Obróbka Plastyczna: projekt

Piotr Dobrzyński

267963

Wydział Inżynierii Produkcji

ID-A0-41

Prowadzący: dr hab. inż. Andrzej Myśliński

1. Wymiary wytłoczki. 4

2. Obliczanie pola powierzchni wytłoczki. 5

3. Dobór naddatku na okrawanie. 5

4. Obliczanie średnicy krążka wyjściowego. 6

5. Obliczanie minimalnego współczynnika wytłaczania m1. 6

6. Obliczenie współczynnika ciągnienia. 6

7. Określenie ilości operacji ciągnienia. 6

8. Wyznaczenie wartości minimalnych współczynników przetłaczania, 7

9. Obliczanie średnic wytłoczek przed korekcją. 7

10. Obliczanie średnic wytłoczki po korekcji. 7

11. Obliczanie wysokości wytłoczki po poszczególnych operacjach. 8

12. Konieczność zastosowania dociskacza oraz potrzeba zastosowania rekrystalizacji. 8

13. Siły poszczególnych przekrojów. 9

14. Tabela zbiorcza. 10

15. Model 3D wytłoczki: 11

16. Proces technologiczny (1 przetłaczanie z dociskaczem). 11

17. Wioski. 13

18. Literatura. 13

1. Wymiary wytłoczki.

Wymiary wytłoczki:

d1	d2	g	h	R1	R2	mat	Rm
28	80	1,2	60	5	5	M63	320

1. Obliczanie pola powierzchni wytłoczki.

Typ fragmentu	Pole powierzchni Fi
Krążek	$$F_{1} = \frac{\text{\ π}}{4}*d^{2} = \frac{\text{\ π}}{4}*18^{2} = \mathbf{254,469\ m}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$ d − srednica krazka
Ćwiartka pierścienia sferycznego wypukłego	$$F_{2} = \frac{\text{\ π}}{4}*\left( 2*\pi*d*r + 8*r^{2} \right) = \frac{\text{\ π}}{4}*\left( 2*\pi*18*5 + 8*5^{2} \right) = \mathbf{601,2118\ m}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$ d − srednica otworu r − promienn pierscienia
Walec	F3 = π * d * h = π * 48, 8 * 26, 8 = 4108, 701  mm^2 h − wysokosc walca d − srednica walca
Ćwiartka pierścienia sferycznego wklęsłego	$$F_{4} = \frac{\text{\ π}}{4}*\left( 2*\pi*d*r - 8*r^{2} \right) = \frac{\text{\ π}}{4}*\left( 2*\pi*38*6,2 - 8*{6,2}^{2} \right) = \mathbf{921,1138\ m}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$ r − promien pierscienia d − mniejsza srednica
Pierścień	$$F_{5} = \frac{\text{\ π}}{4}*{(d_{2}}^{2} - \ {d_{1}}^{2}) = \frac{\text{\ π}}{4}*{(80}^{2} - \ 38^{2}) = \mathbf{3892,433\ m}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$ d2 −  srednica pierscienia d1 −  srednica otworu

Ostateczne pola powierzchni jest równe:

F_c = F₁  +  F₂  +  F₃  +  F₄ + F₅=9777,9284 mm²

1. Dobór naddatku na okrawanie.

Naddatek na okrawanie wytłoczki z kołnierzem dobieram z tablicy 4.24., "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985, str.203.

$$\frac{d_{4}}{d_{2}} = \frac{80}{26,8} = 3,08$$

Dla moich warunków z tabeli przyjmuję wartość naddatku:

a = 4, 4 [mm]

1. Obliczanie średnicy krążka wyjściowego.

Średnice krążka wyjściowego obliczam korzystając ze wzoru z "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985r, str. 203. Gdzie:

$$D_{k} = 1,13*\ \sqrt{F_{c}} + \ a$$

D_k −   srednica krazka wyjsciowego

F_c −  powierzchnia calkowita przedmiotu

a − naddatek na okrawanie

$$D_{k} = 1,13*\ \sqrt{9777,9284} + \ 4,4 = 116,1383\ mm \approx 116\ mm$$

111.74

1. Obliczanie minimalnego współczynnika wytłaczania m₁.

Minimalny współczynnik wytłaczania zależy od stosunku:

$$\frac{g}{D_{k}} = \frac{1,2}{111,74} = 1,07$$

Wzór 1. "Technologia obróbki na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985r. str. 219.

Zgodnie z tabelą 4.36. "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B. Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985r. str. 212.

dla 1, 07 → m₁ = 0, 53

1. Obliczenie współczynnika ciągnienia.

$$m_{c} = \frac{d_{sr}}{D_{k}} = \frac{26,8}{111,74} = 0,2398\ \ \ \ gdzie\ d_{sr} = 26,8\ mm\ ,\ D_{k} = 111,74\ mm$$

Wzór 2. "Technologia obróbki na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985r. str. 213.

1. Określenie ilości operacji ciągnienia.

$$n = \frac{\ln\frac{m_{c}}{m_{1}}}{\ln\text{\ m}_{2s}} + 1$$

Wzór 3. "Technologia obróbki na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985r. str. 213.

m_2s = 0, 72

$$n = \frac{\ln\frac{0,2398}{0,53}}{\ln{0,56}} + 1 = 3,414$$

n = 4

Wytłoczkę uzyskamy stosując cztery operacje ciągnienia.

1. Wyznaczenie wartości minimalnych współczynników przetłaczania,

Współczynnik wytłaczania dobieram z tablicy 4.32., "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985, str.212.

m₂ = 0, 73

m₃ = 0, 76

m₄ = 0, 78

Korzystając ze wzoru:

m_c = m₁ * m₂ * m₃ * m₄ = 0, 2294 

m_c < 0, 2398 należy dokonać korekcji w celu skorygowania współczynnika dla równomiernego obciążenia w poszczególnych operacjach:

$$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x = \ \sqrt[4]{\frac{m_{c}}{m_{1}*m_{2}*m_{3}*m_{4}}} = \sqrt[4]{\frac{0,2398}{0,53*0,73*0,76*0,78}} = 1,0111$$

Współczynniki po korekcji:

m₁ = 1, 0111 * 0, 53 = 0, 5389

m₂ = 1, 0111 * 0, 73 = 0, 7381

m₃ = 1, 0111 * 0, 76 = 0, 7684

m₄ = 1, 0111 * 0, 78 = 0, 7887

1. Obliczanie średnic wytłoczek przed korekcją.

d₁ = m₁ * D_k = 0, 53 * 111, 74 = 56, 2222 mm

d₂ = m₂ * d₁ = 0, 73 * 59, 2222 = 43, 2322 mm

d₃ = m₃ * d₂ = 0, 76 * 43, 2322 = 32, 8565 mm

d₄ = m₄ * d₃ = 0, 78 * 32, 8565 = 25, 628 mm

1. Obliczanie średnic wytłoczki po korekcji.

d₁ = m₁ * D_k = 0, 5389 * 111, 74 = 57, 2167 mm

d₂ = m₂ * d₁ = 0, 7381 * 60, 2167 = 44, 4459 mm

d₃ = m₃ * d₂ = 0, 7684 * 44, 4459 = 34, 1522 mm

d₄ = m₄ * d₃ = 0, 7887 * 34, 1522 = 26, 8358 mm

1. Obliczanie wysokości wytłoczki po poszczególnych operacjach.

Wykorzystuję wzór podany w "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985, str.220.

$$h_{1} = \frac{{D_{k}}^{2} - {d_{k}}^{2}}{4*d_{1}} - \left( r_{1k} + r_{1d} \right)*\lbrack 0,14*\left( \frac{r_{1k} - r_{1d}}{d_{1}} \right) - 0,43\rbrack$$

• Wytłaczanie

$$h_{1} = \frac{{111,74}^{2} - 80^{2}}{4*60,2167\ } - \left( 12 + 8,4 \right)*\left\lbrack 0,14*\left( \frac{12 - 8,4}{57,2167} \right) - 0,43 \right\rbrack = 37,1683\ mm$$

• Przetłaczanie 1

$$h_{2} = \frac{{111,74}^{2} - 80^{2}}{4*44,4459\ } - \left( 8,4 + 6,7 \right)*\left\lbrack 0,14*\left( \frac{8,4 - 6,7}{44,4459} \right) - 0,43 \right\rbrack = 43,7208\ mm$$

• Przetłaczanie 2

$$h_{3} = \frac{{111,74}^{2} - 80^{2}}{4*34,1522} - \left( 6,7 + 5,4 \right)*\left\lbrack 0,14*\left( \frac{6,7 - 5,4}{34,1522} \right) - 0,43 \right\rbrack = 52,1259\ mm$$

• Przetłaczanie 3

$$h_{4} = \frac{{111,74}^{2} - 80^{2}}{4*26,8358\ } - \left( 5 + 3,8 \right)*\left\lbrack 0,14*\left( \frac{5 - 3,8}{26,8358\ } \right) - 0,43 \right\rbrack = 60,424\ mm$$

Różnica wysokości wytłoczki wynosi:

h₄ −  h = 60, 424 − 60 = 0, 424mm

1. Konieczność zastosowania dociskacza oraz potrzeba zastosowania rekrystalizacji.

Dla mosiądzu [M63], odkształcenia dopuszczalne zgodnie z tablicą 4.33., "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golatowski, Warszawa 1985, str.213. zawierają się w przedziale ε_{c dop} = 0, 7

• Wytłaczanie:

Dociskacz należy stsosować gdy g < 0, 020 D_k

0, 02 *  D_k = 2, 2348  > g nalezy zastosowac dociskacz

ε = 1 −  m₁ = 0, 4611  < 0, 7 dop dla mosiadzu  

• Przetłaczanie 1:

Dociskacz należy stsosować gdy g < 0, 015 d₂

0, 015 *  d₂ = 0, 6667 < g nie stosowac dociskacza

ε = 1 −  m₁ * m₂ = 0, 6022 < 0, 7 dop dla mosiadzu 

• Przetłaczanie 2:

Dociskacz należy stsosować gdy g < 0, 015 d₃

0, 015 *  d₃ = 0, 4928 < g nie stosowac dociskacza

ε = 1 −  m₁ * m₂ * m₃ = 0, 6944 < 0, 7 dop dla mosiadzu 

• Przetłaczanie 3:

Dociskacz należy stsosować gdy g < 0, 015 d₄

0, 015 *  d₄ = 0, 4025  < g  nie stosowac dociskacza

ε = 1 −  m₁ * m₂ * m₃ * m₄ = 0, 7589 > 0, 7 dop dla mosiadzu 

należy zastosować wyżarzanie rekrystalizujące

1. Siły poszczególnych przekrojów.

• Siła wytłaczania:

d1	G	Rm	k3
57, 22 mm	1, 2	320 MPa	0, 45

P_w = π * d₁ * g * R_m * k₃ = 3, 14 * 60, 22 * 1, 2 * 320 = 72611 N

• Siła przetłaczania 1:

d2	G	Rm	k3
44, 45 mm	1, 2	320 MPa	0, 45

P_p1 = π * d₂ * g * R_m * k₃ = 3, 14 * 44, 45 * 1, 2 * 320 = 53596 N

• Siła przetłaczania 2:

d3	G	Rm	k3
34, 15 mm	1, 2	320 MPa	0, 45

P_p2 = π * d₃ * g * R_m * k₃ = 3, 14 * 34, 15 * 1, 2 * 320 = 41177 N

• Siła przetłaczania 3:

d4	G	Rm	k3
26, 84 mm	1, 2	320 MPa	0, 45

P_p3 = π * d₄ * g * R_m * k₃ = 3, 14 * 26, 84 * 1, 2 * 320 = 32363 N

1. Tabela zbiorcza.

Operacja	Minimalne współczynniki przetłaczania przed korekcją	Średnica wytłoczki przed korekcją [mm]	Minimalne współczynniki przetłaczania po korekcji	Średnica wytłoczki po operacji korekcji [mm]	Wysokość wytłoczki po korekcji [mm]	Czy należy stosować dociskacz ?
Wytłaczanie	0,53	59,22	0,5389	57,22	37,17	Tak
Przetłaczanie 1	0,73	43,23	0,7381	44,45	43,72	Nie stosować
Przetłaczanie 2	0,76	32,86	0,7684	34,15	52,13	Nie stosować
Przetłaczanie 3	0,78	25,63	0,7887	26,84	60,424	Nie stosować

Operacja	Siły [N]	Potrzeba zastosowania wyżarzania	Promienie zaokrąglenia stempli [mm]	Promienie zaokrąglenia matryc [mm]
Wytłaczanie	72611	Nie trzeba	8,4	12
Przetłaczanie 1	53596	Nie trzeba	6,7	8,4
Przetłaczanie 2	41177	Nie trzeba	5,4	6,7
Przetłaczanie 3	32363	Należy zastosować	3,8	5

Współczynnik korekcyjny	1,0111
Naddatek [mm]	4,4
Objętość wytłoczki [mm^3]	11545,4
Pole powierzchni wytłoczki [mm^2]	9777,9284

1. Model 3D wytłoczki:

1. Proces technologiczny.

• Wytłaczanie

• Przetłaczanie 1

• Przetłaczanie 2

• Narzędzie do procesu wytłaczania z dociskakiem

• Rysunek wykonawczy stempla

• Rysunek wykonawczy matrycy

1. Wnioski.

W celu wykonania wytłoczki potrzebujemy trzech procesów wytłaczania, przetłaczania 1, przetłaczania 2 oraz przetłaczania 3. Wytłoczka zostanie wykonana z materiału M63. Po przetłaczaniu 3 otrzymamy średnice zgodną z żądaną. Dociskacz stosujemy tylko w przypadku wytłaczania, w innych procesach jest on nie potrzebny. Odchyłka wysokości po procesie tworzenia wytłoczki wynosi 0,424 mm. Jest to najmniejsza odchyłka wysokości jaką udało mi się uzyskać. Wyżarzanie zostanie wykonane tylko dla procesu przetłaczanie 3.

1. Literatura.

• "Technologia obróbki plastycznej na zimno", B.Kwaśniewski, T.Golanowski, Warszawa 1985r.