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
b) Pritisak držača lima
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
M mm/N350 - (H. Đukić Tab.7.26.)
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
b) Pritisak držača lima
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
M mm/N350 - (H. Đukić Tab.7.26.)
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
2.2.2 Sila izvlačenja
.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
2.3.2 Sila izvlačenja
.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.