Upload
vuonglien
View
248
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR
SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
DIPLOMATERV
Feladat címe:
SOROZATSZERSZÁM TERVEZÉSE NX PDW ALKALMAZÁSÁVAL
Készítette:
CSERNUS ATTILA
MSc szintű, gépészmérnök szakos CAD/CAM szakirányos hallgató
Tervezésvezető:
KOVÁCS PÉTER ZOLTÁN egyetemi adjunktus
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszéke
Konzulens:
LUKÁCS ZSOLT egyetemi adjunktus
Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszéke
Miskolc, 2013.05.03
SKOLCIEGYETEM
Szám: SZG-2012113-2-1ML.Szerszámgépek Tanszéke3515 Misko1c- Egyetemváros
Gépészmérnök mesterszakCAD-CAM szakirány
DIPLOMATERV FELADAT
CSERNUS ATTILANeptun kód: MIJEPW
gépészmérnök jelölt részére
A TERVEZÉS TÁRGYKÖRE: Számítógéppel segített technológiatervezés
Sorozatszerszám tervezése NX Progressive Die Wizardmodul segítségévelA FELADAT CÍME:
A FELADAT RÉSZLETEZÉSE:
- Irodalomkutatás útján mutass be lemezalakító sorozatszerszám tervezésének hagyományostechnológia tervezésének jellegzetes logikai felépítését.
- Ismertesse a számítógéppel segített szerszámtervezés terül etén milyen szoftverek segítik atervezőmérnökök munkáját. Részletesen mutassa be az NX PWD programmodul logikaifelépítését.
- Tervezze meg a mellékletben található lemezalkatrész előállítására alkalmas szerszámot aNX PWD szoftver segítségével.
1'ERVEZÉSVEZETŐ: Kovács Péter Zoltánegyetemi adjunktusLukács Zsoltegyetemi adjunktus
2013. február 22.
KONZULENS:
A DIPLOMATERV KIADÁSÁNAK IDŐPONTJA:
A DIPLOMATERV BEADÁSÁNAK HATÁRIDEJE: 2013. május 03.
Dr. Takács Gy rrgy egyetemi docenstanszékvezető
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
3
TARTALOMJEGYZÉK
TARTALOMJEGYZÉK ....................................................................................................3
Tartalmi összefoglaló .........................................................................................................6
Abstract .............................................................................................................................6
Bevezetés ...........................................................................................................................8
1. Sorozatszerszámok hagyományos tervezése ................................................................9
1.1. Az alkatrész elemzése ........................................................................................ 10
1.2. Kiterített méret meghatározása ........................................................................... 10
1.3. Elrendezési terv készítése .................................................................................. 11
1.4. Sávterv készítése................................................................................................ 13
1.5. Nyomásközéppont meghatározása...................................................................... 13
1.6. Erőszükséglet meghatározása ............................................................................. 14
1.7. Vágórés meghatározása...................................................................................... 15
1.8. Szerszámtervezés ............................................................................................... 16
1.8.1. Szerszámház kiválasztása ........................................................................... 16
1.8.2. Aktív elemek tervezése ............................................................................... 18
1.9. A változtatás kényszere ...................................................................................... 24
2. Számítógéppel segített tervezés ................................................................................. 26
2.1. CAx rendszerek integrációja .............................................................................. 28
2.2. Szerszámtervező szoftverek általános áttekintése ............................................... 30
2.2.1. B&W Progressive Dies ............................................................................... 30
2.2.2. CimatronE .................................................................................................. 31
2.2.3. VISI Progress ............................................................................................. 33
2.2.4. Logopress 3 ................................................................................................ 34
2.2.5. NX Progressive Die Wizard ........................................................................ 36
3. Az NX PDW logikai felépítése ................................................................................. 38
3.1. Technológiatervezés .......................................................................................... 41
3.1.1. Projektindítás – Initialize Project ................................................................ 41
3.1.2. Terítékgenerálás – Blank Generator ............................................................ 41
3.1.3. Elrendezési terv – Blank Layout ................................................................. 41
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
4
3.1.4. Hulladékterületek tervezése – Scrap Design ................................................ 42
3.1.5. Sávterv – Strip layout ................................................................................. 43
3.1.6. Erőszükséglet számítás – Force Calculation ................................................ 43
3.2. Szerszámtervezés ............................................................................................... 43
3.2.1. Szerszámház tervezés – Die Base ................................................................ 43
3.2.2. Szerszámtervezés beállításai – Die Design Setting ...................................... 44
3.2.3. Kivágó-lyukasztó bélyegtervezés – Piercing Insert...................................... 44
3.2.4. Alaksajtoló bélyegtervezés – Forming Insert ............................................... 45
3.2.5. Hajlító bélyegtervezés – Insert Group ......................................................... 46
3.2.6. Bélyegek kiegészítése – Insert Auxiliary ..................................................... 46
3.2.7. Szabványos elemtár – Standard Parts .......................................................... 47
3.2.8. Kikönnyítés tervezés – Relief Design .......................................................... 47
3.2.9. Süllyesztés tervezés – Pocket Design .......................................................... 48
3.3. Dokumentálás .................................................................................................... 49
3.3.1. Anyagjegyzék – Bill of Material ................................................................. 49
3.3.2. Összeállítási és alkatrész rajz – Assembly and Component Drawing ........... 49
3.3.3. Furattáblázat – Hole Table .......................................................................... 49
3.3.4. Jóváhagyás – Tooling Validation ................................................................ 49
4. Lemezalakító sorozatszerszám tervezés..................................................................... 50
4.1. Technológiatervezés .......................................................................................... 50
4.1.1. Alkatrész elemzése ..................................................................................... 50
4.1.2. Terítéktervezés, köztes állapotok létrehozása – Intermediate Stage Tools .... 51
4.1.3. Projektindítás .............................................................................................. 52
4.1.4. Teríték létrehozása ...................................................................................... 53
4.1.5. Elrendezési terv .......................................................................................... 53
4.1.6. Hulladékterületek tervezése ........................................................................ 56
4.1.7. Sávterv ....................................................................................................... 57
4.1.8. Erőszükséglet számítás ............................................................................... 59
4.2. Szerszámtervezés ............................................................................................... 60
4.2.1. Szerszámház ............................................................................................... 60
4.2.2. Megvezetések ............................................................................................. 65
4.2.3. Aktív elemek .............................................................................................. 65
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
5
4.2.4. Szabványos elemek ..................................................................................... 67
4.2.5. Járulékos lépések ........................................................................................ 67
4.3. Dokumentálás .................................................................................................... 68
4.4. Tervezés összegzése .......................................................................................... 68
5. Összefoglalás ............................................................................................................ 69
IRODALOMJEGYZÉK ................................................................................................... 70
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
6
Tartalmi összefoglaló
Napjaink fokozott minőségi igényeket támasztó világában egyre fontosabb a gyors,
de mindemellett kellően pontos, precíz tervezési munka. A hagyományos elveken alapuló
gépészeti tervezés önmagában már nem tudja biztosítani a piaci versenyképességet, így
szükségessé vált a tervezési módszerek továbbfejlesztése. Ennek eredményeképpen egyre
több számítógépes tervezőrendszer, technológiai folyamatokat modellező végeselemes
elven alapuló programrendszereket alkalmaznak a tervezés termelékenységének
fokozására.
Diplomamunkám célja, olyan számítógépes programok bemutatása, amelyek
segítséget nyújtanak a lemezalakító sorozatszerszám tervezésében. Továbbá annak
ismertetése, hogy ezen komplex tervezőrendszerek miként teszik lehetővé a tervezési idő
csökkentését a tervezés egyes szakaszaiban.
Végezetül a lemezalakító sorozat szerszámok technológiai és szerszámtervező
szoftverei közül a Siemens NX tervezőrendszer Progressive Die Wizard moduljának
segítségével megtervezzek egy jellemzően lemezalkatrészekkel összefüggésbe hozható
alaksajátosságokat tartalmazó lemezalkatrész gyártására alkalmas sorozatszerszámot.
Abstract
In our quality-demanding world it is more and more important to perform designing
work not only quickly but also accurately and precisely. Engineering design with
traditional principles in itself can no longer ensure market competitiveness, therefore
designing methods had to be improved. As a result more and more computer aided
designing systems, finite element principle based program systems modelling
technological processes are used to increase productivity of designing.
My thesis aims to find computer programs assisting in designing a plate forming
tandem die. It is also a goal to define how these complex designing systems can reduce
designing time in the individual phases of designing.
Finally I will design a tandem die typically related to plate components and involving
form characteristics for plate components manufacture using - out of the technological and
tool designing softwares of tandem dies – module Progressive Die Wizard of Siemens NX
designing system.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
7
EREDETISÉGI NYILATKOZAT
Alulírott Csernus Attila; NEPTUN-kód: MIJEPW a Miskolci Egyetem
Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős gépészmérnök szakos hallgatója ezennel
büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom,
hogy a „Sorozatszerszám tervezése NX PDW alkalmazásával” című
szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám, az abban hivatkozott szakirodalom
felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt.
Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít:
- szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül;
- tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül;
- más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.
Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát ismerem, és tudomásul veszem, hogy
plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.
Miskolc-Egyetemváros, 2013.05.03.
………………………………………… Hallgató
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
8
Bevezetés
A huszadik század utolsó évtizedeiben a világpiacokon az ipari termékek túlkínálata
és ebből kifolyólag viszonylagos telítettség állt elő. Ezzel együtt szigorúbbá váltak a
termékekkel és a termeléssel szembeni elvárások. Rövidebb idő alatt kell a piacra juttatni a
termékeket a legkisebb költségráfordítással, azaz „Elsőre jót” kell tervezni.
Az újszerű termékek iránti igény és a termelés vagy szolgáltatás
nyereségorientáltsága alapjában véve öngerjesztő folyamatot hozott létre, ami ösztönzően
hat a termelési technológiák korszerűsítésére is. Ebből a helyzetből adódóan az ipari vagy
ipari jellegű termékek gyártásának és szerelésének korszerűsítése mellett egyre nagyobb
hangsúlyt kap a tervezésük és a fejlesztésük. [1]
A piaci igényeket szem előtt tartva szükségessé vált a hagyományos gépészeti
tervezés folyamatának felgyorsítása. Ennek bemutatására szolgál a diplomamunkám
negyedik fejezetében bemutatott számítógéppel segített lemezalakító sorozatszerszám
tervezése. Ebben a fejlesztésben nyújtottak és jelenleg is nyújtanak nagy segítséget a
különböző CAD szoftverek célorientált moduljai, amelyek remekül beilleszthetőek a
tervezés egyes szakaszaiba.
Kezdetekben ezek a rendszerek csak egy új eszközt jelentettek a mérnöki gondolatok
megjelenésében. Az informatikai megoldások teljesítőképességének fejlődésével új
lehetőségeket jelentettek. Számos olyan alkalmazás jelent meg, mely egyszerűsíti,
hatékonyabbá teszi a tervezőmérnökök munkáját. A fejlődés természetesen kölcsönhatás
eredményének tekinthető, hiszen a számítógépek fejlődése új eszközt biztosított a
gépészeti tervezésnek, azonban a tervezés elvárásai újabb célokat jelöltek ki a számítógép
tervezők számára. [2]
Napjaink számítógépes rendszerei (CAD, CAM, CAE) nem önmagukban,
elszigetelten dolgoznak, hanem egy adott feladat megoldása során egyetlen rendszert
alkotnak. Az integráltságnak köszönhetően a tervezőrendszer egy rendszeren belül
tervezési, gyártási és analizálási feladatot képes megoldani.
A műszaki tervezőrendszer kiválasztása és üzemeltetése a vállalat működésére
jelentős kihatással van, ezért ezek a tevékenységek igen nagy szakértelmet és
körültekintést igényelnek. A tervezőrendszer hiánya éppúgy hozzájárulhat egy vállalat
sikertelenségéhez, mint egy magas színvonalú, ám a feladathoz alkalmatlan
tervezőrendszer. [1]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
9
1. Sorozatszerszámok hagyományos tervezése
Diplomamunkám fő célkitűzése egy áttekintés nyújtása napjainkban a piacot vezető
szoftverek logikai felépítéséről. Ennek elérése végett célszerű áttekinteni, hogy honnan
indult a fejlődési folyamat. Ezért bemutatom a hagyományos tervezési folyamatok
felépítését, áttekintve, hogy milyen folyamatok során állt elő egy lehetséges alkatrész
gyártástechnológiája a CAD alkalmazások megjelenése előtt. A legfőbb jellemzője a
hagyományos tervezési folyamatnak, hogy az egyes munkafázisok sorban követik
egymást, úgymint:
piaci igények felmérése,
koncepcionális tervezés, elvi megoldások,
design megtervezése,
rajzi megjelenítés,
technológia tervezése,
termék ütemezése,
előállítás, gyártás,
minőségbiztosítás.
A tervezés különösen fontos terület, jelentősen befolyásolja a termékek
megvalósításával együtt járó és az árban tükröződő költségeket.
Alapjaiban kijelenthető, hogy a termék életciklusának mozgatója a vásárlók és a piac
(1.1. ábra).
1.1. ábra Hagyományos gépészeti tervezés blokk diagramja [3]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
10
Az 1.1. ábra alapján megfogalmazhatók az ún. hagyományos gépészeti tervezés
hátrányai:
a tervezési folyamat hosszadalmas, elhúzódik a piacra kerülés,
számos módosítást igényel a termékfejlesztési fázisban,
a változtatások növelik a költségeket és a piacra kerülés idejét,
a gyárthatósági követelmények háttérbe szorulnak a tervezés során.
A sorozatszerszám tervezési folyamatára is érvényes a sorrendiség, ami a
következőkből épül fel:
1.1. Az alkatrész elemzése
Az előtervezés részeként az alkatrész elemzése történik meg gyártástechnológiai
szempontok szerint. A műhelyrajzon feltüntetett információkon túl (pl.: anyagminőség
gyártási előírások, stb.), meghatározhatjuk a szükséges műveleteket és azok
elvégezhetőségét az adott feltételekkel.
Az esetleges problémák felbukkanásakor meg kell vizsgálni, hogy milyen
módosítások segíthetnek a megoldásban és azok milyen hatással vannak a szerszám
felépítésére és költségeire. A gondos elemzés végrehajtásával ezek a fontos tényezők jól
kalkulálhatóvá válhatnak.
1.2. Kiterített méret meghatározása
A teríték meghatározásának nehézsége nagyban függ az alkatrész geometriai
kialakításától. Azon alkatrészek, amelyek több hajlítást vagy akár mélyhúzást is
tartalmaznak jelentősen megnövekedhet a teríték meghatározásának ideje. Egy viszonylag
egyszerűbb hajlított alkatrész (1.2. ábra) kiterített hosszának meghatározását a következő
példa mutatja be.
1.2. ábra Hajlított alkatrész
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
11
A hajlított részhez tartozó kiegyenlítő érték kiszámítása 0° és 90° közötti hajlítási
szög esetén (DIN6935):
휐 = 휋 ∙180° − 훽180° ∙ 푟 +
푠2 ∙ 푘 − 2(푟 + 푠)
ahol: β – a hajlítási szög [°]
r – a hajlítási sugár [mm]
s – lemezvastagság [mm]
k – k-faktor
A befoglaló méretek összege: 푙 = 50 + 200 + 80 = 330푚푚
I. hajlított rész kiegyenlítő értéke:
훽 = 90°, 푟 = 6푚푚, 푠 = 4푚푚, 푘 = 0,73 → 흊ퟏ = −ퟖ,ퟐퟔ풎풎
II. hajlított rész kiegyenlítő értéke:
훽 = 90°, 푟 = 20푚푚, 푠 = 4푚푚, 푘 = 1 → 흊ퟐ = −ퟏퟑ, ퟒퟒ풎풎
Kiterített hossz:
퐿 = 푙 + 휐 + 휐 = 330푚푚+ (−8,26푚푚) + (−13,44푚푚) = ퟑퟎퟖ, ퟑ풎풎
1.3. Elrendezési terv készítése
A tervezés során törekedni kell a gazdaságosságra, a legjobb anyagkihozatalra. Az
elrendezési terv készítésekor ennek figyelembevételével célszerű a terítékek külső
kontúrját egymáshoz képest elhelyezni. Bár a legjobb kihozatali tényezőre igyekszünk,
természetesen nem mindig szerencsés azt az elrendezést választani, ha az jelentősen
megbonyolítja a szerszám kialakítását.
A sáv készülhet tekercs vagy táblalemez felhasználásával. Az anyagkihozatalt
százalékosan megadhatjuk az alábbi összefüggéssel:
휂 =퐴퐴ö
∙ 100[%]
ahol: Ah – az Aö felületű lemezből készült alkatrészek összes hasznos felülete [mm2]
Aö – a gyártáshoz felhasznált lemez felülete [mm2]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
12
A sávszélesség mérete a teríték elhelyezéséből és a hozzáadott hídráhagyások
méretéből adódik (1.3. ábra). A hidak szerepe egyrészt a vágás biztonságossá tétele (ne
forduljon be a lemez a vágórésbe) másrészt a hulladék – esetleg a munkadarab –
továbbítása a szerszámban.
Ha az előtolás határolására oldalvágó bélyeget használunk, akkor a sávszélességet
meg kell növelni az oldalkés által levágott méretekkel is. [4]
1.3. ábra Hídráhagyások elhelyezése [4]
A hídszélesség függ (MSZ52):
- a vágandó lemez anyagától,
- a vágandó lemez vastagságától,
- a vágandó híd hosszúságától.
A sáv kialakítása a munkadarabok elhelyezése alapján lehet:
- egysoros elrendezésű
- többsoros elrendezésű
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
13
1.4. Sávterv készítése
A tervezési fázis ezen szakaszában meghatározzuk az aktív elemek helyzetét és
kialakítását. Ezáltal képet kapunk a műveletek számáról, illetve az egyes lépések alatt
elvégzett alakításokról (1.4. ábra). A sávterv alapján modellezhető a gyártási művelet. Az
elkészült sávterv méreteinek felhasználásával tudjuk meghatározni a szerszámházunk,
szerszámlapok méretét.
1.4. ábra Sávterv
1.5. Nyomásközéppont meghatározása
A szerszám helyes működése, a nem kívánatos terhelő nyomatékok fellépésének
csökkentése végett meg kell határozni a szerszám nyomásközéppontját. A sajtológépre
való felhelyezésnél a szerszám nyomásközéppontjának a gép nyomószánja tengelyébe kell
esnie. A nyomásközéppont meghatározásának alapja a súlyponti tétel, amely szerint a
hatóerők tetszés szerinti tengelyre vonatkoztatott nyomatékainak algebrai összege egyenlő
az eredő erő ugyanazon tengelyre vonatkoztatott nyomatékával. [4]
A nyomásközéppont meghatározása történhet:
Számítási eljárással, ahol az erők helyett lehet a kerületeket a képletbe
behelyettesíteni, mivel a vágóerő arányos a kivágott darab kerületével.
Szerkesztési eljárással, ahol a nyomásközéppont szerkesztéses
meghatározása lényegileg a számításos eljárás grafikus megoldása,
vagyis több párhuzamos erőből álló erőrendszer eredőjének, ill. az
eredő támadáspontjának megszerkesztése kötélpoligon segítségével. [4]
A számított és szerkesztett nyomásközéppontnak meg kell egyeznie, figyelembe
véve a szerkesztés kismértékű pontatlanságát.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
14
1.6. Erőszükséglet meghatározása
Az erőszükséglet meghatározása a gépkiválasztás szempontjából nagyon fontos.
Számításaink során a maximális vágóerőt határozzuk meg (Fv).
퐹 = 푓 ∙ 휏 ∙ 퐿 ∙ 푠 [N]
ahol: f – korrekciós tényező (f=1,1…1,3)
L – a vágás kerülete [mm]
s – a vágott lemez vastagsága [mm]
τβ – nyírószilárdság [N/mm2]
Ha egy lépésben több lyukasztást és kivágást végzünk, akkor a fellépő vágó és
lyukasztó erőket össze kell adni akkor is, ha a vágólap igénybevételének csökkentésére
nem egyforma hosszúra készítjük a bélyegeket. (Így időben eltolva jelentkeznek a
különböző műveleteknél fellépő erők). [4]
Aláköszörült vágólap esetén (1.5. ábra) a vágóerő csökken, de a vágási út
megnövekedik.
1.5. ábra Aláköszörült vágólap [4]
Ebben az esetben a vágóerő meghatározásának képlete:
퐹 = 0,67 ∙ 푓 ∙ 휏 ∙ 퐿 ∙ 푠 [N]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
15
1.7. Vágórés meghatározása
Kivágás lyukasztás során a bélyeg és a vágólap közti résnek, a vágórés nagyságának
igen fontos szerepe van.
A vágórés befolyásolja:
- a vágás erő- és munkaszükségletét,
- a vágási felület minőségét,
- a vágás pontosságát,
- a fellépő oldalirányú erőket (nyitott egyoldalú vágásnál, mint pl.
oldalkésnél)
- kismértékben a visszahúzó erőt.
A vágórés nagysága elsősorban a vágandó lemez vastagságától és anyagától függ. A
vágórés jelölése „z” az empirikus összefüggésekben az oldalankénti vágórést „z/2”
határozzák meg. [4]
Meghatározása, ha a lemezvastagság s3 mm:
푧2 = 푐 ∙ 푠 ∙ 0,1 ∙ 휏 [mm]
Ha a lemezvastagság s>3 mm, a vágórést az alábbiak szerint számítjuk: 푧2 = (1,5 ∙ 푐 ∙ 푠 − 0,015) ∙ 0,1 ∙ 휏 [mm]
ahol: s – a vágandó lemez vastagsága [mm]
τβ – a vágandó lemez anyagának nyírószilárdsága [N/mm2]
c – tényező értékei:
- c=0,005 ha a vágás pontossága a fontos
- c=0,035 a legkisebb vágóerő és munkaszükséglet esetén
- c=0,015…0,018 keményfém betétes szerszámokhoz
- c=0,01 gyakorlatban legtöbbször használt érték
- c=0,01 ausztenites acélok
Ha a vágandó anyag nyírószilárdsága nem ismert, jó közelítéssel meghatározhatjuk a
szakítószilárdságból az alábbi összefüggéssel:
휏 = (0,6…0,8) ∙ 푅 [N/mm2]
ahol: Rm – az anyag szakítószilárdsága [N/mm2]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
16
Az eddig elmondottak alapján a számítások elvégzése során elvégeztük a
technológiai és szerszámtervezés technológia tervezési részét. A következőkben a
szerszám tényleges tervezésével foglalkozunk tovább.
1.8. Szerszámtervezés
A szerszámtervezési folyamat alapja a megfelelően kialakított sávterv. A következő
folyamatokból épül fel:
- szerszámház kiválasztás
- aktív alakító elemek tervezése
1.8.1. Szerszámház kiválasztása
Az aktív elemeket, a vágólapot és a bélyegeket szerszámházba építik be. A
szerszámháznak biztosítania kell a bélyeg pontos vezetését a vágólaphoz képest. A
viszonylag kis méretű vágórésnek a bélyeg körül lehetőleg mindenhol azonos méretűnek
kell lennie. A szerszámházakat csoportosíthatják az egy szerszámban elvégzett műveletek
száma szerint és a vezetőelemek fajtája szerint. [4]
Műveletek száma szerint:
- Egy műveletes szerszámok
- Több műveletes szerszámok
- Sorozatműködésű szerszámok
- Egyesített, vagy blokkszerszámok
A szerszámok vezetése szerint megkülönböztetünk:
- Vezetés nélküli szerszámok
- Vezetőlapos szerszámok
- Vezetőoszlopos szerszámok
A vezetőlapos szerszámok esetén a bélyeg vágólaphoz viszonyított vezetését a
vágólap felett elhelyezkedő vezetőlap biztosítja. Ennek megfelelően a bélyegek a felső szerszámfélben viszonylag lazán illesztettek. Az alsó szerszámfélben a vezetőlap és a
vágólap helyzete egymáshoz képest illesztett, hiszen így biztosítható a bélyegek pontos
megvezetése. [4]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
17
A vezetőlapos szerszámházak alkalmazásának előnyei:
- A szerszám felépítése egyszerű
- A szerszám könnyen elkészíthető, önköltsége alacsony
- Kis sorozatnál gazdaságos
A vezetőlapos szerszámházak alkalmazásának hátrányai:
- A pontatlanabb vezetés miatt a szerszámban gyártott alkatrészek
kevésbé pontosak
- Gyorsan kopik a vezeték, nagyobb sorozat gyártására nem felel
meg
A vezetőoszlopos szerszámoknál a bélyegek és a vágólap összevezetését a
munkatéren kívül elhelyezkedő vezetőoszlopok biztosítják. Amelyeknél a vezetés lehet
csúszóvezetésű ill. golyósvezetésű. A vezetőoszlopok átmérői nem egyformák (az eltérés
általában 1mm), így biztosítják a szerszámot az esetleges helytelen összejáratás ellen. A
másik módszer a helytelen összejáratás elkerülésére, ha az oszlopok kiosztását
asszimmetrikusan végzik, ezzel megakadályozva a helytelen összeszerelést. A fejlapon, ill.
az alaplapon elhelyezett elemek helyzetét illesztőszegekkel kell biztosítani.
Az oszlopos szerszám alkalmazásának előnyei:
- Pontosabb vezetés miatt pontosabbak a kivágott munkadarabok
- Nagy a szerszámvezetés élettartama, nagysorozatban történő
alkatrészgyártásra alkalmas.
Az oszlopos szerszám alkalmazásának hátrányai:
- Bonyolultabb a szerszám felépítése, pontosabb megmunkálást
igényel, nehezebb elkészíteni.
- A szerszám önköltsége relatív nagy.
- Kissorozatú gyártásnál nagyon drága az alkalmazása.
A tervezés során lehetőségünk van rá, hogy az egyedi kivitelű szerszámházak
használata mellett, az említett ház típusokat szabványos kivitelben is elérhessük. Ebben
nyújt segítséget az MSZ 52 szabvány, ahol számos szerszámház kialakítás közül
választhatunk, melyek öntött vagy acél lapos kivitelben épülnek fel.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
18
1.8.2. Aktív elemek tervezése
Elsőként a vágólap tervezésével foglakozunk. Vágólap ellenőrzése hajlítási
igénybevételre történik, aminek eredményeként meghatározható a vágólap vastagsági
mérete. A vágólap hajlító igénybevételre való méretezése akkor szükséges, ha nincs
teljesen alátámasztva. Ebben az esetben a méretezést úgy végezzük el, mint a kéttámaszú
tartó esetén. [4]
- Meghatározzuk a maximális hajlító nyomatékot Mhmax.
- Kiszámítjuk a vágólapban ébredő hajlító feszültséget.
휎 . =푀 .
퐾 [N/mm2]
K – keresztmetszeti tényező
- A 휎 . < 휎 . feltételt ellenőrizzük. A 휎 . értéke a
vágólapnak alkalmazott anyagtól, annak hőkezeltségi állapotától
függ. Általában 휎 . = 300 − 500푁/푚푚 .
Ha a vágólap végig alá van támasztva, vastagságának meghatározására használhatjuk
az alábbi közelítő képletet is:
ℎ = 0,1 ∙ 퐹ö
ahol: h2 – vágólap vastagsága [mm]
Fö – vágólapon fellépő összes erő, eredő erő [N]
Megjegyzés: A vágólap vastagságának megválasztása során célszerű a különböző
szerszámacél forgalmazók által kínált raktári méretsorozatból választani.
Természetesen ettől eltérő vastagságú egyedi tervezésű vágólapok is
használhatók a mindennapi gyakorlatban.
A vágólapnak nem csak szilárdságilag, hanem a további gyártástechnológiai lépések
helyes technológia tervezési szempontjainak (pl.: forgácsolás, hőkezelés) és későbbi
üzemeltetési szempontoknak is meg kell felelnie. Így egyes vágólap áttörések nem
lehetnek túl közel egymáshoz. Ezért a nagyobb méretű áttöréseknek minimum a vágólap
vastagságának megfelelő távolságra szabad esniük. Ha ez nem lehetséges, akkor a két
kivágás közti távolságot megnöveljük egy lépéstávolsággal. Beiktatunk egy olyan lépést,
ahol alakítás nem történik, ezt a járatos szakirodalomban vaklépésnek nevezik.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
19
A szélességi és hosszúsági méretek meghatározására a nyomásközéppontban
használt ábrát vehetjük alapul.
Ha már ismerjük a vágólap vastagságát (h2), akkor ezt a méretet hozzáadjuk a
nagyobb áttörésekhez, így megkapjuk a vágólap minimális szélességi és hosszúsági
méreteit. Ha a súlyponttól távolabb eső szélességi, ill. hosszúsági méretet áttükrözzük a
súlypontban, akkor olyan vágólapot terveztünk meg, amelynek súlypontja egybeesik a
nyomásközépponttal. Általában erre kell törekednünk (1.6. ábra). [4]
1.6. ábra A vágólap szélességi és hosszúsági méreteinek maghatározása [4]
A méretek meghatározásánál ügyelni kell arra, hogy a vágólap rögzítését szolgáló
furatoknak és az illesztését biztosító illesztőszeg furatoknak is legyen megfelelő hely a
vágólapban.
A vágólap áttörések kialakítása nagypontosságú kivágás esetén a legáltalánosabban
elterjedt az 1.7. ábra c-változat szerinti megoldás. A vágólap áttörés az anyagvastagság és a
vágólap vastagság függvényében egy bizonyos szakaszon párhuzamos (hengeres), majd
innen α szög alatt aládolgozott. Kis darabszám esetén alkalmazzák a b-változat szerinti
megoldást. Ami szerint a vágólap áttörés végig kúposan aládolgozott, mivel még a rövid
hengeres vágóvezetés is kopást elősegítő zömítést, elkenődést okoz. Ha kidobó távolítja el
a munkadarabot a vágólapból, abban az esetben a vágólap nincs aládolgozva. A vágófelület
merőleges az alsó, ill. felső felületre (a-változat).
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
20
1.7. ábra A vágólap áttörések kialakítása [4]
A vágólap anyagát az igénybevételnek ismeretében tudjuk meghatározni. A vágóélek
állapotától nagymértékben függ az anyagban kialakuló feszültségi és alakváltozási
állapotoktól. A kivágásnál ébredő F vágóerő a vágólapot nyomásra és hajlításra veszi
igénybe. A nagy felületi nyomás hatására az anyagsúrlódás a vágólapon jelentő
koptatóhatást okoz. További koptató-, ill. ismétlődő igénybevétel keletkezhet a gép
nyomófejének rezgéséből is. Használat során az él kopik, amely megnöveli a kivágás
erőszükségletét, ill. a munkadarabon keletkező sorja magasságát is.
A vágólap anyagának az előbb említett igénybevételeknek kell megfelelnie. Az
igénybevétel, ill. a koptató hatás természetesen függ a vágandó lemez anyagától is.
Anyagmegválasztásnál figyelembe kell venni a szerszám várható élettartamát, a kivágandó
munkadarabok számát. Kis darabszám esetén nem gazdaságos a jó minőségű, nagy
darabszám kivágását is biztosító drága, erősen ötvözött szerszámacélokat választani.
A vágandó anyag és darabszám függvényében az 1.1. táblázat foglalja össze a
javasolt vágólap anyagminőségeket.
A vágólapokat hőkezelt állapotban (edzve és alacsony hőmérsékleten megeresztve)
kell beépíteni.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
21
Ajánlott vágólap anyagminőségek:
1.1. táblázat [4]
A kivágó és lyukasztó bélyegek igénybevétele hasonló a vágólaphoz, így anyagainak
hasonló acélokat választunk, mint a vágólapoknak.
103 104 105 106 >106
C80W - C100W X210Cr12(S8 - S10) 100Cr6 X210CrW2 X210Cr12100Cr6 (K4) (K9) X210CrW12(K4) 105WCr6 X155CrVMo12 1 (K9)105WCr6 (W9) (K8) nitridált(W9) X165CrMoV12
S 6-5-2(R6)
90MnCrV8 90MnCrV8 S 2-10-1-8(M1) (M1) (R11) X210Cr12100Cr6 S 6-5-2 X210Cr12 X210CrW12(K4) (R6) X210CrW12 (K9)105WCr6 S 2-10-1-8 (K9)(w9) (R11) X155CrVMo12 1
(K8)S 6-5-2
90MnCrV8 90MnCrV8 (R6) S 6-5-2(M1) (M1) S 2-10-1-8 (R6)100Cr6 100Cr6 (R11) S 2-10-1-8(K4) (K4) X210Cr12 (R11)105WCr6 105WCr6 X210CrW12 X210Cr12(W9) (W9) (K9) X210CrW12
X155CrVMo12 1 (K9)(K8)
X210Cr12X210CrW12
X210Cr12 (K9)X210CrW12 X155CrVMo12 1(K9) (K8)X155CrVMo12 1 S 6-5-2(K8) (R6)
S 2-10-1-8(R11)
X155CrVMo12 1 X210Cr12 X210Cr12(K8) X210CrW12 X210CrW12
(K9) (K9)X210Cr12 X210Cr12
X155CrVMo12 1 X210CrW12 X210CrW12(K8) (K9) (K9)
X155CrVMo12 1 S 2-10-1-8(K8) (R11)
Transzformátor-lemez
porkohászati keményfémek
Ö tvözetlen és gyengén ötvözött acélok
porkohászati keményfémek
Ausztenites savál ló acélok
porkohászati keményfémek
Rugóacélok 52 HRC alatt
porkohászati keményfémek
Vágandó anyagKivágandó darabszám [db]
Műanyagporkohászati keményfémek
Al, Mg, Cu ötvözetek
porkohászati keményfémek
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
22
A szerszámba beépítendő bélyegek szükséges hosszát a szerszám egyes elemeinek
vastagsági méretei határozzák meg (1.8. ábra). [4]
1.8. ábra Bélyeg hosszának meghatározása [4]
Az így meghatározott bélyeghosszt kihajlásra ellenőrizni kell. A bélyegek a vágóélen
fellépő nyomás és kopás mellett kihajlásnak is ki vannak téve. A kihajlás veszélye a kisebb
átmérőjű méretű lyukasztóbélyegek esetén a legnagyobb.
Adott szabad, kihajlásra igénybevett bélyeghossz esetén a kihajlási erő (Fk) az Euler
képlet szerint meghatározató.
퐹 =휋 ∙ 퐸 ∙ 퐼
푙 [N]
ahol: E – a bélyeg anyagának rugalmassági modulusa [N/mm2]
I – másodrendű nyomaték [mm4]
L – bélyeg hossza [mm]
A kivágó-lyukasztó bélyegek méretezésekor nem egy adott hosszúságú bélyeget
vizsgálunk, hogy milyen erővel terhelhető a kihajlás veszélye nélkül, hanem adott a
kivágás, vagy lyukasztás erőszükséglete, a kérdés milyen hosszúságú bélyeg alkalmazható
a kihajlás veszélye nélkül. Az előző egyenletet felhasználva kiszámítható a bélyeg
maximális hossza. [4]
푙 . =휋 ∙ 퐸 ∙ 퐼
퐹 [mm]
ahol: Fv – az adott bélyeget terhelő kivágó, vagy lyukasztó erő
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
23
Ha a bélyeg hossza nagyobb, mint a kihajlásból meghatározott maximális
bélyeghossz, ebben az esetben lépcsős kialakítású bélyeget kell alkalmazni (1.9. ábra).
1.9. ábra Lépcsős bélyegek [4]
Gyakran előfordul, hogy a lépcsős bélyegeket kör keresztmetszetre készítjük a
rögzítés és a megvezetés végett, és a kisebb keresztmetszetű rész alakos szelvény-
keresztmetszetű. Ezeket a bélyegeket elfordulás ellen biztosítani kell. [4]
A bélyegek a szerszámba való beépítésekor fontos, hogy azok merőlegesek legyenek
a bélyegtartólap és vezetőlap síkjára. Vágórés egyenletes legyen a kerület mentén.
A nyomólap edzett legyen, mert ellenkező esetben a felfogólapba nyomódnak, idő
előtt törnek. Az edzett nyomólap teljes felületén takarja a bélyegeket.
A bélyegtartólapban a bélyegfej magassága egyenlő legyen a süllyesztés
mélységével, mert különben a bélyeg löketenként hosszirányban elmozdul. A bélyegek
fejmagasságát síkba kell köszörülni.
Utánköszörült vágólap esetén a vezetőlap és a vágólap közötti hézag ne legyen
nagyobb, mint a lemezvastagság 1,5x-se. Túl nagy hézag esetén a ledobó és a lemez közé
kerülő hulladék a bélyeg felfelé haladásakor töréshez vezethet.
Ha a ledobó és lemez közé hulladék kerül, a bélyeg hajlító igénybevételnek is ki van
téve, és eltörik.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
24
1.9. A változtatás kényszere
A következő néhány gondolattal be szeretnénk mutatni, hogy milyen változások
eredményezték a számítógépi technológiatervező rendszerek térhódítását.
Megváltoztak a termékre jellemző követelmények:
- megnőtt a változatok sokfélesége (1.10. ábra)
- lerövidült a termékek életciklusa (1.11. ábra)
- megnőtt a termékek bonyolultsága (1.12. ábra)
- a megkövetelt határidők lecsökkentek (1.13. ábra)
1.10. ábra A változatok sokfélesége [3]
1.11. ábra A termékek életciklusa [3]
1.12. ábra A termékek bonyolultsága [3]
1.13. ábra Megkövetelt határidők [3]
A tervezéshez alapvetően információfeldolgozási folyamatok kapcsolódnak, amelyek
számítástechnikai eszközökkel és módszerekkel jól támogathatók, fejlesztése ily módon
szervesen összefonódott a számítástechnikai eszközök fejlesztésével és alkalmazásával. [1]
A tervezői tevékenység megoszlásának vizsgálata egyértelműen rámutatott arra,
hogy a tervezési idő legnagyobb részét a megtervezés, azaz a léptékhelyes főterv
kidolgozása, az alkatrészek megrajzolása és a darabjegyzék összeállítása, valamint a
változtatások elvégzése és átvezetése teszi ki. A tervező napi munkájának jelentős részét
képezik még a szükséges információk összegyűjtése, a számítás, méretezés és ellenőrzés,
amelyeket a számítógéppel segített tervezés körébe szintén be kell vonni. [1]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
25
Vizsgálatok alapján a konstrukciós tervezésre a következő megállapított adatok
jellemzőek:
- A termék gyártási költségének kb. 75%-át a konstrukciós tervezés folyamata
határozza meg.
- A termék átfutási idejének kb. 50%-át a tervezés és a gyártás-előkészítés teszi
ki.
- A termelésre ma a magasfokú automatizáltság jellemző. A tervezés
automatizáltsága viszont ehhez képest nagymértékben elmaradt.
- Egy termelői munkahely kialakítása átlagosan 2 000…50 000 EUR, a tervezői
munkahely költsége ezzel szemben kb. 3-5000 EUR.
Mindezek a változások és a költséghatékonyságra való törekvések együttesen
teremtették meg az igényét a technológiai tervezés számítógépre történő áthelyezésére.
Természetesen ehhez elengedhetetlen volt az informatikai környezet utóbbi évtizedekben
tapasztalt robbanásszerű fejlődése.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
26
2. Számítógéppel segített tervezés
A számítógéppel segített tervezés alatt (CAD – computer aided design) többféle,
számítógépen alapuló módszert értünk, amely mérnököket és más tervezéssel foglalkozó
szakemberek tervezési tevékenységét segíti. A jelenleg használatos CAD rendszerek
kínálata igen széles körű, a 2D (síkbeli) vektor-grafikai rajzoló programoktól a 3D-s
(térbeli) parametrikus asszociatív integrált modellező rendszerekig. CAD rendszerek
alkalmazása szintén igen széles körű, dolgozatom fókuszában a gépészeti tervezés áll,
azonban CAD rendszerek megtalálhatók az építészeti tervezés, az elektronikai termékek,
áramkörök, mikrocsipek tervezés, a ruha- és cipőipari tervezés területén is. A különböző
alkalmazási területek természetesen más-más igényeket támasztanak a CAD rendszerrel
szemben. [2]
A CAD rendszerek fejlődésével hamar nyilvánvalóvá vált az igény a rendszerek
képességeinek bővítésére.
Ez három irányba indult el:
- A modellezési technológiák és a modellezési képességek fejlesztése területén,
- a CAD rendszerekbe integrálható szakmodulok irányába,
- a CAD modellekre alapuló további feladatok számítógépes támogatására.
E harmadik terület fejlődésének jelentős hajtóereje a CNC megmunkálási
technológiák fejlesztése. Az egymásra hatás nyilvánvaló: a felhasználói igények egyre
bonyolultabb termékgeometriát igényelnek, tehát szükséges a CAD rendszerek fejlesztése,
hogy a szükséges geometria lemodellezhető legyen. Ez azonban hasztalan, ha nem tudjuk
legyártani a megtervezett geometriát, melyhez a CNC (Computer Numerical Control)
vezérlésű szerszámgépek fejlesztése vált szükségessé. Az 2.1. ábra és 2.2. ábra a két terület
fejlődési folyamata látható.
2.1. ábra CAD kialakulása [3]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
27
2.2. ábra NC technikák fejlődése [3]
Mint minden új fejlesztési terület a CAD rendszerek fejlesztése is tartalmaz,
bizonyos előnyöket és hátrányokat.
A CAD rendszerek legfontosabb előnyei:
- a tervezés során a szükséges módosítások egyszerűbben hajthatók végre és
általában az asszociatív állományokban automatikusan történik a javítás,
- pontosabb adatábrázolást tesz lehetővé, bár pontosabbnak kell lenniük az input
adatoknak is,
- sok többletinformációt hordoznak a papír alapú tervhez képest
- a 3D-s megjelenítés pótolja a tervező térlátását, emiatt csökken az ebből adódó
hiba,
- összességében gyorsítja a munkát azáltal, hogy a munka folyamatosan
megosztható egy tervezőcsoportban,
- sorozattervek esetén gyorsabb az adaptálás más méretre,
- egyszerűbb gyorsabb a tervek szállítása, és ez a világháló miatt a tervezői munka
globalizálódásához vezet,
- feleslegessé teszi a rajztárakat, a tervek archiválása, tárolása kis helyen
megoldható.
A CAD rendszerek legfontosabb hátrányai:
- jóval nagyobb, drágább az eszközigény, és ez rendkívül gyorsan amortizálódik,
- ahol nincs folyamatos fejlesztés ott nem gazdaságos CAD rendszert üzemeltetni,
- speciális, magasabb tudású műszaki állományt igényel.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
28
2.1. CAx rendszerek integrációja
CAD rendszerek integrációjának kétféle iránya figyelhető meg. Egyrészt a CAD
rendszerek bizonyos funkciói beépülnek más alkalmazásokba, melyek valamilyen módon
kapcsolódnak a termék életciklusával kapcsolatos tevékenységekhez, másrészt a CAD
rendszerek integrálnak magukba más alkalmazásokat.
A CAD rendszerek manapság túl bonyolultak ahhoz, hogy beépíthetők legyenek más
alkalmazásokba. Ez a bonyolultság egyrészt jelentkezik a kezelhetőségben, mivel a számos
funkció teljes körű alkalmazása – már ha ez lehetséges egyáltalán – komoly képzettséget
igényel. A bonyolultság másrészt megmutatkozik a rendszer szoftveres megvalósításában
is, amely az integrációt nehezíti meg.
CAx rendszerek integrációjának első, legkevésbé integrált módja, amikor egy CAD
rendszer egy adott funkciót ellátó külső programmal működik együtt. Az integráció ezen
alacsony szintű megvalósítása tipikus volt a 70-es, 80-as években. Ekkor a CAD rendszer
átadja egy kommunikációs modulon keresztül a CAD adatokat a külön futtatott
programnak, amely elvégezte a szükséges feladatokat, majd az adatokat visszaadta a CAD
rendszernek, mely megjelenítette azt. A korai végeselem rendszerek általában így
működtek.
Az integráció magasabb szintjét jelenti, ha az adott funkciót még mindig egy külső
független program végzi el, de ennek elindítása már a CAD rendszerből történik
automatikus adatátadással, vagyis a CAD adat konverziójával, mentésével, majd
beolvasásával nem kell a felhasználónak foglalkoznia.
A teljes integrációt a szakmodulok megjelenése jelenti, mely esetben az adott
integrált CAD rendszeren belül indítjuk az adott speciális funkciót, a CAD rendszer
megszokott kezelőfelületét és struktúráját használva végezzük el a feladatot.
Tulajdonképpen semmi nem utal arra, hogy elhagytuk a CAD rendszert.
A szakmodulok nem részei az alap CAD rendszernek, a felmerülő speciális igények
esetén bővíthetjük CAD rendszerünket. [2]
A szakmodulok kétféle módon készülhetnek:
a felhasználói igények alapján belső fejlesztésként jönnek létre, vagy
egy létező szoftver megvásárlásával és teljes integrációjával.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
29
Gyakori, hogy egy nagy felhasználó (pl. autó- vagy repülőgép tervezéssel foglalkozó
vállalat) speciális igényét kielégítő egyedi kiegészítő alkalmazásból jön létre az adott
iparágban használható szakmodul.
A szakmodulok száma tulajdonképpen végtelen, a felhasználók igényei újabb és
újabb modulok fejlesztését teszik szükségessé.
A legismertebb szakmodulok:
- formatervező modul - fröccsöntő szerszámtervező modul
- lemezalkatrész tervező modul - hegesztés tervező modul
- lemezalkatrész megmunkáló modul - kábelezés modellezés
- elektronikai modul - szilárdsági szimuláció
A felsorolt szakmodulok egy-egy speciális feladat megoldására alkalmasak, azonban
van néhány olyan általános célú modul, mely nem köthető ilyen feladatokhoz, többféle
tervezési, fejlesztési feladat megoldása során is alkalmazható. Régebben ezen feladatokra
külön szoftvereket alkalmaztak, azonban idővel az integráció lévén ezek beépültek CAD
rendszerekbe.
Az integráció eredményeként a létrejövő dokumentum asszociatív az eredeti CAD
modellekkel, vagyis azok változása esetén, az eredmények aktualizálhatók. Előny, hogy a
CAD rendszer megszokott felhasználói felületét használhatjuk és csak egy forgalmazóval
kell kapcsolatot tartanunk terméktámogatás szempontjából. Hátránya ezen megoldásoknak,
hogy a modulként megjelenő alkalmazás általában kisebb funkcionalitással rendelkezik,
mint az önálló szoftver, lévén nem akar saját maga konkurense lenni.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
30
2.2. Szerszámtervező szoftverek általános áttekintése
Az általam ismertetni kívánt szoftverek mindegyikéről elmondható, hogy fejlesztői
úgy tervezték, hogy megfeleljen a mai kor egyedi kihívásainak. A tervezőmérnököknek
minden esetben egy felhasználóbarát, jól kezelhető program nyújt segítséget a
szerszámtervezés során.
A programok rangsorolása szubjektív, hiszen a kiélezett versenynek köszönhetően
egyik vagy másik szoftver előretörése csak időleges. A cégek figyelemmel kísérik a
konkurencia újításait és ez ösztönzően hat a saját termékeik fejlesztésére.
2.2.1. B&W Progressive Dies
Fejlesztő: B&W-Software GmbH
Honlap: www.buw-soft.de
Támogatott szoftverek: Pro/ENGINEER
Verziók: Wildfire 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
Creo
A program használatával kiküszöbölhető a korábban 2D-s környezetben történő
sorozatszerszám tervezés számos nehézsége. Mivel a B&W Progressive Dies lehetővé teszi
a Pro/ENGINEER erőteljes 3D-s modellezési képességeinek és a 2D-s tervezési módszer
egyszerűségének ötvözését.
Főbb funkciók:
gyártmány előkészítés eredeti Pro/ENGINEER vagy importált geometriából,
automatikus teríték képzés,
az opcionálisan vásárolható analízis eszközökkel kialakítható a mélyhúzott
formák terítéke is,
sávterv automatizált kialakítása sávterv varázslóval (2.3. ábra),
szerszám szabványos komponensei (szerszámlapok, rugók, bélyegek,
vezetőlapok stb.) széles, folyamatosan növekvő választéka áll rendelkezésre,
illetve saját tervezésű alkatrészekkel is bővíthetjük az elemtárakat (2.4. ábra),
hajlító, kivágó és nyomóbélyegek, valamint vezetőelemek létrehozása és
pozicionálása komplett egységként a szükséges kivágásokkal együtt,
csavarkötések és illesztőszegek hatékony elhelyezése,
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
31
furattáblázatok elkészítése automatikus építőelem felismeréssel, illetve a
furatokhoz tartozó NC specifikus információk meghatározása,
2D-s rajzok és darabjegyzékek automatikus generálása előre definiált
sablonok alapján.
2.3. ábra Automatizált sávterv készítése
[5]
2.4. ábra Nagy hatékonyságú elemtárak
[5]
2.2.2. CimatronE
Fejlesztő: Cimatron Ltd.
Honlap: www.cimatron.com
A Cimatron vállalat CAD/CAM szoftvereket fejleszt és forgalmaz. A fejlesztések a
termékcsalád két fő szoftverére a GibbsCAM-re és a CimatronE-re irányulnak, amelyekkel
az egész gyártási szektort lefedik. E két termék együttese speciális megoldásokat kínál
fröccsöntő- és sorozatszerszám tervezéshez, valamint 2,5-5 tengelyes (esztergálás és
marás) megmunkálásokhoz.
A fejlesztő cég több szakmodult is forgalma alapszoftveréhez, ezek közül az egyik a
CimatronE Die Making elnevezésű szerszámtervező modul.
A CimatronE integrált megoldást kínál a szerszámtervezésre és gyártására egyaránt,
ugyanis hatalmas elmetárral van ellátva, amely használatával meggyorsítható a tervezési
folyamat, továbbá a széleskörű szikraforgácsoló modul és az egyik legfejlettebb NC
programrendszer áll rendelkezésre a tervezés során.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
32
Főbb funkciók:
több megbízás és profit érhető el a gyorsabb és professzionálisabb árajánlat
készítő használatával,
számos CAD rendszerből származó szülő modell írás/olvasása,
automata teríték kalkuláció vagy felhasználó által vezérelt kiterítés is
alkalmazható (2.5. ábra),
beépített végeselemes és biztonsági zóna analízis (2.6. ábra),
automatikus sávterv készítés és 3D-s megjelenítése (2.7. ábra),
aktívelemek számos kialakítási lehetősége (2.8. ábra),
ütközés vizsgálat és egyéb analízisek,
közvetlen kapcsolat az NC modullal,
bővíthető elemtárak,
automatikus rajzgenerálás.
2.5. ábra Visszahajlítás [6]
2.6. ábra Biztonsági zóna elemzés [6]
2.7. ábra Sávterv megjelenítése [6]
2.8. ábra Bélyegtervezés [6]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
33
2.2.3. VISI Progress
Fejlesztő: Vero Software
Honlap: www.verosoftware.com
A Vero Software csoportot a világ egyik vezető CAD/CAM szoftverfejlesztő és
forgalmazó cégei között tartják számon. Szoftverei segítséget nyújtanak a tervezésben és a
megmunkálási folyamatokban egyaránt.
A vállalathoz világszerte ismert márkák tartoznak, úgymint Alphacam, Cabinet
Vision, Edgecam, Machining STRATEGIST, PEPS, Radan, SMIRT és VISI, valamint a
gyártás-ellenőrzési MRP rendszer a Javelin. Az alkalmazások sokszínűsége ellenére egy
dolog közös ezekben a szoftverekben, hogy mindannyian kezelni tudják a gyártási
hatékonyság megnövekedett kihívásait.
A VISI Progress főként a sorozat- és a sajtolószerszám tervezőknek készült. Iparág
specifikusságával biztosítja a nagyobb termelékenységet és az eredményesebb tervezési
munkát. Segít a tervezőnek meghozni a megfelelő döntéseket, így csökkentve a lehetséges
hibákat és a tervezési időt.
Főbb funkciók:
a VISI Progress közvetlenül működhet CATIA v4 & v5, Pro-E, UG, Solid
Works, Solid Edge, Parasolid, IGES, STEP, ACIS, DXF, DWG, STL és
VDA fájlokkal egyaránt,
a terítéktervezés során a szoftver figyelembe veszi, hogy milyen alakítások
mennek végbe az alkatrészen és azok milyen hatással vannak rá,
széleskörű anyagadatbázis,
alkatrészelemzés és hajlítási vizsgálat (2.9. ábra),
automatikus 3D-s sávterv készítés (2.10. ábra),
automatikus anyagkihozatal számítás,
erőszámítások (nyíró és hajlító) vonatkozhat a teljes szerszámra vagy helyileg
egy adott műveletre,
beépített szabványos elemtár (Fibro, Strack, Sideco, stb.) (2.11. ábra),
asszociatív alkatrészek,
automatikus rajzkészítés,
beépített megmunkáló modul (esztergálás, marás és huzalszikra forgácsolás).
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
34
2.9. ábra Kritikus területek [7]
2.10. ábra 3D-s sávterv [7]
2.11. ábra Szerszám alsórész [7]
2.2.4. Logopress 3
Fejlesztő: Logopress Corp.
Honlap: www.logopress3.com
Támogatott szoftverek: Solid Works
Több mint 20 éves múltra tekint vissza a Logopress történelme és a fejlesztések
fókuszban mindig is a lemezalakítás állt. Kezdetekben teríték meghatározást, illetve
alakítási analíziseket és szimulációkat lehetet végezni a programmal. A 2000-es években
lett a Solid Works beépülő szakmodulja, ahol már komplett szerszámok tervezését is
lehetővé tette. A Logopress 3 elismerten a legegyszerűbben kezelhető szoftverek közé
tartozik a maga területén és számos hatékony sajátossággal teszi kezelhetővé a
legösszetettebb szerszámokat is.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
35
Főbb funkciók:
modellimportálás más CAD programból,
bonyolult 3D-s lemezalkatrészek terítéklétrehozása (Logopress 3 BLANK
modul használatával),
feszültség és nyúlás analízisek,
visszarugózás kalkuláció és kompenzálás,
automatikus sávterv készítés, 3D-s megjelenítése (2.12. ábra),
automatikus bélyeglétrehozás (2.13. ábra),
erőkalkuláció egy adott műveletre vagy az egész szerszámra,
húzott alkatrészek húzási lépéseinek megtervezése (2.14. ábra),
ráncgátló nyomás meghatározása,
szabványos elemtár metrikus és angolszász rendszerben egyaránt,
szimulációs vizsgálat (alakítások, mozgások nyomon követése) (2.15. ábra és
2.16. ábra),
ütközésvizsgálat,
automatikus rajzkészítés.
2.12. ábra 3D-s sávterv [8]
2.13. ábra Automatikus bélyeglétrehozás [8]
2.14. ábra Húzott alkatrész sávterve [8]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
36
2.15. ábra Szerszám nyitott állapotban
2.16. ábra Szerszám zárt állapotban
2.2.5. NX Progressive Die Wizard
Fejlesztő: Siemens PLM Software
Honlap: www.plm.automation.siemens.com
Az NX integrált CAD/CAM/CAE tervezőrendszer egy rendszeren belül képes
minden tervezési, gyártási és analizálási feladatot megoldani, integráltságának
köszönhetően az utolsó pillanatban fellépő változtatások sem okoznak problémát, mivel a
teljes körű asszociativitás és parametrikusság miatt az NX automatikusan újraszámolja a
hozzá kapcsolódó szerszámpályákat, rajzokat, végeselem analíziseket vagy
összeállításokat. [9]
Napjaink szerszámiparának legfontosabb kérdése a szerszámtervezési és gyártási idő
lerövidítése. Az NX csúcskategóriás CAD és CAM funkcionalitása adja az alapot
szerszámok határidőben történő elkészítéséhez. Az NX integráltsága potenciális előnyt
jelent, hiszen egy rendszeren belül oldható meg a terméktervezés, szerszámtervezés és a
szerszámgyártás is.
A szoftver műanyag fröccsöntő szerszámok (Moldwizard) és többlépcsős
sorozatszerszámok (Progressive Die Wizard) tervezésére ad támogatást. A továbbiakban a
feladatom témájához kapcsolódóan a lemezalakító sorozatszerszámok tervezését segítő
„PDW” szakmodult mutatom be.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
37
A bemutatott szoftverek struktúrája alapján kijelenthető, hogy a szerszámtervezés
menete azonos logikai felépítés szerint történik, amely az alábbi szakaszokra bontható:
- lemezalkatrész modellezés, rajzimportálás,
- terítéktervezés és analízisek,
- sávterv készítés,
- szerszámtervezés,
- rajzkészítés,
- megmunkálás.
Másik fontos megállapítás, hogy a technológiai és szerszámtervezés lépéseinek
sorrendisége nagymértékben megegyezik, az ún. hagyományos technológia és
szerszámtervezés lépéseivel. Az esetleges eltérések a „kézi” tervezések számítógépi
algoritmizálhatóságának igénye miatt léphetnek fel.
Továbbá közös tulajdonságként lehet megemlíteni a parametrikusságot és a magas
fokú automatizáltságot, amelyek nagymértékben csökkentik a tervezés idejét.
A dolgozatom alapjául szolgáló tervezési feladat során - ahol cél egy adott alkatrész
gyártására alkalmas lemezalakító sorozatszerszám megtervezése - a Siemens NX
tervezőrendszerét használom.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
38
3. Az NX PDW logikai felépítése
A sorozatszerszámok tervezése szorosan összekapcsolódik a lemezalkatrészek
tervezésével. Az NX ennek megfelelően speciális igényeket elégít ki akkor, amikor ezen
szerszámok tervezését automatizálja, a tudásbázisát alkalmazva építi fel a szerszámot.
A kiinduló darabot az elkészítendő lemezalkatrész adja. A kezdeti paraméterek
meghatározása után az NX automatikusan képzi a terítéket. Ez a teríték fontos része a
folyamatnak, mivel a sávterv meghatározásához elengedhetetlen a teríték megléte. A
sávterv megadja, hogy melyik az az optimális elhelyezkedés az adott lemez szalagon,
amely a legkevesebb hulladékot és a legjobb lemez kihasználtságot biztosítja.
Ezt követően a szerszámot kell definiálni, amelyben segítségünkre van az NX
interaktív ún. folyamatvarázsló felülete. Ezután hajlító, lyukasztó és alakító bélyegeket
helyezhetünk el a szerszámban, úgy, hogy közben az erőhatásokat is figyelembe vesszük.
A szerszám elkészülte után az NX automatikusan generálja a darabjegyzéket. Az NX
szerszámtervezési folyamatát a 3.1. ábra mutatja. [9]
3.1. ábra Szerszámtervezés folyamata [9]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
39
Az előzőek alapján kiindulásként a lemezalkatrész modelljét kell elkészíteni Sheet
Metal Design modullal, amelynek segítségével az alap hajlításokon túl már egyre
bonyolultabb lemezalakítási sajátosságokat (features) is egyszerű paramétereinek
megadásával meg lehet tervezni. Természetesen itt is lehetőségünk van importálni más
tervezőrendszerrel készült modelleket. Manapság egyre gyakrabban fordul elő, hogy csak
mélyhúzással állítható elő a kívánt alkatrész. A szerszámtervezés elengedhetetlen kelléke a
lemezalkatrész terítékének meghatározása, többek közt ebben nyújtanak segítséget az NX
jól átlátható lemezalkatrész szakmoduljai.
A lemezteríték meghatározásának bonyolultsága függ a modell geometriájától, így
három részre bonthatjuk.
Lineáris éleket tartalmazó alkatrészek teríték képzése
Nem lineáris éleket tartalmazó alkatrészek teríték képzése
Mélyhúzott alkatrészek teríték képzése (NX Metaform)
Felmerülhet egy kérdés azonban a használat során, hogy mi történik akkor, ha a
teríték kifejtése megtörtént, de az alkatrész geometriai előállítása során végzett alakítási
műveleteket az alkatrész anyaga nem viseli el. Erre is létezik megoldás az NX
lemezalkatrész moduljainak segítségével. Az NX Formability Analysis (3.2. ábra, 3.3. ábra
és 3.4. ábra) a mélyhúzás során képes grafikusan ábrázolni a lemezben ébredő
feszültségeket. Ha ezek az anyagtulajdonságokban meghatározott határértékeket átlépik,
színekkel jelzik a felhasználónak a szakadási helyet(eket). [9]
3.2. ábra Feszültség vizsgálat [10]
3.3. ábra Alakváltozás [10]
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
40
3.4. ábra Visszarugózás vizsgálat [10]
Az NX Progressive Die Wizard szakmodulját a főprogramon keresztül érhetjük el
(Start→All Applications→Progressive Die Wizard). Az indítás utána a 3.5. ábrán látható
panel segítségével tudjuk a tervezés lépéseit koordinálni.
3.5. ábra Tervezés lépései
A tervezési folyamat 3 logikai egységre bontható (a panelen szereplő vízszintes
vonalak is jelzik), amelyek a következők:
- technológiatervezés,
- szerszámtervezés,
- dokumentálás, validálás.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
41
3.1. Technológiatervezés
3.1.1. Projektindítás – Initialize Project
A projekt indításakor létrehozunk egy szabványos adat struktúrát, ahol kezelhetővé
válnak a szerszámtervezés szakaszai.
A párbeszéd ablakban történik a projekt elnevezése, illetve az aktuális lemezalkatrész
kiválasztása és behívása. A modellből automatikusan megtörténik az anyagvastagság
megadása, majd hozzárendelhetünk anyagminőséget a saját vagy a szoftver adatbázisából.
Utóbbi azért is fontos, hogy a tervezés során a háttérben futó automatikus számítások
végrehajthatóak legyenek, úgymint a terítékképzéshez szükséges számítások és alakítóerő
számítás.
3.1.2. Terítékgenerálás – Blank Generator
Azon alkatrészeknél, amelyek hajlítást vagy akár húzási, alaknyomási műveletet is
tartalmaznak, az előzetesen létrehozott teríték beolvasását (Import Blank Part) végezhetjük
el ebben a szakaszban. Ha a modell geometriája „egyszerűbb”, azaz elegendő a kivágás és
lyukasztás művelete a gyártáshoz, akkor az alkatrész kiválasztása (Select Blank Body),
mint terítékképzési opció is a rendelkezésünkre áll.
3.1.3. Elrendezési terv – Blank Layout
Az összes szükséges beállítási paramétert egy párbeszédablak környezetben
biztosítja számunkra, amely meghatározza a teríték megfelelő elhelyezését (3.6. ábra).
Legyen szó egy vagy többsoros elrendezésről (3.7. ábra és 3.8. ábra). Költséghatékonyság
szempontjából érdemes az elrendezés tervezésekor az anyagkihozatali mérőszámot
figyelembe venni, mindaddig még optimumot nem találunk a kettő között. Az
anyagkihozatali tényező értékét az egyes változatok tekintetében automatikusan számítja a
program.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
42
3.6. ábra Elrendezés beállítása
3.7. ábra 1 soros elrendezés
3.8. ábra Példa 2 soros elrendezésre
3.1.4. Hulladékterületek tervezése – Scrap Design
Vázlat segítségével berajzolhatjuk a kivágandó részeket, amely profilok
asszociatívak, így tehát a változtatások után automatikusan frissülnek (3.9. ábra).
Beállítások között szerepel a túlvágás, az automatikus furat vagy zárt terület felismerése és
a kivágás éles sarkainak lekerekítése, ami növeli a tervezés minőségét (3.10. ábra).
3.9. ábra Profil vázlatok
3.10. ábra Tervező panel
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
43
3.1.5. Sávterv – Strip layout
A sávterv készítésekor az előbbiekben meghatározott „hulladékfoltokat”, illetve az
egyéb műveleteket rendelhetjük hozzá az egyes munkaállomásokhoz.
Az összes lépés meghatározása után a Simulation Piercing futtatásával valóságos
képet kaphatunk a gyártási műveletek helyességéről. A 3.11. ábrán egy kidolgozott sávterv
látható.
3.11. ábra Sávterv
3.1.6. Erőszükséglet számítás – Force Calculation
Ahogy a hagyományos tervezésnél, úgy itt is a gépkiválasztás szempontjából fontos
az erőszükséglet meghatározása. A számítások során az erőszükséglet mellett a
nyomásközéppont pontos helyzete is megjelenik számunkra, legyen szó a teljes gyártási
folyamatról vagy csak egy adott műveletről.
3.2. Szerszámtervezés
3.2.1. Szerszámház tervezés – Die Base
A gazdaságos gyártás alapkövetelménye, hogy minél több előre definiált, azonos
minőségben legyártott ún. szabványos kereskedelmi elemet használjunk fel a
szerszámtervezés során. Ezzel is csökkentve a legyártási folyamatok időigényét.
A program automatikusan felajánl egy lehetséges szerszámház kialakítást a sávterv
figyelembevételével, amelynek paramétereit egyszerűen változtathatjuk (3.12. ábra). Ezek
között szerepel a lapok száma, azok szélességi és hosszúsági méretei, illetve a közötti
távolságok definiálása. Természetesen szabványos szerszámház elemekből is felépíthető a
szerszám, köszönhetően annak a belső adatbázisnak, amely a világ vezető
szerszámgyártóinak közreműködésével lett létrehozva (3.13. ábra).
Akár egyedi, akár szabványos alkatrészekről legyen szó, a betölthető mérettáblázatok
egyszerű használatával biztosíthatjuk számunkra a rugalmasságot és az
automatizálhatóságot.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
44
3.12. ábra Szerszámház beállításai
3.13. ábra Létrehozott szerszámház
3.2.2. Szerszámtervezés beállításai – Die Design Setting
E menüpont segítségével részletekbe menően adhatunk meg további tervezési
paramétereket. Ezek között szerepel:
- a vágórés mérete,
- a túlvágás hossza,
- a vágólap áttörések kialakítása (vágóöv, áttörés kúpszöge)
- a sáv emelési magassága,
- stb.
3.2.3. Kivágó-lyukasztó bélyegtervezés – Piercing Insert
A parancs lehetővé teszi a kivágó-lyukasztó bélyegek tervezését (3.14. ábra) a
hozzájuk tartozó vágólap áttörésekkel (3.15. ábra) együtt. Az egyedi bélyegek megfelelő
kialakítását (User Defined Punch) számos beállítási lehetőség támogatja. A bélyegek
létrehozása automatizálható a hulladékterületek (scrap) felhasználásával.
A tervezés során gyakran előfordul, hogy alkalmazhatunk szabványos kialakítású
bélyegeket, illetve vágóperselyeket. Ezek kiválasztását a beépített elemkatalógusok
biztosítják, amelyek használatával a tervezési időt csökkenthetjük.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
45
3.14. ábra Bélyegtervezés
3.15. ábra Áttöréstervezés
3.2.4. Alaksajtoló bélyegtervezés – Forming Insert
Ennél a tervezési opciónál anyagszétválasztás nélkül működő alakító bélyegeket
hozhatunk létre a megfelelő szerszám ellendarabbal együtt (3.16. ábra).
3.16. ábra Alakító elemek tervezése
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
46
3.2.5. Hajlító bélyegtervezés – Insert Group
Főként hajlító és peremező szerszámok tervezésében nyújt segítséget (3.17. ábra), de
ebben a csoportban találhatjuk meg például az emelő és lehúzó egységeket is.
3.17. ábra Hajlító szerszám
3.2.6. Bélyegek kiegészítése – Insert Auxiliary
Az előbbiekben megtervezett bélyegeket beépítéskor a bélyegtartó lapban rögzíteni
kell, erre ad a szoftver különböző megoldási módokat (3.18. ábra és 3.19. ábra). A rögzítés
akkor megbízható, ha biztosítani tudja a bélyegek sávból való kihúzásakor jelentkező erőt.
Ez a visszahúzó erő tapasztalatok szerint a vágóerőnek 5-15%-a.
Gyakran az alakos szelvény-keresztmetszetű bélyegek befogó részét kör
keresztmetszetűre készítjük a rögzítés és a megvezetés végett, így ezeket a bélyegeket
elfordulás ellen biztosítani kell.
3.18. ábra Szerelt rögzítési mód
3.19. ábra Fejrész kialakítása
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
47
3.2.7. Szabványos elemtár – Standard Parts
Ahogy a hasonló szoftvereknél, úgy itt is megtalálhatjuk a tervezést segítő
elemtárakat (3.20. ábra). Számos gyártó szabványos alkatrészei mellett saját tervezésű
alkatrészeinkkel is bővíthetjük az elemtárakat.
3.20. ábra Szabványos elemtár
3.2.8. Kikönnyítés tervezés – Relief Design
Szilárd testek modellezésével zsebeket és furatokat vághatunk ki a
szerszámlapokból, hogy az egyes alakítások után elkerülhetővé váljanak a sáv és a lapok
közötti ütközések (3.21. ábra).
3.21. ábra Zseb létrehozása
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
48
3.2.9. Süllyesztés tervezés – Pocket Design
Miután befejeztük a szabványos és egyéb elemek hozzáadását az összeállításhoz,
akkor a Pocket Design parancs segítségével, olyan „zsebeket” hozhatunk létre a
szerszámlapokban egyszerű kivonással, amelyek lehetővé teszik az alkatrészek szerelését.
Ennek a gyors előállítása véget néhány szóban ki kell térni a szabványos elemek
beillesztésének elvi felépítésére. Ha az elemtárból egy beépítendő elemet beimportálunk,
akkor ehhez az elemhez tartozik egy ún. pocket body (3.22. ábra) ami az elem
elhelyezésére szolgáló kimunkálás modelljét jeleníti meg. Ezek a „pocket body-k”
asszociatív módon össze vannak kapcsolva a szabványos elem geometriai méreteivel. De
egyes méreteik az elhelyezés miatt szabadon változtathatók (3.23. ábra). A süllyeszték
tervezés pontban ezek a modellek segítségével egy egyszerű kivonási művelettel jönnek
létre a beillesztésükre szolgáló kimunkálások.
3.22. ábra Pocket body
3.23. ábra Alkatrész méreteinek megadása
Mint például a behívott kötőelemeknek megfelelő menetes furatok létrehozása (3.24.
ábra).
3.24. ábra Egyszerű és menetes furatok létrehozása
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
49
3.3. Dokumentálás
3.3.1. Anyagjegyzék – Bill of Material
A BOM funkció rugalmasságának köszönhetően különböző formátumokba
exportálhatjuk a jegyzéket, amelyek lehetnek excel vagy html.
Felépítése egyszerűen szerkeszthető, és az alkatrész jellemzők alapján előre definiált
oszlopok mentésével, azaz sablon készítésével a továbbiakban időt spórolhatunk.
3.3.2. Összeállítási és alkatrész rajz – Assembly and Component Drawing
Egyaránt gyorsan és könnyen létrehozható az összeállítás és az alkatrészek
műhelyrajzai. Mindezek elkészítése automatizálható, a rajzi sablonok használatával.
3.3.3. Furattáblázat – Hole Table
A rajzok kiegészítéseként furattáblázatokat hozhatunk létre, amelyek a következő
információkat tartalmazzák:
- a furat típusa
- a furat X és Y koordinátája (adott koordinátarendszerhez képest),
- átmérő, mélység, fúrási irány és tűrések.
Ezekkel az adatokkal segítségére lehetünk a megmunkálási szakasznak, ahol a
programozó munkáját gyorsíthatjuk az adott koordinátarendszerhez méretezett furat
megadásokkal.
3.3.4. Jóváhagyás – Tooling Validation
A tervezési folyamat végén ütközés és mozgásvizsgálat lefuttatásával
meggyőződhetünk a szerszám megfelelő kialakításáról.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
50
4. Lemezalakító sorozatszerszám tervezés
Az NX szerszámtervezési folyamatának ismeretében a dolgozatom részeként
megtervezem a mellékletben található (DM-CSA-2013-001) lemezalkatrész gyártására
alkalmas sorozatszerszámot. A tervezés az előző pontban bemutatott logikai felépítés
szerint történik.
4.1. Technológiatervezés
4.1.1. Alkatrész elemzése
Az alkatrész (4.1. ábra) beépítéskor fedélként fog funkcionálni, amelynek
anyagminősége S275M típusú termomechanikusan hengerelt finomszemcsés acél,
lemezvastagsága s=2 mm.
Az alapanyag (S275M) mechanikai tulajdonságai a DIN EN 10025-4:2005-02
szabvány szerint:
- Szakítószilárdság (Rm): 370 – 530 MPa (s≤40 mm)
- Minimális folyáshatár (ReH): 275 MPa (s≤16 mm)
4.1. ábra Fedél 3D-s modellje
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
51
Összeépítéskor a lemezalkatrész 7 ponton kerül rögzítésre, az erre a célra kialakított
furatokon keresztül. Ezek méreteinek tűrésezésére nincs szükség, mivel egyszerű
csavarkötéssel történik az alkatrész felfogatása, így elegendő a szabadtűrés pontossága is.
Az éles sarkok lekerekítése biztonságtechnikai okok miatt történt meg, az esetleges
szerelés közbeni sérülések elkerülése érdekében.
A szerszámtervezést az egyszerűbb hajlítások mellett, bonyolulttá teheti az
alkatrészen látható húzott rész kialakítása, amelynek nemcsak használati okok miatt fontos
a geometriája, de merevséget is ad az alkatrésznek.
Hasonlóan a már említett furatok méretpontosságához, az alkatrészen szereplő összes
méret általános tűréssel rendelkezik, amelyek az MSZ ISO 2768 szabvány szerint lettek
meghatározva.
A tervezési folyamat első szakaszában az NX Sheet Metal modullal elkészített 3D-s
modell terítékének meghatározása történik. A szoftver segítséget ad az egyes részek
visszahajlításában és kiterítésében, illetve köztes állapotokat definiálhatunk.
4.1.2. Terítéktervezés, köztes állapotok létrehozása – Intermediate Stage Tools
A szoftver kétféle megközelítés ad a köztes állapotok létrehozásához:
- alkatrésztől a terítékig,
- terítéktől az alkatrészig.
Első lépésként az alkatrész kiosztása történik egy általunk beállított értéknek
megfelelően. Fontos megjegyezni, hogy a megadott köztes távolság nem befolyásolja a
további tervezést, de célszerű olyan értéket választani, amely viszonyítási alapot nyújt az
elrendezési terv készítésekor.
A létrehozott köztes állapotok nemcsak szemléletesebbé teszik az egyes lépésekben
elvégezhető alakítások számát, de a sávterv készítésekor hozzárendelhetjük azokat a
megfelelő műveleti lépésekhez.
Jelen esetben az alapmodellen túl (amely változatlan marad) 200 mm-es kiosztással
4db köztes állapot lett létrehozva. Az alkatrésztől a terítékig való visszahajlítások során a
kiosztás mértéke kevésnek bizonyult, mert a kétoldalt lévő lehajlítás kiterítésekor, átfedés
jött létre két állapot között (4.2. ábra). Ennek megszüntetése érdekében a kiosztás mértéke
220 mm-esre lett megnövelve, ami már elegendő távolságot biztosít a kiterítések között
(4.3. ábra).
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
52
4.2. ábra Átfedés az állapotok között
4.3. ábra Megnövelt kiosztás eredménye
A 4.4. ábrán látható a lemezalkatrész kiterítésének lépései.
4.4. ábra Alkatrésztől a terítékig
4.1.3. Projektindítás
Az alkatrész beolvasása mellett az anyagminőség megadását végezhetjük el ebben a
fázisban. A szoftver adatbázisa nem tartalmazza a S275M minőséghez tartozó adatokat,
így az anyagkönyvtár (Marerial Data Base) táblázatában a következő értékeket kell
megadni az új anyagminőség felvételéhez:
- szakítószilárdság (Rm): 530 MPa
- nyírószilárdság (τβ): 371 MPa
- áthatolási tényező: 0,6
A nyírószilárdság jó közelítéssel:
휏 = (0,6…0,8) ∙ 푅 = 0,7 ∙ 530푀푃푎 = 371푀푃푎
1.
4.
3.
2.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
53
4.1.4. Teríték létrehozása
A köztes állapotok létrehozásakor (Intermediate Stage Tools) az alkatésztől egészen
a terítékig alakítottuk vissza a modellt. Minden egyes létrejövő állapot felhasználható a
tervezés egyes fázisaiban. Ennek köszönhetően elegendő a kiterítési folyamat végén kapott
teríték beolvasása a tervezés további lépéseihez.
4.1.5. Elrendezési terv
A szerszám egysoros elrendezéssel fog működni, mert a többsoros kivitel jelentősen
megbonyolítaná a kialakítását. A lépések közötti minimális hídszélesség meghatározása az
MSZ52 szabvány szerint történt. Ez az érték acélok (s≥1,5 mm) esetében, 80 mm-nél
nagyobb hídhossz mellett:
푢 = 1,5 ∙ 푠 = 1,5 ∙ 2푚푚 = 3푚푚
Az alkatrészek osztása 220 mm, ami megfelel a számított minimális hídszélességnek
(uvalós≈9,5 mm) és a hajlító szerszámoknak is van elegendő hely.
A sáv szélességi méretétnek megválasztását a vezetési mód is befolyásolhatja. Jó
megoldásnak mondható a vezetőfuratok és helyrehúzó csapok alkalmazása ennél a
szerszámnál, amelyek elhelyezése megoldható két alkatrész közötti szabad területen, így a
sávszélesség méretére nincs hatással. A minimális szélráhagyás 10 mm-nél nagyobb vágott
hossz esetén:
푣 = 1,2 ∙ 푠 = 1,2 ∙ 2푚푚 = 2,4푚푚
Ezek figyelembevételével a sáv kiinduló szélességi mérete 290 mm, ami oldalankénti
26-26 mm-t biztosít a további alakítások kivitelezésére.
A 4.5. ábra az adatoknak megfelelő elrendezési tervet mutatja.
4.5. ábra Elrendezési terv
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
54
Az elrendezési terv méretei, azaz a 220 mm-es kiosztás és a 290 mm-es sávszélesség
meghatározásakor az elsődleges feltételezés, hogy az alkatrész húzott részének kialakítása
során főként az alsó és felső részen történik a lemez behúzása.
Ennek megerősítésére az AutoForm programmal lefuttatott végeselem analízis
eredménye ad választ.
A 4.6. ábrán látható, hogy a feltételezés téves volt. A lemez nagyobb mértékű
behúzása az alsó és oldalsó részen történik, a felső részen elhanyagolhatónak mondható.
4.6. ábra Végeselemes vizsgálat eredménye (AutoForm)
A mérések alapján a lemezteríték behúzódása az alakítás befejezéséig az oldalsó
részeken 3 mm körüli, míg az alsó részen a 4 mm-t is elérheti.
Ennek figyelembevételével az alakítást megelőző lépésben szükség van olyan
lukasztásokra, amik a következő műveletnél lehetővé teszik a lemez szabad behúzódását.
Az aktuális elrendezési terv méretei ezt nem teszik lehetővé az oldalsó részen az
alkatrészek egymáshoz való közelségük miatt. A tervezett 220 mm-es osztással a terítékek
között 3 mm-es szabad rész marad erre a célra (4.7. ábra), ami nem elegendő egy
„felszabadító” bélyeg létrehozásához úgy, hogy még elegendő anyag maradjon a
biztonságos lemezbehúzáshoz.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
55
4.7. ábra Elrendezés 220 mm-es osztással
A „felszabadító” elemek tervezésekor a bélyegek szélességi mérete minimum 5 mm-
esre célszerű választani, ami megfelelő működést biztosít.
A végeselemes vizsgálat alapján, az előzetesen tervezett felső bélyegre nem lesz
szükség az elhanyagolható behúzódás miatt. Ezért a kiinduló elrendezési terv szélességi
méretét (290 mm) lehetne csökkenteni, de célszerű 10 mm-es eltolást alkalmazni az alsó
rész felé, ami 36 mm-es szabad helyet biztosít a létrehozandó alsó „felszabadító” bélyeg
számára. Ami a kiosztás értékét illeti (220 mm), ott módosítást kell végrehajtani, hogy az
előzőeknek megfelelően elegendő hely legyen a bélyeg számára, így 240 mm-esre lett
megnövelve (4.8. ábra).
4.8. ábra Elrendezés 240 mm-es osztással
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
56
4.1.6. Hulladékterületek tervezése
A technológiatervezés szakaszának legfontosabb része, mivel itt körvonalazódnak a
későbbi bélyegek kontúrjai. A hulladékterületek elszedése az alkatrész körül nagyobb
tervezési időt ölel fel, de a megfelelő kialakítás létrejötte után a további folyamatok
gyorsabban végrehajthatóak lesznek.
Az alkatrész legyártását biztosító ún. „scrap-ek” a 4.9. ábrán láthatóak. A területek
alakjának tervezése szorosan összefügg a sávtervvel, ezért célszerű ennek megfelelően
lépésekben gondolkodni, hogy egy adott műveletben mit kell eltávolítani. Természetesen
gyártástechnológiai szempontokat is figyelembe kell venni a tervezés során, hogy a
bélyegek kevésbé bonyolult geometriával rendelkezzenek, és gyártásuk ne jelentsen
különösebb problémát.
Az esetleges sorja keletkezésének elkerülésének érdekében a területek definiálása
átfedésekkel történik. Továbbá fontos, hogy a műveletek során keletkezett hulladék kiessen
a szerszámból, így kerüljük az olyan kialakításokat, ahol a keletkezett hulladék
akadályozná a sáv előtolását, ami később töréshez vezethet.
A létrehozott hulladékterületek pontosabb bemutatása a sávterv készítés szakaszában
történik meg.
4.9. ábra Hulladékterületek definiálása
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
57
4.1.7. Sávterv
Cél az előbbiekben meghatározott hulladékterületeket, illetve az egyéb műveletek
hozzárendelése az egyes lépésekhez.
Első lépésben az előtolást biztosító alakítás kell beiktatni, ami jelen esetben
vezetőfuratok létrehozásával valósul meg.
Az alkatrész húzott részének alakítását mindenképpen a folyamat elején kell
elvégezni, mert a későbbiekben csak deformációt okozna az addig létrejövő méreteken. Az
alakítást megelőző lépésben a már említett „felszabadító” bélyegeket kell elhelyezni az
alsó és oldalsó részen (4.10. ábra).
4.10. ábra Húzott rész alakítása
Ezt követően történik a hajlítandó részek körülvágása, illetve a 7 db rögzítő furat
lyukasztása (4.11. ábra).
4.11. ábra Hajlítások körüli anyagelszedések
1. 2.
3. 4. 5.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
58
A hajlítás két lépésben történik, elsőként a felhajlítást végezzük el az egy furattal
ellátott részen, majd ennek lehajlítása egyszerre történik az oldalsó elemekkel (4.12. ábra
és 4.13. ábra).
4.12. ábra Hajlítás lépései
4.13. ábra Hajlítás 3D-s megjelenítése
Az utolsó szakaszban az alkatrész levágását előkészítő és végrehajtó műveletek
következnek (4.14. ábra).
4.14. ábra Alkatrész levágása a sávról
A teljes sávterv (4.15. ábra) 4 műveleti egységre bontható fel:
- alakadás szakasza (húzott rész kialakítása),
- lyukasztás szakasza,
- hajlítás szakasza,
- levágás szakasza.
6. 7.
8. 9. 10.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
59
4.15. ábra Teljes sávterv
Az alkatrész legyártásához 10 lépésre van szükség és ezek segítségével
meghatározhatjuk a vágólap méreteit. A „dolgozó” rész méretei X irányban 2247 mm és Y
irányban 296 mm. A hagyományos tervezési elvek között szerepel, hogy a vágólap méretei
úgyis meghatározhatóak, hogy a „dolgozó” terület oldalaihoz 30-40 mm-t hozzáadunk, és
ha lehetőség van rá a hozzá legközelebb eső szabványos értéket válasszuk.
Jelen esetben a 2 méret feletti lemezméret szabványosnak nem mondható és
gazdaságosság szempontjából sem lenne érdemes egy darabból készíteni a vágólapot. Ezek
alapján jó megoldás lehet, ha a szerszám felépítése követi a műveleti szakaszokat, azaz a 4
egységet építjük össze.
4.1.8. Erőszükséglet számítás
Az alkatrész legyártásához szükséges vágóerő meghatározása az egyes műveletek
erőszükségletének az összegeként határozható meg. A számítások alapját a hagyományos
tervezésnél is megismert képlet adja:
퐹 = 푓 ∙ 휏 ∙ 퐿 ∙ 푠 [N]
ahol: f – korrekciós tényező (f=1,1…1,3)
L – a vágás kerülete [mm]
s – a vágott lemez vastagsága [mm]
τβ – nyírószilárdság [N/mm2]
A program segítségével kiszámított erőszükséglet:
Folyamat erőszükséglete: 2066 kN
Visszahúzó erő: 157 kN
A meghatározott erőszükséglet alapján a gyártáshoz 250-300 tonnás présgép
szükséges.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
60
4.2. Szerszámtervezés
A tervezés ezen szakaszában a szerszámház létrehozása és annak igény szerinti
módosítása, illetve az aktív és szabványos elemek beépítése történik. A folyamat végén a
kész szerszám jelenik meg előttünk.
4.2.1. Szerszámház
A szerszámház tervezésének kiinduló alapot nyújt a sávterv méretei. Ahogy az már
említésre került a sáv 2 méter feletti hosszmérettel rendelkezik, így szükségessé vált a
szerszám szakaszokra bontása. A felosztás úgyis felfogható, mintha 4 különálló
szerszámházat építenénk egymás után, ami lehetővé teszi, hogy főként szabványos
lapméretekből épüljön fel a szerszám, ezzel csökkenthetve a költségeket.
A szerszám 4 műveleti egysége (4.16. ábra):
I. alakadás szakasza (húzott rész kialakítása),
II. lyukasztás szakasza,
III. hajlítás szakasza,
IV. levágás szakasza.
4.16. ábra Szerszámház felosztása (közöttük 2 mm-es hézaggal)
A szerszámház 8 lapos kivitelben készül és minden egységet oszlopok vezetnek meg.
A 4 szakasz együttes mozgását az alsó és felső részen elhelyezett közösítő lap biztosítja. A
teljes szerszám a 4.17. ábrán látható és a továbbiakban részekre bontva kerülnek
bemutatásra.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
61
4.17. ábra Sorozatszerszám összeállítása
A szerszámház felépítése (4.18. ábra):
- TP – Fejlap
- TBP – Felső nyomólap
- PP – Bélyegtartólap
- BP – Nyomólap
- SP – Lehúzólap
- DP – Vágólap
- BBP – Alsó nyomólap
- DS – Alaplap
4.18. ábra Szerszámház elvi vázlata
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
62
A szerszám működése közben a felső holtponti állásból indulva elsőként a lebegtetett
nyomó és lehúzólap együttesen kényszeríti helyre az egyes egységekben lévő rugóztatott
vágólapokat. Majd a megfelelő pozíció elérése után a lefelé haladó szerszám felső részéből
„elindulnak” az aktív elemek elérve az alsó holtponti állapotot, amelyet határolócsapok
biztosítanak. A műveletek elvégzése után a felsőrész felfelé mozog, közben a lebegtetett
lapok a fejlapban rögzített határolócsavarok segítségével emelkednek, ezzel egy időben
végzik a rugóztatott vágólapok a sáv emelését.
I. egység: alakadás
Az egész szerszámra érvényes, hogy az előtolást a vezetőfuratok lyukasztása után
helyrehúzó csapok biztosítják.
Az egységen belül további két részre bonthatjuk a szerszámot (4.19. ábra), lyukasztó
és alakadó (húzó) részre. A vágólap ennek megfelelően lett létrehozva, azaz itt is
megvalósult a kettéosztás. Ez azért is jelent jó megoldást, mert főként az első vágólap kap
nagyobb igénybevételt a lyukasztások révén, így a felújításnál vagy az esetleges cserénél
elegendő ezt részt szerelni.
Az első vágólap – amely fixen rögzített – tartalmazza a vezetőfuratok és a
„felszabadító” lyukasztásokat. Szélességi mérete úgy lett meghatározva, hogy a két oldalán
elhelyezkedő sávvezetőkkel együttvéve megegyezzen a második vágólap szélességi
méretével.
A második vágólap és a sávvezetők között a kapcsolatot csavarkötés biztosítja és így
rugó ellenében ezek a lapok végzik a sáv emelését a műveletek után.
Az alkatrész húzott részének kialakítása alakadóbélyeg és matrica segítségével
történik, az előbbi az alsó nyomólaphoz, míg az utóbbi a lebegtetett nyomólaphoz van
csavarkötéssel rögzítve (4.20. ábra).
4.19. ábra I. egység
4.20. ábra Alakadó rész rögzítése
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
63
II. egység: lyukasztás
A második egység (4.21. ábra), amely a legterjedelmesebb része a szerszámnak, itt is
megfigyelhető a vágólap kettéosztása (4.22. ábra). Ennek oka a szabványos méter
használata mellett a lapok hőkezelésének megkönnyítése.
A lyukasztások elvégzésére vágóperselyek lettek beépítve, amiket a besajtolás után a
vágólappal egysíkba kell köszörülni.
Ennél a résznél az egyedi kialakítású bélyegek mellett szabványos lyukasztó
bélyegek is beépítésre kerültek, ezeket gyors kiválasztásában a program elemtára segített.
A szerszám két vágólapja rögzített, de a második lapban található egy olyan egység,
amely rugók segítségével sávemelést biztosít (4.23. ábra).
4.21. ábra II. egység
4.22. ábra Szerszám alsó része
4.23. ábra Aktív elemek és az emelő egység
III. egység: hajlítás
A lemezalkatrész hajlítási szakaszában elsőként egy felhajtás, majd ezt követően
három helyen lehajtás történik (4.24. ábra). Az eddigiekhez hasonlóan itt is két részből
állnak az alsó lapok. Az első részben a felhajlítás miatt az alsó lap rugó ellenében
süllyeszthető, ennek oka egyrészt, hogy az alsó nyomólaphoz rögzített hajlító bélyeg
elvégezhesse az alakítást (4.25. ábra), másrészt a művelet után sávemelést biztosít.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
64
A lehajlítás szakaszában az alsó lap rögzített és az áttörései a hajlítóbetéteknek
megfelelően lett kialakítva (4.26. ábra). A bélyegek ebben az esetben is csavarkötéssel
vannak rögzítve a szerszám felső részében.
4.24. ábra III. egység
4.25. ábra Felhajlítás
4.26. ábra Lehajlítás
IV. egység: levágás
A szerszám negyedik egységében tulajdonképpen az alkatrész a sávtól való
elválasztása történik (4.27. ábra). Tervezés során az alsó lapokat úgy kellett kialakítani,
hogy az alkatrész lehajlított részei előtoláskor ne ütközzenek a szerszámmal, ezért négy
különálló vágólap lett beépítve (4.28. ábra). Ez a megoldás gazdaságosabbnak tekinthető,
mintha egy lapot használnánk, és abból munkálnánk ki az áttörések mellett a hajlítások
térigényét. Továbbá a vágólapok közötti szabad tér az alsó és felső részen egyaránt
lehetőséget ad sávemelő alkalmazására (4.29. ábra).
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
65
4.27. ábra IV. egység
4.28. ábra Aktív elemek elhelyezkedése
4.29. ábra Vágólapok közötti sávemelő
4.2.2. Megvezetések
A szerszámot felépítő négy egység mindegyikét külön-külön 4 vezetőoszlop vezeti
meg. Az oszlopok és a hozzá tartozó vezetőpersely szabványos elemkatalógusból lettek
kiválasztva. Az egységenkénti megvezetés megfelelő stabilitást biztosít a szerszámnak.
4.2.3. Aktív elemek
Az alkalmazott aktív elemek többnyire egyedi kivitelűek, ezek kontúrjait a
technológiatervezés szakaszában vázolt hulladékterületek (scrap-ek) adják. A
bélyegtervezés opciónál egyszerű kihúzás paranccsal létrehozható a bélyeg a megadott
hosszúságban.
Ami a kör profilú lyukasztásokat illeti, ott alkalmazhatóvá váltak a szabványos
bélyegek és a vágólapba építhető vágóperselyek.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
66
A tervezés során célszerű a katalógusokból kiválasztott lyukasztóbélyegek
hosszméretét alapul venni az egyedi bélyegek méretének meghatározásakor, mivel
egyszerűbb az egyedi bélyegek méretének változtatása, mint a készen megvásárolt
elemeknek.
Jelen esetben a bélyegek hosszméretének meghatározása az említett elv szerint
történt.
A megfelelő működéshez elengedhetetlen a vágórés meghatározása, ami a
következőképpen számolható:
푧 = 2 ∙ 푐 ∙ 푠 ∙ 0,1 ∙ 휏 = 2 ∙ 0,01 ∙ 2푚푚 ∙ 0,1 ∙ 371푁 푚푚⁄ = 0,24푚푚
ahol: c=0,01 – a gyakorlatban legtöbbször használt érték
s=2 mm – lemezvastagság
τβ=371 N/mm2 – a vágandó lemez anyagának nyírószilárdsága
Azokban az esetekben, amikor nem vágóperselyeket alkalmazunk a vágólap áttörései
a 4.30. ábra szerint készültek el.
4.30. ábra A vágólap áttörésének kialakítása
ahol: h=3 mm – a vágóöv mérete
α=3° – félkúpszög
β=90° – a vágóöv szöge a vágóélhez képest
A bélyegek szerszámba történő rögzítése főként csavarkötéssel valósul meg, de
azoknál az elemeknél, amelyek ezt nem teszik lehetővé, ott a bélyeg fejkialakításával
érhető el a megfelelő rögzítés.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
67
4.2.4. Szabványos elemek
Köszönhetően a különböző gyártóknak, akik közreműködtek a szoftver elemtárának
bővítésében a már említett szabványos vezetőoszlopok és bélyegek mellett számos egyéb
szabványos építőelem segítségével épült fel a szerszám.
Mint például:
- csavarok,
- rugók,
- határolócsavarok és csapok,
- illesztőszegek,
- helyrehúzó csapok,
- szerszámlapok.
Az elemek katalógusokból történő kiválasztása hozzájárult a tervezési idő
csökkentéséhez. Továbbá az pozícionálást meggyorsította a kiosztás parancs felismerése,
így egyidejűleg több elem elhelyezése vált lehetővé.
4.2.5. Járulékos lépések
Az elkészült összeállításon – mikor az összes elem a megfelelő helyre került –
befejező műveletként az elemek szerelését és működését segítő „zsebek” létrehozása
(Pocket Design) történt meg. A 4.31. ábra és a 4.32. ábra erre műveletre mutat példát.
4.31. ábra Kivonás előtt
4.32. ábra Kivonás után
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
68
4.3. Dokumentálás
Az szoftver ismertetőben is említésre kerül, hogy a rajzkészítés automatizálható és
mellette számos táblázat is automatikusan kitöltődik.
Jelen esetben a szerszámmodell elkészítése után generálhatjuk az összeállítási rajzot
a szükséges metszetekkel együtt. A szerszám méretei miatt, mind a 4 egységről külön
összeállítási rajz készül, amik megtalálhatóak a mellékletben.
4.4. Tervezés összegzése
A lemezalkatrész előzetes elemzéséből arra lehetett következtetni, hogy a gyártására
alkalmas sorozatszerszám egyszerűbb felépítéssel fog rendelkezni. A tervezés során már a
sávterv létrehozása megmutatta, hogy egészen nagy lapokra lesz szükség a szerszám
összeállításához. Ennek elkerülése érdekében történt a négy egységre bontás.
A szerszám 4 műveleti egysége:
I. alakadás (húzott rész kialakítása)
II. lyukasztás
III. hajlítás
IV. levágás
A szerszámházak 8 lapos kivitelben készültek és minden egységet oszlopok vezetnek
meg. A négy egység együttes mozgását az alsó és felső részen elhelyezett közösítő lap
biztosítja.
A szerszám egészére jellemző, hogy ahol lehetőség volt rá ott szabványos elemekből
épült fel, ezzel megteremtve a gazdaságos gyártás lehetőségét és csökkentve a legyártási
folyamatok időigényét.
Az egyedi elemek tervezése természetesen gyártástechnológiai szempontok
figyelembevételével történt, azaz a lehetőségekhez mérten azok kevésbé bonyolult
geometriával rendelkezzenek, és gyártásuk nem jelent különösebb problémát.
A tervezés befejeztével kijelenthető, hogy az alkalmazott szoftver (NX) megfelel a
mai kor kihívásainak és egy felhasználóbarát, jól kezelhető program nyújt segítséget a
szerszámtervezés során.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
69
5. Összefoglalás
Napjaink rohanó világában a hagyományos gépészeti tervezés önmagában már nem
tudja biztosítani a piaci versenyképességet. A hosszadalmas tervezési folyamat, illetve a
számos módosítás a termékfejlesztési fázisban növelik a költségeket és a piacra kerülés
idejét, ezért szükségessé vált a tervezési módszerek továbbfejlesztése. Éppúgy igaz ez a
feladatom témájául szolgáló lemezalakító sorozatszerszám hagyományos tervezésére is.
A tervezés logikai felépítése ma is megállja a helyét, de a fejlesztés részeként a
folyamatok idejét csökkenteni, a tervezés hatékonyságát növelni kellett. Ennek elérésében
nyújtanak segítséget a CAD szoftverek, amelyek remekül beilleszthetőek a tervezés egyes
szakaszaiba.
Feladatom során bemutattam néhány számítógépes programot, amelyek napjaink
mérnökeit segítik a lemezalakító sorozatszerszámok tervezésében. A szoftverek logikai
felépítésének alapját a hagyományos tervezés struktúrája adja, így az alábbi szakaszokra
bontható fel:
- lemezalkatrész modellezés, rajzimportálás,
- terítéktervezés és analízisek,
- sávterv készítés,
- szerszámtervezés,
- rajzkészítés,
- megmunkálás.
A felsorolt szoftverek közül nagyobb hangsúly fektettem az NX Progressive Die
Wizard szakmoduljának bemutatására. A programok rangsorolása szubjektív, hiszen a
kiélezett versenynek köszönhetően egyik vagy másik szoftver előretörése csak időleges a
folyamatos fejlesztések miatt.
Meglátásom szerint a munkám során megismert szoftverek fejlesztői előtérbe
helyezték a szaktudást és az automatizálhatóságot, hiszen a gazdasági nyomás hatására a
termék életciklus lerövidült, így szükségessé vált az „elsőre jót” kell tervezni alapelv.
Végezetül az NX PDW alkalmazásával megterveztem a mellékletben található
lemezalkatrész gyártására alkalmas sorozatszerszámot, ahol a gyakorlatban is
kamatoztathattam az elsajátított elméleti ismereteket, illetve elkészítettem a hozzátartozó
összeállítási rajzot.
MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE
70
IRODALOMJEGYZÉK
[1] Falmann, L.: CAE gépészeknek, Pécsi Tudományegyetem, 2004.
[2] Dr. Mikó, B.: Bevezetés CAD/CAM/CAE rendzerek alkalmazásába, Budapest, 2009.
[3] Lukács, Zs.: Integált tervezőrendszerek II. Előadás, Miskolci Egyetem 2012.
[4] Dr. Danyi, J. - Dr. Végvári, F.: Lemezmegmunkálás, Kecskemét, 2011.
[5] B&W Progressive Dies termékismertető, http://www.snt.hu/cadcamcae/30762.hu.php.
[6] CimatronE termékismertető, http://www.cimatron.com.
[7] VISI Progress termékismertető, http://www.verosoftware.com/.
[8] Logopress3 termékismertető, http://www.logopress3.com.
[9] NX termékismertető, http://www.graphit.hu/NX.
[10] NX Progressive Die Design, http://www.plm.automation.siemens.com.