Témata
Reklama

Výzkum a vývoj technologie přesného tváření

Lisování přesných dílců za studena je v současnosti na vysoké úrovni. Společnosti ANC Components a Comtes FHT řeší dosažení dalšího zefektivnění a zproduktivnění výrobního procesu v rámci dotovaného projektu Eureka spojením zkušeností praxe a výzkumných prostředků.

S vývojem efektivnějších strojů přichází i efektivnější technologie výroby a vyšší nároky ze strany konstruktérů, samozřejmě s tlakem na cenu dílu ze strany ekonomických úseků podniků a zákazníků. Požadavky konstruktérů, zejména v automobilovém a elektrotechnickém průmyslu, nejsou u lisovaných dílců kladeny dnes jen na čistou a hladkou obvodovou plochu a přesně tolerované otvory, ale stále častěji jsou na součástech navrženy různé tvarové prvky – kruhové a tvarové prolisy, vnější a vnitřní osazení, zahloubení otvorů, případně sražení obvodových hran otvorů. U těchto prvků je samozřejmě požadována rozměrová přesnost a k jejich zhotovení je nutné využít většinou sekundární operace, převážně třískové obrábění.

Reklama
Reklama

Vyšší efektivnost výrobního procesu

V rámci projektu Eureka je technicky řešeno dosažení vyšší efektivnosti výrobního procesu lisovaných dílců. Ve výrobním procesu to znamená nahrazení několika různých technologií výroby přesného dílce technologií jedinou s využitím progresivní technologie tváření, konkrétně předností technologie tváření plošného a objemového za studena.

Příklad objemového tváření (Zdroj: Projekt Eureka)

Prostředky k zefektivnění současné výroby lisovaných dílců

Jedním z důležitých faktů k dosažení vytyčených cílů je výběr technologie výroby lisovaného dílu, aby byly dodrženy všechny i přísně specifikované tolerance. Jak již bylo zmíněno v úvodu tohoto článku, byla k tomuto účelu vybrána progresivní technologie tváření – technologie přesného stříhání. Jednou z velkých předností je právě dodržení konzervativnějších tolerancí. V závislosti na tloušťce dílce lze dosáhnout zmíněnou technologií tolerance IT8–IT9.

Hlavní výhoda technologie přesného střihu vychází z velikosti střižné vůle pouze 0,5–1 % tloušťky stříhaného materiálu oproti konvenčnímu stříhání, kde je střižná vůle 5–10 % tloušťky střihaného materiálu, tzn. v některých případech až desetinásobek. V procesu přesného střihu nepůsobí jen jedna síla, jak je tomu u konvenčního střihání, ale celkem tři síly (kromě základní síly – střižné síly – jsou to dále síla nátlačné hrany a síla přidržovací).

Princip technologie přesného střihu a působící síly (Zdroj: ANC Components)

Kombinací správně zvolené střižné vůle a uvedených tří sil vznikají při procesu přesného střihu tlaková napětí, čímž se dosahuje požadované čistoty „hladkosti“ střižné plochy (téměř bez pásma utržení) a rozměrů v předepsaném tolerančním poli. Při volbě příliš malé střižné vůle vlivem tlakových napětí při střihu a tahových napětí při stírání materiálu to má ovšem velmi negativní vliv na trvanlivost střižníku a v konečném důsledku může dojít k jeho porušení a dosažení konce jeho životnosti.

Správný výběr materiálu funkčních prvků nástroje

Vzhledem k tomu, že se v automobilovém a elektrochemickém průmyslu vyrábí dílce v milionových sériích a nároky na vlastnosti materiálů těchto dílů se také zvyšují, je nutno brát v potaz při zefektivnění výrobního procesu lisovaných dílců správný výběr materiálu funkčních prvků nástroje – nástrojových ocelí s vyšší čistotou nebo vyráběných práškovou metalurgií. Jedny z nejkomplexnějších nástrojových materiálů pro oblast přesného střihu nabízí ocelářské firmy jako Böhler, Uddeholm nebo Zapp. Pro následné zvýšení efektivity a produktivity výrobního procesu je nutné u 99 % střižných elementů použít i vhodný povlak nebo kombinaci několika povlaků, výběr závisí na typu a tloušťce stříhaného materiálu, protože tím je dosaženo zvýšení trvanlivosti řádově o více než stovky procent a pozitivnějších vlastností, zejména otěruvzdornosti a odolnosti proti adhezi (vzniku studených spojů při střihu).

Posledními důležitými parametry výroby jsou vstupní parametry stroje – nastavení rychlostí (počtu zdvihů, z nich vycházející rychlosti deformace), správně optimalizovaná geometrie dílu a činných částí nástroje pro technologii přesného střihu; výběr vhodného řezného (střižného) oleje. Zmíněné parametry mohou výrazně ovlivnit produktivitu a efektivitu výrobního procesu a navýšit, popř. snížit náklady výroby.

Výzkum a vývoj

Z popsaných důvodů v předchozích odstavcích byl řešiteli tohoto projektu navržen a realizován experimentální program, jehož cílem bylo popsat chování materiálu při technologii přesného střihu. Experimentální program se skládal z mechanického testování s ohledem na další počítačové modelování. Mechanické testy byly provedeny pro namáhání v tlaku na vzorcích odebraných v podélném a příčném směru vyválcovaného a následně vytvrzeného pásu. Vyhodnocením zkoušky byla naměřena napěťově deformační křivka materiálu při vhodně zvolených rychlostech zatěžování tak, aby rychlost deformace byla shodná s rychlostmi v reálném procesu. Kritérium porušování materiálu bylo určeno na základě technologické zkoušky, která simulovala reálný proces na zjednodušeném tvaru součásti.

Simulace přesného stříhání na zjednodušeném dílci v programu Deform 2D, zleva a) vtlačení nátlačné hrany b) počátek střihu c) v průběhu střihu (Zdroj: Comtes FHT)

Počítačové modelování bylo provedeno metodou konečných prvků v programu Deform 2D a díky vhodně zvolenému zjednodušení součásti na osově symetrickou lze dokonale popsat geometrii s poměrně malým počtem prvků. Přesné stříhání začíná vtlačením přítlačné desky s nátlačnou hranou, následně v sevřeném stavu dochází k vlastnímu stříhání. Pro první část procesu byla použita naměřená data z tlakových zkoušek a pro druhou operaci byla použita data z technologické zkoušky.

Na základě optimalizovaného numerického modelu, který vznikl z navrženého experimentu, lze již simulovat i výrazně tvarově složitější dílce bez výroby prototypového nářadí a tím vzniká velká časová a finanční úspora ve vývoji a výrobě postupových nástrojů.

Progresivnější nástrojový materiál a povlaky

Hlavní přínosy řešení uvedeného projektu mají při výrobě přesných lisovaných dílců vést k vyšší produktivitě díky progresivnějším nástrojovým materiálům a povlakům, k vyšší automatizaci výroby (proces výroby dílu bez nutné mezioperační manipulace s automatickou separací hotových dílů a odpadu) snížením výrobních a přípravných časů (odpadá nutnost vícenásobného upínání dílce) a s tím spojenou úsporou nákladů, ke zvýšení bezpečnosti práce zaměstnanců díky snížení manipulace s výrobky a v neposlední řadě k navýšení objemu výroby a s tím souvisejícímu zvýšení zaměstnanosti. Úspora nákladů se ve velké míře promítne také při prototypování s využitím FEM simulace, kdy nebude nutné, jak tomu bylo doposud, vyrobit prototypový nástroj a na něm optimalizovat tvar dílu a činných částí nástroje.

Tento článek vznikl v rámci programu Eureka „LF12009 – Výzkum a vývoj nové technologie přesného tváření za studena jako náhrada třískového obrábění“, za podpory Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.

Ing. Martin Kulenda
Ing. Miroslav Urbánek
Ing. Filip Tikal, Ph.D.

ANC Components, Comtes FHT

Ing. Martin Kulenda
martin.kulenda@anccomponents.cz
www.anccomponents.cz

Ing. Miroslav Urbánek
miroslav.urbanek@comtesfht.cz
www.comtesfht.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 121030
Datum: 17. 10. 2012
Rubrika: Trendy / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Vláknový laserový řezací systém

LVD rozšiřuje svou řadu laserových řezacích systémů zavedením vysoce rychlostního vláknového laserového řezacího systému Electra FL.

Ochrana činných ploch nástroje laserem

Tvářecí nástroje jsou vystavovány stále většímu zatížení a tím i opotřebení. To také snižuje jejich trvanlivost. Pro odstranění tohoto negativního faktoru zkoumal Frauenhofer Institut für Produktionstechnologie IPT možnost použití laserových technologií.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Související články
Nový kovací soubor z pohledu konstrukce

Nedávno uvedla ve své výrobní hale akciová společnost Žďas do provozu nový kovací soubor s lisem CKV 1250/1600 a manipulátorem QKK 8 nové koncepce, s posílením síly lisu z 1250 až na 1600 tun.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit