Sprawozdanie obróbka plastyczna.doc

Prasy do obróbki plastycznej.

I.                   Wstęp teoretyczny.

1. Prasowanie.

Prasowanie jest procesem obróbki plastycznej polegającym na wywieraniu nacisku przez element roboczy (suwak) na obrabiany element.

2. Podział pras.

a)      mechaniczne:

-          cierne (cierno-śrubowe)

-          korbowe

-          kolanowe

-          mimośrodowe

b)     hydrauliczne

3. Parametry charakterystyczne pras.

a)      nacisk nominalny Pnom [N lub MN] – największy nacisk dozwolony w normalnych warunkach eksploatacji, jaki może być wywierany przez suwak prasy na materiał obrabiany bez obawy jej przeciążenia wytrzymałościowego. W prasach korbowych wyróżnia się dodatkowo nacisk dopuszczalny, który określa możliwość obciążenia suwaka w położeniach stosunkowo odległych od jego dolnego, zwrotnego punktu. Zawsze Pdop > Pmax.

b)     praca użyteczna Wuż [Nm] – jest to praca, którą można uzyskać w jednym skoku suwaka odpowiadająca pracy tłoczenia, bez obawy przeciążenia źródła energii.

c)      skok s [mm] – określa on drogę narzędzia między jego górnym i dolnym zwrotnym położeniem.

d)     liczba skoków n suwaka na minutę – liczba określająca wydajność maszyny.

4. Prasa cierno- śrubowa

Są to prasy o średniej wydajności, przeznaczone do gięcia, kalibrowania i kucia matrycowego. Max nacisk nominalny tego rodzaju pras dochodzi do 20MN.

4.1. Schemat prasy cierno-śrubowej .

4.2. Budowa:

1 – suwak

2 – prowadnice

3 – śruba o dużym skoku

4 – koło zamachowe

5, 6 – tarcze żeliwne

7 – dźwignia

4.3. Zasada działania.

Suwak może się przesuwać w prowadnicach pod działaniem śruby o dużym skoku, którą napędza przekładnia cierna. Na górnym końcu śruby jest umocowane poziomo duże koło zamachowe wyłożone na obrzeżu pasem skórzanym. Z kołem zamachowym współpracują na zmianę dwie tarcze żeliwne osadzone na wspólnym wale, napędzanym przez przekładnię pasową. Za pomocą dźwigni wał poziomy można przesuwać poosiowo tak, aby z kołem zamachowym współpracowała raz jedna, raz druga tarcza. W wyniku tego śruba napędzająca suwak wykręca się z nakrętki ku górze, a po zmianie położenia dźwigni wkręca się ku dołowi, przesuwając ze znaczną siłą suwak w kierunku stołu prasy. 

5. Prasa mimośrodowa

Stanowią najbardziej rozpowszechnioną grupę maszyn do obróbki plastycznej. Posiadają możliwość zmiany długości skoku suwaka za pomocą mimośrodu osadzonego na korbie wału.

5.1. Schemat kinematyczny prasy mimośrodowej (strzałkami zaznaczono wlot sprężonego powietrza do cylindrów pneumatycznych docisku sprzęgła i luzownika hamulca).

5.2. Budowa:

1

1 – silnik elektryczny,

2 – przekładnia pasowa,

3 – koło zamachowe,

4 – sprzęgło cierne,

5 – wał główny,

6 – tuleja mimośrodowa,

7 – sprzęgło kłowe,

8 – korbowód,

9 – łącznik,

10 – hamulec,

11 – sprężyna hamulca,

12 – suwak,

13 – belka wyrzutnika,

14 – prowadnice,

15 – łożyska,

16 – stół

5.3. Zasada działania.

Napęd z silnika przenoszony jest przez przekładnie pasową na koło zamachowe, osadzone na wale korbowym. Na korbie wału osadzona jest tuleja mimośrodowa służąca do zmiany wartości skoku suwaka. Suwak połączony jest z wałem korbowym za pomocą korbowodu oraz nagwintowanego łącznika osadzonego przegubowo (wahliwie) w korpusie suwaka. Łącznik służy do zmiany odległości suwaka od powierzchni stołu prasy.

5.4. Schemat działania mechanizmu mimośrodowego: ustawienia tulei mimośrodowej     przy skoku  minimalnym (a) i maksymalnym skoku (b).

1 - wykorbienie wału prasy, 2 - tuleja mimośrodowa, 3 - korbowód, 4 - sprzęgło łączące wał z tuleją mimośrodową

5.5 Schemat korpusu wysięgowego prasy mimośrodowej i główne wymiary przestrzeni roboczej:

w- wysięg.

W- największa wysokość przestrzeni roboczej (odległość suwaka

w górnym martwym punkcie od płyty stołu przy maksymalnym skoku i minimalnej długości korbowodu).

M- nastawność suwaka (zakres możliwej zmiany długości korbowodu),

Liniami cienką i przerywaną pokazano elementy korpusu przechylnego.

              (M jest zakresem zmian długości korbowodu – rys. 5.5)

Działanie prasy mimośrodowej polega na wykorzystaniu w czasie skoku suwaka pewnej części energii kinetycznej ruchu obrotowego koła zamachowego. Podczas biegu jałowego silnik silnik elektryczny (1) (rys.5.1) napędza koło zamachowe (2), wał prasy (5) jest unieruchomiony z pomocą hamulca (10) zaciśniętego sprężyną (11). W celu wykonania cyklu roboczego należy zluzować hamulec i równocześnie połączyć koło zamachowe z wałem za pośrednictwem sprzęgła (4). Poprawne działanie układu sprzęgło-hamulec wymaga synchronizacji: zluzowanie hamulca winno nastąpić w tym samym czasie co zasprzęglenie wału (i odwrotnie: rozłączenie sprzęgła ma zachodzić równocześnie z zahamowaniem wału).

              Synchronizację taką zapewnia odpowiedni układ sterowania pneumatycznego (luzowanie hamulca i docisk tarcz sprzęgła realizują siłowniki pneumatyczne). Inny sposób polega na sztywnym połączeniu elementu dociskającego tarczę sprzęgła  z elementem ściskającym sprężynę hamulca za pomocą popychacza (synchronizacja mechaniczna). Sterowanie prasy umożliwia pracę ruchem ciągłym lub przerywanym, przy którym po każdym obrocie wału następuje jego zatrzymanie (rozłączenie sprzęgła i zadziałanie hamulca).

              Korpusy pras mimośrodowych uniwersalnych budowane są zwykle jako wysięgowe stałe lub przechylne (rys. 5.5), a także z ruchomym stołem ( podnoszonym lub opuszczanym za pomocą mechanizmu śrubowego). Podstawową zaletą korpusu wysięgowego jest łatwy dostęp do przestrzeni roboczej prasy ( z trzech stron, a dodatkowo z tyłu przy korpusie przelotowym), co zwiększa zakres stosowania prasy, ułatwia jej obsługę, umożliwia montaż podajników dowolnego rodzaju, usuwanie wyrobów itp. Pewną ujemną cechą korpusu jest występowanie odkształcenia kątowego pod działaniem siły wykrawania (rys. 5.6), co powoduje przesunięcie krawędzi płyty tnącej względem stempla. W skrajnym przypadku

gdy  może dojść do uszkodzenia wykrojnika. Dlatego też prasy o dużych naciskach nominalnych posiadają korpusy ramowe. Z rys. 5.6 widać, że niekorzystny wpływ odkształceń kątowych można ograniczyć ustawiając górny poziom płyty tnącej w odpowiedniej odległości od stołu prasy.

Rys. 5.6 Przesunięcie osi stempla względem płyty tnącej wskutek odkształceń kątowych korpusu wysięgowego:

h- odległość krawędzi płyty tnącej od stołu prasy ( przy : )

- kąty ugięcia suwaka i stołu prasy

5.7 Dobór prasy mimośrodowej do realizacji określonego procesu obróbki plastycznej.

              Do najważniejszych parametrów charakteryzujących prasę mimośrodową zalicza się:

·         nacisk nominalny

·         pracę użyteczną

·         liczbę skoków suwaka w jednostce czasu n,

·         skok suwaka S i zakres jego zmian

·         nastawność suwaka M,

·         gabaryty przestrzeni roboczej (W, w) i wymiary stołu

·         inne wymiary charakterystyczne: średnica i głębokość gniazda pod czop tłocznika, najmniejsza odległość belki wyrzutnika od powierzchni czołowej suwaka i jej skok, grubość płyty stołu, wymiary rowków teowych w płytach stołu i suwaka, ich kąty rozstawienia itp.

Wybór prasy dostosowanej do realizacji określonego procesu uwzględnia:

·         dobór nacisku nominalnego prasy poprzez porównanie występujących w procesie sił i ich zmian w funkcji przemieszczenia suwaka z wykresem nacisków dopuszczalnych,

·         sprawdzenie, czy praca potrzebna do realizacji procesu jest nie większa od pracy użytecznej, która może być wykonana kosztem energii możliwej do pobrania z koła zamachowego podczas jednego skoku suwaka,

·         sprawdzenie podstawowych wielkości kinematycznych, wydajności, gabarytów przestrzeni roboczej i wyposażenia prasy,

·         sprawdzenie czy prasa spełnia wymagania BHP.

Nacisk nominalny prasy mimośrodowej jest to maksymalna siła, którą może być obciążona prasa (siłę tę przyjmuje się do obliczeń korpusu i wału korbowego na sztywność i wytrzymałość). Naciskiem dopuszczalnym nazywamy siłę działającą w dowolnym momencie skoku prasy, której odpowiada stały maksymalny moment skręcający na wale, przyjęty w obliczeniach sprzęgła i przekładni (także wału, na skręcanie ze zginaniem).

Nacisk dopuszczalny jest więc funkcją kąta obrotu wału (a) lub położenia (a) suwaka względem dolnego martwego punktu (DMP). Wykres nacisków dopuszczalnych (rys. 5.8 b) sporządza się, określając dla kolejnych kątów obrotu wału lub położeń suwaka wartości siły , której odpowiada stała maksymalna wartość momentu na wale

Rys. 5.8 Mechanizm korbowy(a) i wykres nacisków dopuszczalnych prasy mimośrodowej(b)

Linie ciągłe 1-4 i osie układu współrzędnych wyznaczają pola, w których zmieścić się wykres zależności siły od drogi suwaka- zakreskowano pole dla największego skoku suwaka prasy

              Załóżmy w uproszczeniu brak siły tarcia w węzłach mechanizmu oraz brak odkształceń elementów prasy. Z rys. 5.8 a wynika:

a więc:

W pobliżu DMP (a=0) prasa może wywierać dowolnie duży nacisk (oczywiście tylko przy założonej nieskończenie dużej sztywności elementów prasy). Z tego powodu dla małych kątów a wykres nacisków dopuszczalnych musi być ograniczony od góry. Zwykle przyjmuje się, że dla i

Gdzie kąt nominalny Związek pomiędzy i ma postać

Przy siła obciążająca prasę może być równa naciskowi nominalnemu również dla Jeżeli dla danej prasy stosunek  to dla skoku i :

              W tym przypadku przy prasa może być obciążona siłą równą naciskowi nominalnemu w zakresie 0 < a < 90°. Z powyższego wynika ważny wniosek: na prasie mimośrodowej należy nastawić minimalny skok umożliwiający realizację zaplanowanej operacji technologicznej.

              Oczywiście wykresy nacisków dopuszczalnych dla konkretnych pras sporządza się stosując związki bardziej złożone, uwzględniające tarcie w węzłach mechanizmu.

Rys 5.9 przebiegi zależności siły od kąta obrotu wału w różnych procesach kształtowania plastycznego na tle wykresu nacisków  dopuszczalnych prasy mimośrodowej               ( dla maksymalnego skoku):

1.      wykrawanie,

2.      gięcie z dotłaczaniem lub kucie matrycowe,

3.      płytkie ciągnienie,

4.      głębokie ciągnienie,

...