BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY

VÝROBA PANTU MANUFACTURING OF A HINGE

DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS

AUTOR PRÁCE

Bc. JIŘÍ MORAVEC

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2011

Ing. KAMIL PODANÝ, Ph.D.

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Akademický rok: 2010/2011

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): Bc. Jiří Moravec který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu obor: Strojírenská technologie (2303T002) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma diplomové práce: Výroba pantu v anglickém jazyce: Manufacturing of a hinge Stručná charakteristika problematiky úkolu: Jedná se o návrh výroby pantu dveří. Součástka je z ocelového plechu s otvorem a bude vyráběna technologií stříhání a ohýbání v nástroji z plechu tloušťky 2 mm. Na tuto problematiku bude také zaměřena literární studie. Cíle diplomové práce: Provedení aktuální literární studie se zaměřením na technologii stříhání a ohýbání. Návrh technologie výroby zadané součásti a vypracování postupu výroby. Provedení technologických a kontrolních výpočtů, návrh a volba stroje. Návrh vhodného nástroje pro výrobu zadané součásti a technicko-ekonomické zhodnocení navržené technologie výroby. Závěr.

Seznam odborné literatury: 1. MARCINIAK, Z.; DUNCAN, J.L.; HU, S.J. Mechanics of Sheet Metal Forming. 2.ed. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2002. 211 s. ISBN 07-506-5300-00. 2. FOREJT, M. Teorie tváření a nástroje. 1. vyd. Brno, Rekrorát Vysokého učení technického v Brně, 1991. 187 s. Edit. Nakladatelství VUT v Brně. ISBN 80-214-0294-6. 3. DVOŘÁK, M., GAJDOŠ, F., NOVOTNÝ, K.: Technologie tváření – plošné a objemové tváření, 1.ed., edit.Rektorát VUT v Brně, 2003, pp.169, ISBN 80-214-2340-4 4. MIELNIK, E.M. Metal Working Science and Engineering. 1.ed. N.Y. : McGraw-Hill,Inc., 1991. 890 s. ISBN 0-07-041904-3. 5. NOVOTNÝ, K. Tvářecí nástroje. 1. vyd. Brno, Rektorát Vysokého učení technického v Brně, 1992. 186 s. Edit. Nakladatelství VUT v Brně. ISBN 80-214-0401-9. 6. HOSFORD, William F.; CADDEL, Robert M. Metal Forming : Mechanics and Metalurgy. 3th ed. New York : Cambridge University Press, 2007. 365 s. ISBN 978-0-521-88121-0. 7. NOVOTNÝ, J. – LANGER,Z.: Stříhání a další způsoby dělení kovových materiálů; Redakce báňské a strojírenské literatury; 1. vyd. L 13–B3-IV- 41/22674; SNTL – Nakladatelství technické literatury, n. p.; 1980; 216 str.

Vedoucí diplomové práce: Ing. Kamil Podaný, Ph.D. Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011. V Brně, dne 16.11.2010 L.S.

_______________________________ prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. Ředitel ústavu

_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

ABSTRAKT MORAVEC JiĜí: Výroba pantu Projekt pĜedkládá návrh technologie výroby pantu z ocelového plechu 11 321 tloušĢky 2 mm v sérii 300 000 kusĤ za rok. Z variantního Ĝešení byla navržena výroba technologií stĜíhání a ohýbání ve sdruženém postupovém nástroji. Na tyto témata byla zpracována literární rešerše. Jako pracovní stroj byl zvolen výstĜedníkový lis LEN 40 C slovenského výrobce TOMA INDUSTRIES s.r.o., Trnava, se jmenovitou silou 400 kN. Pracovní þásti nástroje jsou vyrobeny z oceli 19 436. V ekonomickém hodnocení byly stanoveny náklady na výrobu jednoho kusu vþetnČ požadovaného zisku výrobce a urþen bod zvratu, který nastává po vyrobení 151 966 kusĤ. Klíþová slova: stĜíhání, ohýbání, sdružený postupový nástroj, ocel 11 321

ABSTRACT MORAVEC JiĜí: Manufacturing of a hinge The project presents design of technology production of the hinge made of metal sheet plate 11 321. The variant proposed solutions have been designed manufacturing cutting and bending technology in transfer combined die. These themes were elaborated in literatures studies. As a working machine was selected eccentric press LEN 40 C of Slovak producer TOMA INDUSTRIES s.r.o., Trnava, with a nominal force 400 kN. Functional parts are made of tool steel 19 436. In economic results was defined cost of one piece including manufacturers profit and the break-even point, which is coming after production of 151 966 pieces. Keywords: shearing, bending, transfer combined die, 11 321 steel

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE MORAVEC JiĜí: Výroba pantu. Brno, 2011. 62 s., CD. FSI VUT v BrnČ, Ústav strojírenské technologie, Odbor technologie tváĜení kovĤ a plastĤ. Vedoucí práce Ing. Kamil Podaný, Ph.D.

ýESTNÉ PROHLÁŠENÍ Tímto prohlašuji, že pĜedkládanou diplomovou práci jsem vypracoval samostatnČ, s využitím uvedené literatury a podkladĤ, na základČ konzultací a pod vedením vedoucího diplomové práce.

V BrnČ dne 27.5.2011

………………………… Podpis

PODċKOVÁNÍ Tímto dČkuji panu Ing. Kamilu Podanému, Ph.D. za cenné pĜipomínky a rady týkající se zpracování diplomové práce.

OBSAH Zadání Abstrakt Bibliografická citace ýestné prohlášení PodČkování Obsah 1 ÚVOD .................................................................................................................................. 10 2 ROZBOR STÁVAJÍCÍHO STAVU ................................................................................. 11 2.1 VÝROBNÍ MOŽNOSTI ................................................................................................. 12 3 TECHNOLOGIE STěÍHÁNÍ ........................................................................................... 13 3.1 NAPJATOST A DEFORMACE PěI STěÍHÁNÍ ................................................................ 14 3.2 STěIŽNÁ SÍLA A PRÁCE ............................................................................................. 14 3.3 KVALITA STěIŽNÉ PLOCHY ....................................................................................... 15 3.4 STěIŽNÁ VģLE .......................................................................................................... 16 3.5 STěIŽNÉ NÁSTROJE ................................................................................................... 18 3.5.1 Konstrukce stĜižníkĤ .......................................................................................... 20 3.5.2 Konstrukce stĜižnic ............................................................................................ 23 3.5.3 Stanovení rozmČrĤ pracovních þástí stĜihadla ................................................... 24 3.5.4 Životnost stĜihadel ............................................................................................. 24 3.5.5 Materiály pro stĜižné nástroje ............................................................................ 25 3.6 VÝPOýET TċŽIŠTċ STěIŽNÝCH SIL ........................................................................... 27 3.7 TECHNOLOGIýNOST SOUýÁSTÍ ................................................................................ 28 4 TECHNOLOGIE OHÝBÁNÍ ........................................................................................... 32 4.1 NAPJATOST A DEFORMACE PěI OHYBU .................................................................... 32 4.2 POLOHA NEUTRÁLNÍ PLOCHY .................................................................................. 33 4.3 STANOVENÍ VÝCHOZÍHO POLOTOVARU ................................................................... 35 4.4 MINIMÁLNÍ A MAXIMÁLNÍ POLOMċR OHYBU .......................................................... 35 4.5 ODPRUŽENÍ PěI OHYBU ............................................................................................ 36 4.6 OHÝBACÍ SÍLA A OHÝBACÍ PRÁCE ............................................................................ 39 4.7 TECHNOLOGIýNOST KONSTRUKCE OHÝBANÝCH SOUýÁSTÍ ................................... 40 4.8 NÁSTROJE PRO OHÝBÁNÍ NA LISECH ........................................................................ 41 4.8.1 Funkþní þásti ohýbadel ...................................................................................... 43 4.8.2 VĤle mezi ohybníkem a ohybnicí ...................................................................... 43 5 NÁVRH VÝROBY SOUýÁSTI ........................................................................................ 45 5.1 ROZMÍSTċNÍ VÝSTěIŽKģ V NÁSTěIHOVÉM PLÁNU .................................................. 46 5.2 VOLBA POSTUPU VÝROBY ......................................................................................... 47 5.3 ROZMċRY NÁSTěIHOVÉHO PLÁNU............................................................................ 48 5.4 VOLBA POLOTOVARU ................................................................................................ 49 5.5 VÝPOýTY STěIŽNÉ ýÁSTI NÁSTROJE ........................................................................ 51 5.6 VÝPOýET OHÝBACÍ ýÁSTI NÁSTROJE ....................................................................... 52 5.7 POLOHA STOPKY ....................................................................................................... 53 5.8 VOLBA STROJE .......................................................................................................... 55 5.9 POPIS NÁSTROJE ........................................................................................................ 56 6 TECHNICKO-EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ ........................................................... 58 8 ZÁVċRY .............................................................................................................................. 62 Seznam použitých zdrojĤ Seznam použitých symbolĤ a zkratek Seznam výkresĤ

1 ÚVOD [9], [6], [26], [16], [28], [5] Strojírenská technologie je vČdním oborem, který se zabývá zkoumáním technických zákonitostí výrobního procesu. Zahrnuje celou Ĝadu výrobních postupĤ slévání, tváĜení, svaĜování a pájení, obrábČní, tepelné zpracování, povrchové úpravy a montáže. Na celosvČtové produkci strojních a spojovacích souþástí z kovĤ a slitin se významnČ podílejí technologie tváĜení a obrábČní. PĜedevším tyto technologie splĖují požadavky na velmi pĜesné souþásti strojĤ a pĜístrojĤ v dopravní technice, ve vojenské i spotĜební technice a energetice. TváĜením se rozumí proces, pĜi kterém jsou polotovary z železných i neželezných kovĤ plasticky deformovány nástroji s cílem dosáhnout požadovaného tvaru dílce (výkovku, výlisku, protlaþku atd.), u kterých se zpravidla dosáhne lepších koneþných mechanickofyzikálních vlastností. TváĜecí procesy se dČlí dvČma zásadními zpĤsoby a to na tváĜení objemové a na tváĜení plošné. Každý proces tváĜení je doprovázen tĜením, které ovlivĖuje tok materiálu. PĜi objemovém tváĜení dojde k výrazné zmČnČ tvaru a zvČtšení plochy pĤvodního polotovaru pĜevážnČ za tepla nebo poloohĜevu. Objemové tváĜení zahrnuje napĜíklad technologie kování, válcování, protlaþování atd. PĜi plošném tváĜení je plech tvarován do požadovaného tvaru plošného i prostorového, pĜiþemž dojde jen k nepatrné nebo žádné zmČnČ tloušĢky plechu. Mezi plošné tváĜení patĜí technologie stĜíhání, ohýbání, tažení, tlaþení atd. Na obr. 1 jsou znázornČny pĜíklady dílcĤ vyrobených technologií tváĜení.

Obr. 1 Souþásti vyrobené technologií tváĜení [26], [16], [28], [5],

10

2 ROZBOR STÁVAJÍCÍHO STAVU [29], [10], [20], [17] Souþástí, jejíž technologie výroby bude navržena v této práci, je pant (obr. 2), skládající se ze dvou þástí, které jsou k sobČ otoþnČ spojeny zalisovaným þepem. Souþást je vyrobena z plechu tloušĢky 2 mm. Je v ní vystĜiženo pČt otvorĤ – tĜi z nich jsou prĤmČru 6 mm pro pĜipevnČní k pevné þásti a zbylé dva mají prĤmČr 5 mm pro pĜipevnČní k pohyblivé þásti. Délka souþásti v rozevĜeném stavu je 115 mm, její šíĜka v nejširším místČ pak 70 mm. Na souþást nejsou kladeny žádné zvýšené nároky na geometrickou pĜesnost ani na jakost povrchu. Velikost výrobní série je 300 000 ks. Po vyrobení bude souþást žárovČ zinkována. V této práci bude Ĝešena konstrukce nástroje pro výrobu pevné þásti, pĜiþemž bude brána v úvahu možnost modifikace nástroje pro výrobu þásti pohyblivé.

Obr. 2 VyrábČná souþást Materiálem pro výrobu je ocel 11 321. Jedná se o konstrukþní nelegovanou ocel se zaruþenou þistotou, zaruþeným obsahem fosforu a síry, zaruþenou minimální pevností v tahu, mezí kluzu a tažností. Obvykle se dodává ve formČ tyþí, rĤzných profilĤ, plechĤ trubek nebo pásĤ. Je vhodná k tváĜení (válcování) za studena, k stĜednČ hlubokému tažení, lakování, pokovování v taveninČ, potisku a smaltování. SvaĜitelnost je zaruþena v závislosti na rozmČrech polotovaru. Základní mechanické vlastnosti a chemické složení jsou uvedeny v tab. 2.1. Tab. 2.1 Základní mechanické vlastnosti a chemické složení oceli 11 321 [20], [17] Ocel 11 321 Mez kluzu Re [MPa] 280 Mechanické vlastnosti Mez pevnosti Rm max. [MPa] 270 - 410 Tažnost A80 min. [%] 28 Obsah uhlíku C – max. [%] 0,1 Obsah manganu Mn – max. [%] 0,45 Chemické složení Obsah fosforu P – max. [%] 0,03 Obsah síry S – max. [%] 0,03

11

2.1 Výrobní možnosti [23] Pro výrobu zadané souþásti je nejprve nutné zvolit vhodnou technologii. Vzhledem k tvaru a rozmČrĤm dílce se zde nabízí Ĝada možností výroby: •

Výroba rozvinutého tvaru dílce pomocí nekonveþní metody dČlení materiálu napĜíklad Ĝezání laserem (obr 2.1), plazmou nebo vodním paprskem a následné ohnutí v ohýbadle. Mezi výhody této metody lze zaĜadit vysokou rychlost Ĝezání a snadnou možnost opakovatelnosti Ĝezného procesu. Nevýhodou je nutnost manipulace vyĜezaných dílcĤ z Ĝezného nástroje do ohýbadla. Tato metoda by byla vhodná spíše pro zákazníka, který již vlastní nČkterý z výše uvedených strojĤ (laser, plazmu, vodní paprsek), jelikož poĜizovací náklady tČchto zaĜízení jsou nemalé a zĜejmČ by nemČlo velký význam je poĜizovat pouze z dĤvodu výroby souþásti jednoho typu. 1 – laser 2 – zrcadlo 3 – pracovní Ĝezací hlava 4 – obrobek 5 – pracovní stĤl stroje 6 – odsávání zplodin 7 – CNC Ĝídící systém

Obr. 2.1 Schéma zaĜízení pro Ĝezání laserem [23] •

Výroba rozvinutého tvaru dílce pomocí stĜíhání, následné ohnutí a zakroužení do požadovaného tvaru. Touto variantou lze pomČrnČ rychle a efektivnČ vyrábČt velké množství kusĤ. Jako nevýhodu tohoto postupu lze považovat nutnost pĜesunu polotovaru ze stĜihadla do ohýbadla, þímž vzrostou vedlejší þasy.

•

Výroba ve sdruženém postupovém nástroji, kde bude v první operaci probíhat vystĜižení polotovaru z pásu plechu a v následné operaci dojde k ohnutí a zakroužení vyrábČné souþásti. Tato varianta je vhodná pro výrobu souþásti ve velkých sériích. Odpadá zde vedlejší þas nutný na pĜesun polotovaru ze stĜihadla do ohýbadla. Nevýhodou této metody je vysoká poĜizovací cena postupového nástroje.

Vzhledem k výše uvedeným faktĤm se jako nejvhodnČjší postup výroby jeví výroba ve sdruženém postupovém nástroji, kde dochází na jednom stroji jak ke stĜihu, tak i k ohybu. Tím se eliminují vedlejší þasy, které by byly nevyhnutelné u prvních dvou metod. Vysoká poĜizovací cena nástroje bude v tomto pĜípadČ kompenzována velikostí výrobní série a produktivitou nástroje.

12

3 TECHNOLOGIE STěÍHÁNÍ [9], [19], [24], [7] StĜíhání je jedna z nejþastČji používaných operací ve strojírenské výrobČ. Používá se pĜi pĜípravČ polotovarĤ, na vystĜihování hotových výstĜižkĤ, nebo jako pomocná operace pĜi výrobČ výrobkĤ. PĜi stĜíhání se pĤsobí na materiál vhodnČ upravenými noži tak, aby se materiál ustĜihl v urþité ploše. Pro dosažení kvalitního stĜihu – bez ostĜin – je nutno zachovat urþité podmínky, to je ostĜí nožĤ, vĤli mezi noži atd., což klade urþité požadavky na obsluhu a údržbu stroje. RĤznými konstrukþními úpravami stĜižného nástroje a zvláštČ volbou zpĤsobu stĜíhání je možné ovlivnit prĤbČh operace stĜíhání tak, aby se zabránilo nekvalitní stĜižné ploše se širokým pásmem utržení a deformace výstĜižku. Mezi základní operace stĜíhání patĜí: • dČrování • ostĜihování • vystĜihování • pĜestĜihování • nastĜihování • pĜistĜihování • pĜesné vystĜihování • pĜetrhávání a vysekávání Proces stĜíhání má tĜi základní fáze (obr. 3.1). V první fázi po dosednutí stĜižníku dochází k pružnému vnikání do povrchu stĜihaného materiálu. Hloubka vniku závisí na mechanických vlastnostech materiálu a bývá he1 = (5 až 8%) t. Dvojice sil mezi hranami stĜižníku a stĜižnice zpĤsobuje nežádoucí ohyb. Ve druhé fázi je napČtí ve smČru vnikání vČtší, než je mez kluzu kovu a dochází k trvalé plastické deformaci. Podle druhu kovu a jeho mechanických vlastností je hloubka plastického vniknutí hpl = (10 až 25%) t. Ve tĜetí fázi dosáhne napČtí meze pevnosti ve stĜihu IJs. NejdĜíve vznikne tzv. nástĜih, tj. vytvoĜení trhlinek, které je Obr. 3.1 PrĤbČh stĜíhání s normální stĜižnou vĤlí [9] podporováno tahovým normálovým napČtím ve smČru vláken. Trhliny se rychle šíĜí, až dojde k oddČlení výstĜižku. Rychlost vzniku a postupu trhlin je závislá na mechanických vlastnostech stĜíhaného materiálu a na velikosti stĜižné vĤle v = 2z. Tvrdý a kĜehký materiál se oddČlí rychle pĜi malém vniknutí stĜižných hran hs § 0,1t. U mČkkých a houževnatých materiálĤ dochází ke vzniku trhlin-nástĜihu a jejich šíĜení pomalu a hloubka vniknutí stĜižných hran v okamžiku oddČlení bývá až hs § 0,6t. PĜi stĜíhání s normální vĤlí se trhliny po nástĜihu šíĜí tak, že v okamžiku stĜihu se setkají.

13

3.1 Napjatost a deformace pĜi pĜ stĜíhání [9], [2] Stav napČtí tí a deformace pĜi st stĜíhání íhání je charakterizován mechanickými schématy deformace defo na obr. 3.2. V oblasti „A““ pod plochou stĜižníku ižníku vzniká nestejnorodá prostorová napjatost se dvČma napČtími tími tlakovými a jedním tahovým. PĜíslušná P íslušná deformace odpovídající této napjatosti je rovnČžž prostorová a nestejnorodá. NejvČtší tahové napČtí Čtí „„ı1“ je rovno mezi pevnosti materiálu ve stĜihu Ĝihu ı1 = IJs = 0,77.Rm. Tlakové napČtí „ı3“ je dle praktických zkoušek rovno pĜibližnČ polovinČ polovin „ı1“. PĜi volném stĜíhání plechĤ vČtších tších tlouš tloušĢek je tlakové napČtí „ı2“ rovno nule a lze uvažovat pĜibližnČ p rovinný stav napjatosti. Ale vzhledem k tomu, že složka deviátoru napČtí Čtí a stĜední st napČtí jsou nenulové, je v bodČ „A A“ prostorový stav deformace. Z vektorového souþtu sou tu uvažovaných složek hlavních napČtí nap v bodČ „A“ a z Mohrových kružnic napČtí Čtí je vidČt, vid t, že kolmo na rovinu maximálního smykového napČtí nap pĤsobí kladná normálná složka „ı „ n“, která se pĜi šíĜení ení trhlin po nástĜihu podílí na jejich rozevírání. Vlivem zmČny ny orientace kĜivosti k vrstevnic plechu smČrem rem od st stĜižné hrany do stĜedu dochází i ke zmČnČ Č Č orientace a natá natáþení roviny „IJmax“ a tím vzniká typická stĜižná plocha tvaru „S“. PomČrr hlavních nap napČtí „ı1“ a „ı3“ se smČrem do stĜedu edu stĜižné st plochy mČní a právČ uprostĜed v bodČ „B““ dojde ke splnČní spln ní podmínek prostého smyku, kde ı1 = |– ı3| a ı2 = 0. V bodČ „C“ nad stĜižnicí st vznikají opČtt nestejnorodé prostor prostorové napjatosti a deformace stejnČ jako v bodČ „A“.

Obr. 3.2 Schéma napjatosti a deformace pĜi p bČžném uzavĜeném eném stĜíhání [9], [2]

3.2 StĜižná síla a práce [9], [19] PĜi stĜíhání íhání paralelními noži roste stĜižná st síla až do urþitého itého maxima. V okamžiku, kdy vznikne ve stĜíhaném íhaném materiálu trhlina, za zaþne stĜižná síla klesat. V okamžiku, kdy se materiál oddČlí v celé ploše, klesne síla na nulu. Charakteristický prĤbČh Ĥ Čh st stĜižné síly v závislosti na hloubce vniknutí stĜižníku st je na obr. 3.3.. Po krátké dráze elastického elasti vniknutí bĜitu dochází k plastické deformaci. I když se stĜižná ižná plocha zmenšuje, dochází vlivem lokálního zpev zpevnČní k plynulému nárĤstu nár síly. Po vzniku prvních trhlin nastává ještČ ješt mírný a plynulý pokles síly až do hloubky vniknutí hs, kdy dojde k úplnému nému porušení lomem ve tvaru „S“ kĜivky k ivky a následnému odd oddČlování výstĜižku s výrazným poklesem síly.

14

Obr. 3.3 Charakteristický prĤbČh pr stĜižného procesu a stĜižné ižné síly [9] Pro stĜižnou sílu pĜi dČrování rování a vyst vystĜihování je možno napsat vztah (3.1): ):
          IJ             kde: Fs – stĜižná ižná síla [N] L – je délka kĜivky kĜ stĜihu [mm] hs – je hloubka vniknutí [mm] n = (1,0 až 1,3) je zvyšující koeficient zahrnující vliv vnČjších vnČ podmínek pĜi stĜíhání, íhání, tj. nerovnomČrnost tloušĢky ky plechu, nerovnom nerovnomČrnost napjatosti a pĜedevším edevším zhoršení kvality stĜižných st hran [-] t – tloušĢka ka stĜíhaného stĜ materiálu [mm] Vztah (3.1)) lze použít pro geometrické geometrick pomČry dČrování do pomČru Čru d/s = 1, tzn., že prĤmČr stĜižníku ižníku je roven tloušĢce tlouš materiálu. Pro pomČry ry d/s < 1, kdy tloušĢka materiálu je vČtší Čtší než pr prĤmČr stĜižníku, napČtí ve stĜihu ihu výražnČ výražn vzroste. StĜižná práce pĜi stĜihu ihu rovnobČžnými rovnob stĜižnými hranami je dána plochou pod kĜivkou stĜižné síly viz obr. 3.3 3. a vypoþítá se dle vtahu (3.2). Souþinitel þinitel plnosti Ȝ sou plnitosti diagramu F-s je pro nČkteré Čkteré materiály Obr. 3.4 Graf ke stanovení souþinitele [9] urþen grafem na obr. 3.4.  
   kde: A – stĜižná ižná práce [J] Fs max – maximální stĜižná st síla [N] Ȝ – souþinitel initel plnosti diagramu (obr. 3.4) [-] 3.3 Kvalita stĜižné plochy [19], [19] [4] PĜi bČžném zpĤsobu stĜíhání Ĝíhání plechu se nedosáhne zvlášt zvláštní kvality stĜihu. Ĝihu. Materiál výst výstĜižku je kolem þáry stĜihu zpevnČn. Čn. P PĜi vystĜihování ihování se obvykle dosáhne drsnosti Ra = 3,2 až 6,3 a pĜi ostĜihování a dČrování Ra = 2,5 až 6,3. PĜesnost esnost a kvalita povrchu závisí na: a) vlastnostech stĜíhaného íhaného materiálu, b) velikosti stĜižné ižné mezery, c) druhu a stavu nástroje, d) charakteru geometrického tvaru stĜíhaného st vzorce, e) kvalitČ povrchu a pĜesnosti Ĝesnosti þinných þástí stĜižníku a stĜižnice. 15

StĜižná plocha je tvoĜena Ĝena obecnČ obecn þtyĜmi plochami (obr. 3.5). ). U ocelového plechu 11 370.11 tloušĢky t = 20,6 mm bylo namČĜeno: nam þást 1 6%t 10% t þást 2 þást 3 80% t þást 4 4% t 1 – zaoblení vstupní hrany plechu; 2 – zatlaþení ení nože do vzniku trhliny; 3 – vlastní stĜižná ižná plocha; 4 – zatlaþení ení spodního nože

Obr. 3.5 Kvalita stĜižné st plochy [19] ýást 3 tvoĜí u bČžného žného stĜihu ihu 80% procent a proto je pro posouzení kvality st stĜižné plochy charakteristická. Trhliny prostupují od bĜitĤ ĜitĤ obou nožĤ. Setkají se uprostĜed dČleného leného materiálu a vytvoĜí vytvo stĜižnou ižnou plochu. Nemusí se však setkat vždy ppĜesnČ svými þely. y. Pak vznikne tĜíska, t nebo se na povrchu stĜižné ižné plochy vytvo vytvoĜí zátrh. TĜísky se shromažćují ují pod místem st stĜihu a mohou pĤsobit obtíže napĜ. pĜi Ĝ pĜesném Ĝesném ddČrování, rování, když se dostanou mezi pohybující se þásti nástroje. Jestliže je stĜíhaný íhaný materiál anizotropní anizotropní,, mohou vzniknout další smykové trhliny v místČ zvýšeného obsahu vmČstskĤ. 3.4 StĜižná vĤle [19], [4], [2] StĜižná vĤle le je rozdíl mezi rozmČrem rozm stĜižníku a stĜižnice. ižnice. Velikost stĜižné vvĤle má velký význam zejména pro trvanlivost stĜihadla. st PĜi stĜíhání se vyrobí stĜižník ižník s menším rozmČrem než je odpovídající otvor ve stĜižnici. st To znamená, že stĜižník ižník vniká do st stĜižnice s vĤlí na každé stranČ.. Rozdílem mezi rozm rozmČrem stĜižnice a stĜižníku ižníku je urþ urþena stĜižná vĤle. Jednostranný rozdíl vytváĜí Ĝí st stĜižnou ižnou mezeru. Její velikost má být rovnomČrná rovnom ve všech místech kĜivky stĜihu. SprávnČ volená velikost stĜižné vĤle zaruþuje, uje, že trhliny, které pĜi p stĜíhání íhání vzniknou, se setkají. Tím je zaru zaruþeno správné usmýknutí stĜíhané Ĝíhané plochy, jak je znázornČno na obr. 3.6.

Obr. 3.6 Tvar stĜižné st plochy pro rĤzné stĜižné vĤle [4] 16

StĜižná vĤle le má také vliv na stĜižnou st sílu, trvanlivost bĜitĤ,, kvalitu stĜižných stĜ ploch a na vznik ostĜin i spotĜebu ebu energie. Zmenšování st stĜižné vĤle se zvČtšuje stĜižná Ĝižná síla jen nepatrnČ. nepatrn StĜižná práce je ažž o 40% vČtší. vČ Na obr. 3.7 je znázornČnn pracovními diagramy vliv rĤznČ r velkých stĜižných mezer ms = v/2 na velikost stĜižné síly a stĜižné ižné práce, kde st stĜižná práce je vyjádĜena ena jako velikostí plochy pod pĜíslušnou kĜivkou ivkou diagramu. StĜižná vĤle le se volí na úkor stĜižníku st nebo stĜižnice ižnice vzhledem k požadovanému dovanému rozmČru rozm výstĜižku. PĜi stĜíhání pĜesného esného vn vnČjšího obvodu výstĜižku ižku se vytvoĜí vytvo stĜižná vĤle zmenšováním nšováním rozm rozmČru stĜižníku. PĜi dČrování otvorĤĤ vzniká st stĜižná vĤle zvČtšováním rozmČrĤ ČrĤ stĜižnice. Velikost stĜižné ižné vvĤle záleží na mnoha þinitelích, initelích, pĜedevším pĜ na druhu materiálu a na jeho tloušĢce. tlouš Obvykle Obr. 3.7 Závislost stĜižné ižné síly na velikosti stĜižné st se stanoví v % tloušĢky tlouš stĜíhaného mezery [2] materiálu. Volí se pĜibližnČ p podle tab. 3.1. Nástroje s velkou životností se vyrobí s malou stĜižnou vĤlí. lí. OpotĜebením OpotĜ nástroje se stĜižná vĤle zvČtšuje. Ĝ vĤle Ĥle [4] Tab. 3.1 Velikost stĜižné StĜižná Ĝ vĤle Ĥle (% t) Druh materiálu do 2,5 mm 2,5 až 6 mm Ocel mČkká m 5 7 až 8 Ocel stĜednČ st tvrdá 6 6 až 8 Ocel tvrdá 7 až 9 7 až 10 Hliník 4 až 7 5 až 9 Dural 7 až 8 7 až 10 M mČkká MČć 4 až 5 5 až 6 MČć Čć polotvrdá a tvrdá 6 až 7 6 až 7 Mosaz mČkká m 4 až 5 4 až 6 Mosaz polotvrdá a tvrdá 5 až 6 5 až 7 Výpoþtem se stanoví stĜižná Ĝižná vĤle v podle Oehlera. Pro plech do 3 mm se stĜižná st mezera urþí dle vztahu (3.3) a pro plech nad 3 mm dle vztahu (3.4).                              !  kde: c = (0,005 až 0,025) – souþinitel závislý na stupni stĜihu [-]] ks – stĜižný ižný odpor [MPa] ms – stĜižná ižná mezera [mm] v – stĜižná Ĝ vĤle Ĥle [mm] Pro dosažení kvalitnČjšího jšího ppovrchu se volí nižší hodnoty souþinitele þinitele „c“. Optimální velikost stĜižné vĤle le se volí individuáln individuálnČ vzhledem k funkci stĜižného ižného nástroje. PĜi P otupených nebo zaoblených bĜitech itech musí být vvČtší. Vlivem velkých stĜižných vĤlí Ĥlí dochází k ohybu stĜíhané souþásti. Je-li vĤle Ĥle pĜíliš p malá, vznikají na stĜižné ižné ploše pĜest pĜestĜižené, ohlazené prstence. 17

Na obr. 3.8 je schematicky znázornČn nástĜih pĜi malé i pĜíliš velké stĜižné vĤli, jejichž dĤsledkem je rozšíĜení pásma otČru na vČtší þást stĜižné plochy. Vzhled stĜižné plochy znázorĖuje obrázek 3.9.

Obr. 3.8 Schéma stĜihání pĜi malé a velké stĜižné vĤli [9]

Obr. 3.9 Vzhled stĜižné plochy pĜi normální stĜižné vĤli [9]

3.5 StĜižné nástroje [15], [4], [12], [18] Proces stĜíhání lze realizovat rĤznými stĜižnými nástroji. Základní stĜižné operace (napĜ. dČlení pásĤ plechu) se provádí na tabulových nĤžkách, kde jako funkþní þásti nástroje slouží stĜíhací lišty. U pásových, okružních nebo kĜivkových nĤžek se jako funkþní þásti používají kotouþové nože. Pro vČtší výrobní série je vhodné použít nástroje pro stĜíhání na lisech – tzv. stĜihadla, kterým je vČnována následující þást této kapitoly. V nČkterých pĜípadech lze využít tzv. stĜíhání nepevným nástrojem, kde za pomocí polyuretanu nebo pryže vyvodíme tlak pĜímo na stĜíhaný materiál, který je uložený na ocelové desce, která má shodný tvar s tvarem výstĜižku. StĜihadla jsou nástroje, kde funkci horního pohyblivého nože vykonává stĜižník a funkci dolního pevného nože stĜižnice. Mají obvykle velkou životnost, ale pro malé série nejsou takové nástroje nejvhodnČjší, protože náklady na jejich výrobu jsou vysoké. Z konstrukþního hlediska lze stĜižné nástroje rozdČlit do dvou hlavních skupin. První skupinou jsou nástroje bez vedení, které je možné používat pro dČrování, popĜ. ostĜihování souþástí vyrábČných v malých sériích a ze silnČjších plechĤ. PĜesnost vedení zde zajišĢuje vedení lisu, což je vzhledem k velikosti stĜižné vĤle u tenkých plechĤ a k vĤli v kinematickém schématu lisu problematické. Nejjednodušší nástroj je takový, kde jak stĜižník, tak stĜižnice jsou celistvé. Druhou skupinou jsou nástroje s vedením, které jsou výhodnČjší z hlediska pĜesnosti výstĜižkĤ. Vedením je zajištČna stĜižná vĤle v nástroji, rovnomČrnost stĜihu, popĜ. i vyrovnání klopných momentĤ v nástroji od stĜižných sil. Podle požadavku na pĜesnost vedení se používají v zásadČ dva typy vedení – vedení vodící deskou a vedení vodící sloupky, buć s kluzným, nebo s valivým vedením. Schéma jednoduchého jednooperaþního stĜižného nástroje ve variantách bez vodícího stojánku a s vodícím stojánkem je znázornČno na obr. 3.10.

18

Obr. 3.10 3. Schéma jednoduchého stĜihadla [18] Vodící stojánky, stejnČČ jako st stĜižné skĜínČ a upínací hlavice jsou normalizovány. To je výhodné hlavnČ ve výrobČČ nástrojĤ, nástroj kde jde pĜedevším o úspory ory strojních i ruþních ru prací. Dosáhne se maximální pĜesnosti Ĝesnosti ppĜii menších nákladech, zvýší se životnost nástrojĤ nástroj i operativnost výroby. Podle poþtu tu operací provádČných provádČ na jeden zdvih lisu lze stĜihadla rozdČlit na jednoduchá, dnoduchá, postupová, slouþená slou a sdružená. Jednoduchá stĜihadla ihadla jsou konstruk konstrukþnČ nejjednodušší. BČhem hem jednoho zdvihu lze dochází pouze k jedné stĜižné operaci, která se provádí opakovanČ opakovan pĜi každém zdvihu lisu. PĜíklad íklad takového stĜihadla st je znázornČn na obr. 3.11. U postupových stĜihadel, ihadel, jak již název napovídá, dochází k výrobČ souþásti ásti postupn postupnČ v nČkolika krocích. U postupového stĜihadla, ihadla, které je znázorn znázornČno na obr. 3.12 dochází v prvním kroku k dČrování a v dalším kroku k vystĜižení ižení samotné souþásti. sou

19

Obr. 3.11 Jednoduché stĜihadlo st [24]

Slouþená stĜihadla ihadla se používají pro provádČní nČkolika kolika stĜ stĜižných operací na jediném nástroji. Od postupových stĜižných st nástrojĤ se liší tím, že je zde více stĜižných st operací provádČno no na jeden krok. Na obr. 3.13 je znázornČno slouþené ené stĜ stĜihadlo, kde pĜi jednom zdvihu beranu lisu dojde nejprve k dČrování rování otvoru a poté k vystĜižení obrysu tvaru souþásti. NejsložitČjším jším typem nástrojĤ nástroj s vedením jsou nástroje postupové sdružené, které zajišĢují zajiš nejen stĜíhání, íhání, ale i tvarování tvarování, ohýbaní, stĜíhání obvodu, tažení apod. PĜíklad íklad takového nástroje Obr. 3.12 Postupové stĜihadlo Ĝihadlo [24] je znázornČn na obr. 3.14.. Ke stĜihu st a dalším potĜebným ebným technologickým operacím zde dochází postupnČ postupn v nČkolika kolika krocích.

Obr. 3.13 Slouþené þ stĜihadlo Ĝihadlo [24]

Obr. 3.14 Postupové sdružené stĜihadlo [24]

3.5.1 Konstrukce stĜižníkĤ [19], [19] [18] StĜižníky jsou þinnou þásti stĜižného st nástroje. Je možno je rozdČlit Člit podle tvaru jejich prĤĜezu ezu na kruhové, obdélníkové, þtvercové, tvarové, atd. Tyto stĜižníky ižníky mají bĜity (þelo) obvykle kolmé k ose stĜižníku. Ĝižníku. Malé st stĜižníky jsou vyrábČny z jednoho kusu, u vČtších tších rozm rozmČrĤ lze nosnou þást vyrobit z konstrukþní ní oceli a jen funkþní funkþ þást z oceli nástrojové. Funkþní bĜitová þást se k nosné þásti ásti ppĜichytí pomocí šroubĤ, vždy však musí být stĜedČna na pomocí stĜedícího st prĤmČru. Jejich výroba a ostĜení ení je jednoduché, mají dobré stĜižné st vlastnosti a slouží k velké þásti stĜižných ižných operací. Zkosené stĜižníky ižníky se používají pro p snížení velikosti stĜižné síly. Zkosení na stĜižníku ižníku se obv obvykle používá pĜi dČrování, aby se výrobek nezdeformoval, a aby se deformace zpĤsobená zp zkosením nástroje projevila na odpadu. PĜíklad zkoseného stĜižníku je na obr. 3.15. Výhodou je lepší stĜedČní stĜ nástroje – stĜižník se zatlaþí bĜitem do materiálu a nemĤĤže po nČm klouzat. Další možné úpravy stĜižníkĤ jsou znázornČ znázornČny na obr. 3.16.

Obr. 3.15 Úprava st stĜižníku [19]

Snížení stĜižné síly v závislosti Hs je uvedeno na obr. 3.17. 3 . Jsou doporuþovány doporu úhly zkosení pro plech t < 3 mm ij = 5° a pro t > 3 mm ij = 5 až 8°, což pĜinese Ĝinese zmenšení st stĜižné 20

síly témČĜ na polovinu stĜižné síly nutné u nástrojĤ paralelních. PĜi dČrování þi vystĜihování více otvorĤ nebo souþástí na jeden zdvih lisu je možné použít nástroje uspoĜádané odstupĖovanČ (obr. 3.18).

Obr. 3.16 Úprava stĜižníkĤ [19]

Obr. 3.18 OdstupĖování stĜižníkĤ [19]

Obr. 3.17 Závislost stĜižné síly na úpravČ stĜižníku [19]

PĜi upínání stĜižníkĤ je základním požadavkem tuhost stĜižníku, kolmost upevnČní a taková pevnost pĜipojení, aby byl eliminování úþinek stíracích sil pĤsobících na stĜižník a také sil boþních, které vzniknou napĜ. nepĜesným seĜízením nástroje, otupením nástroje, vlivem sousedních stĜižníkĤ atd. Velké stĜižníky mohou být uchyceny k základové desce pĜímo šrouby (obr. 3.19). StĜižníky stĜední velikosti se vyrábČjí s upínací hlavou kuželovou nebo válcovou (obr. 3.20). Válcová hlava se upíná pĜíložkou (obr. 3.21), kuželová hlava se stĜedí a upíná v kuželové þásti (obr. 3.22).

21

Obr. 3.19 Upínání velkých stĜižníkĤ [19]

Obr. 3.21 Upínání stĜižníku s válcovou hlavou [19]

Obr. 3.20 Tvary upínací þásti stĜižníku [19]

Obr. 3.22 Upínání stĜižníkĤ s kuželovou hlavou [19]

Obr. 3.23 Upínání malých stĜižníkĤ [19] Malé stĜižníky se vyrábČjí bez pĜíruby a jsou uchyceny napĜ. roznýtováním, kuliþkou a pružinou, zality dentakrylem þi lehce tavitelným kovem, nebo také upevnČny pojišĢovacím šroubem (obr. 3.23). StĜižníky bČžného provedení mají délku pomČrnČ malou, a proto lze poþítat jejich dovolené namáhání v tlaku ze vztahu:
 "#$%   & kde: Fs max – je maximální hodnota stĜižné síly [N] S – plocha prĤĜezu stĜižníku [mm2] ıdov – dovolené napČtí v tahu [MPa] 22

Jsou-li z rĤzných dĤvodĤ délky stĜižníkĤ vČtší, provádí se pevnostní výpoþet na tzv. kritickou délku pro dané uspoĜádání nástroje. Je-li volná délka nástroje vČtší než kritická, musí se konstrukce nástroje upravit tak, aby byl stĜižník veden a jeho volná délka byla pod kritickou hodnotou. Za pĜedpokladu, že se jedná o tyþ namáhanou na vzpČr na jednom konci uloženou v kloubu a na druhém vetknutou, potom kritická délka: '(  )

  *+  ,  3 .  /012

kde: E – je modul pružnosti [MPa] I – kvadratický moment [mm4] ȝ – souþinitel bezpeþnosti (ȝ = 1,5 až 2) [-] 3.5.2 Konstrukce stĜižnic [18], [12], [19]

StĜižnice je þinnou þástí stĜižných nástrojĤ, upevnČnou pĜímo nebo nepĜímo na základové desce. Zhotovují se buć z jednoho kusu nástrojové oceli jako tzv. celistvé, nebo jsou zhotoveny z konstrukþní oceli a na funkþních místech jsou opatĜeny vložkami z nástrojové oceli, které jsou do stĜižnice zalisovány, tzv. vložkované stĜižnice. StĜižnice pro vČtší výstĜižky jsou buć vykované z nástrojové oceli, nebo se skládají ze segmentĤ, které se buć zalisují do mČkké nekalené stĜižnice anebo pĜipevní na základovou desku šrouby a pojistí kolíky. Takovýmto stĜižnicím se Ĝíká stĜižnice skládané. Provedení Ĝezných hran závisí na požadované pĜesnosti, tvaru a velikosti výstĜižku a na tloušĢce stĜíhaného materiálu. Pro výstĜižky s menšími dovolenými úchylkami malého, prĤmČru, nebo nepravidelného tvaru a z tenkých plechĤ je výhodnČjší stĜižnice s fazetkou (obr. 3.24a). Pro výlisky s vČtšími pĜípustnými úchylkami na vnČjším prĤmČru a z tlustšího materiálu se celý pracovní otvor rozšiĜuje pod úhlem α (obr. 3.24b). Tvar stĜižné hrany a jeho vhodné použití je souhrnnČ uvedeno v tab. 3.2. NapĜíklad se volí: pro t = 2 mm α = 30´ pro t = 2 ÷ 3 mm α = 45´÷ 1° pro t > 3 mm α = 1° ÷ 2° šíĜka fazetky a = 2 ÷ 5 mm Obr. 3.24 Tvar stĜižnice [18] Tab. 3.2 Tvar stĜižné hrany [12] Pro stĜíhání malých souþástí stĜední pĜesnosti úhel roste Konický od 10´ (pro tl. 0,1 mm) do 1° (pro tl. 6 mm) Pro pĜesné tvarovČ složité souþásti Konický ŠíĜka fazetky je od 3 mm (pro tl. < 0,5 mm) do 15 mm (pro tl. = 10 mm) s fazetkou Úhel úkosu je 3 až 5° Pro stĜižnice pĜi použití vyhazovaþe a pro pĜesné stĜíhání s nátlaþnou Válcový hranou

23

3.5.3 Stanovení rozmČrĤ pracovních þástí stĜihadla [18], [19] PĜi stanovení rozmČrĤ pracovních þástí stĜihadla je jedna jeho þást – buć stĜižník nebo stĜižnice – vzata jako základní. RozmČry této pracovní þásti stĜihadla se konstruují v souhlasu se jmenovitými rozmČry a pĜíslušnými tolerancemi vystĜihovaného polotovaru. RozmČry druhé pracovní þásti stĜihadla se konstruují s pĜihlédnutím k technologickým stĜižným vĤlím. PĜi oddČlování materiálu se obČ þinné þásti nástroje opotĜebovávají. StĜižník se zmenšuje a stĜižnice se naopak zvČtšuje. PĜi vystĜihování obrysu jsou rozmČry výstĜižkĤ závislé na rozmČru stĜižnice a její opotĜebení má bezprostĜední vliv na rozmČry souþásti. Zmenšení stĜižníku se zĜetelem na jeho opotĜebení nemá podstatný vliv na rozmČry výstĜižku. Proto je úþelné vČtší þást tolerance souþásti pĜenést na stĜižnici jako pĜídavek. Jmenovitý rozmČr stĜižnice lze pak získat ze vztahu: 45  4 67 8 6  kde: DS – jmenovitý rozmČr stĜižnice pĜi vystĜihování [mm] D – jmenovitý rozmČr výstĜižku [mm] Pu – dovolená úchylka výrobku [mm] Ps – výrobní tolerance stĜižnice [mm] Pro pĜesné výstĜižky tĜídy IT 6 až IT 9 se do vzorce 3.7 dosadí plná hodnota Pu. Pro ménČ pĜesné výrobky tĜídy IT 11 až IT 16 se použije hodnota pouze 0,8 Pu. RozmČry stĜižníku pĜi vystĜihování se získají ze vztahu: 9:  45 ;< 6: = kde: dk – jmenovitý rozmČr stĜižníku pĜi vystĜihování [mm] vmin – minimální stĜižná vĤle [mm] Pk – výrobní tolerance stĜižníku [mm] PĜi dČrování jsou naopak rozmČry výstĜižku závislé na rozmČru stĜižníku a jeho opotĜebení nejvíce ovlivĖuje koneþný rozmČr souþásti. Velikost stĜižníku se urþí ze vztahu: 9:#  9 8 67 6: > kde: dkd – jmenovitý rozmČr stĜižníku pĜi dČrování [mm] d – jmenovitý rozmČr dČrovaného otvoru [mm] RozmČr stĜižnice pĜi dČrování se pak dopoþítá ze vztahu: 4#  9:# 8 ;< 8 6  kde: Dsd – jmenovitý rozmČr stĜižnice pĜi dČrování [mm] 3.5.4 Životnost stĜihadel [4] Životnost stĜihadla z hlediska provozu se posuzuje podle poþtu vyrobených výstĜižkĤ v požadovaných rozmČrech a kvalitČ. Nástroj je již úplnČ opotĜebování, jestliže jeho þinné þásti nejdou naostĜit ani opravit. Životnost nástroje ovlivĖují tyto þinitelé: a) tvar a velikost výstĜižku b) druh a kvalita nástroje c) zatížení a stav lisu d) péþe o nástroj – jeho ustavení a seĜízení na lisu e) zpracovaný materiál – druh a vlastnosti

24

PĜed opotĜebením nástroje zaþínají mít výstĜižky špatnou kvalitu. OpotĜebení nástroje je zpĤsobeno úbytkem materiálu z þinných ploch stĜižníku a stĜižnice. To se projeví otČrem boku þinné plochy v šikmém smČru, nebo žlábkovitým vymíláním þela. OpotĜebení boku þinných ploch nástroje je charakterizováno nepravidelnou kuželovou plochou. Oba základní typy opotĜebení se v praxi vyskytují ve smíšené formČ. Tvar opotĜebených plochu ukazuje obr. 3.25. Velikost opotĜebení neroste lineárnČ, ale má obecný prĤbČh, jak je zĜejmé z obr. 3.26. U obou kĜivek jsou charakteristická tĜi pásma, v kterých se výraznČ odlišuje strmost kĜivky. V prĤbČhu 1. pásma se na Obr. 3.25 Tvar opotĜebených zaþátku stĜíhání rychle opotĜebují ostré bĜity nástroje. stĜižných ploch [4] Ve 2. pásmu probíhá opotĜebování pomaleji, protože se zvČtšily stĜižné plochy a poklesl tlak na jednotku plochy. Rychlé opotĜebení ve 3. pásmu je zpĤsobeno zmČnou procesu deformace na stĜižné hranČ. PĜi vČtším otupení stĜižných hran vzrĤstá stĜižná síla vlivem vČtšího stupnČ tváĜení materiálu a zvyšujícího se zpevnČní a odporu tĜení. Obvykle se zvČtšuje i stĜižná vĤle, která však snižuje velikost stĜižné síly. Výsledkem zvýšeného opotĜebení stĜižných þástí je vzrĤst stĜižné síly.

Obr. 3.26 KĜivka rĤstu opotĜebení [4]

3.5.5 Materiály pro stĜižné nástroje [4], [2] PĜi výrobČ stĜižných nástrojĤ lze používané materiály rozdČlit do dvou hlavních skupin podle toho, zda se z nich vyrábČjí þinné þásti nástrojĤ, které pĜicházejí pĜímo do styku se zpracovávaným materiálem, nebo þásti konstrukþní, jejichž úkolem je zajištČní funkce nástroje. Pro výrobu þinných þástí lisovacích nástrojĤ se nejvíce používá nástrojových ocelí v tepelnČ zpracovaném stavu, jehož úþelem je dát nástrojĤm požadované vlastnosti, kterých má být pĜi jejich použití racionálnČ využito. Mimo nástrojové oceli lze pro zhotovení funkþních þástí použít i rychloĜezných ocelí, slinutých karbidĤ a pro malé série i jiných kovĤ. PĜehled ocelí pro rĤzné typy nástrojĤ pĜi rozdílném provozu je v tab. 3.3. 25

Tab. 3.3 PĜehled nástrojových ocelí pro rĤzné typy nástrojĤ [4] Typ oceli Znaþení podle ýSN Vhodnost použití 19 436, 19 437, 19 438, Na stĜihadla s malým nárokem na ledeburitické, 19 571, 19 572, 19 581 houževnatost a dobrými stĜižnými subledeburitické podmínkami 19 312, 19 713, 19 422, Vyznaþují se velkou rozmČrovou nízkolegované 14 200 stálostí, vhodné pro stĜižníky 19 655, 19 614, 19 662 Pro stĜihadla vystavená velkým pro velké tlaky stĜižným silám a vylamování bĜitĤ odolné proti rázu 19 356, 19 421 Oceli odolné proti velkým rázĤm uhlíkové oceli 19 221, 19 191, 19 222, Pro málo namáhaná stĜihadla a 19 192, 19 152,19 132 stĜižníky Pro výrobu nefunkþních þástí nástroje se nejþastČji volí konstrukþních ocelí, které jsou v porovnání s nástrojovými levnČjší a lépe obrobitelné. V praxi se ustálilo používání nČkolika typĤ, které se vČtšinou hodí na výrobu základových desek, stojánkĤ, pĜidržovaþĤ a vodících a upínacích souþástí. Jejich pĜehled a vhodnost použití jsou uvedeny v tab. 3.4. MénČ namáhané souþásti hlavnČ u velkých nástrojĤ dovolují použití rĤzných litin. Nahrazením oceli litinou lze dosáhnout úspor hmotnosti a snížení kapacity tĜískového obrábČní. Proto je použití litiny ekonomicky výhodné. PĜehled nejvhodnČjších litin pro použití na nástroje uvádí tab. 3.5. Tab. 3.4 Konstrukþní oceli používané pĜi výrobČ nástrojĤ [4] Ocel Vhodnost použití Typ Oznaþení dle ýSN 11 107, 11 110 Na drobné souþásti nástrojĤ 11 340, 11 370 Pro ménČ namáhané souþásti, opČrné desky neušlechtilé 11 373, 11 375, Pro svaĜování konstrukþních dílĤ nástrojĤ 11 353, 11 423, 11 523 11 500, 11 600 Pro klíny, pera, upínací a kotevní desky 12 060, 12 061 Stíraþe, upínací hlavice, stopky, opČrné vložky 12 040, 12 090, Šroubové, talíĜové, listové pružiny 13 180, 14 180 zušlechĢovatelné 14 260, 15 260 TalíĜové, nejnamáhavČjší pružinové souþásti 42 6450.2 Pružiny 12 010, 12 020 Souþásti vodícího mechanismu, sloupky, pouzdra oceli cementaþní 14 120, 14 220 Souþásti s velmi tvrdou cementaþní vrstvou oceli na odlitky 42 2640, 42 2650 Pro rozmČrnČjší desky a jiné souþásti nástrojĤ Tab. 3.5 PĜehled litin používaných na nástroje a jejich vlastnosti [4] Litina Vhodnost použití Typ Oznaþení dle ýSN 42 2430 ZnaþnČ namáhané souþásti tlustších stČn šedá 42 2425 ZnaþnČ namáhané souþásti, stojánky Pro souþásti, kde jsou vyžadovány dobré kluzné oþkovaná 42 2456 vlastnosti, ložiska 42 2304, 42 2305 Po vyšší tlaky a namáhání tvárná 42 2303 Pro dynamicky namáhané desky, vyšší tlaky 26

3.6 Výpoþet tČžištČ stĜižných sil [19] PĜi stĜíhání na lisu nČkolika stĜižníky musí výslednice stĜižných sil pĤsobit v ose lisu. V pĜípadČ, že by síla pĤsobila mimo osu, byl by beran zatížen znaþným klopným momentem, což by mČlo za následek menší pĜesnost výrobkĤ, snížení životnosti nástroje i pĜedþasným opotĜebením beranu lisu. PĤsobištČ výslednice stĜižných sil nazýváme tČžištČm a jeho polohu mĤžeme stanovit výpoþtem nebo graficky. Poþetní metoda (obr. 3.27) vychází z podmínky rovnováhy sil, tj. že souþet Obr. 3.27 Výpoþet tČžištČ stĜižných sil – poþetnČ momentĤ ke zvolené pĜímce (nejþastČji [19] používáme hlavní osy x, y) je roven nule (3.11):
  ? 
@  A 8
+  B 8
C  

Protože tloušĢka i mechanické vlastnosti materiálu jsou pro urþitý výstĜižek stejné, bude velikost stĜižných sil pĜímo úmČrná obvodu dČrovaného otvoru. Z rovnice (3.11) lze potom získat vztah pro polohu tČžištČ v ose „x“ (3.12) a obdobným zpĤsobem i polohu tČžištČ v ose „y“ (3.13).
@  A 8
+  B 8
C  
@  A 8
+  B 8
C     ?

@ 8
+ 8
C
@E  A@ 8
+E  B@ 8
CE  @
@E  A@ 8
+E  B@ 8
CE  @ D  
F
@E 8
+E 8
CE kde: X – je vzdálenost tČžištČ stĜižných sil od osy „y“ [mm] Y – je vzdálenost tČžištČ stĜižných sil od osy „x“ [mm] a, b, c – vzdálenosti tČžišĢ stĜižných sil F1, F2, F3 od osy „y“ [mm] a1, b1, c1 – vzdálenosti tČžišĢ stĜižných sil F1´,F2´,F3´ od osy „x“ [mm] F1, F2, F3, F1´, F2´, F3´ – stĜižné síly od jednotlivých stĜižníkĤ [N] Fx, Fy – celková stĜižná síla v ose x,y [N]

PĜi grafickém (obr. 3.28) Ĝešení postupujeme tak, že si na obrázku pĤdorysu nástroje v tČžištích pĤsobících stĜižných sil naneseme v mČĜítku v závislosti na délce obvodu velikosti stĜižných sil v horizontálním smČru „F1V“, „F2V“, „F3V“. Zvolíme si vhodnČ libovolný bod tzv. pól „Pv“ a libovolnou svislou pĜímku vedle bodu „Pv“, na kterou v mČĜítku naneseme síly „F1V“, „F2V“, „F3V“. Spojením zaþátkĤ a koncĤ nanesených sil s pólem „PV“ dostaneme tzv. pólový obrazec. SmČry pĤsobících stĜižných sil prodloužíme pod obrázek nástroje. Na nositelce síly „F1V“ zvolíme libovolný bod „A“ a tímto bodem vedeme rovnobČžku s þárou pólového obrazce, která spojuje pól „Pv“ s koncovým bodem síly „F1V“. Tato rovnobČžka protne nositelku „F2V“ v bodČ „B“. Tímto bodem opČt vedeme rovnobČžku s þarou spojující pól „PV“ s koncem síly „F2V“ v pólovém obrazci, až protne nositelku síly „F3V“ v bodČ „C“. Za pĜedpokladu, že by pĤsobících sil bylo víc, opakovali bychom tento postup dále až k poslední síle. Bodem „C“ proložíme rovnobČžku se spojnicí pólu „PV“ s koncem síly „F3V“ v pólovém obrazci a bodem „A“ rovnobČžku se spojnicí pólu „PV“ se zaþátkem síly „F1V“ v pólovém obrazci. Získáme tak prĤseþík „D“, kterým prochází hledaná výslednice ve smČru vertikálním. 27

Tento postup provedeme obdobnČ pro smČr horizontální a získáme tak výslednici ve smČru horizontálním. PrĤseþík obou výslednic je pak hledané tČžištČ – pĤsobištČ výslednice stĜižných sil.

Obr. 3.28 Výpoþet tČžištČ stĜižných sil – graficky [19] 3.7 Technologiþnost souþástí [4], [2], [22] StĜíhaný díl a technologický postup jeho výroby má být navrhován tak, aby bylo možné jej zhotovit jednoduchými nástroji, pĜi malých nákladech a v co nejkratší možné dobČ. PĜitom ale musíme dodržet všechny technické a provozní požadavky na nČj kladené. NejvČtší vliv na technologiþnost výroby souþásti má konstruktér hned pĜi jejím návrhu. PĜes velkou tvarovou a funkþní rozmanitost strojních souþástí je tĜeba podĜídit souþást nejen funkþní a technickým požadavkĤm, ale také racionální konstrukci a výrobČ jak nástroje, tak i samotné souþásti. Výsledným ukazatelem dobré technologiþnosti jsou nejnižší náklady na materiál, nástroj i výrobu. Technologiþnost konstrukce výstĜižkĤ se Ĝídí urþitými pravidly: a) VnČjší tvar má být úþelný, hezký, výrobnČ jednoduchý, spotĜeba materiálu malá. b) VČtší pĜesnost se vyžaduje u tČch rozmČrĤ, které: • ovlivĖují funkci, • navazují na další souþást, • mají zvláštní funkci (technologickou apod.) c) Materiál má být dobĜe zpracovatelný, dostupný a laciný, s dobrými vlastnostmi a dobrou kvalitou povrchu. d) Konstrukce souþástí je také ovlivnČna požadovaným poþtem vyrábČných souþástí. Technologiþnosti konstrukce výstĜižkĤ se dosáhne respektováním nČkterých nedokonalostí procesu stĜíhání, mezi které patĜí: a) drsnost stĜižné plochy, jež vzniká z vČtší þásti lomem materiálu, b) malé zešikmení stĜižné plochy vlivem mezery mezi bĜity, jež se opotĜebením stĜihadla zvČtšuje, c) zeslabením tloušĢky plechu podél stĜižné plochy, d) zpevnČním materiálu do hloubky (0,1÷0,2) t e) odchylky v rozmČrech výstĜižkĤ zpĤsobené výrobou a hlavnČ opotĜebením stĜihadla, f) prohnutí nČkterých výstĜižkĤ ohybovým momentem obou složek stĜižné síly.

28

Z toho vyplývají následující zásady, jejichž dodržování umožní plynulou a ekonomickou výrobu výstĜižkĤ: a) nezmenšovat tolerance vnČjších rozmČrĤ, otvorĤ a jejich rozteþí, které udává tab. 3.6, Tab. 3.6 PĜesnost rozteþí dČrovaných otvorĤ [mm] [4] TloušĢka Rozteþ otvorĤ [mm] dČrovaného do 50 50 až 150 150 až 300 plechu [mm] do 1 0,10 0,03 0,15 0,05 0,20 0,08 1 až 2 0,12 0,04 0,20 0,06 0,30 0,10 2 až 4 0,15 0,06 0,25 0,08 0,35 0,12 4 až 6 0,20 0,08 0,30 0,10 0,40 0,15 b) c) d) e)

dát pĜednost kruhovým otvorĤm pĜed nekruhovými, nepĜedepisovat drsnost a kolmost stĜižné plochy, u úzkých kroužkĤ a podložek pĜedepisovat jen nezbytnou rovinnost, volit minimální velikost otvorĤ v závislosti na tloušĢce a druhu materiálu a konstrukci a typu stĜihadla, podle tab. 3.7, Tab. 3.7 Nejmenší prĤmČry dČrovaných otvorĤ [4] A – prĤmČr kruhového otvoru B – šíĜka obdélníkového otvoru. RozmČry jsou dány jako násobky tloušĢky stĜíhaného plechu t DČrování vedeným Obvyklé dČrování stĜižníkem s pĜidržovaþem Materiál A B A B tvrdý papír 0,4 0,3 0,3 0,25 texgumoid, pertinax 0,4 0,35 0,3 0,25 hliník 0,8 0,6 0,3 0,25 mČkká ocel 1,0 0,8 0,35 0,3 mosaz, mČć 1,0 0,8 0,35 0,3 tvrdá ocel 1,5 1,2 0,5 0,4

f) pro vzdálenost otvorĤ od kraje výstĜižku, nebo mezi otvory (obr. 3.29) používat doporuþené hodnoty dle tab. 3.8,

Obr. 3.29 Vzdálenost otvorĤ od okraje výstĜižku a mezi otvory [4] g) nejmenší šíĜka štíhlých výstĜižkĤ, nebo šíĜka vyþnívajících þástí nemá být menší než 1,5 tloušĢky plechu, 29

h) nepoužívat ostré tvary v rozích vnitĜního obrysu, min. polomČr zaoblení r = 0,5 tloušĢky plechu, i) volit obrys výstĜižku tak, aby bylo využití materiálu co nejvČtší (kruhový obrys není výhodný – ztráta materiálu þiní asi 30%), j) nejvhodnČjší z hlediska využití materiálu je tvar rovnobČžníka nebo rovnoramenného trojúhelníka, jehož jedna strana je negativem druhé. Tab. 3.8 Vzdálenost kruhových a obdélníkových otvorĤ od kraje výstĜižku (dle obr. 11) [4] TloušĢka plechu [mm] do 1 1 až 1,6 1,6 až 2 2 až 2,5 2,5 až 3,2 3,2 až 4 4 až 5

RozmČr a [mm]

RozmČr b [mm]

1,5 2,4 3 3,7 4,8 6 7

2,5 3,2 4 4,5 5 6 8

RozmČr c [mm] 5 až 50 3 4,5 6 7 8 9 10

Pro šíĜku otvoru L [mm] 50 až 100 100 až 200 8 13 8 13 10 14 10 16 13 20 13 20 16 22

nad 200 20 20 25 25 28 28 32

Úspora materiálu patĜí pĜi stĜíhání mezi základní hlediska technologiþnosti výroby. Pro malý poþet vyrábČných dílcĤ nemá tak velký význam, ale s rostoucí sériovostí nabývá na dĤležitosti a pĜi velkosériové výrobČ má vČtší význam než ostatní zdroje úspor. NejhospodárnČjší využití plechu jako výchozího materiálu je ve formČ svitkĤ. Proti tabulím pĜi stejném využití znamená snížení nákladĤ na materiál o 5 až 6 %. Pokud lisovna není zaĜízena na zpracování svitkĤ, je nutné použít plechových tabulí a rozstĜihávat je. V tomto pĜípadČ je nutné zabývat se více nástĜihový plánem, aby využití plechu bylo co nejvČtší. ŠíĜka pásu nebo plechu se volí co nejmenší, ale jen do takového rozmČru, aby bylo možné ještČ vyrobit kvalitní výstĜižek. Tolerance tloušĢky plechu pro stĜíhání není dĤležitá. Hospodárnost využití materiálu se hodnotí pomocí tzv. souþinitele využití materiálu, který se urþí ze vztahu: &  5HI  LMN! G  J  K kde: nSOU – skuteþný poþet souþástí vyrobených z pruhu [-] kc – celkový souþinitel využití materiálu [-] Ss – plocha souþásti bez otvorĤ [mm2] Lp – délka pruhu nebo pásu vþetnČ koncových odpadĤ [mm] B – šíĜka pruhu nebo pásu [mm]

Pro úsporu materiálu má hlavní význam technologický odpad, který je závislý na zpĤsobu nástĜihu. Snahou je umisĢovat výstĜižky na pás plechu tak, aby využití materiálu bylo co nejvČtší. RĤzné možnosti rozmístČní souþástí na pás plechu je znázornČno na obr. 3.30. Hospodárnost nástĜihu závisí do znaþné míry na správné velikosti mĤstkĤ. MĤstky musí být dostateþnČ pevné a tuhé, aby dobĜe snášely namáhání pĜi podávání materiálu. Velikost mĤstkĤ závisí na tloušĢce a tvrdosti materiálu, rozmČrech a tvaru výlisku, zpĤsobu podávání pásu, typu dorazu atd. Doporuþené hodnoty mĤstkĤ v závislosti na tloušĢce plechu a šíĜce pásu jsou uvedeny v tab. 3.9.

30

Obr. 3.30 RozmístČní výstĜižkĤ na pás plechu [22] Tab. 3.9 Stanovení šíĜe odpadu u výstĜižkĤ [4]

TloušĢka materiálu [mm] 1 1,3 1,5 1,8 2 2,2 2,5 2,8 3

do 15 a 1 1,1 1,2 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2

b 1,2 1,4 1,5 1,8 2 2 2,2 2,2 2,5

ŠíĜka pásu [mm] 15 ÷ 50 50 ÷ 100 RozmČr a, b [mm] a b a b 1,3 1,6 1,6 2 1,6 2 2,1 2,5 1,7 2,2 2,2 2,7 1,8 2,2 2,3 2,8 2 2,5 2,5 3,1 2,2 2,7 2,6 3,2 2,3 2,8 2,7 3,4 2,4 3 2,8 3,5 2,5 3 3 3,7

ŠíĜka pásu [mm] do 15 15 ÷ 50 RozmČr a, b [mm] a b a b 1,3 1,6 1,6 2 1,4 1,7 2 2,5 1,5 1,8 2,2 2,7 1,8 2,2 2,2 2,8 2 2,5 2,5 3,1 2,2 2,7 2,6 3,2 2,5 3,1 2,8 3,5 2,8 3,5 3 3,7 3 3,7 3,2 4

50 ÷ 100 a 2 2,5 2,5 2,5 3 3,2 3,2 3,2 3,5

b 2,5 3,1 3,1 3,1 3,7 4 4 4 4,3

PĜi postupovém stĜíhání je nutné urþit tzv. krok, což je vzdálenost, o kterou se materiál posune mezi jednotlivými stĜižnými operacemi. Velikost kroku „k“ se urþí na základČ obr. 3.31 dle vztahu:  OP 8 BLN kde: lV – délka výstĜižku [mm] b – šíĜka pĜepážky [mm] Správná velikost kroku je zajištČna buć pomocí dorazĤ, nebo pomocí boþního posuvového nože, který odstĜihuje materiál v délce odpovídající kroku. Druhá varianta není pĜíliš vhodná, neboĢ pĜi ní dochází k vČtším ztrátám materiálu. ŠíĜka okraje potĜebná pro þinnost boþního nože je uvedena v tab. 3.10. Tab. 3.10 ŠíĜka okraje stĜíhaného boþním nožem [22] TloušĢka materiálu [mm] ŠíĜka okraje [mm] do 1 1,5 1,5 až 2,5 2 2,5 až 3,5 2,5 31

Obr. 3.31 NástĜihový plán [22]

4 TECHNOLOGIE OHÝBÁNÍ [9], [7], [2], [15] Ohýbání je trvalé deformování materiálu, pĜi nČmž se pod vlivem lokálních sil nebo ohybových momentĤ trvale mČní kĜivost souþásti z plechĤ, tyþí nebo drátĤ. Ohýbání je velmi používaná technologická operace ve strojírenské výrobČ. Požadovaný tvar se získá u vČtšiny souþástí i nČkolika ohyby. VČtšinou se ohýbá za studena pomocí nástrojĤ a strojĤ k ohýbání. Materiály tvrdé, kĜehké a prĤĜezy o velkém modulu odporu proti ohybu se ohýbají za tepla. Ohybem se zpravidla zmenšuje polomČr zakĜivení až do jeho minimální hodnoty na hranici mezní hodnoty deformace za studena nebo se zvČtšuje polomČr zakĜivení a dochází k rovnání. V prĤbČhu procesu ohýbání dochází v materiálu ke vzniku napČtí, která jsou na vnitĜní stranČ ohybu tlaková a na vnČjší stranČ tahová. To zpĤsobuje, že se vrstvy kovu na vnitĜní stranČ ohýbaného materiálu stlaþují a na vnČjší stranČ natahují. Kolem stĜední þásti prĤĜezu jsou tahová napČtí malá a dosahují hodnot nižších, než je mez kluzu daného materiálu. V pĜechodu mezi tČmito dvČma pásmy jsou vlákna bez napČtí a bez deformace. Jejich spojnice tvoĜí tzv. neutrální osu, ve které není napČtí a která se pĜi ohýbání ani neprodlouží ani nezkrátí. Neutrální osa je na zaþátku uprostĜed prĤĜezu, pĜi ohybu se posouvá smČrem k vnitĜní stranČ. Není tedy totožná s osou tČžištČ ohýbaného materiálu. Schéma ohýbání je znázornČno na obr. 4.1. 1a, 1b – oblast pružné deformace 2a, 2b – oblast plastické deformace se zpevnČním ¨Re x – velikost posunutí neutrální plochy (NP) od pĤvodní osy prĤĜezu R0 – polomČr ohybu l0 – délka ohnutého úseku v neutrální ploše ȡ – polomČr neutrální plochy (NP) Ȗ – úhel ohnutého úseku (Ȗ = 180 -α) α - úhel ohybu

Obr. 4.1 Schéma ohybu [7] 4.1 Napjatost a deformace pĜi ohybu [9], [7], [2] Pro dosažení trvalého ohybu je nezbytné, aby ohybové napČtí pĜekroþilo mez kluzu Re, ale zároveĖ nesmí pĜekroþit mez pevnosti Rm, neboĢ by došlo k porušení soudržnosti materiálu. PĜi hodnocení napjatosti a deformace pĜi ohýbání je nejprve nutno rozlišit, zda se jedná o ohyb úzkých tyþí nebo širokých pásĤ. To se provádí v závislosti na rozmČrech výchozího prĤĜezu ohýbaného materiálu. PĜi ohýbání úzkých tyþí obdélníkového prĤĜezu, kdy šíĜka je menší než tloušĢka, je napČtí ve smČru šíĜky možno zanedbat, „ı2“ je rovno nule a napjatost v krajních vláknech na vnČjší stranČ odpovídá jednoosému tahu a na vnitĜní stranČ jednoosému tlaku s trojosým schématem deformace. ŠíĜka ohýbané tyþe se na vnitĜní stlaþované oblasti ohybu zvČtšuje a na tahové stranČ se zmenšuje, jak je vidČt na obr. 4.2a. 32

BČhem hem ohýbání širokých pás pásĤ z plechu, kdy šíĜka je mnohem vČtší Čtší než tlouš tloušĢka, je zabránČno deformaci v pĜíþném Ĝ þném sm smČru, „İ2“ je rovno nule a z rovinného vinného stavu deformace plyne, že na tahové stranČČ bude „„İ1 = - İ3“, a na tlakové stranČ „- İ1 = İ3“. Tomu odpovídá rovinná napjatost, jak je znázornČno znázorn na obr. 4.2b.

Obr. 4.2 Schémata napjatosti a deformace pĜi p ohybu tyþí a širokých okých pásĤ pás [9] Na obr. 4.3 je znázornČno Čno rozložení nap napČtí v pĜíþném prĤĜezu ezu materiálu namáhaného ohybem. Dokud nejvČtší tší napČtí v ohýbaném materiálu zĤstává stává menší než mez kluzu, dochází pouze k pružné deformaci, která se Ĝídí ídí podle závislosti odpovídající Hookovu zákonu (obr 4.3a). Zvýšením výšením ohybového napČtí nad mez kluzu vzniknou ve vnČjších vn vláknech plastické deformace, ale uvnitĜ materiálu zĤstává stále vrstva o tloušĢce ce „a“ v pružném stavu (obr. 4.3b). Dalším rĤstem stem ohybového momentu dochází k zužování tloušĢ loušĢky vrstvy „a“ až nastane stav, kdy a = 0, pružné jádro pĜestane p estane existovat a velikost nap napČtí se již nemČní (obr. 4.3c). Na obr. 4.3dd je pak znázornČn znázorn prĤbČh napČtí pĜi þistČ istČ plastickém ohybu se zpevnČním.

Obr. 4.3 Rozložení napČtí nap v prĤĜezu ohýbané úzké tyþe [2]

4.2 Poloha neutrální plochy [9], [9] [7], [2] Poloha neutrální vrstvy plochy je dĤležitá d pro stanovení rozmČrĤ výchozího materiálu pro ohýbání a pro stanovení minimálních polomČrĤ polom zaoblení rmin. V pĜípadČ ĜípadČ malých, pružnČ ST plastických deformací s velkým polomČrem polom zaoblení U  je možno pĜedpokládat, p že 1 neutrální vrstva prochází uprostĜed uprost tloušĢky ky výchozího materiálu a pak polom polomČr neutrální vrstvy ȡ bude:  Q   R 8 LN! 

33

S

PĜi ohýbání s malými polomČry zaoblení, kdy T V 3 se polomČr urþí s pĜihlédnutím 1 na deformaci prĤĜezu:  Q  W R 8 X  YZ  Y[ LN!  kde: zz = t1/t – souþinitel ztenþení [-] zr = b1/b – souþinitel rozšíĜení pĤvodního prĤĜezu [-] b, t – šíĜka a tloušĢka výchozího materiálu [mm] b1, t1 – šíĜka a tloušĢka materiálu po ohnutí [mm] Souþinitel ztenþení „zz“ pĜi ohybu závisí na tvárnosti materiálu, stupni deformace, úhlu ohybu a tĜení materiálu o nástroj. Velikost souþinitele ztenþení pĜi ohýbání tlustých prĤĜezĤ z mČkké oceli o 90° lze odeþíst z diagramu na obr. 4.4. Hodnoty souþinitele rozšíĜení „zr“ pro mČkkou ocel pro pomČrné šíĜky vzorku \    ] až \    ] jsou uvedeny v tab. 4.1.

Obr. 4.4 Souþinitel ztenþení „zz“ pĜi ohýbání mČkké oceli o 90° [7]

Tab. 4.1 Souþinitel rozšíĜení pĤvodního prĤĜezu pĜi ohýbání „zr“ [7] ŠíĜka ohýbaného \    ] \  ] \    ] \    ] \    ] dílce b [mm] Souþinitel 1,09 1,05 1,025 1,01 1,005 rozšíĜení zr [-]

\ U] 1,0

PĜi ohýbání širokých pásĤ plechu, kde \ U   ] se urþuje polomČr neutrální plochy pomocí souþinitele „x“, který vyjadĜuje posunutí neutrální plochy a je závislý zejména na mechanických vlastnostech a pevnosti ohýbaného materiálu Q   R 8 ^  LN! V tabulce 4.2 jsou uvedeny hodnoty souþinitele „x“ a souþinitele ztenþení „zz“ pro ohyb širokých plechĤ z mČkké oceli o úhel 90°. Velikost polomČru neutrální plochy „ȡ“ slouží pĜedevším k urþení délky „l0“ ohnuté þásti. Tab. 4.2 Závislost souþinitele „x“ a ztenþení „zz“ na pomČrném radiusu ohybu R0/t [7] R0/t 0,10 0,25 0,50 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 8,00 10 x 0,32 0,35 0,38 0,42 0,445 0,47 0,475 0,478 0,48 0,483 0,486 zz 0,82 0,87 0,92 0,96 0,985 0,992 0,995 0,996 0,996 0,997 0,998

34

4.3 Stanovení výchozího polotovaru [7], [2] Délka výchozího polotovaru pro souþást vyrábČnou ohýbáním s rĤznými druhy ohybu (obr. 4.5) se stanoví obvykle tímto zpĤsobem: a) urþení polomČru ohybu neutrální vrstvy, b) stanovení délek obloukĤ v ohybech, c) souþet jednotlivých þástí ohýbané souþásti. Urþení polomČru neutrální vrstvy se provede podle jednoho z výše uvedených vztahĤ. Délku ohnuté þásti „l0“ lze pak vypoþítat ze vztahu: _` OR   QLN!! = Obr. 4.5 Stanovení délky výchozího polotovaru PĜi ohybu souþástí na 180° pĜi úplném pĜi ohýbání [2] dosednutí ohýbaného materiálu kdy r = 0 (obr. 4.5c), délka ohnuté þásti bude OR    _  LN! Celková délka výchozího polotovaru pro ohýbanou souþást je dána souþtem všech délek obloukĤ „ln“ a rovných þástí „an“. G  a O 8 ALN!3 kde: b O  O@ 8 O+ 8   8O< LN b A  A@ 8 A+ 8   8A< LN

4.4 Minimální a maximální polomČr ohybu [9], [7] PružnČ plastický ohyb lze provádČt až do minimálního polomČru ohybu Rmin. Minimální polomČr ohybu Rmin závisí na plastiþnosti a anizotropii použitého materiálu, na zpĤsobu ohýbání, úhlu ohybu, šíĜce a tloušĢce ohýbaného polotovaru a na kvalitČ povrchu. PĜi provádČní ohybu na polomČr menší než je Rmin dojde na vnČjší tahové stranČ polotovaru k porušení vláken. Rozhodující je teþné tahové napČtí v krajních vláknech, kde po dosažení meze pevnosti v tahu Rm dochází k porušení lomem. ZásadnČ je tĜeba ohyb provádČt napĜíþ vláken polotovaru. VýstĜižky z plechu je tĜeba zakládat do ohýbacího nástroje tak, aby ostĜiny vzniklé pĜi stĜíhání byly na vnitĜní stranČ ohybu a pĜi ohýbací operaci byly stlaþovány a ne roztahovány. U málo plastických materiálĤ dochází v dĤsledku intenzivního deformaþního zpevnČní ke vzniku trhlin pĜi ohybu, a proto je nutné zaĜadit vhodné tepelné zpracování, napĜíklad žíhání. V praxi se hodnoty Rmin využívají jen v nutných pĜípadech. VČtšinou se volí hodnoty o 20% vČtší. NČkteré orientaþní hodnoty Rmin: Rmin = (0,4 až 0,8).t – pro mČkkou ocel Rmin = 0,25.t – pro mČkkou mČć Rmin = 0,35.t – pro hliník

35

NapČtí v krajních vláknech vyvolá podle obr. 4.6 trvalou pomČrnou deformaci İtmax,  O+ OR  +  e Q  e  ;< 8  f ;< 8 g  cd     LN!  OR    ;< 8  Qe f ;< 8 g z které lze stanovit minimální polomČr ohybu Rmin:  ;< 

   cd      W X    LN!=  cd   cd

kde: İtmax – trvalá pomČrná deformace [-] c – souþinitel dle tab. 4.3, hodnota souþinitele „c“ se mČní se zpevnČním a se smČrem vláken – anizotropií [-] Rmin – minimální polomČr ohybu [mm] Tab. 4.3 Hodnoty souþinitele „c“ pro rĤzné materiály [9] MATERIÁL SOUýINITEL C [-] mČkká ocel 0,5 až 0,6 mČkká mosaz 0,3 až 0,4 hliník 0,35 dural 3 až 6 mČkká mČć 0,25 Obr. 4.6 Deformaþní schéma ohybu [9] Maximální polomČr ohybu Rmax je nejvČtší polomČr ohybu, pĜi kterém v krajních vláknech na tahové stranČ dojde k poþátku trvalé plastické deformace a tím se zamezí zpČtnému navrácení materiálu do pĤvodního stavu po odtížení. Z Hookova zákona a z rovnice (4.7) lze vyjádĜit kritickou pomČrnou deformaci na mezi kluzu v tahu (4.9) a odtud pak stanovit maximální polomČr ohybu Rmax (4.10): h   !> cd;<  i     8   i     W XLN!  h kde: Rmax – maximální polomČr ohybu [mm] İtmin – kritická pomČrná deformace na mezi kluzu [-] Velikost pružné deformace, která se projeví odpružením po ohýbání, je rozdílná pĜi volném ohýbání bez kalibrování materiálu a pĜi ohýbání s kalibrováním a ražením úhlu. Pro dosažení vČtších polomČrĤ, než je maximální polomČr ohybu lze použít nČkterou ze speciálních metod tváĜení napĜ. ohýbání s vypínáním. 4.5 Odpružení pĜi ohybu [9], [7], [2], [12] Proces ohýbání za studena doprovází pružné deformace, které jsou vratné a po ukonþení ohybu a odtížení zpĤsobují odpružení. V dĤsledku odpružení nesouhlasí výsledný tvar ohnuté souþásti s tvarem ohýbadla. PĜi konstrukci a výpoþtech ohýbacích nástrojĤ je proto nutné brát na odpružení zĜetel a ohýbadla Ĝešit tak, aby umožĖovala ohyby vČtší o hodnoty odpružení, viz obr. 4.7. Závislost ohybového momentu na kĜivosti s vlivem odpružení je znázornČna na obr. 4.8.

36

Obr. 4.7 Schéma odpružení po ohybu [9]

Obr. 4.8 Závislost ohybového momentu na kĜivosti s vlivem odpružení [9]

Velikost kost odpružení závisí na kvalitČ materiálu, tloušĢce Ģce polotovaru, polomČru ru ohybu, úhlu ohybu a zpĤsobu sobu provedení ohybu („V“ – ohyb, U – ohyb). Platí, že þím ím je velikost deformace v místČ ohybu vČtší a þím ím materiál ménČ zpevĖuje, uje, tím je odpružení menší. Dále platí, že s rostoucí tloušĢkou Ģkou Obr. 4.9 Schéma k výpoþtu tu velikosti odpružení [7] materiálu a zmenšujícím se v polomČrem rem ohybu se odpružení rovnČž rovn zmenšuje. V oblasti malých pomČrĤ pom vlivem 1 napjatosti a nesnadným seĜízením Ĝízením ízením ohýbadla je velmi obtížné použití výpo výpoþtových metod. Místo nich se velikost odpružení ružení stanoví pomocí experimentálních zkoušek. Pro pĜibližný výpoþet úhlu odpružení „ȕ““ pro ohyb „V“ a „U“ lze použít následující vztahy (obr. 4.9): O% h jk     m nBop9mAqrsts  !  i O7 h jk     m nBop9mAqrsus!  i kde: lv – vzdálenost mezi opČrami op ohybnice pĜi ohybu do „V“ [mm] lu – vzdálenost pĜi pĜ ohybu do „U“ [mm] k1 – souþinitel initel uurþující polohu neutrální plochy v závislosti na pomČru R0/t [-] ȕ – úhel odpružení [°] OrientaþnČ je možno odpružení pĜi p ohýbání s velkým polomČrem rem ohybu ur urþit z diagramu (obr. 4.10) jako pomČr: l

e+ @ 8     L N! e@  + 8   

kde R1, α1 znaþíí hodnoty, na které je nutno výlisek ohnout, aby po odpružení bylo dosaženo požadovaných parametrĤ parametr ohybu R2, α2.

37

U souþ souþástí s velkým polomČrem rem ohybu (R0/t > 20), kde je odpružení velké se neurþuje uje úhel odpružení „„ȕ“, ale zmČna Čna polom polomČru „R1“ na „R2“ (na obr. 4.10 hodnoty „R1“ a „R2“). Výpoþet polomČru ru zaoblení ohybníku s ohledem n odpružení na materiálu riálu uvádí norma ýSN 22 7340. Vhodnými konstrukþními konstruk úpravami ohýbacího nástroje je možné zabránit výraznému odpružení po ohybu. Mezi tyto úpravy pat patĜí pĜedevším podbroušení ohybníku o úhel úhe ¨α a vytvoĜením vytvoĜ tzv. záporné vĤle le v = (0,8÷0,9).t (obr. 4.11a), a), zaoblení dolní þásti ásti ohýbadla þi vyhazovaþe (obr. 4.1 4.11b), zpevnČním materiálu v rozích kalibrací oblasti ohybu (obr. 4.11c) 4.1 a pĜípadnČ Ĝ Č i vytvoĜením vytvo výztužných žeber (obr. 4.11d). 4.1 Obr. 4.10 Diagram k urþení koeficientu koeficien odpružení „K“ [9]

Obr. 4.11 ZpĤsoby Ĥsoby odstran odstranČní ní výrazného odpružení po ohybu [9]

38

4.6 Ohýbací síla a ohýbací práce [2], [18], [12] Teoretická ohýbací síla je dána rovností vnČjších a vnitĜních ohybových momentĤ. Velikost ohýbací síly není po celou dobu ohybu konstantní, ale mČní se v závislosti na poloze pohyblivé þásti. PrĤbČh ohýbací síly je znázornČn na obr. 4.12. V první fázi ohybu vznikají pružné deformace a ohýbací síla roste lineárnČ. Toto se dČje až do oblasti, kde zaþne docházet k plastickým deformacím. Po vzniku první plastické deformace již síla svou velikost pĜíliš nemČní Obr. 4.12 ZmČna ohýbací síly v závislosti na poloze a její prĤbČh je prakticky pohyblivé þásti [2] konstantní – nČkdy mĤže dojít i k jejímu poklesu. V závČreþné fázi ohybu, kdy dochází k tzv. dohnutí síla opČt narĤstá a pĜi použití kalibrace mĤže kalibraþní síla být nČkolikanásobnČ vČtší než síla ohybová. Pro stanovení velikosti ohýbací síly je nejprve nutno rozlišit, o jaký typ ohybu se jedná. K rychlému stanovení ohýbací síly pro ohyb do tvaru „V“ do pravého úhlu pĜi minimálním polomČru R = (0,8 ÷ 3)·t je možno použít vztahu (4.14). Norma ýSN 22 7340 uvádí pro výpoþet ohýbací síly vztah (4.15). Ohýbací práci lze pak urþit ze vztahu (4.16).   B  + !!
HP  O B   +  h e  j !
HP    HP   
$%  !3 kde: AOV – ohýbací práce pĜi ohybu do tvaru „V“ [15] FOV – ohýbací práce pĜi ohybu do tvaru „V“ [N] b – šíĜka ohýbané souþásti [mm] h – pracovní zdvih, h = l/2 (polovina šíĜky ohybnice) [mm] l – šíĜka ohybnice [mm] m – koeficient zaplnČní diagramu, m = 1/3 [-] α – vrcholový úhel [°] Pro ohyb do tvaru „U“ se ohýbací síla vypoþte dle vztahu (4.17) a ohýbací práce pak dle vztahu (4.19). Norma ýSN 22 7340 uvádí pro výpoþet síly vztah (4.18).   B  + !
HI   B  +  x !=
HI   8   w  8

39

HI    
HI 8
y   !> kde: AOU – ohýbací práce pĜi ohybu do tvaru „U“ [15] FOU – ohýbací síla pĜi ohybu do tvaru „U“ [N] Fp – síla pĜidržovaþe (Fp = 0,25·FOU) [N] f – souþinitel tĜení [-] m – koeficient zaplnČní diagramu, m = 0,66 [-] Sílu pro zakružování plechu je možno urþit ze vztahu:    +  B   
z  ! 9Z kde: dz – vnČjší prĤmČr zakružované þásti [mm] 4.7 Technologiþnost konstrukce ohýbaných souþástí [22], [2] Technologiþnost souþástí ohýbaných z plechu závisí znaþnou mČrou na tvárnosti materiálu, které se pĜi ohýbání plnČ využívá, dále na respektování nČkterých nedokonalostí technologického procesu pĜi konstrukci souþásti, mezi které patĜí: ƒ nepĜesnost úhlu ohybu, zpĤsobená rĤznČ velkým odpružením pĜi ohýbání za studena v dĤsledku nestejnomČrnosti mechanických vlastností materiálu a tloušĢky plechu, ƒ deformace prĤĜezu v oblasti ohybu – pĜedevším zmenšení tloušĢky ohýbaného plechu, ƒ nepĜesné délky ramen zapĜíþinČné nesprávným umístČním polotovaru a nestejným tĜením na hranách þelistí, ƒ porušení materiálu na vnČjší stranČ ohybu, zpĤsobené malým polomČrem ohybu, malou tvárností materiálu, nerespektováním smČru vláken, ƒ zpevnČní materiálu v oblasti ohybu zpĤsobené tváĜením za studena. V zájmu vyhotovení kvalitního výrobku je nutné dodržet tyto zásady: • polomČr ohybu volit malý, aby se zmenšilo odpružení, • osa ohybu má být kolmá k vláknĤm (obr. 4.15), • nezmenšovat tolerance rozmČrĤ ohýbaných souþástí pod hranici, kterou lze dosáhnout pĜi bČžném zpĤsobu ohýbání, • okraje polotovaru mají být v oblasti ohybu kolmé k ose ohybu, • místo ohybu má být uvolnČno od neohýbaných þástí, jinak nebude ohyb pravidelný, pĜípadnČ dojde k natržení okrajĤ (obr. 4.16), • ohyb nemá ležet pĜi okraji materiálu – rameno musí mít urþitou nejmenší délku, aby se dal ohyb bez zvláštních opatĜení provést (obr. 4.13), nejmenší délka ramena „b“ má být: pĜi r < 1 mm … b • 3t + r, avšak nejménČ 2 mm pĜi r > 1 mm … b • (2,5 až 3)t • konstrukþní prvky, které se nemají deformovat, musí být vzdáleny od oblasti ohybu minimálnČ o vzdálenost „a“ : a • r + 2t (obr. 4.14), • složité souþásti tvarovat tak, aby poþet jednotlivých ohybĤ byl nejmenší a ohýbalo se jedním smČrem • kde to funkce souþásti pĜipouští ponechávat netolerované rozmČry

40

Obr. 4.13 Úprava souþásti k ohýbání [2]

Obr. 4.14 Vzdálenost otvoru od ohybu [2]

Obr. 4.15 Vliv smČru vláken [2]

Obr 4.16 Konstrukþní úprava výlisku [2]

4.8 Nástroje pro ohýbání na lisech [9], [12], [18], [15] Nástroje pro ohýbání na lisech se nazývají ohýbadla. Je možno je rozdČlit podle zpĤsobu a technologie ohýbání nejþastČji pro ohýbání do tvaru „U“ a do tvaru „V“. Konstrukce ohýbacích nástrojĤ se používá shodná jako u nástrojĤ stĜižných. Typická konstrukce je znázornČna na obr. 4.17, kde se pĜístĜih vkládá do zakládacího rámeþku, sestupem ohybníku dojde k vytvoĜení ohybu do tvaru „V“, a vyjímání ohnuté souþásti je provedeno odpruženým vyhazovaþem. Na obr. 4.18 je zobrazena konstrukce ohýbacího nástroje s vodícími sloupky, který slouží k výrobČ ohybu do tvaru „U“. Pro souþásti, kde se ohyb provádí o více než 90° se používají nástroje s boþními klíny nebo s otoþnými þelistmi. Ohýbání se provádí v pevných þelistech do tvaru „U“ a uzavĜení souþásti se dokonþí pootoþením þelistí pĜi dolisování (obr. 4.19).

41

Obr. 4.17 Ohýbací nástroj s rámeþkem [15]

Obr. 4.18 Nástroj pro ohyb do tvaru „U“ [15]

Obr. 4.19 Ohýbací nástroj s otoþnými þelistmi [12] Mezi speciální ohýbací nástroje je možné poþítat nástroje sdružené, v nichž probíhá souþasnČ stĜih a ohyb. Tyto nástroje potĜebují pro bezporuchový provoz dokonalé, masivní vedení, neboĢ stĜižný nástroj pracuje s jinou pĜesností než ohýbací. Dále je tĜeba zajistit, aby pĜi ohybu byl polotovar buć již oddČlen od pásu a stĜih probíhal bez nebezpeþí zlomení stĜižníkĤ, nebo aby byl spojen v pásu, kdy však ke stĜihu musí dojít až na konci zdvihu, kdy není nebezpeþí osového posunutí pásu. Nikdy by nemČlo docházet k pĜílišnému vnikání stĜižníku do stĜižnice, vlivem rozdílné pracovní dráhy ohýbací þelisti a stĜižníku, s ohledem na životnost nástroje. Pro vytváĜení válcového zakonþení bez trnu do polomČru r < 3·t tzv. lemu se používá lemovacích nástrojĤ, které se konstruují pro lem pĜímý nebo kruhový. Postup lemování je znázornČn na obr. 4.20a. Nejprve musí dojít k pĜedehnutí okraje souþásti, a to buć v samotném nástroji, nebo již pĜi stĜíhání tvarovým stĜižníkem. V pĜípadČ lemování nepĜedehnutého konce dochází k vytvoĜení vícehranného nekruhového lemu (obr. 4.20b). Vzhledem k tomu, že pĜi lemování dochází k nepĜíznivému zatČžování polotovaru v ose, je nutné pro zachování stability jeho dokonalé sevĜení.

42

Obr. 4.20 Lemování [12] 4.8.1 Funkþní þásti ohýbadel [9], [2], [12], [18], [22] Pohyblivá pracovní þást ohýbadla se nazývá ohybník. Bývá opatĜena stopkou, která je zajištČna proti pootoþení. U malých nástrojĤ mĤže být stopka s þelistí z jednoho kusu. ŠíĜka pohyblivé þelisti musí být nejménČ taková, jako je šíĜka ohýbané souþásti. Ohýbací hrany jsou kaleny a leštČny. PolomČr zaoblení ohybníku „rp“ je totožný s polomČrem ohýbané Obr. 4.21 Funkþní þásti ohýbadel [9] souþásti, pĜípadnČ mĤže být upraven s ohledem na odpružení souþásti. Pro úsporu legovaných ocelí se používá buć kalených vložek, nebo vložek ze slinutých karbidĤ (obr. 4.21). Sloupkové vedení ohybníku se používá jen u pĜesných nástrojĤ a pĜi velkých sériích. BČžný ohýbací nástroj vedení nemá. Spodní þástí ohýbacího nástroje je ohybnice, která je pevná. Její polomČr zaoblení „rm“ ovlivĖuje velikost ohýbací síly a jakost ohybu a volí se v rozmezí: q    3  LN!

Tab. 4.4 PolomČr zaoblení pevné þelisti „rm“, hloubka þelisti „l“ [22] TloušĢka materiálu [mm] Délka do 0,5 0,5 – 2,0 2,0 – 4,0 ramena „L“ l rm l rm l rm [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] 10 6 3 10 3 10 4 20 8 3 12 4 15 5 35 12 4 15 5 20 6 50 15 5 20 6 25 8 75 20 6 25 8 30 10 100 30 10 35 12 150 35 12 40 15 200 45 15 55 20

4,0 – 7,0 l rm [mm] [mm] 20 8 25 8 30 10 35 12 40 15 50 20 65 25

Doporuþené hodnoty velikosti zaoblení a hloubky pevné þelisti v závislosti na tloušĢce materiálu a délce ramena souþásti jsou uvedeny v tab. 4.4. PolomČry zaoblení þelisti musí být na obou stranách stejné, jinak by docházelo ke skluzu polotovaru smČrem k menšímu 43

polomČru. Hloubky þelistí „l“, uvedené v tab. 4.4, se používá jen u ohýbadel urþených pro klikové lisy s malým pracovním zdvihem, a proto je hloubka þelistí menší než délka ohýbaných ramen. U plechĤ, kde t > 3 mm je výhodnČjší srazit hrany ohybnice pod úhlem 45° a pĜechody zaoblit polomČrem „rm“, jak je znázornČno na obr. 4.21b. 4.8.2 VĤle mezi ohybníkem a ohybnicí [9], [2], [18] PĜi ohýbání na lisech je nutné dodržet správnou vĤli mezi þinnými þástmi ohýbadla, tedy mezi ohybníkem a ohybnicí. Velikost této vĤle je závislá na tloušĢce materiálu, druhu a výrobní toleranci materiálu a na délce ohýbaného okraje.

Obr. 4.22 VĤle mezi ohybníkem a ohybnicí pĜi ohybu úhlem „α“ [2]

Obr. 4.23 VĤle mezi ohybníkem a ohybnicí pĜi ohybu do „U“ [2]

PĜi ohýbání souþásti do tvaru „V“, nebo pĜi ohybu stČn souþásti pod urþitým úhlem „α“ pĜípadnČ polomČrem „r“, mezera mezi pevnou a pohyblivou þelistí odpovídá tloušĢce ohýbaného materiálu (obr. 4.22) a získá se seĜízením sevĜení lisu. PĜi ohýbání do tvaru „U“ (obr. 4.23) závisí vĤle na tloušĢce a toleranci tloušĢky ohýbaného materiálu. Stanoví se ze vztahu:   A{   8   LN! kde: tmax – nejvČtší tloušĢka plechu [mm] (jmenovitá tloušĢka plechu + horní mezní úchylka) c – souþinitel vyjadĜující vliv tĜení ohýbané souþásti o ohybnici s ohledem na délku ramene [-] Pro pĜibližné stanovení vĤle pĜi ohýbání lze použít vztahĤ: – u ocelí       ! – u neželezných kovĤ       !! VĤle se vytváĜí vždy na úkor Tab. 4.5 Hodnoty souþinitele „c“ [18] TloušĢka materiálu [mm] té þásti, kde není vyznaþena Délka pĜesnost rozmČru souþásti. ramena „L“ do 0,5 0,5 – 2,0 2,0 – 4,0 4,0 – 7,0 Pokud je požadováno dodržení [mm] c [-] c [-] c [-] c [-] vnČjšího rozmČru souþásti, vĤle 10 0,1 0,1 0,08 se vytváĜí zmenšením rozmČru 20 0,1 0,1 0,08 0,06 ohybníku, pokud je kladen 35 0,15 0,1 0,08 0,06 dĤraz na vnitĜní rozmČr 50 0,2 0,15 0,1 0,08 souþásti, vĤli získáme 75 0,2 0,15 0,1 0,1 zvČtšením rozmČru ohybnice. 100 0,15 0,1 0,1 S rostoucí vĤlí klesá ohýbací 150 0,2 0,15 0,1 síla. 200 0,2 0,15 0,15 44

5 NÁVRH VÝROBY SOUýÁSTI Vzhledem k velikosti výrobní série 300 000 ks a dalším požadavkĤm na souþást byla jako nejvhodnČjší technologie výroby zvolena technologie stĜíhání a ohýbání ve sdruženém postupovém nástroji. Souþást bude vyrábČna z konstrukþní nelegované oceli 11 321. Její tvar a rozmČry jsou znázornČny na obr. 5.1

Obr. 5.1 Tvar a rozmČry vyrábČné souþásti Stanovení délky rozvinutého tvaru: Výpoþet délky rozvinutého tvaru je provádČn dle kap. 4.2. Z tab. 4.2 je zvolen souþinitel posunutí neutrální osy „x“ pro: R0 = 4 mm; t = 2 mm; R0/t = 2; x = 0,445 Q@   R@ 8 ^    ! 8 !!    !=>

_  Q@  `@ _  !=>     3!! = = |  O@ 8 O+  3!! 8 >  3!! O@ 

Rozvinutý tvar souþásti je znázornČn na obr. 5.2.

Obr. 5.2 Rozvinutý tvar souþásti

45

5.1 RozmístČní výstĜižkĤ v nástĜihovém plánu S ohledem na rozmČry souþásti v rozvinutém tvaru je možno uvažovat nČkolik zpĤsobĤ rozmístČní výstĜižkĤ v nástĜihovém plánu. Varianta 1 První variantou rozmístČní výstĜižkĤ je jejich uspoĜádání v podélném smČru pohybu plechu (obr. 5.3). Toto rozmístČní umožĖuje výrobu dílcĤ jak z pruhĤ plechu nastĜíhaných z tabule, tak i ze svitku plechu. Nevýhoda této varianty spoþívá v obtížné konstrukci nástroje – pĜedevším jeho zakružovací þásti.

Obr. 5.3 Podélné uspoĜádání Varianta 2 Druhou variantou rozmístČní výstĜižkĤ je jejich uspoĜádání ve smČru kolmém na smČr pohybu plechu (obr 5.4). Toto rozmístČní rovnČž umožĖuje jako polotovar použít pás plechu nebo svitek. Oproti pĜedchozí variantČ zde dojde k odstranČní problému s konstrukcí nástroje. Nevýhodou je, že pĜi použití svitku plechu bude k ohybu a následnému zakroužení docházet kolmo na smČr vláken.

Obr. 5.4 PĜíþné uspoĜádání Po uvážení výhod i nevýhod a s pĜihlédnutím k dalšímu postupu výroby souþásti byla jako lepší varianta rozmístČní výstĜižkĤ v nástĜihovém plánu zvolena varianta 2.

46

5.2 Volba postupu výroby Vzhledem k tvaru souþásti a rozmístČní výstĜižkĤ na pásu plechu lze uvažovat rĤzné varianty postupu výroby. Varianta 2.1 U této varianty bude souþást vyrábČna postupnČ v šesti krocích (obr. 5.5), kdy v prvních dvou dojde k vystĜižení otvorĤ a témČĜ celého obvodového tvaru (zachována zĤstane pouze pĜepážka zajišĢující soudržnost plechu v dalších krocích). Ve tĜetím kroku dojde k pĜedehnutí okraje o 30°, ve þtvrtém se provede ohnutí plechu o 90° smČrem vzhĤru. Zakroužení je provedeno v kroku pátém - zakružovací þelist se v tomto pĜípadČ pohybuje vertikálnČ. V šestém kroku dojde k odstĜižení hotové souþásti.

Obr. 5.5 Postup výroby – varianta 2.1 Varianta 2.2 U této varianty bude souþást vyrábČna postupnČ v pČti krocích (obr. 5.6). V prvním kroku dojde k vystĜižení otvorĤ prĤmČru 5 mm. V druhém kroku se provede þásteþné ostĜižení souþásti – zachována zĤstane opČt jenom pĜepážka. V tĜetím kroku dojde k pĜedehnutí okraje, což umožní zakroužení v kroku þtvrtém. Pohyb zakružovací þelisti je zde horizontální ve smČru kolmém na smČr posuvu plechu. Na závČr dojde k odstĜižení pĜepážky a tím získání finálního tvaru souþásti. Nevýhodou této varianty je, že mezi kroky dva a tĜi je pĜíliš málo prostoru mezi stĜižnými a ohýbacími þástmi nástroje.

Obr. 5.6 Postup výroby – varianta 2.2

47

Varianta 2.3 Tato varianta výroby je obdobou varianty 2.2 s tím rozdílem, že mezi kroky dva a tĜi je pĜidán jeden volný krok navíc (obr. 5.7). Tím je zajištČn dostatek prostoru jak pro stĜíhání, tak i pro ohýbání. Pro lepší pĜehlednost je na obr. 5.8 znázornČna postup výroby na 3D modelu plechu.

Obr. 5.7 Postup výroby – varianta 2.3

Obr. 5.8 3D model plechu Po uvážení všech výhod a nevýhod jednotlivých variant je zvolen výrobní postup dle varianty 2.3.

5.3 RozmČry nástĜihového plánu ŠíĜka pĜepážky mezi jednotlivými výstĜižky: Dle tab. 3.9 pro t = 2 mm a šíĜku pásu 50 ÷ 100 mm je zvoleno: b = 3,7 mm ŠíĜka okraje stĜíhaného boþním nožem: Dle tab. 3.10 pro t = 1,5 ÷ 2,5 mm je zvoleno: c = 2 mm ŠíĜka pásu nebo pruhu:

K  % 8   3! 8   3! Velikost kroku:

 O% 8 B  3 8   3

48

5.4 Volba polotovaru Pro výrobu dané souþásti se zohlednČním výrobního postupu je možno použít materiál ve formČ pruhĤ plechu nastĜíhaných z tabulí nebo ve formČ pásu plechu odvíjeného ze svitku. Pro výrobu ze svitku je nutné mít k dispozici další pĜídavná zaĜízení, mezi která patĜí odvíjecí zaĜízení, rovnaþka a podavaþ. PĜi Ĝešení výrobního postupu souþásti se vychází z pĜedpokladu, že jsou tyto zaĜízení k dispozici. Využití materiálu pĜi výrobČ z tabule plechu a) podélnČ stĜíhané pruhy Volba rozmČrĤ tabule plechu [14]: RozmČry tabule jsou zvoleny: Bp x Lp x t = 1500 x 3000 x 2 RozmČry nastĜíhaných pruhĤ: šíĜka B = 67,4 mm délka lp = 3000 mm Poþet pruhĤ z tabule plechu: KJ  J   } 3 K 3!

Poþet pruhĤ z jedné tabule musí být zaokrouhlen na celé nižší þíslo, tedy 22 pruhĤ.

Poþet výstĜižkĤ z jednoho pruhu plechu: J  %    !> 3

Poþet výstĜižkĤ z jednoho pruhu musí být rovnČž zaokrouhlen na celé nižší þíslo, tedy 47 výstĜižkĤ. Poþet výstĜižkĤ z tabule plechu:

%G  J  %    !  ! ~ Využití materiálu: G



&  %G >  !   3! KJ  J   

V procentuálním poþtu je využití materiálu vyjádĜeno jako 67,14 %. b) pĜíþnČ stĜíhané pruhy Volba rozmČrĤ tabule plechu [14]: RozmČry tabule jsou zvoleny: Bp x Lp x t = 1500 x 3000 x 2 RozmČry nastĜíhaných pruhĤ: B = 67,4 mm; délka lp = 1500 mm Poþet pruhĤ z tabule plechu: J 

J   } !!  !!€qr  K 3!

Poþet výstĜižkĤ z jednoho pruhu plechu:

% 

KJ



 } !  n~2‚{  3

49

Poþet výstĜižkĤ z tabule plechu:

%G  J  %  !!     ~ Využití materiálu: G

&  %G >     3 KJ  J    V procentuálním poþtu je využití tabule plechu nastĜíhané na pĜíþné pruhy 65,71 %. 

Využití materiálu pĜi výrobČ ze svitku plechu [3] Volba rozmČrĤ svitku: Z katalogu výrobce jsou zvoleny rozmČry: šíĜka: BSV = 70 mm vnitĜní prĤmČr: dSV = 500 mm vnČjší prĤmČr: DSV = 1200 mm Hmotnost svitku:

_  ƒ45P + 9% + „ _  + +  5P   K5P  QH|…†     =  ‡ˆ } > j ! ! Délka pásu ve svitku: 5P 

5P >   !333 K5P    "H|…†     =  ‡ˆ

Poþet výstĜižkĤ ze svitku: P5 

y5



!333  !3 3

Vzhledem k tomu, že poþet kusĤ musí vycházet v celých þíslech a nelze zaokrouhlit na vyšší hodnotu bude poþet výstĜižkĤ z jednoho svitku 7 341 ks. Využití materiálu: |



&5  P5 >  !   3 K5P  5P   !333

V procentuálním vyjádĜení je celkové využití svitku plechu 65,3 %. Nejlepšího využití materiálu je dosaženo pĜi použití tabule plechu 1500 x 3000 x 2, z které jsou nastĜíhány pruhy v podélném smČru. Nevýhoda tohoto polotovaru spoþívá v nutnosti manipulace s jednotlivými pruhy plechu. Vzhledem k tomu, že využití materiálu ve formČ svitku je pouze o 2 % menší, ale odstraĖuje problém s manipulací, byl zvolen jako polotovar k výrobČ souþásti svitek plechu. PotĜebný poþet svitkĤ 5 

‰    !=3 P5 !

Na výrobu roþní produkce 300 000 ks je potĜeba 41 ks svitkĤ.

50

5.5 Výpoþty stĜižné þásti nástroje Výpoþet stĜižné síly Výpoþet stĜižné síly je provádČn dle kap. 3.2. Mez pevnosti ve stĜihu:

Š           !3!‹6A Boþní posuvový stĜižník:


Œ        Š5      3 8   !3    !33  == Kruhový stĜižník:
Ž        Š5    _      !33  3! Obdélníkový stĜižník šíĜky 30 mm:
HŒ@        Š5       8   !    !3!  = Obdélníkový stĜižník šíĜky 3,7 mm:
HŒ+        Š5       8   !    !3!  >> DČlící stĜižník šíĜky 3,7 mm:
HŒC        Š5       8   !    !3!  = Celková stĜižná síla:
5 
Π8  
Ž 8
HŒ@ 8
HŒ+ 8
HŒC 


5  == 8   3! 8 = 8 >> 8 =  >=! } >  Výpoþet stĜižné práce Výpoþet stĜižné práce je provádČn dle kap. 3.2. Dle obr. 3.4 je zvolen souþinitel plnosti diagramu Ȝ = 0,64. StĜižná práce:  
5     3!  >=!   } !‘ Výpoþet stĜižné mezery a stĜižné vĤle Výpoþet stĜižné mezery a stĜižné vĤle je provádČn dle kap. 3.4. Souþinitel závislý na stupni stĜihu je zvolen c = 0,01. StĜižná mezera:         ’      !3!   StĜižná vĤle:    “            

51

Výpoþet stĜižníkĤ [18] StĜižníky je nutno poþítat na otlaþení, kde ıdov znamená napČtí na dosedací ploše stĜižníku v upínací hlavici. PĜi napČtí vČtším jak 180 MPa u oceli (90 MPa u litiny) je nutno použít kalenou opČrnou desku (tl. 4 mm) aby nedošlo k omaþkání. Jako nejmenší dosedací plocha je zvolena plocha kruhového stĜižníku. Dále je nutno kontrolovat stĜižníky na vzpČr. Nevedený stĜižník je možno považovat jako na jednom konci vetknutý a na druhém konci volný. Maximální délka všech stĜižníkĤ je urþena jako kritická vzpČrná délka stĜižníku o nejmenším prĤĜezu. Kontrola stĜižníkĤ na otlaþení: Dovolené napČtí na dosedací ploše stĜižníku je zvoleno ıdov = 180 MPa.
Ž 3!  } ‹6A  =”•– _  =+ &# ! Z výpoþtu vyplývá, že je nutno použít kalenou opČrnou desku.

"#$% 

Kontrola stĜižníkĤ na vzpČr: Koeficient bezpeþnosti je zvolen n = 1,75. Moment setrvaþnosti „I“ je urþen ze vztahu: — O:[;d

_  4# ˜ _  ˜  } 3= 3! 3! )

  _+  i  —   _+    š  3= )   =!>= ™ 
Ž   3!

Výpoþet stĜižnice

PĜi výpoþtu celistvých stĜižnic je možno stĜižnice považovat za rovinné desky namáhané ohybem. Pro výpoþet minimální tloušĢky stĜižnice je zvolen vztah pro obdélníkovou oboustrannČ podepĜenou stĜižnici. Minimální šíĜka stĜižnice: NapČtí v ohybu je zvoleno ıO = 500 MPa.   !  
5 )  >> ›) "H  5.6 Výpoþet ohýbací þásti nástroje Výpoþet ohýbací síly Výpoþet ohýbací síly je provádČn dle kap. 4.6. Síla pro pĜedehnutí:

B   +  h jeœ   +  = jœ
HP      33  !   Síla pro zakružování:
z 

   +  B     +       ! 9Z  52

Celková ohýbací síla:


|H   
HP 8
z    33 8 !  ! Výpoþet ohýbací práce

Výpoþet ohýbací práce je provádČn dle kap. 4.6. Práce pĜi pĜedehnutí:

  33    ‘  Práce pĜi zakružování: HP   
HP  

  !    3=‘  Celková ohýbací práce:

Hz   
z  

|H    HP 8 Hz     8 3 } !‘

Stanovení vĤle mezi ohybníkem a ohybnicí

Výpoþet vĤle mezi ohybníkem a ohybnicí se provádí dle kap. 4.8.2. Souþinitel vlivu tĜení ohýbaného plechu o ohybnici je zvolen c = 0,1.        8      8     

5.7 Poloha stopky

Pro pĜipevnČní upínací hlavice nástroje k beranu lisu je použito upínací stopky, která je umístČna v tČžišti ohýbacích a stĜižných sil. Poloha stopky v ose „x“ Poþetní stanovení polohy tČžištČ ohýbacích a stĜižných sil je provádČno dle kap. 3.6. Poloha tČžištČ v ose „x“ je stanovena jako vzdálenost „X“ mČĜena od osy prvního kruhového stĜižníku (obr. 5.9).

Obr. 5.9 Poloha tČžištČ v ose „x“ – rozmČry v [mm] 53

a
 ^ 
:[   8
Π A 8
Ž  B 8
Ž   8
HŒ@  9 8
HŒ+  h 8
HP  w 8
HP  j 8 8
z  8
HŒC  ‚

a /    3!   8 ==  = 8 3!   8 3!  ! 8 =  = 8 8>>   8 33  ==3 8 33  3 8 !  != 8 8=  

a
 ^  !!>   a
  
Ž 8
Π8
HŒ@ 8
HŒ+ 8  
HP 8
z 8
HŒC a
   3! 8 == 8 = 8 >> 8   33 8 ! 8 = a
 >3 ?

b
^ b


!!> >3 ?  > ?

Poloha stopky v ose „y“ Obdobným zpĤsobem jako v ose „x“ je Ĝešena poloha tČžištČ v ose „y“. Jeho vzdálenost „Y“ je mČĜena opČt k ose prvního kruhového stĜižníku (obr. 5.10).

Obr. 5.10 Poloha tČžištČ v ose „y“ a
 ž 
Ž   8
Ž   8
Ž  A@ 8
HŒC  B@ 8
HŒ+  @ 8
HŒ@  9@ 8
HP  h@ 8 8
HP  h@ 8
Π w@ 8
z  j@ a
 ž  3!   8 3!   8 3!   8 =   8 >>  ! 8 8=  ! 8 33  > 8 33  > 8 ==  > 8 !  3 a
 ž  !3!=   54

a
  
Ž 8
Π8
HŒ@ 8
HŒ+ 8
HŒC 8  
HP 8
z

a
   3! 8 == 8 = 8 >> 8 = 8   33 8 ! a
 >3 D

b
ž b


!3!= >3 D  =3! D

5.8 Volba stroje [30] Celková tváĜecí síla


| 
5 8
|H  >=! 8 !  >3 } >3 

Volba stroje

Vzhledem k výsledné celkové tváĜecí síle je pro výrobu souþásti vybrán lis LEN 40 C (obr. 5.12) slovenského výrobce TOMA INDUSTRIES s.r.o. Trnava. Jedná se o výstĜedníkový lis urþený pro všechny procesy lisování za studena jako je stĜíhání, vystĜihování, dČrování, ostĜihování, ražení, ohýbání, mČlké tažení atd. Pohon lisu zabezpeþuje pĜepínatelný dvojotáþkový elektromotor, což umožĖuje volit poþet zdvihĤ beranu podle technologické potĜeby. Mezi hlavní pĜednosti lisu patĜí mČnitelnost velikosti zdvihu, možnost pĜestavení beranu, pĜesné prodloužené samomazné vedení beranu, valivé uložení výstĜedníkové hĜídele a ojnice a možnost použití mechanizaþního a automatizaþního pĜíslušenství. Schéma lisu je znázornČno na obr. 5.11.

Obr. 5.11 Schéma lisu [30] 55

Tab. 5.1 Základní technické parametry lisu [30] Jmenovitá síla 400 [kN] Využitelný poþet zdvihĤ 35 [min-1] Maximální tloušĢka plechu 6,4 [mm] Stavitelnost zdvihu „A“ 8 až 95 [mm] Stavitelnost beranu „B“ 60 [mm] Vyložení „C“ 265 [mm] SevĜení „E“ 295 [mm] PrĤchod „F“ 300 [mm] RozmČr „H“ 800 [mm] RozmČr „A1“ 1250 [mm] RozmČr „B1“ 2370 [mm] RozmČr „C1“ 1585 [mm] RozmČr „D1“ 1220 [mm] RozmČr „E1“ 830 [mm] 0°, 15°, 30° [°] Sklopení stojanu „α“ Hmotnost lisu 4500 [kg] PĜíkon elektromotoru 10 [kW]

Obr. 5.12 Lis LEN 40 C [30]

5.9 Popis nástroje Sdružený postupový nástroj je sestrojen tak, že umožĖuje kompletní výrobu dané souþásti za použití technologií stĜíhání a ohýbání. Souþást je v nČm vyrobena v šesti krocích. Schéma konstrukce nástroje je znázornČno na obr. 5.13. Pro lepší pĜehlednost je na obr. 5.14 zobrazen 3D model.

Obr. 5.13 Schéma nástroje Vedení nástroje je zajištČno pomocí þtyĜech vodících sloupkĤ, které jsou zalisovány v základní desce (1). Horní upínací deska (2) je po tČchto sloupcích vedena pomocí vodících pouzder, která jsou na ní zalisována. Z dĤvodu zamezení vzniku chyby pĜi montáži nástroje mají levé a pravé vodící sloupky rozdílné prĤmČry. 56

V horní þásti nástroje jsou umístČny tĜi kruhové stĜižníky (10), tĜi obdélníkové (11, 12, 14) a boþní ostĜihovací nĤž (13). K upínací desce jsou pĜipevnČny pomocí osazení a z vrchu jsou opĜeny o kalenou opČrnou desku (5). Stejným zpĤsobem je zde ukotven ohybník (16) a klín (18), který slouží k Ĝízení pohybu zakružovací þelisti (17). Vzájemná poloha kotevní desky a upínací desky je zajištČna pomocí kolíkĤ a jejich pevné spojení je zabezpeþeno pomocí šroubĤ. Na vrchní stranČ upínací desky je umístČna stopka (41), která slouží k upnutí horní þásti nástroje do beranu lisu. Její poloha se nachází pĜímo v tČžišti stĜižných a ohýbacích sil, þímž je zamezeno vzniku klopného momentu, který nepĜíznivČ zatČžuje nástroj i beran lisu. Ve spodní þásti nástroje je umístČna základová deska, na které jsou zalisovány dva pĜepravní dorazy (26). Dále jsou k ní pĜipevnČny stĜižnice (6,7) konstruovány jako celistvé, ohybnice (8) a vedení pro zakružovací þelist (9). Zakružovací þelist (17) se pohybuje ve smČru kolmém na smČr posuvu plechu. Její navrácení do výchozí polohy je zajištČno pomocí pružiny. Pás plechu je veden pomocí dvou vodících lišt, na kterých je položena vodící deska (3), která umožĖuje pĜesné vedení stĜižníkĤ PĜesná délka kroku je zajištČna boþním ostĜihovacím nožem a pĜesnou polohu plechu vymezuje hledáþek. Hotová souþást je odstĜižena v posledním kroku a usmČrnČna skluzem mimo nástroj.

Obr 5.14 3D Model nástroje

57

6 TECHNICKO-EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ [13] Úþelem technicko-ekonomického zhodnocení je zjistit náklady na výrobu jedné souþásti a následnČ urþit, od jakého množství vyrobených kusĤ se výroba stává ziskovou. Plánovaná velikost roþní produkce je stanovena na 300 000 ks. V technické kalkulaci jsou jednotlivé kalkulaþní položky vyjádĜeny v technických mČrných jednotkách. Celkové náklady na výrobu souþásti se skládají z jednotlivých dílþích nákladĤ, mezi které patĜí náklady na materiál, náklady na mzdy a režii, náklady na spotĜebovanou energii a náklady na výrobu nástroje. Náklady na poĜízení nového stroje nejsou v této kalkulaci obsaženy – vychází se z pĜedpokladu, že stroj je již majetkem firmy a není souþástí odpisĤ. Náklady na materiál [8] Dle kap. 5.4 je jako výchozí polotovar zvolen svitek plechu o hmotnosti mSV = 513,9 kg. K výrobČ 300 000 kusĤ je zapotĜebí nS = 41 svitkĤ. Celková hmotnost svitkĤ:

|5  5P  5  >  ! } 3>> j Náklady na nákup svitkĤ:

Ÿ  |5   Ÿ  3>>  > } 333!=l¡ Hmotnost jedné souþásti: 5HI  &5HI    QH|…†  =!==    =  ‡ˆ } ! j Celková hmotnost souþástí: |5HI  5HI  ‰  !   }  j Celková hmotnost odpadu: |H  5| |5HI  3>>  } 3>> j Zhodnocení odpadu [1]: Cena zhodnocení odpadového materiálu je stanovena CZO } 3,1 Kþ/kg

YH  |H   zH  3>>   } !333>l¡ Celkové náklady na materiál:

|Ÿ  Ÿ YH  333!= !333> } >>>l¡ Náklady na materiál jedné souþásti: Ÿ@ 

|Ÿ >>>  } >l¡¢ ~ ‰ 

Náklady na mzdy PĜi výpoþtu nákladĤ na mzdy je uvažována pracovní doba dlouhá 7,5 hod, která je rozdČlena do tĜí fází a to: tp = 0,5 hod – pĜípravný þas tv = 6,5 hod – výrobní þas tk = 0,5 hod – kontrolní þas

58

Poþet vyrobených souþástí za hodinu: Poþet zdvihĤ lisu je zvolen nZ = 20 min-1.

5£  z  3    3   ~¢ m9. Poþet vyrobených souþástí za smČnu:

55  5£   %    3  = ~¢~¤r Poþet smČn:

5Ÿ 

‰    =!3 55 =

Na produkci 300 000 ks je potĜeba 39 smČn. Poþet hodin potĜebných na výrobu: £  5Ÿ  ƒ J 8  % 8  : „  >   8 3 8   > m9. PĜímé náklady na mzdy [25]: Mezi pĜímé náklady na mzdy jsou zapoþítány mzdy výrobních dČlníkĤ za odpracovaný þas, které souvisejí s výkonem. Hodinová mzda je stanovena na 130 Kþ/hod. yŸz  £  ¥  >    =l¡ Ostatní pĜímé náklady na mzdy: V ostatních pĜímých nákladech je zahrnuto zdravotní a sociální pojištČní hrazené zamČstnavatelem, jehož výše je v ýR stanovena na 9 % a 25 %. l y  > 8   !

HyŸz  l y  yŸz  !  =  >=l¡ Celkové pĜímé náklady na mzdy:

|yŸz  yŸz 8 HyŸz  = 8 >=  >l¡ Náklady na spotĜebovanou energii PĜíkon lisu: PL = 10 kW PĜíkon ostatních pĜídavných zaĜízení: PPZ = 5 kW Celkový pĜíkon strojĤ: 6|  6† 8 6yz   8    ¦ Náklady na spotĜebovanou energii: Cena elektrické energie CEL = 4,2 Kþ/kWh. …†  6|  £   …†    >  !  =!l¡ Režijní náklady [21], [27] Režijní neboli nepĜímé náklady jsou spoleþné pro celou výrobu všech výrobkĤ nebo šíĜeji pro celý podnik. PatĜí sem napĜíklad odpisy dlouhodobého majetku, mzdy režijních pracovníkĤ (vedoucí výroby), ale i mzdy administrativního aparátu podniku. Tyto náklady obvykle nelze pĜímo pĜiĜadit na kalkulaþní jednici, a proto se využívá rĤzných metod, 59

napĜíklad prostá kalkulace dČlením, pĜirážková kalkulace þi kalkulace s pomČrovými þísly. PĜedbČžná kalkulace režijních nákladĤ vychází obvykle z rozpoþtĤ režijních nákladĤ. Výše režijních nákladĤ je stanovena: - výrobní režie 110 % => VR = 1,1 - správní režie 80 % => SR => 0,8

  t 8 &   |yŸz   8 =  >  >3!l¡ Celkové náklady na mzdy:

|Ÿz  |yŸz 8   > 8 >3!  !>l¡ Náklady na nástroj

Náklady na výrobu nástroje jsou urþeny s pĜihlédnutím k podobným nástrojĤm, které jsou na trhu k dispozici. Vychází se z pĜedpokladu, že výrobce nemá k dispozici vlastní nástrojárnu a bude muset využít služeb jiné firmy. To se promítne na koneþné cenČ nástroje, která bude navýšena o zisk dodavatele a náklady na dopravu. Výsledná cena nástroje je tedy stanovena na: NN = 350 000 Kþ. Cena souþásti Pro stanovení ceny souþásti je použita metoda „COST PLUS PRICING“, kde je výsledná cena stanovena na základČ vypoþtených nákladĤ na jednotku navýšena o firmou požadovanou ziskovou pĜirážku. Náklady na výrobu jedné souþásti: P@ 

|Ÿz 8 § !> 8  8 Ÿ@  8 >  3l¡¢ ~ ‰ 

Celkové cena jedné souþásti:

Na jedné souþásti je poþítáno se ziskem 40 %. => KZ = 1,4

 |  P@  l z  3  !  =l¡ Stanovení bodu zvratu [11], [31]

Bod zvratu je takové množství produkce firmy, pĜi kterém nevzniká žádný zisk ani ztráta. Analýza bodu zvratu vychází z kapacitního þlenČní nákladĤ na fixní a variabilní a slouží pĜedevším ke zjištČní kritického množství produkce, minimální prodejní ceny a maximálních pĜípustných nákladĤ. Cílem výrobce je produkovat zisk, a proto se musí pohybovat s objemem produkce nad tímto bodem. Fixní náklady: [32] Fixní náklady jsou takové náklady, které se se zmČnou objemu výroby nemČní. Firma je musí vynakládat pĜi každém (tedy i nulovém) objemu výroby. Fixní náklady zpravidla nelze mČnit v krátkých þasových obdobích. Jako pĜíklad je možno uvést odpisy budov a strojního vybavení, náklady na vytápČní a osvČtlení budov, náklady na ostrahu podniku atd.


  § 8 |Ÿz |yŸz   8 !> >  !!3!l¡ 60

Variabilní náklady: Variabilní náklady jsou náklady, které se se zmČnou objemu výroby mČní. Jsou zde zahrnuty napĜíklad pĜímé mzdy, náklady na pĜímý materiál a energie bezprostĜednČ vynaložené na zhotovení výrobku. Tyto náklady se s objemem produkce mohou mČnit lineárnČ nebo nelineárnČ (progresivnČ nebo degresivnČ) t  Ÿ@ 8 Bod zvratu: ¨

|yŸz >  > 8  !l¡¢ ~ ‰ 


 !!3!   >3 ~  | t = !

PĜi vyrobení 151 966 ks souþástí nastává bod zvratu „Z“ a produkcí dalších kusĤ je zajištČn zisk. Plánovaná produkce výroby je 300 000 ks, z þehož vyplývá, že navržená technologie je z ekonomického hlediska efektivní. Na obr. 7.1 jsou v pĜehledném grafu znázornČny pĜímky „fixních nákladĤ“, „celkových nákladĤ“ a „celkových tržeb“. PrĤseþík „Z“ pĜímek „celkové náklady“ a „celkové tržby“ oznaþuje bod zvratu. 






Náklady a tržby [Kþ]



















Z

  








  

























































Výrobní množství Q [ks] Obr. 7.1 Bod zvratu „Z“

61








8 ZÁVċRY VyrábČná souþást - pant je prostorového tvaru s otvory, na jedné stranČ zakroužena do úhlu 310°, vyrábČna z ocelového plechu 11 321 tloušĢky 2 mm v sérii 300 000 ks za rok. Její délka v rozevĜeném stavu je 115 mm, šíĜka v nejširším místČ pĜibližnČ 70 mm a nejsou na ni kladeny žádné zvýšené nároky na geometrickou pĜesnost ani jakost povrchu. Výroba je realizována v postupovém sdruženém nástroji kombinací stĜihání a ohýbání se zakružováním. Konstrukce nástroje je Ĝešena formou vodícího stojánku s pevnou vodící deskou, která složí k vedení stĜižníkĤ a ohybníku umístČných v horní þásti nástroje. Výchozí polotovar je zvolen ve formČ svitku, který prochází skrz odvíjecí a rovnací zaĜízení až mezi vodící lišty nástroje. Správná vzdálenost kroku je zajištČna pomocí boþního ostĜihovacího nože a správné usazení polotovaru v nástroji pomocí hledáþku. Souþást je vyrábČna postupnČ v šesti krocích, pĜiþemž je až do posledního kroku spojena úzkou pĜepážkou. Na základČ technologických výpoþtĤ je pro nástroj zvolen vhodný stroj, kterým je výstĜedníkový lis LEN 40 C od firmy TOMA INDUSTRIES s.r.o., Trnava. V technicko-ekonomickém hodnocení jsou vypoþteny náklady na výrobu jednoho kusu, pĜiþemž je uvažováno se ziskem 40 %. Po vyrobení 151 966 ks, tedy pĜibližnČ v pĤlce roþní produkce, nastává bod zvratu a výrobou dalších kusĤ je produkován zisk, z þehož vyplývá, že zvolená technologie výroby je vhodná.

62

SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ 1.

Alfašrot: Kovošrot, ekologická likvidace odpadĤ [online]. 2010 [cit. 2011-05-22]. Ceník železného šrotu. Dostupné z WWW: .

2.

BAREŠ, Karel, et al. Lisování. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1971. 542 s.

3.

BLAŽEK, Petr. NOVÁ HUġ - Válcovna za studena spol. s.r.o. [online]. 2008 [cit. 201105-22]. Katalog pásové oceli válcované za studena. Dostupné z WWW: .

4.

BOBýÍK, Ladislav. StĜižné nástroje pro malosériovou výrobu. Vyd. 1. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury, 1983. 213 s.

5.

DěEZY/VODOVODNÍ BATERIE [online]. 2008 [cit. 2011-05-22]. DĜezy kuchyĖské Pyramis. Dostupné z WWW: .

6.

DVOěÁK, Milan a Michaela MAREýKOVÁ. TECHNOLOGIE TVÁěENÍ [online]. 2006 [cit. 2011-05-22]. Dostupné z WWW: .

7.

DVOěÁK, Milan, František GAJDOŠ a František NOVOTNÝ, Karel. Technologie tváĜení: plošné a objemové tváĜení. 2. vydání. Brno: AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, 2007. 169 s. ISBN 978-80-214-3425-7.

8.

Ferona: Velkoobchod hutním materiálem [online]. 2004, 2011 [cit. 2011-05-22]. Dostupné z WWW: .

9.

FOREJT, Milan a Miroslav PÍŠKA. Teorie obrábČní, tváĜení a nástroje. Vyd. 1. Brno: AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, 2006. 225 s. ISBN 80-214-2374-9.

10.

Feromat.cz: hutní a spojovací materiál [online]. 1997 [cit. 2011-05-09]. Jakosti ocelí. Dostupné z WWW: .

11.

Katedra ekonomiky a Ĝízení ve stavebnictví: þlenČní nákladĤ, analýza bodu zvratu [online]. Praha: 2008 [cit. 2011-05-22]. Náklady v podniku. Dostupné z WWW: .

12.

KOTOUý, JiĜí et al. TváĜecí nástroje. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ýVUT, 1993. 349 s. ISBN 80-01-01003-1.

13.

KRUTINA, Václav a Martina NOVOTNÁ. Ekonomika podniku. 1. vyd. ýeské BudČjovice: Jihoþeská univerzita v ýeských BudČjovicích ZemČdČlská fakulta, 2004. 112 s. ISBN 80-7040-732-8.

14.

LEINVEBER, Jan, Pavel VÁVRA a Jaroslav ěASA. Strojnické tabulky. 3. doplnČné vydání. Praha: Scientiea, spol. s.r.o. pedagogické nakladatelství, 1999. 985 s. ISBN 807183-164-6.

15.

LENFELD, Petr. Technologie II: tváĜení kovĤ, zpracování plastĤ [online]. Liberec: Technická univerzita Liberec, 2005 [cit. 2011-05-22]. Dostupné z WWW: .

16.

MATIASOVITS, Petr. Autodeskclub.cz [online]. 26.11.2010 [cit. 2011-05-09]. Jak na plechy v Inventoru?. Dostupné z WWW: .

17.

Normy ýSN - Bezpeþnostní tabulky [online]. 2005 [cit. 2011-05-09]. Náhled normy CSN 41 1321. Dostupné z WWW: .

18.

NOVOTNÝ, Karel. TváĜecí nástroje. Vyd. 1. Brno: Nakladatelství Vysokého uþení technického v BrnČ, 1992. 186 s. ISBN 80-214-0401-9.

19.

NOVOTNÝ, J. a Z. LANGER: StĜíhání a další zpĤsoby dČlení kovových materiálĤ; Redakce báĖské a strojírenské literatury; 1. vyd. L 13–B3-IV- 41/22674; SNTL – Nakladatelství technické literatury, n. p.; 1980; 216 str.

20.

Nyprohutni.cz: Váš dodavatel hutního materiálu ... již 20 let [online]. 1998 [cit. 201105-09]. Ocelové plechy válcované za studena . Dostupné z WWW: .

21.

Obchodní akademie Karviná, s.r.o. [online]. 2010 [cit. 2011-05-22]. Kalkulace 1. Dostupné z WWW: <www.obaka-karvina.cz/files/eko04.ppt>.

22.

ROMANOVSKIJ, V. PĜíruþka pro lisování za studena. Vyd. 1. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, n. p., 1959. 540 s. L13-E14-III/2395.

23.

ěASA, Jaroslav a Zuzana KEREýANINOVÁ. MM PrĤmyslové spektrum [online]. 12. kvČtna 2008 [cit. 2011-05-23]. Nekonvenþní metody obrábČní. Dostupné z WWW: .

24.

Strojárska technológia [online]. 2009 [cit. 2011-05-22]. Operácie strihania – rozdelenie a princíp. Dostupné z WWW: .

25.

StĜední odborná škola dopravy a cestovního ruchu [online]. 2000 [cit. 2011-05-22]. Kalkulace nákladĤ. Dostupné z WWW: .

26.

Technologie tváĜení - klasická technika [online]. 2005 [cit. 2011-02-14]. AB Komponenty. Dostupné z WWW: .

27.

Testy z úþetnictví [online]. 2006 [cit. 2011-05-22]. Slovníþek úþetních pojmĤ. Dostupné z WWW: .

28.

Urbania s.r.o.: mČstský mobiliáĜ [online]. 2010 [cit. 2011-05-22]. Ochranná mĜíž TAULAT A29A - 1500x1500. Dostupné z WWW: .

29.

VANýURA, Martin. Konstrukteri.eu [online]. 22.9.2008 [cit. 2011-05-09]. Tabulka srovnání ocelí podle ýSN 11 xxx. Dostupné z WWW: .

30.

Výroba tvárniacej techniky [online]. 2006 [cit. 2011-05-22]. TOMA INDUSTRIES s.r.o. Dostupné z WWW: .

31.

Vysoká škola finanþní a správní [online]. 2005 [cit. 2011-05-22]. Bod zvratu a plánování výrobních kapacit. Dostupné z WWW: .

32.

Ekonomie - otázky [online]. 2000 [cit. 2011-05-24]. Fixní náklady (FC). Dostupné z WWW: .

SEZNAM SYMBOLģ A ZKRATEK Symbol

Popis

Jednotka

A A80 ACO AOU AOV AOZ B Bp BSV b b0 CC CEL CM CZO c D DS Dsd DSV d dk dkd ds2 dSV dz E FKR FN FOB1 FOB2 FOB3 FOU FOV FP FS FSmax f h he1 hpl hs hv I KP

stĜižná práce tažnost celková ohýbací práce práce síly pĜi ohybu do „U“ práce síly pĜi ohybu do „V“ práce pĜi zakružování šíĜka pruhu nebo pásu šíĜka tabule plechu šíĜka svitku šíĜka pĜepážky šíĜka ohýbané souþásti celková cena souþásti cena elektrické energie cena materiálu cena zhodnocení odpadového materiálu šíĜka okraje stĜíhaného boþním nožem jmenovitý rozmČr výstĜižku jmenovitý rozmČr stĜižnice pĜi vystĜihování jmenovitý rozmČr stĜižnice pĜi dČrování velký prĤmČr svitku jmenovitý rozmČr dČrovaného otvoru jmenovitý rozmČr stĜižníku pĜi vystĜihování jmenovitý rozmČr stĜižníku pĜi dČrování prĤmČr osazení u stĜižníku prĤmČru 5 mm malý prĤmČr svitku vnČjší prĤmČr zakružované þásti modul pružnosti E = 2,01·105 stĜižná síla u kruhového stĜižníku fixní náklady stĜižná síla u obdélníkového stĜižníku šíĜky 30 mm stĜižná síla u obdélníkového stĜižníku šíĜky 3,7 mm stĜižná síla u stĜižníku pĜepážky šíĜky 3,7 mm síla pĜi ohybu do „U“ síla pĜi ohybu do „V“ síla pĜidržovaþe stĜižná síla maximální stĜižná síla souþinitel tĜení pracovní zdvih hloubka elastického vniknutí stĜižníku hloubka plastického vniknutí stĜižníku hloubka vniknutí stĜižných hran výška výstĜižku kvadratický moment procentuální vyjádĜení výše pojistného

[J] [%] [J] [J] [J] [J] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [Kþ] [Kþ/kWh] [Kþ] [Kþ/kg] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [MPa] [N] [Kþ] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [N] [-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm4] [-]

KZ k k1 kc ks ks L LC Lp LP LSV l l0 l1 lkrit lp lu lV lv m mCO mCS mCSOU ms mSOU mSV NCM NCPMZ NEL NM NM1 NN NOPMZ NP NPMZ NV1 n nb nH np nS nSH nsm nSS nSV nSOU nv nvc nZ PC Pk

procentuální vyjádĜení zisku velikost kroku souþinitel urþující poloho neutrální plochy v závislosti na R0/t celkový souþinitel využití materiálu stĜižný odpor poþet kusĤ délka kĜivky stĜihu celková délka výchozího polotovaru délka pruhu nebo pásu vþetnČ koncových odpadĤ délka tabule plechu délka pásu ve svitku šíĜka ohybnice délka ohnutého úseku v neutrální ploše rozvinutá délka ohybu „ȡ1“ kritická délka stĜižníku délka pásu vzdálenost mezi opČrami ohybnice pĜi ohybu do „U“ délka výstĜižku vzdálenost mezi opČrami ohybnice pĜi ohybu do „V“ koeficient zaplnČní grafu celková hmotnost odpadu celková hmotnost svitkĤ celková hmotnost souþástí stĜižná mezera hmotnost souþásti hmotnost svitku celkové náklady na materiál celkové pĜímé mzdy náklady na spotĜebovanou elektrickou energii náklady na nákup svitkĤ náklady na materiál jedné souþásti náklady na nástroj ostatní pĜímé náklady neutrální plocha pĜímé náklady na mzdy náklady na výrobu jedné souþásti zvyšující koeficient, zahrnující vliv vnČjších podmínek pĜi stĜíhání souþinitel bezpeþnosti poþet hodin potĜebných na výrobu poþet pruhĤ z tabule plechu poþet svitkĤ poþet souþástí vyrobených za hodinu poþet smČn poþet souþástí vyrobených za smČnu poþet výstĜižkĤ ze svitku poþet souþástí poþet výstĜižkĤ z jednoho pruhu plechu poþet výstĜižkĤ z tabule plechu poþet zdvihĤ za minutu celkový pĜíkon strojĤ výrobní tolerance stĜižníku

[-] [mm] [-] [-] [MPa] [-] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [-] [kg] [kg] [kg] [mm] [kg] [kg] [Kþ] [Kþ] [Kþ] [Kþ] [Kþ/ks] [Kþ] [Kþ] [mm2] [Kþ] [Kþ/ks] [-] [-] [-] [-] [-] [ks/hod] [-] [ks/smČna] [-] [-] [-] [-] [min-1] [kW] [mm]

PL PPZ Ps Pu Q Re Rm Rmax Rmin Ro RO rm S Sd SR Ss SSOU t tk tmax tp tv VN VR v vmin w x z zO

pĜíkon lisu pĜíkon všech pĜídavných zaĜízení výrobní tolerance stĜižnice dovolená úchylka výrobku poþet vyrábČných kusĤ mez kluzu mez pevnosti maximální polomČr ohybu minimální polomČr ohybu polomČr zaoblení ohybníku polomČr ohybu polomČr zaoblení ohybnice plocha stĜižníku jmenovitá dosedací plocha procentuální vyjádĜení správních režijních nákladĤ plocha souþásti bez otvorĤ obsah souþásti tloušĢka plechu kontrolní þas nejvČtší tloušĢka plechu pĜípravný þas výrobní þas variabilní náklady procentuální vyjádĜení výrobních režijních nákladĤ stĜižná vĤle minimální stĜižná vĤle hodinová sazba velikost posunutí neutrální osy od pĤvodního prĤĜezu stĜižná mezera zhodnocení odpadu

[kW] [kW] [mm] [mm] [-] [MPa] [MPa] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm2] [mm2] [-] [mm2] [mm2] [mm] [hod] [mm] [hod] [hod] [Kþ] [-] [mm] [mm] [Kþ/hod] [mm] [mm] [Kþ]

α ȕ Ȗ İtmax İtmin Ȝ µ ȡ ȡ1 ȡOCEL ıdov ıO IJ ij

úhel ohybu úhel odpružení úhel ohnutého úseku trvalá pomČrná deformace kritická pomČrná deformace souþinitel plnosti diagramu souþinitel bezpeþnosti polomČr neutrální plochy polomČr ohybu hustota oceli dovolené napČtí v tahu napČtí v ohybu napČtí ve stĜihu úhel zkosení stĜižníku

[°] [°] [°] [-] [-] [-] [-] [mm] [mm] [kg/m3] [MPa] [MPa] [MPa] [°]