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