Témata
Reklama

Zvýšení produktivity, efektivity a kvality kovových výlisků

Výrobní společnost ANC Components a výzkumná společnost Comtes FHT spolupracují na výzkumném projektu Eureka s cílem zefektivnit výrobní proces a zvýšit produktivitu a kvalitu přesně lisovaných dílců a plně eliminovat dodatečné sekundární operace. Výsledky ze čtyř etap zmíněného projektu přinášejí rentabilitu technologie přesného střihu a konkurenční výhodu společnosti ANC Components v této oblasti. Řešení projektu bylo již dříve prezentováno ve vydání MM 10/2012, MM 1, 2/2015 a dále v Hutnických listech 4/2013.

V průběhu řešení výzkumného projektu Eureka bylo nutné vzít v úvahu všechny vstupní parametry, které výrazně ovlivňují samotný výrobní proces. Při prvotním posouzení vyrobitelnosti lisovaného dílce jsou důležitými fakty surový materiál, jeho chemické složení a fyzikální (mechanické) vlastnosti, tloušťka zpracovávaného materiálu a v neposlední řadě geometrie výlisku. Na základě zmíněných faktů se určí, jaké střižné vůle bude nutné v nástroji předepsat, jaký koncept nástroje je správný pro sériové zhotovení požadovaného dílce.

Reklama
Reklama

Návrh sériového nástroje

Z propagace předchozích etap projektu Eureka je zřejmé, že výsledky výzkumu a vývoje budou mít velký význam zejména ve velkosériové výrobě, hlavně v automobilovém průmyslu, kde je důraz kladen hlavně na cenu a kvalitu výrobku. Poptávka sériových dílců zhotovených technologií přesného střihu se v automobilovém průmyslu zaměřuje především na sedákové a zámkové systémy, převodové komponenty, kovové výztuhy plastových výlisků aj.

Cílem vývoje je zhotovení konkrétního strojního dílce, kde budou využity všechny výsledky v souvislosti s předchozím zkoumáním. Pro tyto účely byl vybrán dílec pro zámkové systémy – „západka“ pro německou společnost, která díl kompletuje v sestavě zámkového mechanismu a dodává do automobilky Mercedes do modelové řady C, roční požadované množství uvedeného dílce je 650 000 ks. Dílec je vyráběn z cementační oceli 16MnCr5 tloušťky 5 mm. Geometrie dílce se vyznačuje malými přechodovými rádiusy, kde je požadováno 90 % čisté střižné plochy, tzn. že velikost pásma utržení je povolena na maximálně 10 % tloušťky dílce, výkres požaduje střižnou plochu bez trhlin (natrženin). U dílce je požadováno prodloužení funkční délky otvoru (viz obr. 1), které lze zhotovit efektivně pouze objemovým tvářením za studena.

Obr. 1. Objemově tvářené prodloužení délky otvoru (výtažek díry) dílu západka. (Zdroj: ANC Components)a) návrh konstrukce zkušebního přípravku a teoretický nástřihový plán b) výsledky procesu prototypování – nástřihový plán, optimalizované tvářecí trny c) finální výrobek

Vzhledem ke všem výše uvedeným požadavkům bylo nutné uvažovat progresivní postupový nástroj, vytažení krčku otvoru se postupně vytváří ve čtyřech krocích, v pátém kroku je střižen otvor a v posledním kroku dochází k vystřižení dílce z pásu (hlavní střih). Následně byl specifikován dodací stav surového materiálu, kde hlavním parametrem při jeho výběru jsou potřebná plasticita materiálu a taktéž dosažitelnost požadované čistoty střihu bez natrženin v kritických místech kontury dílce (zejména malé přechodové rádiusy, ostré rohy). Vstupním materiálem je pás válcovaný za studena s důrazem na žíhání naměkko za účelem sferoidizace perlitu, resp. cementitu. Po přepočtu tvářecích a střižných sil bylo vybráno vhodné technologické zařízení, v tomto případě je plně dostačující mechanický lis pro přesný střih Feintool MFA 1600 s jmenovitou tonáží 1 600 kN (≈160 t).

Další fází vývoje sériového nástroje byl proces prototypování, v prostředí CAD systémů byly navrženy tvářecí trny, u kterých numerická simulace poukázala na nutnost korekce jejich geometrie pro zlepšení toku materiálu a taktéž odhalila kriticky slabá konstrukční místa. S ohledem na požadovanou přesnost a sériovost bylo se zákazníkem dohodnuto fyzické prototypování. Ke snížení finanční náročnosti prototypování byly využity prvky již zhotovených zkušebních přípravků v rámci projektu Eureka (stojánky, vodicí a kotevní elementy) a taktéž výsledky z numerické simulace. Díky zmíněnému faktu se podařilo náklady na proces prototypování vyčíslit na 15 % z celkové ceny sériového nástroje, což odpovídalo zákazníkem vyhrazenému rozpočtu.

Obr. 2. Prototypování dílce s objemově tvářenými prvky v procesu přesného střihu. (Zdroj: ANC Components)Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Zvýšení produktivity a kvality v procesu přesného střihu

K dosažení požadované produktivity sériové výroby je nutné zajistit, aby byl nástroj schopen vyrobit minimálně kalkulované množství, tzn. zajistit dostatečnou trvanlivost funkčních částí sériového nástroje ve výrobním procesu. Z výsledků předchozího vývoje došlo k optimalizaci konstrukce nástroje, dále byly využity výsledky z testování různých povlaků a tvářecích olejů. U zpracovávané cementační oceli 16MnCr5 bylo zjištěno, že i při použití výkonného střižného oleje dochází ke vzniku studených mikrosvarů, které vedou k porušení střižníků vlivem zadírání a působení stírací síly. Zjednodušeně lze říci, že střižník je zamčen v materiálu a tahová (stírací) síla způsobí ulomení jeho střižné nebo kotevní části. Z testů jako nejvhodnější povlak i z hlediska ceny vyšel povlak TiCN MP, který se vyznačuje dobrou otěruvzdorností a nízkým koeficientem tření vůči oceli 0,2.

Záměrem výzkumu a vývoje projektu Eureka je zejména zefektivnění výroby, ovšem samotná produktivita není zárukou kvality. Zákazníci mají v tomto ohledu vysoké nároky na čistou střižnou plochu, výlisek bez škrábanců, rýh a různých záseků. Pro zajištění vysoké kvality střižné plochy byla testována vnitřní struktura materiálů, dále se výzkum zaměřil na definovanou úpravu střižné hrany (účelové otupení), která významně ovlivňuje čistotu střihu i u dílců se složitou geometrií nebo materiálů s ne příliš vhodnou vnitřní strukturou. Poslední významnou oblastí pro zvýšení kvality je vyklízení dílu z pracovního prostoru nástroje, protože odpady a dílce u nástroje pro přesný střih nejsou odváděny klasicky do propadu, ale musejí být odvedeny tlakovým vzduchem soustavou trysek. V tomto duchu se podařilo vyvinout mechanické vyklízení (viz obr. 3), které zajistí kontrolovaný odvod dílu bez záseků a taktéž při každém zdvihu dojde k očištění střižné a vodicí desky od malých ostřin a tím se zamezí i vzniku otlaků, což je výhodné zejména u dílů s těsnicí plochou. Při mechanickém vyklízení lze snadněji zvýšit rychlost lisování (počet zdvihů), což lze považovat za další zproduktivnění výroby.

Obr. 3. Mechanické vyklízení dílce ze střižného nástroje. (Zdroj: ANC Components)

Celkové dosažené úspory 60 %

Konkurenceschopnost výrobních podniků se zvyšuje se širšími dovednostmi a schopnostmi v technologické oblasti, proto se výzkum zaměřil na dosažení vyšší produktivity a rentability výrobního procesu a možnost vyloučit z procesu výroby nehospodárné sekundární operace. Další přínos výzkumného projektu lze zmínit v oblasti hůře zpracovatelných materiálů (nerez oceli, uhlíkové oceli). Při zpracování takovýchto materiálů byla nalezena vhodná kombinace nástrojového materiálu, progresivního povlaku a maziva. Celkovou úsporu nákladů u řešeného sériového dílce (potřebné množství materiálu, vyloučení sekundárních operaci, zvýšení kvality) lze vyčíslit na 60 %, což při ročním množství 650 000 ks není zanedbatelné číslo.

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. Pavel Kubík

ANC Components

martin.kulenda@anccomponents.cz

www.anccomponents.cz

Reklama
Související články
Hospodárnější střihání statorových a rotorových plechů

Podle nedávné tiskové informace firmy Schuler je možno ovládaným střihacím nástrojem podstatně zlepšit flexibilitu a ekonomii střihání plechů pro elektrické stroje.

Bezpečnostní spojování tvářením za studena

Přinášíme aktuální informaci z polského veletrhu ITM v Poznani. V kategorii inovace a technika získal Zlatou medaili exponát firmy BalTec – tvářecí centrum RNC.

Související články
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Mechanizované nástroje pro ruční stříhání plechů

Pro ruční stříhání plechů a trubek lze použít tři nově vyvinuté postupy: stříhání s nůžkami s úzkými čelistmi, nůžkami na plech a obrážení. V článku je ukázáno, kdy je nejvýhodnější použít kterou metodu stříhání.

Lehčí a čistější řezání vysoce pevných dílů

Automobilový průmysl řeší u karoserií především nízkou hmotnost a bezpečnost při nárazu. Proto se na vybrané části karoserie používají vysoce pevné ocele schopné tváření za tepla. Typickým příkladem je nový VW Golf VII. Při řezání vysoce pevných ocelí se s výhodou používá laser.

Zdokonalený procesní řetězec

Konstrukce dílů, zhotovení řezných plánů a programů ohýbání, plánování výrobních procesů a jejich kontrola: moderní výrobu plechu si už nelze představit bez výkonného softwaru. Pomocí nového BySoft 7 společnosti Bystronic může uživatel rychle a pohodlně zkonstruovat rozměrově přesné díly a pouhým stisknutím tlačítka vypracovat řezné plány a programy ohýbání. Kromě toho je zajištěno a kontrolováno efektivní plánování výrobních procesů. Pro další zdokonalování procesního řetězce při zpracování plechů jsou však navíc zapotřebí vysoce moderní stroje. V tomto ohledu jsou vhodné oba dva nové stroje firmy Bystronic - laserový řezací stroj ByAutonom a ohraňovací lis Xcite.

Skenování činných ploch tažného nástroje

Pro simulaci tažného procesu v programu AutoForm bylo potřeba získat přesná data činných ploch zkušebního tažného nástroje (tažnice, tažník a přidržovač). Tato data se vlivem výrobních tolerancí a nepřesností zcela jistě nebudou shodovat s konstrukčními (teoretickými) daty.

TwinServo Technology přichází z Erfurtu

Koncem září pozvala skupina Schuler do Erfurtu prominentní hosty z průmyslu, města Erfurtu a vlády Spolkové země Durynsko, kde v centru UmformCenter Erfurt představila svůj nejnovější vývoj TwinServo Technology na transferovém lisu 1 600 t jako inovaci vysoce úspěšné ServoDirect Technology, tentokrát s novým kompaktním designem a konceptem pohonu s dvěma servomotory.

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