numero Sfoglia:148 Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2017-09-29 Origine:motorizzato
SOMMARIO:-Il presente lavoro di progetto riguarda la progettazione di una punzonatrice di piccole dimensioni a controllo pneumatico per eseguire operazioni di perforazione su lamiere sottili (1-2 mm) di materiale diverso (alluminio e plastica). La riduzione della forza di punzonatura richiesta, che è lo scopo principale di questo lavoro di progetto, è ottenuta modificando la progettazione dell'utensile del punzone, ovvero prevedendo un taglio sulla faccia del punzone. Successivamente il risultato è una riduzione della quantità di forza di punzonatura richiesta. Inoltre viene sviluppato un modello CATIA della macchina sulla base dei calcoli relativi ai requisiti di forza di punzonatura.
PAROLE CHIAVE: Forza di punzonatura, Forza di spelatura, Punzone, Taglio singolo e doppio, Penetrazione percentuale e Cilindro pneumatico.
Una punzonatrice pneumatica è sempre una scelta migliore rispetto a una punzonatrice idraulica per la produzione di prodotti simili se è adatta al metodo. È relativamente più economico per la produzione di grandi quantità di prodotti poiché utilizza aria compressa anziché un fluido idraulico che è piuttosto costoso. Una punzonatrice pneumatica utilizza aria compressa per generare un'elevata pressione da applicare sul pistone. Un'elettrovalvola controlla il flusso direzionale dell'aria dentro e fuori il cilindro. I tubi in poliuretano vengono utilizzati per la trasmissione della pressione dal cilindro pneumatico al gruppo punzone. L'aria ad alta pressione alimentata al punzone, lo spinge sul materiale e quando il punzone scende sulla lamiera, la pressione esercitata dal punzone provoca dapprima la deformazione plastica della lamiera. Dato che lo spazio tra il punzone e la matrice è molto ridotto, la deformazione plastica avviene in un'area localizzata e il materiale in lamiera adiacente ai bordi taglienti del punzone e della matrice diventa altamente sollecitato, causando la rottura su entrambi i lati. della lamiera man mano che la deformazione avanza.
La Punzonatrice Pneumatica è sviluppata utilizzando diversi componenti. I componenti sono cilindro pneumatico, regolatore di pressione, valvola di controllo direzione/solenoide, valvola di controllo del flusso, compressore, tavolo di montaggio. Il cilindro serve per il movimento di salita e discesa dell'utensile di punzonatura che esegue l'operazione di punzonatura sulla lamiera di alluminio/materiale plastico. Il compressore fornisce aria compressa al cilindro, che provoca il movimento dello stelo. I componenti di automazione pneumatica utilizzano ampiamente materiale di tenuta costituito da mescole di gomma. Per un funzionamento efficiente e senza problemi di queste guarnizioni, è necessario oliarle o lubrificarle per ridurre l'attrito e la corrosione. Per lubrificare le apparecchiature azionate ad aria compressa, il metodo più efficiente ed economico è iniettare il lubrificante nell'aria compressa che alimenta questa apparecchiatura. La valvola di controllo solenoide/direzione viene utilizzata per controllare la direzione dell'aria.
L'aria compressa proveniente dal compressore ad una pressione compresa tra 8 e 12 bar viene fatta passare attraverso un tubo collegato all'elettrovalvola con un ingresso. L'elettrovalvola è azionata dall'unità di temporizzazione di controllo. L'elettrovalvola ha due uscite e un ingresso. L'aria che entra in ingresso esce dalle due uscite quando viene azionata la centralina di cronometraggio. A causa dell'elevata pressione dell'aria nella parte inferiore del pistone, la pressione dell'aria sotto il pistone è maggiore della pressione sopra il pistone. Ciò sposta l'asta del pistone verso l'alto che sposta ulteriormente verso l'alto il braccio di forza, ruotato dall'unità di controllo. Questa forza agente viene trasmessa al punzone che si muove anch'esso verso il basso. Il punzone viene guidato da una guida fissata in modo tale che il punzone venga guidato chiaramente verso la matrice. I materiali sono tra il punzone e la matrice. Pertanto, mentre il punzone scende, il materiale viene tagliato secondo il profilo richiesto del punzone e il pezzo grezzo viene spostato verso il basso attraverso il gioco della matrice.
⒈Selezione del materiale: Per preparare qualsiasi parte della macchina, il tipo di materiale deve essere selezionato adeguatamente considerando design e sicurezza. La selezione del materiale per l'applicazione ingegneristica è data dai seguenti fattori:
⑴ Disponibilità del materiale
⑵ Idoneità del materiale per l'applicazione del prodotto.
⑶ Idoneità del materiale alle condizioni di lavoro desiderate,
⑷ Costo dei materiali.
La macchina è fondamentalmente costituita da acciaio dolce. Le ragioni della scelta sono:
① L'acciaio dolce è facilmente disponibile sul mercato,
② È economico da usare,
③ È disponibile nelle dimensioni standard,
④ Ha buone proprietà meccaniche, ovvero ha una buona lavorabilità.
⑤ Ha un fattore di sicurezza moderato, poiché un fattore di sicurezza elevato comporta uno spreco inutile di materiale e una selezione pesante. Un basso fattore di sicurezza comporta un inutile rischio di guasto,
⑥ Ha un'elevata resistenza alla trazione,
⑦ Basso coefficiente di dilatazione termica.
I materiali delle lamiere da punzonare sono alluminio e plastica poiché stanno sostituendo molti metalli nello scenario attuale a causa delle loro proprietà e caratteristiche distinte.
⒉ Calcolo della forza per il progetto del punzone esistente:
Termini e formule utilizzate:
• Forza di taglio: - La forza che deve agire sul materiale grezzo per tagliare il pezzo grezzo o lo sfrido.
• Forza di strappo: - La forza sviluppata a causa del ritorno elastico (o resilienza) del materiale punzonato che fa presa sul punzone.
• Forza di taglio = L xtx Tmax
• Forza di spelatura =10% -20% della forza di taglio
• L= Lunghezza della periferia da tagliare in mm
• t= Spessore lamiera in mm
• Tmax= Resistenza al taglio in N/mm2
• La formula per calcolare la forza di stampa è la seguente:
• Forza di pressione = forza di taglio + forza di strappo
Esempio di calcolo per lamiera di alluminio
Ecco un esempio di calcolo per calcolare la forza di punzonatura richiesta per diversi spessori di lamiera di alluminio.
• Lunghezza totale di taglio, L =50 mm.
• Se spessore della lamiera, t = 1 mm.
• Massima resistenza alla trazione dell'alluminio, Tmax = 180 N/mm2
• Forza di taglio totale = L xtx Tmax
• Forza di taglio totale = 50 × 1 × 180
• Forza di taglio totale = 9000 N
• Forza di spelatura = 15% della forza di taglio = 1350 N
• Forza di pressione = Forza di taglio + Forza di spelatura= 9000 N + 1350 N= 10350 N
Esempio di calcolo per il foglio di plastica
Ecco un esempio di calcolo per calcolare la forza di punzonatura richiesta per diversi spessori di fogli di plastica.
• Lunghezza totale di taglio L = 50 mm.
• Se spessore della lamiera, t = 1 mm.
• Massima resistenza alla trazione della plastica, Tmax = 90 N/mm2
• Forza di taglio totale= 4500 N
• Forza di spelatura = 675 N
• Forza di pressione = Forza di taglio + Forza di spelatura= 4500 + 675 N= 5175 N
⒊Modifica nella progettazione del punzone:
Tranciatura del punzone: Se la faccia del punzone è normale all'asse di movimento, l'intero perimetro viene tagliato contemporaneamente. Inclinando la faccia del punzone secondo un angolo, una caratteristica nota come taglio, la forza di taglio può essere ridotta sostanzialmente. La periferia viene ora tagliata in modo progressivo, simile all'azione di un paio di forbici o all'apertura di una lattina per bevande.
Fmax= Forza massima necessaria per punzonare la lamiera di spessore t in Newton (N)
K= Penetrazione percentuale
t= Spessore lamiera in mm
I= Entità di taglio impartita all'utensile (in termini di t) in mm
i) Foglio di alluminio
1) Per I=t/5 e K=0,6
F=0,75Fmax
2) Per I=t/4 e K=0,6
F=0,705Fmax
3) Per I=t/3 e K=0,6
F=0,643 Fmax
4) Per I=t/2 e K=0,6
F=0,545 Fmax
5) Per I=t/1 e K=0,6
F=0,375 Fmax
⒋ Confronto delle forze per fogli di alluminio e plastica:
• Per l'alluminio, forza di punzonatura (F) = 11643,75 N
• Per plastica, forza di punzonatura(F) = 5796 N
• Poiché il cilindro sarà progettato per la massima forza di punzonatura (in questo caso alluminio), lo spessore del foglio di plastica può essere ulteriormente variato.
• Pertanto, lo spessore massimo del foglio di plastica che può essere fustellato viene calcolato come
Falalluminio = 1,15 x (L x Tmax xt) plastica
11643,75 = 1,15 x 50 x 90 x s
t = 2,25 mm
Spessore massimo del foglio di plastica fustellabile = 2,25 mm
⒌ Progettazione del cilindro:
• Forza richiesta = 12000 N (arrotondando 11643,75 a 12000 N)
• Pressione di esercizio = 10 bar
• Per trovare il diametro del foro del cilindro utilizziamo la seguente formula: -
• Secondo la formula il diametro del foro del cilindro è = 123,6 mm
• Secondo gli standard diametro foro = 125 mm
A seconda del diametro del foro,
• Il diametro dello stelo del pistone è = 32 mm
• Lunghezza corsa = 200 mm
Un modello CATIA di punzonatrice pneumatica viene sviluppato sulla base dei calcoli effettuati in base ai requisiti di forza di punzonatura.
La punzonatrice ad azionamento pneumatico è adatta per le industrie di piccole e medie dimensioni. In base al taglio fornito sulla faccia del punzone, la riduzione della forza di punzonatura dal 25% al 60% aumenta così la durata dell'utensile e riducendo i costi di lavorazione degli utensili. Pertanto con questa riduzione di forza siamo in grado di punzonare facilmente lamiere di spessore fino a 2,25 mm per fogli di plastica con resistenza alla trazione di 90 N/mm2 e fino a 1,5 mm di fogli di alluminio con resistenza alla trazione 180N/mm2.
In questa macchina, l'aria compressa viene utilizzata per spostare l'utensile di punzonatura per eseguire l'operazione di punzonatura. Dopo il completamento del ciclo, l'aria esce attraverso la porta di uscita dell'elettrovalvola. Questa aria viene rilasciata l'atmosfera. In futuro sarà possibile sviluppare un meccanismo per utilizzare nuovamente quest'aria per il funzionamento del cilindro.
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