VÝROBA VÁLCOVÉHO POUZDRA TVÁŘENÍM

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY VÝROBA VÁLCOVÉHO POUZDRA TVÁŘENÍM THE MANUFACTURE OF CYLINDRICAL CASE BY FORMING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR TOMÁŠ KRATOCHVÍL doc. Ing. MILAN DVOŘÁK, CSc. BRNO 2009

2 Vyoké učení technické v Brně, Fakulta trojního inženýrtví Útav trojírenké technologie Akademický rok: 2008/2009 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE tudent(ka): Tomáš Kratochvíl který/která tuduje v bakalářkém tudijním programu obor: Strojírenká technologie (2303R002) Ředitel útavu Vám v ouladu e zákonem č.111/1998 o vyokých školách a e Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje náledující téma bakalářké práce: v anglickém jazyce: Výroba válcového pouzdra tvářením The manufacture of cylindrical cae by forming Stručná charakteritika problematiky úkolu: Ocelové rotační pouzdro netolerovanými rozměry e vyrábí technologií obráběním. Je třeba navrhnout levnější technologii výroby pouzdra vybranou technologií plošného tváření a navrhnout tažný nátroj. Zadaná oučátka je určena pro hromadnou výrobu. Cíle bakalářké práce: Vypracování literární tudie e zaměřením na technologii tažení, dále zhodnocení oučaného tavu řešení oučáti podobného tvaru, navržení technologického potupu výroby otupňovaného pouzdra, zpracování výkreové dokumentace a potřebné výpočty. Technicko-ekonomické zhodnocení vybrané technologie tažení a závěry pro technickou praxi.

3 Seznam odborné literatury: 1. FREMUNT, P., PODRÁBSKÝ, T. Kontrukční oceli. 1. vyd. Brno: Akademické nakladateltví CERM, ISBN KOTOUČ, J., ŠANOVEC, J., ČERMÁK, J. a MÁDLE, L. Tvářecí nátroje. 1. vyd. Praha: Vydavateltví ČVUT, ISBN KŘÍŽ, R., VÁVRA, P. Strojírenká příručka. Tváření. 1. vyd. Praha: Scientia v ISBN BOLJANOVIC, V. Sheet Metal Forming Procee and Die Deign. 1.t. ed. New York: Indutrial Pre p. ISBN Vedoucí bakalářké práce: doc. Ing. Milan Dvořák, CSc. Termín odevzdání bakalářké práce je tanoven čaovým plánem akademického roku 2008/2009. V Brně, dne L.S. doc. Ing. Mirolav Píška, CSc. Ředitel útavu doc. RNDr. Mirolav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

4 ABSTRAKT Bakaláká práce, vypracovaná v rámci bakalákého tudia oboru Strojírenké technologie, pedkládá návrh technologie výroby válcového pouzdra tváením. Navržená technologie výroby odtupovaného pouzdra zahrnuje operace vytižení polotovaru, tažení výtažku pírubou a otižení píruby. Na základ výpot je tažení realizováno ve tech operacích za pomocí pidržovae. Výtažek v polední operaci tažení zíkává vj konený tvar dle výkreové dokumentace. Cílem bakaláké práce je navržení technologického potupu výroby a zpracování výkreové dokumentace nátroje pro výrobu válcového pouzdra. Klíová lova tíhání, tažení, tažník, tažnice, pidržova ABSTRACT Bachelor thee done within bachelor tudy of pecialization in an Engineering technology ubmit a propoal of production technology of a headle buhing by haping. A propoed production technology of graded buhing involve an operation of cut-out of emifinihed material, draw of an extract with the flange and a curtailment of the flange. The draw i made on the bai of calculation in three operation with the help of holder. According to graphical documentation the extract get the final hape in the lat operation of draw. The purpoe of bachelor thee i a deign of technological proceing and elaboration of drawing documentation of an implement for making the headle buhing. The key word cutting, drawig die, drawing punch, holder 3

5 BIBLIOGRAFICKÁ CITACE KRATOCHVÍL, T. Výroba válcového pouzdra tváením. Brno: Vyoké uení technické v Brn, Fakulta trojního inženýrtví, p. Vedoucí bakaláké práce doc. Ing. Milan Dvoák, CSc. 4

6 ESTNÉ PROHLÁŠENÍ Tímto prohlašuji, že pedkládanou bakalákou práci jem vypracoval amotatn, využitím uvedené literatury a podklad, na základ konzultací a pod vedením vedoucího bakaláké práce. V Brn dne Podpi 5

7 PODKOVÁNÍ Tímto dkuji doc. Ing. Milanu Dvoákovi CSc. za cenné pipomínky a rady týkající e zpracování bakaláké práce. 6

8 OBSAH Titulní lit Zadání Abtrakt Bibliografická citace Prohlášení Podkování Obah 1 ÚVOD PÍPRAVA POLOTOVARU STÍHÁNÍM Prbh tíhání Stižná íla Stižná vle Stižná práce Technologinot kontrukce výtižk TECHNOLOGIE TAŽENÍ Základní zpoby tažení Potup tažení Tažení plechu bez zelabení tny Deformace bhem tažení Vznik vln Penot pi tažení Technologické parametry tažení Urení velikoti polotovaru Použití pidržovae Poet tažných operací Geometrie tažného nátroje Tažná mezera Tažná íla a práce Tažení válcových výtažk pírubou Technologinot výlik Technologinot materiálu Technologinot kontrukce výtažk Mazání pi tváení Tení pi tažení Technologické záady mazání Tažné nátroje Tažníky Tažnice Materiály pro tažné nátroje Materiály pro tažení Speciální zpoby tažení Tváení pryží metoda Marform Tváení kapalinou metoda Wheelon Tváení kapalinou metoda Hydroform Hydromechanické tažení HODNOCENÍ SOUASNÉHO STAVU EŠENÍ NÁVRH ZP SOBU VÝROBY Údaje o výrobku

9 5.2 Výpoet velikoti polotovaru Stanovení šíky páu a velikot kroku Stanovení technologických parametr Celková poteba materiálu Poet tah Výpoet prmr v jednotlivých operacích Stanovení zaoblení tažných hran Stanovení tažné mezery Použití pidržovae Výpoet íly a práce pi tíhání a tažení TECHNICKO EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ NÁVRH TVÁECÍHO STROJE ZÁVR SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOL SEZNAM PÍLOH

10 1 ÚVOD Tváením kov e rozumí technologický (výrobní) proce, který e zaal využívat už v dávné minuloti, ale teorie tváecích proce e zaala vyvíjet až poátkem dvacátého toletí. Pi tváení dochází k požadované zmn tvaru výrobku nebo polotovaru v dledku pobení vnjších il bez odbru tíek. Podtatou tváení je vznik platických deformací, ke kterým dochází v okamžiku doažení naptí na mezi kluzu pro daný materiál. Tváecí procey e rozdlují podle pobení vnjších il na tváení plošné a objemové. Pi plošném tváení pevládají deformace ve dvou mrech a patí em pedevším tažení, ohýbání, tíhání. Pi objemovém tváení natává deformace ve mru všech tí o ouadného ytému a patí em pedevším válcování, kování, protlaování, tažení drát. Výhodami tváení je vyoké využití materiálu, vyoká produktivita práce a velmi dobrá rozmrová penot tváených výrobk. Norma SN tanoví názvy základních prací v technologii tváení kov, jejich roztídní na jednotlivé operace podle povahy práce, roztídní a pojmenování nátroj podle jejich funkce. Norma definuje základní pojmy a základní práce a operace. 9

11 2 PÍPRAVA POLOTOVARU STÍHÁNÍM Stíhání patí mezi metody plošného tváení materiálu. Stíhání je potupné nebo ouané oddlování átic materiálu tihadly podél kivky tihu. Kivku tvoí obvod výtižku, tižníku i tižnice. Je základní operací dlení materiálu, která je u kov zakonena porušením-lomem v ohniku deformace. Materiál e oddluje potupn nebo ouan podél kivky tihu vytvoené relativním pohybem dvou bit, které vytváí tižnémykové naptí. Pro doažení kvalitní plochy tihu bez otrých hran muíme zajitit dané podmínky jako otí nož, vli mezi noži apod. Stíhání e provádí na nžkách noži rovnobžnými, šikmými nebo kotouovými. Protihování e provádí pomocí tzv. protihovacích nátroj, kde aktivními átmi jou tižník a tižnice. 2.1 Prbh tíhání [1] Proce tíhání má ti základní fáze. V první fázi po doednutí tižníku dochází k pružnému vnikání do povrchu materiálu. Hloubka vniku závií na mechanických vlatnotech materiálu. Ve druhé fázi je naptí ve mru vnikání vtší, než je mez kluzu kovu a dochází k trvalé platické deformaci. Ve tetí fázi doáhne naptí meze pevnoti ve tihu τ. Obr. 2.1 Prbh tíhání normálovou tižnou vlí [1] 10

12 2.2 Stižná íla [1] Prbh tižné íly v záviloti na hloubce vniknutí tižníku je zobrazeno na obr.2.2. Po krátké dráze elatického vniknutí bitu-napchování kovu pod bitem dochází k platické deformaci-petvoení. Když e tižná plocha zmenšuje, dochází vlivem lokálního zpevnní k plynulému nártu íly. Po vzniku nátihu natává ješt mírný a plynulý pokle íly až po hloubku vniknutí h kdy dojde k úplnému porušení lomem ve tvaru S kivky a k nálednému oddlování výtižku výrazným pokleem íly. Lokální nížení výrazného gradientu pokleu tižné íly je zpobeno vzájemným otrem vytvoené S plochy. Zpevnná oblat zaahuje do 20 až 30 % tloušky plechu. Stižná íla pro drování a vytihování e tanoví ze vzorce: F t = n S τ [N] (2.1) n - koeficient zahrnující opotebení nátroje (1,0 až 1,3) S - plocha tihu τ - mez pevnoti 0,8 Rm 2.3 Stižná vle [1][2] Obr. 2.2 Charakteritický prbh tižného proceu a tižné íly [1] Stižná vle je rozdíl mezi rozmrem tižníku a tižnice. Velikot tižné vle má velký význam zejména pro trvanlivot tihadla. Stižná mezera muí být naproto tejná a rovnomrná na všech mítech kivky tihu. Její velikot je v prvé ad závilá na druhu a tloušce tíhaného materiálu. Zmenšováním tižné mezery e zvtšuje tižná práce i íla. Obr. 2.3 Schéma tíhání pi malé a velké tižné vli [1] 11

13 2.4 Stižná práce [2] Obr. 2.4 Vzhled tižné plochy pi normální tižné vli [1] Velikot této práce je urující pi volb troje. Stižná práce pi tíhání rovnými tižnými hranami e tanoví ze vzorce: A = k F [J] (2.2) tr F tr - tižná íla tlouška tíhaného materiálu k koeficient závilý na druhu a tloušce materiálu Tab.1. Hodnoty koeficientu k [2] Materiál Ocel mkkáτ = MPa Ocel tedn tvrdá τ = MPa Ocel tvrdá τ = MPa Hliník, m (žíhané) Tlouška materiálu [mm] do 1 1 až 2 2 až 4 nad 4 0,70-0,65 0,65-0,60 0,60-0,50 0,45-0,35 0,60-0,55 0,55-0,50 0,50-0,42 0,40-0,40 0,45-0,42 0,42-0,38 0,38-0,33 0,30-0,20 0,75-0,70 0,70-0,65 0,65-0,55 0,50-0,50 12

14 2.5 Technologinot kontrukce výtižk [7] Technologinot kontrukce výtižk e doáhne repektováním nkterých nedokonalotí proceu tíhání: drnot tižné plochy, jež vzniká z vtší áti lomem materiálu malé zešikmení tižné plochy vlivem mezery mezi bity, jež e opotebením tihadla zvtšuje zpevnní materiálu do hloubky 10 až 20% tloušky prohnutí nkterých výtižk. Lze odvodit tato pravidla: nezužovat tolerance rozmr pod danou mez pokud tižná plocha není funkní plochou ouáti, nepedepiovat její drnot ani kolmot k ploše plechu pedepiovat jen nezbytnou rovinnot nejmenší velikot otvor závií na tloušce a druhu materiálu navrhovat pednotn kruhové otvory vzdálenot mezi otvory nebo vzdálenot otvor od okraje výtižku rohy mají být raženy nebo zaobleny nemnit na výtižku polomr zaoblení roh, tídat otré a zaoblené rohy plynulé pechody oblouk do pímých átí obryu zdražují nátroj volit tvary vyžadující nejmenší poet tih nejvhodnjší vnjší tvar výtižku je rovnobžník, jehož protjší trany jou tejn tvarovány jako negativ a pozitiv kruhový obry výtižku je obecn nevýhodný, využití materiálu je prmrn 60% 13

15 3 TECHNOLOGIE TAŽENÍ [4] Tažení je technologický proce tváení, kdy e z rovinného pítihu plechu vyrobí protorový výliek nerozvinutelného tvaru. Nátroj je tažidlo, které e kládá z tažníku, tažnice a otatních kontrukních átí. Finální ouát je výtažek. Proce tažení e dlí pedevším podle tvaru výliku na tažení mlké a hluboké, tažení bez zelabení a e zelabením tny výtažku, výtažky jednoduchého rotaního tvaru, hranaté výtažky a ložitjší neymetrické tvary ouáti, které jou jinou technologií takka nevyrobitelné. Jednoduché tvary ouátí e zhotovují pomocí jednoho tahu a ložitjší tvary e vyrábí pomocí více tah. Výchozím polotovarem je pítih plechu, pá plechu nebo již jinak zpracovaný polotovar. Pro výrobu tažením e nejatji používají hydraulické a mechanické liy. 3.1 Základní zpoby tažení [1] Rozdlení základních rotan ymetrických zpob tažení plechu podle SN je na obr.3.1, kde a) tažení bez pidržovae a další tahy, b) tažení pidržovaem a další tahy, c) tažení e zelabením tny, d) zptné tažení, e) zužování, f) rozšiování, g) lemování, 1 tažník, 2 tažnice, 3 pidržova, 4 lišta. Exituje ada dalších aplikací metod tažení pi výrob rozmanitých tvar výtažk. Obr. 3.1 Základní zpoby tažení plechu [1] 14

16 3.2 Potup tažení [2][13] Potup tažení válcové nádoby lze rozdlit do ty fází. V první fázi e vkládá výchozí materiál (výtižek) o daném prmru D na tažnici. Poté je výtižek even pidržovaem a tažník e pohybuje mrem k výchozímu materiálu. V další fázi tažník protahuje výchozí materiál otvorem tažnice. Okraje tažnice bývají zaobleny polomrem r t který zabezpeuje plynulejší tažení. Po vytažení požadovaného tvaru výtažku e vrátí tažník a pidržova do výchozí polohy. Tento proce je zobrazen na obrázku obr.3.2. Obr. 3.2 Schéma tažení válcového tvaru [2] 1 výchozí materiál, 2 tažnice, 3 pidržova, 4 tažník, 5 výtažek Celkové petvoení plechu pi tažení hlubších nádob je znané. Celou nádobu zpravidla nelze vytáhnout v jedné operaci, proto e první tah provádí mlký a o velkém prmru. Poté proce tažení pokrauje dalším tahem a to vždy na menší prmr. Souan rote výška výtažku. Tento proce tažného nátroje pidržovaem v první a druhé tažné operaci je zobrazen na obr.3.3 (vlevo) a detailem píruby na obr.3.3 (vpravo). Obr. 3.3 Schéma tažení válcového tvaru pírubou [13] 15

17 3.3 Tažení plechu bez zelabení tny [1] Pi tažení válcových výtažk bez zelabení tny je mezi tažníkem a tažnicí dotatená vle. V prbhu tažení e materiál v oblati píruby intenzivn pchuje ve mru teného naptí. Pípadnému zvlnní zabrauje pidržova. Pitom dochází k výraznému prodloužení ve mru tahu. Na konci píruby e zvtšuje tlouška o 20 až 30 % podle tupn tažení. Naopak v mítech protorového ohybu u dna výtažku dochází k zelabení tny. Pi tažení e tedy peunuje znaný objem kovu v pírub a je vytlaován ve mru výšky nádoby. 3.4 Deformace bhem tažení [2] Pi tažení dochází k ložité platické deformaci (obr.3.4 a), pi níž výchozí materiál mní vé rozmry tak, že e prodlužuje v radiálním mru a zkracuje v teném mru. Nepatrn e zvtšuje jeho tlouška a zárove e výchozí materiál pemítí z polohy jedna do polohy dv. Na zaátku tažení dochází ve výchozím materiálu jednak k nejvtší deformaci v teném mru, tední v radiálním mru a k nejvtší deformaci ve mru tloušky materiálu. Pi pounutí plechu k tažné hran tažnice do polohy dv dochází k velké deformaci v radiálním mru. Tato deformace potupn vzrtá tak, jak v teném mru ubývá. Pi pechodu materiálu pe hranu tažnice pitupuje ješt k díve uvedeným deformacím protorový ohyb. Poté e daný materiál petváí na válcovou plochu a je dále prodlužován ve mru oy výtažku nepatrným ztenováním tny. Vlivem zmínného naptí v teném mru mže v pírub dojít k zvlnní taženého polotovaru. Schéma potupu tvoení vln je na (obr.3.4 b). Tvoení vln je závilé na druhu a tloušce výchozího materiálu a tupni deformace. a) b) Obr. 3.4 Deformace bhem tažení [2] a chéma pemíování materiálu, b chéma tvoení vln 16

18 Schéma tažení válcové nádoby v tažidle pidržovaem a pílušnými mechanickými chématy deformace je zobrazeno na obr.3.5. Mechanická chémata deformace e mní v rzných átech výtižku, piemž e mní ouan i velikot naptí a deformací. V pírub polotovaru (obr.3.5 át a) vzniká vlivem tlaku pidržovae protorová napjatot i deformace. V ploše píruby vznikají radiální tahová naptí σ 1 a tená tlaková naptí σ 3 a k nim v kolmém mru oová tlaková naptí σ 2. Pi tažení bez pidržovae e ovšem mní chéma naptí v pírub e zetelem na nepítomnot naptí tlakového σ 2. Na polomru tažnice (obr.3.5 át b) vzniká ložitá deformace zpobená protorovým ohybem za ouaného pobení nejvtšího radiálního tahového naptí σ 1 a malého teného tlakového naptí σ 3. Válcová át výtažku (obr.3.5 át c) je podrobena jednooé tahové napjatoti σ 1 a rovinné deformaci. át výtažku nacházející e v zaoblení, kterým pechází válcová át ve dno, je podrobena protorové netejnorodé napjatoti, která zpobuje znané prodloužení a ztenení jeho tloušky v tomto mít. V dledku toho je tato oblat výtažku nejchoulotivjším mítem, ve kterém e nejatji výtažek poruší. Ve dn výtažku (obr.3.5 át e) vzniká bhem tažení rovinná tahová napjatot a protorová deformace. Pi jednonáobném tažení je zelabení dna zanedbatelné. Jen ai (1 až 3 %) tloušky materiálu, ovšem pi vícenáobném (potupovém) tažení dochází k jeho intenzivnjšímu zelabení. Obr.3.5 Mechanická chémata deformace pi tažení: σ - naptí, ε - deformace [2] 17

19 3.5 Vznik vln [4] Pi tažení potupuje materiál z píruby do válcové áti. Plech v mít píruby má nahu e vlnit, a to hlavn pi vyokém tupni deformace. Pi malém tupni deformace a pi velké tloušce materiálu e vlny netvoí, protože nejou vyoké a vyhlazují e otvorem tažnice. Zabránit vzniku vln lze pidržovaem, ovšem za cenu pchování materiálu pod pidržovaem a rtu tloušky. V pípad použití pidržovae je nutné znát velikot mrného tlaku p pidržovae. Mrný tlak pidržovae závií na tloušce plechu, pomru výchozí tloušky plechu ku prmru nádoby, jakoti plechu a ouiniteli tažení. Celková íla pidržovae je ouinem mrného tlaku a inné plochy pidržovae. K urení mrného tlaku pidržovae e používá nap. graf. Obr. 3.6 Tvorba vln u tažení bez pidržovae (vlevo) a pidržovaem (vpravo) [4] Obr. 3.7 Tvorba vln na výtažku a nebezpeí utržení dna [4] 18

20 3.6 Penot pi tažení [2][15] Pi tažení e rozlišuje penot rozmr píného prezu výtažku a jeho výšky i tloušky tny. Penot píného prezu výtažku záleží na penoti zhotovení pracovní áti tažidla (tažníku a tažnice) i na tupni jejich opotebení, na velikoti tažné mezery mezi tažníkem a tažnicí a na odpružení výtažku po jeho vyjmutí z tažnice. Vlivem anizotropie mže napíklad výtažek kruhového prezu dotat oválný tvar. Toto nebezpeí pevážn hrozí u prvního tahu. S pihlédnutím ke všem uvedeným initelm e doahuje orientaní penoti v píném prezu, která odpovídá tupni penoti IT11 - IT12. Tab.2. Píputné úchylky na výšce válcových výtažk pírubou [15] Tlouška Výška výtažku [mm] materiálu [mm] do až až 50 až 80 až až do 1 ±0,3 ±0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,8 ±1,0 1 až 2 ±0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,9 ±1,2 2 až 4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1,0 ±1,4 3.7 Technologické parametry tažení Pro kontrukci tažného nátroje je poteba znát tvar vyrábné ouáti, její rozmry, množtví, funkci, druh materiálu, kvalitu povrchu atd. Základní parametry, které je poteba tanovit: urení velikoti polotovaru použití pidržovae poet tažných operací geometrie tažného nátroje tažná íla a práce druh liu Urení velikoti polotovaru [2] Stanovení rozmr výchozího polotovaru je založeno na rovnoti povrchu, objemu i váhy výtižku i výtažku. Prmr výchozího materiálu e vypote ze vztahu: Sv Do = 4 [mm] (3.1) π Kde n v = i= 1 S S = S + S + S S i n je ouet ploch jednotlivých átí povrchu výtažku 19

21 Má-li výtažek ložitjší tvar, uruje e rozmr výchozího polotovaru využitím Guldinovy vty, kde povrch rotaního tlea S vytvoený otáením kivky libovolného tvaru podle oy e rovná ouinu délky tvoící kivky L a dráhy tžišt této kivky. S = 2 π x L [mm 2 ] (3.2) x je vzdálenot tžišt tvoící kivky od oy tlea Prmr výchozího materiálu e vypote ze vztahu: D = 8 L x [mm] (3.3) Kde L x = l1 x1 + l2 x ln xn ouet ouin dílích délek l a vzdálenotí tžiš tchto délek od oy tlea x. Prmr výchozího materiálu e podle uvedeného pravidla tanoví potupem, kdy tvoící kivka obryu výtažku e nakrelí v záviloti na jeho rozmru v uritém mítku obr.3.8.tvoící kivku rozdlíme na malé úeky, tak, aby tvoily úeky pímek, nebo oblouk a uríme jejich délky a tžišt. Takto vymezené úeky mají vá tžišt uproted vé délky. Tžišt oblouk e urí podle tab.3 viz. píloha 1. Z nalezených hodnot vypoteme prmr výtižku podle výše uvedeného vzorce. Grafický zpob urení prmru výtižku je na obr.3.9. Obr. 3.8 Rozdlení obryu výtažku [2] Obr. 3.9 Grafické tanovení [2]. Rozmr polotovaru e v polední dob tále atji tanovuje z objemu výtažku, který e odmí z 3D modelu dané ouáti pomocí CAD ytém. Prmr výchozího materiálu e vypote ze vztahu: 4 Vv Do = π [mm] (3.4) tlouška materiálu V - objem polotovaru v Pi tažení vznikají na výtažku nerovné okraje, proto je nutno tyto okraje odtihnout. Vypotený rozmr polotovaru e zvtšuje o pídavek na otižení. Pídavek na otižení e volí v záviloti na výšce, prmru, popípad na velikoti píruby. Hodnoty pídavk na otižení jou uvedeny v tab.4 viz. píloha 1. 20

22 3.7.2 Použití pidržovae [1][8] K zabránní vzniku tvoení vln e používá pidržova, který muí zabránit zvlnní materiálu, ale nemjí bránit pohybu plechu pi vtahování do tažnice. Použití pidržovae závií na tvaru a velikoti výliku. Pi tažení nepravidelných tvar e pidržova muí použít vždy u kruhových výlik lze nkdy táhnout bez pidržovae. Použití pidržovae e kontroluje podle empirických vztah. Podle normy SN e uruje ouinitel u u = 50e [-] (3.5) 3 D e materiálová kontanta e = 1,9 hlubokotažný ocelový plech e = 1,95 moazný plech e = 2 hliníkový plech Je-li d u 100 táhne e pidržovaem (3.6) D d Je-li u 100 táhne e bez pidržovae (3.7) D V praxi e potebný pidržovací tlak natavuje experimentáln tak, aby nedocházelo ke zvlnní píruby anebo ke vzniku trhlin Poet tažných operací [5][10][11][14] Z pítihu plechu o uritém prmru lze v jedné operaci zhotovit pouze výtažek o uritém minimálním prmru. Konený tvar výtažku e zhotovuje na jednu, nebo více tažných operací. Poet operací závií na velikoti a tvaru výtažku, na druhu a tloušce taženého materiálu. Potebný poet tažných operací e tanový pomocí ouinitel tažení pomrem prmru d 1 válcového výtažku prvního tahu k prmru D pítihu. Pro první tažnou operaci je dán vztahem: m i. Koeficient je dán m 1 d1 = [-] (3.8) D Další operace jou dány pomrem prmr náledující a pedchozí operace: d 2 m 2 =, d1 m = 3 d d 3 2 d n,. m n = [-] (3.9) d n 1 kde d 1, d 2, d3 jou prmry výtažku v jednotlivých operacích. Potebný poet operací vychází z celkového ouinitele tažení: m = m m m... [-] (3.10) c m n 21

23 Tab.5. Koeficient tažení válcových výtažk tažených z kruhových výtižk [5] Souinitel tažení Pomrná tlouška polotovaru 100 [%] D 0,1 až 0,3 0,3 až 0,6 0,6 až 1,0 1,0 až 1,5 1,5 až 2,0 nad 2,0 m 0,60-0,58 0,58-0,56 0,56-0,54 0,54-0,52 0,52-0,50 0,50-0,48 1 m 0,82-0,81 0,81-0,80 0,80-0,79 0,79-0,78 0,78-0,77 0,77-0,76 2 m 0,83-0,82 0,82-0,81 0,81-0,80 0,80-0,79 0,79-0,78 0,78-0,77 3 kalibrování 0,98-0,97 0,97-0,96 0,96-0,95 0,95-0,94 0,94-0,93 0,93-0,92 Pro hluboké tažení lze také poet tažných operací tanovit pomocí vztahu 3.11 a odetení z tab.6. h i = [-] (3.11) d kde i - poet tažných operací h - výška výtažku d - prmr výtažku Tab.6. Poet tažných operací [14] h < 0,6 0,6 až 1,4 1,4 až 2,5 2,5 až 4,0 4,0 až 7,0 7,0 až 12,0 d i Geometrie tažného nátroje [1] Tvar a zaoblení tažné hrany tažníku a tažnice a velikot tažné vle mají rozhodující vliv na úpch tažení. Obr Geometrie tažné hrany ( r, t1 rt 2 ) [1] Vzorce pro urení geometrie tažné hrany pi tažení bez pidržovae: r t 1 = 0, 05 D [mm] (3.12) 2 = 5 S [mm] (3.13) r t 22

24 Obr Geometrie tažné hrany (,,, r, r t ) [1] Vzorce pro urení geometrie tažné hrany pi tažení bez pidržovae Tractrix: 1 a = ( D d1 ) [mm] (3.14) 2, = 0, 5 a [mm] (3.15) r t,, r t = 2, 3 a t [mm] (3.16) h = 1 až 10 mm dle [mm] (3.17) Obr Geometrie tažné hrany r tc [1] Vzorce pro urení geometrie tažné hrany pi tažení pidržovaem: Pro 1. tah: = 0, 8 D d [mm] (3.18) r tc ( ) Pro další tahy: r,8 r [mm] (3.19) ( tc ) = 0 ( ) n tc n 1 23

25 Polomr zaoblení tažníku r tv vychází z polomru tažné hrany tažnice a pro mezitahy e obvykle hrany tažníku upravují koením pod úhlem = 35 až 45. Obr Velikot zaoblení hran tažníku r tv [1] Pro 1. a další tahy: r = 1 až2 r [mm] (3.20) tv ( ) tc Pro polední tah v záviloti na velikoti d 1 výtažku: = 3 až7 [mm] (3.21) r tv ( ) Tažná mezera [1][6] Tažná mezera e volí vtší než je tlouška plechu a jen pi kalibraci je tejná. Píliš velká tažná mezera zpobuje zvlnní výtažku a menší zvtšuje tažnou ílu anebo mže zpobit utržení dna. Tažná mezera dle SN : Pro první tah: z1 = ( 1,2až1, 3) [mm] (3.22) Pro další tahy: = 1,1až 1, 2 [mm] (3.23) z n ( ) Tažná íla a práce [1][5] Výpoet tažné íly a práce jou nezbytné pi zkoumání proceu tažení a pro praxi. Pomocí výpot e tanovuje maximální tažná íla, která muí být menší, než íla potebná pro utržení dna výtažku. Po pekroení této íly e dno výtažku utrhne. Maximální tažná íla, pi které dojde k utržení dna: F = π d [N] (3.24) t R m - tlouška plechu d - prmr výtažku R - mez pevnoti m 24

26 Skutená tažná íla koeficientem tažení k je vždy menší. Velikot koeficientu k závií na koeficientu tažení, na tvaru a relativní tloušce výtažku charakterizované pomrem D. Skutená tažná íla: F t = π d R k [N] (3.25) m Tab.7. koeficient k pro urení tažné íly [5] Souinitel 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 m k pro 1. 1,0 0,86 0,72 0,60 0,50 0, tah k pro 2. tah ,0 0,90 0,80 0,70-0,60 0,50 Síla pidržovae: F p = S p [N] (3.26) S - plocha píruby pod pidržovaem p - mrný tlak mezi pidržovaem a pírubou Tab.8. Mrný tlak pidržovae [1] Tažený materiál plech p [MPa] Hlubokotažná ocel 2 až 3 Nerez ocel 2 až 5 M 1,2 až 1,8 Hliník 0,8 až 1,2 Moaz 1,5 až 2 Celková tažná íla: F = F + F [N] (3.27) tc t p Ft - tažná íla F - íla pidržovae p Vzorec pro urení tažné práce: c Ftc h A = [KJ] (3.28) 1000 c - koeficient (0,6 až 0,8) charakterizující pomr mezi plochou diagramu ( F h) kuteným prmrem. h - hloubka výtažku max a 25

27 3.7.7 Tažení válcových výtažk pírubou [2][5] V ad technologií e používá tažení pírubou. Tyto výtažky lze zhotovit na jednu d p r h operaci, když pi pomrech rozmr výtažku, a bude pomrná hloubka odpovídat d d d h nebo budou menší, než jou hodnoty uvedené v tab. 9. V tch pípadech, kdy pomr bude d vtší, je teba zhotovit výtažek na vtší poet operací. Obr Výtažek širokou pírubou [2] Vytváí-li e píruba již na zaátku tažení, tak e muí vytáhnout na konený rozmr zvtšený o pídavek na otižení a v dalších tazích e petahuje pouze válcová át. Tab.9. Pomrné hodnoty d h pro válcové výtažky pírubou [2] Pomrný prmr Pomrná tlouška výtižku 100 [%] D d p 2 až 1,5 1,5 až 1,0 1,0 až 0,6 0,6 až 0,3 0,3 až 0,1 píruby d do 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,0 0,90 až 0,75 0,80 až 0,65 0,70 až 0,58 0,58 až 0,48 0,51 až 0,47 0,45 až 0,35 0,35 až 0,28 0,27 až 0,22 0,22 až 0,18 0,82 až 0,65 0,72 až 0,56 0,63 až 0,50 0,53 až 0,42 0,46 až 0,36 0,40 až 0,31 0,32 až 0,25 0,24 až 0,19 0,20 až 0,16 0,70 až 0,57 0,60 až 0,50 0,53 až 0,45 0,44 až 0,37 0,38 až 0,32 0,33 až 0,27 0,27 až 0,22 0,21 až 0,17 0,17 až 0,14 0,62 až 0,50 0,53 až 0,45 0,48 až 0,40 0,39 až 0,34 0,34 až 0,29 0,29 až 0,25 0,23 až 0,20 0,18 až 0,15 0,15 až 0,12 0,50 až 0,45 0,47 až 0,40 0,42 až 0,35 0,35 až 0,29 0,30 až 0,25 0,26 až 0,22 0,21 až 0,17 0,16 až 0,13 0,13 až 0,10 d p h U výtažk menšími pírubami, u kterých 1, 2 a 1, e na první operaci táhnou d výtažky bez píruby a v dalších operacích e píruba potupn vytváí. Nejdíve e tvoí kuželová píruba, která e v polední operaci upraví na konený tvar kolmý k oe výtažku. 26

28 5 Obr Tažení válcových ouátí pírubou [2] Tab.10. Koeficient tažení pro válcové výtažky pírubou [2] Koeficient Pomrná tlouška polotovaru 100 [%] tažení D 2,0 až 1,5 1,5 až 1,0 1,0 až 0,6 0,6 až 0,3 0,3 až 0,15 m 0,73 0,75 0,76 0,78 0,80 2 m 0,75 0,78 0,79 0,80 0,82 3 0,78 0,80 0,82 0,83 0,84 m 4 0,80 0,82 0,84 0,85 0,86 m Technologinot výlik [2] Technologinotí kontrukce ouáti e rozumí možnot zhotovení této ouáti pi nejnižších výrobních nákladech, pi nejkratší výrobní dob a také pi krátké dob pípravy výroby. Technologinot závií také na výrobních pomrech a to pedevším na velikoti érie, na zaízení závodu, dovednoti jeho pracovník, organizaci výroby apod Technologinot materiálu [2] Náklady na materiál jou v pomru k celkovým výrobním nákladm na výliek tím vtší, ím vtší je poet výlik. Ve velkoériové a hromadné výrob pevažuje úinek technologinoti materiálu všechny otatní zdroje úpor. Velmi dležitá je volba materiálu. Volíme vždy nejlevnjší materiál, který vyhoví funkci ouáti a také unadní nebo umožní optimální výrobní proce. 27

29 Technologinot kontrukce výtažk [2] Rozmrová penot výtažk zhotovených nejednodušším potupem je omezena nkterými nedokonalotmi proceu. Jou to: tlouška tny e mní: v pechodu dna do plášt je nejmenší, na horním okraji výtažku i vnjším obvodu píruby je nejvtší. Pi vyokých tupních tažení mohou rozdíly proti výchozí tloušce být 20 až 30 % v obou mrech. pláš výtažku bývá mírn kuželový (1 až 3 ), což je zavinno jednak tažnou mezerou a jednak odpružením. Je to patrné hlavn u nízkých výtažk ze ilnjšího plechu. polomry zaoblení pechodu mezi dnem a pláštm (popípad mezi pláštm a pírubou na horním okraji výtažku) je teba pizpobit výhradn proceu tažení. Jejich zmenšení znamená pídavnou operaci. okraj výtažku bývá nerovný, vtšinou je teba poítat otižením. Píinou je netejnomrná tlouška plechu, netejné pidržení okraj pi tažení, anizotropie mechanických vlatnotí plechu (cípy). zpevnním materiálu, nejvtší zpravidla na okraji výtažku. Uvedené nedokonaloti lze podtatn omezit (nap. jemnjším odtupováním tah, kalibrováním, kombinací tažením e ztenení tny i protlaováním), znamená to však dražší nátroj i pídavné operace. Pravidla pro kontruování výtažk: Nepedepiovat toleranci tloušky tn výtažku, není-li to zcela nezbytné. Nepidávat na výšce výtažku, protože i zcela malý pídavek znamená zvýšení potu tah, tzn. další nátroj, operaci, mezioperaní žíhání atd. Nerozšiovat zbyten pírubu u výtažku pírubou. Platí však i pravidlo nejmenší šíky píruby. D d + 12 (3.29) D - prmr pítihu d - prmr výtažku - tlouška materiálu Pi dotaten malé výšce výtažk je možno použít velmi jednoduchého nátroje bez pidržovae. Zaoblení pechod mezi dnem a pláštm, pláštm a pírubou nezmenšovat pod mez potebnou k úpšnému tažení. Penot výtažk závií na jakoti nátroj a dodržení technologických podmínek, dále na jakoti a vlatnotech materiálu a také na pomrné tloušce materiálu. ím je plech tvárnjší a tlutší, tím penji lze dodržet rozmry výtažku. Tvar výtažku má nejvtší vliv na potebný poet tah a tím i na výrobní cenu. Nejvýhodnjší je výtažek tvaru válce e dnem kolmým k jeho oe, bez píruby. Odchylky znamenají vždy zdražení nátroje a ato zvtšení potu tah. 28

30 3.8 Mazání pi tváení [3][4][2] Proce tváení, jako tíhání, ohýbání, nebo tažení, probíhá za vyokých tlak mezi nátrojem a tváeným polotovarem. Vyoké tlaky polu drnotí povrchu polotovaru a nátroje urují okrajové podmínky technologie a zvyšují tváecí ílu tím, že omezují deformaci polotovaru. Mimo to v tváeném materiálu dochází pi pokleu tváecí íly k pokleu pružné deformace. Všechny tyto jevy dodaten zvyšují velikot tváecích il a lze je omezit vhodnými mazivy. Mazání e používá ke nížení tení (a tedy i tažné íly) a ke zlepšení kvality povrchu. Nemaže e celý pítih. Ze trany tažníku je výhodné mít tení co nejvyšší, ze trany tažnice je poteba tení co nejvíce nížit. Mezi pidržovaem a materiálem je poteba co nejlepší mazání. Protedky, které e používají pro mazání, nemí poškozovat povrch nátroje a výrobku, muí lehce pilnout a vytvoit rovnomrnou vrtvu. Vnjší tení a mazání pi tažení kov mají velký vliv na prbh i ekonomii technologického proceu. Síly vnjšího tení mohou mít jak kladný, tak i záporný vliv na prbh tažení, podle toho, v jakém mru e ukuteuje platická deformace a zmna tvaru výchozího polotovaru. V pípad, že íly tení zabraují žádané zmn polotovaru a tupni deformace, nažíme e je odtranit, nebo alepo nížit mazáním. Naopak umožujíli tecí íly deformaci a zíkání pedepaného tvaru polotovaru, jou žádoucí a jejich velikot e podle poteby upravuje. Z uvedeného dvodu je teba pi tažení význam mazání pouzovat komplexn z jeho kladné i záporné tránky. Obr Schéma pobení tecích il pi tažení a) chéma il, b) chéma naptí [2] 29

31 3.8.1 Tení pi tažení Pi tažení e rozlišuje více druh tení. Suché tení, které vzniká tehdy, dotýkají-li e dotykové plochy bezprotedn bez pítomnoti jakéhokoliv maziva. Mezní tení natane tehdy, je-li mezi tecími plochami velmi tenká vrtva maziva, nebo je jeho vrtva málo únoná a dojde k takovému blížení pohybujících e ploch, že jejich vzájemnému kontaktu brání jen mezní vrtva maziva. Hraniní vrtva je pod vlivem mezimolekulárních il a neídí e zákony hydrauliky. Polokapalinné tení je míšené tení, které vzniká pojením mezního a uchého. Kapalino-hydraulické tení je charakterizováno tím, že tecí plochy jou dokonale od ebe oddleny vrtvou maziva. Tení probíhá ve vrtv maziva, na níž také jeho velikot závií. Za tohoto tavu nemže ani dojít k opotebení tecích ploch a vnjší tlaky e ídí zákony hydromechaniky Technologické záady mazání Z hledika technologie je nutné dodržovat urité záady, mezi které patí: výška výtažku má být co nejmenší upednotovat výtažku rotaního tvaru rovným dnem rohy hranatých výtažk velmi zaoblit píruby na výtažku používat jen v nevyhnutelných pípadech tolerovat rozmry tak, aby e výtažky již nemuely kalibrovat volit materiály dobrými tažnými vlatnotmi Druhy maziv: kapalná maziva: oleje minerální, organické a yntetické, chlorparafin apod. konzitentní maziva: mazací tuky, lj, velí vok, lanolín apod. tuhá maziva: ulfid molybdeniitý, grafit, prášková mýdla apod. 30

32 3.9 Tažné nátroje [1] Ke tanovení tvaru a návrhu kontrukce tažného nátroje je vedle požadované geometrie a funkce výtažku dležité znát technologické parametry tažení a rozlišení tažidel pro 1. operaci a tažidel pro další tahy. Dále je poteba zvážit i druh použitého troje, možnot použití potu inných zdvih a mechanizaní zaízení troje. Znalot materiálu, jeho mechanických vlatnotí, tloušky a celkové kvality je bezpodmínen nutná Tažníky [1][5] Tažníky jou aktivními nátroji a jejich vnjší prmr je ouan vnitním prmrem výtažku. Kontruují e jako celitvé, nebo vložkované, piemž vložkování e provádí bu na tažné hran, nebo na válcové áti v pípad použití zdrujících vložek pro zvýšení tení a nížení mezního koeficientu tažení. Velmi dležité je zavzdušnní protoru výtažku. U klaických tažných nátroj e provádí podélným otvorem nebo e využívá rozpružení výtažku, popípad kombinací obou. Tam kde není možné provét z dvod zelabení tny tažníku otvorem pro zavzdušnní, nap. u tažníku pro tažení e ztenením tny, vytváí e tažník kuželový nebo e na povrchu vytvoí zavzdušovací rýha Tažnice [5] Obr Kontrukce tažník pro rzné velikoti výtažku [1] Tažnice e kontruují jako celitvé, nebo vložkované, piemž e vložkuje nejatji pouze tažná hrana. Jako vložek e používá tažnic zhotovených z nátrojové oceli nebo linutého karbidu, popípad keramických. Vložky e do tažnic zaliovávají pedptím, jehož e doahuje ohevem zde, nebo ochlazením vložky. a) b) Obr Tažnice a) karbidové, b) keramické [5] 31

33 3.9.3 Materiály pro tažné nátroje [5] Materiálem pro malé a tední prmry bývá ocel , , , , a Pro mén namáhané tažnice e používá ocel cementaní , popípad ocel Pro velmi dobré tecí vlatnoti e používá rovnž šedá litina HB 190 až 240. Pro vložky ze linutých karbid karbidy G1, G2 a G3. Keramické vložky e zhotovují z korundu AL 2 O 3 opatené zdí z oceli Pi tažení oceli a ocelí feritických korozivzdorných na bázi Cr e používají tažnice z hliníkového bronzu. Zvláštními typy tažnic jou tažnice nepevné vytváené z bloku pryže nebo platu, pop. kapaliny Materiály pro tažení [12] Oceli pro hluboký tah e vyrábjí tváením za tudena, ale také za tepla. Aby probíhala platická deformace pi tažení již pi nízkém naptí, požaduje e co nejnižší mez kluzu. Nejjakotnjší oceli mají mez kluzu max. 160 MPa, tažnot minimáln 45%. Pomr Re R m 100 u jakotních ocelí je ai 60%, u bžných ocelí je vyšší než 75%. Pokud je tento pomr dotaten nízký, plech pi tváení nepruží a dá e lehce deformovat. Hlubokotažné oceli muí mít platické vlatnoti v celém tváeném objemu, vyhovující tlouškovou toleranci, minimální klon ke tárnutí a nízkou cenu. Pi liování e nemají tvoit na povrchu deformaní áry. Rozdlení ocelí na hluboký tah je v tab. 11 a chemické ložení tchto ocelí je v tab.12 v píloze 1. Uhlík e nižuje pod 0,10%, protože uhlík zvyšuje mez kluzu. Mangan e pohybuje mezi 0,20 až 0,60%. Mangan e rozpouští ve feritu a zvyšuje pevnot a houževnatot oceli. Kemík má být co nejnižší, protože zvyšuje mez kluzu a pružnoti. Snižuje e pod 0,05%. Fofor zpevuje ferit a zvyšuje jeho kehkot. Jeho obah je max. 0,030 až 0,035% Síra zhoršuje vaitelnot a má být co nejnižší. Chrom nikl, molybden a m zvyšují pevnot feritu, jejich obah má být menší než 0,12 až 0,15%. Tab.11. Rozdlení ocelí na hluboký tah dle SN [12] Oznaení Charakteritika MT vhodné na mírné tažení ST vhodné na tední tažení HT vhodné na hluboké tažení VT vhodné na velmi hluboké tažení 32

34 3.10 Speciální zpoby tažení [4] Speciální zpoby tažení e používají bu pro výrobu pecifických tvar výtažk a nebo e používají zpoby, využívající míto kovového nátroje jiné protedí Tváení pryží metoda Marform Tato metoda je vhodná i pro hluboké tažení ocelových i neželezných plech. Rozdíl je ve vrtv pryže, která je zde vtší. Výška pryže muí být alepo trojnáobná, než je výška výliku, aby nedocházelo k rychlému opotebování a ztrát elaticity pryže. Obr Tváení metodou Marform [4] Tváení kapalinou metoda Wheelon Obdoba metody Guerin, kdy e však míto pryže používá kapalina, která je umítna v pryžovém vaku. Tlak kapaliny je velký. Tato technologie je vhodná pro mlké tažení Tváení kapalinou metoda Hydroform Tato technologie je podobná metod Marform, také e používá pro hluboké tažení, ale míto pryže e používá nádoba kapalinou, která je uzavená pomrn tenkou dekou z gumy. Nejdíve e pitlaí pidržova, aby e nezvlnily okraje a potom e tažník vtlauje do nádrže a materiál e tváí. Nadbytek vody e vypouští ventilem. Hydrotatický tlak lze regulovat. 33

35 Hydromechanické tažení Obr Tváení metodou Hydroform [4] Pro tváení požadavkem vtšího zdvihu (nap. hlubší tah) je jako pružné protedí výhodnjší tlaková kapalina. Proce bývá ato uvádn pod názvem hydromechanické tažení a lze pi nm úpchem používat i pidržovae. Princip je založen na tom, že rovinný pítih plechu je evený mezi pidržovaem a tažnicí, mže e však pohybovat. Tažník tváí plech do tažné komory, kde je však kapalina. Kapalina pobí hydrotatickým tlakem na plech, který e tlaí na celou plochu tažníku. Tlak e ídí peciálním ventilem. Proti úniku kapaliny e používají kvalitní tnní. Tení a ztenení je nepatrné. Obr Princip hydromechanického tažení plošného výtažku [4] 34

36 4 HODNOCENÍ SOUASNÉHO STAVU EŠENÍ Zadanou ouátí v Bakaláké práci je ocelové rotaní pouzdro filtru, které e v ouané dob vyrábí technologií obrábním. Pro tuto ouát vyrábnou technologií obrábním je využití materiálu velmi malé. Pevážná át materiálu e petvoí na odpad v podob tíek a proto je výroba velmi neekonomická. V bakaláké práci navrhuji výrobu válcového pouzdra filtru technologií plošným tváením, u kterého je využití materiálu podtatn vyšší, než u obrábní. Výroba zadané ouáti e bude vyrábt technologií tažení bez ztenení tny, která je nejpoužívanjší technologií pi tažení plechu. Hlavní áti nátroje je tažník, tažnice a pidržova. Zadaná ouát e vyrobí pomocí tí tah. Materiálem pro výrobu tažného nátroje je ocel (viz. píloha 4). Materiálem pro výrobu zadané ouáti je ocel (viz. píloha 5), která je vhodná na hluboké tažení a náledn na povrchovou úpravu ernním. 35

37 5 NÁVRH ZPSOBU VÝROBY 5.1 Údaje o výrobku - rozmry výrobku Válcové pouzdro filtru.v. 4-BP-00/03 - materiál Obchodní znaení DC 04 odpovídá pibližn oceli dle znaení EN viz píloha 5. - množtví Ocelové rotaní pouzdro Q = k/rok 5.2 Výpoet velikoti polotovaru Z pedpokladu rovnotí objemu byla velikot výtažku odetena z 3D modelu. Objem výtažku je V v = ,9 mm 3 Objem výtažku je nutné zvýšit o pídavek na otižení válcového výtažku pírubou, dle tab.4, píloha1. Pídavek na otižení je: P = 3,5 mm Celkový objem výtažku zvtšený o pídavek na otižení Výpoet prmru polotovaru: 4 Vv ,1 D = = = 131 mm π π 1,5 Vv - objem výtažku - tlouška výtažku 5.3 Stanovení šíky páu a velikot kroku V v = ,1 mm 3 Z grafu (píl.1) zjitíme (min) velikot mtku E a vzdálenot od okraje F/2. Spoítáme šíku páu M a velikot kroku K. M = D + F = ,6 = 139,6 140 mm K = D + E = ,4 = 134,4 mm F = 8,6 mm E = 3,4 mm Obr.5.1 Nátihový plán 36

38 5.4 Stanovení technologických parametr Potebná délka páu: L p = Q K = , 4 = mm = m Celková poteba materiálu 6 3 m c = M K ρ Q = ,4 1,5 7, = ,2 kg Procento využití materiálu: 2 2 Svý π r π 65,5 η = 100 = 100 = 100 = 71,6 % S M K ,4 pol Poet tah Koeficient tažení m: d1 80 m1 = = = 0,61 D 131 d 2 60 m2 = = = 0,75 d 80 1 d 3 54 m3 = = = 0,90 d 60 2 Pomrná hloubka : h 50 h p = = = 0,8 d 60 kde h - výška výtažku d - prmr výtažku Pomrná tlouška plechu: 1,5 t p = 100 = 100 = 1,2 D tlouška plechu D - prmr polotovaru Pomrný prmr píruby: d p 80 d pp = = = 1,3 d 63 d - prmr píruby p 37

39 Z údaj v kapitole 3.6 vyplývá, že e jedná o výliek širokou pírubou. d p h 1,2 ; 1, d d Hodnoty koeficient tažení urené z tab.10 jou m 2 = 0,75, m 3 = 0,78. Hodnoty vyhovují výše uvedeným výpotm Výpoet prmr v jednotlivých operacích První operace: d = m = 0, = 79,9 mm 1 1 D Druhá operace: d 2 = m2 d1 = 0,75 79, 9 = 59,9 mm Z výpotu vyplývá, že Ø 60 mm vyhovuje. Tetí operace: d 3 = m3 d 2 = 0,78 59, 9 = 46,8 mm Z výpotu vyplývá, že Ø 54 mm vyhovuje. D - prmr polotovaru m, m m - koeficienty tažení 1 2, Stanovení zaoblení tažných hran Tažnice: Pro první tah: =,8 D d = 0, , 5 r tc ( ) ( ) Pro další tahy : r = r = c r = 0,8 7 6 mm tc2 ten ten 1 7 mm r t3 volím ohledem na polomr zaoblení na výrobku t3 c - koeficient Tažník: Pro první tah rtv 1 = ( 1 2) rte 1 = 1 7 = 7 mm Pro druhý tah uríme rtv 2 = ( 1 2) rte 2 = 1 6 = 6 mm Pro tetí tah r volím ohledem na zaoblení na výrobku r 3 = 5 mm tv3 tk r = 5 mm 38

40 5.4.5 Stanovení tažné mezery Pro první tah: z = 1,2 1,3 = 1,2 1, 5 ( ) = 1 Pro další tahy dle vzorce: = 1,1 1,2 = 1,1 1, 5 z n ( ) = Použití pidržovae 1,8 mm 1,7 mm 1,5 u = 50 e = 50 1,90 = D 131 e - materiálová kontanta pro hlubokotažný plach z = 1, 90 Pro první tah: d u 100 d = 100 = 61,2 D D 131 u 61,2 Muí e táhnout pidržovaem Další tahy: m n < 0,9 muí e táhnout pidržovaem m n > 0,9 nemuí e táhnout pidržovaem Druhý tah: m 2 = 0,75 0,75 < 0,9 muí e táhnout pidržovaem Tetí tah: m 3 = 0,78 0,78 < 0,9 muí e táhnout pidržovaem mn - koeficient tažení 39

41 5.4.7 Výpoet íly a práce pi tíhání a tažení Pevnot v tahu R = 290 až 360 MPa (použiji hodnotu R = 300 MPa) m První operace vytižení rondelu: Stižná íla: m F = n S τ = n τ π D = 1,3 0,8 300 π 131 1, 5 = 192,6 kn n - koeficient zahrnující opotebení nátroje (1,2 až 1,55) S - plocha tihu τ - mez pevnoti 0,8 Rm - tlouška materiálu D - prmr pítihu Stižná práce: A = k Ftr = 0,60 192,6 1, 5 = 173,4 J F tr - tižná íla tlouška tíhaného materiálu k koeficient závilý na druhu a tloušce materiálu ( k = 0,60 viz. tab. 1) Druhá operace 1.tah: íla pidržovae: Fp 1 = S p1 p = 5749,4 2 = ,8 N = 11,5 kn S p1- plocha pod pidržovaem p - doporuená hodnota tlaku pidržovae urená z tab.8, volím p = 2MPa. S p 1 D1 D ( D1 D2 ) = π 2 2 π ( ,2 ) = = 4 4 = 131 mm = 81, , 6 = 99,2 mm Pibližný výpoet tažné íly: 5 749,4 mm 2 F = π d R k = 78,2 1, ,86 = 95075, N t1 1 m π 3 -tlouška plechu d1- prmr výtažku v 1. tahu k - koeficient pro urení tažné íly je 0,86 viz. tab.7. Celková maximální tažná íla pihlédnutím k pidržovai: = 95,1 kn 40

42 F = Ft1 + F 1 tc1 tp = 95075, ,8=106698,6 = 106,7 kn Z toho vyplývá, že kutená tažná íla muí být menší. F t < F tc Tažná práce: c Ftc 1 h 0, ,5 15 At 1 = = = 960,3 J c - koeficient (0,6 až 0,8) h - hloubka výtažku Tetí operace druhý tah: íla pidržovae: F = S p = 3017,2 2 = 6035, N tp 2 p 2 6 = 6kN S p2 - plocha pod pidržovaem p - doporuená hodnota tlaku pidržovae urená z tab.8, volím p = 2MPa. Pibližný výpoet tažné íly: F = π d R k = 60 1, , 90 = ,7N = 76,4 kn t 2 2 m π -tlouška plechu d1- prmr výtažku v 1. tahu k - koeficient pro urení tažné íly je 0,90 viz. tab.7. Celková maximální tažná íla pihlédnutím k pidržovai F = Ft 2 + F 2 tc2 tp = 76340, ,6 = ,3 N = 82,4 kn Z toho vyplývá, že kutená tažná íla muí být menší. F t < F tc Tažná práce: c Ftc 2 h At 2 = 1000 = 0, , = 1100,6 J = 1,1 kj c - koeficient (0,6 až 0,8) h - hloubka výtažku tvrtá operace tetí tah: 41

43 Síla pidržovae: F = S p = 2063,2 2 = 4126, N tp 3 p3 4 = 4kN S p3 - plocha pod pidržovaem p - doporuená hodnota tlaku pidržovae urená z tab.8, volím p = 2MPa. Pibližný výpoet tažné íly F = π d R k = 54 1, , 80 = ,6= 61 kn t3 3 m π -tlouška plechu d1- prmr výtažku v 1. tahu k - koeficient pro urení tažné íly je 0,80 viz. tab.7. Celková maximální tažná íla pihlédnutím k pidržovai: F = Ft 3 + F 3 tc3 tp = 4126, ,6 = N = 65,2 kn Z toho vyplývá, že kutená tažná íla muí být menší. F t < F tc Tažná práce: c Ftc 3 h At 3 = , = 1000 = 1956 J = 2 kj c - koeficient (0,6 až 0,8) h - hloubka výtažku Pátá operace otižení píruby: Stižná íla: F = n S τ = n τ π D = 1,3 0,8 300 π 80 1, 5 = 117,6 kn τ - mez pevnoti 0,8 Rm D - prmr píruby - tlouška materiálu n - 1,0 až 1,3 je koeficient zahrnující vliv vnjších podmínek pi tíhání Stižná práce: A = k Ftr = 0,60 117,6 1, 5 = 105,9 J 0 F tr - tižná íla tlouška tíhaného materiálu 0 k koeficient závilý na druhu a tloušce materiálu ( k = 0,60 viz. tab. 1) 42

44 6 TECHNICKO EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ Pímé náklady Náklady na materiál: Roní poteba: N = m c = ,2 22 = K m c m m - materiálová poteba v kg c - cena materiálu = 22 K kg vetn DPH. m Náklady na energii: N e = P t c = , 65 = K ct v e Pct - píkon tváecího troje [11 kw] t - a výroby v c - cena energie [4,65 K/kWh] e Náklady na mzdy: celkový a výroby pro jeden ku tv = min.= h Mzda (150 K/h) N = = K mzd Variabilní náklady celkem: N = N + N + N = = K cv m mzd Náklady na jeden výtažek: Nc N1 v = = = 9,9 K Q e Fixní náklady Náklady na tváecí nátroje: 1. nátroj na vytižení polotovaru K 2. nátroj na 1. tah K 3. nátroj na 2. tah K 4. nátroj na 3. tah K 5. nátroj na otižení píruby K Celková cena za tváecí nátroje N n = K. 43

45 Náklady režijní [ S + V ] 9,9 ( ) 3 N1 v r r Q N r = = = K Zvoleno: Vr - výrobní režie [175%] S - právní režie [120%] r Celkové fixní náklady N cf = N + N = = K n r Celkové náklady N = N + N + N = = K cv n r Pedpokládaný zik 25 % za rok ( ) ) 4 N1 v Q + N cf 25 [( 9, ) ] 25 Z r = = = K Pedpokládaná cena jednoho výtažku pi kalkulaci 25 % ziku C ( ) 4 N1 v Q + N cf + Z r ( 9, ) = = = 4 Q ,6 K Bod zvratu N cf Bzv = = = k C N1v 49,6 9,9 Graf 1.Grafické vyjádení technickoekonomického hodnocení 44

46 7 NÁVRH TVÁECÍHO STROJE [16] Pro výrobu odtupovaného pouzdra filtru jem navrhl hydraulický li pod oznaením CUPJ 60/10, který je vhodný pro hromadnou výrobu. Li je vhodný pro zaliování pouzder ložiek nebo rotor a pro technologické operace tíhání, tažení, ohraování nebo ražení. Li umožuje kontrolu doažení minimální íly bhem zvolené oblati liování, regulaci liovací íly, natavení prodlevy na konci liování, pomocí ídícího ytému a odmování polohy beranu lze naprogramovat až na 99 rzných pracovních cykl a jejich uložení do pamti. Technické parametry troje jou uvedeny v píloze 3. 45

47 8 ZÁV R Cílem bakaláké práce bylo navržení technologického potupu výroby válcového pouzdra technologií plošného tváení. Pro výrobu zadané ouáti byl zvolen materiál DC04 o tloušce 1,5 mm. Potup výroby e kládá z vytižení polotovaru, tažení výtažku na ti tahy a otižení píruby. Pomocí ekonomického zhodnocení byla zjištna cena jednoho výtažku, která iní 49,6 K a bod zvratu pi roní érii k je pi kuech, což znamená, že po pekroení ku, výroba pináší zik. Pro výrobu válcového pouzdra byla zpracována výkreová dokumentace tažného nátroje pro tetí tah a byl navržen hydraulický li pod oznaením CUPJ 60/10 který vyhovuje pro danou technologii výroby pihlédnutím na jeho jmenovitou ílu a zdvihu beranu. Vzhledem k tomu, že v technických parametrech troje není tanovena výška pomocného beranu, je nutné vyrobit tažník vyšší než je uvedeno na výkree, na základ této výšky pomocného beranu. 46

48 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ [1] FOREJT, Milan, PÍŠKA, Mirolav. Teorie obrábní, tváení a nátroje. In Teorie obrábní, tváení a nátroje. 1. vyd. Brno : CERM, ISBN [2] BAREŠ, Karel, et al. Liování. In Liování. 1. vyd. Praha : SNTL, [3] ELFMARK, Jií, et al. Tváení kov. In ELFMARK, Jií, et al. Tváení kov. 1. vyd. Praha : SNTL, ISBN [4] LENFELD,Petr. [online] [cit ]. Dotupný z WWW: < >. [5] KOTOU, Jií, et al. Tváecí nátroje. In KOTOU, Jií, et al. Tváecí nátroje. 1. vyd. Praha : VUT, ISBN [6] DVOÁK, Milan, GAJDOŠ, František, NOVOTNÝ, Karel. Technologie tváení Plošné a objemové tváení. In Technologie tváení Plošné a objemové tváení vyd. Brno : PC-DIR Real,.r.o., ISBN [7] FOREJT, Milan. Roníkový projekt I. In SYLABUS. Brno : [.n.], [8] MODRÁEK, Oldich, RŽIKA, Vladimír, ECH, Bohulav. Liování a tažení. In Liování a tažení. 1. vyd. Praha : SNTL, L14-C2-IV- 31/4566/II. [9] ZUBCOV, Michail Jefimovi. Liování. In Liování. 1. vyd. Praha : SNTL, L13-B3-3-I. [10] DVOÁK, Milan, GAJDOŠ, František, NOVOTNÝ, Karel. Technologie tváení, plošné a objemové tváení. In Technologie tváení, plošné a objemové tváení. 2. vyd. Brno : PC-DIR Real,.r.o., ISBN [11] DVOÁK, Milan, et al. Technologie II. In Technologie II. 1. vyd. Brno : PC- DIR Real,.r.o., ISBN [12] FREMUNT, Pemyl, PODRÁBSKÝ, Tomáš. Kontrukní oceli. In Kontrukní oceli. Brno : Akademické nakladateltví CERM, ISBN [13] BEROUN, Stanilav. Technologie tváení kov [online] [cit ]. Dotupný z WWW: < 47

49 [14] BOLJANOVI, V. Sheet Metal Forming Procee and Die Deign. In Sheet Metal Forming Procee and Die Deign. 1t edition. New York : Indutrial Pre, ISBN [15] KÍŽ, Rudolf, VÁVRA, Pavel. Strojírenká píruka. In Strojírenká píruka. 1. vyd. Praha : SCIENTIA, vazek. ISBN [16] [online]. [cit ]. Dotupný z WWW: < [17] FÜRBACHER, Ivan, et al. Lexikon technických materiál. Praha : Odborné nakladateltví technické literatury, ISBN

50 10 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOL Symbol Název Jednotka A Stižná práce [J] a Šíka tažné hrany [mm] Bzv Bod zvratu [k] C Pedpokládaná cena výtažku [K] c Koeficient [-] c Cena elektrické energie [K/kWh] e c m Cena materiálu [K] D Prmr polotovaru [mm] d Prmr výtažku [mm] d Prmr píruby [mm] p d pp Pomrný prmr píruby [mm] E Velikot mtku [mm] e Materiálová kontanta [-] F Velikot okraje [mm] F Stižná íla [N] tr F Maximální tažná íla [N] t F Celková tažná íla [N] tc F Síla pidržovae [N] p h Výška výtažku [mm] h Pomrná hloubka [-] p h Hloubka vniknutí tižníku [mm] i Poet tažních operací [-] K Krok [mm] k Koeficient [-] k Koeficient [-] L Délka kivky tihu [mm] L Délka páu [mm] p l Úek kivky výtažku [mm] M Šíka páu [mm] m, m n Koeficient tažení [-] m p Celkový koeficient tažení [-] m c Celková materiálová poteba [kg] N Náklady na energii [K] e N Celkové fixní náklady [K] cf N m Náklady na materiál [K] N Náklady na mzdy [K] mzd N Náklady na tváecí nátroje [K] n N Režijní náklady [K] r 49

51 N v Variabilní náklady [K] N cv Celkové variabilní náklady [K] n Koeficient [-] P Pídavek na otižení [mm] P ct Píkon tváecího troje [kw] p Mrný tlak [MPa] Q Výrobní množtví [k] R m Mez pevnoti v tahu [MPa],,, r, r, r, r Polomr zaoblení tažnice [mm] t tv t t tc r Polomr zaoblení tažníku [mm] S Plocha tihu [mm 2 ] S Plocha pod pidržovaem [mm 2 ] p S pol Plocha polotovaru [mm 2 ] S r Správní režie [%] S Plocha vátižku [mm 2 ] vý Tlouška materiálu [mm] S Plocha výtažku [mm 2 ] p v t Pomrná tlouška plechu [-] t v a výroby [min] u Souinitel [-] V Výrobní režie [%] r V v Objem polotovaru [mm 3 ] x Vzdálenot tžišt [mm] Z r Zik za jeden rok [K] z Tažná mezera [mm] η Procento využití materiálu [%] τ Mez pevnoti ve tihu [MPa] ρ Hutota [kg/dm 3 ] σ 1,2,3 Naptí [MPa] ε 1,2,3 Deformace [-] 50

52 SEZNAM PÍLOH Píloha 1 Tab.3. Poloha tžišt oblouk Tab.4. Pídavky na otižení výtažku pírubou Tab.12. Oceli na hluboký tah Píloha 2 Nomogram na urení okraj pi tíhání Píloha 3 Tváecí troj Píloha 4 Materiál pro nátroj Píloha 5 Materiál pro výrobek Píloha 6 Setava nátroje pro tažení. v. 3-BP-00 Píloha 7 Výkre tažníku. v. 4-BP-00/01 Píloha 8 Výkre tažnice. v. 4-BP-00/02 Píloha 9 Výkre pouzdra filtru. v. 4-BP-00/03 51

53 Píloha 1. Tabulky [2] [12] Tab.3. Poloha tžišt oblouk [2] Tab.4. Pídavky na otižení výtažku pírubou [2] Prmr píruby d Pomrný prmr píruby p d [-] d p [mm] do 1,5 1, ,5 2, ,6 1,4 1,5 1,0 50 2,5 2,0 1,8 1, ,5 3,0 2,5 2,2 Tab.12. Oceli na hluboký tah [12] Znaka Chemické ložení v % C max. Mn max. Si max. P max. S max. 0,09 0,040 0,040 0,08 0,40 0,030 0,030 0,07 0,40 0,025 0,025 0,07 0,40 0,025 0,025 0,11 0,045 0,045 0,10 0,45 0,035 0,035 0,10 0,45 0,035 0,035 0,13 0,050 0,050 0,11 0,45 0,035 0,035 0,10 0,55 0,15 0,030 0,030 Skupina HT HT VT VT HT ST ST MT MT VT 1

54 Píloha 2. Nomogram pro urení okraj pi tíhání [7] 2

55 Píloha 3. Tváecí troj [16] 3

56 Píloha 4. Materiál nátroje [17] 4

57 Píloha 5. Materiál výtažku [17] 5