Vistas:20 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2024-04-25 Origen:Sitio
Este artículo representa el trabajo implementado en el diseño, fabricación y operación de un modelo de una máquina hidráulica de embutición profunda (DDM) económica, que se utiliza actualmente en el laboratorio de procesos de fabricación del Departamento de Ingeniería Industrial (IED) de la Universidad Nacional An-Najah.La máquina se utiliza para realizar diferentes experimentos relacionados con el proceso de embutición profunda.
Como se sabe, la embutición profunda es un proceso de trabajo de chapa metálica en el que un punzón arrastra una hoja en blanco hacia la cavidad de una matriz para formar piezas en forma de copa o de caja [1].
Este trabajo se realizó en tres etapas;la primera fue la etapa de diseño, en la que se completaron todos los cálculos de diseño de los elementos DDM en función de las especificaciones del producto (taza) a dibujar.La segunda fue la etapa de construcción, en la que se fabricaron y ensamblaron los elementos DDM en los talleres de ingeniería de la universidad.La última fue la etapa de operación y experimentación, en la que se probó el DDM mediante la realización de diferentes experimentos.
En conclusión, se encontró que la experiencia adquirida en el diseño y construcción de un equipo de laboratorio mecánico fue exitosa en términos de obtener resultados prácticos que concuerdan con los disponibles en la literatura, ahorrando dinero en relación con el costo de un equipo comprado similar, además de mejorar a los estudiantes. ' Habilidades para comprender el proceso de embutición profunda en particular y los conceptos de diseño de elementos de máquina en general.
Palabras clave: embutición profunda, diseño de elementos de máquinas, diseño Dei, ensamblaje y fabricación de máquinas, investigación experimental de fuerza de tracción y trazo de tracción.
La embutición profunda es un proceso de trabajo de chapa que se utiliza para formar piezas en forma de copa o de caja mediante el uso de un punzón que introduce una pieza en bruto en la cavidad de una matriz.Este proceso se lleva a cabo colocando una hoja en blanco de cierto tamaño sobre la abertura del troquel y presionando esta pieza en blanco en la cavidad del troquel con un punzón, como se muestra en la Figura 1, [1].Los productos típicos fabricados mediante este proceso son latas de bebidas, bañeras, recipientes de diferentes tamaños y formas, fregaderos y paneles de automóviles.
En este trabajo se estudia la operación básica de dibujo, que es el dibujo de una pieza en forma de copa con parámetros como se muestra en la Figura 1, en esta operación básica se coloca una hoja en blanco circular de un diámetro Db y un espesor t, sobre la Abertura de una matriz que tiene un radio de esquina Rd.Luego, la pieza en bruto se sujeta mediante un soporte (anillo de sujeción) con cierta fuerza.Después de eso, se utiliza un punzón de un diámetro Dp y un radio de esquina de Rp para perforar la hoja en blanco en la cavidad de la matriz, formando así la pieza en forma de copa.
Además, el punzón se mueve a una cierta velocidad V y aplica una cierta fuerza hacia abajo F para lograr la deformación del metal, mientras que el portador de la pieza en bruto aplica una fuerza de sujeción Fh para evitar que la pieza en bruto se deforme.
arrugas.
En realidad, este artículo presenta el diseño y la fabricación de una máquina de embutición profunda 'DDM' económica que produce un producto en forma de copa previamente identificado. La DDM ahora está montada y utilizada para experimentación en el laboratorio de procesos de fabricación del departamento de IE en Universidad An-Najah, el documento presenta el diseño detallado de los elementos principales del DDM, incluidos el punzón y la matriz, y la fabricación y ensamblaje del DDM, también presenta el funcionamiento y las pruebas del DDM mediante la realización de experimentos sobre fuerza de estiramiento versus estiramiento. accidente cerebrovascular y comparar los resultados con los datos publicados.
Esta sección analiza algunos conceptos generales del proceso de embutición profunda, incluidas las medidas de embutición, la fuerza de embutición y la fuerza de retención.
Una de las medidas más importantes de la operación de embutición profunda es la relación límite de embutición LDR.La relación límite de embutición se define como la relación máxima entre el diámetro de la hoja en blanco y el diámetro del punzón que se puede embutir en condiciones ideales de una sola vez sin fallos [2].
La fuerza en el punzón necesaria para producir una copa es la suma de la fuerza de deformación ideal, las fuerzas de fricción y la fuerza necesaria para producir el planchado.La Figura 2 muestra la relación entre la fuerza de tracción y la carrera de tracción [2].
La fuerza de retención h F juega un papel importante en la embutición profunda.Como aproximación aproximada, la presión de retención se puede establecer en un valor igual a 0,015 del límite elástico de la chapa [1].
Por lo tanto, multiplicando la presión de sujeción por la porción del área inicial de la pieza en bruto que debe ser sostenida por el portador de la pieza en bruto, podemos estimar la fuerza de sujeción (hF) como [1].
Para la embutición profunda se utiliza generalmente una prensa mecánica de doble acción, también se utilizan prensas hidráulicas.La prensa de doble acción controla el punzón y el portapiezas de forma independiente y forma la pieza a velocidad constante.
Dado que la fuerza del portapiezas controla el flujo de la lámina metálica dentro de la matriz, ahora se han diseñado prensas con fuerza variable del portapiezas.En estas prensas, la fuerza del portapiezas varía con la carrera del punzón.
El factor más importante en el diseño del dado es el radio de la esquina (d R) del dado.Este radio debe tener un valor óptimo ya que el material se arrastra sobre él.El valor del radio óptimo del troquel depende de los requisitos de impresión y del tipo de material que se dibuja.Obviamente, cuanto menor sea el radio del troquel, mayor será la fuerza necesaria para extraer la copa.El radio del troquel puede ser entre cuatro y ocho veces el espesor de la pieza en bruto [3]. Es decir
En la práctica, se recomienda comenzar con d R igual a 4t y aumentarlo si es necesario.
De manera similar, el radio de la punta del punzón ( p R ) es importante ya que da forma al radio del fondo de la copa producida.Si p R es demasiado pequeño, el radio inferior de la copa puede romperse.Puede que sea necesario hacer que el radio sea mayor de lo necesario y reducir su tamaño en operaciones de dibujo posteriores.Para empezar, se puede utilizar un radio de 4 t de espesor hasta el espacio en blanco.[3].
El DDM fue diseñado para producir piezas en forma de copa en un solo golpe, como se indicó anteriormente, el propósito del diseño del DDM es proporcionar al laboratorio de procesos de fabricación de la Universidad An-Najah un aparato que pueda demostrar el proceso de embutición profunda y también ser utilizado por los estudiantes para realizar algunos experimentos básicos relacionados con el proceso de dibujo profundo.En realidad, para diseñar un DDM adecuado, primero es necesario determinar las especificaciones del producto (la copa), la fuerza de tracción y la fuerza de sujeción.
El producto del DDM requerido se elige para que sea una copa simple que tenga un diámetro interior (d) y una profundidad (h) determinados y que se produzca utilizando una chapa de espesor (t).
Las dimensiones de la copa deben seleccionarse de modo que la operación de embutición profunda sea factible para producir la copa en una sola pasada;Para medir la factibilidad de la operación, el LDR, la relación espesor-diámetro (t/D) y el porcentaje de reducción (Re) deben satisfacer las condiciones de factibilidad mencionadas en la sección 2 de este documento.Para ello, se decidió que el espesor de la lámina metálica que se utilizará para producir la copa es t 1 32 pulgadas. 0,8 mm, por lo que -según las recomendaciones del apartado 2-
La copa se fabricará con latón amarillo C 26800 (65 % Cu, 35 % Zn) con UTS 322 MPa, S 98 MPa.y Usando la ecuación (5) con Dp = 50 mm;Se puede calcular la fuerza de tracción para producir la copa como F = 36,4 KN.De manera similar, de la ecuación (6) Fh = 14 KN.Entonces, la fuerza de tracción total (Fd) que aplicará el DDM es igual a la suma de F y Fh, es decir, Fd = 50,4 KN.Para fines de diseño de elementos DDM;el Fd se multiplicará por un factor de carga igual a 1,6.
Esta sección presenta el diseño de elementos principales seleccionados de la máquina de embutición profunda (DDM).La figura (4) muestra una sección del DDM, sus elementos y la leyenda asociada.La figura (5) es su foto.
Una vez que se han determinado las especificaciones de la taza como se explicó anteriormente, se puede determinar la especificaciones del troquel y del punzón que se utilizan para producir esa copa.
Es decir, el punzón debe tener un diámetro exterior igual al diámetro interior de la copa, es decir de 50 mm. También tiene que ser lo suficientemente alto para producir la profundidad requerida (20 mm) de la copa.Por lo tanto, el golpe fue diseñado para tener un diámetro exterior de 50 mm, un radio de perforación ( p R ) de 3,2 mm y una altura de 80 mm.
El troquel y el punzón son las piezas coincidentes en este proceso;por lo tanto, el diámetro interno del troquel será el mismo que el diámetro exterior del punzón más la compensación del juego entre ellos.Figura (6) ilustra las dimensiones del dado.
La placa de soporte superior, como su nombre lo indica, se utiliza para sostener el DDM sujetando el hidráulico. cilindro de la máquina.Por lo tanto, el diseño de esta placa debe basarse en la fuerza máxima proporcionado por la unidad hidráulica que equivale a 1,6 Fd = 80 KN.La figura (7) muestra las dimensiones de este placa, mientras que la Figura (8) es el diagrama de cuerpo libre de la placa.Como se muestra en la figura (8), la parte cargada de Esta placa se puede aproximar como un soporte fijo desde ambos extremos con una carga central aplicada por elunidad hidraulica.
Las reacciones en A y C son iguales e iguales a 40 KN, y los momentos en A, B y C son iguales MA = 2090 Nm, MB = 2200 Nm y MC = 2090 Nm, respectivamente [4].La sección B (el tramo medio) es la crítica sección.Bajo esta carga, la tensión normal máxima en esta sección es de 27,7 MPa.El plato está hecho de acero laminado en caliente con Sy = 170 MPa, por lo tanto, el factor de protección de seguridad contra la fluencia de la placa superior es igual a 6.
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