APMA1-w06wykrojniki04.pdf

Instytut Technologii Materiałowych

P.W.

Zakład Obróbki Plastycznej

APMA1 W15 + L15

Automatyzacja procesów materiałowych

Kierunek: Automatyka i Robotyka ( AiR ) sem. 6 , kod w siatce studiów 51

Blok przedmiotów: Automatyzacja i komputeryzacja wytwarzania

Prowadzący:

Dr inż. Lech Olejnik

pok.NT17, tel.8425

-------------------

Motto: Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnej produkcji

-------------------

Temat 6 :

Przyrządy wielozabiegowe:

wykrojniki , tłoczniki

APMA1-w06wykrojniki04.DOC

APMA1- W15

temat 6

Przyrządy wielozabiegowe

Wprowadzenie

Decyzja o zastosowaniu odtwarzania kształtu przy produkowaniu części metalowej zazwyczaj skutkuje koniecznością

wykonania przyrządu specjalnego. W przypadku obróbki plastycznej, gdzie z powodu występowania wielu zjawisk

ograniczających trzeba kształtowanie podzielić na etapy, przyrządy te muszą realizować złożone operacje wielozabiegowe.

Proces konstruowania przyrządu, jego wykonania w metalu i eksploatacji na stanowisku roboczym omówimy na przykładzie

wykrojnika wielozabiegowego , a więc przyrządu do obróbki plastycznej przeznaczonego do wycinania płaskich przedmiotów

z blachy.

Czynności wykonywane przed rozpoczęciem produkcji dowolnej części można podzielić na następujące cztery etapy:

1. opracowanie procesu technologicznego

2. zaprojektowanienarzędzi (przyrządów, matryc, form)

3. wykonanienarzędzi

4. próbykształtowania i usunięcie usterek

Zadanie 1 wykonuje technolog. Rezultatem jego pracy jest wyznaczenie: (1) liczby kolejnych operacji, (2) kształtu i

wymiarów przedmiotu po kolejnych operacjach kształtowania, (3) sił występujących w czasie kształtowania, (4) typu

narzędzia/przyrządu służącego do każdej z kolejnych operacji. Należy zaznaczyć, że nie ma możliwości wskazania jednego,

optymalnego rozwiązania procesu. Wynika to z faktu, że warunki dla realizacji procesu mogą się zmieniać w bardzo szerokich

granicach. Przyczyny mogą być następujące: różnorodność kształtu przedmiotów, szeroki zakres ich wymiarów, różne

własności materiałów, założona skala produkcji, różnorodność maszyn i urządzeń produkcyjnych.

Zadanie 2 wykonuje konstruktor. Wynikiem jego pracy jest dokumentacja konstrukcyjna, który składa się z rysunku

złożeniowego i rysunków wykonawczych części składowych przyrządu. Przed rozpoczęciem pracy projektowej konstruktor

powinien znać odpowiedzi na następujące pytania (dane stanowiące podstawę do konstrukcji tłocznika):

- na jakiej prasie będzie pracował przyrząd/tłocznik – musi być dostosowany do wymiarów przestrzeni roboczej

- jakie cechy konstrukcyjne powinien mieć tłocznik (podawanie, pozycjonowanie, usuwanie, prowadzenie, ...)

- jakie wymiary i kształt powinny mieć robocze powierzchnie stempli i matryc

- jaki rodzaj tłocznika należy zastosować – chodzi o sposób łączenia zabiegów.

Podstawową metodą pracy twórczego technologa czy konstruktora nie powinno być naśladowanie, ale poszukiwanie

rozwiązań najlepiej pasujących do konkretnych warunków. Należy rozważyć różne sposoby rozwiązania określonych

problemów technologicznych czy konstrukcyjnych. Studiowanie tych przypadków oraz analiza wad i zalet ułatwi dokonanie

właściwego wyboru w danych warunkach.

Punktem wyjścia do pracy projektowej jest rysunek wyrobu, który oprócz kształtu i wymiarów wyrobu powinien

szczegółowo specyfikować wymagania techniczne. Powinny także być znane niektóre zalecenia natury ekonomicznej, spośród

których najważniejsze to wielkość produkcji rocznej i orientacyjna cena rynkowa wyrobu. Technolog swoje prace

projektowe zaczyna od wyboru technologii, które mogą być zaangażowane w procesie wykonania wyrobu. Dla nich gromadzi

zalecenia technologiczne, na których oprze się projektując kolejne zabiegi kształtowania. Kolejny etap to wybranie sposobu

produkcji, zdecydowanie o rodzaju oprzyrządowania i określenie stopnia automatyzowania produkcji na stanowisku z użyciem

projektowanego przyrządu. Po podjęciu tych decyzji można przystąpić do projektowania przebiegu wykonania wyrobu. Ten

przebieg wykonania jest w istocie listą zabiegów operacji wielozabiegowej. Jeżeli projektowany przyrząd ma łączyć zabiegi

kształtowania (tzn. projektujemy przyrząd wielozabiegowy), to w tym etapie powstaną szczegółowe założenia do wykonania

tego przyrządu.

Opisane powyżej prace projektowe są częścią złożonego procesu uruchomienia produkcji nowego wyrobu i

przekazania oprzyrządowania technologicznego do eksploatacji na stanowisku roboczym. Proces ten zaczyna się od analizy

rysunku wyrobu i poprzez wybór technologii produkcji, wykonanie oprzyrządowania, dobór maszyny głównej i środków

automatyzacji pozwala w końcu na podjęcie wytwarzania wyrobu.

Rodzaje wykrojników

Podstawowe zespoły konstrukcyjne typowych przyrządów do produkcji wyrobów z blach omówimy na przykładzie

wykrojnika przeznaczonego do wykonania okrągłej podkładki. Proces wykrawania takiej podkładki składa się z dwóch

zabiegów cięcia po linii zamkniętej o różnej długości. Wyciąć przecież musimy otwór i oddzielić podkładkę od otaczającej ją

reszty blachy.

Powstaje pytanie: jaki sposób połączenia tych dwóch zabiegów cięcia wybrać, aby uzyskać najniższe koszty

wytwarzania przy zadanej wielkości produkcji ? Sprowadza się to do wyboru rodzaju wykrojnika. Wprawdzie już

zdecydowaliśmy, że będziemy konstruowali przyrząd wielozabiegowy, ale rozpatrzmy wszystkie możliwości wyboru, jakie

mamy w tym zakresie. Możemy mianowicie wybrać:

APMA1-w06wykrojniki04.DOC

L.Olejnik

APMA1- W15

temat 6

Przyrządy wielozabiegowe

- wykrawanie jednozabiegowe . W tym przypadku każde cięcie będzie wykonywane jako wydzielona operacja

prowadzona za pomocą oddzielnego przyrządu pracującego na wyodrębnionym stanowisku. Z tego powodu wykrojniki

jednozabiegowe mają prostą konstrukcję a koszt ich wykonania jest niski

- wykrawanie wielozabiegowe . W tym przypadku łączy się kilka zabiegów kształtowania w jedną operację

wielozabiegową realizowaną za pomocą jednego złożonego przyrządu. Gdy zabiegi kształtowania polegają na cięciu

mówimy o wykrojnikach wielozabiegowych. Takie przyrządy są oczywiście droższe, ale pozwalają na znaczne

zwiększenie wydajności w porównaniu do produkcji prowadzonej za pomocą wykrojników jednozabiegowych.

W ramach przyrządu wielozabiegowego możemy zastosować różne sposoby łączenia zabiegów. W przypadku wykrojników

najczęściej stosuje się dwa rozwiązania:

1. wykrojniki wielotaktowe . W takim wykrojniku zabiegi cięcia są rozdzielone terytorialnie. Są bowiem

wykonywane w poszczególnych wydzielonych sekcjach wykrojnika, między którymi „wycinany” przedmiot

przemieszcza się razem z materiałem w taktach, będąc przesuwany w czasie gdy stempel traci kontakt z blachą.

Oddzielenie wykonanego wyrobu od blachy następuje zazwyczaj w ostatniej sekcji wykrojnika, tj. w ostatnim

takcie wykrawania wielotaktowego.

2. wykrojniki jednoczesne . Wszystkie zabiegi przewidziane do wykonania w tym wykrojniku są prowadzone na

wycinanym przedmiocie podczas jednego skoku suwaka.

Szczegółowe porównanie obu omówionych sposobów łączenia zabiegów cięcia w wykrojnikach wielozabiegowych

zamieszczono w tablicy 1.

Tablica 1. Porównanie wykrawania jednoczesnego z wielotaktowym

Kryterium

Wykrawanie jednoczesne

Wykrawanie wielotaktowe

Wielkość wyrobu

Wyroby duże

Mniejsze wyroby (poniżej 250mm)

Wielkość produkcji

Produkcja wielkoseryjna

Produkcja masowa

Dokładność wyrobu

Większa dokładność (maks. IT8)

Mniejsza dokładność (maks. IT11)

Cechy jakościowe wyrobu

Wyroby są płaskie; wszystkie zadziory

skierowane w jednym kierunku

Większe zniekształcenia przedmiotów;

zadziory skierowane w obu kierunkach

Liczba zabiegów

Maks. 4 zabiegi

Sięga 15-20 zabiegów

Wydajność

200 1/min.

800-1000 1/min.

Wielokrotność wykrojów

Do 3 rzędów wykrojów

Do 20 rzędów wykrojów

Koszt tłocznika

(szczególne cechy)

Wyższy

(dla przedmiotów średnich o złożonych

kształtach i małej liczbie zabiegów koszt

wykrojnika jednoczesnego może być niższy)

Niższy

(dla przedmiotów małych o prostych zarysach

koszt wykrojnika wielotaktowego będzie

zdecydowanie niższy)

Budowa wykrojnika/tłocznika wielozabiegowego

Na rys.1 pokazano wykrojnik o budowie skrzynkowej. Jest to najprostsze rozwiązanie konstrukcyjne stosowane w

budowie wykrojników. Jego prostota wynika między innymi z łączenia funkcji jakie mają do spełnienia poszczególne

elementy konstrukcyjne. Zwróćmy uwagę, że w prowadzeniu stempla względem otworu matrycy uczestniczy sam stempel,

którego koniec jest prowadzony suwliwie w stałej płycie prowadzącej. Płyta prowadząca jest związana sztywno z matrycą za

pomocą walcowych kołków ustalających i śrub z łbem z gniazdem. Matryca spoczywa na płycie podstawowej, która służy do

połączenia przyrządu ze stołem prasy. Z suwakiem przewidziano połączenie za pomocą czopa, który wkręcono w płytę

głowicową (górna płyta wykrojnika). Płyty podstawowe i głowicowe są wykonywane ze stali zwykłej jakości i nie mogą

przenosić znacznych nacisków. Dlatego powierzchnia oporowa stempla wspiera się na twardej przekładce, wykonanej ze stali

narzędziowej obrobionej cieplnie do wysokiej twardości. Cześć chwytowa stempla zamocowana jest w płycie stemplowej,

która wraz z przekładką i płytą głowicową tworzy jeden zespół konstrukcyjny. Taśma (pas blachy) prowadzony jest między

dwoma listwami prowadzącymi, z których jedna jest dłuższa i zaopatrzona w mostek. Wystająca część listwy z mostkiem ma

ułatwić wprowadzanie początku taśmy/pasa do wykrojnika.

Omawiany prosty wykrojnik skrzynkowy służy do wykrawania z blachy prostokątnych przedmiotów z

zaokrąglonymi narożami. Aby prawidłowo wyciąć taki przedmiot z pasa blachy należy ten pas przesuwać po każdym skoku

suwaka prasy o odpowiedni odcinek. Długość tego odcinka jest odmierzana za pomocą specjalnego kołka oporowego, na

którym wspiera się mostek materiału pozostający w ażurze po wycięciu kolejnego przedmiotu. Stempel wycofując się do góry

unosi pas, który wspiera się na dolnej powierzchni płyty prowadzącej i w tej pozycji jest ściągany ze stempla. Zanim opadnie

na powierzchnię matrycy jest przesuwany do przodu i zatrzymuje się na kołku. Ustalanie za pomocą kołka nie jest precyzyjne,

dlatego dodatkowo stosuje się piloty np. związane ze stemplem, które przed rozpoczęciem cięcia wchodzą we wcześniej

wykonane otwory i dodatkowo pozycjonują pas względem krawędzi tnących wykrojnika. Współdziałanie kołka i pilotów przy

ustalaniu położenia pasa pokazano na rys.2a.

Ten prosty sposób odmierzania przesuwu pasa za pomocą kołka sprawdza się przy podawaniu ręcznym pasów/taśm.

W przypadku, gdy przesuw taśmy/pasa o wymagany skok wykonywany jest automatycznie za pomocą podajnika

APMA1-w06wykrojniki04.DOC

L.Olejnik

APMA1- W15

temat 6

Przyrządy wielozabiegowe

umieszczonego przed wykrojnikiem, lepszym rozwiązaniem jest zastosowanie noża bocznego. Nóż boczny jest stemplem,

który służy do ustalania przesuwu taśmy przez odcięcie nadmiaru materiału. Działanie noża bocznego przy wykrawaniu

podkładki okrągłej w wykrojniku dwutaktowym pokazano na rys.2b.

Rys. 1. Przyrząd specjalny o

budowie skrzynkowej; wykrojnik

a) b)

Rys. 2. Sposoby ustalania przesuwu taśmy stosowane w wykrojnikach wielotaktowych: a) kołek oporowy (4), pilot (3),

zderzak wstępny (2), listwy prowadzące (1), b) nóż boczny (2), listwy prowadzące (1)

Wykrojniki i tłoczniki typu skrzynkowego są powszechnie stosowane przy produkcji mało- i średnio-seryjnej.

Podobne elementy konstrukcyjne występują we wszystkich innych wykrojnikach. Działanie i budowę wykrojników

wielotaktowych i jednoczesnych przystępnie omówiono w [ 1 ] . Zalecenia konstrukcyjne można znaleźć w [ 2 ] i [ 3 ] .

Podobieństwo konstrukcyjne tłoczników ułatwia unifikację i normalizację części, które mogą być użyte do budowy takich

przyrządów. Części składowe są produkowane seryjnie, a więc mogą być oferowane w atrakcyjnej cenie. Sprzedawane są

APMA1-w06wykrojniki04.DOC

L.Olejnik

APMA1- W15

temat 6

Przyrządy wielozabiegowe

jako tzw. „normalia do tłoczników”. Kilka przykładów takich elementów normalnych z katalogu jednej z firm pokazano na

rys.3.

Rys.4a przedstawia schemat wielotaktowego tłocznika, służącego do produkcji małych wytłoczek stożkowych z

kołnierzem (rys.4b). Proces kształtowania pokazano na rys.4c. Przebiega on w 9 taktach. Kształtowanie rozpoczyna się od

odpowiedniego nadcięcia taśmy o szerokości 40mm z pozostawieniem mostków. Nacięcia te mają umożliwić zmniejszenie

zewnętrznej średnicy kołnierza w czasie wytłaczania, a jednocześnie łączyć wytłoczkę z taśmą w celu wspólnego przesuwania

o skok między kolejnymi taktami. Kolejne zabiegi to wytłaczanie, przetłaczanie, wycinanie otworów, dotłaczanie, okrawanie

obrzeża i w końcu oddzielenie i usunięcie gotowej wytłoczki.

Rys. 3. Części normalne do budowy tłoczników: a) oprawy uniwersalne, b) elementy prowadzenia słupowego

APMA1-w06wykrojniki04.DOC

L.Olejnik

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: