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DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UNA MÁQUINA DE DIBUJO PROFUNDO: ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA FUERZA DE DIBUJO VS EL TRAZO DE DIBUJO

Número Navegar:20     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2017-10-13      Origen:motorizado Su mensaje

ABSTRACTO

Este documento representa el trabajo implementado en el diseño, fabricación y operación de un modelo de una máquina de embutición profunda hidráulica (DDM) barata, que actualmente se utiliza en el laboratorio de procesos de fabricación en el Departamento de Ingeniería Industrial (IED) de la Universidad Nacional An-Najah. La máquina se está utilizando para realizar diferentes experimentos relacionados con el proceso de embutición profunda.

Como se sabe, la embutición profunda es un proceso de trabajo de chapa en el que un punzón dibuja una hoja en blanco en una cavidad de matriz para formar piezas en forma de copa o en forma de caja [1].


Este trabajo se llevó a cabo 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 base a las especificaciones del producto (taza) a dibujar. La segunda fue la etapa de construcción, en la cual los elementos DDM fueron fabricados y ensamblados en los talleres de ingeniería de la universidad. La última fue la etapa de operación y experimentación, en la que se probó el DDM realizando diferentes experimentos.


En conclusión, la experiencia obtenida en el diseño y construcción de un equipo de laboratorio mecánico resultó 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 similar comprado, así como mejorando 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 máquina, diseño de Dei, ensamblaje y fabricación de máquinas, investigación experimental de la fuerza de tracción y el trazo de tracción


1. ITRODUCCIÓN

La embutición profunda es un proceso de trabajo de láminas de metal que se utiliza para formar piezas en forma de copa o en forma de caja mediante el uso de un punzón que dibuja una pieza en blanco en la cavidad del troquel. Este proceso se lleva a cabo colocando una hoja en blanco de cierto tamaño sobre la abertura de la matriz y presionando esta pieza en blanco en la cavidad de la matriz con un punzón, como se muestra en la Figura 1, [1]. Los productos típicos elaborados 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 circular en blanco de un diámetro Db y un espesor t, sobre el dado que abre un dado que tiene un radio de esquina Rd. Luego, el espacio en blanco se sujeta mediante un soporte de espacios en blanco (anillo de sujeción) con cierta fuerza. Después de eso, se usa 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 parte 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 soporte de la pieza en bruto aplica la fuerza de sujeción Fh para evitar la pieza en bruto.

arrugas.


En realidad, este documento presenta el diseño y la fabricación de una máquina de embutición profunda barata \"DDM \" que produce un producto en forma de copa preidentificado, el DDM ahora está montado y se utiliza para la experimentación en el laboratorio de procesos de fabricación en el departamento de IE en Universidad An-Najah, el artículo 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 la fuerza de dibujo frente al dibujo. accidente cerebrovascular y comparar los resultados con los datos publicados.

fórmula de fuerza de dibujo

2.DIBUJO PROFUNDO: ANTECEDENTES GENERALES

Esta sección analiza algunos conceptos generales del proceso de embutición profunda, incluidas las medidas de embutición, la fuerza de embutición y la fuerza de sujeción.


Medidas de embutición profunda:

Una de las medidas más importantes de la operación de embutición profunda es la relación de estirado límite LDR. La relación de estirado límite se define como la relación máxima entre el diámetro de la hoja en blanco y el diámetro del punzón que se puede estirar en condiciones ideales en una sola pasada sin fallar [2].

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La fuerza de dibujo:

La fuerza en el punzón requerida para producir una taza es la suma de la fuerza de deformación ideal, las fuerzas de fricción y la fuerza requerida para producir el planchado. La figura 2 muestra la relación entre la fuerza de tracción y la carrera de tracción [2].

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Fuerza de sujeción en blanco:

La fuerza de sujeción h F juega un papel importante en la embutición profunda. Como una aproximación aproximada, la presión de mantenimiento se puede establecer en un valor igual a 0,015 del límite elástico de la chapa [1].

Así, al multiplicar la presión de sujeción por la parte del área inicial de la pieza en bruto que debe sostener el soporte de la pieza en bruto, podemos estimar la fuerza de sujeción (h F) como [1].

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Herramientas y equipo:

Una prensa mecánica de doble acción se utiliza generalmente para embutición profunda, también se utilizan prensas hidráulicas. La prensa de doble acción controla el punzón y el soporte de la pieza en bruto de forma independiente y forma la pieza a una velocidad constante.


Dado que la fuerza del soporte de la pieza en bruto controla el flujo de la chapa dentro de la matriz, ahora las prensas se han diseñado con una fuerza variable del soporte de la pieza en bruto. En estas prensas, la fuerza del soporte de la pieza en bruto 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 tira sobre él. El valor del radio óptimo de la matriz depende del requisito de impresión y del tipo de material que se está dibujando. Obviamente, cuanto menor sea el radio de la matriz, mayor será la fuerza necesaria para extraer la copa. El radio de la matriz puede ser de cuatro a ocho veces el grosor del blanco [3].

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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 el radio más grande de lo necesario y reducir su tamaño en operaciones de dibujo posteriores. Para empezar, se puede utilizar un radio de 4t hasta el espesor de la pieza bruta. [3].


3. ESPECIFICACIONES DE LA TAZA Y CÁLCULOS DE FUERZA DE DIBUJO Y MANTENIMIENTO

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 embutición profunda. 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.


Especificaciones de la taza

El producto del DDM requerido se elige para que sea una taza simple que tenga un cierto diámetro interno (d) y profundidad (h) y que se produzca utilizando una chapa de metal 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 un solo golpe; 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 grosor de la chapa metálica que se utilizará en la producción de la copa es t 1 32 pulg.  0,8 mm, por lo tanto, según las recomendaciones indicadas en la sección 2-

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Determinación de la fuerza de estirado y la fuerza de sujeción en blanco

La copa se fabricará con latón amarillo C 26800 (65% Cu, 35% Zn) con UTS 322MPa, S 98MPa. 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. Por tanto, 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.


4. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA MÁQUINA DE DIBUJO PROFUNDO

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.

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Diseño del dado y el punzón

Una vez que se han determinado las especificaciones de la taza como se explicó anteriormente, se puede determinar elespecificaciones de la matriz y el 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, 50 mm.También tiene que ser lo suficientemente alto para producir la profundidad requerida (20 mm) de la copa. Por lo tanto, el golpe fuediseñado 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 partes que se acoplan en este proceso; por lo tanto, el diámetro interno de la matriz serálo mismo que el diámetro exterior del punzón más la compensación del juego entre ellos. Figura (6)ilustra las dimensiones del dado.


Diseño / Análisis de seguridad de la placa de soporte superior

La placa de soporte superior, como su nombre indica, se utiliza para soportar el DDM sujetando elcilindro de la máquina. Por tanto, el diseño de esta placa debe basarse en la fuerza máximaproporcionado por la unidad hidráulica que equivale a 1,6 Fd = 80 KN. La figura (7) muestra las dimensiones de esteplaca, mientras que la Figura (8) es el diagrama de cuerpo libre de la placa. Como se muestra en la figura (8), la parte cargada deEsta 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 a MA =2090 Nm, MB = 2200 Nm y MC = 2090 Nm, respectivamente [4]. La sección B (el tramo medio) es lasección. Bajo esta carga, la tensión normal máxima en esta sección es igual a 27,7 MPa. El platoestá hecho de acero laminado en caliente con Sy = 170 MPa, por lo tanto, el factor de seguridad que protege contrade la placa superior es igual a 6.

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