,69 0,68 0,66
4r 0,69 0,68 0,67 065 0,64 0,63
5r 0,66 0,65 0,64 0,62 0,61 0,59
6r 0,63 0,62 0,61 0,59 0,57 0,55
7r 0,60 0,59 0,58 0,55 0,54 0,51.
8r 0,56 0,55 0,54 0,52 0,50 0,48
9r 0,53 0,52 0,51 0,48 0,47 0,45
10r 0,50 0,49 0,47 0,45 0,43 0,41
v posledním tahu 0,88 0,87 0,85 0,85 0,84 0,83
Pro délku čtvercové nádoby a = lOr je přípustnýsoučinitel tažení pro 1. tah z tab. 39ma= 0,36 a pro válcovou nádobu bude ml = 0,59 (pro>b.l 00 % = O,laž 0,3) .
mal = 0,36 = 0,61ml 0,59
64
V souladu s dříve uvedenými vztahy se stanoví součinitel tažení pro další tahy, např. proa= 10ra lf,·100 [%]=0,1 až 0,3 % jakomn=0,61· 0,82=0,50. -
Sestrojení přechodovýchtvarů při tažení hlubokých čtvercových
a obdélníkových nádob [6]
Při několikanásobném tažení čtvercových nádob se doporučuje nejdříve vytáhnoutválec a následně tento tvar dokončit zúžením na čtverec, obr. 68a. Pro obdélníkové nádobymají mezitahy tvar oválu, obr. 68b.
a.)
3
b)
1 2
Obr. 68 Konstrukce mezitahůpři tažení čtvercovýcha obdélníkových nádoba) s čtvercovým obrysem, b) s pravoúhlým obrysem
I, 2, 3 - tah; 4 - přístřih plechu
Konstrukce obrysů tahů vychází z posledního tahu. K tomu se ze středu poloměru
zaoblení v rohu nádoby nakreslí kružnice Dl, D2 atd., odpovídající průměrům polotovaru,potřebným k zhotovení nádoby o požadované výšce (obr. 69a, b); ty se stanoví na základě
přípustných součinitelů tažení výtažku o příslušném průměru dl, d2 atd. Obrysy odpovídající mazitalJůrn se sestrojí spojením příslušných průměrů dl, d2 ••• Přitom je třeba, abypředposlední tah se přibližoval svým tvarem tvaru konečného výtažku. Orientační poměry
mezi základními parametry, které je třeba respektovat pro stanovení předposledního tahu,
Tab. 41 Orientační hodnoty k sestrojenípředposledníhotahu u hlubokýchčtvercových a obdélnlkovýcll nádob
-lL Ra Rb a' b'b [%]za [%]zb
0,20 až 0,25 1,6 až 1,8a 0,60b 8 25
0,25 až 0,30 1,5 až 1,6a 0,60b 8 až9 20
0,30 až 0,40 1,4 až 1,5a 0,65b 8 až 10 20
0,40 až 0,50 1,2 až 1,3a 0,75b 12 až 13 18
0,60 až 0,70 1,0 až 1,la 0,80b 12 až 13 16
1,00 0,85a 14 až 15 14 až 15
65
a velikosti poloměrů Ra i Rb jsou uvedeny v tab. 41. Tloušťky stěn přidržovačů t = 3 až40 mm volit v závislosti na velikosti výtažku a materiálu přidržovače (např. pro ocel t = 3 až10 mm, pro litinu t = 10 mm). Doporučuje se tmin = šestinásobku tloušťky taženého plechu.
Dno je třeba u všech tahů kromě předposledního zaoblit. Poloměr zaoblení r lzevolit jako u válcových nádob. U předposledního tahu se doporučuje přechod stěny ve dnoupravit pod úhlem 45° (obr. 69). Poloměr zaoblení r n-l se stanoví podobně jako při tažení
válcových nádob rn_1 = 0,8~(dn_1 - dn)· t .
aJ b)
Obr. 69 Schema konstrukce trojnásobného taženípravoúhlé nádoby1, 2, 3 -tah; 4 - výstřižek; DI. Dl, D3- průměry polotovarů v rozích;
dl, dl, d3 - průměry výtažků v rozích
Uvedená konstrukce tvaru značně ulehčuje vzájemné přizpůsobení přidržovače
a tažnice. Rozměry rovných částí a a b (obr. 69) odpovídají rozměrům konečného výtažku,tedy poslednímu třetímu tahu.
Velmi důležité je určení součinitele tažení u výtažků, u kterých jejich rovné stěny
nejsou vzájemně kolmé (obr. 70). V takovém případě nelze velikost deformace popsatjedním součinitelem tažení. Každý úhel a. vyžaduje jiný stupeň deformace a z tohoto dů
vodu je charakterizován jemu příslušnouhodnotou součinitele tažení. Velikost součinitele
tažení je přímo úměrnávelikosti odpovídajícího úhlu a. a nepřímo úměrná délkám rovnýchstěn výtažku a, b, C, •• ,
Mezní hodnoty součinitelů odpovídají úhlu a. = 0° a a. = 360°. Při úhlu a. = 0° jsoupřípustné součinitele tažení minimální. Jak již bylo uvedeno dříve, úhel a. =360° se objevuje při tažení válcové nádoby. Přitom součinitel tažení má maximální hodnotu. Protože se
66
v praxi málo lze setkat s úhly většími než 180°, zaměří se pozornost ke stanovení součinitele tažení pro úhly a. = 0° až 180°. Také v tomto případě jako u pravoúhlých výtažků
se přípustné součinitele tažení stanoví v závislosti na rovných stěnách výtažků ležícíchu příslušného úhlu. Přípustné součinitele tažení pro úhel a. = 180° se stanoví dle tab. 38.Jsou-li rovné stěny výtažku odpovídající uvažovanému úhlu stejné, bere se hodnotaz uvedené tabulky přímo. Při nestejné délce stran se stanoví přípustné součinitele taženíjako střední veličinamezi součinitelem tažení dvou oválů, u kterých rovné části jsou rovnystranám přilehlým k uvažovanému úhlu.
kde 1l1a je součiniteltažení pro O< a. < 180° s přiléhajícími k němu stranami a a b,ma- součinitel tažení pro oválo přímé straně 3,
mb- součiniteltažení pro oválo přímé straně b.
Příslušné hodnoty součinitele tažení pro nádoby s různými úhly a. a různých
délkách rovinných částí 3, b jsou uvedeny v tab. 42.
Poznámka: Přítomnost další proměnné veličiny úhlu a. omezila sestavení tabulky na nejdůležitější
poměrné tloušťkyplechu lb. Tabu1kaje sestavena pro lb ·100 = 0,6 až 1 % a úhly a.v rozmezí 00 až 1800 jsou odstupňoványpo 15°.
Obr. 70 Schema výtažku s rovnými stěnami, které nesvírajípravé úhly
67
Tab. 42 Hodnoty součinitele taženíml pro tažení nádobs úhly Cl do 180° pro 10 -100 = 0,6 až 1%
(hodnoty d. =0° a 180° mají pouze teoretický význam z důvodu interpolace v intervaluhodnot 0° až 15° a od 165° až 180°)
Délky a, b, c, ••.Úhel rohu nádoby Cl [0]Přiléhající k
úhlu
menší větší180 165 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 Odélka délka
r 1-1,5r 0,56 0,56 0,56 0,55 0,55 0,55 0,54 0,53 0,52 0,51 0,50 0,49 0,48r 2r 0,55 0,55 0,55 0,54 0,54 0,54 0,53 0,52 0,51 0,50 0,49 0,48 0,47r 3r 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,53 0,51 0,50 0,49 0,48 0,47 0,46 0,45
r 5r 0,52 0,52 0,52 0,51 0,51 0,50 0,49 0,48 0,47 0,45 0,44 0,42 0,40r. 8r 0,51 0,51 0,50 0,50 0,49 0,47 0,46 0,44 0,42 0,40 0,37 0,35 0,32
r lOr 0,50 0,50 0,49 0,48 0,47 0,45 0,43 0,40 0,37 0,34 0,31 0,27 0,23
2r 2-3r 0,54 0,54 0,53 0,53 0,52 0,51 0,50 0,48 0,47 0,45 0,43 0,41 0,38
2r 4r 0,53 0,53 0,52 0,52 0,51 0,50 0,49 0,47 0,46 0,44 0,42 0,40 0,37
2r 6r 0,52 0,52 0,51 0,51 0,50 0,48 0,47 0,45 0,43 0,41 0,38 0,36 0,33
2r 10r 0,49 0,49 0,48 0,47 0,46 0,44 0,42 0,39 0,36 0,33 0,30 0,26 0,22
3r 6r 0,51 0,51 0,50 0,50 0,49 0,47 0,46 0,44 0,42 0,37 0,35 0,35 0,32
3r 9r 0,49 0,49 0,48 0,47 0,46 0,44 0,42 0,39 0,36 0,33 0,30 0,28 0,22
3r lOr 0,48 0,48 0,47 0,46 0,44 0,42 0,40 0,37 0,34 0,30 0,26 0,22 0,17
4r 4-6r 0,51 0,51 0,50 0,49 0,48 0,46 0,44 0,41 0,38 0,35 0,32 0,28 0,24
4r 8r 0,49 0,49 0,48 0,47 0,46 0,44 0,42 0,39 0,36 0,33 0,30 0,26 0,22
4r 10r 0,48 0,48 0,47 0,45 0,43 0,41 0,39 0,35 0,32 0,28 0,23 0,18 0,13
5r 5-5,5r 0,49 0,49 0,48 0,46 0,44 0,42 0,40 0,36 0,33 0,29 0,24 0,19 0,14
Sr lOr 0,48 0,48 0,47 0,46 0,43 0,41 0,38 0,34 0,30 0,26 0,21 0,15 0,09
6r 10r 0,47 0,47 0,46 0,44 0,42 0,40 0,37 0,33 0,29 0,25 0,20 0,14 0,08
7r 10r 0,46 0,46 0,45 0,43 0,41 0,39 0,36 0,32 0,28 0,24 0,19 0,13 0,07
8r 10r 0,45 0,45 0,44 0,42 0,40 0,38 0,35 0,31 0,27 0,23 0,18 0,12 0,06
9r lOr 0,44 0,43 0,42 0,41 0,39 0,36 0,33 0,29 0,24 0,20 0,14 0,08 -10r 10r 0,44 0,43 0,42 0,40 0,38 0,35 0,32 0,27 0,22 0,17 0,12 0,06 -
4.1.6 Ekonomické hodnocení tažené součásti [1]
Jako příklad jsou vybrány dvě součásti: díl karoserie automobilu (obr. 71) a rotační
součást s přírubou (obr. 72).
68
1000~----
tN 100 I------':::.......::,~---+---
1000100 ks
X.10 3 _
10 '-- ....I- ---l---l
10
Obr. 71 DI11r..aroserie automobilu po vylisování[1}1 - složitější nástroj; 2 - jednodušší nástroj
7000
Kc.ks-1
5000
t 4000
N 3000
2000
1000
~9,5 -I~~~ -
TO,5 ",.- ll'>I Ň
I ~
-~
~
2 '-flb 24~
/ ~64
Y
o.o 25 50 75 100 125 ks 175
X.10 3--
Obr. 72 Rotační součást spřírubou zhotovená tažením ze slitiny Cu [1}1 - oddělenými nástroji; 2 - na postupovém lisu
69
~ Do = 195,8 mm~ Dl =179,8 mm~ Dz = 138 mm~D3=86mm
~D=41,2mm
5. ZÁPUSTKOVÉ KOVÁNÍ
5.1 METODICKÉ POZNÁl\1KY K ŘEŠENÍ VÝPOČTŮ KOVACÍ SÍLY
Z metod výpočtu kovací síly uváděných v literatuře je v průmyslové praxi v kovárnách - nejvíce ověřena metoda Tomlenova (ČSN 22 8306). Jejím problémem je
použití souhrnného koeficientu Co. Koeficient Co určuje velikost (j~ - přirozeného
přetvárného odporu při kovací teplotě v závislosti na hmotnosti výkovku. Rozdílnoučlenitost výkovkú stejné hmotnosti tato metoda neanalyzuje (viz tab. č. 43).
Tab. 43 Koeficient Co p;o ocel
Eúnotnostvýkovku
ITeplota výkovku Co
[kg] [0C]
do 5 I 750 - 850 5,0-4,0
pes 5 do 10 800 - 900 4,5 -3,5
pes 10 do 25 850 - 950 4,0 - 3,0
p es 25 do 50 I 900 - 1000 3,5 -2,5
pes50dol00 I 950 - 1050 3,0-2,0
5.2 UKÁZKY PŘÍKLADŮ
Příklad1:
Vypočtětekovací sílu potřebnou pro vykování výkovku dle obr. 73. Výkovek je kován na zápustkovém klikovém kovacím lisu. Výpočet proveďte metodou Tomlenova.
. Zadáno:
Materiál- ocel 14220; kovací teplota 1 100°C; koeficient Co = 4,7; přirozený přetvárný
odpor materiálu (jp =51 MPa;rozměry výkovku: Zl =5 mm
Zz =24,5 mmZ3 =10 mmZ4 =46,5 mmzs=7mm
70
IIIIII,I
TJ IIIIIIIIIIIIIII
X
li
Obr. 73 Schema výkovku aprůběh přetvárného odporu
71
Rozměry výronkové drážky Ml; Zl
Rozměryvýkovku ~D; Zl až :zn; Ml až MnKoeficient CoPřirozený přetvárný odpor crp
~
*II dp=crpoco
t,
cr dO =1,285 + cr'p
..-. ,. ~rl
crdl = crdO -r crp0_
Z\
... r
, M2cr n
crd2 = crdl +crp'- FT =-p7t 0 IDj O~j2 2 2 j=1
..-, ~rn
crdn = crn-I + crp.-
I Izn změna M\; Z\
... ..S· =crdn 'MJ n
Sj+1 = (crdn+1-crdn )· ~n
...n
FN =27t oISj ·rjj=1
...F=FN +FT
NE
F < Fstroje
ANO
KONEC
Obr. 74 Vývojový diagram výpočtu kovací sl1y dle ČSN 228306
72
,
Výpočet přetvárných odporů
•crp =crp ·Co =51·4,7=239,7 MPa
- Icr dO =1,28.:>·crp =1,285·239,7=308,01 MPa
,Ml" 8·.,crdl =crdO +crp ·-=-,08,01+239,7'-=691,5.) MPa
Zl 5
I M 2 69 5"" 5 20,9crd2 =crdl +crp._= 1,.)+ 1·-=735,03 MPaZ2 24,3
I M3 ., O"" 26cr d3 =crd2 +crp ·-=7-,5, .)+51·-=867,63 MPaZ3 10
l M~ 22,4crd4 = cr d3 + cr p • - = 867,63 + 51 .-- = 892,19 MPa
z~ 46,5
I Ms 20,6crdS = cr d4 + cr p . - = 892,19 + 51 . - = 1042,27 MPa
Zs 7
Hodnoty crdO až crd5 vyneseme do grafu cr - x (viz obr. 73)
Uréení souřadnic těžišť ri (viz obr. 73)
rl, r3, rs, r9 ..... x - souřadnice obdélníka
v dni 'úh lnírl, (pv DI 1r2, f4, f6, r8, [10 '" ..x - soura ce trO] e l.l\.a f.: f2 = - + - .MI )2 3
VÝPoéet dílčích ploch pod čarou průběhu přetvárných odporů
S· =crdn • M) n
308,01· 8= 2464,084
(691,53 -308,01). t = 1533,96
691,53 ·20,9 =14452,97
(735,03 - 691,53). 2~9 = 454,57
735,03 ·26 = 19 110,78
(867,63 -735,03)' 2: 1723,8
867,63 ·22,4 = 19434,91
(892,19 - 867,62). 22/ = 275,07
892,19·20,6 = 18 379,11
(1042,27 - 892,19)' 2~6 = 1545,82
93,9
92,5
79,45
76
56
51,6
31,8
28,1
10,3
6,9
73
231 377,11
141 891,3
1 148288,5
34547,32
1070203,7
88948,08
618030,14
7729,46
189304,83
10666,15
3540986,6
Kovací síla působící ve směru pohybu zápustky
n
FN = 21tISj 'rj =21t·3540986,6=22,248 MPaj=1
Složka kovací síly vznikající od smykoVÝch napětí na zkosených stěnách
cr p ~ crp ~ •fT =-1tL"Dj '&j =-1t L,,~Sj
2 j=1 2 j=l
kde ~sj ... plocha kolmého průmětu zkosených stěnn
I~S~ =~S~ +~S~ +~S~ +~S~ =1t·D,·Llz\ +1t·D2 ·Llz2 +1t·D3 ·Llz3 +1t·D4 '&4 =j=\
= 1t ·179,8·9,75 + 1C '138·7,25 + 1t. 86·29,25 + 1t. 41,2'39,5 = 21665,83 mm2"
cr n • 51fT =-p 1t I.ó.S j =-·1t·21665,83=1,735"N1N
2 j=1 2Výsledná kovací síla
F =FN+ fT =22,248 + 1,735 = 23,983 :MN
Příklad 2:
Vypočtěte kovací sílu potřebnou pro vykování výkovku dle obr. 75. Výkovek jekován na zápustkovém klikovém kovacím lisu. Výpočet proveďte metodou dleČSN 22 8306.Zadáno:Materiál - ocel 11500; kovací teplota 950°C; crp =50 :MPa; koeficient Co =4; materiálzápustky - ocel 19 662 ~ crdov = 1 200 MPa
J\
co~
rt- M-. ~.-t- '-- '-' f-._._._.- ~.-~.__.- ._. -i-- f-. -
~ '"--t"-
J".. I
.I
Jm. 110
8 040 150 .020 8(228) ---.-
A BI I
cI
oI
EI
~~ 's
"" x, .. x x~
Obr. 75 Výkres výkovku
74
Změna
rozměru
výronku
ZAl
{ START II
'~oiměry jednotlivých řezů
v souřadnicích x; y; z
- počet řezů
- vzdálenosti řezů Xi
- rozměry výkovku v jednotli-vých řezech Yij; Zij
St
Pro každý řez i:
(jdiO =1285 . (j~
_ Yil(jdi1 -(jdiO +(j~.-
zit
: i :
až 'do konce řeZu (do osysymetrie)
[
(jdAl - (jdAO O' dA2 - (jdAl ]MA =2 (jdAO • Y AI + 2 . Y AI + 2 . Y A2
[4 ]_ (jdOl - O' dOO (jd02 - (jdOl (jd03 - (jd02
Mo -2 (jdOOYOI + 'YOI +O'dOl 'Y02 + +(jd02 'Y03 + 'Yb32 2 2
IFN = JMi (x)dx
:c, F =S" ap
t 2
F=FN +FT
II VýstupF
I
( KONEC JObr. 76 vývojový diagram kovací sz1y pro výkovek-
75
Metodické poznámky:
.REZ 8
1. Výkovkem (obr. 75) se vedou řezy, určující geometrický tvar jednotlivých částí r~
výkovku.
2. V jednotlivých řezech se vypočte průběh přetvárných odporů Gako u kruhovéhovýkovku). Průběh přetvárných odporů nakreslíme.
3. Vyčíslí se plochy vzniklé pod průběhem přetvárných odporů - plochy Ňlj •
4. Sestrojí se graf závislostí Mj = f (Xi). Každé ploše přiřadíme odpovídající Xi.
5. Vypočte se síla FN jako plocha pod křivkou závislosti Mi - Xi.
6. Vypočte se síla FT obdobně jako u kruhového výkovku.
7. Vypočte se výsledná tvářecí síla F.
8. Provede se kontrola, zda maximální napětí v některém z řezů nepřekračuje dovolenouhodnotu pro materiál zápustky.
ŘEZ A
I'----'-------~
cr:w.
ŘEZ E
2
ŘEZ O
~Obr. 78 Rezy aprůběhy napětícrd v nich
ŘEZ C
76
crdBl =cr dAl =790,3 MPa
cr dBO =crdAO =257 MPa
Řez A
YAI =8 mmYA2=20mmZAl =3 mmZA2 =20 mm
cr~ =co' crp =200 }v1Pa
crdAO = 1,285· crp = 257 MPa
ŘezB
YBI =8mm;YB3 = 10 mmZBl =3 mm;ZB3 = 10 mm
YB2 = 10 mm;
ZB2 =20 mm;
, YAI 790'"crdAl =crdAO + crp . - = ,-' MPaZAl
I YAl 840'" MPcrdA2 =crdBI + crp .-= ,-' aZA2
, YB2 81-'" MPcrdB2 =crdBl +crp.- = ),-' aZB2
Řeze
YCI =8mm;ZCl =3 mm;
YC2 =7,5 mmZC2=8mm
YOI = 8 mm; Y02 = 3,5 mm;ZDI = 3 mm; Z02 = 8 mm;
Y03 =4 mmZD3 =4 mm
cr dCO =cr dAO =257 MPa
crdCI = cr dAl = 790,3 MPa
, YD2 8"7'" MPcrdC2 =crdCI +crp.- = j ~ aZD2
ŘezE
YEI =8 mm; YE2 = 10mm4
ZEl = 3 mm; ZE2 = 15 mm
crdEO =crdAO =257 MPa
crdEl = crdAl = 790,3 MPa
cr dDO = cr dAO = 257 MPa
crdDl =cr dAl =790,3 MPa
crdD3 =crdD2 + cr~ . YD3 =862,2' MPaZD3
Poznámka: Označení rozměrů, např. YAl - A je řez, ve kterém se rozměr Ynachází1je pořadovéčíslo rozměruv řezu
Obdobně označování napětí O'd. (viz obr. 77) .Maximální napětí je v řezu B a má hodnotu 898,7 MPa, což je menší nežO'dov = 1 200 MPa.
77
Vyhodnocení ploch U
Yo = 40 mm; Xo = 8mm
[crdAl - crdAO cr dA2 - crdAl ]
MI = MAA =2· crdAO 'YAI + 2 'YAI +crdl 'YA2+ 2 'YA2 =
= 2 .[257 .8+ 790,3 - 257 .8+ 790 3 .20 + 840,2 - 790,3 .20] ::: 40 990 4 N. mm-I2 ' 2 '
[crdBl - cr dBO cr dB2 - crdBl
M2 = MB-B= 2· crdBO .YBl + 2 . YB~ + crdBI . YB2 + 2 . YB2 +
crdB3 - crdB~ ] [ 790,3 - 257+ crdB2 . YdB3 + 2 -. YB3 = 2· 257,8·8 + 2 ·8+ 790 ·10 +
+ 815,3-790 .10+8987'10+ 898,7-815,3 ,10]=43233 N.rnm-I2 ' 2
[crdCl - cr dCO crdC! - cr dCI ]
M3 = Mc-c = 2· crdCO .YCI + 2 . YCI + cr dCl . YC2 + 2 . YC! =
;2 -[257.8+ 790,32-257 ·8 + 790,3·7,5 + 837,2; 790,3 .7,5]; 20583 N· mm-'
[crdOl - cr dOO cr d02 - crdOl .
M4 = MO- D = 2· cr dOO . YDl + 2 . YDl + crdOl . Y02 + 2 . Y02 +
crdD3 - crd02 ] [ 790,3 - 257 9+crd02 'Yd03 + 2 'YD3 =2· 257,8'8+ 2 ·8+7 0·3,5+
+ 812,2 -790,3 .35 + 8122.4 + 862,2 - 812,4 .4] = 20685 N. mm-I2 ' '. . 2
[crdEI - cr dEO crdE2 - crdEI ]
Ms =ME-E=2· crdEO 'YEI + 2 'YEI +crdEI 'YE2 + 2 'YE2 =
=2,[257,8+ 790,3-257.8+7903_10+ 823,6-790,3 ,10]=24517 N.mm-I2 ' 2
78
VýpočetFi'i
Z hodnot Mo -. -1\'4 sestrojíme graf na výpočetFN (obr. 79), a to tak, že každé ploše přiřa
díme odpovídající vzdálenost Xi- Sílu FN (tj. nonnálnou složku výsledné tvářecí síly F)vypočtemejako plochu pod křivkou, kterou jsme sestrojili do souřadnic Mi - Xi-
( ) X3 ( ) x 4 ( ) X s+ M -M ·-+M ·X + M -M ·-+M ·X + M -M --+M .x ..l-2 I 2 3 4 I 3 2 3 S 4 3 2 3 6'
+(M4 -MJ.~+M3 'X 7 + (Ms -M3)'~+M6 ,xs + (Ms -M6)'~=2 2 2
8+ 10 20=1439· (8 + 10)+ (40 990 -14 392). --+ 40 990·20 + (43 233 - 40 990)·-+
2 210 20
+ 40 990 ·10 + (43 233 -40 990)· - + 20 585·20 + (40 990 -20 585)'-+ 20 585 ·110 +2 2
110 . _ 20+ (20 685 -20 585)·-+ 20 )85·20 + (20 685 - 20 585). -+ 20 585·20 +
2 2
+(24517-20585). 20 +9252.8+(24517-9252).!=5646179 N2 2
3
MS
3
~~--+'---+----+--------:-:------:-::-1l::-H~)(1Xi Xjl
Obr. 79 Závislost Mi - Xi ..
79
Tab. 44 Přirozený přetvárný odpor (přetvárnápevnost)op [MPaJ pro rychlóstpřetvoření2·1rr1 ·s-1
OcelTeplota [0C]
800 I 900 1000 1100 1200 1250 I 1300
14331 145 I 91 60 42 28 22 I 16,5
15 123 107 I S5,5 62 42 21 21 I 171- ")"'- I 70 43 26,5 16 12 I· 9) -.:» - I
15420 - 103 I 12 48 32 25 I 19
15520 I 107 72 50 32 24!
20- I16220 127 \ 83 58 40 26 22
I
17I! !
16240 - I 60 I 38 25 15 13 i 10I I,90 62 29 I 2016320 140 , 42 24
I
16420 125 82 58 41 28 21 I 17
16440 138 89 61 41 26 20 16
17020 - I 51 32 27 7 4,4 I 3,4
! 121 75 29 ? ..,
1817023 - 47 I
1 -.:> I
17029 \ 128 76 44 26 I 20 , 15- I,c. ,
17041 - i 51 37 I 24 11,5 7,9 i 4,8
17047 - 40 23,5 13,8 8 6,2 I 4,6
17061 I 35 22 13,5 8,4I
6,7 i 5-I
17125 - I 38 26 18 9,2 6,3 I 4,2
17 134 - I 101 62 I 38 23 14 I -17241 - 108 63 37 22 17 12
17246 - 130 76 45 26 20 15
17252 - 200 120 70 41 20 -17253 - 136 88 59 38 31 -17255 - 121 76 48 30 24 -17345 - 160 96 57 34 26 20
17347 - r 180 106 61 34 26 19
17455 - 91 62 42 28 23 13
17536 - I 101 66 43 28 22 I 18
VvpočetFT
O'pPro FT platí: FT =SI· 2kde S' je plocha všech kolmých stěn (zkosené se do kolmých promítnou) v horním díluzápustky (výronek se už nezapočítává). S' =3 688,77 mm2
FT =3688,77· 50 =92219 N2
VÝPoéetF
F=FN
+FT
=5646179+92219=5738398 =5,7 .rv1N80
5.3 UKÁZKY TECHNOLOGICKÝCH POSTUPŮZÁPUSTKOVÉHO KOVÁNÍ
Ukázky mají sloužit jako příklady zpracování technologických postupů. Představují
varianty ověřené v praxi. Pro cvičení je možno volit obdobné varianty zadání, eventuálně
provést důkazy správnosti údajů uvedených v postupových listech. Základní poznatky,při zpracování výkresu výkovku byly náplní předmětuTechnologie II (3.r. MS).
Uvedené typy výkovků je možno kovat na klikových kovacích lisech i v zápustkových bucharech. Pro variantu kování těchto výkovků na bucharech jsou zde shrnutystručné závěry. Je uvažováno s použitím protiběžnÝchzápustkových bucharu řady KHZ.
5.4 STANOVENÍ VELIKOSTI PROTIDĚŽNÉHOZÁPUSTKOVÉHO BUCHARUDLE ČSN 22 8308
Velikost bucharu je závislá na potřebné práci A [J] posledního úderu, kdy je odportvářeného materiálu proti deformaci největší.
PřibližnÝ výpočet pro kruhový výkovek
A ~ 1,8.(1 - 5.10-' DoJ{1,1 + ~:r- (0,75 +10-' Dt J. DD .ap [J]
Přibližný vvpočet pro nekruhový vÝkovek
Použije se stejného vzorce pro výpočet kruhových výkovků, místo hodnoty DD se dosadíhodnota DDred:
A
DDred =1,13 ..jS;
A n =A(I+O,I. ~)Va;;:::So
BOstřed =~o
práce posledního úderu beranu pro lauhovývýkovek [J]
~ - práce posledního úderu beranu pro nekruhovývýkovek [J]
DD - primer výkovku [mm]DOred - redukovaný pr m r výkovku [mm]LD - délka [mm]BD - šífka výkovku [mm]SD p~mĚr plochy výkovku do rovmy kolmé ke
směru rázu [mm2]
ap - přirozený přetvárný odpor materiálu za kovacíteploty [Mpa]
KHZ 2
81
KHZ 4 KHZ 8
~88h12
~61
~50k6
•L[)-.;tx
N
I,
I.I
I
I
8 ......I
I
~42k6
~45,9 j6
-
ISO 2768mK
CEMENTOVAT DO HL. 0,6-0,8 mm, KALIT NA 60+2 HRC
VÝKOVEK OTRYSKÁN, NORM·AL. LíHAT NA 530-735 MPa
x- < ::::E Ult...J :z ::;) či:a
::::E~ a:z < O-- N a o..
lN.MAT. 14 220.0 T.O. HMOTNOST kg Mm.RDZM.-POLOT. vV.covek V-4-00-021508 1,92 1:1POM. ZA~. CSN m.C.VYPR. NORM.REF. POZN. Č. KUSOVNíKUP~EZK.TECHNOL. SCHVÁLIL Ic;TARÝ v Č.V.
.NÁlEV
P~EDLOHA4-00-021508
list~ list
82
93
54
F-----~----.--- I
~ / /1-"Cl;
I 1/
T--,--TI I II , II __ + __ -J'f-= - --,- -Ol
I I II i ......-r--. 7·
~ -=- --....-__--=:;J
51
nN
c.oL!l
CDo
NekótovQnú zQoblení R3
VýKOVEK OTRYSKÁN) NDRMAL, ŽÍHA T NA 530-735 MPQ
x- -< :::e Vll.U :z ::;) c:.:Q
:::e l- Q:z -< o-- N Q a.
'ZN.MAT. 14220.0 r.D. HMOTNOST kg. MtR.ROZM.-POlOT. D 50-t87 ČSN 42 5510 2.9 1: 1POM. ZA~. ČSN m.C.VYPR. NORM.REF. POZN. C. KUSOVNlKUP~EZK.TECHNDl. SCHVÁLIl STARÝ V C.vNÁZEV
P~EDLOHAV-4-00-021508
listQ list
83
PŘEDLOHA, 1. předkovací operace
050,5
050,5
IoI
N
II
I ú)ú)
,
II
II
I ,---.... co['..I N~
I ~ ~
I
II
II
ICDú)
I
II
I
84
POSTUPOVÝ LIST
Název výkovku : C. výkresu výkovku: C. výkresu součásti:
PŘEDLOHA V-4-00-021508 4-00-021508
Operace Název operace:č.: d'~
1 Dělení materiálu - stříhání za studena
Jakost materiálu: Profi! materiálu: CSN materiálu: Délka ústřižku: Hmotnost ústř.:
14220.0 ~ 50 425510.21 187 mm 2,88±O,09 kg
Stroj: Nože: Chod nůžek: Délka zarovnání: Stíhlostní pom.:ScKU 800 ~55 T 15 2,4
2 Kontrola ústřižků
Způsob kontroly:Kontrola hmotnosti a jakosti ústřižků po 20 minutách.
3 Kování v kovací lince
A Indukční ohřev
Stroj: Induktor: Teplota max.: Takt prac. / ohřev:
ISOK300 SOxSO 1200°C 13,3"/19"
B Kování
Stroj: Kovací teplota: Kovací síla:
LKM 1000 1050-1150°C 7,0 M:N1. operace: pěchovat
2. operace: dokovat
C Ostřih
4 Stroj: Hmotnost výkovku: Střižná síla:
LU 160 2,90 kg 0,3 MN
4 Tepelné zpracování
Druh: Agregát
Normalizačnížíhání na 530-735 MPa Tl-4
5 Kontrola tvrdosti
Požadovaná tvrdost:152-211 :HB
6 Tryskání
Stroj:PTB3
85
:
184
G 2.-SxO.3
..... C\J \O I.f')C\J- \O .....
.!: ..:ť - .:y v \O ~o o .!: -\O I.f') ("') (Y)
r-. I.f')I.f') lf) Q) s. v S. S.
(Y)Q) ....s. s. S. 'S ..S. ~
~Oos.
2
32:8.3
L5x45·
37:0.2 4 19 26:g.1 52:t0.2
163:g.5
ISO 2768 MK
CEMENTOVAT DO HL. OJ6-0 J8 MM J KALIT NA 60±2 HRC
VýKOVEK OTRYSKÁN J NORMAL. ŽÍHAT NA 530-735 MPa.
x- V)-cr xw Z ::l a:Q ..... QZ X -cr o-- N Q a.
ZN.MAT. 14 220.0 T.D. HMOTNOST kg MER.RDZM.-POlOT. vvkovek V-4-0Q-065893 2,4 1:1pnM. JAŘ. ČSN TŘ.Č.VYPR. NORM.REF. POZN. Č. KUSOVNíKUPŘEZK.TECHNOL SCHVÁLIL \TARý V. fvNÁZEV
HNANÉ KOUl 4-00-065893listů list
86
í l-i
6) ~ ,n
(--- .... - flU
lL --l l,---- II (Y) IJ) (Y) \D
JI)
,/C) .... I• - (Y) - - -----1.[) - - '-- (J\ \D - - - - I.[) - - _ \D ,/
/" I 'S. 'S. S. S. S. <;;t I /"
L ____ 'S.I
n J, ,5 L...~--- Ir1--
~~ T~24
L I-.J52
37 46 6 23
(33)
168
NEKóTOVANÉ OKOSY 5°, ZAOBLENÍ R3
VýKOVEK OTRYSKÁN, NDRMAL. ŽÍHAT NA 530-735 MPa.
x- V)<C Xw :z ::J c:~ I- ~:z x <C CI-- N I=l Cl..
ZN.MAT. 14 220.0 T.O. HMOTNOST kg HER.ROZM.-pnLOT. D50-276 ČSN 4? 5510.21 2,4 1:1POM. ZAŘ. ČSN TŘ.Č.VYPR. NDRM.REF. POZN. é. KUSOVNíKUPŘEZK.TECHNOL. SCHVÁLIL I~TARÝ V. č.v.
NÁZEV
HNANÉ KIJUl4-00-065893
Listů List
87
HNAN~ KOLO, 1. a 2. předkovací operace
~51
Ln...\DLn
(]\ R5co
I.f'..
I M.I,
I~51
"-\D Ln..-. (\j
...ru f'.. (\j \D'-/ ..-.
~
"-Ln...f'..\D..-.'-/
Ln...
10 f'..M
88
POSTUPOVÝ LIST
Název výkovku : C. výkresu výkovku: C. výkresu součásti:
HNANÉ KOLO V-4-00-065893 4-00-065893
Operace Název operace:č.:
1 Dělení materiálu - stříhání za studena
Jakostonateriálu: Prom materiálu: CSN materiálu: Délka ústřižku: Hmotnost ústř.:
14220.0 ~ 50 425510.21 276 mm 4,25 tO,08 kg
Stroj: Nože: Chod nůžek: Délka zarovnání: Stíhlosmí pom.:
ScKU 800 ~55 T 15 5,5
2 Kontrola ústřižků
Způsob kontroly:Kontrola hmotnosti a jakosti ústřižků po 20 minutách.
3 Kování v kovací lince
A Indukční ohřev
Stroj: Induktor: Teplota max.: Takt prac. / ohřev:
rSOK 501 60x60 1200°C 25,8"/25"
B Kování
Stroj: Kovací teplota: Kovací sila:
LKM2500 1050-ll50°C 7,0 MN1. operace: pěchovat kužel
2. operace: předkovat
3. operace položit a dokovat
C Ostřih4
Stroj: Hmotnost výkovku: Střižná síla:
LU400 3,50 kg 0,7 MN
4 Tepelné zpracování
Druh: Agregát:
Normalizační žíhání na 530-735 :MPa Tl-4
5 Kontrola tvrdosti
Požadovaná tvrdost:152-211 lIB
6 Tryskání
Stroj:.'
PTB3
89
60G6Af-+---------l
(\J1;f"00
o 00tn CD I I
"'"(\J o
X tntn........
o
tn
"'".x(\J
127hll
ISO 2768 MK
CEMENTOVAT DO HL. 0,6-0)8 MM, KALIT NA 60±2 HRC
VýKOVEK OTRYSKÁN, NORMAL. ŽÍHAT NA 530-735 MPa.
x- V)<t: XW :z :;:) o:~ !- ~:z x <t: c::J-- N ~ a.
ZN.MA T. 14 220.0 T.D. HMOTNOST kg MER.ROZM.-POlOT. vvkovek V-4-00-080312 3,85 1:\POM. ZAŘ. ČSN TŘ.Č.VYPR. NORM.REF. POZN. Č. KUSOVNíKUPŘEZK.
TECHNOl. SCHVÁLIL I~TARv v. Č.v.NÁZEV
OZUBENÉ KOLO 4-00-080312Listů list
90
Ln,~
Ln
~52
Ln...C\j(\JC\j(Y)
~131
NEKóTOVANÉ POLOMĚRY R5
VýKOVEK OTRYSKÁN} NOR MAL. ŽÍHAT NA 530-735 MPo.
x- ""<C Xw Z ::J o:~ I- ClZ X <C c::J-- N Cl o..
ZN.MAT. 14 220.0 T.OD21 HMOTNOST kg MER.ROZM.-POLOT. D 75-127 4,4 1:1POM. ZAŘ. ČSN . TŘ.Č.
VYPR. NORM.REF. POZN. Č. KUSOVNí~U
PŘEZK.
TECHNOL. SCHVÁLIL iSTARý V. řv
NÁZEV
(]ZtJBENÉ KDLI] V-4-00-080312Listů list
91
OZUBENÉ KOLO, 1. předkovacf operacea dokování
r/J77
IJl
Ir/J20
92
6
POSTUPOVÝ LIST
Název výkovku : C. výkresu výkovku: C. výkresu součásti:
OZUBENÉ KOLO V-4-00-080312 4-00-080312
Operace Název operace:.č.:
1 Dělení materiálu - stříhání za tepla
Jakost materiálu: Protil materiálu: CSN materiálu: Délka ústřižku: Hmotnost ústř.:
14220.0 ~ 75 425510.21 127 mm 4,4±O,09 kg
Ohřev materiálu: Cas ohřevu: Tyčí v peci:
500±50 °c 30minl18min 12
Stroj: Nože: Chod nůžek: Délka zarovnání: Stíhlostní pom.:
ScKU 800 ~79 T 25 1,7
2 Kontrola ústřižků
IZpůsob kontroly:Kontrola hmotnosti a jakosti ústřižků po 20 minutách.
3 Kování v kovací lince
A Indukční ohřev
Stroj: Induktor: Teplota max.: Takt prac. / ohřev:
ITO 401 80x80 1200°C 13,6"/19"
B Kování
Stroj: Kovací teplota: Kovací síla:
LKM 1600 1050-1150°C 11,0 MN1. operace: pěchovat
2. operace: dokovat
C Ostřili a děrování
Stroj: Hmotnost výkovku: Střižná síla:
LU250 3,85 kg 0,6-0,9 MN
4 Tepelné zpracování
Druh: Agregát:
Normalizační žíhání na 530-735 :MPa TI-4
5 Kontrola tvrdosti
Požadovaná tvrdost:152-211 HB
6 Tryskání
Stroj:PTB3
93
~75
~67
Nci-ti
O~
00+1
CD--rI
~52
~65hll
9556
I9540F8
"~---i li o.O06 ---.--__
I.
~50F8
~[Z]O'012~~~==::t- - - --L,
IJ
Nci-ti
O.....
Nci-ti
O!Jl
!Jl(]"I
ISO 2768 MK
CEMENTDVAT DO HL. 0,6 MM, KALIT NA 60±2 HRC
x- V')~ :E:W Z :::::l c:
~ .... ~Z :E: ~ c::J-- N ~ O-
ZN.MAT. 14 220 HI. HMOTNOST kg MER.ROZM.-POLDT. V-4-00-069502 0,52 1:1PDM. IAŘ. ČSN TŘ.Č.VYPR. NDRMREF. POIN. é. KUSOVNíKUPŘEZK.
TECHNnI. SCHV~lll I ISTARý V. t,VNÁZEV
POUZDRIl 4-00-069502Listů List
94
~66
~48
I~35
~38
~56
NEKóTOVANÁ ZAOBLENÍ R3VýKOVEK OTRYSKÁN, NORMAL. ZÍHÁN NA 530-735 MPa.
x- V)<I: XW z ::;) c:~ I- l:lZ X <I: Cl-- N ~ a..
ZN.MAT. 14 220 T.O. HMOTNOST kg HER.ROZH.-POLDT. á 60-133 ČSN 4? 5510.21 2.6 1:1
POM. ZAŘ. IČSN TŘ.Č.VYPR. NDRM.REF. POZN. t KUSOVNíKUPŘEZK.TECHNOI. SCHVÁl II ~TARÝ v. t.v.NÁZEV
POUZDRD Y-4-00-069502Listů List
95
POUZDRO, 1. a 2. předkovací operace,dokování
CDCVl
062
(j\o....
035
054.5
065
038
055
Max 079
Ulo....
96
I .
POSTUPOVÝ LIST
Název výkovku : e. výkresu výkovku: e. výkresu součásti:
POUZDRO V-4-00-069502 4-00-069502
Operace Název operace:Č.:
1 Dělení materiálu - stříhání za tepla
Jakost materiálu: Profil materiálu: CSN materiálu: Délka ústřižku: Hmotnost ústř.:
14220.0 ~ 60 425510.21 133 mm 2,95±O,09 kg
Ohřev materiálu: Cas ohřevu: Tyčí v peci:500±50 oe 19minJ13min 15
Stroj: Nože: Chod nOžek: Délka zarovnání: Stíhlostní pom.:ScPK500 ~65 T 15 2,2
2 Kontrola ústřižků
Způsob kontroly:
Kontrola hmotnosti ajakosti ústřižkůpo 20 minutách.
3 Kování v kovací lince
A Indukční ohřev
Stroj: Induktor: Teplota max.: Takt prac. / ohřev:
rSOK 501 60x60 1200 oe 23,1"/23 "
B Kování
Stroj: Kovací teplota: Kovaci sila:
LKM2500 1050-1150oe 5,3 MN1. operace: pěchovat
2. operace: předkovat
4 3. operace dokovat
C Ostřih a děrování
Stroj: Hmotnost výkovku: Střižná síla:
LU400 2,60 kg 0,39-0,40 MN
4 Tepelné zpracování
Druh: Agregát
Normalizačnížíhání na 530-735l\1Pa Tl-4
5 Kontrola tvrdosti
Požadovaná tvrdost:152-211 RB
6 Tryskání
Stroj:PTB3
97
0'0+1.-<...O"CO
[Zl o.l21~O., r.n..;;t
~106hl1 X.-<
I I I
I I I I(lj62i I I I I I I.I "'"
~~ ! I I~
O
IJ") x- r.n... · ..;;t(\J
I X.-<
G 2.5xO.3/ ·I cu
ci+I· O"
~I o......
I(Y) I ~.......I ·r.n I\D... ,......
I
:~ I
~33hl1 O
r.n~35h6
'<;j'"
Iplo,071 X.-<
ISO 2768 MKCEMENTOVAT DO HL. OJ6-0 J8 MM J KALIT NA 60±2 HRC
VýKOVEK OTRYSKÁN J NORMAL. ŽÍHAT NA 530-735 MPn
x- V)4: Xw Z :=l Ci:~ - ~z x 4: Cl-- N ~ Cl..
ZN.MAT. 14 220.0 T.OD33 HMOTNOST kg MER.RDZM.-POLOT. výkovek V-4-00-03591? 1,6 1:1POM. ZAŘ. CSN TŘ.Č.VYPR. NORH.REF. POZN. é. KUSOVNíKUPŘEZK...TFCHNOL SCHVÁLIL I~TARÝ V. ř-v
NÁZEV
VLDŽENÉ KDUl 4-00-035912 .listů list
98
~111
~62
~"I-....
r-- · ----.,/ I '-./ ..... Ln,,, /, (\j ...· (Y)
\. '-- ----... I - --.J co (\j
! r ·I r
$0!P!r) · '"-t --~ I
·I·I ~..........·I·I·I ]0
L · ... -.
I· )
----'
~41
NEKóTOVANÁ ZAOBLENÍ R3VýKOVEK OTRYSKÁNI NORMAL. ŽÍHAT NA 530-735MPo.
x- V)<I: XW z ;:) a:i=l ..... i=l:z x <I: t::I-- N i=l Q..
ZN.MAT. 14 220.0 T.OD33 HMOTNOST kg HER.ROZM.-POLOT. výkovek V-4-00-035912 1.6 1:1POM. ZAŘ. ČSN TŘ.C.VYPR. NnRM.RFF. POZN. Č. KUSOVNíKUPŘEZK.
)
TECHNOl. SCHVÁLIl I STARý V. řv
NÁZEV
VLDžENf KDL[J 4-00-035912listů List
99
VLOŽENÉ KOLO, 1. a 2. předkovací operace1,Z)4T
J.[)...
(Y)
cu
ocu......
J.[)......~
J.[)...o(]'I
~52
.1~41
~66
L[)(]'I
J.[)...cu
............
100
POSTUPOVÝ LIST
Název výkovku: C. výkresu výkovku: e. výkresu součásti:
VLOŽENÉ KOLO V-4-00-035912 4-00-035912
Operace Název operace:č.:
1 Dělení materiálu - stříhání za studena..
Jakost materiálu: Profil materiálu: CSN materiálu: Délka ústřižku: Hmotnost ústř.:
14220.0 ~ 40 425510.21 314mm 3,1±O,06 kg
Stroj: Nože: Chod nůžek: Délka zarovnání: Štihlostní pom.:
ScF 200 ~49 T 15 7,85
2 Kontrola ústřižků
Způsob kontroly:Kontrola hmotnosti a jakosti ústřižků po 20 minutách.
3 Kování v kovací lince
A Indukční ohřev
Stroj: Induktor: Teplota max.: Takt prac./ ohřev:
ISOK501 60x60 1200 oe 25,4"/32"
B Kování
Stroj: Kovací teplota: Kovací síla:,LZK2500 1050-1150oe 8,5 MN
1. operace: pěchovat 1. kužel
2. operace: pěchovat 2. kužel
3. operace: dokovat
C Ostřili4
Stroj: Hmotnost výkovku: Střižná síla:
LU400 2,85 kg 0,45 MN
4 Tepelné zpracování
Druh: Agregát:
Normalizační žíhání na 530-735 N1Pa Tl-4
5 Kontrola tvrdosti
Požadovaná tvrdost:152-211 HB
6 Tryskání
Stroj:PTB3
101
LITERATURA
[1] KŘÍŽ, R. - VÁVRA, R: Strojírenská příručka. SCIENTIA, s.r.o., 8.sv. Praha 1998.
[2] KOCMAN, K. - NĚMEČEK, P.: Aktuální příručka pro technický úsek. Dí19, Plošnétváření, VERLAG DASHOFER, Praha 1999.
[3] FOREJT, M.: Teorie tváření [Skripta], VUT v Brně, 1992
[4] ŠPAČEK, 1. - ŽÁK, L.: Speciální technologie I a ll. Návody do cvičení - část Plošnétváření. VUT v Brně, 1991
[5] ČABELKA, 1. a kol.: Mechanická technológia. 1. vyd. SAV Bratislava, 1967.
[6] Kolektiv autorů: Lisování. SNTL, Praha, 1971.
[7] NOVOTNÝ, J. - LANGER, Z.: Stříhání a další způsoby dělení kovových materiálů.1. vyd., SNTL Praha, 1980.
[8] BOBČÍK, L.: Střižné nástroje pro malosériovou výrobu. SNTL Praha, 1983.
[9] ČSN 22 6015 Střihadla a střižné vůle. Směrnice pro výpočet a konstrukci.
[10] ČERNOCH, F.: Strojně technická příručka. SNTL Praha, 1977.
[11] OEHLER, G. - KAISER,: Schnitt - Stanz - und Ziehwerkzeuge. 6. vyd. Nakl.Springer, Bedin, Heidelberg, NewYork, 1973.
[12] DVOŘÁK, M. - GAJDOŠ, F. - NOVOlNÝ, K.: Technologie tváření. Plošné a objemové tváření. 2. vyd., VUT v Brně, 1999.
[13] TSCHATSCH, H.: Handbuch Umformtechnik. Arbeitsverfahren, Maschinen, Werkzeuge. 4. vyd. Hoppenstendt Technik Tabellen - Darmstadt, 1993.
[14] OEHLER, G.: Biegen unter Pressen Abkantpressen - Abkantmaschinen - Walzenrundbieg - maschinen, Profilwalzmaschinen. Cad Hanser, Mnichov, 1963.
[15] DVOŘÁK, M. a kol.: Technologie II [Skripta], VUT Brno, vyd. PC-DIR Real, s. r.o.Brno, 2000.
[16] MACHEK, V. a kol.: Zpracování tenkých plechů. 1. vyd. SNTL Praha, 1982.
[17] ELFMARK, 1. a kol.: Tváření kovů. Technický průvodce 62, SNTL Praha, 1992.
[18] JANÍČEK,L.-MAROŠ,B.-KOPŘIVA,Zb.: Chováni vysoce tvárné oceli" Tristal"v podmínkách tváření za studena a poloohřevu. In: Sborník konference Technologia' 97, ISBN 80-227-0976-X, s. 810-813 ,Bratislava
[19] JANÍČEK,L.-MAROŠ,B.:Nové podklady pro hodnocení vybraných slitin hliníkua mědi v procesech objemového tváření. In.: Sborník konference FORMING '97,·ISBN 80-7078-466-0, s.l 07-112,RoŽIlov pod Radhoštěm.
102
Obsah
Část plošné tváření (doc. Ing. Milan DVOŘÁK, CSc.Ing. Ladislav žÁK - kap. 1)
str.
Úvod 31 Základní technologické operace v oblasti plošného tváření. . .. . .. .. 42 Technologie stříhání 82.1 Střižná síla a práce při dělení tabulí a svitků plechu 1O2.2 Postupové stříhání ~ 212.3 Stanovení rozměrů střižnice a střižníku , 222.4 Technologie přesného stříhání 252.4.1 Přistřihování 252.4.2 Přesné stříhání s tlačnou hranou 272.4.3 Vhodnost technologie přesného stříhání " , , 282 4 4 Stv, v "1 ' v,' lik t' l' 30.. r1zna Sl a, prace a urcem ve OS lISU ,
2.4.5 Ekonomické hodnocení stříhané součásti 383 Proces ohýbání plechu ajeho parametry 383.1 Ohýbací síla 383.2 Odpružení při ohýbání 403.3 Ohýbání trubek " , 443.3.1 Síly a momenty při ohýbání trubek 453.4 Ekonomické hodnocení ohýbaných součástí 484 T v, taV' h v, t' b zt v , t V 50azem ro cmc souc~s 1 ez encem seny ..4.1 Návrh postupu výpočtůpro klasické tažení válcového výtažku 504.1.1 Tažení z plochého přístřihu (první tah) 504.1.2 Tažení z dutého předtažku - druhý a další tahy , 524.1.3 Tažení válcových součástí s přírubou 544.1.4 Postupové tažení 564.1.5 Tažení hranatých výtažků 604.1.6 Ekonomické hodnocení tažené součásti , 68
f
Část objemové tváření (doc. Ing. František GAJDOŠ, CSc.)
5 Zápustkové kování 705.1 Metodické poznámky k řešení výpočtů kovací síly " ." " 705.2 Ukázky příkladů 705.3 Ukázky technologických postupů zápustkového kování 815.4 Stanovení velikosti protiběžného zápustkového bucharu 81Literatura 102
103
Název
Auton
Vydavatel
NakladatelstvíTiskAA-VAVyšloVydání
TECHNOLOGIE TVÁŘENÍNávody do cvičení
Doc. Ing. Milan Dvořák, CSc.Doc. Ing. František Gajdoš, CSc.
Ing. Ladislav Žák, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrstvíAKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, s.r.o. Brno
FINAL TISK s.r.o. Olomučany8,77 - 8,92
březen 2005druhé
-
Tato publikace neprošla redakční ani jazykovou úpravou
ISBN 80-214-2881-3
T '?-
01 708-
'--- 7nocl