Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a lemezkarosszéria alakítástechnológia tervezés-előkészítésének technológiai lépéseit! Maga az alakítástechnológia tervezés-előkészítése alapvetően négy-, egymástól jól elkülöníthető technológiai lépésre bontható;( 3.5. ábra) • A kiinduló teríték alakjának meghatározása, figyelembe véve a 3.1., 3.2. pontokban összefoglalt húzóbordák és tehermentesítő lyukak- mint a karosszéria lemez egyenletesebb alakításának segítőiről írottakat.
• • •
3.5. ábra. Az alakítástechnológia tervezés előkészítésének alapvető lépései. A karosszéria-elem sajtolás – nyújtva- húzás, mélyhúzás – alakítástechnológiai tervezése. A sajtolt lemez kivágás technológiai tervezése. Ez sokszor nem egy, hanem 3-4 különböző szerszámban történő kivágást-, lyukasztást-, kicsípést stb. jelent, mire a végleges elem kialakul. Az utolsó művelet a kalibrálás-, vagy utánalakítás, melynek célja az adott karosszéria elem mérethelyes végleges alakjának biztosítása.
Tevékenység: Tanulja meg, hogy egy közös felépítménybe hány szerszám helyezhető! A karosszéria szerszámok nagyságát-, bonyolultságát és elkészítésének összetettségét, ebből adódó idő és költségráfordítás nagyságát érzékelteti a 3.6. ábra
3.6. ábra
Szerszámgyártás Ezért a karosszéria alkatrészek alakítás-technológiai lépéseinek-, bonyolult- és költséges szerszámozás tervezőinek-, gyártástervezőinek nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy mindez egy folyamszerű- tömeggyártás keretében kell, hogy megvalósuljon. Ha a szerszám közös felépítménybe (Gemeinsamer Aufbau, GMA 3.7, 3.8, 3.9 ábra) kerül, akkor annak az összeépítése is ezen a területen történik. Egy GMA-ba 5 szerszámot lehet beépíteni.
3.7 .ábra GMA fejlap
3.8 ábra GMA alaplap
3.9 ábra Összeszerelt GMA Tevékenység: Tanulja meg, hogy a szerszámok elhelyezési sorrendjét mi határozza meg! Tanulmányozza a 3.10. ábrát, tanulja meg a jellemző műveleti sorrendet!
A különböző szerszámok a műveleti sorrendek (3.10 ábra) szerint kerülnek a felépítménybe. Ha munkadarabot kevesebb, mint 5 szerszámmal elő lehet állítani akkor az egyes szerszámhelyet üresen hagyják és oda munkadarab tartót szerelnek be.
3.10. ábra Műveleti sorrendek Éppen ezért már a tervezés-előkészítés fázisában pontosan kell tudni, hogy az adott karosszéria elem gyártása mely sajtoló gépeken – sajtoló sor présutcájában – vagy sajtoló-transzferen fogják gyártani. A 3.11. ábra egy sajtoló transzfersort mutat 6 présszerszámmal. Az első munkahelyen történik mindig a sajtolás, a következő munkahelyek a kivágás, lyukasztás, kicsípés munkahelyei és az utolsó, a kalibráló munkahely.
3.11. ábra. Sajtoló transzfer 6 présszerszámmal
Sajtoló transzfer 6 présszerszámmal
A teljes technológiai folyamat bemutatása (létesítmények, gépek)
Mechanikus és hidraulikus sajtó képe, jelleggörbéi Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg, hogy a karosszéria elemek tervezésének melyek az általános elvei! Minden fölösleges anyag-, művelet-, idő ráfordítás hatalmas költség veszteséget jelent.
Ezért a karosszéria elem a szimultán engineering tervezés komplex folyamatában általános törekvés; • a karosszéria elemek számának csökkentése; minél nagyobb komplex elem gyártása • A karosszéria fő részeinek variációja; • - egy alapalvázon különböző felépítményeket lehessen ráépíteni; limuzin, kupé, terepjáró, sedan, cabriolet , kombi • - egy –egy főegység különböző márkába-, vagy típusba legyen felhasználható PL: az OPEL Asztra H motortartó szerkezeti alváza a Chevrolet Cruze, Cadillac BLS és Saab 9-3 típusokhoz is beépíthető,
3.12. ábra. Példa az egyes főegységek különböző márkába-, vagy típusba való felhasználhatóságára ütköző A következő alfejezetekben a karosszéria elemek alakítástechnológia tervezésének a bevezetőben már pontokba szedett sajátosságai kerülnek egy kicsit bővebben ismertetésre. Tevékenység: Tanulja meg a húzóborda szerepét! Gyűjtse ki és tanulja meg a húzóbordák típusát! Tanulja meg a befolyóborda jellemzőit! Tanulmányozza a 3.13. ábrát, majd rajzolja le a befolyóborda keresztmetszetét a szükséges méretekkel! Tanulja meg a befolyóborda sugarát meghatározó összefüggést! 3.2. Húzóbordák alkalmazása. Húzóbordát- húzóhornyoknak vagy húzóléceknek is nevezik – főként szabálytalan alakú üreges testek húzásakor nagyméretű szerszámokon használnak. Megkülönböztetünk befolyó-
és fékező bordát. A megkülönböztetést egyrészt a feladat és a cél, másrészt szerkezeti felépítés indokolja. Befolyóborda A befolyóborda megszakítás nélkül körülveszi a húzóélt, közvetlenül csatlakozik hozzá és részben a húzóél szerepét tölti be. A befolyóbordát mindig a húzógyűrűre helyezik el. A befolyóborda sugara a 3.13. ábra szerint r = 0,01ds ahol: d – üreges test átmérője, vagy belső szélessége s - a lemez vastagsága
3.13. ábra A befolyóborda keresztmetszete. Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
A legömbölyítés után kifelé 450 –os szög alatt lejt, majd 2r sugarú ívbe megy át. A befolyóborda jó szolgálatot tesz ovális körvonalú üreges testek húzásakor. Ív- félgömb alakú üreges testet egy lépcsőben majdnem mindig befolyógyűrűvel húzzák. A kopásállóság növelése céljából a húzóborda edzett gyűrűs betét, melyet a süllyesztékre külön szerelnek fel, hasonlóan a fékezőbordákhoz.(lásd. 3.15. ábra a és b ábra részlet.) Tevékenység: Tanulja meg a fékezőborda elhelyezésének az okát! Tanulja meg milyen alakú alkatrészek esetén és miért alkalmazunk fékezőbordát! Gyűjtse ki és tanulja meg, hogy a mi történne, ha nem alkalmaznának fékezőbordákat! Fékező borda Lényegesen jelentősebb nagy húzószerszámokon a fékezőborda szerepe. A karosszéria –alkatrészek húzása olyan változatos, hogy nehéz az egész területre a húzóborda szerepét bemutatni, lényege; hogy szabályozza az anyag kívánt mértékű alakváltozását. A megfelelő helyekre elhelyezve, arra kell törekedni, hogy lehetőleg minél kiegyenlítettebb legyen a teljes nyújtva-húzott lemezen az alakítás. A fékezőbordát/kat ott kell elhelyezni, ahol az anyag nem kívánatosan könnyen és akadálymentesen csúszna a húzóéleken. Ez az eset, a szabálytalan alakú szögletes húzott alkatrészeknél - ahol a lemez a sarkoknál összetett igénybevétel τ ny nyomó feszültség miatt zömül - az egyenes és kis ívű szakaszokon van, ahol a kismérvű hajlító igénybevételen kívül további alakítás nem volna. Itt a bélyeg a lemezt akadály nélkül behúzná. A nagymérvű feszültség különbség miatt a sarkokon a darabok ráncosodnak, esetleg szakadnának is! Ezért
mindent meg kell tenni, hogy egyrészt a sarkokon az igénybevételt enyhítsük-, másrészt az oldalakon az anyag folyását fékezzük. Ez a szerepe a fékezőbordáknak, melyet sokszor több sorban is elhelyeznek az igénynek megfelelően. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a bordák kialakításának a jellemzőit! Tanulmányozza 3.14. ábrát! Rajzolja le a fékezőbordák jellemző kialakítását! Tanulja meg, hogy mikor milyen fékezőborda kialakítás szükséges! A bordaszalag többnyire 12mm széles 8 mm vastag. Arra kell vigyázni, hogy a bordák vége megfelelő átmenettel- minden oldalon egyformán legömbölyítve legyen kialakítva a sarkok felé, - a borda magassága és szélessége is csökkenjen - mert ha nem csökken megfelelően, zavarokat okozhat. Általában ajánlatos a bordákat a sarkok után 100-kal megkezdeni. (lásd. 3.14. ábra.)
3.14. ábra. Fékezőbordák teherautó hátsó oldalának húzásakor. Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
3.14./b ábra. Fékezőborda Ha ezt nem vesszük figyelembe és a borda benyúlik a legömbölyítésbe, a darabok szakadnak. A rövid egyenes részeken (3.14. ábra a jelű rész) elegendő egyetlen borda, míg a hosszabbakon (3.14. ábra b jelű rész) kettős-, esetleg hármas bordázat szükséges. (3.14. ábra c jelű rész) Mi a helyzet a konkáv benyúló sarkokon ( 3.14. ábra jobboldali alkatrész f jelű rész)? Itt az anyag amikor a húzóélen átfolyik nem zömül, hanem éppen ellenkezőleg nyúlik, tehát húzásra van igénybe véve. A borda használata itt biztos, hogy az anyag folyását fékezi. A tapasztalat mégis az bizonyította, hogy nem árt, ha pótlólag ide is bordákat tesznek. Kevésbé benyúló, nagy konkáv legömbölyítések esetén elegendő egy borda (3.14. ábra e jelű rész). A mélyebben benyúló részekhez akár több is szükséges lehet (3.14. ábra jobboldali alkatrész f jelű rész). (A fékező bordák hatása sokszor éppen a célszerű helyen történő megszakításokban rejlik!) Tevékenység:
Gyűjtse ki és tanulja meg a jellemző bordatípusokat! Tanulmányozza 3.15. ábrát! Rajzolja le a bordák jellemző kialakítási és felerősítési módjait! A 3.15. ábrán különböző alakú bordák és felerősítési módjaik láthatók.
3.15. ábra. Különböző alakú bordák és felerősítési módjaik. Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
A3.15. ábrán az a és c befolyóbordákat, a d, h, i, csavarral felerősített-, az e, f, g, csappal felerősített fékezőbordákkal mutat megoldásokat. Csavarral legegyszerűbb a bordákat hátsó oldaláról rögzíteni, ez azért előnyös, mert utólag a bordák egyes részei könnyen eltávolíthatók. A d-k ábrákon látható fékezőbordákat ellentétben az a és c befolyóbordákkal, a felső ráncgátlóra rögzítik, hogy a lemez adagolásakor a lemez ne a bordákra, hanem a húzógyűrű sík felületére feküdjön fel. Nehéz a fékezőbordák szerkesztésére általános érvényű szabályt felállítani. Inkább az alakváltozás-, a fellépő erők és igénybevételek gondos elemzésével lehet megítélni, hogy az anyagfolyást hol kell fékezőbordákkal gátolni. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a ráncgátlók szerepét és jellemző típusát! Ma már a legjobban a rugalmas ráncgátló vált be, melyeket az u.n. Wiest-féle különböző nyomóerejű patron-oszlopok célszerű elhelyezésével lehet optimálisan megoldani, vagy hidraulikus ráncgátló megtámasztással. lásd 3.17. és 3.18. ábrák.
3.17. ábra.
Sűrített levegő patronos helyi nyomó-patron.
3.18. ábra. Cserélhető hidraulikus egységek, (bal oldaldalon), ráncgátló megtámasztásához (jobb oldalon) Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a tehermentesítő lyukak kialakításának a célját, okát! 3.3. Tehermentesítő lyukak alkalmazása. Egyes karosszéria elemek húzásakor a helyi nagy alakítási igény miatt nehezen lehetne a megkívánt 15-25% helyi alakváltozás mérték keretében maradni. ilyen pl.: az ajtó-, vagy az oldalfal elemek. Ilyen esetben a terítéken-, vagy az előhúzáskor előlyukasztással az alakításhoz szükséges plusz lemezanyag szükséglet a több irányból is oda tud folyni a megkívánt mértékben . Például a tehergépkocsi vezetőfülkéjének belső ablakfala, melyen a nagy előlyukasztott lyukak között előre megtervezett tehermentesítő beszakadások is láthatók a húzást követően.
3.19. ábra. A húzáskor képződött tehermentesítő szakadások az előre lyukasztott nyílások között, a vezetőfülke belső oldalán. Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
Tevékenység: Tanulmányozza a 3.20. ábrát! Rajzolja le a jellemző tehermentesítő lyuk kialakításokat!
A külső élek körülvágások és az ablaknyílások kivágását követően ezek a beszakadások kivágásra kerülnek. Arra kell vigyázni, hogy a lyukak mérete és helye úgy legyen meghatározva, hogy ezek az átszakadások a kész alkatrészt ne érjék el és a szakadások a húzás közben az „R” szakadási vonalak mentén képződjenek.(lásd. 3.20. ábra.)
3.20. ábra. A tehermentesítő lyukak alakjai az ablaknyílásokon. Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
A lyukak mértékére és elosztása nehéz tanácsot adni, elsősorban az adott karosszéria elem alakítás-szimulációja mutatja annak kellő mértékét és a gyakorlat. Egy másik példaként mutatjuk az oldalfal technológiai lépéseit, ahol az ajtók belső üregnyomásakor az anyag mindkét irányból az U profil-keresztmetszetű oszlopokhoz tud folyni, és ezt követően kerülnek a külső élek körülvágásra, kialakítva a teljes oldalfal végleges alakját. (lásd. 3.21. ábra.)
3.21. ábra. Oldalfal húzása Tevékenység: Tanulja meg a szerszámtervezés általános érvényű szempontjait! 3.4. A szerszám tervezés néhány általános érvényű szempontja. A szerszámok tervezésénél figyelembe kell venni, hogy a húzógyűrű és a ráncgátló között a lemez a terítéknek csak keskeny sávján fekszik fel. A lemez-anyag után folyása a húzóélen jelentéktelen, a felület növekedéséhez viszonyítva. A viszonyok lényegesen eltérnek a mélyhúzásnál tapasztaltaktól. Emiatt itt még fontosabb a lemezteríték szorítóerő- és a helyes húzóbordák meghatározása. Ezen túlmenően fontos szempont a nyomófelületeken a lemez folyási irányának megfelelően a helyes ferdeség kialakítása, amely hajlás azonban legfeljebb 20%-os lehet. A felület szélének felfekvését úgy kell kialakítani, hogy a fölé helyezett lemez, bár enyhén meg legyen hajlítva, de hullámos ne legyen. A munkadarab alakjához lehetőleg csak egy síkban
illeszkedjen. (A szerszámszerkesztők ezt, megfelelően kivágott és domborított papírral-, vagy alumínium fóliával kipróbálják.) A másik irányban legkönnyebben lépcsőzéssel, vagy legömbölyítéssel lehet a kiegyenlítést elvégezni. Erre mutat néhány példát a 3.18. ábra. Tevékenység: Tanulmányozza a 3.22. ábrát! Rajzolja le a különféle ráncgátló megoldásokat!
3.22. ábra. Karosszéria húzószerszámuk többszörösen működő sajtókra (lásd a színekkel jelölt részeket) Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
A 3.22. ábra a részlete a karosszériatető húzószerszámán látható ferde ráncgátlófelületet mutatja. A lemezt gyengén előrehajlítva teszik be. A domborított bélyeg következtében nincs szükség ellensüllyesztékre. Ez az ábra csak a lemez ferde felfekvéseit szemlélteti, amely az a ábrán felülről lefelé, befelé ferde, a c ábrán alulról felfelé befelé ferde, a b ábrán mindkét oldalon azonos irányban ferde. Általában a bélyeg az üreges domborítást belülről kifelé alakítja. Azonban ez nem mindig döntő. Például a 3.18. c ábrarészlet. A szerszámok felépítése az alkalmazandó sajtó kialakításától is függ természetesen. Ha többszörösen működő sajtológép van az N ráncgátlót felül kell elhelyezni. 3.22. ábra. Ha egyszeresen működő nyújtva-húzó sajtón az ábrán látottakkal éppen ellentétesen, fordítva. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a szerszámfelületek összevezetésének módszereit! Tanulja meg a jellemző illesztéseket! Az alsó-, felső szerszámfelületek összevezetése oszlopokkal-, vagy lapokkal (lásd. 3.23. ábra.) történik.
3.23. ábra Húzva-sajtoló szerszám vezető lapokkal történő összevezetése
Ezek az elemek szabványosítottak. Az oszlopok egységes furatainak illesztése h6, a perselyeké H7, melynek anyaga többnyire sárgaréz. Az oszlopos vezetés előnye a vezetőlapossal szemben a helyzet-meghatározás egyértelműsége, valamint az oszlop bármilyen irányú igénybevételt azonos biztonsággal elvisel. Ha jelentős keresztirányú erők nem lépnek fel – ilyenek a kivágó-, lyukasztó-, karosszéria–alkatrészek nagy körülvágó szerszámai – jól megfelel az oszlopos vezetés. Nagy szerszámokon - általában a sarkokon – négy, keményfémbetétes vágószerszámokon néha még hat oszlopot is használnak. Tevékenység: Tanulmányozza a 3.24. ábrát! Rajzolja le az oszlopos és lapvezetéses szerszámkialakítást! Más esetben pótlólagos vezetőlapos vezetést használnak. Ilyen oszlopos és lapvezetékes, szerszám sarok részlete látható a 3.24-es ábrán.
3.24. ábra. Oszlopos és lapvezetékes szerszám sarok részlet, távtartócsappal Forrás: Oehler/Kaiser :Vágó-, sajtoló- és húzószerszámok
Lapvezeték
Tevékenység: Tanulja meg az távtartócsapok feladatát! Alakítószerszámokon, ha a munkadarab nem önközpontosító forgástest, a vezetőlapos megoldás felel meg jobban. Ilyen esetben 30-40 mm-rel előresiető vezetőlappal kell az előközpontosítást biztosítani. A vezetőlap mindig a mozgó szerszámrészen van. ( lásd 3.24 sz. ábra. A helyrehúzó mozgás miatt a vetető oszlop nyíró távtartó csap van a furatba szabadon bedugva.) Az ábrán látható távtartó csapnak – más esetekben tömbnek – az a célja, hogy a
beépített rugókat tehermentesítsék és a szerszámot megrongálódástól – pl.: szállításkor – óvják. A szerszámok üzembehelyezésekor ezeket a csapokat ki kell venni. Tevékenység: Tanulmányozza a 3.24./b ábrát! Figyelje meg szerszám kilakítását! Alakítás közben egyes szerszámelemek haránt-irányú mozgása szükséges. Célja, hogy a hiányzó anyagot a megfelelő helyre kényszerítse, vagy a vezetés nélküli felületeket vezesse és ezáltal a ráncképződés kisebb mértékű legyen.
3.24./b ábra Szerszámelemek haránt-irányú mozgása Tevékenység: Tanulja meg a Taylor Blanking teríték kialakítás célját! 3.5. Új típusú terítékek, komplex nagy karosszéria elemekhez. A személygépkocsikkal szembeni nagyobb aktív biztonsági elvárás – a gazdaságossági követelmények egyidejű szem előtt tartása mellett – a terítékek kialakításánál is új megoldást hozott. Az úgynevezett Taylor Blanking terítékek egy-egy nagyobb karosszéria elem, fokozott
szilárdsági igénybevételének megfelelő anyagminőségű- és vastagságú lemezből lézerrel összehegesztett terítékek. (lásd. 3.25. ábra. Tevékenység: Tanulmányozza a 3.25. ábrát! Rajzolja le a bemutatott terítéket! Indokolja meg a jelölt lemezvastagságok eltéréseit!
3.25. ábra. Karosszéria-elemek gyártása Taylor Blanking terítékből. Az ábra egy komplett oldalfal terítékét mutatja, ahol az aktív biztonság fokozott igényeinek megfelelően más- és más növelt-szilárdságú lemez minőség és vastagságból lézerrel lett összeállítva a teríték. Természetesen más nagyobb karosszéria elem terítéke is készülhet így, például a komplett fenéklemezé.
