Anzahl Durchsuchen:479 Autor:Site Editor veröffentlichen Zeit: 2017-09-29 Herkunft:Powered
ZUSAMMENFASSUNG: - Diese Projektarbeit befasst sich mit der Konstruktion einer pneumatisch gesteuerten kleinen Stanzmaschine zur Durchführung von Stanzvorgängen an dünnen Blechen (1-2 mm) aus verschiedenen Materialien (Aluminium und Kunststoff). Die Reduzierung des Stanzkraftbedarfs ist das Hauptziel dieser Projektarbeit und wird durch eine Änderung des Stanzwerkzeugdesigns erreicht, dh durch die Bereitstellung einer Scherung an der Stempelfläche. Dadurch wird der erforderliche Stanzkraftbedarf reduziert. Darüber hinaus wird auf Basis von Berechnungen zum Stanzkraftbedarf ein CATIA-Modell der Maschine entwickelt.
SCHLÜSSELWÖRTER: Stanzkraft, Abziehkraft, Stanzkraft, Einzel- und Doppelscherung, prozentuale Eindringung und Pneumatikzylinder.
Eine pneumatische Stanzmaschine ist für die Herstellung ähnlicher Produkte immer die bessere Wahl als eine hydraulische Stanzmaschine, wenn sie für das Verfahren geeignet ist. Es ist vergleichsweise wirtschaftlicher für die Produktion großer Produktmengen, da es Druckluft anstelle einiger recht teurer Hydraulikflüssigkeit verwendet. Eine pneumatische Stanzmaschine erzeugt mithilfe von Druckluft einen hohen Druck, der auf den Kolben ausgeübt wird. Ein Magnetventil steuert den gerichteten Luftstrom in den Zylinder hinein und aus ihm heraus. Für die Druckübertragung vom Pneumatikzylinder zur Stempelbaugruppe werden Polyurethanschläuche verwendet. Die Hochdruckluft, die dem Stempel zugeführt wird, drückt diesen auf das Material, und wenn der Stempel auf das Blech herabsinkt, bewirkt der vom Stempel ausgeübte Druck zunächst die plastische Verformung des Blechs. Da der Abstand zwischen Stempel und Matrize sehr gering ist, findet die plastische Verformung lokal statt und das an die Schneidkanten von Stempel und Matrize angrenzende Blechmaterial wird stark beansprucht, was dazu führt, dass der Bruch auf beiden Seiten beginnt des Blechs mit fortschreitender Verformung.
Die pneumatische Stanzmaschine wird aus verschiedenen Komponenten entwickelt. Die Komponenten sind Pneumatikzylinder, Druckregler, Magnet-/Wegeventil, Durchflussregelventil, Kompressor, Montagetisch. Der Zylinder wird für die Auf- und Abbewegung des Stanzwerkzeugs verwendet, das den Stanzvorgang auf dem Blech aus Aluminium/Kunststoff ausführt. Der Kompressor versorgt den Zylinder mit Druckluft, wodurch sich die Kolbenstange bewegt. Für pneumatische Automatisierungskomponenten werden in großem Umfang Dichtungsmaterialien aus Gummimischungen verwendet. Damit diese Dichtungen effizient und störungsfrei funktionieren, müssen sie geölt oder geschmiert werden, um Reibung und Korrosion zu reduzieren. Um druckluftbetriebene Geräte zu schmieren, besteht die effizienteste und wirtschaftlichste Methode darin, das Schmiermittel in die Druckluft einzuspritzen, die diese Geräte antreibt. Das Magnet-/Richtungsventil dient zur Steuerung der Luftrichtung.
Die vom Kompressor kommende Druckluft mit einem Druck von 8 bis 12 bar wird durch eine Leitung geleitet, die mit einem Eingang an das Magnetventil angeschlossen ist. Das Magnetventil wird mit der Steuerzeitsteuerungseinheit betätigt. Das Magnetventil verfügt über zwei Ausgänge und einen Eingang. Die in den Eingang eintretende Luft tritt bei Betätigung des Zeitsteuergeräts über die beiden Ausgänge aus. Aufgrund des hohen Luftdrucks am Boden des Kolbens ist der Luftdruck unter dem Kolben höher als der Druck über dem Kolben. Dadurch wird die Kolbenstange nach oben bewegt, wodurch der von der Steuereinheit geschwenkte Kraftarm weiter nach oben bewegt wird. Diese wirkende Kraft wird an den Stempel weitergegeben, der sich ebenfalls nach unten bewegt. Die Führung des Stempels erfolgt durch eine Stempelführung, die so befestigt ist, dass der Stempel eindeutig zur Matrize geführt wird. Die Materialien befinden sich zwischen Stempel und Matrize. Wenn sich der Stempel nach unten bewegt, wird das Material auf das erforderliche Profil des Stempels geschnitten und der Rohling durch den Matrizenspalt nach unten bewegt.
⒈Materialauswahl: Um ein Maschinenteil vorzubereiten, sollte die Art des Materials unter Berücksichtigung von Design und Sicherheit richtig ausgewählt werden. Die Auswahl des Materials für technische Anwendungen wird durch die folgenden Faktoren bestimmt:
⑴ Verfügbarkeit von Material
⑵ Eignung des Materials für die Anwendung des Produkts.
⑶ Eignung des Materials für die gewünschten Arbeitsbedingungen,
⑷ Materialkosten.
Die Maschine besteht grundsätzlich aus Weichstahl. Die Gründe für die Auswahl sind:
① Weichstahl ist auf dem Markt leicht erhältlich.
② Es ist sparsam im Verbrauch,
③ Es ist in Standardgrößen erhältlich,
④ Es verfügt über gute mechanische Eigenschaften, dh es lässt sich gut verarbeiten.
⑤ Der Sicherheitsfaktor ist mäßig, da ein hoher Sicherheitsfaktor zu unnötiger Materialverschwendung und schwerer Auswahl führt. Ein niedriger Sicherheitsfaktor führt zu einem unnötigen Ausfallrisiko.
⑥ Es hat eine hohe Zugfestigkeit,
⑦ Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient.
Als Materialien der zu stanzenden Bleche werden Aluminium und Kunststoff angenommen, da sie im vorliegenden Szenario aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften und Eigenschaften viele Metalle ersetzen.
⒉ Kraftberechnung für bestehende Stempelkonstruktion:
Verwendete Begriffe und Formeln:
• Schneidkraft: – Die Kraft, die auf das Rohmaterial einwirken muss, um den Rohling oder Butzen zu schneiden.
• Abstreifkraft: – Die Kraft, die durch die Rückfederung (oder Elastizität) des gestanzten Materials entsteht, das den Stempel ergreift.
• Schnittkraft = L xtx Tmax
• Abstreifkraft =10 % -20 % der Schneidkraft
• L= Länge des zu schneidenden Umfangs in mm
• t= Blechdicke in mm
• Tmax= Scherfestigkeit in N/mm2
• Die Formel zur Berechnung der Presskraft lautet wie folgt:
• Presskraft = Schneidkraft + Abstreifkraft
Beispielberechnung für Aluminiumblech
Hier finden Sie eine Beispielrechnung zur Berechnung der erforderlichen Stanzkraft für unterschiedliche Aluminiumblechdicken.
• Gesamtschnittlänge, L =50 mm.
• Wenn die Blechdicke t = 1 mm ist.
• Maximale Zugfestigkeit von Aluminium, Tmax = 180 N/mm2
• Gesamtschnittkraft = L xtx Tmax
• Gesamtschnittkraft = 50 × 1 × 180
• Gesamtschnittkraft = 9000 N
• Abstreifkraft = 15 % der Schnittkraft = 1350 N
• Presskraft = Schneidkraft + Abstreifkraft = 9000 N + 1350 N = 10350 N
Beispielberechnung für Kunststoffplatten
Hier ist eine Beispielrechnung zur Berechnung der erforderlichen Stanzkraft für unterschiedliche Dicken von Kunststoffplatten.
• Gesamtschnittlänge L = 50 mm.
• Wenn die Blechdicke t = 1 mm ist.
• Maximale Zugfestigkeit des Kunststoffs, Tmax = 90 N/mm2
• Gesamtschnittkraft = 4500 N
• Abstreifkraft = 675 N
• Presskraft = Schneidkraft + Abstreifkraft = 4500 + 675 N = 5175 N
⒊Änderung im Stanzdesign:
Scheren des Stempels: Wenn die Fläche des Stempels senkrecht zur Bewegungsachse steht, wird der gesamte Umfang gleichzeitig geschnitten. Durch die Neigung der Stempelfläche um einen Winkel, eine Funktion, die als Scherung bezeichnet wird, kann die Schnittkraft erheblich reduziert werden. Der Rand wird nun schrittweise geschnitten, ähnlich der Bewegung einer Schere oder dem Öffnen einer Getränkedose.
Fmax= Maximal erforderliche Kraft zum Stanzen des Blechs mit der Dicke t in Newton (N)
K = prozentuale Durchdringung
t= Blechdicke in mm
I= Auf das Werkzeug ausgeübte Scherung (in t) in mm
i) Aluminiumblech
1) Für I=t/5 & K=0,6
F=0,75Fmax
2) Für I=t/4 & K=0,6
F=0,705Fmax
3) Für I=t/3 & K=0,6
F=0,643Fmax
4) Für I=t/2 & K=0,6
F=0,545Fmax
5) Für I=t/1 & K=0,6
F=0,375Fmax
⒋ Kraftvergleich für Aluminium- und Kunststoffplatten:
• Für Aluminium beträgt die Stanzkraft (F) = 11643,75 N
• Für Kunststoff beträgt die Stanzkraft (F) = 5796 N
• Da der Zylinder für maximale Stanzkraft ausgelegt ist (in diesem Fall Aluminium), kann die Dicke der Kunststoffplatte weiter variiert werden.
• Daher wird die maximale Dicke einer Kunststoffplatte, die gestanzt werden kann, wie folgt berechnet:
Aluminium = 1,15 x (L x Tmax xt) Kunststoff
11643,75 = 1,15 x 50 x 90 xt
t = 2,25 mm
Maximale Dicke der Kunststoffplatte, die gestanzt werden kann = 2,25 mm
⒌ Gestaltung des Zylinders:
• Erforderliche Kraft = 12000 N (11643,75 auf 12000 N abrunden)
• Arbeitsdruck = 10 bar
• Um den Bohrungsdurchmesser des Zylinders zu ermitteln, verwenden wir die folgende Formel:-
• Nach der Formel beträgt der Bohrungsdurchmesser des Zylinders = 123,6 mm
• Laut Norm Bohrungsdurchmesser = 125 mm
Je nach Bohrungsdurchmesser
• Kolbenstangendurchmesser beträgt = 32 mm
• Hublänge = 200 mm
Auf der Grundlage von Berechnungen gemäß den Anforderungen an die Stanzkraft wird ein CATIA-Modell einer pneumatischen Stanzmaschine entwickelt.
Die pneumatisch betriebene Stanzmaschine eignet sich für kleine und mittlere Industrien. Basierend auf der auf die Stempelfläche ausgeübten Scherkraft wird die Stanzkraft um 25 % bis 60 % reduziert, wodurch die Standzeit des Werkzeugs erhöht wird Reduzierung der Werkzeugbearbeitungskosten. Daher sind wir mit dieser Kraftreduzierung in der Lage, Bleche mit einer Dicke von bis zu 2,25 mm bei Kunststoffplatten mit einer Zugfestigkeit von 90 N/mm2 und bis zu 1,5 mm bei Aluminiumblechen mit einer Zugfestigkeit problemlos zu stanzen 180 N/mm2.
Bei dieser Maschine wird Druckluft verwendet, um das Stanzwerkzeug zur Durchführung des Stanzvorgangs zu bewegen. Nach Abschluss des Zyklus strömt die Luft durch den Ausgangsanschluss des Magnetventils aus. Diese Luft wird abgegeben die Atmosphäre. Zukünftig kann der Mechanismus weiterentwickelt werden, um diese Luft wieder für den Betrieb des Zylinders zu nutzen.
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