Zada Tak

1

Zadatak:

Na osnovu zadatog konstrukcionog crteža gotovog dijela (izradka) potrebno je projektovati tehnološki postupak dubokog izvlačenja.

Proračun treba da obuhvati:

OdreĎivanje dimenzija pripremka (platine);

Broj operacija izvlačenja;

Dimenzije izratka po pojedinim fazama (prečnici, radijusi, visine);

Dimenzionisanje radnih elemenata alata (žig i matrica);

Potreba za držačem lima i silu držača lima po pojedinim operacijama;

Zadani su slijedeći podaci:

- dn=50 mm; h0=60 mm, Rn=25 mm, s=1mm, materijal:Čelik (Č.0147).

2

Prikaz 3D modela predmeta

DUBOKO IZVLAČENJE Proces obrade dubokim izvlačenjem

Duboko izvlačenje je proces obrade metala (u hladnom ili, u posebnim slučajevima, u vrućem stanju), koji u serijskoj proizvodnji dijelova, u odnosu na ostale tehnološke discipline, zauzima vidno mjesto.Cilj ovog načina prerade je da se iz ravne ploče sa posebnim alatom izrade posude raznih oblika poprečnog presjeka. Specifičnost samog procesa omogućava da se najmanjim brojem radnih operacija i uz minimalni otpadak dobiju izvučeni elementi u konačnom obliku, tako da se mogu neposredno upotrijebiti ili ugraditi u odgovarajući sklop. Tehnologijom dubokog izvlačenja se obraĎuju materijali debljine od 0,02 do 50 mm, sa dimenzijama od nekoliko desetinki milimetra pa do nekoliko metara, i sa težinama koje variraju od grama do tone. Mašine za duboko izvlačenje su krivajne i hidrauličke prese. Zavisno od vrste i oblika komada koji se izvlači, upotrebljavaju se krivajne (eksentar i koljenaste)prese prostog, dvostrukog ili trostrukog dejstva. Početni oblik materijala za preradu je ravna ploča, koja se označava kao platina. Oblik ove ravne ploče – platine može biti: krug, kvadrat, pravougaonik, elipsa ili ma kakva zatvorena kontura, koja zavisi od izvučenog komada. Prema tome, pod dubokim izvlačenjem se podrazumijeva proces prerade kod kojega se iz ravne ploče dobivaju posude oblika sa zatvorenim dnom. Duboko izvlačenje se može izvoditi na dva načina, i to kao:

1. duboko izvlačenje bez promjene debljine materijala i 2. duboko izvlačenje sa stanjivanjem zida, odnosno sa redukcijom debljine zida.

3

1. Tehnološki proces izrade

1.1 Dimenzije pripremka Zbog anizotropije materijala pri izvlačenju sa dobija valovit oblik završetka radnog predmeta.U cilju dobijanja zahtijevane visine radnog predmeta, potrebno je izvršiti skraćivanje visine nakon izvlačenja.Zbog toga se pri proračunu prečnika pripremka uzima u obzir i dodatak za obrezivanje. Dodatak za opsijecanje kod cilindričnih obradakabez vijenca bira se iz odgovarajuće tabele (H.Đukić Tab.7.2.) tako da je visina radnog predmeta nakon izvlačenja

hhh 0

0h Visina radnog predmeta na crtežu

h Dodatak za opsijecanje

1,150

55

d

h

d

hfh

n

0'

n

0

Dodatak za obrezivanje je kao što vidimo u funkciji odnosa (dn/h0) ,pa je za odnos

dn/h0=1,1 h=5mm (Binko Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom, tabela br.51, str.346 ili H.Đukić Tab.7.2.).

1.2 Visina komada nakon zadnjeg izvlačenja:

mm60555hhh 0 .

1.3 Prečnik platine:

mm384,13060504)25(8dh4r8D 22

Prema tome, dimenzije pripremka su: 135 x 1[mm]

1.4 Broj operacija dubokog izvlačenja Za rotaciono simetrična tijelabroj operacija izvlačenja računa se po poznatom izrazu:

4

)mlog(

)Dmlog()dlog(1n

sr

01n

1n

m...mmmm n432

sr

Odnos m zavisi od vrste materijala,stanja materijala,relativne debljine, odnosa visine I prečnika radnog komada,sredstva za podmazivanje…

1.5 Relativna debljina materijala:

74,0%100135

1%100

D

sSr

Iz (Binko Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom, tabela br. 54, str.367),

dati su odnosi izvlačenja za Sr=0,74; tj. za područje Sr=1,00,6:

m1=0,530,55 m1=0,54

m2=0,760,78 m2=0,77

m3=0,790,80 m3=0,79

m4=0,810,82 m4=0,81

m5=0,840,85 m5=0,85

805,015

85,081,079,077,0

1n

mmmmm 5432

sr

Na osnovu izračunatog kao i sobzirom na dn=50mm i pripremka Do=155mm dobija se slijedeći broj izvlačenja

73,273,11n

805,0log

13554,0log50log1

mlog

Dmlogdlog1n

sr

1n

Usvajam: n=3 operacije

5

1.6 Prečnici komada po fazama:

d1=m1D=0,54135=72,91 mm; usvajam d1=73 mm,

d2=m2d1=0,7773=63,20 mm; usvajam d2=64 mm,

d3=m3d2=0,7964=46,80 mm; usvajam d3=50 mm,

1.7 Visine komada po fazama izvlačenja:

Za komad prikazan na slici 1. Izraz za izračunavanje visine predmeta u pojedinim fazama računa se prema izrazu 7.28. (H.Đukić)

i

2

0i

d

D25,0h

mm4973

13525,0

d

D25,0h

2

1

2

01

mm5764

13525,0

d

D25,0h

2

2

2

02

mm6050

13525,0

d

D25,0h

2

3

2

03

1.8 Držač lima Držač lima ima zadatak da onemogučava obrazovanje nabora kod dubokog izvlačenja, djelujući na površinu lima koji se izvlači sa odredjenim površinskim pritiskom.Za praksu je veoma važno pod kjim uslovima je potreban držač lima, a zatim se vrši njegovo pravilno dimenzionisanje. Kriteriji za odredjivanje uslova da nije potreban držač lima za izvlačenje predmeta polusferičnog oblika dat je u obliku

%3100D

ssr

a) Za prvu operaciju izvlačenja:

%374,0100135

1100

D

ssr

Sobzirom na izračunato slijedi da je potreban držač limau prvoj operaciji

6

b) Pritisak držača lima

M

21

3

1

1d 10s200

d1

d

D25,0p

, gdje je :

-D=135 mm,

-S=1 mm,

-d1=d1v – 2s=73-2 1=71 mm

Za Č. 0147 2

M mm/N380280

Usvaja se 2

M mm/N350 - (H. Đukić Tab.7.26.)

2

2

3

1dmm

N95,035010

1200

711

71

13525,0p

c) Sila na držaču lima za prvu operaciju:

.kN89,7F

N11,789395,08244,731354

F

mm8r

mm81)71135(8,0s)dD(8,0r

mm44,73d

mm44,7311007,01271s10cs2dWdd

pr2dD4

pAF

1d

22

1d

1M

11M

1M

111M

1d

2

1M1M

2

1d11d

07,0c - koeficijent koji zavisi od vrste materijala pa je za celicni lim

1.8.1 Držač lima za drugu operaciju:

a) Za drugu operaciju izvlačenja:

%336,110073

1100

d

ss

1

r2

Sobzirom na izračunato slijedi da je potreban držač lima i u drugoj operaciji


M

22

3

2

12d 10

s200

d1

d

d25,0p

, gdje je :

7

- d1 =71 mm,

-S=1 mm,

-d2=d2v – 2s=64-2 1=62mm

Za Č. 0147 2

M mm/N380280

Usvaja se 2


2

2

3

2dmm

N275,035010

1200

621

62

7125,0p

c) Sila na držaču lima za drugu operaciju:

.kN24,5F

N5241275,04,2247,64714

F

mm4,2r

mm4,21)6271(8,0s)dd(8,0r

mm47,64d

mm47,6411007,01262s10cs2dWdd

pr2dd4

pAF

2d

22

2d

2M

212M

2M

222M

2d

2

2M2M

2

12d22d

1.8.2 Držač lima za poslijednju operaciju izvlačenja

a) Za treću operaciju izvlačenja:

%361,110062

1100

d

ss

2

r3

Sobzirom na izračunato slijedi da je potreban držač lima i u trečoj operaciji


M

23

3

3

23d 10

s200

d1

d

d25,0p

, gdje je :

- d2 =62 mm,

-S=1 mm,

-d3=d2v – 2s=52-2 1=50mm

Za Č. 0147 2

M mm/N380280

Usvaja se 2


8

2

2

3

3dmm

N235,035010

1200

501

50

6225,0p

c) Sila na držaču lima za treču operaciju:

kN25,35235,06244,52624

F

mm6s6s610r

mm44,52d

mm44,5211007,01250s10cs2dWdd

pr2dd4

pAF

22

3d

3M

3M

333M

3d

2

3M3M

2

23d33d

2. Analiza naponskog stanja

Analiza naponskog stanja dubokog izvlačenja obuhvata odreĎivanje radnog napona , sile izvlačenja i deformacionog rada za svaku operaciju izvlačenja.

2.1 Prva operacija izvlačenja

2,1.1 Radni napon prve operacije izvlačenja

2

kkk

24,1e15,0

sr2

sk

sd

F2

d

Dlnk1,1e

10

sr

2

1M

1sr

1s

1d

1s

1sr2

1

- funkcija od vrste materijala, stanja radnih površina, i sl.;

ksr – srednji specifični deformacioni otpor;

za materijal Č.0147 imamo :

.mm

kN7,14

182

1360

191

11,789315,02

91

135ln3601,124,1

mm9182273r2s2dd

mm

N360

2

500220k

mm/N500k615,073

135ln

d

Dln

mm/N220k0

21

1

1M11S

2sr

2

1

1

01

2

00

9

2.1.2 Sila izvlačenja

.MN2,4F

kN3,42107,1491dF

1

11S1

2.1.3 Sila prese potrebna za prvu operaciju

MN20789,400789,02,4FFF 1d11M

2.1.4 Deformacioni rad izvlačenja

kNm3,2061000

493,421080,0

1000

hFxW 11

1

- x1 – faktor koji predstavlja odnos maksimalne sile izvlačenja u funkciji odnosa

izvlačenja m1,za m1=0,55 x1=0,80 , (B.Musafija , str.485).

- h1 – visina komada nakon prve operacije

2.2 Druga operacija izvlačenja

2.2.1 Radni napon

.mm/N3702

520220

2

kkk

mm/N520k746,064

135ln

d

Dln

mm/N220k0

mm91d

mm63164sdd

15,0

45

2,1c

2,1c

24,1e

tgd

d1

tg1kcce1,1

2202sr

2

2

2

02

2

00

1S

22S

O

d

s

2

1S

2S2srds

22

- cs – korekcioni faktor usljed savijanja materijala preko ivice prstenaza izvlačenje (cs=1,1-1,2);

- cd – korekcioni faktor držača lima (cd=1,1-1,2)

.mm/N152,257

45tg

15,0

91

631

15,0

45tg13702,12,124,11,1

2

2

O

O

2

10


.kN9,50F

N98,5089515,25763dF

2

22S2

2.2.3 Sila prese

.kN136,56F

N21,56136524150895FFF

2M

2d22M

2.2.4 Deformacioni rad

Nm01,29011000

5798,5089564,0

1000

hFxW 22

22

za m2=0,78 x2=0,64 ,(B.Musafija , str.485)

2.3 Treća operacija izvlačenja

2.3.1 Radni napon

.mm/N4002

580220

2

kkk

mm/N580k199,050

135ln

d

Dln

mm/N220k0

mm63d

mm49150sdd

15,0

45

2,1c

2,1c

24,1e

tgd

d1

tg1kcce1,1

2303sr

2

3

3

03

2

00

2S

33S

O

d

s

2

2S

3S3srds

23

- cs – korekcioni faktor usljed savijanja materijala preko ivice prstenaza izvlačenje (cs=1,1-1,2);

- cd – korekcioni faktor držača lima (cd=1,1-1,2)

.mm/N78,200

45tg

15,0

63

491

15,0

45tg14002,12,124,11,1

2

3

O

O

3

11


.kN9,30F

N8,3090778,20049dF

3

33S3

2.3.3 Sila prese

.kN43,34F

N80,3443235258,30907FFF

3M

3d33M

2.3.4 Deformacioni rad

Nm46,18541000

608,3090764,0

1000

hFxW 33

33

za m3=0,79 x3=0,64 ,(B.Musafija , str.485)

3.Dimenzionisanje radnih elemenata

3.1 Zazor izmeĎu izvlakača i matrice:

Pravilno dimenzionisan alat mora biti izveden tako da sigurno obezbjeĎuje ravnomjernu zračnost (f) izmeĎu prstena za izvlačenje (prečnika dM ) i izvlakača (prečnika dS)

2

ddf SM

Dvostruka vrijednost zračnosti se naziva zazor, i analogno predhodnom obrascu se naziva zazor

sMddf2w

Kod dubokog izvlačenja bez promjene debljine materijala zračnost treba da bude nešto veća od debljine lima (f>s).Veličine zračnosti se odreĎuje po raznim empiriskim obrascima. G. Oehler daje obrazac za proračun zračnosti u zavisnosti od debljine lima i vrste

mm22,111007,01s10csf ,

gdje su:

c – koeficijent koji zavisi od vrste materijala, c=0,07 za čelični lim;

f – zračnost;

s – debljina lima.

mm44,222,12f2W .

12

Slika 4.

dž

f f

dM

3.1.2 Matrica – prsten za izvlačenje

3.1.3 Zadnja operacija izvlačenja

Za zadnju operaciju biram matricu sa radijus profilom

Slika 5.

dM

h0

rM

Radijus zaobljenja matrice za zadnju operaciju može se izračunati po e,pirijskom obrascu u funkciji materijala, debljine lima i držača iz (H. Đukić Tab.7.27.)

mm6s6s610rM

Po izgledu finalnog proizvoda radijuds na matrici bi ujedno bio i radijus na radnom predmetu(na prelaznom dijelu),što u našem slučaju neodgovara, pa će mo izvršiti male korekcije.Zato sve dimenzije bit će prikazane na radioničkom crtežu.

Kod zatvorenih alata kada se predmet izbacuje iz alata pomoču izbacivaća, visina clindričnog dijela prstena treba da je jednaka visini predmeta h.

3.1.4 Izvlakač Oblik i dimenzije poprečnog presjeka izvlakača u zadnjoj operaciji izvlačenja odgovara obliku i dimenzijama radnog predmeta, koji će takoĎe biti prikazani na radioničkom crtežu.U cilju lakšeg skidanja radnog predmeta sa izvlakača,buši se otvor za zrak.Dimenzije otvora zavise od dimenzija izvlakača i biraju se po tabeli. Za naš slučaj prečnik izvlakače je 40[mm], pa iz tabele 7.33.(Dr Himzo Đukić) za prečnike izvlakača <50[mm],prečnik otvora je 5[mm]. Pri izradi izvlakača i prstenova za izvlačenje, poželjno je, uvijek kada je to moguće,poslije bušenja radnih površina izvršiti poliranje.Ovo se najviše odnosi na prstenove jer su oni više opterećeni pri izvlačenju.

13

3.2 Dimenzionisanje radnih elemenata alata

Slika 7.a

dž=d

M-w

dMmax

dM=

dv-

tM

/2 tM/2

dv-

džmin

/2 /2

tž/2 t

ž/2

w/2 w/2

Slika 7.b

dž=d

M-w

dMmax

dM=

dž- w

tM/2 t

M/2

du

džmin/2

/2

tž/2 t

ž/2

w/2 w/2

U našem slučaju kad je kotiran (tolerisan) vanjski prečnik nominalna mjer prstena se uzima da je jednaka najmanjoj graničnoj mjeri radnog predmeta pa je tačna mjera prstena dok je prečnik izvlakača je za iznos veličine zazora manji od prečnika matrice.

pt

pM TDDD

it

i zTDD

T- Tolerancija radnog predmeta za IT12 ona iznosi 300μm=0,3mm

Tolerancije za izradu prstena i izvlakača se odredjuju tabelarno (H. Đukić Tab.7.40.)

mm06,0t

mm09,0t

i

P

Pa je za prsten;

mm7,493,050TDDD 09,009,0t

pMp

odnosno zapisano u drugoj formi

mm50DD39,003,0

PM

14

Odnosno za izvlakač

mm26,4744,23,050zTDD 06,006,0t

ii

odnosno zapisano u drugoj formi

mm48D 8,074,0

i

15

Literatura

[1] Himzo Đukić, «KONSTRUKCIJA ALATA –Alati za obradu lima »

Univerzitet u Mostaru,Mašinski fakultet, Mostar 1998.

[2] Binko Musafija, «OBRADA METALA PLASTIČNOM DEFORMACIJOM»

Univerzitet u Sarajevu,Mašinski fakultet, Sarajevo 1988.

Documents

Zada Tak