Obróbka Plastyczna Materiały pomocnicze do projektowania

Transkrypt

1 Politechnika Szczecińska Mieczysław Ustasiak Paweł Kochmański Obróbka Plastyczna Materiały pomocnicze do projektowania Szczecin 2004 Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin 2004

2 1. Wstęp Skrypt przeznaczony jest dla studentów wydziałów mechanicznych, wykonujących ćwiczenia projektowe z obróbki plastycznej, którzy wysłuchali wykładów i posiadają podstawowe wiadomości z zakresu technologii kucia, zwłaszcza kucia matrycowego wielowykrojowego oraz technologii tłoczenia. Pominięto, zatem w skrypcie wprowadzające do tych zagadnień wiadomości ogólne, a ograniczono się w zasadzie tylko do spraw bezpośrednio związanych z zakresem ćwiczeń, który obejmuje: konstruowanie ciągadeł, matryc kuźniczych i przyrządów do kształtowania blach na zimno. Niekiedy tylko dla zachowania ciągłości tematu i uzasadnienia przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych poszerzano omawiane zagadnienia. Zwrócono szczególną uwagę na tematy, które sprawiają projektującym największe trudności i gdzie popełniają oni najczęściej błędy. Układ tematyczny poszczególnych rozdziałów skryptu odpowiada właściwej kolejności prac, przy wykonywaniu projektów i jest swego rodzaju przewodnikiem. W możliwie szerokim zakresie przywoływano źródła literaturowe, aby umożliwić czytającym sięgnięcie do nich i poszerzenie wiadomości. Dobór literatury dokonywano mając na uwadze jej wartość merytoryczną i dlatego również przytoczono pozycje starsze, ale nadal wartościowe. Autorzy wyrażają nadzieję, że skrypt w istotny sposób ułatwi studentom wykonanie obowiązujących ich projektów, a także stanie się pomocą dla wszystkich stawiających pierwsze kroki w działalności zawodowej, w której na pewno spotkają się z zagadnieniami obróbki plastycznej, bowiem trudno wyobrazić sobie zakład budowy maszyn, w którym nie byłoby stosowane w większym czy mniejszym zakresie np. tłocznictwo. 2

3 2. Dobór parametrów technologicznych i geometrii ciągadła do ciągnienia drutu 2.1 Charakterystyka procesu ciągnienia i dobór wartości odkształceń przekroju kołowego Druty, pręty, rury o wąskich tolerancjach wymiarowych otrzymać można głównie drogą ciągnienia na zimno. Technologia ta pozwala otrzymywać nie tylko przekroje okrągłe, ale także kształtowe jakkolwiek opracowanie kolejnych ciągów zapewniających optymalne przejście od wyjściowego przekroju okrągłego do końcowego kształtowego stwarza dużo poważniejsze trudności. W niniejszych analizach ograniczymy nasze zainteresowania tylko do drutów o przekroju okrągłym. Ogólnie ciągnieniem nazywa się proces kształtowania plastycznego spowodowany przemieszczaniem materiału przez zwężający się otwór narzędzia zwanego ciągadłem. Przemieszczanie jest wywołane działaniem siły przyłożonej do przeciągniętego materiału, a więc za ciągadłem (rys. 1). smar Odp dk O oprawa ciągadła Wartość tej siły nie może spowodować nie tylko zerwania przeciągniętego drutu, ale także odkształcenia plastycznego, bowiem zmieniałoby to w sposób trudny do kontroli wymiary i kształty produktu uzyskiwanego na tym etapie procesu technologicznego. Istotną, zatem sprawą jest ustalenie właściwej wartości odkształcenia w każdym kolejnym ciągu. Zbyt duże odkształcenie oznacza użycie zbyt dużej siły z konsekwencjami opisanymi wyżej. Zbyt małe przeformowanie sprawi, że do uzyskania ostatecznych wymiarów potrzebna będzie nadmiernie duża liczba ciągów, co przedłuża czas produkcji, angażuje dodatkowe ciągarki i w sumie zwiększa koszty produkcji. Stosunek naprężeń wzdłużnych c wywołanych siłą ciągnienia do wartości wytrzymałości utwardzonego po przejściu przez ciągadło materiału wyznacza stopień bezpieczeństwa procesu, który można wyrazić współczynnikami: R ciągadło Rys.1 Schemat procesu ciągnienia drutu P mk c lub R mk R mk c 3

4 względnie 2 R c mk c naprężenia wywołane siłą ciągnienia, R mk wytrzymałość na rozciąganie po ciągu k Bardziej uzasadnione merytorycznie byłoby zastąpienie R mk wielkością R ek, w literaturze jednak [1] graniczne wartości współczynników podano w odniesieniu do R mk (tablica 1) i z tej racji tutaj także zachowano ten zapis. Ustalenie wartości odkształcenia w każdym ciągu wymaga wzięcia pod uwagę oprócz omówionego, także szereg innych czynników. Ważnym elementem jest struktura materiału. Przyjmuje się wstępnie 30% ubytek przekroju w pojedynczym ciągu. Gdy wymagane odkształcenia nie przekraczają tej wartości, wówczas proces ogranicza się do jednego ciągu. W przeciwnym wypadku mamy do czynienia z ciągnieniem wielostopniowym, gdzie na każdym kolejnym stopniu następuje redukcja przekroju o podaną wcześniej wartość. Materiał w wyniku kolejnych ciągów ulega umocnieniu, tzn. zwiększa się jego wytrzymałość na rozciąganie, granica sprężystości i plastyczności oraz twardość, natomiast zmniejszają się: wydłużenie i przewężenie, z tym, że proces odkształcenia przebiega w zróżnicowany sposób na przekroju ciągnionego drutu. Większe odkształcenia, wywołane tarciem i geometrią ciągadła występują w warstwach zewnętrznych, powodując zmienny na przekroju rozkład właściwości mechanicznych z minimum w osi pręta. Materiał stopniowo traci swoją zdolność do dalszych odkształceń plastycznych i aby ją odtworzyć należy poddać go wyżarzaniu rekrystalizującemu. Przyjmuje się, że 50% ubytek przekroju jest maksymalnym odkształceniem między wyżarzeniami. Końcowy ciąg ze względu na gładkość powierzchni drutu i jego dokładność, warunkowaną miedzy innymi wielkością zużycia ciągadła, wymaga zmniejszenia wielkości przeformowania. Przyjmuje się, że dla tego ciągu, zwanego ciągiem gładzącym, wielkość przeformowania winna równać się pierwiastkowi kwadratowemu ze średniego przeformowania przyjętego dla ciągów wcześniejszych. W wyniku procesu ciągnienia na zimno uzyskuje się wyroby o dużej dokładności wymiarowo kształtowej oraz wysokiej gładkości. Dla przykładu, tolerancja wykonania drutu o średnicy od 0,2 do 0,4 mm wynosi ± 0,01 mm, a od 5,2 do 6,0 mm ± 0,05 mm. Dopuszczalna owalizacja przekroju okrągłego wynosi połowę pola tolerancji wymiaru. 4

5 Niekiedy, dla zwiększenia trwałości ciągadła stosuje się ciągnienie z przeciwciągiem tzn. z siłą przyłożoną do drutu przed ciągadłem działającą w kierunku przeciwnym do ruchu drutu. Obniżają się w ten sposób naciski przeciąganego materiału na ciągadło, zwiększając tą drogą jego trwałość. Zastosowanie przeciwciągu wiąże się, jednak z obniżeniem dopuszczalnych wartości względnego zmniejszenia przekroju w ciągu. Tablica 1. Średnie wartości współczynników i. Rodzaj procesu ciągnienia Współczynnik Współczynnik Współczynnik Ciągnienie rur i prętów 0,70 0,30 1,40 Ciągnienie drutu o średnicy: 1 mm 0,70 0,30 1,25 1,40 1 mm 0,4 mm 0,65 0,35 1,50 0,4 mm 0,10 mm 0,60 0,40 1,60 0,10 mm 0,05 mm 0,55 0,45 1,80 0,05 mm 0,015 mm 0,50 0,50 2,00 Omówione zasady postępowania przedstawiono w podanym niżej przykładzie doboru wartości odkształceń plastycznych przy ciągnieniu drutu 5,0 +0,1, na średnicę 1,9-0,01 bez przeciwciągu. Wartość odkształcenia zapisuje się stosunkiem przekrojów początkowego do końcowego gdzie: λ współczynnik wydłużenia f p przekrój początkowy drutu f f f k przekrój końcowy drutu Niekiedy wskazane jest stosowanie wydłużenia rzeczywistego logarytmicznego określanego wzorem: fp ln fk Maksymalny przekrój początkowy po uwzględnieniu wielkości tolerancji wykonania drutu wynosi: dp p fp 4 p górna odchyłka tolerancji wykonania drutu wyjściowego p k 2 5

6 f p 5 0,1 4 2 f p = 20,43 mm 2 Minimalny przekrój końcowy po uwzględnieniu wielkości dopuszczalnej tolerancji wykonania drutu wynosi f k d k 4 k dolna odchyłka tolerancji wykonania produktu f k k 1,9 0,01 4 f k = 2,81 mm 2 Współczynnik wydłużenia całkowitego w procesie ciągnienia wyniesie c f f p k c = 7,27 log 1 + log 2 + log log k = log c tz = c Dopuszczalną redukcję przekroju w każdym ciągu wynoszącą 30% zapisujemy w postaci: sr = 1,3 Wówczas liczba ciągów wynosi: log 7,27 k log1,3 k = 7,56 Ponieważ liczba ciągów musi być całkowita zaokrąglamy uzyskaną wartość w górę lub w dół. Tutaj przyjmujemy k = 8 Powoduje to nieznaczne zmniejszenie średniego odkształcenia 2 2 6

7 log 7,27 log ' śr 8 log sr = 0,1077 sr = 1,281 Z powodu umocnienia materiału w wyniku odkształcania plastycznego przeciąganego drutu konieczne jest stosowanie wyżarzania międzyoperacyjnego. Liczbę tych wyżarzań wyznacza się ze wzoru: log c N log gdzie N przyjęto równe 2, co odpowiada redukcji przekroju równe 50% log 7,27 N log 2 N = 2,86 Wartość N zaokrąglamy do liczby całkowitej w tym przypadku 3, przyjmując wyżarzania po ciągu 2, 4 i 6. Wydłużenie w ciągu gładzącym N ' 2 śr k = 1,132 Zmniejszenie odkształcenia w ostatnim ciągu zmusza do jego zwiększenia w ciągach poprzednich. Należy, zatem wyznaczyć skorygowane średnie wydłużenie śr. Oznaczając przez log= log c log k wartość sr wyznacza się ze wzoru: log " śr k 1 1 log k 1 log sr = 0,1153 sr = 1,304 Materiał po wyżarzaniu rekrystalizującym można w większym stopniu odkształcić w pierwszym ciągu aniżeli w ciągach dalszych, co wynika z przebiegu jego umocnienia. Z tego powodu w rozpatrywanym przykładzie różnicujemy wielkość odkształcenia w ciągach po i przed kolejnym wyżarzaniem o wartość = 0,001 tak, aby 7

8 log 1 + log 2 = 2 log sr Podobnie postępujemy w pozostałych ciągach. = sr + = 1,305 log = 0,1156 = sr - = log 2 = wyżarzenie = sr + = log = = sr - = log = wyżarzenie = sr + = log = = sr - = log = wyżarzenie = sr + = log = = = log = Pola przekrojów poprzecznych dla poszczególnych ciągów wynoszą: f f 1 fp f 1 = 15,65mm 2 f f 2 = 12,01mm 2 2 f f f f f f 2 3 f 3 = 9,20mm 2 3 f 3 4 f 4 = 7,06mm 2 4 f 4 5 f 5 = 5,41mm 2 5 f 5 6 f 6 = 4,15mm 2 6 f 6 7 f 7 = 3,18mm 2 7 8

9 f f 7 8 f 8 = 2,81mm 2 8 Odpowiednie średnice drutu w kolejnych ciągach obliczone ze wzoru: 4fp d n wynoszą: d 1 = 4,46mm d 2 = 3,91mm d 3 = 3,42mm d 4 = 3,00mm d 5 = 2,62mm d 6 = 2,30mm d 7 = 2,01mm d 8 = 1,89mm Wielkości zgniotów po kolejnych ciągach wynoszą: z z 1 2 fp f1 z 1 = 23% f p fp f2 z 2 = 41% f p wyżarzanie wyżarzanie wyżarzanie z z z z z f f z 3 = 23% f2 f f z 4 = 41% f2 f f z 5 = 23% f4 f f z 6 = 41% f4 f f z 7 = 23% f6 9

10 z f f z 8 = 32% f6 Przyjęta wstępnie wartość odkształcenia w pojedynczym ciągu = 1,3 i wyprowadzony z tego założenia rozkład odkształceń wymaga odniesienia wywołanych w przeciągniętym drucie naprężeń do wytrzymałości drutu na rozerwanie oraz porównania z dopuszczalnymi wartościami podanymi w tablicy 1. Wartość naprężeń dla każdego kolejnego ciągu można obliczyć posługując się wzorem [2,3]: śr k śr d ln k 4l d współczynnik tarcia l k długość cylindrycznej części ciągadła k k l k 1 ctg 0,77tg 4 połowa kąta wierzchołkowego w stożku zgniatającym ciągadła wydłużenie w rozpatrywanym ciągu k śr jest średnią wartością oporu odkształcenia plastycznego, którą można wyznaczyć w przybliżeniu za pomocą wzoru [1]: k śr R f mn1 n1 n 1 f f n R f mn n1 fn f gdzie: f n-1 przekrój drutu wchodzącego do ciągadła (po ciągu n 1) f n przekrój drutu po wyjściu z ciągadła R m n wytrzymałość materiału po ciągu n. R m n-1 wytrzymałość drutu wchodzącego do ciągadła, a wiec po ciągu n 1 lub jeśli zastosowano po ciągu n 1 wyżarzanie, wytrzymałość drutu przy zgniocie z = 0%. n d k 10

11 Rm HB a [%] Rm, Re [MPa ] Re c HB 7 a [%] G a Stopień zgniotu [%] Rys. 2. Zmiany właściwości mechanicznych drutu z brązu cynowego w zależności od stopnia zgniotu [1]. Przykładowe wartości wytrzymałości na rozciąganie w funkcji zgniotu podaje rys. 2. Celem sprawdzenia poprawności opracowania procesu należy obliczone wartości lub porównać z zawartymi w tablicy Dobór wymiarów i kształtów powierzchni roboczej otworu ciągadła. Dobór wymiarów i kształtu oczka ciągadła (rys. 3) przeprowadza się posługując się danymi uzyskanymi na drodze praktyki przemysłowej i prowadzonych badań. 1 O dp O dk Rys. 3. Kształt oczka ciągadła stożek wejściowy hsm hst lk stożek wyjściowy Zmiana średnicy drutu następuje w części zgniatającej, której nadano kształt stożka. Długość stożka zgniatającego lr hst hsm zaleca się [4]przyjmować równą l r =(1,05 1,3)d k d k średnica części kalibrującej Dla małych zgniotów można zaprojektować krótszy stożek [1] G 10 [MPa ] 3 Kąt stożka zgniatającego określa wzór [4]: l r =(0,7 0,8)d k 11

12 opt 1,3 ln W doborze kąta można posłużyć się także danymi zawartymi w tablicy 2 [1]. Tablica 2. Wielkość kąta w ciągadłach stożkowych w stopniach Stopień zgniotu % Stal niskowęglowa Stal wysokowęglowa Aluminium Miedź Mosiądz , Długość części kalibrującej (cylindrycznej) l k uzależniona jest od wielkości ciągnionego przekroju i od rodzaju przeciąganego materiału. Zaleca się przyjmować [4]dla miedzi l k = (0,3 0,4)d k, a dla materiałów trudno odkształcalnych l k = (0,4 1,0)d k względnie można posłużyć się danymi zawartymi w tablicy 3[1]. Tablica 3. Długość l k części kalibrującej ciągadła Średnica kalibru d k Długość kalibru l k przy ciągnieniu drutów ze: [mm] stali niskowęglowej stali wysokowęglowej miedź i aluminium do 3,5 0,5d k 0,8d k 0,4d k ponad 3,5 0,3d 0,5d k 0,3d k Kształt i wymiary części wyjściowej bywają bardzo różne uzależnione od wymiarów i kształtów przeciąganego wyrobu Przyjmując strefę wyjściową w kształcie stożka jej długość można określić posługując się wzorem: l w = (0,5 10)d k, a kąt = (4 6)[4] lub [5]. Stożek smarujący gromadzi smar, który przylegając do powierzchni drutu winien być wprowadzony do strefy zgniatającej i kalibrującej. Wymiary stożka smarującego bywają zróżnicowane. Ogólnie przyjmuje się, że kąt = oraz długość l s = (1,05 15,9)d k [4]lub wg. pracy[1]= a l s = 1,5 d k. Zalecane wymiary stożka wejściowego wg. różnych źródeł są dosyć zróżnicowane. Wysokość w zależności od wymiarów części kalibrującej może wynosić od 1/12 do 1/3 wysokości rdzenia ciągadła, a kąt rozwarcia 2 od 90 do

13 2.3 Materiały stosowane na ciągadła Ciągadło zazwyczaj zbudowane jest z rdzenia, w którym wykonane jest oczko ciągadła oraz ze stalowej oprawy. Rdzeń ciągadła wykonuje się głównie z węglików spiekanych lub z polikrystalicznego diamentu syntetycznego[6]. Węgliki spiekane są spiekami węglików trudno topliwych metali z metalem wiążącym. Do wyrobu ciągadeł używa się węglików wolframu WC, a metalem wiążącym jest kobalt. Węglik wolframu odznacza się bardzo dobra zwilżalnością stopionym kobaltem, dużą wytrzymałością na zginanie, bardzo dużą wartością współczynnika sprężystości wzdłużnej E oraz bardzo dobrą przewodnością cieplną [7]. W miarę wzrostu zawartości kobaltu rośnie wytrzymałość na zginanie ciągadła a maleje twardość, wytrzymałość na ściskanie, odporność na ścieranie. Bardzo ważną własnością węglików spiekanych jest ich dobre przewodnictwo cieplne zbliżone do przewodnictwa cieplnego stali, co sprzyja odprowadzeniu ciepła powstałego w procesie ciągnienia. Ze wzrostem twardości ciągnionego materiału dobiera się twardszy i bardziej odporny na ścieranie spiek, a ze wzrostem wielkości przekroju ciągnionego profilu spiek musi wykazywać większa wytrzymałość na zginanie. Rodzaje węglików spiekanych ujmuje norma PN 88/H Na wyroby o wymiarach poniżej 2 mm można stosować węglik H10[8]. Podana norma przewiduje na wyrób rdzenia ciągadła do drutów, rur i prętów o średnicy otworu do 40 mm gatunek G10, a powyżej 40 mm gatunek G20. W literaturze przedmiotu spotyka się także zalecenia stosowania węglików spiekanych G15 i G20 odpowiednio do wymiarów poniżej i powyżej 40 mm.[8]. Do ciągnienia cienkich drutów, zwłaszcza ciasno tolerowanych wykonanych ze stali nierdzewnych i kwasoodpornych, ze stali wysokowęglowych oraz ze stopów Cr, Ni Cr, Mo, W i podobnych stosuje się głównie ciągadła wykonane z diamentu, dawniej z diamentu naturalnego, dzisiaj z polikrystalicznego diamentu syntetycznego[6].ciągadła wykonane z tego materiału odznaczają się wysoką twardością i odpornością na ścieranie, dobrym przewodnictwem cieplnym oraz odpornością na działanie środowisk agresywnych. Rdzeń wykonany z polikrystalicznego diamentu o wielkości ziarna rzędu kilkudziesięciu mikronów odznacza się quasiizotropowymi właściwościami w odróżnieniu od wykonanego z diamentu naturalnego monokrystalicznego. Ciągadła diamentowe osadza się zazwyczaj w pierścieniu wykonanym z węglika spiekanego. Oprawa ciągadła wykonywana jest ze stali lub mosiądzu. 13

14 3. Projektowanie matryc kuźniczych do kucia na młotach 3.1. Opracowanie rysunku odkuwki Rysunek odkuwki wykonuje się na podstawie rysunku gotowej części. Do jego sporządzenia konieczna jest znajomość technologii kucia matrycowego, bowiem tylko wówczas udaje się uniknąć błędów w projektowaniu odkuwki. Popełnione na tym etapie błędy nie tylko utrudniają wykonanie odkuwki, ale mogą stać się przyczyną licznych braków. Sporządzając rysunek odkuwki należy uwzględnić warunki jej eksploatacji i wynikające z tego wymagania np. odpowiedni przebieg włókien. Rysunek odkuwki musi ukazywać miejsca obróbki skrawaniem, jej naddatki, a także nadmiary materiału konieczne ze względu na wymagania technologii kucia. Wielkość naddatków na obróbkę skrawaniem dobiera się w oparciu o normę PN86/H Podaje ona również dopuszczalne odchyłki wymiarowe, minimalne grubości ścianek, najmniejsze wielkości promieni zaokrągleń oraz zalecane pochylenia ścianek. Ponieważ norma ta została zastąpiona normą PNEN 10243; 2002, która nie ujmuje wspomnianych danych do tekstu włączono stosowne tablice. Linie podziału (płaszczyznę podziału matryc) zaznacza się na rysunku odkuwki linią ciągłą o grubości linii obrysu odkuwki. Na tle rysunku odkuwki zaznacza się linią kreskowo punktową obrys gotowego wyrobu. Przykład rysunku odkuwki podano na rys. 4. Dobór linii obrysu podziału odkuwki (linia podziału) jest zagadnieniem, które wymaga szczególnego namysłu, bowiem popełniony tutaj błąd może istotnie skomplikować sam proces kucia, jak również obniżyć własności eksploatacyjne kutego elementu. Zasadniczo płaszczyznę podziału matryc prowadzi się przez dwa największe, wzajemnie prostopadłe wymiary odkuwki. Odstępuje się od tej zasady, gdyby jej stosowanie pociągało za sobą: duży wzrost ciężaru odkuwki, znaczne zwiększenie długości obrysu odkuwki, a więc i objętości wypływki, nieprawidłowy przebieg włókien, konieczność formowania złożonych przedkuwek. 14

15 R8 R10 R12 R40 R12 R12 O297,2 (286) O188,2 (196) 12 O158,2 (165) O188,2 (195) O371,8 (365) O384,8 (378) Rys. 4. Przykład odkuwki [9] 33,4 (30) 46,6 (41) 56,6 (51) Ustalenie linii podziału pozwala przystąpić do wyznaczania pochyleń kuźniczych (skosów matrycowych), które zapobiegają zakleszczaniu się odkuwki w wykrojach na skutek tarcia pionowych powierzchni odkuwki o ich ścianki. Pionowe powierzchnie odkuwki zamienia się na pochylone względem pionu tak, aby ułatwić wyjęcie odkuwki z wykroju (rys. 5). Wielkość pochyleń oraz sposób ich oznaczeń na rysunku odkuwki podano na rys. 5 i w tablicy 4 [9]. Tablica 4. Zalecane pochylenia ścianek zewnętrznych i wewnętrznych Pochylenie ścianek 1) Sposób wykonania Wewnętrznych pw Zewnętrznych pz odkuwki Rodzaj ścianki Rodzaj ścianki pochylenie kąt pochylenie kąt 1 : 6 9 Ścianki przy wysokich żebrach Pod młotem 1 : 6 9 Ścianki normalne 1 : 10 6 Ścianki normalne 1 : 10 6 Ścianki przy płytkim Ścianki przy niskich odkuwkach 1 : 20 3 wgnieceniu Ścianki przy głębokim wgnieceniu skich żebrach Ścianki przy ni- 1 : : 10 6 Pod prasą 1 : 10 6 Ścianki normalne 1 : 20 3 Ścianki normalne Pod prasą z wyrzutnikiem 1 : : : 20 3 Powierzchnie prostopadłe w kierunku kucia W kuźniarce 1 : 20 3 Zależnie od głębokości wgłębień 1 : 50 1 Ścianki normalne do 1 : 50 0 : 1 Przy przebijaniu otworu lub pogłębianiu 1) Dla grubości poniżej 10 mm zaleca się stosować pochylenie 1 : 10 (6). W przypadku odkuwki o kształcie bryły obrotowej stosuje się na rysunkach oznaczenia zbieżności o wartości podwójnego pochylenia podanego w tablicy. W przypadkach bardziej złożonych, a więc zmiennej wysokości i szerokości ścianek i występów odkuwki, należy wyznaczyć ich skorygowane wielkości [9] i dopiero dla nich dobrać wielkości pochyleń. 15

16 r1 r2 r3 r1 r2 d h h1 Rys. 5. Oznaczenia pochyleń kuźniczych i promieni zaokrągleń r3 r3 r1 r1 r2 d r2 r1 Wielkości promieni zaokrągleń krawędzi odkuwki mają istotny wpływ na dokładność odwzorowania przez kuty materiał kształtów i wymiarów wykroju matrycy oraz na uniknięcie wad odkuwek takich między innymi jak zakucia powstające, gdy promień przejścia od trzonu odkuwki do łba, r 3 (rys. 5) jest zbyt mały i powoduje oderwanie się płynącego materiału od ścianek matrycy. Zbyt małe promienie zaokrągleń to także obniżenie trwałości matryc w wyniku spiętrzającego naprężenia eksploatacyjne działania karbu jak również zwiększenia niebezpieczeństwa pojawienia się pęknięć hartowniczych. Wielkości promieni zaokrągleń dobiera się w oparciu o rys. 5 i dane zawarte w tablicach 5, 6 i 7 [9]. r1 h1 Tablica 5. Najmniejsze promienie zaokrągleń krawędzi zewnętrznych r 1 Wysokość odkuwki h 1 względem linii podziału matrycy [mm] Promień zaokrągleń krawędzi zewnętrznych powyżej do r 1 [mm] Tablica 6. Najmniejsze promienie zaokrągleń dna wgłębień r 2 Głębokość wgłębień odkuwki h [mm] Promień zaokrągleń wgłębień r 2 [mm] powyżej do

17 Tablica 7. Najmniejsze promienie zaokrągleń r 3 w miejscach zmiany przekroju odkuwki, zależnie od szerokości b lub średnicy d Szerokość, grubość lub średnica odkuwki b, d [mm] Promień zaokrąglenia w miejscu zmiany przekroju powyżej do r 3 [mm] 25 2, Na powierzchniach obrabianych skrawaniem zewnętrzne promienie zaokrąglenia r 1 winny być mniejsze lub równe naddatkowi na obróbkę skrawaniem. W przeciwnym wypadku należy powiększyć naddatki na skrawanie. Żebra i wystające czopy należy zaokrąglić maksymalnymi promieniami aż niemal do ich połączenia i likwidacji ścianki żebra równoległej do płaszczyzny podziału matrycy. W miarę możliwości należy dla całej odkuwki przyjąć te same promienie zaokrągleń zbliżone do zalecanych maksymalnych. W procesie kucia matrycowego nie uzyskuje się otworów przelotowych. Możliwe jest jedynie uzyskanie odpowiednich wgłębień, a przebicie denka wykonuje się najczęściej na prasie łącznie z okrawaniem wypływki. Przy małych otworach, o średnicy poniżej 20 mm, które to otwory potem muszą być obrabiane skrawaniem, wskazane jest zaniechanie wykonania wgłębień, bowiem mogą one raczej utrudnić a nie ułatwić późniejsza obróbkę skrawaniem. W pozostałych przypadkach wykonuje się wgłębienia w miejscach otworów z jednej lub obu stron odkuwki (rys. 6). Najmniejsze grubości dna podaje tablica 8 natomiast najmniejsze grubości ścianek g 1 rys. 6 i tablica 9 [9]. Wykroje w górnej matrycy lepiej są wypełniane kutym materiałem niż w matrycy dolnej, zatem w tej pierwszej umieszcza się trudniejsze do odkucia fragmenty odkuwki takie jak wysokie i cienkie żebra, ścianki, czopy. 17

18 Rys. 6. Grubości den podlegających wycięciu i najmniejsze grubości ścianek Tablica 8. Grubości den w zagłębieniach wykonywanych pod otwory Najmniejsze grubości dna g dla bs lub ds stosunku [mm] l h lub bs ds l powyżej do bs h lub 3 ds [mm] l bs h lub 3 ds [mm] Po rozpatrzeniu wszystkich omówionych zagadnień można przystąpić do wykonania rysunku odkuwki. Wskazane jest sporządzić go w skali 1:1. Odstąpić od tej reguły można, gdy odkuwka ma proste kształty lub, gdy jej wielkość przekracza 750 mm. Odkuwki o wymiarach poniżej 50 mm i złożonych kształtach zaleca się kreślić w skali 2:1. Rozmieszczenie rzutów winno odpowiadać ułożeniu odkuwki w matrycy, a więc zgodnie z ogólną zasadą nakazującą rysować detal w położeniu obróbki. Podane na rysunku wymiary opisują odkuwkę a nie wykrój w matrycy. (Do wykonania wykroju matrycującego wykańczającego wykonuje się odrębny rysunek, w którym odpowiednie wymiary odnosi się do płaszczyzny podziału matrycy). Sposób wymiarowania powinien uwzględniać łatwość: sprawdzania naddatków na obróbkę skrawaniem, dokonywania dokładnych pomiarów, przeprowadzania kontroli technicznej. 18

19 Tablica 9. Najmniejsze grubości ścianek (żeber) g 1 Wysokość odkuwki h 1 [mm] Najmniejsze grubości powyżej do ścianek (żeber) g 1 [mm] Na rysunku nie wymiaruje się: grubości wypływki, naddatków na obróbkę skrawaniem, dopuszczalnych odchyłek wymiarowych, zarysu gotowego wyrobu, położenia powierzchni podziału matryc. W opisie rysunku należy podać: wielkości dopuszczalnych odchyłek wymiarów, niepodane na rysunku odkuwki wielkości skosów matrycowych i promieni zaokrągleń 3.2. Klasyfikacja odkuwek matrycowych Bardzo różnorodne kształty odkuwek podlegają klasyfikacji na grupy charakteryzujące się wspólnymi istotnymi dla procesu kucia cechami. Bierze się pod uwagę: wymiary odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc, kształt głównej osi odkuwki, kształt obrysu odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc, kształt przekroju poprzecznego odkuwki. Wymienione czynniki w istotny sposób określają proces technologiczny kucia matrycowego. Zakwalifikowanie odkuwki do jednej z grup wyznacza dalsze postępowanie przy opracowaniu procesu kucia i konstrukcji matrycy. Wyróżniono [10, 11] trzy podstawowe grupy rozdzielone na szereg podgrup. Grupa 1. Zakwalifikowano tutaj odkuwki wydłużone w kierunku osi głównej, oraz takie, które do takiej postaci dają się sprowadzić. W grupie tej wyróżniono cztery podgrupy. Podgrupa 1.1 to odkuwki wydłużone z prostą osią główną oraz płaską powierzchnią podziału matryc; stosunek długości do szerokości znacznie przekracza wartość 1. Obejmuje zarówno odkuwki o prostym przekroju poprzecznym (okrągłym, trapezowym) jak i złożonym np. dwuteowym. Przykładem jest odkuwka korbowodu lub kilkustopniowego wałka. 19

20 Podgrupa 1.2 Do tej podgrupy zalicza się odkuwki z osią wygiętą (rys. 7a) lub złożoną płaszczyzną podziału (rys. 7b) albo z obu elementami łącznie (rys. 7c). W przypadku stosunkowo małej wielkości x (rys. 7a, c) odkuwkę należy zakwalifikować do podgrupy następnej (1.3), przy małej wielkości h (rys. 7b) należy ją zakwalifikować do podgrupy 1.1, a przy małej wielkości z (rys. 7c) do podgrupy 1.4. Rys. 7. Przykłady odkuwek z podgrupy 1.2 Podgrupa 1.3 Zaliczamy tutaj odkuwki rozgałęzione z osią prostą lub wygiętą posiadające jedno lub dwustronne występy (rys. 8a, b); jeżeli wysokość występu x (rys. 8c) w stosunku do długości l n jest mała odkuwkę klasyfikujemy do podgrupy 1.3, jeżeli jest większa do podgrupy 1.2. Klasyfikacja odkuwki z rys. 8d zależy od stosunku x 1 do x 2. Gdy x 1 = x 2 odkuwkę klasyfikujemy do podgrupy 1.1, jeżeli x 1 x 2 do podgrupy 1.2, a w przypadku niewielkiej różnicy między x 1 i x 2 do podgrupy 1.3. Rys. 8. Przykłady odkuwek z podgrupy 1.3 Podgrupa 1.4. Obejmuje odkuwki rozwidlone. Kształty tych odkuwek są bardzo różnorodne (rys. 9) i w zależności od stosunku ich wymiarów mogą być zaklasyfikowane do tej lub którejś z poprzednio podanych grup. Odkuw- 20

21 kę z rys. 9a klasyfikuje się do podgrupy 1.4, chyba że stosunek l k do b k jest duży i wówczas klasyfikuje się ją do podgrupy 1.1.Odkuwkę z rys. 9b klasyfikuje się do podgrupy 1.4; jeżeli jednak b k l k należy zaklasyfikować ją do podgrupy 1.3 jako odkuwkę z osią wygiętą z odgałęzieniami x; analogicznie postępujemy z odkuwkami z rys. 9c i 9d. Odkuwkę z rys. 9e określa się jako rozwidloną z trzonem. Jeżeli jednak wymiary l k i x są znacznie większe od b k wówczas należy ją zaklasyfikować do podgrupy 1.1. Rys. 9. Odkuwki rozgałęzione Grupa 2. Zaklasyfikowano tutaj odkuwki, które w płaszczyźnie podziału matryc mają kształty okrągłe, kwadratowe lub zbliżone. Wyróżniono trzy podgrupy. Podgrupa 2.1. Klasyfikujemy tutaj odkuwki typu tarcz, pierścieni, kół zębatych, pasowych, tłoków, a więc odkuwki mające w płaszczyźnie podziału matryc kształt okrągły. W procesie kucia takich odkuwek występuje głównie spęczanie, ale przy bardziej złożonych kształtach, także spęczanie i wyciskanie, spęczanie i roztłaczanie lub spęczanie, wyciskanie i roztłacznie. Podgrupa 2.2. Obejmuje odkuwki, które w płaszczyźnie podziału matryc mają kształt kwadratowy lub zbliżony, a więc odkuwki typu pokryw, krzywek, części korpusów i inne. Podgrupa 2.3. Obejmuje odkuwki krzyżaków o okrągłym i kwadratowym przekroju rdzenia, a także tarcze lub pierścienie z rozgałęzieniami (występami) w płaszczyźnie podziału matryc. 21

22 Grupa 3. Obejmuje odkuwki o złożonym kształcie. Podgrupa 3.1. Zaliczmy do niej odkuwki części korpusów o okrągłym, wydłużonym lub prostokątnym kształcie w płaszczyźnie podziału matryc, korpusy zaworów o licznych rozgałęzieniach. Podgrupa 3.2. Obejmuje odkuwki łączące w sobie elementy odkuwek różnych grup np. elementy odkuwek wydłużonych, odkuwek pierścieniowych (piasta połączona z dwoma łopatkami lub innymi elementami wydłużonymi), odkuwki wydłużone z rozwidleniami i odgałęzieniami. Podgrupa 3.3. Obejmuje odkuwki wykonywane na różnych maszynach np. na młotach i kuźniarkach. Są to odkuwki typu szekli, łączników, wałów ze spęczonymi czołami i podobne. Znane są także inne sposoby klasyfikacji odkuwek. Zaproponowany tutaj wydaje się dobrze ujmować różnice kształtu odkuwek z punktu widzenia opracowywania ich procesów technologicznych Ustalanie liczby zabiegów kucia i konstrukcja idealnej odkuwki [10, 11, 12]. Stosowane w kuciu wielowykrojowym wykroje dzieli się na przygotowawcze i matrycujące. Te pierwsze dzielą się na cztery rodzaje. Wykroje przygotowawcze I i IV rodzaju podaje tablica 10. Wykroje II rodzaju to wykroje kształtujące i gnące, III rodzaju spęczające i spłaszczające. Wykroje matrycujące dzielą się na zgrubno wstępne, wstępne i wykończające Tok postępowania przy ustalaniu liczby zabiegów kucia, a więc i rodzajów wykrojów w matrycy oraz konstrukcji idealnej odkuwki jest różny, zależny od tego, do jakiej grupy klasyfikacyjnej rozpatrywana odkuwka została zaliczona. Grupa 1 Odkuwki o osi wydłużonej. Podgrupa 1.1. Odkuwki wydłużone z prostą osią główną. Czynnikiem decydującym w ustalaniu rodzaju i kolejności zabiegów są różnice wielkości przekrojów poprzecznych odkuwki wzdłuż jej długości. Zmiany, jeśli są znaczne, wymagają zastosowania wykrojów przygotowawczych I lub IV rodzaju. Celem stosowania wykrojów przygotowawczych I rodzaju jest uzyskanie przedkuwki, której przekroje poprzeczne będą równe odpowiednim przekrojom poprzecznym odkuwki wraz z wypływką tzn. wykonania pracy niezbędnego przemieszczenia materiału wzdłuż osi odkuwki. Trafny dobór wykrojów wymaga sporządzenia odkuwki obliczeniowej (idealnej), obliczenia współczynników kształtu i skorzystania z wykresu zastosowania wykrojów przygotowawczych I i IV rodzaju (rys. 10). 22

23 Tablica 10. Wykroje przygotowawcze I i IV (poz. 6, 7 i 8) rodzaju w kolejności zwiększania pracy odkształcenia i ich umowne oznaczenia Lp. Rodzaje wykrojów przygotowawczych I rodzaju Umowne oznaczenie 1 Matrycowanie bez zastosowania wykrojów przygotowawczych B 2 Wykrój zwężająco spłaszczający (odsadzający), (rys. 26) ZR 3 Wykrój podkuwający otwarty, (rys. 27) PO 4 Wykrój podkuwający zamknięty, (rys. 28) PZ 5 Wykrój wydłużający, (rys. 24) W 6 Wykrój wydłużająco odsadzający WO 7 Wykrój wydłużajżco podkuwający otwarty* ) WPO 8 Wykrój wydłużająco podkuwający zamknięty WPZ * ) Jeżeli jest to możliwe ze względu na wstępną odkuwkę. Gdy wstępna odkuwka zaczyna się od łba, to należy zastosować wykroje: wydłużający i osobno podkuwający Rys. 10. Zakresy zastosowań wykrojów przygotowawczych I i IV rodzaju wg wykresu Riebielskiego. Opis rysunku w tekście. Odkuwką obliczeniową nazywa się bryłę obrotową o długości równej długości odkuwki i przekrojach poprzecznych równych odpowiednim przekrojom poprzecznym odkuwki wraz z wypływką (rys. 11). 23

24 Rys. 11. Idealna odkuwka obliczeniowa: a) odkuwka, b) wykres średnic, c) wykres przekrojów. Wielkość średnicy odkuwki obliczeniowej w dowolnym charakterystycznym przekroju i wyznacza się ze wzoru: di 1,13 F i gdzie F F F F r wielkość przekroju poprzecznego odkuwki w miejscu i. i F k wielkość przekroju wypływki w miejscu i. Po obliczeniu wielkości d i dla charakterystycznych przekrojów, odkłada się je na osi w postaci odcinków o odpowiedniej wielkości, prostopadle i symetrycznie do niej, w skali 1:1, stosownie do miejsc wykonanych przekrojów, a następnie łączy się końce odcinków łagodną linią. Tą drogą uzyskuje się wykres średnic odkuwki idealnej (rys. 11b). W analizowanym przypadku zaznaczoną na rysunku wielkość d min oblicza się z minimalnego przekroju F kmin pokazanego na rysunku 11a. r k 24

25 Zalecane jest ponadto wykonanie również wykresu przekrojów postępując w sposób analogiczny do opisanego odkładając w skali m na osi odcinki charakterystycznych przekrojów (rys. 11c). Uzyskany wykres jest wielce pomocny przy ustalaniu objętości odkuwki lub jej części, bowiem pomnożona powierzchnia wykresu przez obraną skalę m równa się objętości odkuwki, lub jej części, jeśli uwzględni się w obliczaniu odpowiednią część wykresu. V i F e m F e powierzchnia wykresu V i objętość odkuwki m skala Dla sprawdzenia należy obliczyć także objętość odkuwki w oparciu o wykres średnic (rys. 11b) i porównać z otrzymaną wcześniej wartością. Na rys. 11b linią przerywaną zaznaczono średnicę średnią odkuwki obliczeniowej d iśr. 4Vi disr l Średnica średnia d iśr dzieli odkuwkę na część zwaną łbem i część zwaną trzonem. Pierwsza charakteryzuje się tym, że d i d iśr, druga że d i d iśr. W łbie odkuwki występuje w stosunku do średniej odkuwki obliczeniowej niedomiar materiału: v g V g k 2 disrl 4 v g niedomiar materiału V g objętość łba odkuwki l g długość łba odkuwki W trzonie odkuwki występuje nadmiar materiału w stosunku do średniej odkuwki obliczeniowej: v t nadmiar materiału V t objętość trzonu odkuwki l t długość trzonu odkuwki v t 2 isr d l 4 t g V t 25

26 Dla odkuwek mających wgłębienia w łbie lub kształt trzonu nieregularny odkuwkę idealną wykreślamy liniami płynnymi zachowując stałość objętości. Sposób postępowania w przypadku wgłębienia w łbie pokazuje rys.12. Średnicę maksymalną oblicza się ze wzoru: Rys.12. Zmiana wykroju średniej odkuwki o ostrych przejściach na kształty zaokrąglone; 1 łeb odkuwki, 2 wykres średnic, 3 wykres zastępczy dmax 1,13 F i max Zbieżność trzonu oblicza się ze wzoru: ds dmin z l W przypadku złożonego kształtu trzonu wielkość d s wynosi: d s 3,82Vt l t t 0,75d 2 min 0,5d min Odkuwkę idealną pokazaną na rys. 11 nazywa się odkuwką elementarną mającą jeden łeb i jeden trzon. Odkuwka posiadająca więcej niż jeden trzon lub łeb jest odkuwką złożoną. Przykłady takich odkuwek i odpowiadające im wykresy średnic i przekrojów pokazują rys. 13 i 14. Odkuwkę złożoną, dla dalszego opracowania procesu technologicznego, należy podzielić na odpowiednią ilość odkuwek elementarnych. Odkuwkę z rys. 13 sprowadzamy do dwóch odkuwek elementarnych. Pierwsza ma trzon o długości l 1t i łeb o długości l 1g, druga odpowiednio l 2t i l 2g. Miejsce ich podziału wyznacza wymiar x, który wynika z równości: V 1g V 1t, czyli f 1g f 1t Odkuwkę z rys. 14 o zbieżności trzonu z 0,1 dzieli się na dwie odkuwki elementarne wymiarem x uzyskanym z wcześniej podanych równań. W przypadku zbieżności z 0,1 (rys. 15) postępowanie mające na celu podział odkuwki obliczeniowej na dwie elementarne jest nieco inne, a mianowicie od miejsca najmniejszego przekroju odkuwki elementarnej odkłada się na osi wartość d min. Długość trzonów i łbów powstałych tą drogą odkuwek elementarnych zaznaczono na rys. 15. Taki sposób postępowania wynika z trudności płynięcia materiału na większym odcinku w kierunku przeciwnym do zbieżności trzonu. Dla obu odkuwek należy następnie policzyć niezależnie d śr. Odkuwkę posiadającą dwa łby i trzon o zbieżnościach z 0,1 biegnących w przeciwnych kierunkach ( w kierunkach łbów) należy podzielić na dwie odkuwki elementarne a miejscem podziału jest zmiana zbieżności. 26

27 Rys. 13. Odkuwka złożona posiadająca dwa trzony; a) szkic odkuwki, b) wykres średnic, c) wykres przekrojów; 1 odkuwka obliczeniowa, 2 średnia odkuwka obliczeniowa, 3 wykres zmian przekrojów. Rys. 14. Odkuwka złożona posiadająca dwa łby o zbieżności trzonu z 0,1; wykres średnic, wykres przekrojów. 27

28 Rys. 15. Wykres średnic odkuwki złożonej posiadającej dwa łby o zbieżności trzonu z>0,1 Odkuwki posiadające większą ilość łbów i trzonów o zbieżnościach większych lub mniejszych od 0,1 rozbija się na odkuwki elementarne postępując w sposób analogiczny. Po ustaleniu wymiarów odkuwek elementarnych dla każdej z nich oblicza się współczynniki: dmax d l d ds dmin z lt Pierwszy z nich charakteryzuje objętość a drugi drogę przemieszczania materiału. Zbieżność określa wielkość sił poziomych pojawiających się w czasie kucia. Korzystając z obliczonych współczynników i wykresu zamieszczonego na rys. 10 dobiera się rodzaje wykrojów przygotowawczych pierwszego rodzaju niezbędnych do wykonania każdej z elementarnych odkuwek. Dla całej odkuwki przyjmuje się wykroje ustalone dla odkuwki wymagającej wykonania największej pracy. Pomocą jest tutaj tablica 10 podająca równocześnie nazwy wykrojów zaznaczonych na rys. 10 symbolami. W przypadku, gdy odkuwka ma występ o wymiarach względnych d wyst. /d min 1,2 a wykres zaleca stosowanie tylko wykroju wydłużającego należy zastosować dodatkowo wykrój zwężająco spłaszczający lub podkuwający otwarty. Konieczność zastosowania wykrojów przygotowawczych II rodzaju lub matrycujących wstępnego względnie zgrubno wstępnego pozwala na skorygowanie w kierunku uproszczenia przewidywanych wykrojów przygotowawczych I rodzaju. Podgrupa 1.2. Odkuwki wydłużone z osią wygiętą. Oprócz wykrojów przygotowawczych pierwszego rodzaju odkuwki z tej podgrupy wymagają zastosowania wykroju gnącego. W przypadku łagodnych przegięć odkuwkę rozwija isr e isr 28

29 się wzdłuż osi zaznaczonej na rys. 16 i dobiera się wykroje przygotowawcze I rodzaju zgodnie z tokiem postępowania opisanym dla podgrupy 1.1 uwzględniając fakt, że zastosowanie wykroju gnącego może uprościć stosowanie wykrojów przygotowawczych I rodzaju. W przypadku ostrych zagięć, kiedy część wyginana ulega w czasie gięcia znacznemu rozciągnięciu, rozwinięcie odkuwki dokonuje się dzieląc ją na części podlegające gięciu (rys. 17 część o długości l 2 ) i części pozostające proste (rys. 17 części o długościach l 1 i l 3 ), a następnie część podlegającą gięciu rozwija się wzdłuż linii przechodzącej przez środki ciężkości odpowiednich przekrojów poprzecznych (M, E, L, F, K rys. 17). Rys. 16. Sposób rozwinięcia odkuwki o łagodny wygięciu (a i b) oraz jej odkuwka obliczeniowa (c) i wykres przekrojów (d) Rys. 17. Odkuwka obliczeniowa dla przypadku ostrego wygięcia Długość linii b, I, II, c stanowi długość rozwiniętej części l 2. Przy przewidywanym silnym zakleszczeniu i w związku z tym znacznym wydłużeniu części zginanej, można jako jej długość przyjąć długość łuku zakreślonego z punktu 0 promieniem r równym odcinkowi 0c (rys. 17a łuk b, 1, 2, c), a nawet, jeśli x jest bliskie zeru, długość odcinka b c. Łączna długość odkuwki jest sumą długości odcinków prostych odkuwki i odcinków zginanych rozwiniętych wg opisanego sposobu (rys. 17b). Objętość części giętej uzyskuje się obliczając wielkość przekrojów B, M, E, L, F, K, C i zastępując je, równymi, co do wielkości, przekrojami kołowymi, których średnice odkłada się we właściwych miejscach na odcinku l 2 (rys. 17b), a następnie obliczając objętość tak uzyskanej bryły obrotowej. Łączna objętość odkuwki jest równa sumie objętości obliczonej bryły obrotowej i objętości części odkuwki niepodlegających gięciu. 29

30 Odkuwki o dwóch wygięciach typu korba wymagają postępowań różnych dla różnych wielkości mimośrodu. Przy dużym mimośrodzie postępuje się podobnie jak opisano wcześniej z tym, że oczywiście występują dwa odcinki podlegające gięciu. W przypadku małego mimośrodu tak, że w rzucie bocznym średnice korb częściowo pokrywają się, przedkuwkę obliczeniową wykreśla się bez rozwinięcia postępując jak w przypadku odkuwki wydłużonej. Oprócz wyznaczonych wykrojów przygotowawczych I rodzaju stosuje się w tym przypadku dodatkowo wykrój kształtujący o odpowiednio opływowych kształtach lub przy bardzo małym mimośrodzie wykrój wstępny o bardzo dużych promieniach zaokrągleń krawędzi wykroju. Nieco odmienną grupę stanowią odkuwki wykorbione. Posiadając jedno wykorbienie mają cztery ostre wygięcia. Postępowanie zależne jest od szerokości wykorbienia B i wielkości mimośrodu, e (rys. 18). Przy dużych wielkościach B i e odkuwkę należy rozpatrywać jak odkuwkę o osi wygiętej. Podlega ona rozbiciu na części proste i wyginane, rozwinięciu w sposób opisany wcześniej, a następnie oblicza się i Rys. 18. Odkuwka wykorbiona z zaznaczeniem podziału na części proste (1, 3, 5) i wyginane (2, 4) wykreśla przedkuwkę obliczeniową. Na jej podstawie dobrane zostają wykroje przygotowawcze I rodzaju z uwzględnieniem konieczności zastosowania tutaj także wykroju gnącego. Przy dużej wielkości B i stosunkowo małym mimośrodzie e tak, że w rzucie bocznym średnice części 1 i 5 (rys. 18) częściowo się pokrywają, odkuwka nie podlega rozwinięciu, a przedkuwkę obliczeniową wykreśla się jak w przypadku odkuwki z osią wydłużoną. Oprócz wyznaczonych w oparciu o przedkuwkę obliczeniową wykrojów przygotowawczych I rodzaju stosuje się wykrój kształtujący o łagodnym zarysie (rys. 19). Przy małej wielkości B i małym mimośrodzie e klasyfikuje się odkuwkę do grupy odkuwek o osi Rys. 19. Zarys wykroju kształtującego dla odkuwki wykorbionej o małym mimośrodzie wykorbienia wydłużonej z tym, że oprócz odpowiednich wykrojów przygotowawczych I rodzaju stosuje się wykrój zgrubno wstępny o dużych promieniach zaokrągleń z nożami rozcinającymi. Formowanie odkuwki z małą wielkością B i dużym mimośrodem e oprócz wykrojów podanych wyżej, tzn. oprócz jednego z wykrojów przygotowawczych I rodzaju i wykroju zgrubno wstępnego z nożami rozcinającymi wymaga dodatkowo wykroju kształtującego (rys. 20). 30

31 Rys. 20. Zarys wykroju kształtującego pokazanego strzałką, stosowanego w procesie kucia odkuwki o małej szerokości wykorbienia B i dużym mimośrodzie e Odkuwka z kilkoma wykorbieniami, niezależnie od wymiarów poszczególnych wykorbień, w czasie kucia ulega zakleszczeniu i wykorbienia formowane są poprzez gięcie z rozciąganiem materiału. Z tej racji odkuwki takie z reguły traktuje się jak odkuwki z osią wydłużoną stosując oprócz odpowiednich wykrojów przygotowawczych I rodzaju wykroje gnące lub kształtujące, ewentualnie przy małych szerokościach wykorbień wykroje zgrubno wstępne z rozcinakami. Podgrupa 1.3. Odkuwki rozgałęzione. Rodzaje zastosowanych wykrojów zależą od kształtów i wymiarów odgałęzienia. Dla odkuwek pokazanych na rys. 8a,c dobieramy wykroje przygotowawcze I rodzaju tak jak dla odkuwki z osią wydłużoną, a następnie, jeśli wielkość x jest mała, zastosować należy wykrój zgrubno wstępny o bardzo uproszczonych kształtach i dużych zaokrągleniach. Przy większych wartościach wymiaru x dodatkowo, oprócz wykrojów wymienionych wyżej należy zastosować wykrój kształtujący przemieszczający materiał w kierunku odgałęzienia. Przy dużych wielkościach wymiaru x odkuwkę klasyfikuje się do grupy 1.2, czyli odkuwek z osią wygiętą chyba, że występ jest oddalony od końca odkuwki a wielkość x bardzo duża. Wówczas wskazane jest matrycować odkuwkę wstępnie w stanie złożonym tzn. formując odgałęzienie równolegle do osi głównej odkuwki, a następnie odginać odgałęzienie do położenia właściwego i matrycować wykańczająco. Dla odkuwek rozgałęzionych z osią wygiętą (rys. 8b) tok postępowania jest podobny do opisanego dla odkuwek podgrupy 1.2, z tym że w wykroju gnącym będzie następowało równocześnie kształtowanie odgałęzienia. Uformowane odgałęzienie nie może utrudnić wyjęcie przedkuwki z matrycy. Często między innymi i z tej racji dla jego pełnego uformowania konieczne jest zastosowanie wykroju zgrubno wstępnego. Uformowanie odkuwek podobnych do pokazanych na rys. 8d, gdy x 1 jest zbliżone do x 2, wymaga wykrojów I rodzaju wyznaczonych jak dla odkuwek z osią wydłużoną. W przypadku, gdy x 1 x 2 oprócz wykroju I rodzaju konieczne jest zastosowanie wykroju kształtującego. Podgrupa 1.4. Odkuwki rozwidlone. Uformowanie odkuwek typu pokazanego na rys. 9a kwalifikujących się do podgrupy 1.1, gdy l k /b k 1 wymaga oprócz wykroju dobranego wg postępowania właściwego dla odkuwek z osią wydłużoną (tutaj oś A B), także wykroju zgrubno wstępnego z nożami rozcinającymi dla rozdzielenia materiału na obie części rozwidlenia. Uformowa- 31

32 nie odkuwek pokazanych na rys. 9b, c, d, dla których stosunek l k /b k 1 i zakwalifikowanych do podgrupy 1.3 wymaga stosowania obok wykroju przygotowawczego I rodzaju także wykroju gnącego spełniającego ponadto funkcje wykroju kształtującego dla uformowania występu o wymiarze x (rys. 9c). Odkuwka pokazana na rys. 9e, odznaczająca się dużą wielkością x reprezentuje odkuwki rozwidlone z trzonem. Takie odkuwki klasyfikuje się jako odkuwki o osi wydłużonej (A B) i wyznacza się wykroje przygotowawcze I rodzaju zgodnie z opisanym wcześniej dla nich trybem postępowania. Ponadto należy zastosować wykrój zgrubno wstępny z nożami rozcinającymi dla wstępnego ukształtowania widełek. Grupa 2. Odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc okrągłe lub kwadratowe Podgrupa 2.1. Odkuwki w płaszczyźnie podziału matryc okrągłe. Przykłady odkuwek tej podgrupy podano na rys. 21. Rys. 21. Przykłady odkuwek podgrupy 2.1. [12] Odkuwkę pokazaną na rys. 21a wykonuje się w jednym wykroju po uprzednim spęczeniu na płaszczyźnie podziałowej matryc. W przypadku odkuwki z rys. 21b, gdy D w D cz lub D w D cz i h w /h t 2 (rys. 22) postępuje się podobnie. Natomiast, gdy h w /h t 2 potrzebne jest spęczenie w wykroju spęczającym. Wykonanie odkuwki z rys. 21c (odkuwka z denkiem)wymaga zastosowania wykroju zgrubno wstępnego i wykańczającego, jeżeli jej wysokość h t jest Rys. 22. Wpływ wysokości czopów na sposób kucia [12] duża, a grubość denka, pochylenia ścianek i oraz promienie zaokrągleń R i r są małe. W przeciwnym wypadku tzn., gdy h t jest małe a wielkości,, R i r duże wystarczy użycie tylko wykroju wykańczającego po uprzednim spęczeniu materiału na płaszczyźnie z boku wykroju lub ewentualnie w wykroju spęczającym. Odkuwkę z rys. 21d należy rozpatrywać jako dwie odkuwki. Pierwszą oznaczono liczbą 1 a drugą liczbami 2 i 3. Ostatecznie, dla całej 32

33 odkuwki przyjmuje się rozwiązanie przewidujące użycie większej liczby wykrojów. Podgrupa 2.2.Odkuwki kwadratowe w płaszczyźnie podziału matryc. Wskazania podane w odniesieniu do wykonywania odkuwek z podgrupy 2.1 są aktualne także w odniesieniu do odkuwek z podgrupy 2.2 po uwzględnieniu jednak ich specyfiki, np. przy dobieraniu kształtu materiału wyjściowego. Kucie tego rodzaju odkuwek (rys. 23a) zależy od długości czopów. Gdy są stosunkowo krótkie kolejność zabiegów zobrazowano na rys. 23. Materiał wyjściowy w postaci wałka (rys. 23b) zostaje spęczony a następnie uformowany w kształt zbliżony do kwadratu (rys. 23c). Ostateczne odkucie następuje w wykroju wykańczającym (rys. 23d). Odkucie krzyżaka z czopami o większej długości wymaga zastosowania wykroju przewężającego nadającego przedkuwce kształt pokazany na rys. 23e. Grupa 3. Odkuwki złożone Ze względu na różnorodność kształtu podawanie reguł postępowania mogłoby być tylko bardzo ogólne i dlatego niecelowe. Należy przy opracowywaniu procesu technologicznego kucia tego rodzaju odkuwek dostrzec podobieństwa do odkuwek z grup wcześniej omówionych i w odpowiedni sposób korzystać z zamieszczonych tam uwag. Rys. 23. Sposoby kucia krzyżaków [10] 3.4. Obliczenie wymiarów materiału wyjściowego [10] Pojęciem wymiary materiału wyjściowego obejmujemy jego objętość, ciężar, wymiary przekroju poprzecznego i długość. Objętość materiału V o musi uwzględniać samą objętość odkuwki V k jak również odpady w postaci wypływki i ewentualnego denka V r, a także straty spowodowane utlenianiem w procesie nagrzewania i kucia tzn. zgorzelinę V s. V o = V k V r V s 33

34 Objętość odkuwki V k oblicza się na podstawie rysunku odkuwki dzieląc ją na proste bryły geometryczne, których obliczone objętości należy zsumować. W przypadku odkuwek z osią wydłużoną objętość odkuwki wraz z wypływką dokonuje się w oparciu o przedkuwkę obliczeniową i wykres przekrojów. Objętość wypływki oblicza się wychodząc z objętości rowka na wypływkę, który prawidłowo winien być wypełniony w 80%. Zatem V r 0,8F r s r gdzie F r powierzchnia przekroju rowka prostopadle do jego krawędzi s r długość obwodu wykroju Straty na zgorzelinę określa się ze wzoru: Vk Vr S Vs 100 S ilość utlenionego metalu wynosząca 1 3 % zależnie od stosowanego grzania. Masa odkuwki G o wynosi: G o V o gęstość stali wynosząca 7,85 g/cm 3 Obliczenie wymiarów przekroju poprzecznego materiału wyjściowego F 0 i jego długości jest różne dla różnych procesów technologicznych kucia, tzn. dla różnych grup odkuwek. Odkuwki grupy 1 Odkuwki niewymagające wykroju przygotowawczego kute są z materiału o długości nieco mniejszej niż długość odkuwki, a przekrój wynosi F o (1,02 1,05)F śr V Fśr l l k długość odkuwki Odkuwki kute w wykroju wydłużającym posiadają przekrój materiału wyjściowego: Vg F0 l k g 0 34

35 gdzie: V g objętość łba odkuwki uwzględniająca straty na zgorzelinę i wypływkę. l g długość łba odkuwki. Zastosowanie wykroju zwężająco spłaszczającego lub kształtującego wymaga użycia materiału o przekroju: F 0 = (1,05 1,3)F śr natomiast kucie w wykroju podkuwającym prowadzi się z materiału o przekroju: F 0 = (1,02 1,2)F śr W obu ostatnich przypadkach niższe wielkości współczynników przyjmuje się dla odkuwek dłuższych. W wykroju podkuwającym możliwość zwiększenia przekroju materiału łba F g w stosunku do przekroju materiału wyjściowego F 0 jest ograniczona i wyraża ją zależność: Fg 2 2,3 [11] F0 Zależność ta ważna jest dla odkuwek o masie do 10 kg i stosunku l k /d śr 4. Przy stosunku obu przekrojów większym od 2,3 należy obok wykroju podkuwającego zastosować wykrój wydłużający. Wówczas przekrój materiału wyjściowego wyznacza się ze wzoru F 0 = F g z[f g (1,02 1,2)F śr ] gdzie z jest zbieżnością trzonu obliczoną wg wzoru zamieszczonego w poprzednim rozdziale. Obliczone wielkości F o należy zaokrąglić do najbliższego wymiaru ujętego w programie walcowania hut. Kształt przekroju niekiedy wyznacza proces technologiczny kucia (np. ostre przegięcia wymagają przekrojów okrągłych) lub kształt odkuwki. W pozostałych wypadkach zaleca się wybierać kształt prostokątny, najczęściej kwadratowy. Odkuwki grupy 2 Proces kucia tego rodzaju odkuwek dokonuje się głównie przez spęczanie. Podstawowym zadaniem jest dobrać takie wymiary materiału, aby nie nastąpiło wyboczenie. Równocześnie jednak przyjęcie zbyt dużego przekroju nie jest zalecane ze względu na proces cięcia oraz stopień przekucia i przebieg włókien. Wskazane jest by stosunek długości materiału do średnicy lub boku materiału wyjściowego mieścił się w zakresie 1,5 2,8. Większe wartości można przyjmować dla prętów ciętych na pile (powierzchnia cięcia jest pro- 35

36 stopadła do osi pręta), mniejsze w przypadku innego rodzaju cięcia np. cięcia na nożycach. Odkuwki grupy 3 Ze względu na złożony kształt odkuwki tej grupy wymagają indywidualnego rozpatrzenia i uwzględniając ich podobieństwa do odkuwek grupy 1 i 2 należy odpowiednio wykorzystać podane wcześniej wskazówki Projektowanie wykrojów przygotowawczych i matrycujących [10, 11, 12] Wykroje przygotowawcze Wykrój wydłużający Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje wykrojów wydłużających: zamknięty (rys. 24a) i otwarty (rys. 24b). Ten pierwszy umożliwia bardziej intensywny przebieg wydłużania i stosuje się go zwykle, gdy nie przewidywane jest zastosowanie innych wykrojów przygotowawczych. Wykroje wydłużające umiejscawia się równolegle do boku matrycy (do osi symetrii) lub pod kątem ok. 15 (rys. 24b) wówczas, gdy wykrój miałby niewielką długość względnie, gdy odciąga się tylko koniec materiału. Rozstęp h między kowadełkami wynosi: przy wydłużaniu bez późniejszego podkuwania Rys. 24 Wykrój wydłużający: a) zamknięty, b) otwarty. h 0,8 0,9 Fmin F min najmniejszy przekrój wydłużnej części odkuwki przy wydłużaniu z późniejszym podkuwaniem 36

37 h 0,8 0,9 V l w w Rys. 25. Płaszczyzny do wydłużania: a) między wykrojami, b) na brzegu matrycy gdzie V w i l w są odpowiednio objętością i długością części wydłużanych Długość kowadełek [13, 14] c = (1,1 1,5)d w d w średnica lub bok kwadratu materiału wyjściowego Mniejsze wartości współczynnika przyjmuje się dla większych wartości d w. Wysokość wykroju h 1 = 1,2h g, ale nie mniej niż 2h. Wysokość wybrania h 2 = d mm Promień zaokrągleń r = 0,25c, a r 1 = 2,5c Zgrubne wydłużenie, zwłaszcza odciąganie końca pręta pod kleszcze, można przeprowadzić na płaszczyznach podziałowych matrycy z boku matrycy (rys. 25b) lub między wykrojami (rys. 25a). Promień zaokrąglenia r przyjmuje wartość od 10 mm dla d w = 30 mm do 25 mm dla d w = 100 mm. Długość płaszczyzny do wydłużania musi być większa o 10 mm od długości części wydłużonej. Wykrój zwężająco spłaszczający Kształt wykroju pokazuje rys. 26. Wysokość wykroju h oblicza się ze wzoru: h = d i d i średnica przedkuwki obliczeniowej współczynnik wynoszący: dla trzonu 0,6 0,7 (mniejsze wielkości dla d w 50 mm) dla łba 1,0 1,1 (mniejsze wielkości dla d w 50 mm). Szerokość wykroju: 37

38 F b h w min 10 20mm F w przekrój materiału wyjściowego h min najmniejsza wysokość wykroju. Rys. 26. Wykrój zwężająco spłaszczający: N kierunek płynięcia materiału wzdłuż osi odkuwki, h wysokość wykroju w obszarze trzonu, h wysokość wykroju w obszarze łba, h min najmniejsza wysokość wykroju, d w średnica materiału wyjściowego Wykrój podkuwający Rozróżnia się wykroje podkuwające otwarte (rys. 27), zamknięte (rys. 28), niesymetryczne zamknięte zawierające w sobie elementy wykroju kształtującego (rys. 29) i wykroje zamknięte o zmiennej szerokości (rys. 30). Rys. 27. Wykrój podkuwający otwarty: D średnica materiału wyjściowego 38

39 Rys. 28. Wykrój podkuwający zamknięty. h' Rys. 29. Wykrój podkuwający niesymetryczny: 1, 5 h" Wysokość h dla wszystkich wykrojów podkuwających wyznacza się ze wzoru: h = d i d i średnica odkuwki obliczeniowej współczynnik dobierany z tablicy 11. Dla wykrojów niesymetrycznych (rys. 29) wzór odnosi się do wymiaru h + h. Tablica 11. Wielkość współczynnika. Wymiar materiału wyjściowego D < > 60 dla trzonu 0,8 0,75 0,7 dla łba 1,0 1,05 1,1 Poziome części wykroju odpowiadające trzonowi zastępuje się nachylonymi pod kątem 2 5 w kierunku odpowiedniego łba stosownie do podziału na przedkuwki elementarne. Wymiary rowka na końcu wykroju (rys. 27 i 28) wyznacza się wg tablicy 12, gdzie D oznacza wymiar materiału wyjściowego. 39

40 Tablica 12 Wymiary rowka [mm]. Metoda kucia D a c d R 3 R 4 < Kucie z ciętych kawałków materiału Kucie z pręta (odcinanie odkuwki w wykroju odcinającym) Szerokość wykroju b uzyskuje się z następujących wzorów: Wykrój zamknięty Fw b 1,15 h F w przekrój materiału wyjściowego h min minimalna wysokość wykroju Wielkość h winna mieścić się między 1,1d imax a 1,7D, gdzie d imax jest maksymalną średnicą odkuwki obliczeniowej a D średnicą materiału wyjściowego. Wykrój otwarty F b w 10mm h przy czym b winno mieścić się między d imax +10 a 1,5D. min min Rys. 30. Wykrój podkuwający zamknięty o zmiennej b szerokości, stosowany gdy k 1, 5 bc W przypadku kucia z pręta wcześniej na niektórych odcinkach odciągniętego, szerokość wykroju dla każdego z odcinków pręta o różnym przekroju będzie różna (rys. 30): dla wykroju zamkniętego F bk 1,15 h w k 40

41 h k wysokość wykroju w miejscu przejścia trzonu w łeb b k winno mieścić się między 1,1d imax a 1,7D. F bc 1,25 h c min F c średni przekrój trzonu odkuwki obliczeniowej dla wykroju otwartego F b h w k 10mm b winno mieścić się między d imax + 10 mm a 1,5D, lecz nie mniej niż F b h c min 10mm Przekrojowi poprzecznemu wykroju zamkniętego nadajemy jeden z kształtów pokazanych na rys. 31. Pręty o wymiarze D 80 mm zaleca się kuć w wykroju o kształcie pokazanym na rys. 31a powstałym jako łuk koła zatoczonego przez trzy punkty: skrajne punkty wykroju o szerokości b i punkt leżący w osi wykroju na głębokości h/2. Pręty o wymiarze D 80 mm, w obszarze trzonu zaleca się kuć stosując przekrój pokazany na rys. 31b utworzony z dwóch stycznych do łuku zatoczonego promieniem r, a w obszarze łba przekrój pokazany na rys. 31a. Rys. 31. Kształty przekroju zamkniętego wykroju podkuwającego 41

42 Wykrój kształtujący Obrys wykroju kształtującego w płaszczyźnie zaznaczonej na rys. 32 literami A A dobiera się tak, aby wykonywana w tym wykroju przedkuwka mieściła się w obrysie wykroju wykańczającego w płaszczyźnie podziału matryc z zachowaniem luzu na stronę 1 2 mm w obszarze trzonu i 3 5 mm w obszarze łba. Skrajne krawędzie wykroju winny leżeć na jednej linii (linia a a rys. 32), co pozwala na łatwe wyjmowanie przedkuwki. Poziome linie obrysu należy zastąpić pochylonymi pod kątem 2 5 w kierunku łba. Dla uniknięcia zakuć i podłamów należy stosować możliwie duże promienie zaokrągleń. Miejscami może być konieczne nawet wyjście poza obrys odkuwki. Szerokość wykroju oblicza się ze wzoru: Fw b (10 20)mm h min Rys. 32. Wykrój kształtujący [12]. 42

43 Wykrój gnący W wykroju gnącym (rys. 33) przedkuwka otrzymuje profil wpisujący się w obrys wykroju matrycującego w płaszczyźnie podziału matryc z zachowaniem luzu 2 10 mm na stronę. Rys. 33. Wykrój gnący; a a powierzchnia podziału matryc, c c powierzchnia podziału wykroju. W miejscach głębokich przegięć należy wykonać wykrój pogłębiony (wielkość h), dzięki czemu materiał lepiej wypełnia wykrój i nie ulega zbytniemu przewężeniu. Podział wykroju gnącego c c w stosunku do podziału matryc należy dobrać tak, aby z 1 = z 2, a występy N w górnej i dolnej matrycy miały zbliżoną wytrzymałość. Materiał zginany musi mieć przynajmniej dwa punkty podparcia w dolnej części wykroju oraz wskazane, dla osiowego ułożenia materiału, nadać występom ponad płaszczyzną podziałową matryc kształt wklęsły promieniem R odpowiadającemu głębokości h x = (0,1 0,2)h. Luz między ściankami obu matryc winien wynosić 4 14 mm w zależności od wielkości młota. Celem ustalenia materiału wzdłuż jego osi należy przewidzieć opory przednie lub tylne. F Szerokość wykroju wylicza się ze wzoru: b w 15mm h min 43

44 Wykrój spęczający Położenie wykroju spęczającego w matrycy przedstawia rys. 34. Celem zminimalizowania wymiaru matrycy płaszczyzna do spęcznia częściowo pokrywa się z rowkiem na wypływkę wykroju matrycującego. W związku z tym rowek ten ma zmieniony kształt (rys. 35) Rys. 34. Umiejscowienie wykroju spęczającego na powierzchni podziałowej matrycy; a, m wymiary powierzchni podziałowej, D średnica odkuwki, d średnica spęczonej przedkuwki, b+2b 1 szerokość wykroju na wypływkę w obrębie wykroju spęczającego, c odległość wykroju matrycującego od krawędzi kąta kontrolnego. 44

45 Wykrój spłaszczający Położenie wykroju spłaszczającego pokazuje rys. 35. Dla zminimalizowania wymiaru e, a więc i całej matrycy, płaszczyzna do rozpłaszczania, podobnie jak w przypadku wykroju spęczającego, częściowo pokrywa się z rowkiem na wypływkę wykroju matrycującego, który w związku z tym ma zmieniony kształt (patrz rys. 35). Rys. 35. Umiejscowienie wykroju spłaszczającego na powierzchni podziałowej matrycy; a, b wymiary powierzchni podziałowej, c odległość wykroju matrycującego od krawędzi kąta kontrolnego, l k i b k długość i szerokość wykroju matrycującego, b p szerokość wykroju spłaszczającego. 45

46 Wykrój odcinający Wykrój można umieścić w jednym z czterech naroży matrycy pod kątem = do jej krawędzi. Wymiary konieczne do zaprojektowania wykroju podaje rys. 36, na którym D jest średnicą materiału wyjściowego, h głębokością wykroju, f największym występem odkuwki w kierunku prostopadłym do płaszczyzny podziałowej, c największym występem odkuwki w płaszczyźnie podziałowej, b + b 1 szerokością wypływki. Rys. 36. Wykrój odcinający [13] Wykroje IV rodzaju wydłużająco odsadzające i wydłużająco podkuwające stanowią połączenie wcześniej omówionych odpowiednich wykrojów I rodzaju. 46

47 Wykroje matrycujące Wykrój wykończający Wykonuje się ten wykrój na podstawie rysunku odkuwki w stanie gorącym, a więc przy powiększonych wymiarach o wielkość skurczu. Położenie odkuwki na rysunku odpowiada jej położeniu w wykroju wykończającym. Wymiary wysokości odmierza się od linii podziału matryc, której położenie musi być jednoznacznie zwymiarowane. Poziome wymiary (w płaszczyźnie podziałowej) muszą uwzględniać skutki przyjętych pochyleń kuźniczych (zwiększenie grubości żeber i występów). Na tym rysunku nie umieszcza się obrysu gotowego wyrobu i nie podaje się odchyłek wymiarowych gotowego wyrobu (rys. 37). Wykrój wykończający wyposażony jest w rowek na wypływkę. Kształty i wymiary rowka podane są na rys. 38 oraz w tablicy 13 [14]. (Norma [14] nie została wprowadzona do stosowania i dlatego potrzebne z niej dane włączono do tekstu). F w jest przekrojem rowka na wypływkę. F Grubość mostka wypływki oblicza się ze wzoru: h O współczynnik wyznaczony z wykresu na rys. 39 F rzut powierzchni odkuwki na płaszczyznę podziałową matryc O obwód wykroju w płaszczyźnie podziałowej matryc. Rys. 37. Rysunki odkuwki; a) odbiorczy, b) do wykonania wykroju wykończającego Rys. 38. Wymiary rowków na wypływkę; a kształt zalecany, b stosowany przy obracaniu odkuwki o 180 do obcinania gratu, c stosowany w miejscach przewidywanego dużego wypływu materiału 47

48 Tablica 13. Wymiary rowków na wypływkę pokazanych na rysunku 38 Lp. h h 1 R Głębokość wykroju przy spęczaniu materiału Wymiary rowka na wypływkę przy wyciskaniu prostych kształtów przy wyciskaniu złożonych kształtów do powyżej 40 Rowek A Rowek B Rowek C l 1 l 2 F w l 1 l 2 F w l 1 l 2 F w [mm] [cm 2 ] [mm] [cm 2 ] [mm] [cm 2 ] 1 0,6 1,0 18 0, , ,74 1, ,8 3,0 20 0, , ,88 1,0 3 1,0 1,5 7 0,80 8 0, ,04 2, ,6 3,5 8 1,02 9 1, ,55 5 2,0 4, , , ,77 1,5 2,0 2,5 6 3,0 5, , , ,78 7 4,0 6, , , ,85 2,0 2,5 3,0 8 5,0 7, , , ,06 9 6,0 8,0 2,5 3,0 3, , , , ,0 10, , , ,03 3,5 3,5 4, ,0 12, , , ,08 Rys. 39. Wartość współczynnika β w b zależności od śr F ; b śr, l długość l l wykroju 48

49 Wykrój wstępny Znajduje zastosowanie głównie w przypadkach większych serii odkuwek o złożonej geometrii. Wykrój jest pozbawiony rowka na wypływkę. Pochylenie ścian przyjmuje się zazwyczaj takie samo jak w przypadku wykroju wykończającego, z wyjątkiem wykrojów głębokich, gdzie zwiększa się je o 1 2. Zwiększenie kąta pochylenia ułatwia wyjmowanie przedkuwki z wykroju, ale przy wąskich wgłębieniach utrudnia ich wypełnienie. Krawędzie wykroju zaokrągla się promieniem r 1 (rys. 40) powiększonym w stosunku do promienia r o 2 5 mm. Minimalną wielkość przyjmuje się do wykrojów o głębokościach do 10 mm, a maksymalną do wykrojów o głębokości powyżej 50 mm. Promień r 3 jest powiększony w stosunku do r 2 o minimum 3 mm. Nadmiernie duże promienie jednak powodują także Rys. 40. Przekrój poprzeczny wykroju matrycowego skutki negatywne powstaje wstępnego i wykończającego nadmiar ilości materiału u podstaw występów, co prowadzi do powstawania zakuć. Inaczej przedstawia się sytuacja w przypadku kucia w wykroju wstępnym (lub wykończającym) przedkuwki uprzednio giętej (rys. 41). Zbyt mały promień R prowadzi do powstania podłamów. Krawędź wykroju w płaszczyźnie przekroju A A zaokrągla się promieniem r lub załamuje jak pokazuje zarys oznaczony numerem 2. Na rysunku wykroju wstępnego podaje się tylko wymiary różne od wymiarów wykroju wykończającego. Rys. 41. Zaokrąglenie krawędzi wykroju wstępnego w płaszczyźnie podziału matryc 49

50 Wykrój zgrubno wstępny Znajduje zastosowanie głównie przy kuciu odkuwek rozwidlonych, z odgałęzieniami oraz odkuwek złożonych o przekrojach teowych i dwuteowch. Kształty wykroju zgrubno wstępnego znacznie różnią się w niektórych swoich częściach od kształtu wykroju wstępnego. Wykrój zgrubno wstępny z rozcinakiem przeznaczony do kucia odkuwek rozwidlonych pokazuje rys. 42. Szerokość rozcinaka A przyjmuje się równą około 0,25B w granicach od 8 do 30 mm. Kąt wynosi zależnie od przyjętej wielkości h, która winna zawierać się w granicach (0,4 0,7)H. Do kucia odkuwek o przekroju dwuteowym stosuje się jeden z wykrojów pokazanych na rys. 43 zależnie od wymiarów żeber: gdy h 2b zaleca się stosować wykrój z rys. 43a. Promień R 1 (na rysunku wykroju wstępnego oznaczono r 1 ) i kąt przyjmuje się jak dla wykroju wstępnego. Szerokość B w jest mniejsza od Rys. 42. Wykrój zgrubno wstępny z rozcinakiem szerokości wykroju wykańczającego B o około 2mm. Wysokość h w wyznacza się z równości powierzchni przekrojów projektowanego i odkuwki. 50

51 Rys. 43. Konstrukcja wykroju zgrubno wstępnego dla odkuwek o przekroju dwuteowym; 1 zarys wykroju wykończającego, 2 zarys wykroju zgrubno wstępnego. gdy h 2b zaleca się stosować wykrój z rys. 43b. Obowiązują wskazania jak w przypadku wykroju poprzedniego, a ponadto zasada że f 1 = f 2. Wysokości: h w = h w 2y h w = h w + 2x x = 0,25(H h w ) dla odkuwek z dużym rozstawieniem żeber zaleca się stosowanie wykroju z rys. 43c. Obowiązują wcześniej podane zasady, z tym że równość powierzchni odnosi się do wielkości oznaczonych f I oraz f II. Promień R 2 przyjąć równy promieniowi r 3 w wykroju wstępnym. Dla kucia odkuwek z odgałęzieniami stosuje się wykrój zgrubno wstępny o prostych i łagodnych kształtach. Przejście od kształtu zasadniczego do rozwidlenia wykonuje się promieniem 2 5 razy większym od promienia przejścia w odkuwce. 51

52 3.6. Projektowanie matrycy Prawidłowo narysowaną i zwymiarowaną matrycę pokazano na rys. 44. Bazę wymiarową stanowi kąt kontrolny (dwie zfrezowane na szerokości mm i głębokości ok. 5 mm wzajemnie prostopadłe boczne powierzchnie matrycy). Rysunek zawiera wymiary ustalające położenia wykrojów oraz ich wymiary z wyjątkiem wymiarów wykrojów wykańczającego i wstępnego, które wykonuje się wg odrębnych rysunków wykrojów lub odkuwek. Nie wymiaruje się ogona jaskółczego, który ma odpowiadać gniazdu bijaka i poduszki wybranego młota. Wymiary zaogonowania matryc podaje norma PN 73/M Rys. 44. Matryca wielowykrojowa [11] 52

53 Powierzchnia oporowa dla ogona matrycy winna wynosić minimum 450 cm 2 na każde 25 kj energii uderzenia lub 50 kg masy części spadających młota. Powierzchnia oporowa matrycy (powierzchnia podziału matryc minus powierzchnia wykrojów) nie powinna być mniejsza niż cm 2 na każde 25 kj energii uderzenia młota [14]. Szerokość matrycy [14] jednowykrojowej wyznacza się ze wzoru: B = cb max gdzie b max jest maksymalną szerokością wykroju (bez rowka na wypływkę), a c jest współczynnikiem wynoszącym od 2,5 do 3,5 dla wykrojów głębokich (powyżej 50 mm) lub o połowę mniej dla wykrojów płytkich. Większe wartości c przyjmuje się dla większych szerokości wykrojów. Szerokość matrycy wielowykrojowej wyznacza się ze wzoru: B = b 1max + b 2max + b 3max S 1 + (n 1)S n + S 3 gdzie: b 1max, b 2max, b 3max największe szerokości poszczególnych wykrojów S 1, S 3 odległości wykrojów od krawędzi matrycy S n odległości między wykrojami S 1 = (1,52)h 1 S 3 = (1,52)h 3 S n = (1,52)h n h 1, h 3, h n głębokości odpowiednich wykrojów. Długość matrycy L oblicza się wg. wzoru L min = l max + 2S l max maksymalna długość wykroju S odległość od wykroju od krawędzi matrycy Wysokość matrycy H (łącznie z jaskółczym ogonem) oblicza się za pomocą wzoru: H min = c 1 h max h max największa głębokość wykroju c 1 współczynnik zależny od h max dobierany z tablicy

54 Tablica 14. Wartości współczynnika c 1 h max c ,5 Środek matrycy powinien leżeć w osi bijaka młota i pokrywać się z punktem wyznaczonym przecięciem się osi ogona matrycy i osi czopa ustalającego (tzn. z poprzeczną osią symetrii matrycy). Środkiem matrycy zazwyczaj jest środek ciężkości rzutu wykroju wykończającego na płaszczyznę prostopadłą do kierunku uderzenia bijaka. Przy kuciu w wykroju wykończającym i wstępnym środek matrycy umieszcza się na linii łączącej środki ciężkości obu wykrojów w odległości od środka ciężkości wykroju wykończającego równej 1/3 ich rozstawu (rys. 45). 2/3 L L 1/3 L Oś wykroju wstępnego Oś wykroju wykończającego Oś matrycy Rys. 45. Wyznaczanie środka matrycy mającej wykrój wstępny i wykończający Prawidłowe rozmieszczenie wykrojów przygotowawczych i matrycujących na płaszczyźnie podziału matryc przedstawia rys

55 Rys. 46 Zalecane rozmieszczenia wykrojów 55

56 4. Projektowanie przyrządów do kształtowania wyrobów z blachy Kształtowanie na zimno blach obejmuje cięcie blach, gięcie blach oraz ich tłoczenie rozumiane jako formowanie przez wytwarzanie płaskiego stanu naprężeń ściskająco rozciągających. Należy jednak zaznaczyć, że w literaturze i praktyce często nazywa się wszystkie wymienione metody kształtowania blach terminem tłoczenie, a służące do tego celu przyrządy tłocznikami. Rozpowszechnienie kształtowania blach na zimno wynika z jego zalet: możliwość formowania wyrobów o złożonych kształtach, sztywnych a równocześnie lekkich mała pracochłonność wytwarzania na przyrządach do kształtowania blach i duża ich trwałość sprawia, że koszt wyrobu jest niski duża wydajność urządzeń, stosunkowo łatwa mechanizacja lub automatyzacja procesu produkcyjnego małe zużycie materiału (mały udział ciężaru odpadu do ciężaru wyrobu) uzyskiwana dokładność często pozwala uniknąć wykańczającej obróbki skrawaniem Wiele z tych zalet może zostać całkowicie lub częściowo zaprzepaszczonych, jeśli popełni się błędy w projektowaniu przyrządów. Z tego powodu dokładne i krytyczne przemyślenie procesu technologicznego wykonania rozpatrywanego wyrobu przez konstruktora przyrządu jest jego pierwszym zadaniem. Wielkość i kształt wyrobu, jego dokładność, wielkość produkcji, rodzaj i grubość materiału, rodzaje i ilość przyjętych zabiegów, wymiary materiału wyjściowego i jego stan technologiczny mają decydujący wpływ na przyjęte w projektowaniu przyrządu rozwiązania konstrukcyjne. Wielkość, kształt i dokładność wyrobu podobnie jak wielkość produkcji i gatunek materiału są rozstrzygnięciami, na które najczęściej ani technolog ani konstruktor przyrządu nie mają wpływu. Pozostałe elementy procesu technologicznego w procesie projektowania przyrządu mogą być poddane weryfikacji celem uproszczenia zarówno przyrządu jak i samego procesu produkcji. W szczególności należy wziąć pod uwagę poszczególne zabiegi, możliwość ich łączenia (lub dzielenia), rodzaj i wielkość możliwych do wykorzystania pras, kształt i wymiary materiału wyjściowego, sposób jego podawania oraz odbioru odpadów, możliwą mechanizację czynności pomocniczych lub automatyzację całego lub części procesu wytwórczego. Projektowanie procesu technologicznego i projektowanie przyrządów do tego procesu są pracami, które ściśle się ze sobą wiążą i wzajemnie na siebie oddziaływują. Opracowanie procesu technologicznego winno obejmować następujące czynności: 56

57 przeanalizowanie konstrukcji wyrobu pod względem jego technologiczności i przeznaczenia oraz, jeśli to możliwe i konieczne, wniesienie sugestii dotyczących zmian konstrukcyjnych wykonanie rozwinięcia przedmiotu z uwzględnieniem wymaganego przebiegu włókien, dobór kształtu i wymiarów materiału wyjściowego uwzględniając nie tylko jego minimalne zużycie, ale również prostotę rozwiązań konstrukcyjnych tłoczników. W przypadku gięcia, jeśli jest to możliwe, linia gięcia powinna być prostopadła do kierunku przebiegu włókien dobór najbardziej racjonalnych ze względów technicznych i ekonomicznych kolejnych operacji i zabiegów określenie rodzajów i schematów przyrządów z uwzględnieniem sposobu wykonywania czynności pomocniczych. Uwzględnienie ewentualnych jałowych taktów przyrządów wielotaktowych rozważenie ustawienia i zamocowania przyrządów na prasie, odbioru odpadów i wyrobów. Tablica 15. Klasyfikacja przyrządów do kształtowania wyrobów z blach wg cech konstrukcyjnych [15] Wykrojniki Przyrządy do gięcia Tłoczniki do ciągnienia Tłoczniki złożone Kierunki ruchu narzędzia i suwaka prasy zgodne Kierunki ruchu niezgodne Kierunki ruchu zgodne Kierunki ruchu niezgodne Bez dociskacza Z dociskaczem sterowanym sztywnym Z dociskaczem sprężystym Bez dociskacza Z dociskaczem sterowanym sztywnym Z dociskaczem sprężystym Bez prowadzenia Z prowadzeniem bezpośrednim Z prowadzeniem pośrednim Bez prowadzenia Z prowadzeniem pośrednim Bez prowadzenia Z prowadzeniem bezpośrednim Z prowadzeniem pośrednim Nożowe Zwykłe Bez dociskacza Z dociskaczem sprężystym Bez dociskacza Z dociskaczem sprężystym Rodzaje ostatecznie przyjętych w procesie technologicznym operacji i zabiegów są punktem wyjścia w ustaleniu rodzajów przyrządów niezbędnych do procesu wytwórczego. Tablica 15 ujmuje rodzaje przyrządów i ich możliwe odmiany konstrukcyjne. Jakkolwiek wszystkie one mają wiele elementów 57

58 wspólnych to jednak różnice między rodzajami przyrządów są na tyle zasadnicze, że ich projektowanie omówione zostanie w odrębnych rozdziałach. 4.1.Projektowanie wykrojników Rozróżnia się wykrojniki jednozabiegowe, na których wykonuje się jeden zabieg (rys. 47) np. dziurkowanie albo tylko wycinanie lub tylko rozcinanie itd. oraz wielozabiegowe, na których wykonuje się kilka zabiegów. W przypadku, gdy wyrób wymaga jednego zabiegu, rozstrzygnięcie jest oczywiste. Trudniej jest, gdy wyrób wymaga kilku zabiegów. Można wówczas zastosować kilka wykrojników jednozabiegowych, ale wymaga to określenia sposobu transportu półwyrobów między kolejnymi tłocznikami. Rozwiązanie takie stosuje się w produkcji masowej przy automatyzacji procesu technologicznego złożonych wyrobów. Przenoszenie półwyrobów miedzy kolejnymi tłocznikami dokonuje się za pomocą podajników, często podajników krokowych. W Rys. 47. Wykrojnik jednozabiegowy [16]; 1 płyta głowicowa, 2 przekładka stemplowa, 3 płyta stemplowa, 4 stempel, 5 słup prowadzący, 6, 11 pierścień zabezpieczający, 7 kołek ustalający, 8 płyta spychająca 9 listwa prowadząca, 10 płyta tnąca, 12 płyta podstawowa [16]. innych przypadkach zazwyczaj stosuje się wykrojniki wielozabiegowe, które mogą być wielotaktowe lub jednoczesne. Zasadę pracy obu rodzajów wykrojników przypomina rys. 48. Rys. 48. Schemat działania wykrojnika wielozabiegowego: a) wielotaktowego z uwidocznionym odkształceniem ciętego materiału, b) jednoczesnego [16]. 58

59 Każdy z nich ma swoje zalety i wady. Odkształcenia powstałe w czasie cięcia na wykrojniku wielotaktowym pokazano na rys. 48a. Dokładność wyrobów uzyskiwanych (dotyczy głównie wzajemnego położenia obrysu zewnętrznego i otworów) na wykrojnikach wielotaktowych jest niższa niż przy wykorzystaniu wykrojników jednoczesnych. W pierwszym przypadku mieści się w granicach klas 13 do 16, w drugim 9 do 14. Zadziory powstałe w czasie dziurkowania i wycinania w wykrojnikach jednoczesnych leżą po jednej stronie wyrobu, w przypadku wykrojników wielotaktowych po przeciwnych stronach. Ogólnie stosuje się zasadę, że wyroby większe oraz o większej dokładności wykonuje się za pomocą wykrojników jednoczesnych (rys. 49). Wyroby małe i mało dokładne wykonuje się przy użyciu wykrojników wielotaktowych (rys. 50), pamiętając o tym, że wykrojniki wielotaktowe są zazwyczaj tańsze od wykrojników jednoczesnych, chociaż przy wykrawaniu elementów o złożonych kształtach koszt wykonania wykrojnika jednoczesnego może okazać Rys. 49. Wykrojnik jednoczesny; 1 płyta głowicowa, 2 przekładka stemplowa, 3 pierścień tnący, 4 stempel, 5 wypychacz, 6 spychacz, 7, 8 sprężyny spychacza i wypychacza, 9 słup prowadzący, 10 tuleja tnąca, 11 płyta podstawowa [16] się niższy. Przyjęcie właściwego rozwiązania ułatwią dane zawarte w tablicy 16 [17]. Tablica 16. Dobór typu wykrojnika Stopień dokładności przedmiotów Wymiary przedmiotów [mm] duże ( ) średnie (50 200) małe (do 50) Wykrojnik jednoczesny, niekiedy wielotaktowy z dotłaczaniem Jak wyżej Wykrojnik jednoczesny lub wielotaktowy Wykrojnik wielotaktowy Podwyższony Wykrojnik jednoczesny Wykrojnik jednoczesny Średni Obniżony Wykrojnik wielotaktowy Wykrojnik wielotaktowy 59

60 Rys. 50. Wykrojnik dwutaktowy [16] Celem zwiększenia wydajności a równocześnie uzyskania oszczędności zużywanego materiału znajdują niekiedy zastosowanie wykrojniki wielotaktowe wielorzędowe, które jednak mając bardziej złożoną konstrukcję są droższe. Dane zawarte w tablicy 17 [17] stanowią pomoc w podjęciu ewentualnej decyzji o ich zastosowaniu. Tablica 17. Stosunek kosztu wykrojników Typ wykrojnika Kształt przedmiotu prosty złożony Jednorzędowy 1 1 Trzyrzędowy 1,5 1,7 1,8 2,4 Pięciorzędowy 1,8 2,2 2,5 3,5 Rozmieszczenie wykrojów w taśmie Rozróżnia się wykrawanie bezodpadowe i z odpadami. To pierwsze polega na wykrawaniu elementów w sposób pokazany w tablicy 18, a drugie z zachowaniem odstępów między wykrojami i brzegami taśmy pokazano w tablicy 19. Przeznaczeniem odstępów jest skompensowanie błędów podawania i ustalania taśmy (pasów) w wykrojniku. Pierwszą metodę stosuje się, zatem tylko do wyrobów, które dopuszczają niedokładności konturów powodowane wymienionymi błędami ustalenia taśmy. Wielkości odstępów między sąsiednimi wykrojami oraz brzegami taśmy w drugiej metodzie podaje tablica

61 Tablica 18. Podstawowe układy wykrojów przy wykrawaniu małoodpadowym i bezodpadowym [17] Układy wykrojów Szkic Zastosowanie Sposób podawania materiału Prosty Pochyły Do przedmiotów o zarysie prostokątnym lub trapezowym Ręczne podawanie do zderzaka (można wykrawać po 2 szt. przy Do przedmiotów o kształcie jednym skoku suwaka) kątownika lub o innym zarysie, dopuszczających pewne wady zarysu Naprzemianległy Złożony Do przedmiotów o kształcie T, U itp., dopuszczających pewne wady zarysu Podawanie ręczne i automatyczne (po 2 szt. przy jednym skoku suwaka) Do dwóch różnych przedmiotów o jednakowej grubości o uzupełniających się zarysach Wielorzędowy Do przedmiotów prostokątnych, kwadratowych lub sześciokątnych, o małych wymiarach w produkcji wielkoseryjnej i masowej Podawanie ręczne lub automatyczne (po kilka sztuk przy jednym skoku suwaka) Z wycinaniem mostków Do przedmiotów o kształcie wydłużonym wykonywanych z pasów lub z taśmy bez odcinania materiału wzdłuż dłuższych boków Podawanie ręczne do zderzaka Tablica 19. Podstawowe układy wykrojów przy wykrawaniu z odpadami [17] Układy wykrojów Szkic Zastosowanie Sposób podawania materiału Prosty Do przedmiotów o prostym geometrycznym kształcie (prostokąt, koło, kwadrat) Podawanie ręcznie lub automatyczne 61

62 Pochyły Do przedmiotów o kształcie kątownika lub innym złożonym zarysie, który przy prostym rozmieszczeniu daje duże odpady Naprzemianległy Do przedmiotów o kształcie T, U itp., które przy prostym lub pochyłym rozmieszczeniu dają duże odpady Złożony Do dwóch różnych przedmiotów o jednakowej grubości, w produkcji wielkoseryjnej i masowej Podawanie automatycznie Wielorzędowy Z wycinaniem mostków Do przedmiotów o małych wymiarach, w produkcji wielkoseryjnej i masowej Podawanie ręczne, częściej automatyczne Do małych wąskich przedmiotów (wskazówki zegarków i podobne przedmioty) lub do wielotaktowego ciągnienia w taśmie, w produkcji wielkoseryjnej i masowej Zastosowanie wykrawania kilku przedmiotów przy jednym skoku suwaka prasy w układzie jedno lub wielorzędowym wielotaktowym wymaga szczególnie przemyślanego rozmieszczenia wykrojów w taśmie. Przykład jednorzędowego jednoczesnego wykrawania trzech przedmiotów w systemie wielotaktowym przedstawia rys. 51. Trzy stemple wykrawające kształt zewnętrzny i sześć stempli wykrawające otwory muszą być rozmieszczone w kolejności i odległościach pokazanych na rys. 51 dla omawianego przypadku, lub wg danych ujętych w tablicy 21 dla przypadków innej krotności. Skok taśmy równa się odpowiedniej szerokości przedmiotu i mostka [na rysunku: 3(B + a) = 60]. Minimalna szerokość pasa (taśmy) B zależy od jego ustalenia w wykrojniku. Przy ustaleniu za pomocą jednej listwy i bocznego do niej docisku B = D + 2b + T 62

63 Tablica 20. Minimalne odległości między sąsiednimi wykrojami oraz między wykrojem, a brzegiem taśmy [mm], [18] Grubość materiału g Dla wykrojów okrągłych lub z zaokrągleniami r > 2g między wykrojami od krawędzi paska Dla wykrojów z częściami prostokątnymi o długości l < 50 mm między wykrojami od krawędzi paska Dla wykrojów z częściami prostokątnymi o długości 1 > 5U mm lub z zaokrągleniami r < 2g między wykrojami od krawędzi paska do 0,25 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,0 0,25 0,5 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 1,8 2,0 0,8 1,2 0,8 1,0 1,2 1,5 1,3 1,8 1,2 1,6 1,0 1,2 1,5 1,8 1,8 2,0 1,6 2,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,0 2,2 2,0 2,5 1,5 1,8 2,0 2,2 2,2 2,5 2,5 3,0 1,8 2,2 2,2 2,5 2,5 2,8 3,0 3,5 2,2 2,5 2,5 2,8 2,8 3,2 3,5 4,0 2,5 2,8 2,8 3,2 3,2 3,5 4,0 5,0 3,0 3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 5,0 12,0 0,60g 0,70g 0,70g 0,8g 0,8g 0,9g Rys. 51. Jednorzędowe wielotaktowe wykrawanie trzech przedmiotów jednocześnie [17] 63

64 Tablica 21. Odstępy między stemplami przy różnej krotności wykrawania [17] Odstęp między osiami Krotność wykrawania Skok podawania stempli do wycinania zewnętrznych zarysów stempli do dziurkowania Dwukrotne 2h 3h 3h Trzykrotne 3h 2h 2h Czterokrotne 4h 3h 3h Pięciokrotne 5h 2h 2h Uwaga! h podziałka rozmieszczenia wykrojów równa sumie szerokości przedmiotu i mostka. Przy ustalaniu między dwoma listwami B = D + 2(b + T) + z gdzie: stempli do wycinania i do dziurkowania D wymiar wycinanego przedmiotu w kierunku prostopadłym do długości taśmy b odległość od krawędzi pasa wg. tablicy 20 T tolerancja szerokości taśmy z najmniejszy luz między listwami prowadzącymi i taśmą. Wymogi bezpieczeństwa pracy Praca w tłoczni jest niezmiernie monotonna, a tym samym bardzo nużąca i niebezpieczna. Stopień bezpieczeństwa zależy od zastosowanych metod wykonywania czynności pomocniczych oraz od rozwiązań konstrukcyjnych wykrojnika [19, 20]. a) b) 2h 64

65 c) d) Rys. 52. Maksymalne i minimalne odległości między stałymi i ruchomymi częściami wykrojników dopuszczalne ze względów bezpieczeństwa pracy Zamocowanie tłocznika na prasie musi być pewne. W tym celu w części mocowanej na stole prasy należy przewidzieć wystarczająco dużo powierzchni do uchwycenia łapami lub zaprojektować rowki ewentualnie otwory pod śruby. Część górna mocowana do suwaka prasy musi posiadać elementy mocujące zależne od jej ciężaru i sił występujących podczas ruchu powrotnego suwaka prasy. Bardzo ważne jest by zachować odpowiednie odległości między ruchomymi i stałymi częściami tłocznika jak pokazano na rys. 52. Odległości od krawędzi płyty prowadzącej do stempli lub osłony oraz wielkości szczelin w osłonach tłoczników pokazanych na rys. 53 powinny odpowiadać wielkościom podanym w tablicy 22. a) b) Rys. 53. Odległości stempla lub osłony od krawędzi płyty prowadzącej (B) oraz wielkości szczelin (A), dopuszczalne ze względów bezpieczeństwa pracy 65

66 Tablica 22. Dopuszczalne wielkości szczelin i odstępów oznaczonych na rysunku 52 [19]. B, nie mniej niż: A [mm] 40 powyżej 8 do powyżej 12 do powyżej 16 do powyżej 20 do powyżej 24 do powyżej 28 do 32 W wykrojnikach z prowadzeniem stempla w płycie prowadzącej wyjście stempla z płyty prowadzącej podczas pracy tłocznika jest niedopuszczalne. W wykrojnikach ze słupami prowadzącymi, słupy nie powinny wychodzić z tulejek prowadzących w górnym położeniu suwaka prasy. W przypadku niemożności spełnienia tego wymogu końce słupów muszą być stożkowe by umożliwić ich bezpieczne wchodzenie w tulejki prowadzące i to przed zetknięciem się stempla z materiałem. Poza tym w takim przyrządzie zamocowanie górnej jego części nie może być wyłącznie przy pomocy czopa, a przestrzeń między tulejkami i słupami odpowiednio zabezpieczona. W zależności od warunków bezpieczeństwa pracy wykrojnika określa się jego stopnie zagrożeń (rys. 54 do 56). Rys. 54. Wykrojnik o konstrukcji całkowicie zamkniętej; 1 stopień zagrożenia 0 [20] Rys. 55. Wykrojnik o konstrukcji częściowo zamkniętej [20]; dla H 100mm 2 stopień zagrożenia 00, dla H 25mm 3 stopień zagrożenia

67 Opisane wymagania bezpieczeństwa pracy odnoszą się także do pozostałych przyrządów do kształtowania blach. Rys. 56. Wykrojnik o konstrukcji otwartej [20]; dla: H 100mm i h 8mm 2 stopień zagrożenia 00, H 25mm i h 8mm 3 stopień zagrożenia 000, H 25mm i h 8mm 4 stopień zagrożenia 0000, H 25mm i h 8mm 5 stopień zagrożenia Konstruowanie wykrojnika Konstruując wykrojnik należy spełnić następujące wymagania: uzyskany na wykrojniku wyrób musi być zgodny z rysunkiem i ewentualnymi dodatkowymi wymaganiami. wykrojnik musi spełnić wymogi technologiczności konstrukcji. Oznacza to, między innymi, że konstruktor musi mieć świadomość sposobu wykonania poszczególnych elementów, ich montażu i regeneracji oraz możliwości narzędziowni. koszt wykonania wykrojnika na jednostkę wyrobu musi spełniać wymogi ekonomii produkcji. praca na wykrojniku musi być bezpieczna. Elementy wykrojnika Stemple Terminologie, ważniejsze cechy i charakterystyki wymiarowe stempli ujęte są w normie [21] i pokazane na rys. 57 oraz w tablicy 23. Ta sama norma podaje podstawowe rodzaje stempli (rys. 58). Stemple okrągłe z kołnierzem stożkowym stosuje się do wycinania małych otworów o wymiarach od 0,2 67

68 mm do 15 mm [22, 23 i 24]. Przykłady zamocowania stempli mniejszych do 4 mm pokazuje rys. 59, a większych do 10 mm rys. 60. Zalecane wymiary i tolerancje podano odpowiednio na rys. 61 i w tablicy 24 oraz na rys. 62 i w tablicy 25. Tolerancja współosiowości 1 dla d 1 3 mm wynosi 0,008, a dla d 1 10 mm 1 = 0,01 mm. Stemple o większych wymiarach okrągłe, kwadratowe i owalne ujęte są w normach [26, 27, 28]. Przykłady ich zamocowania podano na rys. 63, a zalecane wymiary i tolerancje dla stempli okrągłych ujęto na rys. 64 i w tablicy 26, dla stempli kwadratowych na rys. 65 i w tablicy 27 a dla stempli owalnych na rys. 66 i w tablicy 28. Tolerancje współosiowości 1 wynoszą od 0,01 mm do 0,025 mm zależnie od wymiaru d 1 lub a. Tolerancje równoległości i prostopadłości 2 wynoszą od 0,004 mm do 0,01 mm zależnie od wymiaru d 1 lub a. Rys. 57. Główne części stempla Stemple, podobnie jak i inne części przyrządów do kształtowania blach, produkowane są przez wyspecjalizowane firmy, a ich kształty i wymiary podane są w odpowiednich katalogach [29, 30]. Dla przykładu stemple okrągłe o średnicy od 0,5 do 2,9 mm i kwadratowe ujęte w katalogu [30], wykonane ze stali HS 652 (SW7M) lub ze stali X160CrMoV 12 1 (NC11LV) pokazane są odpowiednio na rys. 67 i 68, a ich wymiary ujęto w tablicach 29 i 30. Tablica 23. Nazwy części stempla oznaczonych na rysunku 57 68

69 Lp. Terminy Lp. Terminy 1 kołnierz 13 kształt części roboczej 2 grubość kołnierza 14 okrągły 3 średnica kołnierza 15 kwadratowy 4 promień 16 owalny 5 część chwytowa 1 17 prostokątny 6 średnica chwytu 18 większy wymiar 7 część prowadząca 19 mniejszy wymiar 8 promień 20 przekątna 9 część robocza 21 otwór do kołka wyrzutnika 2 10 wymiar części roboczej 22 otwór do łba kołka wyrzutnika 11 długość części roboczej długość całkowita 1) Część chwytowa częściej zwana jest chwytem 2) Wyrzutnik częściej zwany jest odklejaczem gwint wewnętrzny do wkrętu zabezpieczającego Stemple inne niż ujęte w normach lub oferowane w katalogach konstruktor musi zaprojektować samodzielnie, ale jeśli to możliwe, po uwzględnieniu różnic, powinien korzystać z danych zawartych w podanych źródłach jako istotnych wskazówek w procesie projektowania. Kształt i wymiary części roboczych stempla oraz kształt i wymiary współpracującego otworu roboczego w płycie tnącej decydują o uzyskaniu wyrobu o właściwym kształcie i wymiarach mieszczących się w wymaganym polu tolerancji. Równocześnie decydują one o prawidłowym przebiegu procesu cięcia, który wymaga zachowania między obu częściami roboczymi właściwej szczeliny (luzu). 69

70 Rys. 58 Podstawowe rodzaje stempli tnących 70

71 Rys. 59. Przykład zamocowania stempla o średnicy do 4mm [24] Rys. 60. Przykład zamocowania stempla o średnicy do 10 mm [25] W przypadku wykrawania elementów cienkich a także o złożonych kształtach zagadnienie uzyskania właściwych wymiarów wyrobu rozwiązuje się wykonując jeden z elementów, zazwyczaj stempel i dopasowując do niego drugi, zazwyczaj płytę tnącą z zachowaniem między nimi wymaganego luzu. Wymiary krawędzi tnących stempla wycinające kształty zewnętrzne wyrobu (szerokość, długość) są równe wymiarom nominalnym wyrobu pomniejszonym o wartość luzu. Wymiary krawędzi tnących stempla wycinające kształty wewnętrzne (otwory, wycięcia) są równe wymiarom nominalnym wyrobu. Wymiary krawędzi tnących stempla wycinające promienie o środku krzywizny wewnątrz zarysu wyrobu pomniejsza się o połowę luzu, a wycinające promienie o środku krzywizny na zewnątrz zarysu wyrobu powiększa się o połowę luzu. Wymiary określające położenie np. wycięcia od osi wyrobu przyjmuje się równe wymiarom wyrobu. W przypadku wycinania kształtów okrągłych z grubych blach można stosować niezależne tolerowanie krawędzi roboczych stempla i płyty tnącej. Metodę tę poleca się szczególnie tam, gdzie przewiduje się pękanie części 71

72 roboczych, a więc najczęściej cienkich stempli i konieczność ich wymiany. Niezależne tolerowanie pozwala łatwo dorobić uszkodzoną część. Rys. 61. Małe stemple okrągłe, wymiary patrz tablica 24 [24] Tablica 24. Wymiary stempla pokazanego na rysunku 61 d Stopniowanie 1 wymiaru d 1 d 2 d 3 l L R max powyżej do co: 0,2 1 ) 0,4 1,6 2,5 2, ,4 0,75 4 0,05 0,75 1,5 3,0 4, ,5 3,0 3,5 4,5 6 3,0 3,5 4,0 5, ,1 3,5 4,0 4,5 5,5 8 1) 0,2 mm włącznie. Rozkład pól tolerancji części roboczych stempla i płyty tnącej na tle pola tolerancji wyrobu będącego krążkiem lub otworem oraz wzory potrzebne do obliczenia poszukiwanych wymiarów podano na rys. 69. Nie uwzględniono zmian wymiarów spowodowanych cieplną rozszerzalnością części roboczych w wyniku ich pracy oraz sprężynowania, bowiem zazwyczaj nie jest to konieczne. Gdyby jednak okazało się istotne poleca się publikacje [31]. Wielkość luzów, a także naddatków na wytarcie podano w tablicy 31. Dla grubości ciętej blachy powyżej zaznaczonej w tablicy linii dopuszcza się wyłącznie tolerowanie stempla i dopasowanie do niego płyty tnącej. Czołowa powierzchnia części roboczej stempla zazwyczaj jest prostopadła do osi stempla (rys. 70). Stosunek średnicy części roboczej d do grubości ciętej blachy g, ze względów wytrzymałościowych i ze względu na sztywność, nie powinien być mniejszy od 1,0 do 1,5. Długość części roboczej nie powinna być większa niż 3d dla stosunku d/g = 1 i 4d dla d/g = 2. Powyżej części roboczej, a poniżej części chwytowej stempla wyróżnia się trzon o średnicy d 1 (rys. 70), której wielkość ze względów na przeciętne dopuszczalne naprężenia ściskające materiału stempla i przeciętną wytrzymałość na ścinanie ciętego materiału winna być większa od 2g. Jeżeli d także jest większe od 2g średnice części chwytowej i roboczej należy przyjąć te same (rys. 70a), (co stwarza dobre warunki spychania materiału ze stempla). W przeciwnym wypadku należy nadać stemplowi kształt pokazany na rys. 70b. Długość trzonu stempla zależy od sposobu jego prowadzenia. Przy prowadzeniu w płycie prowadzącej dopuszczalną długość swobodną stempla można wyznaczyć z wykresu zamieszczonym na rys. 71. Stemple swobodne 72

73 prowadzone w sposób pośredni (prowadzenie słupowe) powinny mieć długość trzonu nie większą od czterokrotnej średnicy d 1 lub nie większą niż grubość płyty stemplowej [31]. Najczęściej spotykane sposoby ukształtowania i tolerowania części chwytowych stempli pokazano na rys. 58, 61, 68, a osadzenia w płycie stemplowej na rys. 59, 60 i 63. Rys. 62. Kształty stempli okrągłych; wymiary patrz tablica 25 [25] 73

74 Tablica 25. Wymiary stempli pokazanych na rysunku 62 d Stopniowanie śred- d 2 Rodzaj l Rodzaj d 3 L 1 powyżej do nicy d 1 A B A B 1,0 1 ) 1,5 3, , ,5 3,0 3,5 4,5 4,0 60 3,0 3,5 4,0 5,0 4, ,5 4,0 4,5 5,5 5, ,0 4,5 5,0 6,0 5, ,5 5,0 5,5 6,5 6, ,0 5,5 6,0 7,0 6, ,5 6,0 6,5 7,5 7,0 6,0 6,5 0,1 7,5 9,0 7,5 60 6,5 7,5 8,5 10,0 9, ,5 8,5 10,0 11, ,5 10,0 11, ) 1,0 mm włącznie. R ma x Rys 63. Przykłady zamocowań stempli [26, 30] 74

75 Rys. 64. Stempli okrągłe do 60 mm i ich tolerancje; wymiary patrz tablica 26, [26] Pasowania między częścią chwytową stempla a otworami w płycie stemplowej zależą od rozwiązań konstrukcyjnych prowadzenia stempla. Prowadzenie w płycie prowadzącej, zwłaszcza cienkich stempli wymaga elastycznego osadzenia w płycie stemplowej. Warunek ten jest spełniony przy zastosowaniu pasowania suwliwego i cienkiej płyty stemplowej. Stemple o dużych wymiarach należy pasować na wcisk np. H7/m6. Grubość płyt stemplowych dla omawianych stempli zależy w pierwszym rzędzie od wielkości siły cięcia i waha się od 10 mm dla siły rzędu 0,2 MN i małych powierzchniach płyt do 40 mm przy sile 2MN i dużych powierzchniach. Stemple swobodne, a więc przy prowadzeniu słupowym, osadza się sztywno w grubych płytach stemplowych stosując pasowania H7/p6 lub H7/n6. Uzyskanie takich pasowań w przypadku stempli kształtowych jest trudne i wymaga nadania części chwytowej przekroju okrągłego oraz zabezpieczenia stempla przed obrotem np. w sposób pokazany na rys. 65 i 66. Niekiedy, gdy odległość między stemplami na to pozwala, można pominąć płytę stemplową i mocować stemple śrubami bezpośrednio do płyty głowicowej lub stosować oba omawiane rozwiązania równocześnie (rys. 72). Odległość między śrubami 1 winna być zbliżona do długości stempla, chyba, że stempel jest wyposażony w czop 2 jak to pokazano na rysunku. Wówczas odległość ta może być znacznie mniejsza. 75

76 Tablica 26 Wymiary stempla pokazanego na rysunku 64 d 1 Stopniowanie 1) średnicy d 2 d 3 l 1 h 2) L powyżej do d ) , , Podcięcie wg PN 58/M A 2 A 4 1) Na żądanie zamawiającego długość części roboczej l 1 może być zwiększona w przedziale do 2l 1 2) Wysokość h zwiększa się o 0, 1 0,2 mm na przeszlifowanie. 3) 10 mm włącznie.. Rys. 65. Stemple kwadratowe i ich tolerancje; wymiary patrz tablica 27, [26] Rys. 66 Stemple owalne i ich tolerancje; wymiary patrz tablica 28 [26] 76

77 Tablica 27. Wymiary stempli pokazanych na rysunku 65 a Stopniowanie wymiaru d 2 d 3 l 1 1) powyżej do a 4 4) , ,5 0, , ,5 0, , h 3 L R max S 2) Tablica 28 Wymiary stempli pokazanych na rysunku 66 a b Stopniowanie wymiarów powyżej do min max a i b d 2 d 3 l 1 1) h 3) L R S 2) 6 4) a a , ,5 b , , Uwaga! 1) Na żądanie zamawiającego długość części roboczej L może być zwiększona w przedziale do 2 l 1. Pozycje: 1) 4) 2) Dopuszcza się stosowanie dwustronnego symetrycznego ścięcia kołnierza S=d 2-0,02. dotyczą również 3) Wysokość h zwiększa się o 0,1 0,2 mm na przeszlifowanie. tablicy 22 4) 6 mm włącznie 19, ,5 77

78 Rys. 67. Stemple okrągłe; wymiary patrz tablica 29, [30] Tablica 29. Wymiary stempli pokazanych na rys. 67 d1 L1 d2 d3 d4 X*(d1) h ,0 2 d3 +0,03 0,1 1, ,0 2 d3 +0,03 0,1 1, ,5 3 d3 +0,03 0,1 1, ,5 3 d3 +0,03 0,1 1,80 X* Stopniowanie w mm Rys. 68. Stemple kwadratowe; wymiary patrz tablica 30, [30] Tablica 30. Wymiary stempli pokazanych na rys. 68 a L1 A h a L1 A h 1,0 1,8 1,2 7,0 9,0 2,8 2,0 3,0 1,4 8,0 10,0 2,8 3,0 4,5 1,8 9, ,0 2,8 71 4,0 5,5 1,8 10,0 12,0 2,8 5,0 6,5 1,8 12,0 14,0 2,8 6,0 8,0 2,2 78

79 a) b) 0 Z L T Tm kr D D T kr Z Tm L Tst Tst Dm 0 Dst Dm Dst Rys 69. Niezależne tolerowanie części roboczych stempla i płyty tnącej [18] a): D st =(D 0 +Z) +Tst, D m =(D 0 +z+l) +Tm, b): D st =(D kr Z L) Tst, D m =(D kr Z) Tm Rys 70. Konstrukcja trzonu stempla: a) d > 2g, b) d < 2g Rys. 71. Dopuszczalna długość stempla prowadzonego w płycie prowadzącej w zależności od jego średnicy i grubości ciętego materiału o R t = 400 MPa [18] 79

80 Tablica 31. Wielkość luzów i naddatków na wytarcie [18] Grub. mat. ciętego stal twar da stal średn. twarda stal m. mosiądz miedź Luz Między stemplem a płytą L 1 do 3 powyżej 3 do 6 Zakres wymiarów nominalnych powyżej 6 do 10 powyżej 10 do 18 powyżej 18 do 30 powyżej 30 do 50 Tolerancje tnącej przy tol. obu tych elementów Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z T m T st 0,09 0,10 0,12 0,006 0,016 0,022 0,016 0,022 0,02 0,026 0,02 0,026 0,03 0,036 0,03 0,036 0,11 0,13 0,15 0,008 0,016 0,024 0,016 0,024 0,02 0,028 0,02 0,028 0,03 0,038 0,03 0,038 0,14 0,16 0,20 0,010 0,016 0,026 0,016 0,026 0,02 0,03 0,02 0,03 0,03 0,04 0,03 0,04 0,18 0,2 0,25 0,012 0,016 0,028 0,016 0,028 0,02 0,032 0,02 0,032 0,03 0,042 0,03 0,042 0,22 0,25 0,30 0,016 0,016 0,032 0,016 0,032 0,02 0,036 0,02 0,036 0,03 0,046 0,04 0,056 0,28 0,32 0,40 0,020 0,016 0,036 0,02 0,040 0,02 0,04 0,03 0,05 0,03 0,05 0,04 0,06 0,008 0,012 0,35 0,40 0,50 0,025 0,016 0,041 0,02 0,045 0,02 0,045 0,03 0,055 0,03 0,055 0,04 0,065 0,010 0,016 0,45 0,50 0,60 0,03 0,016 0,046 0,02 0,050 0,02 0,05 0,03 0,06 0,03 0,06 0,04 0,07 0,010 0,016 0,55 0,60 0,75 0,04 0,016 0,056 0,02 0,06 0,02 0,06 0,03 0,07 0,04 0,08 0,04 0,08 0,012 0,020 0,63 0,8 0,9 0,05 0,02 0,07 0,02 0,07 0,03 0,08 0,03 0,08 0,04 0,09 0,04 0,09 0,016 0,025 0,8 1 1,1 0,06 0,02 0,08 0,02 0,08 0,03 0,09 0,03 0,09 0,04 0,1 0,05 0,11 0,020 0, ,2 1,4 0,08 0,02 0,1 0,03 0,11 0,03 0,11 0,04 0,12 0,04 0,12 0,05 0,13 0,025 0,040 1,3 1,5 1,7 0,10 0,02 0,12 0,03 0,13 0,03 0,13 0,04 0,14 0,05 0,15 0,06 0,16 0,03 0,050 1,6 1,8 2 0,12 0,02 0,14 0,03 0,15 0,04 0,16 0,04 0,16 0,05 0,17 0,06 0,18 0,04 0,06 1,9 2,2 2,5 0,16 0,03 0,19 0,03 0,19 0,04 0,20 0,05 0,21 0,06 0,22 0,06 0,22 0,04 0,06 2,2 2,6 3 0,20 0,03 0,23 0,04 0,24 0,04 0,24 0,05 0,25 0,06 0,26 0,08 0,28 0,04 0,06 2,8 3,2 3,6 0,25 0,04 0,29 0,04 0,29 0,05 0,30 0,06 0,31 0,08 0,33 0,08 0,33 0,05 0,08 3,4 3,8 4,2 0,32 0,05 0,37 0,05 0,37 0,06 0,38 0,08 0,40 0,10 0,42 0,05 0,08 4 4,5 5 0,40 0,05 0,45 0,06 0,46 0,08 0,48 0,10 0,5 0,10 0,50 0,05 0,08 4,5 5,5 6 0,50 0,06 0,56 0,06 0,56 0,08 0,58 0,10 0,6 9,12 0,62 0,06 0, ,63 0,06 0,69 0,08 0,71 0,10 0,73 0,12 0,75 0,12 0,75 0,06 0,10 6 7,5 8,5 0,80 0,10 0,90 0,10 0,90 0,12 0,92 0,16 0,96 0,06 0,10 7,5 9 10,5 1,00 0,12 1,12 0,16 1,16 0,20 1,2 0,08 1,12 Tolerancja stempla przy tolerowaniu tylko jednego T st 0,04 0,048 0,058 0,07 0,084 0,10 klasa 10 0,025 0,030 0,036 0,043 0,052 0,062 klasa 9 0,014 0,018 0,022 0,027 0,033 0,039 klasa 8 80

81 Tablica 31 cd. Wielkość luzów i naddatków na wytarcie [18] Grub. mat. ciętego stal twarda stal średn. twarda stal m. mosiądz miedź Luz Między stemplem a płytą L powyżej 50 do 80 powyżej 80 do 120 Zakres wymiarów nominalnych powyżej 120 do 180 powyżej 180 do 250 powyżej 250 do 315 powyżej 315 do 400 Tolerancje tnącej przy tol. obu tych elementów Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z Z L+Z T m T st 0,09 0,10 0,12 0,006 0,04 0,046 0,05 0,056 0,05 0,056 0,06 0,066 0,08 0,036 0,08 0,086 0,11 0,13 0,15 0,008 0,04 0,048 0,05 0,058 0,05 0,058 0,06 0,068 0,08 0,088 0,08 0,088 0,14 0,16 0,20 0,010 0,04 0,05 0,05 0,06 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,08 0,09 0,18 0,2 0,25 0,012 0,04 0,052 0,05 0,062 0,06 0,072 0,06 0,072 0,08 0,092 0,08 0,092 0,22 0,25 0,30 0,016 0,04 0,056 0,05 0,066 0,06 0,076 0,06 0,076 0,08 0,096 0,10 0,116 0,28 0,32 0,40 0,020 0,04 0,06 0,05 0,07 0,06 0,08 0,06 0,08 0,08 0,1 0,10 0,12 0,008 0,012 0,35 0,40 0,50 0,025 0,05 0,075 0,05 0,075 0,06 0,085 0,08 0,105 0,08 0,105 0,10 0,125 0,010 0,016 0,45 0,50 0,60 0,03 0,05 0,08 0,06 0,09 0,06 0,09 0,08 0,11 0,08 0,11 0,10 0,13 0,010 0,016 0,55 0,60 0,75 0,04 0,05 0,09 0,06 0,1 0,06 0,1 0,08 0,12 0,10 0,14 0,10 0,14 0,012 0,020 0,63 0,8 0,9 0,05 0,05 0,1 0,06 0,11 0,08 0,13 0,08 0,13 0,10 0,15 0,12 0,17 0,016 0,025 0,8 1 1,1 0,06 0,06 0,12 0,06 0,12 0,08 0,14 0,08 0,14 0,10 0,16 0,12 0,18 0,020 0, ,2 1,4 0,08 0,06 0,14 0,08 0,16 0,08 0,160 0,10 0,18 0,12 0,2 0,12 0,2 0,025 0,040 1,3 1,5 1,7 0,10 0,06 0,16 0,08 0,18 0,10 0,2 0,10 0,2 0,12 0,22 0,18 0,26 0,03 0,050 1,6 1,8 2 0,12 0,08 0,2 0,08 0,2 0,10 0,22 0,12 0,24 0,12 0,24 0,16 0,28 0,04 0,06 1,9 2,2 2,5 0,16 0,08 0,24 0,10 0,26 0,10 0,26 0,12 0,28 0,16 0,32 0,16 0,32 0,04 0,06 2,2 2,6 3 0,20 0,10 0,3 0,10 0,3 0,12 0,32 0,12 0,32 0,16 0,36 0,20 0,4 0,04 0,06 2,8 3,2 3,6 0,25 0,10 0,35 0,12 0,37 0,12 0,37 0,16 0,41 0,20 0,45 0,20 0,45 0,05 0,08 3,4 3,8 4,2 0,32 0,12 0,44 0,12 0,44 0,16 0,48 0,16 0,48 0,20 0,52 0,25 0,57 0,05 0,08 4 4,5 5 0,40 0,12 0,52 0,16 0,56 0,16 0,56 0,20 0,6 0,25 0,65 0,25 0,65 0,05 0,08 4,5 5,5 6 0,50 0,16 0,66 0,16 0,66 0,20 0,7 0,25 0,75 0,25 0,75 0,32 0,82 0,06 0, ,63 0,16 0,79 0,20 0,83 0,20 0,83 0,25 0,88 0,32 0,95 0,32 0,95 0,06 0,10 6 7,5 8,5 0,80 0,20 1,0 0,20 1,0 0,25 1,05 0,32 1,12 0,32 1,12 0,4 1,2 0,06 0,10 7,5 9 10,5 1,00 0,20 1,2 0,25 1,25 0,32 1,32 0,32 1,32 0,4 1,4 0,4 1,4 0,08 1,12 Tolerancja stempla przy tolerowaniu tylko jednego T st 0,12 0,14 0,16 0,185 0,210 0,230 klasa 10 0,074 0,087 0,100 0,115 0,130 0,140 klasa 9 0,045 0,054 0,063 0,072 0,081 0,089 klasa 8 81

82 Rys. 72. Osadzanie stempli swobodnych; 1 śruby mocujące, 2 czop Stemple, które mogą ulegać częstym uszkodzeniom osadza się w sposób ułatwiający ich wymianę i nazywa się je szybkowymiennymi (rys. 73). Stosuje się je do wycinania otworów okrągłych, prostokątnych i owalnych o wymiarach do 25 mm. Rozwiązania konstrukcyjne oraz pasowania podają normy [32 i 33]. Duże stemple i duże płyty tnące o wymiarach przekraczających mm zastępuje się segmentami w sposób pokazany na rys. 74. Segment 1 spełnia funkcję stempla, segment 4 funkcję płyty tnącej. Płytę głowicową oznaczono numerem 3, a podstawową 5. Wkładka 2 ułatwia ustawienie segmentów 4 względem 1 ustalając przy montażu wzajemne położenie płyt 3 i 5 na wysokości, przy której segmenty 3 i 4 stykają się na długości 6 8 mm. Dopasowuje się segment 4 do segmentu 1 na tusz szlifując go i dobijając lekko zgodnie ze strzałką A. Różne sposoby mocowania segmentów i ich wzajemne przykładowe usytuowanie pokazano na rys. 75 [34]. Rys. 73. Przykłady mocowania szybkowymiennych stempli i tulejek tnących [15] 82

83 Rys. 74. Ustawienie segmentów tnących [15] a) b) 83

84 c) d) Rys. 75. Różne sposoby mocowania segmentów tnących (A, B, C) b), c), d) i wzajemne ich usytuowanie a) a) h a Rys. 76. Kształty otworów płyty tnącej: a) nieprzelotowej, b) przelotowej b) 90 + h Płyty tnące Rozróżnia się płyty tnące nieprzelotowe i płyty tnące przelotowe. Ścianki boczne otworów roboczych w płycie tnącej nieprzelotowej, w której wycięty materiał usuwany jest z otworu płyty wyrzutnikiem zgodnie z kierunkiem ruchu jałowego stempla są prostopadłe do powierzchni 84

85 czołowej płyty tnącej (rys. 76a) i tworzą z nią krawędzie tnące. W płytach przelotowych najczęstsze ukształtowanie ścianek bocznych otworu pokazano na rys. 76b. Kąt przyjmuje wartość od 3 do 5. Wielkość a i zależą od grubości ciętego materiału. Dla g 0,5 3 a 5 = 10 min 0,5 g 5 5 a 10 = 20 min 5 g a 15 = 30min Ukształtowanie otworu w pokazany sposób, tzn. nadanie mu na odcinku a kształtu niemal cylindrycznego, a poniżej stożkowego zapewnia utrzymanie w miarę niezmienionego luzu miedzy stemplem a płytą tnącą po jej ostrzeniu, które polega na szlifowaniu powierzchni czołowej płyty, a równocześnie dzięki ukształtowaniu stożkowemu łatwe usuwanie materiału z otworu. Dla ułatwienia wykonania otworu często przyjmuje się = 0. Szerokość i długość płyty tnącej wyznaczają wymiary otworów roboczych wg zależności [17]: B = b + (3 4)h B szerokość płyty tnącej b największa szerokość otworu roboczego h grubość płyty tnącej Grubość płyty tnącej dobiera się wg tablicy 32. Tablica 32. Grubość płyty tnącej [17] Największa szerokość otworu tnącego b [mm] Grubość płyty tnącej H przy grubości ciętego materiału do 1 mm 1 3 mm 3 6 mm do 50 (0,3 0,4) b (0,35 0,5) b (0,45 0,6) b (0,2 0,3) b (0,22 0,35) b (0,30 0,45) b (0,15 0,2) b (0,18 0,22) b (0,22 0,30) b ponad 200 (0,10 0,15) b (0,12 0,18)b (0,15 0,22) b Ze względów na trudności obróbki cieplnej płyt tnących o skomplikowanych kształtach otworów i stosunkowo dużych wymiarach można zastosować płyty tnące dzielone. Linię podziału należy przyjmować wzdłuż przekroju najprawdopodobniejszego pękania w czasie hartowania. Bardzo ważne jest by części podzielonej płyty w czasie pracy nie ulegały rozsunięciu. Zabezpieczyć je można za pomocą kołków i śrub jak pokazano na rys. 75 sposób A, ale znacznie pewniejszym rozwiązaniem i właściwym technologicznie jest sposób C, zwłaszcza przy cieciu grubszych blach. W wykrojnikach dziurkujących zwłaszcza jednozabiegowych zastępuje się płytę tnącą tulejkami tnącymi, osadzonymi na wcisk (H6/n5) w płycie wykonanej ze zwykłej stali konstrukcyjnej. Kształt i wymiary tulejek stałych o okrągłym otworze roboczym podaje rys. 77 i tablica 33 [35]. Tulejki o tych 85

86 samych ciągach wymiarowych i kształtach wykonanych w tolerancjach n5 i m5 lub n6 i k6 podają katalogi odpowiednio [30 i 29]. Tulejki o otworach owalnych i kwadratowych o podobnych wymiarach ujęte są w normie [36]. Tulejki wymienne o otworach okrągłych i kwadratowych ujmuje norma [37], a sposób ich osadzenia pokazuje rys. 78. Rys. 77. Tulejki tnące stałe o otworach okrągłych; wymiary patrz tablica 33 Tablica 33. Wymiary tulejek pokazanych na rysunku 77 L + 0,5 D 1 D 0 0 d 1) H8 h +0,25 Wymiar ,25 0 min podstawowy max l d 1 max 5 1 2,4 x x x ,8 6 1,6 3 x x x , ,5 x x x x x x x x , ,2 x x x ,8 x x x ,5 20 7,5 11,3 x x x ,6 x x x , x x x , x x x , x x x ) stopniowanie co 0,1 mm 86

87 Prowadnice stempli Prowadzenie stempli może dokonywać się za pomocą: prowadnic suwaka prasy prowadnic tłocznika Pierwsze rozwiązanie możliwe jest do zastosowania jedynie przy wycinaniu prostych kształtów z grubych blach na prasach o dobrym stanie prowadnic suwaka. W pozostałych przypadkach, a więc między innymi, gdy luzy na prowadnicach suwaka prasy są zbyt duże, należy zaprojektować własne prowadzenie tłocznika. Może to być prowadzenie bezpośrednie realizowane głównie za pomocą płyt prowadzących stałych lub ruchomych, albo prowadzenie pośrednie realizowane głównie za pomocą prowadnic słupowych. Prowadzenie w płycie prowadzącej stałej stosuje się w wykrojnikach do wycinania płaskich wykrojów o wymiarach do 300 mm z blach o grubości większej niż 0,4 mm oraz do dziurkowania stemplami o małej średnicy wymagającymi podparcia blisko krawędzi tnącej. Grubość płyt prowadzących przyjmuje się równą grubości płyty tnącej i wykonuje się je ze stali konstrukcyjnej w stanie normalizowanym. Pasowanie między płytą prowadzącą a stemplami przyjmuje się suwliwe. Trwałość takich prowadnic, mimo stosowanego Rys. 78. Osadzanie tulejek wymiennych smarowania (dobrze jest wyfrezować na górnej powierzchni płyty zagłębienie otaczające stemple będące zbiorniczkiem oleju) i dokładnego dopasowania obu współpracujących części jest ograniczona i pozwala na uzyskanie na tłoczniku do 100 tys. sztuk wyrobów. Trwałość tę można zwiększyć przez zastosowanie hartowanych tulejek prowadzących osadzonych na wcisk (pasowanie H7/p6) w płycie zwanej osadczą w sposób pokazany na rys. 60 i

88 Kształt i wymiary jednej z odmian tulejek ujętych w normie [38] przedstawia rys. 80 i tablica 34. Wymagana współosiowość 1 wynosi od 0,012 do 0,016 mm, zależnie od średnicy tulejki. Producenci elementów tłoczników oferują tulejki prowadzące o wymiarach od 0,8 do 27 mm, wykonanych w tolerancji k6 i H8 lub n6 i H6 o współosiowości 0,005 lub 0,1 mm, [29, 30]. Płyta prowadząca spełnia równocześnie funkcje płyty spychającej zakleszczoną na stemplu blachę. Proces spychania przebiega prawidłowo, gdy krawędź tnąca stempla jest blisko krawędzi płyty spychającej. Rozwiązanie pokazane na rys. 79a i rys. 60, gdzie zastosowano prowadzącą tulejkę stemplową powoduje oddalenie obu tych krawędzi. Celem przywrócenia prawidłowych warunków spychania zastosowano wkładkę (rys. 60 płytka spychająca) osadzoną w płycie prowadzącej. a) b) c) d) e) f) Rys. 79. Osadzanie tulejek prowadzących [18] Płyty prowadzące stałe (płyty osadcze do tulejek prowadzących) ustalane są względem płyty tnącej za pomocą kołków ustalających a mocowane śrubami przenoszącymi siły spychania materiału ze stempla. Polskie normy ujmują półwyroby wykrojników w postaci skrzynek (rys. 81), które składają się z płyty tnącej 1 lub płyty osadczej do tulejek tnących 2, płyty prowadzącej stałej 3, listwy prowadzącej krótkiej 4 i długiej 5, mostka 6, kołków ustalających 7 i wkrętów 8. Norma [39] zawiera podstawowe wymiary skrzynek, w tym płyt prowadzących, w zakresie a = mm i b = mm. Inne normy M 66250, M 66253, M 66261, M 66263, M 88

89 66264, M obejmują odmiany skrzynek w układzie wzdłużnym i poprzecznym oraz wyposażone lub nie w płytę podstawową. Katalogi producentów tłoczników [29, 30] oferują oprawy tłoczników z prowadzeniem dwu lub czterosłupowym, z ruchomą płytą prowadzącą stemple, z prowadnicami ślizgowymi lub tocznymi. Prowadzenie stempli w płycie prowadzącej ruchomej stosuje się do cięcia blach cienkich o grubości poniżej 0,5 mm, które mogłyby ulec w czasie cięcia deformacji, do wykrawania stemplami o małych wymiarach np. otworów o średnicy poniżej 5 mm oraz do cięcia wyrobów niepłaskich (rys. 82). Płyta prowadząca przemieszcza się na tych samych słupach, co płyta głowicowa lub w innym rozwiązaniu zastosowanym w skrzynce półwyrobie płyta prowadząca (dociskowa) prowadzona jest na własnych czterech kolumnach (rys. 83). Prowadnice mogą być ślizgowe lub przy wymaganej bardzo dużej dokładności prowadzenia, toczne (rodzaj K). Na śrubach 18 należy zamontować odpowiednio dobrane elementy sprężyste dające wystarczający duży docisk materiału do płyty tnącej oraz wystarczającą siłę spychania materiału ze stempla w jego ruchu jałowym. Rys. 80. Tulejki stemplowe prowadzące; wymiary patrz tablica 34 PN 81/M Prowadzenie pośrednie słupowe umożliwia uzyskanie większej trwałości i zazwyczaj większej dokładności prowadzenia (rys. 84). Zawarte w podanych normach dane są cennym materiałem pomocniczym w procesie projektowania wykrojników. Tablica 34. Wymiary tulejek prowadzących pokazanych na rysunku 80 d 1 d 2 d 3 Odmiana PN 76/M l Zakończenie wg A B 1) Bl Bl, B2,5 1) Szerokość szczeliny przy wklejaniu tulei wg 89

90 Rys. 81. Skrzynka jako półwyrób do wykonania wykrojnika z płytą prowadzącą Dużą sztywność i dokładność układu prowadzenia uzyskuje się w wyniku: stosowania słupów o dużej średnicy i możliwie małej długości. Dla zwiększenia sztywności stosowane są niekiedy cztery słupy prowadzące. sztywnego i prostopadłego do podstawy osadzenia słupów w podstawie mającej grubość większą od średnicy słupa (1,5d). dużej gładkości powierzchni ślizgowych tulejek prowadzących i słupów oraz dopasowania ich do siebie możliwie bez luzów. 90

91 Rys. 82 Prowadzenie stempli w ruchomej płycie prowadzącej [40] rozmieszczenie słupów w dużych odległościach od siebie. Niekiedy odstępuje się od tego wymogu umieszczając słupy na jednym z boków tłocznika, przez co ułatwia się obsługę tłocznika i ostrzenie płyty tnącej. Doboru wymiarów, tolerancji i kształtów słupa można dokonywać posługując się normą [42] lub katalogami producentów [29, 30]. Zalecane przez normę słupy pokazuje rys. 85, a ich wymiary podano w tablicy 35. Słupy oferowane na rynku w szerokim zakresie wymiarowym wykonywane są w tolerancji h3 dla części współpracującej z tulejką oraz r6 lub h4 dla części osadzonej w płycie. Sposób osadzenia słupa w płycie podstawowej podany w normie pokazuje rys. 86. Zalecane pasowanie miedzy otworem walcowym w płycie podstawowej a słupem to p6/h7. Gdy warunki pracy nie stwarzają dużych sił osiowych słup nie musi mieć zabezpieczenia przed wyciągnięciem z otworu płyty w postaci pokazanego na rysunku pierścienia sprężystego i można ograniczyć się tylko do sił wynikających z pasowania, szczególnie, gdy stosuje się słupy osadzone ciaśniej przy pasowaniu H6/r6, zalecanym w katalogach producentów. Inne sposoby osadzania słupa w płycie proponowane w katalogu [30] pokazane są na rys. 87. Decydującym czynnikiem przy wyborze jednego z nich jest sztywność osadzenia słupa wymagana szczególnie wysoka, gdy przewiduje się występowanie sił poprzecznych. Słupy mogą współpracować z tulejkami ślizgowymi lub z wyposażonymi w elementy toczne. Różne typy 91

92 tulejek prowadzących ślizgowych i z prowadzeniem kulkowym podaje norma [43]. Przewiduje ona wykonanie tulejek ślizgowych ze stali C15E (15) nawęglonej i zahartowanej na 62 HRC. Zalecenie takie należy odnieść tylko do tulejek o większych wymiarach. Tulejki wyposażone w elementy toczne i mniejsze tulejki ślizgowe należy wykonać ze stali łożyskowej 100 Cr 6 (ŁH15) lub podobnej i zahartować na 62 HRC. Na rys. 88 pokazano częściej stosowane tulejki ślizgowe, a w tablicy 36 podano ich wymiary. Jeden ze sposobów osadzenia tulejki w płycie głowicowej pokazuje rys. 84. Pasowanie tulejki w głowicy nie może być zbyt ciasne ze względu na małą grubość ścianek tulei; zaleca się stosować H7/k6 lub H7/j6. Słaby wcisk nie zabezpiecza w wystarczającym stopniu tulejki przed wyciągnięciem i dlatego wskazane jest zabezpieczyć ją wkrętami mocującymi kołnierz (rys. 88 odmiana a) do płyty głowicowej. Pasowanie między tulejką ślizgową a słupem stosuje się suwliwe (H7/h6). Tulejki rodzaju K przewidziane są do współpracy z prowadnicami tocznymi kulkowymi [44] lub wałeczkowymi [45]. Sposób ich osadzenia i pracy pokazano na rys. 89. Szeroki wachlarz konstrukcji i wymiarów tulejek prowadzących ujęty jest w katalogach producentów [29, 30]. Dla przykładu niektóre z nich podano na rys. 90 i w tablicy 36 oraz na rys. 91 i w tablicy 37. Elementy te wykonywane są ze stali C70U (N6) i powlekane stopem CuSn12, te drugie samosmarujące wykonywane są ze stopu CuZn25Al5. Katalog [29] oferuje tulejki samosmarujące wykonane z brązów aluminiowych. 92

93 Rys. 83. Skrzynka jako półwyrób do wykonania wykrojnika z ruchomą płytą prowadzącą [41]; 1 płyta podstawowa, 2 płyta osadcza, 3 płyta głowicowa, 4 płyta stemplowa, 5 płyta dociskowa (prowadząca), 6 przekładka, 7 płyta tnąca, 8 listwy, 9 mostek, 10 słup prowadzący, 11 tuleja prowadząca, 12 koszyk kulkowy, 13 czopy transportowe, 14, 15, 16 śruby i wkręty, 17 kołki ustalające, 18 śruby unoszące płytę prowadzącą w ruchu jałowym, na których montowane są elementy sprężyste 93

94 Rys. 84. Wykrojnik wielozabiegowy jednoczesny [15]; 1 podstawa, 2 obsada matryc, 3 matryca składana, 4 śruba mocująca, 5 matryca otworu środkowego, 6 śruba mocująca matrycę środkową, 7 kołek ustalający, 8 płyta stemplowa, 9 pierścień tnący, 10 stempel zewnętrzny, 11 stempel środkowy, 12 spychacz dolny, 13 płyta wypychacza górnego, 14 sworzeń wypychacza, 15 wypychacz górny, 16 śruby mocujące 17 płyta głowicy w której osadzono tulejki prowadzące słupów, 18 trzpień wypychacza 94

95 Rys. 85. Słupy prowadzące; wymiary patrz tablica 35 d 1 l 1 Tablica 35. Wymiary słupów prowadzących pokazanych na rysunku 85 Rodzaj S i K Odmiana a, b, c, d, e i f 1),2) Odmiana a, b i d Odmiana c wg PN 76/ M 3) l 2 f h zakończenie D2, , D D , D , ) Odmiany d i e stosować od wymiaru d 1 = 14. 2) Odmianę f stosować od wymiaru d 1 = 16. 3) Najmniejszy wymiar l 2 należy stosować do słupów dla znormalizowanych opraw stalowych. 95

96 W tłocznikach o wymaganej niższej trwałości można pominąć tulejki i prowadzić słup bezpośrednio w płycie głowicowej, ale wykonanej z żeliwa szarego. Na rys. 92 pokazano oprawę prostokątną z układem słupów prowadzących po przekątnej, bez tulejek (lub z prowadzeniem kulkowym)w płycie głowicowej, z ruchomą płytą prowadzącą Rys. 86. Osadzenie słupów w płycie podstawowej (prowadzenie mieszane) oraz z zalecanymi pasowaniami; w tablicy 38 [46] podano odnośne wymiary. Płyty głowicowa i podstawowa są odlewami z żeliwa szarego. Stosując stalowe płyty można ich grubość pomniejszyć. Odmienne rozwiązanie konstrukcyjne prowadzenia mieszanego stempli prowadzących pokazano na rys. 93 [30]. Ułatwia ono ostrzenie stempli i płyty tnącej a ponadto zapewnia lepsze prowadzenie płyty prowadzącej, co jest szczególnie istotne przy złożonych stanach jej obciążenia Przykłady kombinowanego osadzenia tulejek prowadzących i słupów proponowane w katalogu [30] pokazano na rys

97 Rys. 87. Sposoby osadzania stempli w płycie Rys. 88. Tulejki prowadzące ślizgowe; wymiary patrz tablica

98 Tablica 36. Wymiary tulejek prowadzących ślizgowych pokazanych na rysunku 88 l 1 l 2 l 3 l 4 d 1 d 2 d 3 Typ f 1 f 2 f 3 A B C D C D C i D , ,

99 Rys. 89. Toczne prowadzenie płyty głowicowej i prowadzącej [44]; 1 tuleja prowadząca w płycie głowicowej, 2 koszyk kulkowy prowadnicy w płycie głowicowej, 3 kulka prowadnicy, 4 słup prowadzący, 5 tuleja prowadząca w płycie prowadzącej, 6 koszyk kulowy prowadnicy w płycie prowadzącej Spychacze i wypychacze Blacha, z której wykrawano jak i wykonany wyrób zaciskają się na elementach roboczych tłocznika. Urządzenia do ich usuwania noszą nazwy spychaczy i wypychaczy. Dzielą się na sztywne i sprężyste. Funkcję spychacza sztywnego w wykrojniku konstrukcji pokazanej na rys. 50 pełni płyta prowadząca. Spychanie zaciśniętego na stemplu ażuru następuje w czasie jałowego (powrotnego) ruchu stempla. Wycięty wyrób lub odpady z dziurkowania usuwane są przez przelotowe otwory w płycie tnącej w czasie kolejnych suwów roboczych stempla. Ukształtowanie ścianek bocznych otworów roboczych w sposób pokazany na rys. 76b ułatwia ten zabieg. W wykrojnikach z prowadzeniem słupowym (rys. 47) przewidziano płytę spychającą. Luz między płytą spychającą a stemplem nie powinien być większy niż grubość materiału. Gdy warunek ten nie jest spełniony stosuje się dodatkowe płytki spychające (rys. 60). W wykrojnikach z płytą tnącą nieprzelotową oraz w wykrojnikach jednoczesnych obok spychaczy stosuje się również wypychacze. Przykład tłocznika wyposażonego w spychacz sprężysty i wypychacz sztywny pokazano na rys. 84. Część 12 spycha ażur z matrycy 5 dzięki ściśniętym w czasie ruchu roboczego sprężynom. Wypychacz 15 usuwa wyrób z płyty tnącej 8 i stempli 10 i 11 w wyniku nacisku belki prasy, w końcowym okresie ruchu jałowego suwaka, na trzpień 18, płytkę 13 i sworzeń 14. Na rys. 49 pokazano konstrukcję wykrojnika ze sprężystym wypychaczem 5 współpracującym ze sprężynami 8 oraz sprężystym spychaczem 6 współpracującym ze sprężynami 7. Skrzynkę do wykonania wykrojnika z ruchomą płytą prowadzącą, pełniącą równocześnie funkcję spychacza sprężystego, pokazuje rys

100 Rys. 90 Tulejki prowadzące; wymiary patrz tablica 36 Tablica 36. Wymiary tulejek prowadzących pokazanych na rys. 90 d L1 d2 d3 d4 d5 d6 L3 L / / / / / /

101 Rys. 91 Tulejki prowadzące samosmarujące; wymiary patrz tablica 37 Tablica 37. Wymiary tulejek samosmarujących pokazanych na rysunku 91 d L7 d2 d3 d5 L8 r / / /40/ /50/

102 r Typ P Rodzaj S Odmiana A A - A Typ N Rodzaj S Odmiana A Czopy nośne stosować od wymiaru a1 x b1 = 250 x Typ P Rodzaj S Odmiana B b1 a1 a3 Miejsce cechowania 45 d1(h6/h5) 2 B h3 h4 5 Typ P Rodzaj K Odmiana A l1 H 3 7 A B d2(h6/h5) h5 h6 A 6 1 d1(h6/h5) h2 h1 B - B Miejsce cechowania r e C C e1 a a2 C - C 45 b2 4 Czopy nośne stosować od wymiaru a1 x b1 = 125 x 200 Rys. 92. Oprawa prostokątna jako półwyrób do wykonania wykrojnika [46]; 1 płyta podstawowa, 2 płyta głowicowa, 3 słupy prowadzące, 4 czop nośny, 5 i 6 prowadnica kulkowa, 7 płyta prowadząca; wymiary patrz tablica

103 Tablica 38. Wymiary opraw prostokątnych pokazanych na rysunku 92 l 1 H 1) h 4 Typ a 1 x b 2 a 2 a 3 b 2 d 1 d 2 e 1 e 2 h 1 h 2 h 3 h 5 h 6 r oprawy min max N P N P 63 x x x x x x x x x x x x x x ) Wysokość H min i H max podano dla oprawy typu N przy dolnym i górnym położeniu płyty głowicowej. Rys. 93. Prowadzenie mieszane z osadzeniem słupów w płycie prowadzącej 103

104 Rys. 94. Przykłady kombinowanego osadzenia tulejek i słupów. Podane oznaczenia są numerami katalogowymi poszczególnych elementów 104

105 Czopy Połączenie suwaka prasy z górną, ruchomą częścią wykrojnika o masie do 50 kg dokonuje się za pomocą czopów w sposób pokazany na rys. 95. Przy większych wykrojnikach, a także montowanych na prasach o nacisku powyżej 100 T, dodatkowo mocuje się głowicę śrubami wchodzącymi w rowki teowe suwaka prasy. Kształty i wymiary czopów wkręcanych w płytę głowicową podano na rys. 96 i w tablicy 39, a czopów przykręcanych na rys. 97 i w tablicy 40.Czopy wykonywane są ze stali węglowych zwykłej jakości, najczęściej E295 (St5) lub podobnej. Należy pamiętać, że kołnierze czopów muszą być wpuszczone w płytę głowicową i podobnie jak mocujące je łby śrub nie mogą wystawać ponad górną jej powierzchnie. Czopy pokazane na rys. 98 i w tablicy 41 wtłacza się od dołu w płytę głowicowa w otwór o średnicy d 2 posiadający podtoczenie na kołnierz czopa o średnicy d 3. Zaleca się pasowanie czopa w otworze płyty głowicowej H7/r6, pasowanie czopa w suwaku prasy H8/f9. Otwór w osi czopa d 5 czy d 4 wykonuje się tylko wówczas, gdy wykrojnik wyposaża się w wypychacz sztywny uruchamiany belką w suwaku prasy (rys. 84). Kształty i wymiary czopów mocujących podane są także w późniejszej normie [50], a wymiary i rodzaje otworów w płycie głowicowej do mocowania czopów w normie [51]. Miejsce osadzenia czopa winno pokrywać się z wypadkową sił tnących. W przypadku wykrojnika jednozabiegowego czop należy osadzić w miejscu pokrywającym się ze środkiem ciężkości wykroju. W przypadku wykrojnika wielotaktowego należy znaleźć środek ciężkości wszystkich wykrojów względem przyjętego układu współrzędnych. Wykonać to można stosując równania: LX c =l 1 x 1 +l 2 x l n x n LY c =l 1 y 1 +l 2 y l n y n Rys. 95. Zamocowanie czopa wykrojnika w suwaku prasy; 1 wkładka zaciskowa, 2 czop, 3 suwak prasy gdzie: L suma wszystkich linii cięcia l 1, l 2..l n długości linii cięcia poszczególnych wykrojów x 1, x 2,...x n ; y 1, y 2,...y n współrzędne środków ciężkości poszczególnych wykrojów. X c, Y c współrzędne poszukiwanego środka ciężkości. 105

106 Rys. 96. Czopy mocujące wkręcane w płytę głowicową; wymiary patrz tablica 39 [47] Tablica 39. Wymiary czopów wkręcanych pokazanych na rysunku 96 Odmiana a i b Odmiana a Odmiana b d 1 d 5 l l 2 f R 1 S h d 2 d 3 d 4 l 4 l 5 R 2 d 2 d 4 l , M20x , Ml6 x 13, , M24x M20x 1,5 17,8 16 1, , M30x M24x (56) (40) (20) (72) (50) (25) M39x , M30x M42 x M42 x M48x (90) (62) (34) M39 x M56x M48 x (112 (75) (45) 16,5 ) (125 (82) (50) M72x M64x ) 106

107 Rys. 97. Czopy mocujące przykręcane do płyty głowicowej; wymiary patrz tablica 40 [48] Tablica 40. Wymiary czopów przykręcanych pokazanych na rysunku 97 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 l 1 l 2 l 3 l 4 e f t R 1 R 2 otworów Liczba na śruby (72) (50) (25) , , (90) (62) (34) (112) (75) (45) 16, (125) (82) (50) ,2 90 ±O,

108 Rys. 98. Czopy mocujące wtłaczane w płytę głowicową; wymiary patrz tablica 41 [49] Tablica 41. Wymiary czopów pokazanych na rysunku 98 d 1 d 2 d 3 d 4 l 1 l 2 l 3 l 4 l 5 f R , ,5 23 (47) (34) (18) (56) (40) (20) 23 6 (72) (50) (25) , ,2-0, (112) (75) (45) , (125) (82) (50)

109 Przekładki stemplowe Pokazana na rys. 47 przekładka stemplowa zapobiega wgnieceniu twardego stempla w stosunkowo miękką płytę głowicową. Przekładki wykonuje się ze stali węglowych ulepszonych cieplnie na twardość HRC. Grubość przekładki wynosi od 3 do 6 mm zależnie od wielkości płyt głowicowych [52], a ściślej od wielkości obciążenia roboczego wykrojnika. Listwy prowadzące Listwa, częściej jednak listwy prowadzące (rys. 47 i 50) ustalają położenie taśmy prostopadle do kierunku jej przesuwu w wykrojniku. Niekiedy przy podawaniu materiału z kręgu listwy zastępuje się kołkami. Rozstawienie listew musi z jednej strony gwarantować wystarczającą dokładność ustawienia taśmy, a z drugiej strony umożliwiać jej swobodny przesuw, a więc musi uwzględniać maksymalną szerokość taśmy B (patrz wcześniej podane sposoby obliczenia jej szerokości) oraz niezbędny luz wynoszący od 0,2 do 3 mm dla taśmy o grubości od 0,5 do 10 mm. Dla zwiększenia dokładności położenia taśmy można w jednej z listew umieścić element sprężynujący stale dociskający taśmę do drugiej listwy. Siła docisku nie może być zbyt duża, aby nie utrudniać przesuwu taśmy i nie może być zbyt mała, bo nie będzie działać skutecznie. Przyjmuje się, że wielkość tej siły winna odpowiadać 0,3 ciężarowi pasa blachy. Szerokość ażuru jest nieco większa niż szerokość taśmy przed wycięciem z niej elementu. Należy zatem albo uwzględnić to zwiększając dodatkowo rozstaw listew lub przesunąć listwy prowadzące w kierunku przeciwnym do ruchu taśmy tak by jej prowadzenie dokonywało się na odcinku przed wykrawaniem. Urządzenie ustalające skok taśmy Skok taśmy przy podawaniu ręcznym może być ustalany za pośrednictwem: kołków oporowych zderzaków noży odcinających ażur i noży bocznych pilotów. Położenie elementu ustalającego winno umożliwić uzyskanie dokładnego i powtarzalnego skoku taśmy oraz dawać możliwie małe straty materiału na wejściu lub wyjściu taśmy z wykrojnika. Wykorzystanie do współpracy z kołkiem oporowym powierzchni taśmy (ażuru) prostopadłej do kierunku jej przesuwu spełnia wymóg pierwszy. Drugi zostaje zrealizowany, gdy odstęp od początku taśmy do krawędzi pierwszego wykroju nie będzie większy niż odstęp między dalszymi wykrojami. Konstrukcje kołków oporowych są róż- 109

110 ne. Zalecane przez normę [53] kształty i wymiary podano na rys. 99 i w tablicy 42, a sposób osadzenia kołka na rys Tablica 42. Wymiary kołków oporowych noskowych z rysunku 99 a d h l R Rys. 99. Kołek oporowy noskowy; wymiary patrz tablica 42 Rys Osadzenie kołka oporowego w płycie tnącej ,4 i ,5 i Przykład konstrukcji dwóch rodzajów zderzaków pokazuje rys Pierwszy z nich, pokazany na rys. 101 a, jest zderzakiem zapadkowym. Przepuszcza taśmę w kierunku jej podawania a zatrzymuje w kierunku przeciwnym. Trudnością jest określenie momentu zmiany kierunku przesuwu. Drugi (rys. 101b) jest zderzakiem chowanym. W czasie ruchu roboczego zderzak jest odchylany a sprężyna, w granicach luzów na osi, przesuwa go w kierunku do stempla. Cofający się stempel zwalnia zderzak, ale dzięki przesuwowi spowodowanemu sprężyną nie wraca on w to samo położenie, lecz opiera się na powierzchni taśmy. Pozwala to przesunąć taśmę, a zderzak wskakuje w wycięty uprzednio w niej otwór. Krawędź ustalająca naciskając na zderzak dosuwa go do jego położenia roboczego naciągając sprężynę. Ustalenie taśmy można dokonać także odcinając materiał przed zderzakiem i wykorzystując powstałe powierzchnie jako oporowe. Różne możliwości realizacji tego sposobu ustalenia pokazują rys. 102a, b, c, d. W rozwiązaniach pokazanych na rys. 102e, f konieczny jest dodatkowy nóż usuwający ażur sprzed zderzaka. 110

111 Rys Zderzaki: a) zapadkowy, b) chowany Na rys. 102g pokazano rozwiązanie, w którym nóż boczny tworzy powierzchnię oporową odcinając wąski (o szerokości równej w przybliżeniu grubości taśmy) pas z brzegu taśmy. Zaletą opisanych sposobów jest duża dokładność ustalenia materiału, ale w pierwszych czterech sposobach wiąże się to z małą dokładnością konturów typową dla wykrawania bezodpadowego. W następnych rozwiązaniach unika się tej wady, ale zastosowanie dodatkowych noży zwiększa koszt wykrojnika, a w ostatnim rozwiązaniu zwiększa się jeszcze zużycie materiału (szersza taśma). Wzajemne położenie materiału, noża, zderzaka (wkładka) i listew prowadzących pokazano na rys Wymiary i konstrukcje niektórych noży bocznych ujętych w normie [55] podano na rysunku 104 i w tablicy 43 Piloty współpracujące z chowanymi zderzakami pozwalają uzyskiwać większą dokładność ustalenia taśmy. Zamocowany w stemplu lub płycie stemplowej pilot (rys. 105) wchodzi w wykrojony wcześniej otwór ustalając położenie taśmy względem tego otworu przy równoczesnym zwolnieniu taśmy przez zderzak chowany. Kształt i wymiary niektórych pilotów ujętych w normie [56] podano na rys. 106 i w tablicach 44 i 45. W wykrojnikach trzy i więcej taktowych dla zmniejszenia strat materiału związanych z niepełnym uformowaniem pierwszych detali stosuje się zderzaki wstępne sterowane przez obsługującego tłocznik. Sposób ich zamontowania pokazano na rys

112 Płyty głowicowe i podstawowe Wymiary płyt głowicowych i podstawowych należy dobierać posługując się podanymi wcześniej w oparciu o normy wymiarami skrzynek lub głowic. Oprócz tego należy kierować się także wymaganiami omówionymi w związku z innymi częściami wykrojników np. słupami prowadzącymi. Producenci części tłoczników oferują płyty głowicowe i podstawowe [29, 30] wykonane ze stali lub z żeliwa szarego perlitycznego modyfikowanego o dobrych właściwościach wytrzymałościowych i stosunkowo dużej ciągliwości. Rys Schematy ustalania położenia taśmy na zasadzie usuwania materiału z przed zderzaka [18] Obliczanie siły wykrawania. Siła cięcia zależy od wytrzymałości materiału na ścinanie i od wielkości powierzchni cięcia, ale także od wielkości luzu między krawędziami tnącymi, od ich stanu oraz innych czynników. Obliczyć ją można ze wzoru: P = klgr t R t wytrzymałość na ścinanie ciętego materiału l długość linii cięcia g grubość ciętego materiału k współczynnik uwzględniający pozostałe czynniki równy 1,1 1,3 112

113 Wycięty element jest przepychany przez płytę tnącą w przypadku płyt przelotowych lub wypychany na powierzchnię płyty przez wypychacz przy płytach nie przelotowych. Siłę potrzebną do przepchnięcia materiału przez otwór lub wypchnięcia z otworu wyraża wzór: P w = k w P gdzie k w jest współczynnikiem wynoszącym przy przepychaniu 0,05 0,10, a przy wypychaniu 0,07 0,15. Większe wielkości przyjmuje się dla materiałów bardziej miękkich (Al, Cu). Spychanie zakleszczonego na stemplu materiału dokonuje się w ruchu powrotnym suwaka prasy. Potrzebną do tego siłę P s przy wypychaczu sztywnym uzyskuje się od suwaka prasy w jego ruchu jałowym lub rozwija ją element sprężysty przy wypychaczu sprężystym. Element sprężysty zostaje ściśnięty przez suwak prasy w ruchu roboczym i w tym przypadku w obliczeniach wymaganego nacisku prasy należy uwzględnić także wielkość tej siły. Rys Współpraca noża bocznego ze zderzakiem w postaci wkładki w ustalaniu skoku taśmy [52] P s = k s P k s jest współczynnikiem wynoszącym od 0,02 do 0,2. Większe wielkości przyjmuje się dla grubszego materiału, szerszego jego obrzeża zaciśniętego na stemplu, przy większej ilości stempli w wykrojniku [17, 18]. Całkowity wymagany nacisk prasy wynosi: P c = P + P w + P s 113

114 Rys Konstrukcja noży bocznych; wymiary patrz tablica 43, [55] Tablica 43. Wymiary noży bocznych pokazanych na rysunku 104 a Stopniowanie d b b wymiaru a 1 h c powyżej do max , , , ,5 b L

115 Rys Osadzanie pilotów w stemplu lub w płycie stemplowej, [56] 115

116 Tablica 44. Wymiary pilotów pokazanych na rysunku 106 (rodzaje A ib) 2) d 1 d 3 powyżej do d 2 odmiana L 3) S G 2 1) 3 3,5 4, ,5 5,5 5, ,5 6,5 6, ,5 7,5 7, ,5 9,0 8, ,5 10,0 9, ,5 12,0 11, ,0 74 1) Włącznie z 2 mm 2) Stopniowanie średnicy d 1, co 0,1 mm. 3) Tylko dla pilotów rodzaju A, długość pilotów rodzaju B ustala konstruktor. Tablica 45. Wymiary pilotów pokazanych na rysunku 106 (rodzaj C) 2) d 1 d 2 L ponad do 10 1) ) Włącznie z 10 mm. 2) Stopniowanie średnicy d 1, co 0,1 mm. Rys 106. Piloty okrągłe; wymiary patrz tablice 44 i 45, [56] 116

117 Rys Osadzanie zderzaków wstępnych w wykrojniku, [57] 4.3 Projektowanie przyrządów do gięcia Gięcie blachy pozwala uzyskiwać różnorodne kształty, dające się jednak w dużej części przypadków sprowadzić do dwóch podstawowych: gięcie w kształcie litery V i w kształcie litery U. Schemat gięcia w kształcie litery V (gięcie swobodne) dające wyroby mniej dokładne i z dotłaczaniem zwiększającym dokładność wyrobu pokazano na rys. 108 odpowiednio a i b, a na rys. 109 podobne gięcie, ale elementów długich, niesymetrycznych. Gięcie korytek (kształt litery U) różnymi metodami pokazuje rys W metodzie pierwszej (rys. 110a) zbyt dużo materiału dostaje się pod stempel, co przy dotłaczaniu powoduje wyciskanie materiału spod stempla i wyginanie się półek przedmiotu do osi. Zapobiec temu może zukosowanie matrycy (rys. 110b) lub gięcie z dociskaniem blachy do stempla (rys. 110c). Na rys.111 pokazano gięcie korytek z Rys. 108 Gięcie w kształcie litery V; a) swobodne, b) z dotłaczaniem kołnierzem w dwóch i w jednej operacji. Zawijanie blachy i otrzymywanie przedmiotów o przekrojach zamkniętych przedstawia rys Zwijanie przy wykorzystaniu stempli bocznych pokazano na rys Sposoby zawijania krawędzi przedmiotów płaskich przedstawia rys Blacha musi mieć wstępnie podgięte zawijane obrzeże. Krótkie przedmioty z grubego materiału formuje się w sposób pokazany na 117

118 rys. 114a, a z cienkiego materiału w sposób pokazany na rys. 114b. Krawędzie przedmiotów o większej długości zawija się tak jak pokazano na rys. 114c (jednostronnie) lub rys. 114d (dwustronnie). Zawijanie krawędzi wytłoczonego naczynia pokazuje rys Pojawia się tutaj załamanie (rys. 115c, d) spowodo- Rys Gięcie w kształcie litery V elementów długich, niesymetrycznych [16]; a) przedmiot, b) sposób mało dokładny, c) sposób zalecany Rys Gięcie w kształcie litery U [16] wane kołowym kształtem krawędzi i wystąpieniem wzdłuż niej obwodowych naprężeń rozciągających. Przedstawione przypadki daleko nie wyczerpują metod ani uzyskiwanych na drodze gięcia kształtów, a stanowią tylko wskazówkę w poszukiwaniu optymalnych rozwiązań. Punktem wyjścia w opracowywaniu procesu technologicznego jest ustalenie wymiarów materiału wyjściowego tzn. rozwinięcie przedmiotu, który ma być uformowany drogą gięcia. W obszarze zaginanym w materiale powstaje stan naprężeń ściskających od strony stempla (od strony środka promienia krzywizny) i rozciągających po stronie przeciwnej. Między nimi występuje warstwa neutralna, gdzie ma miejsce zerowy stan naprężeń. Promień krzywizny warstwy neutralnej (obojętnej) przy gięciu materiału o przekroju prostokątnym można wyznaczyć ze wzoru [17]: = 0,5 (R + r) ; gdzie: R zewnętrzny promień giętego przedmiotu r wewnętrzny promień giętego przedmiotu 118

119 g 1 współczynnik ścienienia zawarty w granicach od 0,9 dla g r 0,4 r do 0,89 dla 3, 5 ; g g g 1 grubość blachy w miejscu gięcia, g grubość blachy w stanie wyjściowym b śr współczynnik poszerzenia; b b śr. średnia szerokość giętego przekroju, b wyjściowa szerokość giętego przekroju. Dla b2g =1. Rys Gięcie korytek z kołnierzem; a) w dwóch operacjach, b) przedmiot, c) w jednej operacji Ścienienie blachy jest różne w różnych przekrojach promieniowych (osiąga maksimum w przekroju osiowym) i dlatego linia warstwy neutralnej jest trudną do obliczenia krzywą typu paraboli. Dla uproszczenia w praktyce zastępuje się ją łukiem o promieniu r 0 równym minimalnemu promieniowi krzywizny występującemu w przekroju osiowym. W przybliżeniu wielkość r 0 wyznacza się ze wzoru: r 0 = r + xg x współczynnik określający położenie warstwy neutralnej ujęty w tablicy 46. Tablica 46. Wartości współczynnika x przy gięciu pod kątem 90 stali niskowęglowej Stosunek g r 0,1 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 Współczynnik x 0,30 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,385 0,405 Stosunek g r 1,0 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 Współczynnik x 0,42 0,44 0,45 0,455 0,46 0,47 0,475 0,48 Długość materiału przeznaczonego do gięcia jest sumą długości odcinków prostych i długości warstwy neutralnej odcinków giętych. W tablicy 47 podano wzory na obliczenie długości mate- 119

120 riału giętego dla kilku najczęściej spotykanych kształtów wyrobów. Promień gięcia r ograniczony jest wielkością, poniżej której istnieje obawa pękania materiału. Zależy ona od rodzaju giętego materiału, jego grubości oraz kierunku linii gięcia w stosunku do kierunku walcowania. Oba te kierunki winny być prostopadłe lub tworzyć kąt możliwie bliski 90. Minimalny promień gięcia dobiera się z tablicy 48 znając wielkość przewężenia uzyskanego ze statycznej próby rozciągania lub odczytanego z norm dla kształtowanego gatunku stali. Gdy linia gięcia jest równoległa do kierunku włókien (kierunku walcowania) należy minimalny promień gięcia dobierać przyjmując obniżoną do 0,7 wartość przewężenia giętego materiału. W procesie gięcia obok odkształceń plastycznych występują także odkształcenia sprężyste powodujące po zdjęciu obciążenia zmianę kąta gięcia. O wielkość tej zmiany należy skorygować kąt gięcia by uzyskać ostatecznie wymaganą jego wartość. Tablica 47. Wzory do obliczania długości materiału giętego [16] Wzór do obliczania Szkic Szkic długości L materiału Wzór do obliczania długości L materiału L = a + b + L = a + b + c + Π(r + (r + xg) 2 xg) L = a + b + c + Π(r + xg) L = a + b + c + d + e + Π(r 1 + x 1g) + Π(r 2 + x 2g) L = a + b + Π(r + xg) L = 2Π(r + xg) Tablica 48. Minimalne promienie gięcia w zależności od wielkości względnego przewężenia [17] Z [%] Promień gięcia Promień gięcia Z [%] r r ,15g 55 0,1g 20 1,7g 50 0,2g 18 2,0g 45 0,3g 15 2,5g 40 0,43g 10,3 4,0g 35 0,62g 8,5 5,0g 30 0,85g 4,5 10,0g Sprężynowanie zależy od rodzaju materiału, jego grubości, kształtu przedmiotu, kąta gięcia a także od sposobu gięcia (gięcie swobodne, gięcie z dotłoczeniem). Uproszczone wzory do określenia kąta sprężynowania przy gięciu swobodnym przedstawiają się następująco [17]: 120

121 przy gięciu w kształcie V 0,375R el tg 1 xge przy gięciu w kształcie U 0,75R el1 tg 1 xge l odległość między krawędziami oporowymi, x współczynnik dobierany z tablicy 46, l 1 ramię gięcia równe R m + R s + 1,25g, R m promień zaokrąglenia matrycy, R s promień zaokrąglenia stempla Rys Wykonywanie przedmiotów zwijanych [16]; a) zwijanie na trzpieniu tulei z cienkiej blachy, b) zwijanie tulei z grubej blachy w trzech operacjach, c) zwijanie tulei o dużych wymiarach w dwóch operacjach, d) zwijanie przedmiotów o przekroju prostokątnym. W przypadku gięcia z dotłaczaniem stopień sprężynowania zależy od stopnia dotłoczenia (stopnia zgniotu) i przy małych promieniach gięcia kąt sprężynowania może być zarówno dodatni jak i ujemny a także równy zero. Przy gięciu korytek sprężynowanie powoduje rozchylenie na zewnątrz półek (rys. 116a). 121

122 Rys Zwijanie przedmiotów przy wykorzystaniu stempli bocznych [16]. Zapobiec temu można formując wklęsłe dno miseczki wywołujące sprężyste odkształcenie denka wytłoczki (rys. 116b), bocznymi stemplami zaginać półki o kąt 90 + (rys. 116c), powodować dodatkowe odkształcenia plastyczne w obszarze gięcia (rys. 116d). Rys Zawijanie krawędzi przedmiotów płaskich, [16] Rys Zawijanie krawędzi wytłoczonej miseczki, [16]; a) stan wyjściowy, b) stan końcowy zawijania, c) kształt zawiniętej krawędzi, d) kolejne fazy zawijania z uwidocznionym tworzeniem się załamania. 122

123 Rys Gięcie korytek. Sposoby zmniejszania kąta sprężynowania, [16]. Obliczenie sił gięcia. Wzory pozwalające w przybliżony sposób obliczyć siły gięcia swobodnego i z dotłaczaniem przy gięciu w kształcie litery V i litery U podano w tablicy 49 [58] z zastrzeżeniem zachowania geometrii narzędzi gnących wg tablicy 50, [59]. Tablica 49. Wzory do obliczania siły gięcia Sposób gięcia Schemat Siła gięcia Pg [kg] swobodne Pg = 0,7bg 2 Rm l Gięcie w kształcie litery V w matrycy z dotłaczaniem 4g Pg = 1 l bg 2 Rm l tylko zaginanie półek Pg = 0,4 bgrm Gięcie w kształcie litery U z dotłaczaniem bez dociskania środnika Pg = 0,8 bgrm z dociskaniem środnika i z dotłaczaniem Pg = 0,5 bgrm b szerokość giętego materiału, [mm]; g grubość materiału, [mm]; l odległość między podporami, [mm] 123

124 Rys Geometria części roboczych przyrządu do gięcia, [59]. Konstruowanie przyrządu do gięcia W tym rozdziale omówione zostaną tylko elementy specyficzne dla przyrządu do gięcia. Przy projektowaniu pozostałych części należy korzystać z informacji zawartych rozdziale 4.2 (Konstruowanie wykrojnika). Podstawowymi wielkościami konstrukcyjnymi stempla i matrycy są ich promienie zaokrągleń (rys. 117). Promień zaokrąglenia stempla r s odpowiada wewnętrznemu promieniowi gięcia wyrobu. Promień zaokrąglenia krawędzi roboczych matrycy: r m = (2 4)g ale nie mniej niż 3 mm. Luz między stemplem a matrycą przy gięciu korytek wynosi: z = g max + ng Współczynnik n oraz głębokość wybrania matrycy l, a także jej promienie zaokrągleń r m w zależności od długości zaginanych ramion L oraz grubości materiału g podano w tablicy 50. W przypadku stawiania wysokich wymagań dotyczących płaskości ramion L należy wykonać matryce głębsze niż wynika to z tablicy 50. Głębokość wybrania l musi być wówczas większa niż długość L, a tłocznik należy użytkować na prasie o wystarczająco dużym skoku. Przyrządy do gięcia dzielą się na jedno i wielozabiegowe z tym, że te ostatnie mogą obejmować także zabiegi inne niż gięcie. Przykład konstrukcji przyrządu jednozabiegowego do gięcia w kształcie litery V pokazuje rys. 118, a w kształcie litery U rys Na rys. 120 przedstawiono konstrukcję przyrządu do kształtowania w jednym zabiegu korytka z wygiętymi półkami. 124

125 Tablica 50. Promienie zaokrąglenia i głębokości matrycy oraz współczynnik n dla określenia luzu Długość wyginanego Grubość materiału do 0,5 0,5 2, ,0 4,0 7,0 ramienia L [mm] l r m n l r m n l r m n l r m n , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,15 125

126 Rys Tłocznik do gięcia w kształcie litery V bez własnych prowadnic, [59]; 1 płyta głowicowa, 2 stempel, 3 matryca, 4 płyta podstawowa, 5 listwy ustalające prowadzenie materiału, 6 kołki ustalające położenie matrycy, 7 śruby mocujące matrycę, 8 wypychacz, 9 sprężyna wypychacza Dogięcie półek następuje pod działaniem stempli bocznych 3 prowadzonych w płycie prowadzącej 2 i w prowadnicach 13, wprawianych w ruch roboczy naciskiem wkładek 11 przymocowanych do obsady stempla 9. Od dołu, celem otrzymania dokładniej uformowanego detalu, naciska na giętą blachę płyta wypychacza 7 połączona ze sworzniem wypychacza 6. Przyrządy z suwakami bocznymi wymagają dokładnego przeanalizowania ich kinematyki, a także, zwłaszcza w odniesieniu do suwaków bocznych, kinetyki. Koniec ruchu roboczego wszystkich suwaków wyznacza dolny zwrotny punkt ruchu suwaka prasy. Dotłoczenie giętego detalu winno nastąpić raczej na suwaku głównym niż na suwakach bocznych, bowiem działające na nie siły wywołują momenty mogące spowodować uszkodzenie przyrządu. 126

127 Początek ruchu suwaków bocznych na tle drogi suwaka głównego określa konstruktor poprzez wybór momentu zetknięcia się powierzchni ślizgowych, kierując się kształtem formowanego detalu. Wielkość skoku suwaka bocznego zależy także od kąta nachylenia powierzchni ślizgowych. Zazwyczaj przyjmuje się kąt 45. Dla zwiększenia trwałości układu napędowego suwaków bocznych wskazane jest by siłę reakcję działająca w osi suwaka bocznego przejmowały od elementów tego układu podpory przymocowane do dolnej części tłocznika. Obszar współpracy części napędowych suwaków bocznych jest przestrzenią zagrożenia dla pracownika i winien być chroniony osłonami. W przyrządach wielozabiegowych obok gięcia bardzo często wykonywane Rys Przyrząd do gięcia w kształcie litery U z prowadzeniem słupowym, [58]; 1 płyta głowicowa, 2 stempel, 3 płyta podstawowa, 4 matryca, 5 kołek ustalający prowadzenie materiału, 6 dociskacz wypychacz. są różne zabiegi cięcia jak wycinanie, dziurkowanie, nadcinanie, odcinanie itp. Przyrządy wielozabiegowe projektowane najczęściej jako wielotaktowe przeznaczone do produkcji wielkoseryjnej, muszą odznaczać się wystarczająco sztywną budową. Wyposaża się je w prowadnice słupowe, a także niekiedy dodatkowo w płytę prowadzącą stemple wykrawające. Istotnym problemem, który źle rozwiązany czyni przyrząd mało lub zupełnie nieprzydatnym jest usuwanie z niego odpadu oraz gotowego wyrobu. Dla spełnienia tych zadań wyposaża się je w wypychacze i spychacze mechaniczne, hydrauliczne lub pneumatyczne w zależności od możliwości narzędziowni i stanowiska pracy. W przypadku obawy, że gięty element w czasie zabiegu może ulec przesunięciu, co jest szczególnie prawdopodobne przy wykonywani części niesymetrycznych, przyrząd wyposaża się w dociskacz spełniający równocześnie funkcje wypychacza jak to pokazuje rys Obrabiany materiał prowadzi się zazwyczaj miedzy listwami prowadzącymi, a skok taśmy ustala się najczęściej wykorzystując metodę usuwania materiału sprzed zderzaka podobnie jak to omówiono w rozdziale 4.2 Konstruowanie wykrojnika. 127

128 Rys Gięcie z bocznymi stemplami [58]; 1 płyta podstawowa, 2 płyta prowadząca, 3 stempel boczny, 4, 5 kołki ustalające położenie materiału, 6 sworzeń wypychacza, 7 płyta wypychacza, 8 sprężyna powrotna stempli bocznych, 9 obsada stempla, 10 płyta głowicowa, 11 wkładka ślizgowa, 12 stempel, 13 prowadnica. Dwa rozwiązania przyrządu dwutaktowego do gięcia w kształcie litery V i dziurkowania z kształtową krawędzią formowaną stemplem pokazuje rys. 121 i rys Pierwszy wyrób w obu rozwiązaniach jest brakiem, bowiem nie podlegał dziurkowaniu. Rozwiązanie z rys. 121 daje nieco mniejszy odpad 6. Obrabiany materiał dosuwa się do zderzaka 5. Otwór dziurkuje stempel 2 współpracując z tulejką osadzoną w płycie 1. Stempel 3 wygina detal a równocześnie kształtuje krawędź we współpracy z płytą tnącą 4 i odcina detal od taśmy we współpracy z płytą 1. Na rys. 122 pokazano rozwiązanie, w którym dosunięty do zderzaka 1 materiał jest wyginany stemplem 3 a stempel 2 formuje krawędź wyrobu i odcina go od taśmy. W prezentowanych rozwiązaniach kolejność taktów jest prosta: dziurkowanie wycinanie z wyginaniem. Przy bardziej złożonych kształtach, często spotykaną kolejnością zabiegów jest nadcięcie zarysu, wyginanie swobodnych części formowanego detalu, odcięcie od taśmy. Istotne jest by wygięte części kształtowanego detalu nie utrudniały przesuwu taśmy pod kolejne stemple. Ponadto, część zarysu, który łączy wyrób z taśmą powinien pozostać na niezmienionym poziomie płyty tnącej. Szkic tłocznika i rysunek wyrobu na nim wykonywanego w kolejności taktów: wykrawanie części zarysu z dziurkowaniem, wyginanie, odcinanie przedstawia rys

129 Rys Przyrząd dwutaktowy do dziurkowania, odcinania i gięcia, [60] Rys Przyrząd dwutaktowy do dziurkowania, odcinania i gięcia, [60] Rys Przyrząd trzytaktowy Skierowane do dołu tłocznika wygięte półki nie utrudniają przesuwu taśmy, a reszta zarysu przewidziana do oddzielenia wyrobu od taśmy pozostaje na poziomie płyty tnącej oba podane wyżej wymagania są spełnione. Układ szczegółowy zabiegów może być bardzo różny. Bosiacki [59] szereguje je w sześć podstawowych grup: częściowe nadcięcie zarysu, wyginanie części, odcięcie z taśmy (rys. 124a), wycinanie odstępów między przedmiotami, wyginanie, wycinanie z taśmy (rys. 124b), miejscowe nadcinanie z wyginaniem, a następnie wycięcie przedmiotu (rys. 124c), wycinanie całego zarysu i powrotne wprasowanie w taśmę, wyginanie i wypychanie gotowego wyrobu (rys. 124d), przycinanie części zarysu od strony zewnętrznej, wyginanie i odcięcie (rys. 124e), wycięcie otworów otaczających zarys wyginanych części, wyginanie tych części i odcięcie przedmiotu (rys. 124f). 129

130 Wielotaktowy przyrząd gnący z wycinaniem i powrotnym wciskaniem przedmiotu w taśmę, a więc pracujący wg schematu z rys. 124d pokazano na rys Stempel 1 wycina zarys przedmiotu i dziurkuje. Wypychacz 2 wciska w taśmę wycięty wykrój, co umożliwia jego transport pod następny stempel 3, formujący we współpracy z wypychaczem 4 łapki. Wypychacz 4 wciska detal w taśmę, a stempel 5 wypycha gotowy wyrób. Rys Układ zabiegów przy kształtowaniu wielotaktowym, [59] Kolejność zabiegów w procesie formowania wyrobu pokazanego na rys. 126a przedstawiono na rys. 126b. Takty (sekcje) jałowe są wymuszane zazwyczaj względami konstrukcyjnymi. W ten sposób stwarza się niezbędną przestrzeń konstrukcyjną i umożliwia np. wystarczająco sztywne osadzenie stempli. Prawidłowy podział operacji na zabiegi i poprawne ich uszeregowanie jest czynnikiem warunkującym właściwy przebieg całego procesu konstruowania przyrządu wielotaktowego, a w konsekwencji jego przydatność do produkcji. Rys Wielotaktowy przyrząd gnący z wypychaczem, [59] 130