Katedra konstruování strojů Fakulta strojní
KA 04 - PLECHOVÉ DÍLY
TRANSFEROVÉ NÁSTROJE doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv
verze - 1.0 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky KA04 - strana 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 - strana 2
TRANSFEROVÉ NÁSTROJE ÚVODNÍ INFORMACE • •
Jedná se o nástroje provozované zpravidla na hydraulických lisech. Lisované díly jsou lisovány v postupně v jednotlivých pozicích při průchodu nástrojem. Jednotlivé operace jsou na nástroji označeny štítkem a popsány zkratkou OP.
Lisovací nástroje
KA04 - strana 3
TRANSFER DÍLŮ • • • • • •
K přesunutí dílu nebo dílů do následující polohy se využívá posunu od lisu „ transferu dílu“ pomocí kleští. Tato úchopová zařízení jsou mechanická nebo pneumatická. Dělí se na aktivní čelisti nebo pasivní úchopové elementy. Jednotlivé čelisti jsou umístěny na lištách vpředu a vzadu lisu. Pohyb těchto lišt je synchronizován s pohybem beranu lisu. Toto časování má vliv na kadenci lisu, to znamená počet zdvihů a tudíž produkci.
Zadní část Přední část
Úchopové elementy
Kleště
Lišta POHYB LIŠT •
Lišty s čelistmi konají pohyb ve třech základních směrech: 1. Osa X – je podélná osa lisu (směr průchodu transferem) 2. Osa Y – osa kolmá na osu transferu (směr k obsluze -Y, směr od obsluhy lisu +Y) 3. Osa Z – směr lisování (směr pohybu beranu lisu) Lišty
z x
y
Čelisti
KA04 - strana 4
POPIS CHODU TRANSFERU •
• •
Chod transferu lze jednoduše popsat takto: o Otevírání lisu – čelisti se již při otevírání lisu přibližují v tzv. odkládací výšce k dílům do nástroje ve směru ±Y (vpředu nebo v zadní části lisu). o Zde v této poloze tzv. odkládací poloze uchopí, nebo podeberou díl a začnou jej zvedat v ose +Z za současného přesouvání v ose +X do nové polohy další OP, přesouvání dílu v tzv. transferové výšce a následným položením dílu u další OP. Celkovou trajektorii lze popsat jako široké obrácené písmeno U. o Následně dochází k odjetí čelistí ve směru ±Y a uzavírání lisu. o Celý transfer cyklus se dokončí přesunutím čelistí podél nástroje ve směru -X do nové startovací polohy. Celý tento cyklus je nutné pečlivě odladit pro zamezení kolizí a dosažení potřebné produkce. Hodnoty transferu a to rozsah uzavírání a otevírání ±Y. Max. hodnota přesunutí v ose X i hodnota zvedání Z jsou zadány halou lisovny společně s lisem.
Směr pohybu materiálu
z
x
y VSTUPNÍ MATERIÁL • • •
Vstupním materiálem je odvíjený pás plechu ze svitku o dané šířce, nebo již před zhotovený polotovar tzv. platina. První operace v nástroji může zhotovovat tuto platinu. Jedná se o vstup pasu zpravidla ze svitku jako postupový nástroj a přechodem do transferového nástroje. Výstupem je hotový díl nebo díly, nebo polotovar k dalším operacím.
Vstup do nástroje
KA04 - strana 5
LISOVACÍ STROJE •
Lisy jsou zařízení, které mají zpravidla dvě základní části: o Stůl o Pohyblivý beran.
Pohyblivý beran
Ovládací panel Stůl lisu
Zdroj: http://www.jbn.cz/aktuality/lis-muller-300t.html UPNUTÍ NÁSTROJŮ • • • •
Spodní díl nástroje je upnut na stole lisu. Horní díl nástroje k beranu lisu. Nástroje jsou limitovany možností upnutí na tyto plochy lisu, silou lisu, nebo zdvihem lisu. Upnutí nástroje je řešeno mechanicky nebo hydraulicky.
KA04 - strana 6
ODVOD ODPADU A DÍLŮ • •
Ve stolech lisů jsou zpravidla propady pro odvod odpadů po střihu. Směr podávání materiálu do nástroje je buď zleva, nebo zprava a je dáno lisem. Výška, ve které je dodáván materiál ze svitku se nazývá tzv. podávací výška, která je měřena od stolu lisu. Díly na konci nástroje jsou nejčastěji odvedeny skluzy na dopravník.
Odvod materiálu
KONSTRUKCE NÁSTROJE • •
Pro konstrukci nástroje je důležité mít stanovený lis pro produkci. Z jeho parametrů se odvíjí následovně jednotlivé kroky v konstrukci nástroje: 1. Na základě dílu výlisku a výkresu výlisku s ohledem na toleranční pole a základny měření dílu se provede rozvin dílu. Rozvin dílu slouží pro rychlé posouzení, jaký bude přibližný rozměr platiny + transferový krok v nástroji. Krok je základní parametr při konstrukci a udává nám vzdálenost mezi jednotlivými operacemi. 2. Další fáze je stanovení technologie lisování a to především na kvalitu a rozměry dílu. Velký vliv má zkušenost lidí, kteří se na této fázi podílejí. Stanový se jednotlivý sled operací po sobě jdoucích tak, aby vedly k požadovanému finálnímu dílu. Zpravidla po střihu platiny následuje tahová operace a následně obstřihy atd. 3. Připravují se plochy tvarů pro simulaci v jednotlivých operacích. 4. Příprava metodického plánu (nástřihový plán) což je souhrnné sestavení jednotlivých operací za sebou s ohledem na parametry transferu a jednotlivé transferové výšky. 5. Po schválení metodického plánu lisování dochází k zahájení konstrukce nástroje.
Layout pro nástroj Vyráběné díly
Sestava nástroje
KA04 - strana 7
TRANSFEROVÉ VÝŠKY • • •
Odkládací výška je dána polohou transferových lišt vůči rovině stolu lisu. Tato rovina vyplývá z hodnoty zadané lisem. transferová výška je odvozena od odkládací výšky (výška, ve které dochází k přenesení dílu do další operace tak, aby byl zabezpečen volný průchod přes všechny části nástroje ve spodní polovině. Pracovní výška (poloha dílu) je v odkládací výšce nebo níže podle druhu technologie a tvaru dílu.
Směr pohybu plechu
Zdvih
Plechový díl v transferové výšce
Plechový díl v odkládací výšce
Plechový díl v transferové výšce
Plechový díl v odkládací výšce
KA04 - strana 8
SESTAVENÍ METODICKÉHO PLÁNU LISOVÁNÍ (LAYOUTU – NÁSTŘIHOVÉHO PLÁNU) • • • • • • • •
Při sestavování metodického plánu lisování se začínají prolínat jednotlivé aspekty a to možnosti lisu, technologie lisování dílu, požadavky nástrojárny a lisovny. Vychází se z návrhu šířky platiny s ohledem na rozvin dílu, návrhu jeho nesení případně polohování v čelistech transferu. Je nutné bezpečné odložení ve správné poloze operace, středění dílu a jeho stabilizaci při zavedení do pracovní výšky. Na konci pasu pak v posledních operacích dochází k separaci dílu dělení spojovacích můstků mezi díly. V metodickém plánu se určí pak síly potřebné na jednotlivé operace, předpokládané zdvihy a hrubý rozměr nástroje. Naznačí se směr odvodu dílu a odpadů, snímače kroku, značení dílu, popisy dílu, dotahové značky apod. Celková lisovací síla se určuje pro kontrolu síly lisu. Lisy mají lisovací síly udávané v tunách. Rovněž se stanovuje, zda při velkých délkách metodických plánů dojde k rozdělení nástrojů na více částí (modulů). Jsou to samostatné konstrukční celky, které na sebe navzájem navazují. Pas
2. Oprace (OP20)
1. Oprace (OP10)
3. Oprace (OP30)
4. Oprace (OP40)
5. Oprace (OP50)
6. Oprace (OP55)
7. Oprace (OP60)
STANOVENÍ ZDVIHŮ POTŘEBNÝCH PRO LISOVACÍ OPERACE • • •
Spodní zdvih – je zdvih potřebný k nazvednutí dílu do odkládací výšky pro odebrání a přenesení do další OP (může být rozdílný v každé OP záleží na technologii). Potřebné otevření lisu – je hodnota největšího zdvihu zvedáků + transferový zdvih + rezerva na průchod dílu transferem (zejména v oblasti vodících sloupků). Poslední ze zdvihů musí být vždy menší s dostatečnou rezervou na lisování dílu než zdvih lisu. Nastavený zdvih lisu souvisí vždy s kadencí a tudíž možnou produkcí.
Odkládací výška
Spodní zdvih
KA04 - strana 9
Rezerva na průchod dílu
Transferová výška
Transferový zdvih
Odkládací výška
7. zdvih 6. zdvih Výstup
4. zdvih
2. zdvih
5. zdvih
3. zdvih
1. zdvih Vstup ¨
KA04 - strana 10
ZÁKLADNÍ PARAMETRY POSTUPOVÝCH LISOVACÍCH NÁSTROJŮ SPODNÍ NÁSTROJ (UT – UNTER TEIL) • • • • • •
Skládá se ze spodního rámu (v případě odlitku je to jeden díl), upínací desky, tvarových částí, zvedacího rámu, vedení atd. Hlavní spodní desky jsou nosnou částí pro všechny tvarové díly, matrice, zapírací kostky, vodící pouzdra, dorazy atd. V její horní části je umístěna také sestava zvedání pasu. V závislosti na náběhové výšce pasu mohou být umístěny pro úsporu materiálu a možné vedení odpadů stojiny, které podepírají zároveň základovou desku. Celá spodní část je upnuta případně středěná přes upínací desku ke stolu lisu. Součástí spodní upínací desky bývají přenášecí elementy, které musí zabezpečit bezpečnou manipulaci s celou hmotností nástroje.
Vedení
Tvarové části
Přenášecí elementy
Upínací desky Dorazy
Spodní rám
KA04 - strana 11
HORNÍ NÁSTROJ (OT – OBER TEIL) • • • • •
Skládá se z horního rámu (v případě odlitku je to jeden díl), upínací desky, tvarových částí, stírací desky, vedení atd. Potřebná síla na přidržení nebo vyvození lisovacího tlaku je určena technologií lisování zpravidla dosahuje 10-20% hodnoty potřebné lisovací síly. Tuto sílu musí překonávat lis při zavedení pasu do pracovní polohy a přetlačení zvedací sestavy. Přes tuto desku procházejí střižníky a tvarové části jednotlivých OP. Horní deska slouží k uchycení vedení, kotevních desek, dorazů atd. V její horní části může být pak umístěna horní upínací deska s přenašeči pro OT část. Vedení
Tvarové části
Upínací desky Dorazy
Stírací deska Horní rám VOLBA KONTRUKCE NÁSTROJE • • •
Volba konstrukce nástroje jako deskového, nebo jako odlitku, závisí na zadavateli nástroje. Z důvodů technologie obrábění, nebo zkušebního lisu se celý nástroj pak může dělit na jednotlivé sekce (moduly). Jednotlivé moduly mohou být umístěny na společné desce opatřené přenášecími elementy.
1. modul 2. modul
Společná deska
KA04 - strana 12
STŘEDĚNÍ NÁSTROJE • • • • •
Středění nástroje probíhá zpravidla přes spodní upínací desku ke stolu lisu pomocí dvou středících čepů. Upnutí dolních částí nástrojů je zpravidla mechanické v osách drážek lisu. Horní části nástrojů jsou upnuty nejčastěji pomocí hydraulických upínek. Skladování a skladovací dorazy se volí vysoké podle operace s největšími zdvihy a to součtem spodního zdvihu zvedáků a zdvihu horního přidržovače popřípadě klínových jednotek. Skladovací dorazy mají za úkol bezpečně udržet hmotnost OT celého nástroje a zároveň být vysoké tak, aby hlavní vedení bylo dostatečně zavedeno ve spodních vodících pouzdrech.
ODLADĚNÍ NÁSTROJE • • • •
Nástroj je složitý celek, a proto vše potřebuje správný postup při jeho výrobě a odladění. Vzhledem k nákladům na výrobu především střihů, je nutné tyto střižné části vyrábět až po odladění kontur. V prvním stádiu se ve většině případů zkouší tvarové operace tahy, ohyby. Po odladění kontury a měření dílu se následně v poslední fázi řežou střižné kontury, zejména obstřižených operací. Při zkoušení tvarů se mohou tahové OP zkoušet samostatně, nebo částečně na nástroji.
KA04 - strana 13
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 - strana 14
