Katedra konstruování strojů Fakulta strojní KA 04 - PLECHOVÉ DÍLY POSTUPOVÉ STŘIŽNÉ NÁSTROJE doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky KA04 - strana 1
Hledáte kvalitní studium? Nabízíme vám jej na Katedře konstruování strojů Katedra konstruování strojů je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západočeské univerzitě v Plzni a patří na fakultě k největším. Fakulta strojní je moderní otevřenou vzdělávací institucí uznávanou i v oblasti vědy a výzkumu uplatňovaného v praxi. Katedra konstruování strojů disponuje moderně vybavenými laboratořemi s počítačovou technikou, na které jsou např. studentům pro studijní účely neomezeně k dispozici nové verze předních CAD (Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systémů. Laboratoře katedry jsou ve všední dny studentům plně k dispozici např. pro práci na semestrálních, bakalářských či diplomových pracích, i na dalších projektech v rámci univerzity apod. Kvalita výuky na katedře je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na kterém se průběžně, zejména po absolvování jednotlivých semestrů, podílejí všichni studenti. V současné době probíhá na katedře konstruování strojů významná komplexní inovace výuky, v rámci které mj. vznikají i nové kvalitní učební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro podporu výuky. Jeden z výsledků této snahy máte nyní ve svých rukou. V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na katedře také do spolupráce s předními strojírenskými podniky v plzeňském regionu i mimo něj. Řada studentů rovněž vyjíždí na studijní stáže a praxe do zahraničí. Nabídka studia na katedře konstruování strojů: Bakalářské studium (3roky, titul Bc.) Studijní program Zaměření B2301: strojní inženýrství ( zaměřený univerzitně ) Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika B2341: strojírenství (zaměřený profesně ) Design průmyslové techniky Diagnostika a servis silničních vozidel Servis zdravotnické techniky Studijní program Zaměření Magisterské studium (2roky, titul Ing.) N2301: Strojní inženýrství Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz Západočeská univerzita v Plzni, 2014 ISBN doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. Ing. Eduard Müller Radim Buzovský KA04 - strana 2
POSTUPOVÉ STŘIŽNÉ NÁSTROJE ÚVODNÍ INFORMACE Jedná se o nástroje provozované na klikových nebo hydraulických lisech. Vstupním materiálem je odvíjený pás plechu ze svitku o dané šířce. Výstupem je hotový jeden díl, více dílů, nebo polotovar k dalším operacím. Spodní nástroj Horní nástroj KA04 - strana 3
LISOVACÍ STROJE Lisy jsou zařízení, které mají zpravidla dvě základní části: o Stůl o Pohyblivý beran. Pohyblivý beran Ovládací panel Stůl lisu Zdroj: http://www.jbn.cz/aktuality/lis-muller-300t.html UPNUTÍ NÁSTROJŮ Spodní díl nástroje je upnut na stole lisu. Horní díl nástroje k beranu lisu. Nástroje jsou limitovány možností upnutí na tyto plochy lisu, silou lisu, nebo zdvihem lisu. Upnutí nástroje je řešeno mechanicky nebo hydraulicky. KA04 - strana 4
ODVOD ODPADU A DÍLŮ Ve stolech lisů jsou zpravidla propady pro odvod odpadů po střihu. Směr podávání materiálu do nástroje je buď zleva, nebo zprava v závislosti konstrukci lisu. Výška, ve které je dodáván materiál ze svitku se nazývá tzv. podávací výška, která je měřena od stolu lisu. Díly na konci nástroje jsou nejčastěji odvedeny skluzy na dopravník. Odvod materiálu Odvod dílů Odvod materiálu KA04 - strana 5
KONSTRUKCE NÁSTROJE Pro konstrukci nástroje je důležité mít stanovený lis pro produkci. Z jeho parametrů se odvíjí následovně jednotlivé kroky v konstrukci nástroje: 1. Na základě dílu výlisku a výkresu výlisku s ohledem na toleranční pole a základny měření dílu se provede rozvin dílu. Tento rozvin dílu slouží pro rychlé posouzení jak díl umístit do pasu a jaká bude přibližná šíře pasu + krok v nástroji. Krok je základní parametr při konstrukci a udává nám, o kolik musíme díl posunout do další operace. Na základě šíře pasu a kroku lze určit spotřebu materiálu (využití materiálu). Tento parametr je často ukazatelem pro zákazníka a také cenovou kalkulaci dílu. Využití materiálu se často uvádí v %. Natočení, nebo umístění dílu do pasu určuje i technologii, jak se bude díl tvořit. Proto je jednou z velice důležitých částí začátku konstrukce metodického plánu. 2. Další fáze je stanovení technologie lisování a to především na kvalitu a rozměry dílu. Velký vliv má zkušenost lidí, kteří se na této fázi podílejí. Stanový se jednotlivý sled operací po sobě jdoucích tak, aby vedly k požadovanému finálnímu dílu. Pokud je to možné volí se např. mezi střižnými s tvarovacími operacemi volné kroky (možnost doladění dílu, nebo z důvodu prostoru pro tvarové vložky). 3. Připravují se plochy tvarů pro simulaci v jednotlivých operacích. 4. Příprava metodického plánu (nástřihový plán) což je souhrnné sestavení jednotlivých operací za sebou. 5. Po schválení metodického plánu lisování dochází k zahájení konstrukce nástroje. Layout pro nástroj Vyráběný díl Sestava nástroje Horní nástroj - OT Sestava nástroje - UT KA04 - strana 6
SESTAVENÍ METODICKÉHO PLÁNU LISOVÁNÍ (LAYOUTU NÁSTŘIHOVÉHO PLÁNU) Při sestavování metodického plánu lisování se začínají prolínat jednotlivé aspekty a to možnosti lisu, technologie lisování dílu, požadavky nástrojárny a lisovny. Vychází se z návrhu šířky pasu s ohledem na rozvin dílu, návrhu jeho nesení s pasu tzn. poloha tzv. můstků, což jsou spojnice mezi díly a pasem. V prvních krocích je důležité dostatečné zastředění a vedení pasu. Proto se zpravidla na počátku pasu předstřihují tzv. otvory pro středění (hledáky), pro středění pasu. Na konci pasu pak v posledních operacích dochází k separaci dílu dělení spojovacích můstků mezi díly. V metodickém plánu se určí pak síly potřebné na jednotlivé operace, předpokládané zdvihy a hrubý rozměr nástroje. Naznačí se směr odvodu dílu a odpadů, snímače kroku, značení dílu apod. Celková lisovací síla se určuje pro kontrolu síly lisu. Lisy mají lisovací síly udávané v tunách. Rovněž se stanovuje, zda při velkých délkách metodických plánů dojde k rozdělení nástrojů na více částí (modulů). Jsou to samostatné konstrukční celky, které na sebe navzájem navazují. Otvory pro středění Směr postupu polotovaru nástrojem po jednotlivých operacích STANOVENÍ ZDVIHŮ POTŘEBNÝCH PRO LISOVACÍ OPERACE Spodní zdvih je zdvih potřebný k nazvednutí pasu a přenesení do další operace. Zdvih stěrací desky (horního přidržovače) zdvih potřebný k lisování dílu, zpravidla určen hloubkou dílu Potřebné otevření lisu je hodnota obou zdvihů + rezerva na vysunutí chytáků z otvorů + rezerva na průchod dílu. Poslední ze zdvihů musí být vždy menší s dostatečnou rezervou na lisování dílu než zdvih lisu. Nastavený zdvih lisu souvisí vždy s kadencí a tudíž možnou produkcí. Horní nástroj Přesunutí pasu Rezerva na průchod dílu Spodní zdvih Zdvih stěrací desky KA04 - strana 7
ZÁKLADNÍ PARAMETRY POSTUPOVÝCH LISOVACÍCH NÁSTROJŮ SPODNÍ NÁSTROJ (UT UNTER TEIL) Skládá se ze spodního rámu (v případě odlitku je to jeden díl), upínací desky, stojin, tvarových částí, zvedacího rámu, vedení atd. Hlavní spodní desky jsou nosnou částí pro všechny tvarové díly, matrice, zapírací kostky, vodící pouzdra, dorazy atd. V její horní části je umístěna také sestava zvedání pasu. V závislosti na náběhové výšce pasu mohou být umístěny pro úsporu materiálu a možné vedení odpadů stojiny, které podepírají zároveň základovou desku. Celá spodní část je upnuta případně středěná přes upínací desku ke stolu lisu. Součástí spodní upínací desky bývají transprotní elementy, které musí zabezpečit bezpečnou manipulaci s celou hmotností nástroje Sestava zvedání pasu obsahuje nejčastěji zvedací rám, vodící lišty, zvedací lišty, vodící sloupky atd. Zvedací síla je často vyvozena pomocí plynových pružin, vinuté pružiny jsou vhodné pro menší zdvihy. Celá zvedací soustava musí mít stejný zdvih tak, aby se pás zvedl do stejné úrovně a po těchto elementech došlo k posunu o krok k další operaci. Upínací deska Naváděcí deska Tvarové části Vedení Stojiny Spodní rám Transportní elementy KA04 - strana 8
HORNÍ NÁSTROJ (OT OBER TEIL) Skládá se z horního rámu (v případě odlitku je to jeden díl), upínací desky, tvarových částí, stírací desky, vedení atd. Sestava stírací desky je samostatná část konstrukčního celku OT. Skládá se z hlavní stírací desky, vedení, lokálních stíracích vložek atd. Může být vedena na hlavních sloupcích, nebo má samostatné vedení. Z horní strany desky působí přítlačná síla vyvinutá od plynových nebo vinutých pružin, elastomerů. Potřebná síla na přidržení nebo vyvození lisovacího tlaku je určena technologií lisování zpravidla dosahuje 10-20% hodnoty potřebné lisovací síly. Tuto sílu musí překonávat lis při zavedení pasu do pracovní polohy a přetlačení zvedací sestavy. Přes tuto desku procházejí střižníky a tvarové části jednotlivých OP. Horní deska slouží k uchycení vedení, kotevních desek, dorazů atd. V její horní části může být pak umístěna horní upínací deska s přenašeči pro OT část. Tvarové části Stěrače Vedení Upínací deska Horní rám Přenášecí elementy Přenášecí elementy KA04 - strana 9
VOLBA KONTRUKCE NÁSTROJE V závislosti požadavku zákazníka se nástroj volí konstrukce jako desková nebo z odlitku. Z důvodů technologie obrábění, nebo zkušebního lisu se celý nástroj pak může dělit na jednotlivé sekce (moduly). Modul ODLADĚNÍ NÁSTROJE Nástroj je složitý celek, a proto vše potřebuje správný postup při jeho výrobě a odladění. Vzhledem k nákladům na výrobu především střihů, je nutné tyto střižné části vyrábět až po odladění kontur. V prvním stádiu se ve většině případů zkouší tvarové operace tahy, ohyby. Po odladění kontury a měření dílu se následně v poslední fázi řežou střižné kontury, zejména obstřižených operací. Při zkoušení tvarů se mohou tahové OP zkoušet samostatně, nebo částečně na nástroji. Při tomto se využívá laserového výpalku pasu s konturami dílu po obstřihu. Takovýto falešný pás se posouvá při zkušebním lisováním ručně vždy do další operace. Výsledkem je hotový díl vhodný pro měření. Před vstupem nástroje na produkční lis se celý zkouší včetně střihů na zkušebním lise s ručním podáváním pásů. Teprve zkouška na produkčním lise s náběhem a produkční kadencí ukáže skutečný stav nástroje. KA04 - strana 10
doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D., Ing. Eduard Müller, Radim Buzovsky Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0056 Ukázkové vývojové projekty z praxe pro posílení praktických znalostí budoucích strojních inženýrů. KA04 - strana 11