UNIVERSITATEA TEHNICA “GHEORGHE ASACHI” IASI
FACULTATEA DE CONSTRUCTII DE MASINI SI MANAGEMENT INDUSTRIAL
STUDENT: Cojocia Daniela-Ionela ÎNDRUMĂTOR: Florin Negoiescu
ANUL: III
GRUPA: 4306
- 2010 -
TEMA PROIECTULUI
Conceperea procesului tehnologic și proiectarea ștanței pentru executarea reperului conform desenului
de execuție în condițiile producției de serie mare sau masă (1.000.000 piese pe an).
A. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE
Cap. 1 Analiza piesei și a datelor inițiale
1.1. Analiza materialului din care se confecționează piesa :
CuZn10(alama)
Alamele tehnice sunt aliaje CuZn cu maxim 45% Zn, peste această limită a zincului, alamele
devin dure și fragile, deci inutilizabile.
Alamele, în funcție de numărul elementelor de alere pot fi:
binare (obișnuite)
speciale (cu mai multe elemente de aliere)
CuZn 10 este un material ce se livrează în 3 stări de ecruisare : 0 – moale; HA – jumătate moale;
HB – tare.
Proprietăți ale alamelor :
a) Caracteristici mecanice (STAS 11111-88)
- rezistența la rupere la tracțiune : Rm = 270-350 (N/mm2)
- alungirea la rupere : A5 = 25%
- duritatea Brinell: - minimă : 55 HB
- maximă : 85 HB
b) Compoziția chimică (conform STAS 95/90)
- Cu 68,5÷71,5%
- Zn -restul
c) Adoptarea tipului de semifabricat și dimensiunile acestuia :
Masa: 8,7 kg/m3
Tipul semifabricatului : colac de tablă 500x3000 mm/mm având :
abatere limită la grosime de ±0,03 ;
abateri limită la lățime și grosime lxL= 500x3000=clasa A
Precizez faptul că grosimea materialului este de 0,4 mm și s-a adoptat de 0,5;
d) Aspect : suprafața tablei trebuie să fie curată, netedă, lipsită de umflături, solzi, stratificări,
zgârieturi adânci, inluziuni de zgură sau corpuri străine.
1.2 Analiza desenului de execuție
2
Se vor respecta indicațiile din STAS 11111-86
În cazul aliajelor CuZn (alame) se pot obține rugozităti reduse la tăierea de precizie, dacă lipsește
plumbul, iar conținutul de cupru este de minim 63%. Cu cât crește conținutul de Cu în aliaj, se pot obține
rezultate mai bune.
Cuprul se pretează bine la tăierea de precizie, însă are o tendință pronunțată de a forma
microsuduri pe muchia plăcii de tăiere.
Cap. 2 Studiul tehnologicității piesei
2.1 Stabilirea procedeului prin care se obține piesa:
Pentru d≥5xs => - decupare; d≥5x1,3 => d≥5
Pentru d≤5xs => - perforare; d≤5x1,3 => d≤5
s=1,3 mm.
În cazul piesei de față, avem 3 orificii: două circulare de 8 mm fiecare şi două dreptunghiulare
de 25x3,31 mm, respectiv 25x1 mm, se vor executa prin perforare.
2.2 Stabilirea dimensiunilor minime ale orificiilor perforate:
- Dimensiunea minimă a orificiilor circulare: k=0,8xs=1,04 mm;
- Dimensiunea minimă a orificiilor dreptunghiulare: 0,6xs=0,78 mm.
2.3 Stabilirea și verificarea preciziei pieselor perforate:
- grosimea materialului: 1,3 mm ;
- dimensiunile orificiilor în mm: 8 mm fiecare rezultă o precizie de ±0,20−±0,06
mm ;
2.4 Precizia pieselor decupate: s=1,3 mm, orificiile decupate până la 50 mm cu precizia de ~
0,06-0,02 mm;
2.5 Precizia distanței între două orificii alăturate: s=1,3 mm, distanța între orificiile cele mai
alăturate este de 1 mm, rezultă o precizie de ~ 0.1 mm.
2.6 Precizia distanței dintre marginea orificiului și conturul piesei:
s=1,3 mm
- pentru orificiile circulare precizia este de: - 8 mm ~ 0,2-0,12 mm fiecare.
2.7 Distanța minimă între muchiile active ale orificiilor plăcilor de tăiere:
- pentru orificiile circulare, a =3,2< 5 mm, distanțele se încadreză în limite.
2.8 Raze minime de racordare la contururile unghiulare :
- Rmin=0,4 xs=0,52mm.
Cap. 3 Calcule tehnologice
3
3.1 Analiza croirii semifabricatului
Cele trei variante de croire propuse sunt:
Varianta A
Varianta B
Varianta C
3.2 Stabilirea mărimii puntițelor
4
Grosimea materialului s=1,3 mm.
Dimensiunile minime ale puntiţelor:
a = k1·k2·k3·a1;
b = k1·k2·k3·b1;
k1 = 1.0 -pentru alamă;
k2 = 1.0 -fâșia trece o singură dată prin ștanță;
k3 = 0.8 -avans și ghidare precisă a benzii;
Valorile pentru puntița laterală a și cea intermediară b sunt:
a1 = 1,9 mm
b1 = 1,4 mm
a=1,0 ∙1,0 ∙0,8 ∙1,9=1,52
b=1,0 ∙1,0 ∙0,8 ∙1,4=1,12
3.3 Determinarea lățimii benzilor
Stabilirea corectă a lăţimii benzii contribuie, în mare măsură la folosirea eficientă a
materialului, la obţinerea unor piese în concordanţă cu desenul de execuţie etc.
Calculul lăţimiii benzii se face punând condiţia de păstrare a unei puntiţe laterale
minimă necesară şi în funcţie de diferitele procedee de asigurare a mărimii avansului
materialului.
s=1,3 mm
Lățimea fâșiei < 100 mm
Precizia: ∆= 0,6 mm
Schema de croire este cu deşeuri, cu un cuţit de pas, iar schiţa croirii cu apăsarea
laterală este:
B=n ∙ D+(n−1 )a+2b+∆ l+kc
Varianta A:
B=35+2∙1,12+0,8+1=39,04
Varianta B:
B=44+2 ∙1,12+0,8+1=48,04
Varianta C:
B=2 ∙35+1,52+2∙1,12+0,8+1=75,56
5
3.4 Alegerea din STAS a lățimii benzilor:
Pentru varianta A, lățimea benzii este: 39,04 mm (40 mm în STAS)
Pentru varianta B, lățimea benzii este: 48,04 mm (49 mm în STAS)
Pentru varianta C, lățimea benzii este: 75,56 mm (76 mm în STAS).
3.5 Determinarea pasului de stanțare:
P =L+a
Varianta A: P=44+1,52 mm => P=45,52 mm; adoptăm 46 mm;
Varianta B: P=35+1,52 mm => P=36,52 mm; adoptăm 37 mm;
Varianta C: P=35∙2+2·1,52-10 mm => P=63,04mm; adoptăm 64 mm.
3.6 Calculul cantităţii de material pentru volumul de producţie planificat
Nr. Piese 1000000 => productie de serie mare;
Avem banda colac cu lungimea totala de 30m;
Lungimea totală și volumul benzii 1 este:
Ltotal bandă 1=1.000.000x46=46.000.000 mm;
Ltotal bandă=46.000m
Vbenzii 1 =46.000x0.047x0.0004=0,86 m3.
Lungimea totală și volumul benzii 2 este:
Ltotal bandă 2=1.000.000x37=37.000.000mm;
Ltotal bandă=37.000m;
Vbenzii 2=0,69 m3.
Lungimea totală și volumul benzii 3 este:
Ltotal bandă 3=1.000.000x64=64.000.000mm;
Ltotal bandă=64.000m;
Vbenzii 3=1,20 m3.
Coeficientul de serie: 2
6
Varianta A: n=30000
46=652;
Varianta B: n=30000
37=810;
Varianta C: n=30000
64=468.
3.7 Coeficientul de utilizare al materialului:
K f=A x Nr . Piese
L x Bx 100
A-aria piesei fără orificii (1540 mm2);
n-numărul de piese obținute din bandă;
L-lungimea foii de tablă (30000 mm);
B-lățimea benzii (STAS).
Varianta A:
K f=1540 x65230000 x40
x100=83,67 %
Varianta B:
K f=1540 x81030000 x49
x100=84,85 %
Varianta C:
K f=1540x 46830000 x64
x100=37,53 %
3.8 Adoptarea variantei optime
Nr.variantă Kf Erahia
A 83,67 2
B 84,85 1
C 37,53 3
Se va adopta varianta A cu K f=83,67 %
7
3.9 Proiectarea traseului tehnologic pentru varianta
aleasa:
Perforarea orificiilor si decuparea piesei
3.10 Fisa tehnologica
Denumire
a piesei
Piesa
stantata
Desenul piesei
Denumire
material
Tablă
Cu Zn 10
STAS 289/2
Grosime
material
S= 1.3 mm
Caracteri
stici
mecanice
Rm=310-
370N/mm2
τr=400N/
mm2
HB=80-110
max
Denumir
ea
operaţiei
Schema S.D.V.
8
Decupare
Ф2x8±0.1
Ştanţă pentru decupat
Decupare
pe contur
Ştanţă pentru decupat
Curăţire şi
lustruire
în
rumeguş
Tobă mare, lentă, cu palete
Control
tehnic Conform schemei
Conform STAS 3160 – 62 :
Subler, micrometru bornuri
pentru orificiile cilindrice;
Cap.4 Calculul forțelor tehnologice, a lucrului mecanic și a puterii
de ștanțare
4.1 Calculul forței de tăiere pentru cuțitul de pas:
F=L·s·τ [N]
unde: L-lungimea conturului cuţitului de pas;
s-grosimea materialului;
τ-rezistenţa la forfecare (τ=0,7·δr).
Lcp=46 mm;
9
s=1,3 mm;
τ=0,7x400 [N/mm2 ]=280[N/mm2 ].
Fcp=46x1,3x280=16744 [N]
4.2 Calculul forțelor de decupare-perforare:
F=k·l·s·τ
l-lungimea conturului orificiului
s-grosimea materialului;
τ-rezistenţa la forfecare (τ=0,7·δr).
k=0,6.
a) Poansoanele de decupare pentru orificiile de 8 mm:
F=0,6 ∙8π ∙1,3 ∙280=5486,20 [N] ;
b) Poansonul de decupare pentru orificiul de 25x3,31 mm:
F=0,6 ∙82,75 ∙1,3 ∙280=18072,6 [N];
c) Poansonul de decupare pentru orificiul de 25x1 mm:
F=0,6 ∙25 ∙1,3 ∙280=5460 [N];
d) Poanson decupare piesă:
F=0,6 ∙178 ∙1,3 ∙280=38875,2 [N].
4.3 Calculul forței de împingere prin placa activă
F împ=k î mp ∙ F ∙n
n=h/s;
h=3…7(înălţimea brâului cilindric), h=3;
n=3 mm
k împ=0,031
a) Poansoanele de decupare 8 mm:
F împ=0,031∙5486,20 ∙3=510,21 [N];
b) Poanson de decupare de 25x3,31 mm :
F împ=0,031∙18072,6 ∙3=1680,75 [N] ;
c) Poanson de decupare de 25x1 mm :
10
F împ=0,031∙5460 ∙3=507.78 [N] ;
d) Poanson de decupare piesa:
F împ=0,031∙38875,2 ∙3=3615,39 [N];
4.4 Calculul forței de scoatere de pe poanson:
FSC=k SC ∙ F; k SC=0,038
FSC1,2=0,038 ∙5486,2=208,47 [N];
FSC3=0,038 ∙18072,6=686,75 [N] ;
FSC4=0,038 ∙5460=207,48 [N];
FSC5=0,038 ∙38875,2=1477,25 [N].
4.5 Calculul forțelor totale
Ftot = F+Fimp+Fsc
a) Poansoanele de decupare 8 mm:
Ftot = 5486,2+510,21+208,47=6204,88 [N] ;
b) Poanson de 25x3,31 mm :
Ftot = 18072,6+1680,75+686,75=20440,1 [N] ;
c) Poanson de 25x1 mm :
Ftot = 5460+507,78+207,48=6175,26 [N] ;
d) Poanson de decupare a piesei :
Ftot =38875,2+3615,39+1477,25=43967,84 [N].
4.6 Calculul forței totale a ștanței:
FT =16744+6204,88+20440,1+6175,26+43962,84
FT=93527,08[N]
11
4.7 Determinarea centrului de greutate:
B. Proiectarea
echipamentului de
deformare
12
Ft x y Fi xi Fi yi
1 5486.2 5.5 29.5 30174.1 2520
2 5486.2 5.5 18.5 30174.1 11860.42
3 18072.6 24.85 18.5
449104.1
1 33075.79
4 5460 28.5 6.5 155610 33075.79
5 16744 23 0.5 385112 65731.62
6 38875.2 68 18.5
2643513.
6 719191.2
suma 90124.2 - -
3676943.
91
865454.8
2
xp
20.67790
17
centru de presiuneyp
63.99979
94
Cap. 5 Adoptarea dimensiunilor echipamentelor componente ale
ștanțelor
5.1 Alegerea materialelor din care se confectioneaza elementele componente
a. Poansoane şi plăci de tăiere-OSC 10 (călire+revenire la 58-60 HRC)
b. Plăci ghidare -OLC 45 netratat termic
c. Rigle de ghidare -OLC45 netratat termic
d. Poansoane laterale de pas -OLC 45 (călire+revenire la 50-55 HRC)
e. Placă de bază -OL 45
f. Placă port-poanson -OL 50
g. Placă superioară -OL50
h. Şuruburi -OLC 45
i. Ştifturi -OLC 60
5.2 Adoptarea dimensiunilor elementelor active:
5.2.1. Adoptarea dimensiunilor plăcii active:
a) înălțimea plăcii active
Hpa=g+k√a+b+(7÷10)mm
k=0,6
s=1,3 mm
Înălțimea plăcii active se ia Hpa=30 mm
b) Distanţa minimă dintre marginea plăcii şi muchia activă
b1=Hpa=30 mm
c) Lungimea minimă a plăcii active
Lpa = nphp + (2÷2,5)hp =161 mm;
np-numărul de paşi;
hp=mărimea pasului;
Lpa min= 180 mm.
d) Lăţimea minimă a plăcii active
13
lpa =b+(2,5÷4)xHpa =130 mm;
lpa =100 mm.
e) Diametrul găurilor pentru fixare cu şuruburi şi ştifturi
d=9 mm -diametrul găurilor pentru stifturi de ghidare;
d=10 mm -diametrul găurilor pentru fixare cu suruburi.
f) Distanţa minimă între găurile de ştift şi şurub
b4=0,8xd+(d+d1)/2 => b4= 10.8 mm.
g) Distanţa minimă dintre marginile plăcii şi găurile de fixare cu şuruburi
b3=0 .8∙ dstift+dsurub
2 =0,8 ∙10+9
2 =8,5mm.
5.2.2 Dimensionarea poansoanelor pentru decupare și tăiere
a) Lungimea poansoanelor
Lp= Hpp+ Hpsc+ Hrg+Hp+Hpatrundere
Hpp=(0,5…..0,8)g=0.7·1=0.7mm
Hpsc=Hpa=30mm
Hrg=5mm
Hp=30….40mm=35mm
Hpatrundere=(2….2,5)g=2.5·1=2.5mm
Lp=0.7+35+30+5+2.5=73.2mm
Pentru decuparea lui Ø 5
d=5 mm; L=73.2 mm;D1=8 mm; h=2.
Pentru decuparea lui Ø 6
d=6 mm; L=73.2mm; D1=10 mm; h=2.
Pentru decuparea conturului
L=73.2 mm;
Hp=inalt.port poansaon+inalt.protectie pachet+inalt.placa de scoatere+inalt rigla
ghidare+inalt.patrundere poanson
14
Hport poanson=0.8* Hpl=24mm;
Hprotectie pachet=40mm;
Hplaca scoatere=30mm;
Hrigla ghidare=5mm;
Hpatrundere=2mm;
Hp=24+40+30+5+2=101mm;
a) poanson pentru orificiile patrate;
inaltimea poansonului este aceeasi ca si cea a cutitului de pas
latimea este de 8 mm
b) poansoane pentru perforarea orificiilor cilindrice
- lungimea poansoanelor este de 10 mm
- diametrele sunt: D1 =5.965mm, D2 = 7.805mm
Fixarea poansoanelor se face prin nituire:
15
5.2.3 Verificarea elementelor active
Verificarea poansoanelor la rezistenta lor ,celor mai mici poansoanela copresiune
si flambaj;
Compresiune:
Verificarea poansoanului patrat cu latura de 4.72mm:
σ c=Fc
Amin
Flambaj:
Verificarea poansoanului patrat cu latura de 4.72mm :
;
Coeficientul de zveltete :
16
5.2.4 Calculul dimensiunilor partilor de lucru ale elementelor active la decupare
a)Stabilirea jocului minim intre poanson si placa activa
S = 0.5 mm
Jmin = 0.025 mm
Jmax = 0.050 mm
b) Stabilirea dimensiunilor elementelor active
Orificii in piesa:
1. orificiu patrat(4.72x4.72 mm)
2. orificiu cilindric ( 6.05 mm)
3. orificiu cilindric ( 7.94 mm)
Tolerantele de executie a poansoanelor si placii active:
-pentru grosimea de 0.5 : -toleranta placa =0.020 ;
-toleranta poanson=0.010
-orificiu patrat (4.72x4.72 mm) :
Dp=4.535 ;
- orificiu cilindric ( 6.05 mm):
17
- orificiu cilindric ( 7.94 mm)
- Dplaca=4.59 ;
5.3 Adoptarea dimensiunilor geometrice ale elemetelor de mentinere si
reazem
a) Placa de baza
Lpb = Lpa + (80.....100mm) = 248mm
lpb=(1.3-1.5)lpa=1.5*116=174mm
H pb = 1.5 *H pa = 30m
Dimensiunile orificiilor de evacuarea pieselor si deseurile se obtin adaugnd 3mm la
dimensiunile orificiilor din placa de baza.
b) Placa superioara : HS = (1,2.....1,3)* H pa = 2.4 mm;
Lps=248mm;
lps=174mm;
c) Placa port-poanson : Hppp =(0,3....0,8)* H pa = 10 mm;
Lppp=Lpla=168mm;
lppp=lpla=116mm ;
d) Placa de presiune : Hppr = 5 mm;(grosimea)
Lppr=168mm;
Lppr=116mm ;
5.4 Elemente de ghidare
18
a) placa de ghidare, care joaca si rol de scoatere, Hpg = 30 mm;Lpg=168mm;
lpg=116mm;
b) Coloane si bucse de ghidare lungimea coloanelor este 120 mm, diametrul
functional este de 15mm (N6)cod 1030-0101;Bucsa de ghidare impreuna cu colana de
ghidare are un ajustaj H7/N6;Codul bucsei este de 1032-0031;
5.5 Elemente de ghidare si pozitia semifabricatelor in interiorul stantei si riglei
de ghidare:
Lrigla ghidare= Lpa + (15...30) mm =168+15=183 mm ;
lrigla ghidare =(25…..40)mm=25mm ;
Hrigla ghidare =(4…6)mm=3mm ;
5.6 Constructia elementelor de asigurare a cutitului de pas:
Lcp= 45mm
lcp = 3mm
5.7 Elemente de asamblare si fixare:
Fixarea se face cu suruburi cu cap hexagon interior si stifturi cilindrice;
19
5.8 Elemente de prindere a stantei pe presa:
Stanta se fixeaza in berbecul masinii prin intermediul cepului de fixare. Acest
cep este fixat pe placa superioara prin filet, in centrul de greutate al stantei.
20
Bibliografie
1. M. Teodorescu, Gh. Zgura, D. Nicoară, Fl. Drăgănescu, M. Trandafir, Gh.
Sindilă - Elemente de proiectare a ştanţelor şi matriţelor – Editura Didactică şi
Pedagogică – Bucureşti – 1983
2. Dr. Ing. Vasile Braha, Dr. Ing. Gheorghe Nagîţ – Tehnologii de ştanţare şi
matriţare – Îndrumar de proiectare–Editura Tehnică–Info–Chişinău-2002
3. Vasile Braha, Gheorghe Nagîţ, Florin Negoescu – Tehnologia presării la rece –
Editura Tehnică, Ştiinţifică şi Didactică CERMI – Iaşi-2003
4. Adrian A. Cirillo – Proiectarea ştanţelor şi matriţelor – vol. I şi II – Institutul
Politehnic Iaşi, Facultatea de Mecanică – Iaşi – 1972
5. Gheorghe Nagîţ, Vasile Braha – Analiza creativă a proceselor de ştanţare şi
matriţare la rece-Îndrumar pentru lucrări practice – Editura Tehnica-Info –
Chişinău-2001
21