7 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΙΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΙΛΑΝΣΗΣ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΩΝ ΚΥΑΘΙΩΝ

Transcript

1 7 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΓΙΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΙΛΑΝΣΗΣ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΩΝ ΚΥΑΘΙΩΝ 7. Γενικά Οι κατεργασίες και οι εκτιμήσεις ου ααιτούνται για το σχεδιασμό κατεργασιών κοίλανσης είναι εκτενείς, καθόσον μάλιστα μορεί να ααιτούνται άνω αό ένα στάδια για να άρουμε το τελικό ροϊόν. Για την αρουσίαση της διαδικασίας υολογισμού θα υοθέσουμε ότι έχουμε να κατασκευάσουμε ένα αλό κυλινδρικό κυάθιο. Σε άλλο κεφάλαιο θα αρουσιάσουμε τη διαδικασία για την κατασκευή κυαθίων σύνθετης μορφής. Ας υοθέσουμε ότι έχουμε να κατασκευάσουμε το αλό κυάθιο του σχήματος 7., σε μερικές χιλιάδες κομμάτια ανά έτος. Αυτή η οσότητα σημαίνει ότι ρέει να χρησιμοοιήσουμε καλούια τροφοδοσίας με το χέρι, αφού τα ροοδευτικά και αυτόματης τροφοδοσίας καλούια είναι ιο ακριβά και δεν δικαιολογούν την ροτίμησή τους για τη συγκεκριμένη αραγωγή. Για το σχεδιασμό της κατεργασίας μας ακολουθούμε τα βήματα ου ακολουθούν αρακάτω. 7. Πλεονάζον υλικό (φλάντζα) Σχεδόν σ' όλες τις κατεργασίες κοίλανσης αφήνουμε μια ειλέον φλάντζα στο εάνω μέρος του κυαθίου, η οοία δεν είναι μέρος αυτού ου έχουμε σχεδιάσει. Χωρίς μεγαλύτερο κυκλικό δίσκο είναι σχεδόν αδύνατο να κατασκευάσουμε ένα κυάθιο ακριβώς στις διαστάσεις ου θέλουμε. Για διάφορους λόγους η ειλέον αυτή φλάντζα στο αραγόμενο κυάθιο δεν έχει κυκλική μορφή. Είσης, το λάτος της φλάντζας οικίλει γύρω αό την ερίμετρο του κυαθίου. Με άλλα λόγια, η φλάντζα δεν είναι ομόκεντρη με το κέλυφος του κυαθίου. Εάν ένα κυάθιο κατασκευαστεί χωρίς φλάντζα, θα ροκύψει μια κυματοειδή μορφή και ένα ανομοιόμορφο ύψος κυαθίου. Τα κομμάτια με αριθμό 0, και στο σχήμα 6.0 δείχνουν την ανομοιομορφία της φλάντζας και των άκρων διαφόρων κυαθίων. Ο λόγος ου έχουμε ακανόνιστη φλάντζα ή άκρα του κυαθίου είναι η ανομοιόμορφη ροή του μετάλλου κατά τη διάρκεια της κοίλανσης. Καθώς το έμβολο του καλουιού τραβάει το κυκλικό άκρο του ρολάσματος ρος την ακτίνα της καμυλότητας του, οι συνθήκες γύρω αό την ερίμετρο του εμβόλου οικίλουν ανάλογα. Μία ή ερισσότερες αό τις ολλές μεταβλητές ου αναφέρθηκαν στο ροηγούμενο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 6) μορεί να είναι η αιτία, δηλαδή:. Κάοια μεταβολή στην τριβή ου μορεί να οφείλεται σε τοική μη λιαινόμενη εριοχή του ρολάσματος.. Κάοια μεταβολή στην τριβή ου μορεί να οφείλεται σε άνισα κατανεμημένη γύρω αό το έμβολο δύναμη συγκρατήσεως. Αυτό 08

2 μορεί να οφείλεται στη διαφορετική ίεση ου ασκεί κάοια ερόνη του συγκρατητή μεγαλύτερου ή μικρότερου μήκους αό τις άλλες. Άλλες αιτίες μορεί να είναι ακαθαρσίες εάνω στις ερόνες ή ο συγκρατητής να μην είναι οριζόντιος λόγω μη καλής κατασκευής των στηλών οδήγησης του καλουιού.. Η αράκεντρη τοοθέτηση του ρολάσματος είναι είσης μια αιτία, αφού κατά την τοοθέτηση του στο καλούι σάνια συμίτουν η κεντρική γραμμή αυτού με την κεντρική γραμμή του καλουιού. Μια αράκεντρη τοοθέτηση του ρολάσματος ροκαλεί μια ανομοιομορφία στη συμίεση κατά τη διάρκεια της ροής του μετάλλου ρος το έμβολο. Αό μια ελαφρά αράκεντρη τοοθέτηση του ρολάσματος μορεί να αραχθεί κυάθιο το οοίο να μην έχει φλάντζα αό την μία μεριά. Μερικές φορές η λεονάζουσα φλάντζα ειδρά σαν λεονέκτημα για μικρά λάθη ου μορεί να έχουν γίνει στον υολογισμό του ανατύγματος του κυαθίου. Αυτό μορεί να συμβεί σε μικρές αραγωγές. Όταν, όμως, έχουμε μεγάλες αραγωγές, η διάμετρος του κυκλικού δίσκου (ρόλασμα) βρίσκεται ακριβώς στην αρχή της διαδικασίας, ειραματικά μετά αό μερικές δοκιμές με το καλούι. Το ειλέον λάτος του υλικού λοιόν, ου μετά θα αοκοεί, ρέει να ροστεθεί στη διάμετρο του κυκλικού δίσκου (ανάτυγμα) ου έχουμε υολογίσει. Το ακριβές οσόν του αοκοτόμενου υλικού ου ρέει να ροστεθεί είναι ζήτημα εμειρίας. Αν ροσθέσουμε ερισσότερο υλικό α' ότι χρειάζεται, θα έχουμε σατάλη μετάλλου. Αντίθετα, αν ροσθέσουμε λιγότερο υλικό α' ότι χρειάζεται θα έχουμε σκάρτα κυάθια. Κυάθια μεγάλου βάθους για να κοιλανθούν χρειάζονται ερισσότερες αό μία κατεργασίες κοίλανσης (φυσικά σε διαφορετικά καλούια). Έτσι εδώ ααιτείται να ροσθέσουμε μεγαλύτερο οσό, λόγω των ολλών κατεργασιών. Δεν μορούμε, λοιόν, να ανατύξουμε κάοιο κανόνα για το οσόν του υλικού ου ρέει να ροσθέτουμε. Ο ίνακας ου ακολουθεί μορεί να χρησιμοοιηθεί μόνον σαν αρχικός οδηγός. Διάμετρος φλάντζας ή κυαθίου Πλεονάζον υλικό σε κάθε λευρά Έως 0.06 έως 0. έως 0.0 έως Πάνω αό 6.0 Το ειλέον οσόν του ίνακα ρέει να ροστίθεται στο λάτος της φλάντζας ή στο ύψος του κυαθίου. Δηλαδή, δύο φορές αυτό το οσόν ρέει να ροστίθεται στη διάμετρο της φλάντζας του κυαθίου. Αν όμως θέλουμε να αράγουμε κυάθιο χωρίς φλάντζα, τότε το οσόν αυτό ρέει να ροστεθεί στο ύψος του κυαθίου. 09

3 Για το κυάθιο του σχήματος 7. αό τον ανωτέρω ίνακα ρέει να χρησιμοοιήσουμε ένα ειλέον οσό 0,". Δηλαδή, η διάμετρος της φλάντζας του κυαθίου ου θα ροκύψει μετά την κατεργασία της κοίλανσης και ριν την αοκοή της, ρέει να είναι.0".0" = 6.". Η κατεργασία της αοκοής της λεονάζουσας φλάντζας γίνεται συνήθως με την τελευταία κατεργασία κοίλανσης (αν έχουμε άνω αό μία). Σχήμα 7.. Σχέδιο κυλινδρικού κυαθίου για κοίλανση 7. Υολογισμός του ανατύγματος ενός κυλινδρικού κυαθίου (αρχικός κυκλικός δίσκος) Ο ρώτος υολογισμός ου έχουμε να κάνουμε σε μια κατεργασία κοίλανσης κυαθίου είναι να βρούμε τη διάμετρο του κυκλικού δίσκου (ρόλασμα) ου ααιτείται για την κατασκευή του. Κατά την κοίλανση, όως είναι γνωστό, λαμβάνει χώρα συμίεση, κάμψη, ευθυγράμμιση και τάνυση του μετάλλου. Έτσι, η ραγματική ειφάνεια του κυαθίου δεν ταιριάζει αόλυτα με την ειφάνεια του ανατύγματος. Εειδή, όμως, οι διαφορές είναι μικρές, δεχόμαστε ότι οι δυο αραάνω ειφάνειες συμίτουν. Εάν για την κατασκευή του κυαθίου ααιτείται και δεύτερη κοίλανση, η ειφάνεια του νέου κυαθίου είναι σχεδόν η ίδια με την ειφάνεια του ρώτου κυαθίου και την ειφάνεια του αρχικού κυκλικού δίσκου. Στο σχήμα 7. φαίνονται διάφοροι τύοι για τον υολογισμό της διαμέτρου του αρχικού κυκλικού δίσκου για διάφορα σχήματα κυλινδρικών κυαθίων. 0

4 Σχήμα 7.. Υολογισμός της διαμέτρου του ανατύγματος διαφόρων κυλινδρικών κυαθίων Για τον υολογισμό της διαμέτρου για το δίσκο του σχήματος 7. ακολουθούμε τα αρακάτω βήματα: Θεωρούμε ότι η ειφάνεια του κυαθίου ισούται με την ειφάνεια του ανατύγματός του Ειφάνεια υθμένα κυλινδρική ειφάνεια ειφάνεια φλάντζας = ειφάνεια του ανατύγματος Για τον υολογισμό του υθμένα και της φλάντζας έχουμε: (d α) = ολική είεδη ειφάνεια του κυαθίου d h = ειφάνεια κυλινδρικού μέρους του κυαθίου D Άρα: ( d α) = ειφάνεια του αρχικού κυκλικού δίσκου d h D = (d α) = d h D = ( d α ) d h = διάμετρος του αρχικού κυκλικού δίσκου D α = 6. inches, δηλαδή η διάμετρος της φλάντζας ριν την αοκοή, άρα:

5 = = 70. =.08 = inches ερίου Ο αραάνω υολογισμός αγνοεί τις ακτίνες καμυλότητας του κυαθίου και υοθέτει τις γωνίες αιχμηρές. Αυτές μορούν να αγνοηθούν, αν είναι μικρές σε σχέση με το συνολικό μέγεθος του κυαθίου. Αν όμως θέλουμε να υολογίσουμε και τις ακτίνες καμυλότητας, όως φαίνεται αό τον τύο του σχήματος 7., αυτές είναι: 0. = R = οι ακτίνες αό το σχήμα 96 Άρα, R = 0.8 D = 6. ( = 67.9 =. 9 inches Έτσι, θα μορούσαμε να χρησιμοοιήσουμε τη διάμετρο,00 inches ου βρήκαμε χωρίς να λάβουμε υόψη μας τις ακτίνες καμυλότητας του κυαθίου. Πάντως τα βήματα ου ακολουθούμε για μια γενική μέθοδο υολογισμού της διαμέτρου του αρχικοί κυκλικού δίσκου, είναι τα αρακάτω:. Το κυάθιο καταρχάς διαιρείται στα ειμέρους κυκλικά τόξα και ευθύγραμμα τμήματα ου έχει.. Το μήκος κάθε κυκλικού τόξου και κάθε ευθύγραμμου τμήματος αριθμείται,.χ.,,,. Η αόσταση του κέντρου βάρους κάθε ευθυγράμμου τμήματος ή κυκλικού τόξου αό το κέντρο του κυαθίου συμβολίζεται με, όως φαίνεται στο αρακάτω σχήμα.

6 . Το μήκος κάθε κυκλικού τόξου είναι: 60 R E =, όου Ε = οι μοίρες της κάμψης κάθε γωνίας R =, για γωνίες 90º μόνο. Η ειφάνεια του αρχικού κυκλικού δίσκου είναι: D 6. Όλη η ειφάνεια του κυαθίου είναι: 7. ο τελικός τύος είναι: D = 8 D = ) ( 8 D = Ο αραάνω τύος μορεί να εφαρμοστεί και για κυλινδρικά κυάθια, τα οοία αοτελούνται αό διάφορα γεωμετρικά τμήματα έραν του ευθυγράμμου τμήματος και του κυκλικού τόξου, ροσθέτοντας τα γινόμενα του μήκους εί την αόσταση του κέντρου βάρους αυτών των τμημάτων. 7. Υολογισμός δυνάμεων Για υολογίσουμε τη δυναμικότητα σε τόνους και ενέργεια της ρέσας ου χρειαζόμαστε, ρέει να υολογίσουμε τις δυνάμεις ου ενεργούν κατά την κατεργασία της κοίλανσης. Για.την κοίλανση ενός αλού κυαθίου, οι δυνάμεις αυτές είναι του εμβόλου και του συγκρατητή. Εάν χρησιμοοιήσουμε μικρή χάρη, τότε ρέει να συμεριλάβουμε και τις δυνάμεις του σιδερώματος της λαμαρίνας στα τοιχώματα μεταξύ εμβόλου και μήτρας. Το μέγιστο φορτίο του εμβόλου ανατύσσεται σε συνθήκες ου το τοίχωμα του κυαθίου σχίζεται. Το φορτίο του εμβόλου μορεί να μειωθεί, αν έχουμε μικρό οσοστό (%) λόγω ελάττωσης διαμέτρου, καλή λίανση και μεγάλες ακτίνες καμυλότητας; στο καλούι. Για τον υολογισμό του μέγιστου φορτίου εμβόλου δεχόμαστε τον τύο: F = S d t, όου: F = μέγιστη δύναμη εμβόλου σε (kp) ή pounds

7 S = όριο αντοχής σε εφελκυσμό του υλικού (kp/mm ) ή psi =.6 d = διάμετρος του εμβόλου ή εσωτερική διάμετρος του κυαθίου σε (mm) ή inches t = αρχικό άχος λαμαρίνας σε (mm) ή inches Δηλαδή, η δύναμη ισούται με την ίεση εί τη διατομή της εγκάρσιας τομής του κυλινδρικού μέρους του κυαθίου. Η διατομή αυτή βρίσκεται αν ολλαλασιάσουμε την εσωτερική ερίμετρο του κυαθίου με το άχος της λαμαρίνας ( d t). Όως έχουμε αναφέρει, στο τοίχωμα κοντά στον υθμένα του κυαθίου μορεί να αρουσιαστούν ρωγμές, λόγω μεγάλων φορτίων τάνυσης εκεί. Το όριο αντοχής σε εφελκυσμό για διάφορα μέταλλα φαίνεται στον ίνακα. του κεφαλαίου. Το μέγιστο φορτίο του εμβόλου για την κοίλανση του ενός κυαθίου αό αλουμίνιο ψυχρής έλασης με τις διαστάσεις του σχήματος 9 θα είναι: F = S d t D = " = 0.6 mm S = 7 kp/mm t = 0.9 mm F = F =.880 kp ή F =.88 tons Η δύναμη συγκράτησης ου ααιτείται για κάθε κοίλανση βρίσκεται μετά αό δοκιμές. Μια γενική ρακτική είναι να αρέχουμε μια δύναμη συγκράτησης ίση με το ένα τρίτο (/) της μέγιστης δύναμης του εμβόλου ου μορεί να ανατυχθεί. Για αχύτερα μέταλλα χρειαζόμαστε μικρότερη δύναμη συγκράτησης. Φυσικά, αν έχουμε καλούι «αλής ενέργειας» (δηλαδή χωρίς συγκρατητή), η δύναμη συγκράτησης είναι μηδέν. Στα ερισσότερα καλούια κοίλανσης χρησιμοοιούμε συγκρατητές, στους οοίους μορούμε να μεταβάλλουμε τη δύναμη συγκράτησης, αλλάζοντας την ίεση του αέρα ή του λαδιού ή τη θέση του βάκτρου της ρέσας ή τα ελατήρια, ανάλογα με την ρέσα ου θα χρησιμοοιήσουμε. Για να μην έχουμε σιδέρωμα μαζί με γυάλισμα της λαμαρίνας καθώς το αχύτερο μέταλλο ρέει ρος την ακτίνα καμυλότητας της μήτρας (λόγω σύνθλιψης του μετάλλου), η χάρη μεταξύ εμβόλου και μήτρας ρέει να είναι ερίου % του αρχικού άχους της λαμαρίνας. Χάρη ίση ή μικρότερη αό το άχος της λαμαρίνας ααιτεί ειρόσθετα φορτία εμβόλου για το σιδέρωμα του μετάλλου. Ως γνωστόν, ο συγκρατητής ιέζει τη λαμαρίνα για να μην έχουμε τυχές, αλλά λειτουργεί και σαν εξολκέας για να αομακρύνει το κυάθιο γύρω αό το έμβολο του καλουιού. Το κυάθιο, όμως, σφηνώνεται στη μήτρα του καλουιού, λόγω αναήδησης της λαμαρίνας. Για την αομάκρυνση του κυαθίου αό τη μήτρα, χρησιμοοιούμε λάκα εξόλκευσης, όως φαίνεται στο σχήμα 6..