Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy

Wydział Mechaniczny

Zakład Obróbki Plastycznej

Praca projektowa

Temat : Tłocznik

Prowadzący: Dr inż. Zygmunt STANKIEWICZ

Jakub SKOMOROKO

Studium : Mgr

Semestr IX

Grupa A

B Y D G O S Z C Z 2 0 0 1

I. Projektowanie procesu tłoczenia.

1. Rysunek przedmiotu.

Założenia: Produkcja: masowa Podawanie: ręczne Materiał: blacha stalowa St3

2. Ustalenie sposobu wykrawania oraz określenie ilości sztuk przedmiotu dla

produkcji masowej.

Na podstawie tabeli 3.25 [wg 1] dla produkcji masowej liczba produkowanych sztuk rocznie dla przedmiotu o wymiarach 90mm wynosi 1 000 000 szt.

Na podstawie tabeli 3.24 [wg 1] dla produkcji masowej oraz podanej dokładności wykonania przedmiotu IT 14 przyjmuje wykrawanie trzytaktowe: 1-2dziurkowanie, 3-wycinanie

3. Sposoby ułożenia wykroju na taśmie

a)

b)

c)

Minimalne odstępy pomiędzy wykrojami oraz pomiędzy wykrojami i brzegiem taśmy wynoszą 2,2mm oraz 2,5 mm ze względu na skorygowaną szerokość taśmy odległości od brzegu zostały zwiększone na 5 mm.

Dla poszczególnych wariantów ułożeń , dla 1 metra bieżącego taśmy współczynnik wykorzystania materiału wynosi :

• dla ułożenia a)

gdzie:

S_w - powierzchnia jednego wykroju

S - powierzchnia taśmy

n - liczba wyciętych z taśmy wykrojów

• dla ułożenia a)

• dla ułożenia b)

• dla ułożenia c)

4. Wybór ułożenia optymalnego.

Za ułożenia optymalne przyjęto ułożenie wg rysunku a) przy którym wykorzystanie materiału jest nieco mniejsze niż dla wariantu b) ale jest on bardziej ekonomiczny pod względem kosztów i łatwości wykonania tłocznika. Za wariantem tym przemawia też fakt posiadania prasy o mniejszych naciskach co jest bardzo istotne mając na uwadze grubość naszego materiału wyjściowego. Ze względu na zwiększenie trwałości płyty tnącej wykrojnika przyjęto większą odległość pomiędzy wycinanymi otworami.

Taśma zamawiana będzie w postaci kręgów o szerokości 100mm i grubości 3mm

Rys. Schemat rozmieszczenia zabiegów technologicznych.

5. Maksymalna siła wykrawania.

k - współczynnik uwzględniający wpływ dodatkowych oporów k=1,3

l - długość lini cięcia

R_t - wytrzymałość materiału na ścinanie St3: R_t=360MPa

g - grubość materiału g=3mm

l - długość linii cięcia

6. Siła potrzebna do zepchnięcia

gdzie: k_s = 0,12 wg tabeli 3.6[1]

7. Wyznaczanie siły wypadkowej

i	Si		li
		Xi		Yi
1	45	45	282,74
2	136,95	45	76,69
3	150,9	47, 5	2,24
4	150,9	42,5	2,24
5	152,2	45	5
6	204,4	45	15,71
7	229,4	20	15,71
8	229,4	70	15,71

8. Dobór prasy.

Uwzględniając się potrzebną do wykrawania oraz potrzebny skok wymiary stołu a także siłę nominalną przyjmuję prasę NPC-80 o następujących parametrach:

- nacisk nominalny 80ton

-wymiary stołu 760x460

-max. wysokość tłocznika 280mm

Prasa : NPC-80

Siła wykrawania: 583,43 kN

Taśma stalowa : 100x3

2. Założenia konstrukcyjne.

STEMPEL

1. Według [2] przyjmuje zapas na ostrzenie części tnących (dla klasy wykrojnika IV )

S=12mm

1. Obliczam całkowitą długość stempla z wzoru:

L_c = h₁+h₂+h₃+s+b

gdzie:

h₁ - odległość od dolnej powierzchni płyty prowadzącej do

powierzchni płyty tnącej, h₁ = 8 mm

h₂ - grubość płyty prowadzącej, h₂ = 30 mm

h₃ - grubość płyty stemplowej, h₃ = 30 mm

b - minimalna odległość między płytą stemplową a płytą prowadzącą, b = 27 mm

s - zapas na ostrzenie części tnącej (wykrojnik klasa IV), s=12mm

Po podstawieniu otrzymujemy:

L_c = 8+30+30+12+35 = 107 mm

3. Obliczenie długości części roboczej:

l = a + g + s

gdzie:

a - wielkość max. zagłębienia się stempla w płycie tnącej, a=2mm

g - grubość ciętego materiału g=3mm

s - wielkość zapasu na zeszlifowanie s=12mm

l = 2 + 3 + 12 =17 mm

4. Obliczenie długości swobodnej stempla:

L = L_c - h₁ - 0,5h₂

gdzie:

h₁ - grubość listew prowadzących , h₁ =8mm

h₂ - grubość płyty prowadzącej h₂ =20mm

L = 107 - 8 - 0,5·20 = 89mm

WYMIARY I MATERIAŁY PŁYT

1. płyta głowicowa

materiał: FCPK-Bytów

wymiary: 315×315x40 mm

2. płyta stemplowa

materiał: St7

wymiary: 315×187x30 mm

3. płyta podstawowa

materiał: FCPK-Bytów

wymiary: 315×315x40 mm

4. przekładka stemplowa

materiał: 14HG

twardość: 46÷48 HRC

wymiary: 315x187 mm

grubość przekładki g_p = 1,5⋅g = 4,5 mm ale ze wzgl. na trudności w hartowaniu przyjmuję g_p = 8 mm [2]

5. płyta tnąca :

materiał: St7

wymiary 315x187x30 mm

TULEJKI TNĄCE-używane jako wkładki

materiał: NC10

6. średnice słupów prowadzących:

ilość:: 4

średnica: 25 mm

7. Wyznaczenie długości słupów:

H - przewidywana wysokość wykrojnika w stanie zamkniętym; H = 170 mm

S - zapas na zeszlifowanie części tnących; S = 12mm

l_sl = 155

Przyjmuje długości słupów l = 200 mm

8. Odstęp między listwami:

mm

gdzie:

D - górny wymiar graniczny taśmy

l - minimalna wartość luzu między listwami

Dla grubości ciętego materiału g = 3,0mm przyjmuje l = 0,4mm.

B=100+0,4mm=100,4mm

Materiał listew St5.

Przyjmuje B = 45,5mm

IV. OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE STEMPLA

1. Naprężenia ściskające działające na stempel obliczam ze wzoru :

gdzie :

P - maksymalna siła cięcia skierowana wzdłuż osi stempla,

F - powierzchnia przekroju roboczej części stempla.

Sprawdzenia dokonuję dla stempla okrągłego o najmniejszym przekroju:

r = 2,5 mm

g = 3,0 mm

R_t = 360 MPa.

2. Sprawdzenie stempla na wyboczenie :

Wyboczeniową długość stempla wyznaczam ze wzoru :

gdzie:

E = 2,1⋅10⁵ MPa - moduł sprężystości wzdłużnej ,

g = 3,0 mm - grubość taśmy ,

l = 17 mm

J - moment bezwładności przekroju

R_t = 360 MPa - wytrzymałość materiału wykrawanego St3 na

ścinanie

n = 3 - współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający niedoskonałe

osadzenie stempla w płycie prowadzącej

Długość stempla 107mm < L_max=110

V. ANALIZA EKONOMICZNA

Koszt taśmy
materiał wykroju :	St3
powierzchnia detalu:	5771,9 mm^2
grubość detalu:	3,0 mm
objętość wykroju :	17315,775 mm^3
ciężar właściwy stali:	7,845 g / cm^3
masa jednego detalu:	135,8 g
cena 1 kg stali St3 w taśmie :	2,0 zł
liczba detali wyciętych z 1 metra taśmy:	10 szt.
współczynnik wykorzystania materiału:	62,95 %
całkowita długość taśmy potrzebnej do produkcji:	92200m
całkowita masa taśmy potrzebnej do produkcji:	216 992,7kg
całkowity koszt taśmy potrzebnej do produkcji:	433985 zł
koszt materiału na jeden wykrój Km:	0,2716 zł
cena prasy:	92 640 zł
okres amortyzacji prasy:	6 lat
Czas wykonania detali
Czas wykonania jednego wykroju:	2,0 sek.
Wielkość produkcji n:	1 000 000 sztuk
Ilość sztuk możliwych do wykonania podczas jednego dnia przy założeniu, że czas użyteczny to 7,5 h
Czas produkcji całej partii detali:	74 dni = 1777,7 godz.
Koszt produkcji wykrojnika.
Koszty związane z opracowaniem dokumentacji konstrukcyjnej i technologicznej:	3 000 zł
Koszt części z firmy FCPK-Bytów I części znormalizowanych	9 000zł
Teoretyczny czas obróbki części	15h
Koszt obróbki	45zł/h*15h=675zł
Koszt montażu	3 000zł
Koszt materiału
Masa części wykonanych ze stali St7	10 kG
Masa części wykonanych ze stali NC10	10 kG
Masa części wykonanych ze stali 14HG	2 kG
Masa części wykonanych ze stali St5	1 kG
stal St7 - cena:	3,0 zł / kg
stal St5 - cena:	2,5 zł / kg
stal 14HG - cena:	6,0 zł / kg
stal NC10 - cena:	5,0 zł / kg
koszt elementów wykonanych ze stali St7:	300 zł
koszt elementów wykonanych ze stali St5:	2,5zł
koszt elementów wykonanych ze stali NC10:	50 zł
koszt elementów wykonanych ze stali 14HG:	12 zł
Całkowity koszt materiałów:	ok. 364,5 zł
Koszty wykonania wykrojnika Kt:	ok 16 000 zł
Koszty robocizny i koszty wydziałowe.
Stawka godzinowa pracownika:	7,5 zł / godz.
Całkowita liczba godzin produkcji detali:	1 777 godz.
Koszt robocizny:	13327 zł
Inne koszty (energia, ogrzewanie...)	1000 zł
Razem Kl :	15105 zł
Całkowity koszt wykonania jednego wykroju:
	Km-koszt materiału ( taśmy) Kl -koszt robocizny i wydziałowe Kt- koszt wykonania wykrojnika n- 1 000 000 szt.
Koszt wykonania jednego wykroju:	≈ 0,303 zł

Bibliografia :

[1] B. Kwaśniewski, Z. Stankiewicz : „Obróbka plastyczna” Wyd. Uczelniane

J. Śpiewakowski ATR Bydgoszcz 1986.

[2] Z. Marciniak : „Konstrukcja wykrojników”

WNT Warszawa 1971.

[3] Cenniki firmy FCPK Bytów

---