APMA1-w06wykrojniki07APMA1-w06wykrojniki07, WiP PW, Automatyka i robotyka, APMA1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Instytut Technik Wytwarzania P.W. Zakład Obróbki Plastycznej i Odlewnictwa APMA1 W15 + L15 Automatyzacja procesów materiałowych Automatyka i Robotyka ( AiR ) sem. 6 , kod w siatce studiów 51 Kierunek: Blok przedmiotów: Automatyzacja i komputeryzacja wytwarzania Dr inż. Lech Olejnik Prowadzący: pok.NT17, tel.8425 ------------------- Motto: Automatyzacja procesów produkcyjnych stanowi podstawę nowoczesnej produkcji ------------------- Animacje wykrawania wielotaktowego jedno- i wielorzędowego można oglądać na stronie Temat 6 : Przyrządy wielozabiegowe: wykrojniki , tłoczniki APMA1-w06wykrojniki07.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 specjalnego przyrządu do obróbki plastycznej przeznaczonego do wycinania płaskich przedmiotów z blachy. Niezależnie od rozpatrywanej techniki wytwarzania, gdy w grę wchodzi przyrząd specjalny to zawsze wszystkie czynności, które wykonywane są przed rozpoczęciem produkcji nowej części można podzielić na następujące cztery etapy: 1. opracowanie procesu technologicznego 2. zaprojektowanie narzędzi (przyrządów, matryc, form) 3. wykonanie narzędzi 4. próby kształtowania 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 właściwości materiałów oraz uwarunkowania produkcyjne (założona skala produkcji, różnorodność dostępnych maszyn i urządzeń produkcyjnych). Zadanie 2 wykonuje konstruktor. Wynikiem jego pracy jest dokumentacja konstrukcyjna, która składa się z rysunku zestawieniowego i rysunków wykonawczych poszczególnych części składowych przyrządu. Przed rozpoczęciem pracy projektowej konstruktor powinien znać odpowiedzi na następujące pytania (w przypadku tłocznia są to dane stanowiące podstawę do sporządzenia jego konstrukcji): - na jakiej prasie będzie pracował przyrząd/tłocznik – musi on być dostosowany do wymiarów przestrzeni roboczej - jakie cechy konstrukcyjne powinien mieć tłocznik (podawanie, pozycjonowanie, usuwanie, prowadzenie, ...) - jakie wymiary i kształt powinny mieć robocze powierzchnie narzędzi (w obróbce plastycznej są to stemple i matryce) - 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 nowych 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 str. 1 APMA1-w06wykrojniki07.doc L.Olejnik APMA1- W15 temat 6 Przyrządy wielozabiegowe zdecydowaliśmy, że będziemy konstruowali przyrząd wielozabiegowy, ale rozpatrzmy wszystkie możliwości wyboru, jakie mamy w tym zakresie. Możemy mianowicie wybrać: - 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. str. 2 APMA1-w06wykrojniki07.doc L.Olejnik APMA1- W15 temat 6 Przyrządy wielozabiegowe 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 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 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 str. 3 APMA1-w06wykrojniki07.doc L.Olejnik APMA1- W15 temat 6 Przyrządy wielozabiegowe o skok między kolejnymi taktami. Kolejne zabiegi to wytłaczanie, przetłaczanie, wycinanie otworów, dotłaczanie, okrawanie obrzeża i w końcu oddzielenie i usunięcie gotowej wytłoczki. a) b) Rys. 3. Części normalne do budowy tłoczników: a) oprawy uniwersalne, b) elementy prowadzenia słupowego Rys. 4. Złożony tłocznik wielotaktowy do produkcji miseczek: a) schemat tłocznika, b) wykonany wyrób, c) proces kształtowania Nacięcia materiału nie są potrzebne przy wykonywaniu wytłoczki w tłoczniku jednoczesnym. Na rys.5 pokazano taki tłocznik przeznaczony do produkcji płytkich wytłoczek stożkowych o kształcie podobnym do wytłoczki wykonywanej w tłoczniku z rys.4. Pierwszym zabiegiem wykonywanym w tłoczniku jednoczesnym jest wycięcie z taśmy krążka, z którego w kolejnych zabiegach będzie tłoczona wytłoczka. str. 4 APMA1-w06wykrojniki07.doc L.Olejnik [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|