Katedra konstruování strojƽ Fakulta strojní
KϬ5ͲPLASTOVÉ1>z
KINEMATICKÉ ELEMENTY
doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. a kolektiv
verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpoētem eské republiky
Hledáte kvalitní studium? Nabízíme vám jej na KatedƎe konstruování strojƽ Katedra konstruování strojƽ je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západoēeské univerzitĢ v Plzni a patƎí na fakultĢ k nejvĢtším. Fakulta strojní je moderní otevƎenou vzdĢlávací institucí uznávanou i v oblasti vĢdy a výzkumu uplatŸovaného v praxi. Katedra konstruování strojƽ disponuje modernĢ vybavenými laboratoƎemi s poēítaēovou technikou, na které jsou napƎ. studentƽm pro studijní úēely neomezenĢ k dispozici nové verze pƎedních CAD (Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systémƽ. LaboratoƎe katedry jsou ve všední dny studentƽm plnĢ k dispozici napƎ. pro práci na semestrálních, bakaláƎských ēi diplomových pracích, i na dalších projektech v rámci univerzity apod. Kvalita výuky na katedƎe je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na kterém se prƽbĢžnĢ, zejména po absolvování jednotlivých semestrƽ, podílejí všichni studenti. V souēasné dobĢ probíhá na katedƎe konstruování strojƽ významná komplexní inovace výuky, v rámci které mj. vznikají i nové kvalitní uēební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro podporu výuky. Jeden z výsledkƽ této snahy máte nyní ve svých rukou. V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na katedƎe také do spolupráce s pƎedními strojírenskými podniky v plzeŸském regionu i mimo nĢj. \ada studentƽ rovnĢž vyjíždí na studijní stáže a praxe do zahraniēí. Nabídka studia na katedƎe konstruování strojƽ: BakaláƎské studium (3roky, titul Bc.) Studijní program
B2301: strojní inženýrství („zamĢƎený univerzitnĢ“)
B2341: strojírenství (zamĢƎený „profesnĢ“)
ZamĢƎení
Stavba výrobních strojƽ a zaƎízení Dopravní a manipulaēní technika
Design prƽmyslové techniky Diagnostika a servis silniēních vozidel Servis zdravotnické techniky
Magisterské studium (2roky, titul Ing.) Studijní program ZamĢƎení
N2301: Strojní inženýrství Stavba výrobních strojƽ a zaƎízení Dopravní a manipulaēní technika
Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz
Západoþeská univerzita v Plzni, 2013
ISBN © doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. Ing. Eduard Müller Ing. Štěpán Heller
KINEMATICKÉ ELEMENTY ZÁKLADNÍ POPIS
• • • • • • • • • •
Používají se pro výrobu podkosových dutin, které není možné vyrobit běžným odformováním výrobku. Rozhodnutí o použití kinematických elementů na formě je závislé na sériovosti. Vhodné pro velkosériovou výrobu Skupina kinematického elementu: šíbr, vodící kolík, kluzné vedení elementu Šíbr (kinematický element) – zajistí vyplnění tvarové dutiny, která po odformování nebude vyplněna taveninou – Pohybuje se nejčastěji kolmo na osu nástroje Vodící kolík – vytváří posun mechanicky ovládaného šíbru Kluzné vedení – Slouží pro uložení šíbru ve vlastní dráze posuvu Ovládání mechanické nebo hydraulické U tvarově složitějších součástí a větších šíbrů je nutné zajistit jejich chlazení Konstrukční obecná pravidla – Vodící lišty jsou připevněny šrouby a případně kolíky Obrázek 1 Kolík DIN 7979 (DIN 7979) ty umístíme vždy na vnější stranu od šroubů – Je-li šířka šíbru větší než její délka, je třeba boční vedení doplnit o středové vedení – Je-li šíbr 2x širší než jeho délka, je třeba středové vedení provést symetricky a na dvou místech – Dále je důležité sledovat poměr mezi délkou a výškou, z důvodu vyvrácení – Vrtání pro kolík musí být o 1-2mm větší než průměr kolíku. Drsnost stěny 1,6 Ra a nebo lepší – Běžné uložení vodících kolíků je pod úhlem 180÷200,(vůči rovině pevné upínací desky lisu viz kapitola vstřikovací lisy) málo používané jsou úhly 230÷250 – Nefunkční vodící plochy je nutné konstruovat s vůlí
Zdroj: http://www.norelem.de/App/WebObjects/XSeMIPSNORELEMDE.woa/cms/page/locale.enAU/pid.7.11.1034.212/agid.2 396.12890.2788/ecm.ag/Cylindrical-pins-with-internal-thread%07DIN-7979.html
Vůle
Obrázek 2 Konstrukční uložení šíbru
• •
Výhody použití kinematických elementů – není zapotřebí dalších výrobních procesů (vrtání nebo sekání) – Úspora času při výrobě – Zvýšení účinnosti nástroje Nevýhody použití kinematických elementů – Složitější konstrukce formy – Náročnější údržba – Náchylnější k poruchovosti
ŠÍBRY OVLÁDANÉ ŠIKMÝMI KOLÍKY • • • • • • •
Nejčastější ovládací mechanismus šíbrů na formách Zdvih je závislý na úhlu nastavení kolíku, úhlu dráhy čelisti a délce šikmého kolíku Přesahovala-li by délka šikmého kolíku hranici půdorysné plochy formy, je nutné použít hydraulické ovládání Kolíky jsou zatěžovány zvýšeným cyklickým ohybovým namáháním. Vlivem toho jsou náchylné k poškození. Jezdí-li šíbr pod úhlem nakloněné rovině vůči rovině pevné upínací desky lisu, je zapotřebí pro stanovení celkového úhlu přičíst úhel dráhy šíbru k úhlu kolíku Způsoby montáže kolíku – Šroubem procházejícím skrz kolík o adekvátní velikosti vůči průměru kolíku – Osazením dříku kolíku a seříznutím dosedací plochy – Stavěcím šroubem mezi kolíkem a rámem formy (nedoporučuje z důvodu montáže) Materiály – ČSN 14 220 nebo dle DIN 1.2162 Povrchové úpravy – cementováno a kaleno na hodnotu 60±2 HRc
Obrázek 3 Šikmý kolík se zářezy a otvorem pro šroub
Uzavírací klín šíbru
Obrázek 4 Pojištění koliku proti posunutí a otočení
Úhel kolíku
Obrázek 5 Vůle mezi kolíkem a šíbrem
ŠÍBRY OVLÁDANÉ HYDRAULICKÝM VÁLCEM •
Používá se v případě dlouhého chodu šíbru, potřeby pohybu šíbru nezávislého na pevné části, nebo velkých úhlů naklopení vůči základní rovině.
Obecná pravidla – Obě polohy šíbrů musí být hlídané koncovými spínači – Z důvodu tlaku taveniny, který působí na šíbr je nutné, šíbr dobře zaklínovat – Je-li nutné, aby čelist odjela ještě před otevřením formy musí být použitý tzv. blokovací válec – U děrovacích šíbrů je nutné ve spojce mezi válcem a šíbrem tlaková vůle, aby poslední pohyb při sjíždění formy zajišťoval uzavírací klín. Hydraulický válec musí dosáhnout maximálního zdvihu 0,5 ÷ 1mm před koncem dráhy šíbru. Tato hodnota je korekcí spojky.
Hydraulický válec
Pístnice
Šíbr
Obrázek 6 Hydraulicky ovládaný šíbr
Vůle mezi spojkou a šíbrem Obrázek 7 Řez sestavy šíbru
ŠÍBRY • • • • • • •
Šíbr je kinematický člen, který slouží pro výrobu tvarových podkosů a vyplnění dutin požadovaným tvarem Materiály – 1.2324 ESU, 1.2343 Pro lepších kluzné vlastnosti je vhodné styčné vodící plochy povrchově upravit (např. povrchová úprava Balinit). Tím se zvedne účinnost nástroje, prodlouží jeho životnost a sníží náklady na údržbu. Šíbr je vyroben z monolitického bloku, který se rozděluje na tvarovou a vodící část. Větší a hodně tepelně namáhané šíbry je nutné opatřit vrtáním, kterým proudí kapalina pro odvod tepla z dutiny. Z důvodu montážních vůlí je šíbr, opatřen uzavíracím klínem, který zajistí vymezení montážních vůlí. Úhel uzavíracího klínu šíbru je o 20 větší než úhel vodícího kolíku – viz. obr. 5
Vrtání chladících kanálů
Otvor pro kolík Uzavírací klín
Tvarová část šíbru
Vodící plochy šíbru
Obrázek 8 Popis šíbru
Obrázek 9 Šíbry
Popis (Eingang)vstupu a výstupu (Ausgang)
VEDENÍ ŠÍBRU • • • • • • •
Součásti, které zajištují vedení šíbru v určené trajektorii. Vodící sada je složená z prostřední podkladové destičky a bočních vodících lišt Destičky obsahují mazací drážky, jsou umístěné na kontaktní ploše a pod úhlem 450. Hloubka a rozteč je závislá na velikosti konstrukce vedení. Materiály – 1.2842,1.2767 Pro zvýšení životnosti se stykové plochy povrchově upravují kalením Mazací drážky zajistí větší zásobu maziva u vedení a jsou vyráběné v otevřeném nebo uzavřeném provedení Trendem je použití samomazných destiček – destička obsahuje grafitové segmenty
Obrázek 12 Otevřené provedení prostřední destičky
Obrázek 13 samomazná destička (Hasco)
Obrázek 10 Uzavřené provedení
Obrázek 11 Otevřené provedení bočního vedení
Prostřední destička s průchozí drážkou pro šikmý kolík
Otvory pro šrouby
Boční vodící lišty Obrázek 14 Sestava vedení
Otvory pro kolíky
KONCOVÉ SPÍNAČE, POJIŠTĚNÍ A ARETACE ŠÍBRU • • • • • • •
Koncové spínače jsou umístěny u šíbrů , které jsou ovládané hydraulickými válci a snímá polohu šíbru. Z důvodu pohybu šíbru v kluzném vedení je nutné do konstrukce s mechanickým ovládáním zahrnout pojistné členy (zámky), které zabrání pohybu šíbru v otevřené formě. Pojistné členy mohou být umístěny na bočních stěnách kapes nebo zapuštěny do spodní plochy vedení. Aretovací člen se používá z důvodu vymezení vůlí a určení přesné pozice šíbru v kluzném vedení. Umístění Aretovacích členů je závislé na konstrukci vedení. Nejčastěji bývá na prostřední kluzné destičce. Tyto komponenty jsou dodávané jako nakupované díly od výrobců - HASCO, MEUSBURGER atd. Šíbry aretované kolíčkem (viz. obr 16) musí být opatřeny dorazem, zajišťujícím šíbr proti vypadnutí z formy
Obrázek 15 Zámek
Obrázek 16 aretace šíbru
kolík Zámek
Obrázek 17 Zámek umístěný na boční stěně
kolík
Zámek
Obrázek 18 Zámek umístěný pod šíbrem
Koncové spínače Dorazy
Obrázek 19 Koncové spínače u hydraulického pohonu
DALŠÍ MOŽNOSTI VÝROBY PODKOSOVÝCH PLOCH Šíbry jsou použitelné zejména pro formování tvarů, přístupných zvnějšku výlisku. Jejich použití pro vnitřní plochy je možné pouze pro určité tvary a je značně komplikované. Pro výrobu podkosů jsou k dispozici i další speciální technologie. Vytáčecí forma Na vyhazovací mechanizmus je pomocí ozubených kol navázaný otočný trn, který se roztočí zároveň s vyhazováním výlisku. Typickou aplikací je výroba vnitřních závitů Speciální vyhazovače - Šikmý vyhazovač: Požadovaný tvar je vytvořen na speciálním vyhazovači, který se během vyhazování posouvá ve vedení do stran - Pružný vyhazovač: Vyhazovač je ve vedení uložen předpružený. Při jeho vysunutí se automaticky vyhne do strany, a uvolní tak výlisek.
Obrázek 20 Šikmý vyhazovač Zdroj:
http://www.svetplastu.eu/doc/SP_ZARI_2010_PART17.pdf
Obrázek 21 Pružný vyhazovač Zdroj: http://www.tracepartsonline.net/(S(jsxn0xvmiyxr4t5zj2tb m5a4))/PartsDefs/Production/CUMSA/10-18082014069473/documents/PX.pdf
Rozpínací trny Pracují na stejném principu, jako rozpínací trny pro upínání nástrojů. Určené jsou zejména pro výrobu vnějších závitů a malých osazení (např. koncovka hadice apod.).
Obrázek 22 Rozpínací trn
Zdroj: http://www.tracepartsonline.net/(S(mnfvf2nqyvasmumoukcgolge))/partdetails.aspx?Class=CUMSA&Par tID=10-18082014-069491&descr=Zasouvac%c3%ad%20j%c3%a1dro
Tvarový vyhazovač Podkosové plochy jsou utvořeny na klasickém tvarovém vyhazovači. Výlisek je ve formě polohován tak, že po vyhození zůstane viset na tvarovém trnu. Z něj je pak odebrán ručně, či robotem.
Obrázek 23 Tvarový vyhazovač
doc. Ing. Martin Hynek Ph.D., Ing. Štěpán Heller
Ing. Eduard Müller͕
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/Ϯϴ.0Ϭϱϲ „hŬĄnjŬŽǀĠǀljǀŽũŽǀĠƉƌŽũĞŬƚLJnjƉƌĂdžĞ ƉƌŽƉŽƐşůĞŶşƉƌĂŬƚŝĐŬljĐŚnjŶĂůŽƐƚşďƵĚŽƵкЌƐƚƌŽũŶşĐŚŝŶǎĞŶljƌƽ“.
