Katedra konstruování strojů Fakulta strojní
KA 04 - PLECHOVÉ DÍLY
OBECNÉ INFORMACE doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv
verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky KA04 stránka 1
Hledáte kvalitní studium? Nabízíme vám jej na Katedře konstruování strojů Katedra konstruování strojů je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západočeské univerzitě v Plzni a patří na fakultě k největším. Fakulta strojní je moderní otevřenou vzdělávací institucí uznávanou i v oblasti vědy a výzkumu uplatňovaného v praxi. Katedra konstruování strojů disponuje moderně vybavenými laboratořemi s počítačovou technikou, na které jsou např. studentům pro studijní účely neomezeně k dispozici nové verze předních CAD (Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systémů. Laboratoře katedry jsou ve všední dny studentům plně k dispozici např. pro práci na semestrálních, bakalářských či diplomových pracích, i na dalších projektech v rámci univerzity apod. Kvalita výuky na katedře je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na kterém se průběžně, zejména po absolvování jednotlivých semestrů, podílejí všichni studenti. V současné době probíhá na katedře konstruování strojů významná komplexní inovace výuky, v rámci které mj. vznikají i nové kvalitní učební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro podporu výuky. Jeden z výsledků této snahy máte nyní ve svých rukou. V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na katedře také do spolupráce s předními strojírenskými podniky v plzeňském regionu i mimo něj. Řada studentů rovněž vyjíždí na studijní stáže a praxe do zahraničí. Nabídka studia na katedře konstruování strojů: Bakalářské studium (3roky, titul Bc.) Studijní program
B2301: strojní inženýrství („zaměřený univerzitně“)
B2341: strojírenství (zaměřený „profesně“)
Zaměření
Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika
Design průmyslové techniky Diagnostika a servis silničních vozidel Servis zdravotnické techniky
Magisterské studium (2roky, titul Ing.) Studijní program Zaměření
N2301: Strojní inženýrství Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika
Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz
Západočeská univerzita v Plzni, 2014
ISBN © doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. Ing. Eduard Müller Radim Buzovský
KA04 stránka 2
OBECNÉ INFORMACE VODÍCÍ PRVKY • • •
Vodící prvky se používají při konstrukcích přípravků, nástrojů, strojů, motorových vozidel atd., kde se uplatní při posuvných pohybech. Pracovat mohou v libovolných montážních polohách. Výhodou je jejich vysoká zatížitelnost a odolnost proti opotřebení.
•
Druhy vodících prvků: o vodící pouzdra o vodící sloupky o vodící desky (kluzné desky)
•
Rozdělení vodících prvků: o S kluzným vedením o S valivým vedením Vodící desky na nástroji
Vodící pouzdra
Vodící sloupky
KA04 stránka 3
VALIVÁ VODÍCÍ POUZDRA • • • • • •
Valivé vedení je velmi přesné a pracuje s minimální vůlí s předpětím. Hladký chod je zaručen díky valivému pohybu valivých elementů. Valivá vedení dosahují dlouhé životnosti díky spirálovému uspořádání otvorů s volně se pohybujícími elementy v axiálním směru. Tímto je zajištěno, že každý element má vlastní dráhu, po které se pohybuje. Výhodou kuličkového vedení je minimální údržba. Pro bezporuchový chod je nutné pouzdra mazat. Valivé vedení se skládá z klece, valivých elementů, které jsou umístěny v kleci a případně i z pouzdra, které je na povrchu zakaleno. Valivé vedení lze použít při konstrukcích nástrojů, strojů přípravků atd., kde se uplatní při posuvných pohybech, nebo rotačních pohybech. Upnutí: o Pomocí pojistného kroužku o Upnutí pomocí držáčků (pro klec s pouzdrem) • o o
•
Druhy valivého vedení: Válečkové Kuličkové
Valivá vodící pouzdra s kuličkovými elementy
Materiál: o Pouzdro: Ocel o Klec: ocel (např.: DIN 100 Cr 6), Mosaz, hliník, plast o Elementy: kalená ocel (např. dle DIN 5401)
Zdroj: FIBRO, katalog normalizovaných dílů http://www.fibro.de/pl/standard-parts/pdf-downloads.html KLUZNÁ VODÍCÍ POUZDRA • • • •
Kluzná vedení se vyrábějí s minimálními tolerancemi válcovitosti a kruhovitosti. Při správném párování s danou tolerancí mohou zaručit nástroji větší tuhost než vedení valivé. Kluzná vedení se konstruují jako ocelová vedení s nitridovaným povrchem s drážkami pro mazání, nebo jako ocelová vedení s bronzovou výstelkou s mazací drážkou (např. šroubovitou), nebo jako bronzová kluzná vedení s grafitovými tělísky. U pouzder s drážkami je nutno promazávat i několikrát denně (to záleží na pracovní rychlosti). Mazivo zůstává v drážkách pouzdra a promazávají plochy sloupku, který se posouvá v pouzdře. Grafitová tělíska mají schopnost vstřebat do sebe mazivo a udržet ho po určitou dobu.
•
Upnutí: o Upnutí pomocí držáčků o Upnutí pomocí šroubů o Upnutí pomocí matice (pouzdro s vnějším závitem)
•
Materiál: o Ocel (např.: DIN 16 MnCr5), bronz
Kluzné vodící pouzdro s grafitovými tělísky
Grafitové tělísko
Zdroj: FIBRO, katalog normalizovaných dílů http://www.fibro.de/pl/standard-parts/pdf-downloads.html
KA04 stránka 4
VODÍCÍ SLOUPKY • •
Vodící sloupky vedou část nástroje, ke které jsou upevněny. Vodící sloupky se pohybují v pouzdrech. Díky nim se nástroj nastaví do požadované polohy. Vodící sloupky se ve vodících pouzdrech pohybují přímočarým pohybem.
•
Upnutí: o Nalisováním o Upnutí pomocí šroubů s přítlačnými podložkami o Upnutí pomocí přídržné podložky (kombinace s vodícím sloupkem s osazením) o Upnutí pomocí upínacích pouzder o Upnutí pomocí držáčků (kombinace s vodícím sloupkem s osazením) o Upnutí pomocí pojistné desky
•
Materiál: o Legovaná nástrojová ocel (povrchově kalená)
•
Vodící plochy sloupků se pro získání vyšší tvrdosti povrchu kalí. K dosažení požadované drsnosti povrchu se sloupky jemně brousí a superfinišují.
Vodící sloupky na nástroji
Sražení pro lepší náběh
Vodící sloupek s osazením
Otvor pro šroub
Osazení Vodící plocha Plocha pro usazení
Zdroj: FIBRO, katalog normalizovaných dílů http://www.fibro.de/pl/standard-parts/pdf-downloads.html KA04 stránka 5
VODÍCÍ DESKY • • • • • • •
Jedná se o kluzné prvky nenáročné na údržbu. Používají se pro lineární pohyby. Vodící desky se skládají ze základního materiálu (ocel, bronz) a těsně vedle sebe rozmístěnými grafitovými tělísky. Grafitová tělíska mají schopnost vstřebat do sebe mazivo a udržet ho po určitou dobu. Jsou rovnoměrné uspořádána ve stejných geometrických vzorech. Tím se docílí optimálního mazání ve směru pohybu. Místo grafitových tělísek mohou být desky s mazací drážkou. Ve drážce bývá vyvrtán otvor pro přívod maziva. Materiál musí splňovat nejvyšší požadavky na malou rychlost posuvu, vysoké plošné zatížení a vysoké nebo nízké teploty. Protikusem vodících desek, je mečovým vedením. Mečové vedení má charakteristický průřez obdélníka.
•
Upnutí: o Upnutí pomocí šroubů
•
Materiál: o Bronzy, ocel (povrchově kalená)
Vodicí deska s grafitovými tělísky
Mečové vedení
Otvor pro šroub
Vodící desky na nástroji
Zdroj: FIBRO, katalog normalizovaných dílů http://www.fibro.de/pl/standard-parts/pdf-downloads.html KA04 stránka 6
PRUŽINY • •
Pružiny jsou strojní součásti využívané pro akumulaci sil, tlumení rázů a chvění. Dále udržují rovnováhu sil a zajišťují vratný pohyb.
•
Rozdělení pružin: o Kovové pružiny o Pryžové pružiny o Pneumatické pružiny o o o o
• • • • •
Tlačné Tažné Zkrutné Tvarové
U tvářecích nástrojů se nejčastěji používají pružiny tlačné, jejichž funkcí je utlumit případné chvění vyvolané tvářecí silou. Nejběžnějším typem pružin jsou ocelové vinuté pružiny. Ocelové pružiny se vyrábějí navíjením ocelový drátů za tepla, nebo navíjením tažených ocelových drátů za studena. Materiál musí vykazovat dobré statické a dynamické vlastnosti a musí mít vysokou únavovou životnost. Pryžové pružiny se používají hlavně k tlumení rázů (např.: dorazové pružiny). Dobře zachycují vibrace a snižují hlučnost. Výhodou je jejich cena, ale nevýhodou je teplotní citlivost. Pneumatické pružiny fungují na bázi stlačování tekutin. Tlakové medium u pneumatických pružin je nejčastěji vzduch nebo dusík. Výhoda plynových pružin je vysoká zatížitelnost oproti kovovým a pryžovým pružinám. Někteří výrobci uvádějí i několikanásobně větší zatížení plynových pružin než zatížení pružin ocelových nebo pryžových.
•
Materiály kovový pružin: o Oceli (např.: DIN CK 85, DIN 54 SiCr 6 atd.) nerezové oceli (např.: DIN X 12 CrNi 18 8), žárupevné oceli, Bronzy
•
Materiály pryžových pružin: o Kaučuky, polyuretany, polyuretanové elastomery
Plynová pružina Kovová tlačná pružina
KA04 stránka 7
DORAZY • •
Definují pracovní zdvih nástroje. Splňují funkci podpěrnou, kdy se pohyblivá sestava nástroje opře o statickou sestavu nástroje (opře se o dorazy).
Dorazy HLEDÁČKY • • • • •
Hledáčky jsou nezbytnou součástí postupových nástrojů. Slouží pro přesné ustavení plechového pasu v nástroji a korigují tak rozptyl podání. Otvory pro hledáčky se děrují střižníky v prvním kroku. Hledáčky se především upevňují do přítlačných desek. Některé hledáčky se upevňují přímo do střižníku (umožňuje-li to konstrukce střižníku).
Přítlačná deska
Hledáčky
KA04 stránka 8
VYHAZOVAČE A STĚRAČE •
Při stříhání se výstřižky propadnou dírou ve střižnici a nebo se odstraní vyhazovačem.
•
Druhy vyhazovačů: o Mechanické o Pružinové o Vzduchové
•
Pružinové vyhazovače jsou velmi jednoduché a fungují tak, že deska vyhazovače působením pružiny vysune výlisek nad střižnici.
•
Mechanické vyhazovače vysouvají výlisek svorníky nebo kolíky (jsou vázány na pohyb beranu lisu).
•
Stěrače jsou konstruovány bez vodící desky. Při tváření se plech může zachytit o střižník. Pohybem střižníku nahoru se plech zachytí o stěrač a střižník se bez problému vysune z materiálu.
•
Beran lisu
Stěrač
Střižník
Střižnice Plech
Mechanický Stěrač
KA04 stránka 9
PŘIDRŽOVAČE • • •
Při stříhání dochází k ohýbání okrajů. K zabránění tomuto nevhodného jevu ohýbání a zlepšení povrchu střižných ploch slouží přidržovače. K tahové složce napjatosti vzniká i tlaková, tím se zlepší stav napjatosti v místě střihu. Stříhání s přidržovači zvyšuje kvalitu střižné hrany.
Střižník
Plech
Stříhání bez přidržovače
Střižnice
Střižník
Přidržovač
Plech Stříhání s přidržovačem střižnice
KA04 stránka 10
ODVOD MATERIÁLU • • •
Pro odvod materiálu jsou ve stolech nástrojů propady s plechovými kryty, nebo postranní skluzy. Díly na konci nástroje jsou odváděny nejčastěji pomocí skluzů. Odpad a hotové výrobky sklouzávají do boxů, které jsou rozmístěné okolo nástroje. Skluzy pro odvod dílů
Plechové kryty se skluzy pro odvod odpadového materiálu Propad pro odvod dílu
Propad pro odvod odpadového materiálu
Postranní skluz pro odvod dílu VODÍCÍ LIŠTY • •
Vodící lišty v nástroji slouží k prvotnímu navedení pasu ze svitku do nástroje a k následnému vedení pasu v nástroji. Lišty zajistí, že se materiál pohybuje v nástroji lineárně a brání jeho vypadnutí. Vodící lišty
KA04 stránka 11
DESKY NÁSTROJE • •
• • •
Rám: o K rámu se upíná upínací deska pomocí šroubů. Funkcí rámu je nést celý nástroj. o Rám je připevněn k lisu. Upínací deska: o Jedná se buď o obrobené desky, nebo o odlitky, které se dále obrábí. o K upínací desce se upevňují další desky, navíc obsahuje prvky pro manipulaci. o V některých případech může upínací deska plnit funkci základní desky. Základní deska: o K základní desce se upínají prvky nutné ke tváření, nebo vedení nástroje. Stojiny: o Slouží jako podpěry ostatních desek. Zajišťují dostatečnou tuhost nástroje. Naváděcí deska: o Slouží k navedení pasu do nástroje. Naváděcí deska
Stojiny Základní deska
Upínací deska odlitá
Upínací deska
Manipulační prvky
Rám
Upínací deska odlitá s funkcí základní desky
KA04 stránka 12
doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D., Ing. Eduard Müller,
Radim Buzovsky
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0056 „Ukázkové vývojové projekty z praxe pro posílení praktických znalostí budoucích strojních inženýrů“. KA04 stránka 13
