VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY
ZÁPUSTKOVÉ KOVÁNÍ OZUBENÉHO KOLA DROP FORGING OF GEAR WHEEL
DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS
AUTOR PRÁCE
Bc. TOMÁŠ BRADÁČ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2010
Ing. MAREK ŠTRONER, Ph.D.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Akademický rok: 2009/2010
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): Bc. Tomáš Bradáč který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu obor: Strojírenská technologie a průmyslový management (2303T005) 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: Zápustkové kování ozubeného kola v anglickém jazyce: Drop forging of gear wheel Stručná charakteristika problematiky úkolu: Na základě literární rešerše aplikovat vhodnou technologii pro výrobu zápustkového výkovku ozubeného kola. S ohledem na cyklicky namáhané ozubené kolo a potřebu zvýšení jeho mechanických vlastností a životnosti, která je funkcí vyšší primární únavové pevnosti uplatnit pochody objemových technologií tváření s větším přetvořením za tepla - zápustkovým kováním v uzavřené zápustce. Cíle diplomové práce: Zpracování technologického postupu pro zvolenou technologii a daný případ. Vypracování výkresové dokumentace spolu s technologickými výpočty. Technicko-ekonomické zhodnocení.
Seznam odborné literatury: 1. DVOŘÁK, Milan., GAJDOŠ, František., NOVOTNÝ, Karel. Technologie tváření : plošné a objemové tváření. 2. vyd. Brno : CERM, 2007. 169 s. ISBN 978-80-214-3425-7. 2. FOREJT, Milan. Teorie tváření a nástroje. 1. vyd. Brno : VUT, 1991. 187s. ISBN 80-214-0294-6. 3. HAŠEK, Vladimír. Kování. 1. vyd. Praha : SNTL, 1965. 730 s. TISK. ISBN 04-233-65. 4. NOVOTNÝ, Karel. Tvářecí nástroje. 1. vyd. Brno : VUT, 1992. 186 s. ISBN 80-214-0401-9. 5. PRIMUS, František. Teorie objemového tváření. 1. vyd. Praha : ČVUT, 1979. s. 250. ISBN nemá.
Vedoucí diplomové práce: Ing. Marek Štroner, Ph.D. Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2009/2010. V Brně, dne 22.10.2009 L.S.
_______________________________ prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. Ředitel ústavu
_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 4
ABSTRAKT Diplomová práce vypracovaná v rámci magisterského studia předkládá návrh technologie výroby ozubeného kola pomocí zápustkového kování. Součást je z oceli 14 220.0 (16MnCr5). Polotovar je tyč ø75 - 211 ČSN EN 10060. Roční produkce 130 000 ks. Na základě literární studie je zpracován technologický postup zápustkového kování. Výkovek bude kován na svislém kovacím lisu LMZ 1600 A, od firmy Šmeral Brno a.s. Pro tuto variantu jsou provedeny potřebné technologické výpočty, výkresová dokumentace a simulace tvářecího procesu pomocí softwaru FormFEM. Na závěr je provedeno technicko – ekonomické zhodnocení dané technologie výroby součásti. Klíčová slova Zápustkové kování, výkovek, ozubené kolo, svislý kovací lis
ABSTRACT This master´s thesis submit a project of technology of production of gear wheel the way of drop forging. A part is made of steel 14 220.0 (16MnCr5). A semi-product is a stick of parametres ø75 - 211 ČSN EN 10060, with a production of 130 000 pieces a year. Technological process of drop forging are worked up based on a study presented in technical literature. A forging will be working up on a vertical forging press LMZ 1600 A made in Šmeral Brno, Inc. For this option, the required technological calculation, drawing documentation and forming process simulation which is implemented by way of the software FormFEM have been carried out. Technical and economical evaluation of the component technology producing is brought in as a conclusion of the thesis. Key words Drop forging, forging, gear wheel, vertical forging press
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 5
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BRADÁČ, T. Zápustkové kování ozubeného kola. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. 70 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Marek Štroner, Ph.D.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 6
ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Tímto prohlašuji, že předkládanou diplomovou práci jsem vypracoval samostatně, s využitím uvedené literatury a podkladů, na základě konzultací a pod vedením vedoucího diplomové práce.
V Brně dne 25. 5. 2010
………………………… Podpis
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 7
PODĚKOVÁNÍ Tímto děkuji panu Ing. Marku Štronerovi, Ph.D. za cenné připomínky a rady týkající se zpracování diplomové práce. Tímto děkuji panu Ing. Miloslavovi Kopřivovi za cenné připomínky a rady týkající se zpracování simulace kování v programu FormFEM.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 8
OBSAH Zadání Abstrakt Bibliografická citace Čestné prohlášení Poděkování Obsah ÚVOD ............................................................................................................. 11 1 MOŽNOSTI VÝROBY DANÉ SOUČÁSTI .................................................. 12 1.1 Obrábění ................................................................................................ 12 1.2 Odlévání ................................................................................................. 12 1.3 Objemové tváření za tepla ...................................................................... 12 1.4 Volba způsobu výroby ............................................................................ 13 1.4.1 Porovnání bucharu a lisu ............................................................. 13 1.4.2 Volba tvářecího stroje .................................................................. 14 2 LITERÁRNÍ STUDIE .................................................................................. 15 2.1 Postup zápustkového kování .................................................................. 15 2.2 Výkres výkovku....................................................................................... 16 2.2.1 Přídavky na obrábění ................................................................... 16 2.2.2 Přídavky technologické ................................................................ 16 2.2.3 Úchylky a tolerance rozměrů a tvarů ............................................ 18 2.2.4 Poloha dělící roviny...................................................................... 18 2.3 Výronková drážka ................................................................................... 19 2.4 Dělení výchozího polotovaru .................................................................. 21 2.4.1 Řezání ......................................................................................... 21 2.4.2 Stříhání ........................................................................................ 21 2.4.3 Lámání ......................................................................................... 21 2.5 Ohřev materiálu ...................................................................................... 22 2.5.1 Kovací teploty .............................................................................. 22 2.5.2 Ohřívací doba .............................................................................. 22 2.5.3 Ohřívací zařízení .......................................................................... 23 2.6 Velikost lisu ............................................................................................ 23
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 9
2.7 Vyhazovače u lisů................................................................................... 24 2.8 Předkovací dutina zápustky .................................................................... 26 2.9 Dokončovací dutina zápustky ................................................................. 26 2.10 Rozměry zápustek................................................................................ 26 2.11 Materiál zápustek ................................................................................. 27 2.12 Předehřívání zápustek ......................................................................... 28 2.13 Mazání zápustek .................................................................................. 29 2.14 Obnovení a vložkování zápustek.......................................................... 29 2.15 Dokončování výkovků .......................................................................... 30 2.15.1 Ostřihování a děrování výkovků ................................................... 30 2.15.2 Rovnání a kalibrování .................................................................. 31 2.15.3 Čištění výkovků ............................................................................ 31 2.15.4 Tepelné zpracování výkovků........................................................ 31 3 TECHNOLOGIE VÝROBY OZUBENÉHO KOLA – VÝKOVKU ................. 32 3.1 Materiál výkovku ..................................................................................... 32 3.2 Podklady pro výkres výkovku ................................................................. 33 3.2.1 Zařazení výkovku dle ČSN 42 9002............................................. 33 3.2.2 Přídavky na obrábění ................................................................... 33 3.2.3 Přídavky technologické ................................................................ 33 3.2.4 Úchylky a tolerance rozměrů a tvarů............................................ 34 3.2.5 Poloha dělící roviny...................................................................... 35 3.3 Hmotnost výkovku .................................................................................. 35 3.4 Určení výronkové drážky ........................................................................ 36 3.5 Určení výchozího polotovaru .................................................................. 37 3.5.1 Určení hmotnosti výchozího polotovaru ....................................... 37 3.5.2 Určení rozměrů výchozího polotovaru ......................................... 37 3.6 Dělení výchozího materiálu .................................................................... 39 3.7 Ohřev materiálu pro kování .................................................................... 40 3.8 Výpočet kovací síly ................................................................................. 40 3.8.1 Stanovení kovací síly z nomogramu ............................................ 40 3.8.2 Výpočet kovací síly podle Tomlenova (dle ČSN 22 8306) ........... 41 3.8.3 Výpočet kovací síly podle Storoževa ........................................... 45 3.8.4 Výpočet kovací síly podle Brjuchanov - Rebelského.................... 45
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 10
3.8.5 Srovnání stanovených kovacích sil .............................................. 45 3.9 Volba lisu ................................................................................................ 46 3.10 Návrh tvářecího nástroje ...................................................................... 46 3.10.1 Návrh zápustek ............................................................................ 46 3.10.2 Návrh prstencového vyhazovače ................................................. 47 3.11 Výpočet střižné síly .............................................................................. 48 3.12 Volba ostřihovacího lisu ....................................................................... 48 3.13 Tepelné zpracování výkovku ................................................................ 49 3.14 Čištění výkovku .................................................................................... 49 3.15 Postup kování....................................................................................... 50 4 SIMULACE ................................................................................................. 52 4.1 Výsledky simulace předkovací operace .................................................. 52 4.2 Výsledky simulace dokončovací operace ............................................... 54 5 TECHNICKO - EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ.......................................... 57 5.1 Spotřeba materiálu ................................................................................. 57 5.2 Přímé náklady na materiál ...................................................................... 58 5.3 Přímé náklady na mzdy .......................................................................... 58 5.4 Ostatní přímé náklady ............................................................................ 58 5.4.1 Náklady na výrobu nástrojů ......................................................... 58 5.4.2 Náklady na energii pro provoz strojního zařízení ......................... 59 5.4.3 Náklady na sociální a zdravotní pojištění ..................................... 59 5.4.4 Celkové ostatní přímé náklady ..................................................... 59 5.5 Výrobní režie .......................................................................................... 59 5.6 Správní režie .......................................................................................... 60 5.7 Odbytová režie ....................................................................................... 60 5.8 Celková kalkulace................................................................................... 61 5.9 Variabilní náklady ................................................................................... 61 5.10 Fixní náklady ........................................................................................ 61 5.11 Analýza bodu zvratu ............................................................................. 62 ZÁVĚR ............................................................................................................ 63 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ ................................................................... 64 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK........................................... 66 SEZNAM PŘÍLOH .......................................................................................... 70
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 11
ÚVOD Předkládaná diplomová práce se zabývá navržením technologie výroby ozubeného kola pomocí zápustkového kování. Ozubené kolo se bude vyrábět ve výrobní sérii 130 000 kusů za rok. Cílem této práce je na základě literární studie, výpočtů a příslušných norem ČSN zpracovat technologický postup výroby součásti, vypracovat výkresovou dokumentaci a na závěr provést technicko – ekonomické zhodnocení navrženého způsobu výroby.
Obr. 1 Model ozubeného kola
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
1
List 12
MOŽNOSTI VÝROBY DANÉ SOUČÁSTI Ozubené kolo lze v případě konvenčních metod výroby zhotovit těmito
technologiemi: ·
obráběním,
·
odléváním,
·
objemovým tvářením za tepla.
1.1 Obrábění Obrábění se využívá především v kusové a malosériové výrobě. Touto technologií vznikají výrobky s velkou přesností a dobrou jakosti povrchu. Jedná se o levnou metodu výroby, která nevyžaduje výrobu speciálních nástrojů. Nevýhodou je velký odpad a přerušená vlákna, takže se nedosahuje takové pevnosti materiálu jako u kování. Další nevýhodou je častá výměna nástrojů z důvodů jejich otupení.
1.2 Odlévání Odlévání nachází uplatnění zejména v hromadné výrobě. Odlévání je metoda s dobrou produktivitou a hospodárností výroby. Výrobky se nevyznačují tak dobrými mechanickými vlastnostmi jako u kování. Nevýhodou je energetická náročnost a vysoké náklady na výrobu nástroje – formy.
1.3 Objemové tváření za tepla Objemové tváření se převážně uplatňuje v sériové a hromadné výrobě tvarově stejných součástí. Vyznačuje se vysokou produktivitou a hospodárností. Výrobky mají dobré mechanické vlastnosti, nepřerušená vlákna a nejmenší odpad. Nevýhodou je též energetická náročnost a vysoké náklady na výrobu nástroje – zápustky.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 13
1.4 Volba způsobu výroby Na základě plánované roční výrobní série 130 000 kusů a požadovaných mechanických vlastností na ozubené kolo byla zvolena pro výrobu součásti technologie objemového tváření za tepla – zápustkové kování. Dále je potřeba zvolit stroj, na kterém se bude výkovek kovat. Tvářecím strojem pro výrobu výkovku je buď buchar, nebo lis. Druhy bucharů: ·
padací,
·
parovzdušné,
·
protiběžné.
Druhy lisů: ·
vřetenové,
·
svislé kovací lisy.
1.4.1 Porovnání bucharu a lisu Na bucharu se zápustková dutina vyplňuje postupně během několika úderů beranu. Rázový účinek bucharu se vyznačuje rychlejším tečením a snadnějším zaplňováním dutiny ve směru rázu. Dutina horní zápustky se zaplňuje lépe než spodní a okuje z polotovaru rázem bucharu snadněji opadávají. Buchary se využívají v malosériové i hromadné výrobě. Stroje se vyznačují zejména malou energetickou náročností a širokou technologickou využitelností. Jsou vhodné jak pro malé kovárny, tak i jako hlavní stroje kovacích souborů a linek. 8 Na lisech stačí k dokončení výkovku jeden zdvih beranu. Klidné působení síly lisu se vyznačuje lepším tečením kovu ve směru kolmém k působící síle. Výkovky kované na mechanických lisech mohou mít menší úkosy, je také možné použít na lise vyhazovačů a výkovky jsou na lisech přesnější. Zápustky se při kování na lisech méně opotřebovávají, protože žhavý kov se stýká se
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 14
zápustkou pouze po dobu jednoho stlačení. Hlavními výhodami použití lisů jsou rovnoměrné prokování v celém výkovku a že průběh lisovací síly není rázový, ale plynule rostoucí. Nevýhodou lisů je, že okuje se zakovávají do výkovku a tím znehodnocují jeho povrch. Klikové lisy jsou výkonnější než buchary, také nepotřebují tak mohutné základy a mají menší nároky na kvalifikaci a fyzickou sílu obsluhy. Lisy se však používají spíše až při velkosériové nebo hromadné výrobě, vzhledem k vyšší ceně a nákladům na zápustky. Kovací lisy lze snadno automatizovat, případně je zařadit do celých výrobních linek. 8
Obr. 1.1 Tečení kovu při kování na bucharu (vlevo) a lisu (vpravo)8
1.4.2 Volba tvářecího stroje Pro výrobu výkovku zápustkovým kováním byl zvolen jako tvářecí stroj svislý kovací lis. Lis byl volen vzhledem k množství vyráběných kusů a z důvodů lepšího tečení kovu ve směru kolmém k působící síle, dále z důvodů vyšší výkonnosti oproti bucharu a výroby přesnějších výkovků.
FSI VUT
2
DIPLOMOVÁ PRÁCE
LITERÁRNÍ STUDIE
2.1 Postup zápustkového kování
Obr. 2.1 Znázornění postupu zápustkového kování6
List 15
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 16
2.2 Výkres výkovku Při návrhu tvaru výkovku se vychází z výkresu součásti a je nutné stanovit: ·
přídavky na obrábění,
·
technologické přídavky,
·
úchylky a tolerance rozměrů a tvarů,
·
polohu dělící roviny. 2
2.2.1 Přídavky na obrábění Přídavky na obrábění se určují dle normy ČSN 42 9030. Při stanovení přídavků se vychází z přesnosti provedení výkovků, které může být obvyklé, přesné nebo velmi přesné. Přídavky jsou stejné pro všechny rozměry výkovku a určují se podle největšího rozměru hotového výrobku ve směru kolmo k rázu a podle největší výšky hotového výrobku.
5
2.2.2 Přídavky technologické Kritéria konstrukce výkovku zahrnují limitní hodnoty tvarových prvků výkovku: ·
zaoblení hran a přechodů,
·
tloušťku dna, blány a stěny výkovku,
·
boční úkosy. 5
Zaoblení hran a přechodů Ostré hrany a přechody způsobují opotřebení zápustky, případně i její prasknutí, a proto se musí hrany a přechody zaoblit. Větší zaoblení prodlužuje životnost zápustky, naproti tomu nedostatečná zaoblení zvětšují odpory při tečení materiálu v zápustce. Zaoblení hran a přechodů se stanoví na základě
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 17
normy ČSN 42 9030 podle výšky (hloubky) dutiny a poměru výšky dutiny h k dané šířce f. 5, 15
Obr. 2.2 Zaoblení hran a přechodů15
Minimální tloušťka dna, blány a stěny výkovku Hodnota nejmenší tloušťky dna, blány a stěny výkovku je dána normou ČSN 42 9030 a stanoví se dle největšího rozměru výkovku ve směru kolmo k rázu a největší výšky výkovku. 5
Obr. 2.3 Výkovek rotačního tvaru1 (D – největší průměr výkovku, d – největší průměr dutiny, h – hloubka dutiny výkovku, H1 – nejmenší tloušťka dna, s – tloušťka stěny výkovku)1
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 18
Obr. 2.4 Výkovek nerotačního tvaru1 (L – největší délka výkovku ve směru kolmo k rázu, H – největší výška výkovku ve směru rázu, H1 – nejmenší tloušťka blány, h – hloubka dutiny výkovku, d – největší průměr dutiny, s – tloušťka stěny výkovku)1
Boční úkosy Všechny výkovky musí mít boční úkosy do dělící roviny. Úkosy se určují dle normy ČSN 42 9030 a liší se podle použitého tvářecího stroje. Rozlišujeme úkosy vnější a vnitřní. Vnitřní úkosy jsou obvykle větší, protože chladnoucí výkovek se snaží sevřít stěny zápustky. Pokud je stroj vybaven vyhazovačem, pak se volí hodnoty úkosů nižší. 10, 15
2.2.3 Úchylky a tolerance rozměrů a tvarů Úchylky rozměrů a tvarů výkovků zahrnují úchylky rozměrů, přesazení, otřep a prohnutí. Mezní úchylky a tolerance rozměrů se stanoví podle stupně přesnosti výkovku z největších rozměrů výkovku ve směru kolmo k rázu a ve směru rázu. Stupeň přesnosti výkovku se určí na základě oborového číselníku výrobků a podle složitosti tvaru dle ČSN 42 9002. Dovolené úchylky a tolerance jsou stanoveny normou ČSN 42 9030.
5
2.2.4 Poloha dělící roviny Poloha dělící roviny se zpravidla stanovuje do roviny dvou největších vzájemně kolmých rozměrů nebo do roviny souměrnosti výkovku. Od tohoto pravidla je možné upustit, jestliže jinak navrženou dělící rovinou se sníží hmotnost výkovku, zmenší obvod výronku apod. Dělící rovina se dělá nejčastěji rovinná. 8, 15
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 19
2.3 Výronková drážka Výronková drážka se vytváří kolem celé dokončovací dutiny zápustky v dělící rovině. Drážka je tvořena můstkem a zásobníkem. Regulátorem tlaku v dutině zápustky je brzdící můstek, který vzniká zúžením výronkové drážky. Můstek také zvyšuje odpor proti vytečení materiálu do drážky, pomáhá zajistit dokonalé zaplnění dutiny zápustky a svým nejmenším průřezem umožňuje snadnější odstřižení výronku. Tvar a rozměry výronkové drážky pro lisy definuje norma ČSN 22 8306. Výronková drážka je při kování na lisech otevřená, protože horní a spodní díl zápustky na sebe nesmí dosednout. Většinou se používají následující tři typy drážek. 8
a) Drážka typu I
b) Drážku typu II
c) Drážka typu III Obr. 2.5 Používané typy výronkových drážek pro lisy3
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 20
Určení výronkové drážky (dle ČSN 22 8306) Výšku můstku h se stanovuje spolu s dalšími rozměry buď z tabulky uvedené v normě, nebo z nomogramu. Hloubka zásobníku3 se vypočte ze vztahu:
n = 0,4 × h + 2
(2.1)
Šířka můstku3 se určí ze vztahu:
b = 3 Þ b = 3×h h
(2.2)
Určení průmětu plochy výkovku s můstkem3:
DC = D V + 2 × b
(2.3)
π × D C2 SC = 4
(2.4)
Objem materiálu připadajícího na výronek15:
h ù é Vvýr = o × êb × h + (n + ) × Bú 2 û ë
(2.5)
kde: B … šířka otřepu - pro výkovky o hmotnosti do
0,5 kg
B = 10 mm
- pro výkovky o hmotnosti do
2 kg
B = 15 mm
- pro výkovky o hmotnosti nad 2 kg
B = 20 mm
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 21
2.4 Dělení výchozího polotovaru Mezi základní způsoby dělení výchozích polotovarů pro zápustkové kování patří řezání, stříhání a lámání. 7
2.4.1 Řezání Na řezání polotovarů se používají pily rámové, pásové nebo kotoučové. Nevýhodou řezání je materiálový odpad (prořez), který vzniká v místě řezu a je dán tloušťkou řezného nástroje. Další nevýhodou je nízká produktivita a vysoká spotřeba řezných nástrojů. Mezi výhody řezání patří vysoká jakost řezné plochy, její kolmost k podélné ose polotovaru a minimální rozměrové úchylky délky nařezaných polotovarů. Řezání také v neposlední řadě vylučuje jakoukoli deformaci řezaného polotovaru. 9
2.4.2 Stříhání Stříhání se provádí na nůžkách, což jsou v podstatě výstředníkové lisy, nebo na klikových lisech. Lis je omezen tloušťkou ocelové tyče a nejkratší délkou stříhaného polotovaru vzhledem k tloušťce. Polotovary se mohou stříhat buď za studena, nebo za tepla. Stříhání se řadí mezi nejlevnější, nejproduktivnější a velmi hospodárné dělení tyčových polotovarů, protože nevzniká v místě střihu žádný odpad. Určitou nevýhodou může být snížená jakost střižné plochy, která není zcela rovná a kolmá k podélné ose tyče. 9
2.4.3 Lámání K lámání dochází za studena na klikových, výstředníkových nebo hydraulických lisech. Lámání se vyznačuje nižší energetickou náročností oproti stříhání a vysokou výrobností. Nevýhodou lámání je, že lámané těleso musí být opatřené zářezem a lomová plocha není ideálně rovná. Při tomto způsobu dělení jsme také omezeni tloušťkou tyče a štíhlostním poměrem.
9
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 22
2.5 Ohřev materiálu 2.5.1 Kovací teploty Základním předpokladem pro správnou tvárnost je dodržení určité kovací teploty. Aby se materiál tvářel co nejsnadněji, zkrátili se kovací časy a zápustky se tolik neopotřebovávaly, kove se zpravidla při nejvyšších přípustných kovacích teplotách. Výška kovacích teplot je ovlivněna především chemickým složením materiálu a tím, kove-li se materiál již jednou tvářený (např. válcováním) nebo materiál litý, kde jsou teploty tváření nižší. Při nedodržení správné kovací teploty dochází ke vzniku vad.
8, 9, 11
12
Obr. 2.6 Oblast tvářecích teplot u oceli
2.5.2 Ohřívací doba Při stanovení doby ohřevu se postupuje tak, aby se dosáhlo požadované tvářecí teploty, co nejmenšího tepelného pnutí, rovnoměrného prohřátí, nízké energetické náročnosti ohřevu a co nejnižší oxidace a oduhličení. Doba ohřevu je různá a závisí na tloušťce polotovaru. Ohřívací doba je dána i rychlostí ohřevu a to tak, že čím větší je rychlost, tím kratší je čas ohřevu.
9
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 23
2.5.3 Ohřívací zařízení K ohřevu polotovarů na příslušnou kovací teplotu se používají pece plynové nebo elektrické. Plynové pece mohou být s přímým topením, nepřímým topením, komorové pece nebo průchozí. Elektrické pece mohou být s přímým nebo nepřímým ohřevem. Nejrozšířenějším způsobem přímého el. ohřevu je elektrický ohřev indukční. 8
2.6 Velikost lisu Na základě velikosti kovací síly se určuje velikost tvářecího stroje, který musí mít potřebnou jmenovitou kovací sílu. Existuje mnoho metod jak stanovit velikost kovací síly. V této práci bude stanovena síla podle Storožova, Tomlenova, Brjuchanov – Rebelského a z nomogramu. Většinou se kovací síla vypočte podle více metod. Nejvíce směrodatná je síla dle Tomlenova, která je sice pracná, ale vychází z normy ČSN. 3, 10 Kovací síla dle Tomlenova1 (podle ČSN 22 8306): Napětí v jednotlivých bodech průřezu6:
σ p' = σ p × C 0 σ d0 = 1,285 × σ p' σ d1 = σ d0 + σ p' ×
Δr 1 z1
σ dn = σ dn-1 + σ p ×
(2.6)
Δr n zn
Výpočet dílčích ploch pod čarami přetvárných odporů6: Plochy obdélníků:
S j = σ dn × Δr n
Plochy trojúhelníků:
S j+1 = (σ dn+1 - σ dn ) ×
(2.7) Δr n 2
(2.8)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 24
Síla vznikající od normálových složek napětí10: n
FN = 2 × π × å S j × r j
(2.9)
j=1
Síla vznikající od tangenciálních složek napětí10:
FT =
σp
n
× π × å ΔS 'j
(2.10)
FK = FN + FT
(2.11)
2
j=1
Výsledná kovací síla3:
Kovací síla dle Storoževa pro kruhový výkovek10:
éæ D b b ö æ FK = σ p × êç1,5 + ÷ × S c + ç1,5 + + 0,1× v h 2×h ø h è ëè
ù ö ÷ × Sd ú ø û
(2.12)
Kovací síla dle Brjuchanov – Rebelského pro kruhový výkovek10: 2
æ 20 ö ÷÷ × σ p × S d FK = 8 × (1 - 0,001× D v ) × çç1,1 + D v ø è
(2.13)
2.7 Vyhazovače u lisů Při konstrukci vyhazovačů se vychází z normy ČSN 22 8306. Podle tvaru činné části, která je v přímém styku s výkovkem, se dělí vyhazovače na kolíkové, prstencové a vložkové. 3 Kolíkové vyhazovače se používají jako středové, mimostředové nebo umístěné v ploše výronku (působí na blánu, tvar nebo výronek). Umístění je dáno tvarem a rozměrem výkovku. 3, 15
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 25
Prstencové vyhazovače lze použít pro výkovky s charakteristickým zahloubením ve středu výkovku – nábojem a je zpravidla v sestavě s předkovacím trnem. 3, 15 Vložkové vyhazovače se používají jen v mimořádných případech. Uplatnění nacházejí u výkovků, které mají blánu posunutou do spodní části výkovku. Mohou se použít i v případě, kdy vyhazovací kolík příliš zeslabuje vložku. 3, 15
Obr. 2.7 Prstencový vyhazovač3
Průměr předkovacího trnu3 musí vyhovět podmínce:
dpt2 D pt2
£ 0,85
(2.14)
Průměr prstence3 musí vyhovět podmínkám:
D p ³ dp + 5 Dp ³ D t + d v + 5
(2.15)
Průměr prstencového vyhazovače3 se pak určí ze vztahu:
d´p = dp - Δ 2
(2.16)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 26
Průměr předkovacího trnu3 se vypočte:
d´pt = dpt - Δ1
(2.17)
2.8 Předkovací dutina zápustky Předkovací dutiny se používají ke snížení opotřebení dokončovací dutiny. U výkovků složitých a obtížných tvarů má tato dutina také usnadnit tváření materiálu a zaplňování dutin zejména v těch částech, kde jsou úzká žebra, obtížné přechody nebo ostré hrany. Předkovací dutina má přibližný tvar dokončovací dutiny. Předkovky musí být užší a zároveň vyšší než budoucí výkovek, aby zakládání do dokončovací dutiny bylo jednoznačné. Pro snadnější tváření v předkovací dutině jsou nutné větší úkosy a zaoblení hran.
11, 15
2.9 Dokončovací dutina zápustky Při konstrukci této dutiny se vychází z výkresu výkovku, kde rozměry výkovku jsou zvětšeny o hodnotu smrštění.
15
Tab. 2.1 Hodnoty smrštění15
Materiál Běžné oceli Ložiskové oceli Austenitické oceli
Smrštění v % 1,0 – 1,3 1,5 1,5 – 2,0
2.10 Rozměry zápustek Rozměry zápustek pro svislé kovací lisy se stanovují dle normy ČSN 22 8306. U klikových lisů se při stanovení výšky zápustky vychází ze sevřené výšky držáku zápustek. Zápustky mohou mít kruhový nebo obdélníkový tvar.
15
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 27
Průměr kruhových zápustek3 se vypočte z následujících vztahů: a) předkovací zápustky
Dz1 ³ DD + 0,2 × (DD + HD ) + 5
(2.18)
b) dokončovací zápustky
Dz2 ³ DD + 0,4 × (DD + HD ) + 10
(2.19)
Dz1,2
Obr. 2.8 Průměr kruhových zápustek pro lisy3
2.11 Materiál zápustek Zápustky jsou při kování namáhány jak mechanicky tak i tepelně. Z toho důvodu se na zápustkový materiál kladou vysoké požadavky, především pak vysoká tvrdost, houževnatost, žáruvzdornost, žárupevnost, necitlivost proti krátkodobému kolísání teplot, dobrá obrobitelnost, dobrá odolnost proti vzniku trhlinek tepelné únavy, vysoká odolnost proti opotřebení otěrem a nízká cena. Všech těchto vlastností nelze souhrnně dosáhnout žádnými přísadovými prvky, protože s růstem jedné vlastnosti klesá současně druhá požadovaná vlastnost. Proto se výběr ocelí pro zápustky řídí požadavkem dvou nebo tří nejdůležitějších vlastností. 11, 15
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 28
Tab. 2.2 Použití zápustkových ocelí9 Značka oceli dle ČSN (dle ČSN EN)
velikosti zápustky
Použití oceli se zřetelem k druhu namáhání kovacího zápustky stroje
materiálu výkovku
19 552 (X38CrMoV5-1)
malé zápustky o tloušťce do 200 mm
vysoce tepelně namáhané nástroje
19 642 (35NiCrMo16)
malé, střední a velké zápustky
středně tepelně namáhané nástroje s velkou houževnatostí
19 662 (54NiCrMoV6)
střední a velké zápustky
středně tepelně namáhané nástroje s velkou houževnatostí
hlavně buchary
nelegované, nízkolegované oceli, slitiny lehkých kovů
19 663 (56NiCrMoV7)
malé, střední a velké zápustky
středně tepelně namáhané nástroje s velkou houževnatostí
buchary, vřetenové a kovací lisy
nelegované, nízkolegované oceli, slitiny lehkých kovů
19 720 (X30WCrV5-3)
malé zápustky o tloušťce do 200 mm
vysoce tepelně namáhané dosti houževnaté nástroje
všechny druhy lisů a buchary
všechny druhy ocelí, slitiny mědi a lehkých kovů
19 721 (X30WCrV9-3)
malé zápustky o tloušťce do 200 mm
vysoce tepelně namáhané méně houževnaté nástroje
všechny druhy lisů
všechny druhy ocelí, slitiny mědi a lehkých kovů
19 740 (X30WCrV4-1)
malé zápustky o tloušťce do 200 mm
vysoce tepelně namáhané dosti houževnaté nástroje
všechny druhy lisů
nelegované, nízkolegované oceli, slitiny lehkých kovů
buchary, vřetenové a kovací lisy
nelegované, nízkolegované oceli, slitiny lehkých kovů
hlavně nelegované, buchary, ale nízkolegované i vřetenové a oceli, slitiny lehkých kovů kovací lisy
2.12 Předehřívání zápustek Zápustky se před kováním musí předehřát na teplotu 200 až 300 °C, protože vysokolegované nástrojové oceli mají po tepelném zpracování nízkou houževnatost. Ohřívání na teploty vyšší jak 300 °C není účelné ani hospodárné a houževnatost se tím již nezvyšuje, ale naopak snižuje. Nedodržení předehřevu vede k prasknutí zápustek. Další význam předehřevu je ten, že se
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 29
snižuje teplotní gradient mezi povrchem dutiny a jádrem. Snižují se i tepelná pnutí a také se při styku výkovku se zápustkou zmenšuje přestup tepla, resp. se zpomaluje ochlazování výkovku. 11
2.13 Mazání zápustek Mazivo má při zápustkovém kování za úkol snížit tření v průběhu kování mezi zápustkou a materiálem, uvolnit výkovky ze zápustky, snížit otěr zápustky, zamezit ulpívání okují v zápustce a zlepšit tok tvářeného materiálu. Mazivo musí mít tedy dobrou mazivost a velkou únosnost mazacího filmu. Z tuhých maziv je nejrozšířenější grafit. Kapalná maziva, která tvoří různé oleje, jsou pro kování s ohřevem, kde nástroje dosahují teplot 180 až 320 °C, jako samotná maziva nevhodná. Používají se spíše jako nosiče tuhých maziv. Dále se mohou používat i mazlavá mýdla, případně i roztoky solí. 6, 11
2.14 Obnovení a vložkování zápustek Dosáhne-li deformace zápustkové dutiny mezí stanovených tolerancí výkovků, musí být zápustka obnovena. Zápustkové dutiny se obnovují buď částečně, nebo úplně. Při obnovení zápustek se využívá vložkování. Vložkování zápustek se používá z důvodu obnovy tvaru a z důvodu úspory zápustkového materiálu. 11
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 30
2.15 Dokončování výkovků 2.15.1 Ostřihování a děrování výkovků Výronek
se
po
vykování
výkovku
odstraňuje
ostřihováním
nebo
děrováním, v případě odstranění vnitřní blány. Tato operace se uskutečňuje za tepla nebo za studena na ostřihovacích lisech.
9, 11
průstřižník výronek
výkovek průstřižnice Obr. 2.9 Základní konstrukční prvky ostřihovadla9
děrovník výkovek děrovnice
Obr. 2.10 Děrovadlo9
Síla na ostřižení vnějšího i vnitřního výronku15: )V = × × 5 P × R Y¿U × × K
(2.20)
Výsledná velikost střižné síly15:
Fs = Fs1 + Fs2
(2.21)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 31
kde:
0,8 × R m … pevnost materiálu ve střihu (MPa) × K … tloušťka výronku – můstku (mm), z důvodu bezpečnosti
se bere dvojnásobná
2.15.2 Rovnání a kalibrování U některých výkovků může dojít při ostřihování výronku ke zkřivení, které se napravuje rovnáním za studena nebo za tepla. Rovnání se provádí buď v dokovací dutině zápustky, nebo ve zvláštní rovnací zápustce upnuté na ostřihovacím lisu. 9 Kalibrování se provádí na klikových kolenových lisech a dosahuje se tím přesnějších rozměrů výkovku a lepší povrchové jakosti, což někdy umožňuje upustit od dalšího obrábění výkovků. 9
2.15.3 Čištění výkovků Hlavním úkolem při čištění je odstranit z povrchu výkovků okuje, které vznikly při kování, aby se usnadnilo obrábění. Okuje se ze zápustkových výkovků odstraňují buď mechanicky, tj. otryskáváním a omíláním nebo chemickým mořením ve vodných roztocích kyselin nebo zásad.
11
2.15.4 Tepelné zpracování výkovků Tepelné zpracování po dokování výkovků se provádí za účelem zaručení dobré obrobitelnosti výkovku, zabránění vzniku velkých vnitřních pnutí a vločkových trhlin a dosažení požadovaných mechanických vlastností. Tepelným zpracováním bývá žíhání na snížení vnitřního pnutí, žíhání na měkko nebo normalizační žíhání. 9, 11
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
3
List 32
TECHNOLOGIE VÝROBY OZUBENÉHO KOLA – VÝKOVKU
3.1 Materiál výkovku Značka oceli dle ČSN: 14 220.0 Značka oceli dle ČSN EN: 16MnCr5 Charakteristika14: Konstrukční mangan – chromová ocel, nízkolegovaná. Ocel vhodná k cementování a objemovému tváření. Dobře tvárná za tepla, po žíhání i za studena. Dobře obrobitelná a svařitelná. Mez pevnosti v tahu: Rm = min. 785 MPa Mez kluzu: R e = min. 590 MPa Vhodnost použití14: Vhodná pro strojní součásti s velmi tvrdou cementovanou vrstvou a velkou pevností v jádře, např. hřídele, ozubená kola, šneky, vačkové hřídele, vřetena obráběcích strojů, pístní čepy, pera, zubové spojky, trny, upínací nářadí apod. Tab. 3.1 Chemické složení13 Chemické složení (hm. %)
Označení 14 220
C
Mn
Si
Cr
0,14 až 0,19
1,10 až 1,40
0,17 až 0,37
0,80 až 1,10
P max. S max. 0,035
0,035
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 33
Tab. 3.2 Tepelné zpracování14 Způsob Normalizační žíhání Žíhání na měkko Cementování Kalení Popouštění
Teplota (°C) 880 až 920 680 až 720 840 až 870 810 až 840 150 až 200
Kovací teplota: 1250 až 800°C
3.2 Podklady pro výkres výkovku 3.2.1 Zařazení výkovku dle ČSN 42 9002 Tvarový druh:
5 - výkovky kruhového průřezu duté
Tvarová třída:
4 - oboustranně osazené
Tvarová skupina:
5 - výkovky duté
Tvarová podskupina:
0 - bez přesahu
Technologické hledisko:
3 - výkovky s dělící plochou kolmou na hlavní osu souměrné
Výsledné označení výkovku:
5450 - 3
3.2.2 Přídavky na obrábění Přídavky na obrábění byly určeny podle kap. 2.2.1 na 2,5 mm.
3.2.3 Přídavky technologické Technologické přídavky byly určeny dle kap 2.2.2: - zaoblení hran bylo stanoveno na 3 mm a zaoblení přechodů na 8 mm,
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 34
- minimální tloušťka dna a stěny výkovku má dle normy hodnotu 13 mm, - vnější boční úkosy pro lisy s vyhazovačem jsou stanoveny na 3°, pro vnitřní úkosy pak na 5°.
3.2.4 Úchylky a tolerance rozměrů a tvarů Podle kap. 2.2.3 a stupeň přesnosti pro obvyklé provedení a složitosti tvaru 5450 – 3 vychází stupeň přesnosti: - pro rozměry ve směru kolmém k rázu
IT 5,
- pro rozměry ve směru rovnoběžném k rázu
IT 5.
Dále jsou dle normy ČSN 42 9030 pro stupeň přesnosti IT 5 stanoveny: - mezní úchylky a tolerance ve směru kolmém i rovnoběžném k rázu na
+ 1,4 mm, - 0,6
- tolerance 2,0 mm. Pro vnitřní rozměry platí stejné hodnoty mezních úchylek, ale s opačnými znaménky. Poté jsou stanoveny: - mezní úchylky zaoblení přechodů na R
- mezní úchylky zaoblení hran na r
+ 4,0 mm, - 2,0
+ 0,8 mm. - 1,5
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 35
3.2.5 Poloha dělící roviny Dělící rovina je umístěna do roviny souměrnosti výkovku.
Obr. 3.1 Návrh výkovku s dělící rovinou
3.3 Hmotnost výkovku Hmotnost výkovku byla určena pomocí výpočetní techniky v programu Autodesk Inventor Professional 2010 na 6,826 kg.
Obr. 3.2 Model výkovku
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 36
3.4 Určení výronkové drážky Tvar a rozměry výronkové drážky pro lisy jsou navrženy dle kap. 2.3. Pro výkovek ozubeného kola byla zvolena drážka typu I , viz. (obr. 2.5a). Výška můstku byla stanovena dle nomogramu v dané normě na 3 mm. Šířka můstku:
b = 3 × h = 3 × 3 = 9 mm Hloubka zásobníku:
n = 0,4 × h + 2 = 0,4 × 3 + 2 = 3,2 mm Průmět plochy výkovku:
D C = D V + 2 × b = 140 + 2 × 9 = 158 mm π × D C2 π × 1582 SC = = = 19607 mm2 = 196,07 cm 2 4 4 Objem výronku: ù é é hö ù 3ö æ æ Vvýr = o × êb × h + ç n + ÷ × Bú = 142,3 × π × ê9 × 3 + ç 3,2 + ÷ × 20ú 2ø û 2ø è è û ë ë 3 -5 3 Vvýr = 54092,9mm = 5,4093 × 10 m
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 37
3.5 Určení výchozího polotovaru 3.5.1 Určení hmotnosti výchozího polotovaru Hmotnost odpadu výronku12: mov = ρ × Vvýr
(3.1)
mov = 7840 × 5,4093 × 10 -5 = 0,424 kg
Hmotnost odpadu na propal12:
mp =
δ × (m v + mov ) 100
(3.2)
kde: δ … propal z váhy výkovku s výronkem, u indukčních pecí je δ = 1 %.
mp =
1 × (6,826 + 0,424) = 0,0725 kg 100
Celková hmotnost polotovaru12: m = mv + mov + mp
(3.3)
m = 6,826 + 0,424 + 0,0725 = 7,3225 kg 3.5.2 Určení rozměrů výchozího polotovaru Objem polotovaru12:
Vpol =
Vpol =
m ρ
3
m 7,3225 = = 933992,35 mm3 ρ 7840 × 10 -9
(3.4)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 38
Průměr tyče12:
Dpol = 1,08 × 3
Vpol λ
(3.5)
Aby se při počátečním pěchování zabránilo vybočování polotovaru do stran, musí být dodržen štíhlostní poměr. 12
λ=
L pol
= 1,5 - 2,8
Dpol
(3.6)
Minimální a maximální průměr tyče se pak vypočte ze vztahu (3.5):
Dpol max = 1,08 × 3
Dpol min = 1,08 × 3
Vpol λ Vpol λ
= 1,08 × 3
933992,35 = 92,2 mm 1,5
= 1,08 × 3
933992,35 = 74,9 mm 2,8
Průměr tyče byl zvolen na 75 mm. Délka tyče12: L pol =
L pol =
Vpol S pol
=
Vpol
(3.7)
S pol
Vpol π ×D 4
2 pol
=
933992,35 = 211 mm π × 75 2 4
Délka tyče byla zvolena na 211 mm.
Výchozím materiálem je tyč o rozměrech ∅75 - 211 ČSN EN 10060.
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 39
3.6 Dělení výchozího materiálu Výchozím polotovarem pro výkovek je tyč o průměru 75 mm, která bude dělena po délkách 211 mm. Aby bylo možné dělit tento materiál pomocí stříhání, musí být splněna podmínka nejkratší délky stříhaného polotovaru vzhledem k tloušťce9: L pol ³ 0,6 × t pol
(3.8)
211³ 0,6 × 75 211> 45 Potřebná střižná síla8 se určí ze vztahu: Fstř = n × t ps × Spol
kde:
(3.9)
t ps = 0,8 × Rm S pol =
2 π × Dpol
4
π × 75 2 Fstř = 1,3 × 0,8 × 785 × = 3606745 N = 3,6 MN 4 Vzhledem k potřebné velikosti střižné síly na dělení materiálu jsou navrženy strojní nůžky ScK 500 se jmenovitou střižnou silou 5 MN. Dalším parametrem nůžek je maximální průměr tyče, který lze na daných nůžkách stříhat. Pro materiál o Rm = 440 MPa a strojní nůžky ScK 500 je maximální udávaný průměr tyče 132 mm. Pro materiál o Rm ≠ 440 MPa se maximální průměr9 vypočte ze vztahu: t pol max = 21×
t sml Rm
(3.10)
kde: tsml je největší tloušťka smluvní tyče o Rm = 440 MPa, kterou lze na daných nůžkách stříhat (mm).
t pol max = 21×
132
= 98 mm 785 Maximální průměr tyče pro materiál o Rm ≠ 440 MPa, který lze na zvolených strojních nůžkách ScK 500 stříhat je 98 mm.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 40
3.7 Ohřev materiálu pro kování Součást se bude kovat při teplotě 1100 °C a pro ohřev je navrženo středofrekvenční indukční zařízení KSO 630/1,5-A30 od firmy Roboterm s. r. o. Základní technické parametry ohřívacího zařízení jsou uvedeny v tabulce. Tab. 3.3 Základní technické parametry ohřívače16 Ohřívaný materiál øD Rozměry přířezu délka l Výkon Frekvence Maximální ohřáté množství Maximální výstupní teplota ohřívaných přířezů
magnetická ocel 55 - 130 1,2 D - 300 630 1,5 1500 1250
3.8 Výpočet kovací síly 3.8.1 Stanovení kovací síly z nomogramu Materiál:
14 220.0
Kovací teplota:
1100 °C
Základní přetvárný odpor:
kp = 106 MPa
Průmět plochy výkovku s můstkem:
Sc = 196,07 cm2
mm mm kW kHz kg/h °C
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
Obr. 3.3 Nomogram ke stanovení kovací síly1
3.8.2 Výpočet kovací síly podle Tomlenova (dle ČSN 22 8306) Materiál:
14 220.0
Kovací teplota:
1100 °C
Přirozený přetvárný odpor σp:
40 MPa
Součinitel C0:
4,0
List 41
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT Rozměry výkovku: z1 = 3 mm z2 = 45 mm z3 = 95 mm z4 = 41 mm
D0 = 159,1 mm D1 = 143,1 mm D2 = 75,91 mm D = 25,48 mm
Δr1 = 8 mm Δr2 = 33,22 mm Δr3 = 25,22 mm Δr4 = 12,74 mm
Δz1 = 21 mm Δz2 = 25 mm Δz3 = 27 mm
Výpočet napětí v jednotlivých bodech průřezu se určí ze vztahu (2.6):
σ p' = σ p × C 0 = 40 × 4,0 = 160 MPa σ d0 = 1,285 × σ p' = 1,285 × 160 = 205,6 MPa σ d1 = σ d0 + σ p' ×
Δr 1 8 = 205,6 + 160 × = 632,3 MPa z1 3
σ d2 = σ d1 + σ p ×
Δr 2 33,22 = 632,3 + 40 × = 661,8 MPa z2 45
σ d3 = σ d2 + σ p ×
Δr 3 25,22 = 661,8 + 40 × = 672,4 MPa z3 95
σ d4 = σ d3 + σ p ×
Δr 4 12,74 = 672,4 + 40 × = 684,8 MPa z4 41
Určení těžišť:
D1 Δr 1 143,1 8 + = + = 75,55 mm 2 2 2 2 D1 Δr 1 143,1 8 = + = + = 74,22 mm 2 3 2 3 D 2 Δr 2 75,91 33,22 = + = + = 54,57 mm 2 2 2 2 D Δr 75,91 33,22 = 2 + 2 = + = 49,03 mm 2 3 2 3 D Δr 25,48 25,22 = + 3 = + = 25,35 mm 2 2 2 2 D Δr 25,48 25,22 = + 3 = + = 21,15 mm 2 3 2 3 Δr 12,74 = 4 = = 6,37 mm 2 2 Δr 12,74 = 4 = = 4,25 mm 3 3
r1 = r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8
List 42
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 43
Výpočet ploch se provede ze vztahů (2.7) a (2.8): Tab. 3.4 Velikost jednotlivých ploch
S j (MPa × mm)
S1 = 205,6 × 8 = 1644,8 8 S 2 = (632,3 - 205,6) × = 1706,8 2 S3 = 632,3 × 33,22 = 21005,0 33,22 S 4 = (661,8 - 632,3) × = 490,0 2 S5 = 661,8 × 25,22 = 16690,6 25,22 = 133,7 S 6 = (672,4 - 661,8) × 2 S7 = 672,4 × 12,74 = 8566,4 12,74 S 8 = (684,8 - 672,4) × = 79,0 2
rj (mm)
rj × S j (N)
75,55 74,22
124265 126679
54,57
1146243
49,03
24025
25,35
423107
21,15
2828
6,37 4,25
54568 336 Σ 1902049
Síla vznikající od normálových složek napětí se vypočte ze vztahu (2.9): n
FN = 2 × π × å S j × rj = 2 × π × 1902049,08 = 11950926,83 N = 12 MN j=1
Síla vznikající od tangenciálních složek napětí se určí ze vztahu (2.10): n
å ΔS
' j
= ΔS 1' +ΔS '2 + ΔS '3 = π × D1 × Δz 1 + π × D 2 × Δz 2 + π × D × Δz 3 =
j=1
= π × 143,1× 21+ π × 75,91× 25 + π × 25,48 × 27 = 17564,05 mm2
FT ==
σp 2
n
× π × å ΔS 'j = j=1
40 × π × 17564,05 = 1103581,81 N = 1,1 MN 2
Výsledná kovací síla je dána vztahem (2.11):
FK = FN + FT = 12 + 1,1 = 13,1 MN
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Obr. 3.4 Schéma napětí v jednotlivých bodech průřezu
List 44
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 45
3.8.3 Výpočet kovací síly podle Storoževa Kovací síla dle Storoževa se vypočte ze vztahu (2.12): Kde: Sc = 19607 mm2 Sd =
π × D2d π ×1402 = = 15393,8 mm2 4 4
éæ D b b ö æ FK = σ p × êç1,5 + ÷ × S c + ç1,5 + + 0,1× v h 2×h ø h è ëè
ù ö ÷ × Sd ú ø û
ù éæ 140 ö 9 9 ö æ FK = 40 × êç1,5 + ÷ × 15393,8ú ÷ × 19607 + ç1,5 + + 0,1× 3 ø 3 2×3 ø è û ëè FK = 7997233 N = 8 MN
3.8.4 Výpočet kovací síly podle Brjuchanov - Rebelského Velikost kovací síly dle Brjuchanov – Rebelského se určí ze vztahu (2.13). Hodnota σp je stanovena podle Rebelského diagramu. 2
æ 20 ö ÷ × σp × Sd FK = 8 × (1 - 0,001× D v ) × çç1,1 + D v ÷ø è 2
20 ö æ FK = 8 × (1 - 0,001× 140) × ç1,1 + ÷ × 65 × 15393,8 = 10633838 N = 10,6 MN 140 ø è 3.8.5 Srovnání stanovených kovacích sil Tab. 3.5 Porovnání stanovených sil dle různých metod
Metoda výpočtu Nomogram Tomlenov Storožev Brjuchanov
Výsledná kovací síla 12,5 MN 13,1 MN 8 MN 10,6 MN
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 46
3.9 Volba lisu Na základě vypočtených kovacích sil byl vybrán svislý kovací lis LMZ 1600 A, od firmy Šmeral Brno a. s., se jmenovitou tvářecí silou 16 MN. Základní technické parametry stroje jsou uvedeny v tabulce. Tab. 3.6 Základní technické parametry stroje Jmenovitá tvářecí síla Sevření Průchod Upínací plocha stolu Upínací plocha beranu Přestavitelnost Zdvih beranu Počet zdvihů Celkový instalovaný výkon
16 800 1290 1240x1150 1160x1035 10 270 85 85
17
MN mm mm mm mm mm mm 1/min kW
3.10 Návrh tvářecího nástroje 3.10.1 Návrh zápustek Materiál zápustek je navržen dle tab. 2.2. Pro výrobu zápustek byla zvolena ocel 19 663 (56NiCrMoV7). Průměr předkovací zápustky musí odpovídat podmínce (2.18):
D z1 ³ DD + 0,2 × (DD + HD ) + 5 D Z1 ³ 74 + 0,2 × (74 + 55) + 5 D z1 ³ 105 mm Nejmenší průměr předkovací zápustky je 105 mm. Průměr navržené předkovací zápustky je 140 mm.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 47
Průměr dokončovací zápustky musí odpovídat podmínce (2.19):
D z2 ³ DD + 0,4 × (DD + HD ) + 10 D z2 ³ 143 + 0,4 × (143 + 21) + 10 D z2 ³ 219 mm Nejmenší průměr dokončovací zápustky je 219 mm. Průměr navržené dokončovací zápustky je 250 mm. Tvar dokončovací dutiny zápustky je shodný s tvarem výkovku. Rozměry dutiny jsou zvětšeny o 1 % na smrštění materiálu.
3.10.2 Návrh prstencového vyhazovače Průměr předkovacího trnu musí vyhovět podmínce (2.14):
dpt2
£ 0,85 D pt2 30 £ 0,85 40 0,75 £ 0,85 Průměr prstence musí vyhovět podmínkám (2.15): Dp ³ dp + 5
Dp ³ 74,8 + 5 Dp ³ 79,8 mm Dp ³ D t + dv + 5 D p ³ 60 + 10 + 5 D p ³ 75 mm Průměr navrženého prstence je 80 mm, což vyhovuje daným podmínkám.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 48
Průměr prstencového vyhazovače se pak určí ze vztahu (2.16):
d´p = dp - Δ 2 = 74,8 - 0,2 = 74,6 mm Průměr předkovacího trnu se vypočte (2.17):
d´pt = dpt - Δ1 = 30 - 0,3 = 29,7 mm
3.11 Výpočet střižné síly Vnitřní i vnější výronek bude ostřižen za tepla po vykování, tzn. mez pevnosti materiálu v tahu pro stříhání za tepla při teplotě 800 až 750 °C pak bude 118 MPa. Síla na ostřižení vnějšího i vnitřního výronku se stanoví dle kap. 2.13.1:
)V = × × 5 P × R × × K = × × × ˭ × × × = 1 = N1 )V = × × 5 P × R × × K = × × × ˭ × × × = 1 = N1 Celková střižná síla:
Fs = Fs1 + Fs2 = 430454,2 + 1107948,1= 1538402,3 N = 1538 kN
3.12 Volba ostřihovacího lisu Vzhledem k vypočtené střižné síle byl vybrán ostřihovací lis LKOA 200, od firmy Šmeral Brno a. s., se jmenovitou tvářecí silou 2000 kN. Základní technické parametry stroje jsou uvedeny v tabulce.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Tab. 3.7 Základní technické parametry stroje Jmenovitá tvářecí síla Zdvih Sevření Přestavení beranu Počet zdvihů Rozměr stolu Rozměr beranu Celkový instalovaný výkon
List 49
17
2000 180 600 100 55 1415x1000 1300x800 18
kN mm mm mm 1/min mm mm kW
3.13 Tepelné zpracování výkovku Pro získání rovnoměrné a jemnozrnné struktury se bude výkovek normalizačně žíhat na 530 až 735 MPa v elektrické komorové peci.
3.14 Čištění výkovku Pro čištění výkovku bylo navrženo tryskání ocelovou drtí v bubnovém tryskacím zařízení PTB 3.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
3.15 Postup kování 1) Výchozí polotovar
Obr. 3.5 Polotovar
2) Předkování – v předkovací zápustce
Obr. 3.6 Stav po předkování
3) Kování – v dokončovací zápustce
Obr. 3.7 Stav po kování
List 50
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 51
4) Ostřižení – dojde k ostřižení výronku a blány
Obr. 3.8 Stav po ostřižení
Tab. 3.8 Zkrácený technologický postup
Číslo operace
Název operace
1
Stříhání
2
Kontrola ústřižku
3
Ohřev
4
Kování
5
Ostřižení
6
Teplené zpracování
Stříhat tyč ø75 mm na délku 211 mm Kontrolovat délku ústřižku Ohřát polotovar na teplotu max. 1200 °C 1. kovat v předkovací zápustce, 2. kovat v dokončovací zápustce Ostřihnout výronek a děrovat blánu při teplotě 750 až 800 °C Normalizačně žíhat na 530 až 735 MPa
7
Čištění
Otryskat ocelovou drtí
8
Konečná kontrola
Kontrolovat vzhled a tvar dle výkresu výkovku
Popis operace
Strojní zařízení ScK 500 KSO 630/1,5-A30
LMZ 1600 A
LKOA 200 Elektrická komorová pec Bubnový tryskač PTB 3 -
FSI VUT
4
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 52
SIMULACE Simulace tvářecího procesu byla zpracována v programu FormFEM 1.6 a
prokázala správnost navržení dutin zápustek. Výkovky nevykazují žádné vady ani vznik přeložek. Jako výstup programu FormFEM byly vybrány vrstevnice, teplota, kontaktní tlak a střední napětí.
4.1 Výsledky simulace předkovací operace
Obr. 4.1 Průběh vrstevnic
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Obr. 4.2 Rozložení teplot
Obr. 4.3 Znázornění kontaktního tlaku
List 53
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Obr. 4.4 Průběh středního napětí
4.2 Výsledky simulace dokončovací operace
Obr. 4.5 Průběh vrstevnic
List 54
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Obr. 4.6 Rozložení teplot
Obr. 4.7 Znázornění kontaktního tlaku
List 55
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
Obr. 4.8 Průběh středního napětí
List 56
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
5
List 57
TECHNICKO - EKONOMICKÉ ZHODNOCENÍ Úkolem technicko – ekonomického zhodnocení je vyčíslení nákladů
potřebných k výrobě zadané součásti pro navržený technologický postup, určení prodejní ceny výkovku při dosažení požadovaného zisku a také stanovení výrobního množství, při kterém se začne generovat zisk. Dané zhodnocení je třeba chápat pouze jako orientační, protože některé hodnoty použité ve výpočtech jsou stanoveny jen na základě odborného odhadu.
5.1 Spotřeba materiálu Jako polotovar byla stanovena tyč ∅75 - 211 ČSN EN 10060. Tyčovinu bude dodávat firma Ferona a. s. v délkách 6 m (za cenu 930,46 Kč/m). Počet ústřižků z jedné tyče:
nt =
nt =
Lt L pol
(5.1)
6000 = 28,4 Þ 28 ks 211
Celkový počet potřebných tyčí:
n celk =
Q FHON =
Qv nt
(5.2)
= Þ NV
Stupeň využití materiálu:
km =
km =
nt × m × 100 mt
28 × 7,323 × 100 = 98,5 % 6 × 34,7
(5.3)
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 58
5.2 Přímé náklady na materiál Nm = Cm × L t × ncelk
(5.4)
1P = × × = .Ï
5.3 Přímé náklady na mzdy Výrobní čas jednoho výkovku byl stanoven odborným odhadem na 1,8 min. Ve čtvrtém čtvrtletí roku 2009 činila průměrná hodinová mzda pracovníka 150 Kč/hod. Mzdy na 1 ks: NM1 =
10 =
tk × Mh 60
(5.5)
× = .Ï NV
Celkové mzdy:
NM = NM1 × Q v
(5.6)
10 = × = .Ï
5.4 Ostatní přímé náklady Ostatní přímé náklady tvoří náklady na výrobu nástrojů, náklady na energii pro provoz strojního zařízení a náklady na sociální a zdravotní pojištění za zaměstnance.
5.4.1 Náklady na výrobu nástrojů Cena zápustek byla stanovena firmou ZVU Servis a. s. na 464 220 Kč. NN = 464220 Kč
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 59
5.4.2 Náklady na energii pro provoz strojního zařízení Energie na provoz strojního zařízení je stanovena na základě výkonů použitých strojů. Výkon strojních nůžek je 32 kW, indukčního ohřívače 630 kW, kovacího lisu 85 kW, ostřihovacího lisu 18 kW, komorové pece 30 kW a bubnového tryskače 30 kW. Cena elektřiny v roce 2010 je 4,35 Kč/kWh. WN 4Y × &H
1H = å 9L × τ ×
1H = ( + + + + + ) × ×
(5.7)
× × = .Ï
5.4.3 Náklady na sociální a zdravotní pojištění Sazba za sociální a zdravotní pojištění za zaměstnance činí v roce 2010 celkem 34 %.
1V] = 10 ×
1V] = ×
6=
(5.8)
= .Ï
5.4.4 Celkové ostatní přímé náklady
1RV = 11 + 1H + 1V]
(5.9)
1RV = + + = .Ï
5.5 Výrobní režie Výrobní režie zahrnuje náklady související s řízením a obsluhou výroby (spotřeba energie, vody, režijní materiál, náklady na opravy atd.). Výše režií je stanovena na základě odborného odhadu na 890 % mezd pracovníků.
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
5Y =
5Y =
List 60
3Y × 10
(5.10)
× = .Ï
5.6 Správní režie Správní režie zahrnuje náklady související s řízením a správou podniku (mzdy řídících pracovníků, náklady na účetnictví, telefonní poplatky, poštovné apod.). Jsou stanoveny odborným odhadem na 210 % mezd pracovníků.
5V =
5V =
3V × 10
(5.11)
× = .Ï
5.7 Odbytová režie Odbytová
režie
zahrnuje
náklady
spojené
s odbytovou
činností
(skladování, expedice atd.). Jejich výše je odhadnuta na 170 % mezd pracovníků. 5R =
5R =
3R × 10
× = .Ï
(5.12)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 61
5.8 Celková kalkulace Tab. 5.1 Kalkulační vzorec
Kalkulační položka Přímý materiál Přímé mzdy Ostatní přímé náklady Výrobní režie Vlastní náklady výroby Správní režie Vlastní náklady výkonů Odbytová režie Úplné vlastní náklady výkonů Zisk (12 %) Prodejní cena
Hodnoty na celou sérii (Kč) 25 920 755 Kč 585 000 Kč 11 860 020 Kč 5 206 500 Kč 43 572 275 Kč 1 228 500 Kč 44 800 775 Kč 994 500 Kč 45 795 275 Kč 5 495 433 Kč 51 290 708 Kč
Hodnoty na 1 ks (Kč/ks) 199,4 4,5 91,2 40,1 335,2 9,5 344,7 19,1 352,3 42,3 394,6
5.9 Variabilní náklady Jsou tvořeny přímými náklady na materiál, mzdy, náklady na energii pro provoz strojního zařízení, náklady na sociální a zdravotní pojištění a určitou částí režií (odhadem 40 % z celkových režií).
91 = 1P + 10 + 1H + 1V] + 91 = + + + +
×5F
(5.13)
× = .Ï
5.10 Fixní náklady Fixní náklady tvoří náklady na nástroje a určitá část režií (odhadem 60 % z celkových režií).
)1 = 11 + )1 = +
×5F
× = .Ï
(5.14)
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
List 62
5.11 Analýza bodu zvratu Bod zvratu je takové množství produkce firmy, při kterém jsou náklady rovny tržbám (podnik neprodukuje ani zisk ani ztrátu).
B zv =
% ]Y =
FN P1 - VN 1
(5.15)
= NV
Bod zvratu je 61 378 kusů. Překročením tohoto množství vyrobených kusů se začne vytvářet zisk.
Obr. 5.1 Grafické znázornění bodu zvratu
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 63
ZÁVĚR V diplomové práci byla zpracována problematika výroby ozubeného kola z oceli 14 220.0. Pro výrobu součásti byla vzhledem k plánované roční produkci 130 000 kusů a požadovaných mechanických vlastností zvolena technologie zápustkové kování. Výchozím polotovarem pro výkovek je ocelová tyč ∅75 mm ČSN EN 10060, která bude dodávána firmou Ferona a. s. v délkách 6 m. Tyč je dělena na strojních nůžkách ScK 500 v délce 211 mm. Na kovací teplotu 1100 °C je polotovar ohřát v indukčním ohřívači KSO 630/1,5-A30 od firmy Roboterm s. r. o. Výkovek se bude kovat na dvě operace (předkování a dokování) na svislém kovacím lisu LMZ 1600 A se jmenovitou tvářecí silou 16 MN od výrobce Šmeral Brno a. s. Po vykování výkovku se výronek ostřihne za tepla na ostřihovacím lisu LKOA 200 se jmenovitou tvářecí silou 2000 kN od firmy Šmeral Brno a. s. Výkovek je normalizačně žíhán na 530 až 735 MPa v elektrické komorové peci. Pro čištění výkovku je navrženo tryskání ocelovou drtí v bubnovém tryskacím zařízení PTB 3. Tvářecí proces výkovku byl ověřen simulací v programu FormFEM 1.6 a prokázal správnost navržení dutin zápustek. Výkovky nevykazovaly žádné vady ani vznik přeložek. Pro výrobu požadovaného množství výkovků je potřeba objednat 4 643 kusů tyčí o rozměrech ∅75 – 6000 mm. Pro snížení nákladů na výrobu součástí je možné odevzdat materiál z nevyužitých konců tyčí do sběrných surovin. Technicko - ekonomické zhodnocení ukázalo, že při plánované roční výrobní sérii bude zajištěn dostatečný zisk. Zisk bude generován od počtu 61 378 vyrobených kusů. Cena jednoho výkovku byla vyčíslena na 394,6 Kč bez DPH.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 64
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 1.
ČADA, R. Technologie I. [online]. [cit. 2010-04-13]. Dostupné na World Wide Web:
.
2.
ČERMÁK, J. Podklady pro předmět Projekt I – část kování. [online]. [cit. 2010-04-15]. Dostupné na World Wide Web: .
3.
ČSN 22 8306. Zápustky pro svisle kovací lisy - Technologické požadavky na konstrukci. Praha: Český normalizační institut, 1991. 40s.
4.
ČSN 42 9002. Rozdělení zápustkových výkovků podle složitosti tvaru. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1971. 36 s.
5.
ČSN 42 9030. Výkovky ocelové zápustkové - Přídavky na obrábění, mezní úchylky rozměrů a tvarů. Praha: Úřad pro normalizaci a měření, 1987. 24 s.
6.
DVOŘÁK, M., GAJDOŠ, F., NOVOTNÝ, K. Technologie tváření: plošné a objemové tváření. 2. vyd. Brno: Akademické nakladatelství Cerm, 2007. 169 s. ISBN 978-80-214-3425-7.
7.
DVOŘÁK, M., MAREČKOVÁ, M. Technologie tváření. [online]. [cit. 2010-04-10]. Dostupné na World Wide Web: .
8.
DVOŘÁK, M. a kol. Technologie II. 2. vyd. Brno: Akademické nakladatelství Cerm, 2004. 238 s. ISBN 80-214-2683-7.
9.
ELFMARK, J. a kol. Tváření kovů. 1. vyd. Praha: STNL – Nakladatelství technické literatury, 1992. 528 s. ISBN 80-03-00651-1.
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 65
10. FOREJT, M.. Teorie tváření a nástroje. 1. vyd. Brno: Nakladatelství vysokého učení technického, 1991. 187 s. ISBN 80-214-0294-6. 11. HAŠEK, V. a kol. Kování. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1965. 732 s. 12. HLUCHÝ, M., KOLOUCH, J., PAŇÁK, R. Strojírenská technologie 2 – 1. díl. 1. vyd. Praha: Scientia, s. r. o., 1998. 316 s. ISBN 80-7183-1174. 13. JKZ Bučovice, a.s. - dodavatel nástrojových a konstrukčních ocelí. [online]. [cit. 2010-02-10]. Dostupné na World Wide Web: . 14. LEINVEBER, J., ŘASA, J., VÁVRA, P. Strojnické tabulky. 3. vyd. Praha: Scientia, s. r. o., 2000. 985 s. ISBN 80-7183-164-6. 15. NOVOTNÝ, K. Tvářecí nástroje. 1. vyd. Brno: Nakladatelství vysokého učení technického, 1992. 186 s. ISBN 80-214-0401-9. 16. Roboterm, s.r.o. [online]. [cit. 2010-04-14]. Dostupné na World Wide Web: . 17. Šmeral Brno a.s. - výroba a opravy tvářecích strojů, nástrojů pro tváření a odlitků. [online]. [cit. 2010-03-27]. Dostupné na World Wide Web: .
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 66
SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK Zkratka/Symbol
Jednotka
Popis
Bzv
ks
bod zvratu
b
mm
šířka můstku
Ce
Kč/kWh
cena za elektrickou energii
Co
-
součinitel snížení plasticity materiálu v oblasti výronku vlivem poklesu teplot
Cm
Kč/m
cena jednoho metru tyče
Dc
mm
průměr výkovku s můstkem
DD
mm
průměr výkovku
Dp
mm
průměr dosedací části prstencového vyhazovače
dp
mm
průměr otvoru pro prstencový vyhazovač
d´p
mm
průměr prstencového vyhazovače
Dpol
mm
průměr polotovaru
Dpt
mm
průměr dosedací části předkovacího trnu
dpt
mm
průměr otvoru pro předkovací trn
d´pt
mm
průměr předkovacího trnu
Dt
mm
roztečný průměr otvorů pro vyrážecí kolík upínače zápustek
Dv
mm
průměr výkovku bez výronku
dv
mm
průměr otvoru pro vyrážecí kolík
Dz1
mm
průměr předkovací zápustky
Dz2
mm
průměr dokončovací zápustky
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 67
FK
N
kovací síla
FN
Kč
fixní náklady
FN
N
síla vznikající od normálových složek napětí
Fs
N
výsledná síla na ostřižení výronku
Fs1
N
síla na ostřižení vnějšího výronku
Fs2
N
síla na ostřižení vnitřního výronku
Fstř
N
střižná síla
FT
N
síla vznikající od tangenciálních složek napětí
h
mm
výška můstku
km
%
stupeň využití materiálu
kp
MPa
základní přetvárný odpor
Lpol
mm
délka polotovaru
Lt
mm
délka jedné tyče
Mh
Kč/hod
průměrná hodinová mzda pracovníka
m
kg
hmotnost polotovaru
mov
kg
hmotnost odpadu výronku
mp
kg
hmotnost odpadu na propal
mt
kg
hmotnost jednoho metru tyče
mv
kg
hmotnost výkovku
Ne
Kč
náklady na energii pro provoz strojního zařízení
NM
Kč
celkové náklady na přímé mzdy
NM1
Kč/ks
náklady na mzdy na výrobu jednoho kusu
Nm
Kč
náklady na přímý materiál
NN
Kč
náklady na nástroj
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 68
Nos
Kč
celkové ostatní přímé náklady
Nsz
Kč
náklady na sociální a zdravotní pojištění
n
mm
hloubka zásobníku
ncelk
ks
celkový počet tyčí
nt
ks
počet kusů z jedné tyče
o
mm
obvod výkovku v dělící rovině
ovýr
mm
obvod výronku
P1
Kč/ks
prodejní cena jednoho výkovku
Po
%
podíl odbytových režií
Ps
%
podíl správních režií
Pv
%
podíl výrobních režií
Qv
ks
počet vyráběných výkovků
Rc
Kč
celkové režie
Re
MPa
mez kluzu materiálu
Rm
MPa
mez pevnosti materiálu v tahu
Ro
Kč
odbytová režie
Rs
Kč
správní režie
Rv
Kč
Sc
mm
výrobní režie 2
plocha průmětu výkovku s výronkem
Sd
mm2
plocha průmětu výkovku bez výronku
Spol
mm2
plocha průřezu polotovaru
S 'j
mm2
boční plocha výkovku v pohybujícím se dílu zápustky
SZ
%
sazba sociálního a zdravotního pojištění
tk
min
výrobní čas jednoho výkovku
tpol
mm
tloušťka polotovaru
tpol max
mm
maximální tloušťka polotovaru
FSI VUT
DIPLOMOVÁ PRÁCE
List 69
Vi
kW
výkon jednotlivých zařízení
VN
Kč
variabilní náklady
VN1
Kč/ks 3
variabilní náklady na jeden kus
Vp
mm
objem polotovaru
Vvýr
m3
objem výronku
Δ1
mm
vnitřní vůle v prstencovém vyhazovači
Δ2
mm
vnější vůle v prstencovém vyhazovači
λ
-
štíhlostní poměr
ρ
kg/m3
hustota materiálu
σp
MPa
přirozený přetvárný odpor
τ
-
účinnost strojů
τps
MPa
pevnost materiálu ve střihu
DIPLOMOVÁ PRÁCE
FSI VUT
SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1
Výkres ozubeného kola
Příloha 2
Výkres výkovku
Příloha 3
Výkres sestavy nástroje
Příloha 4
Kusovník
Příloha 5
Výkres předkovací zápustky
Příloha 6
Výkres dokončovací zápustky
Příloha 7
Výkres prstencového vyhazovače
Příloha 8
Výkres předkovacího trnu
Příloha 9
Výkres středící vložky velké
Příloha 10
Výkres středící vložky malé
List 70
