Ontwerp van een stripdieptrekunit om de invloed van matrijs en stempelradius op de flenswrijving te onderzoeken

Ontwerp van een stripdieptrekunit om de invloed van matrijs

en stempelradius op de flenswrijving te onderzoeken

Citation for published version (APA):

Verberne, G. P. H. (1990). Ontwerp van een stripdieptrekunit om de invloed van matrijs en stempelradius op de flenswrijving te onderzoeken. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPA1001). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1990

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

Technische Universiteit Eindhoven Fakulteit Werktuigbouwkunde

Vakgroep Produktietechnologie en automatisering

DEE .

Ir.

L.

J.

A.

Houtac~·(erC)

ON NIT

om de invloed van matrijs en stempelradius op de flenswrijving te onder zoeken

Hogeschool Eindhoven Eindstudieverslag G.P.H. Verberne

'-'.!8 (

december 1990 WPA 01001.a

Begeleider TUE: Or. Ir. J.A.H. Ramaekers

Begeleider HS-Eindhoven: Ir. A.J.M. van Beckum Geschreven in opdracht van Hogeschool Eindhoven Vakgroep Produktietechniek en Materialen

SAMENVATTING

In dit verslag worden twee meetopstellingen behandeld.

Als eerste een opstelling om de flensomvormkrachten van het dieptrekken te meten. Hierbij is na drie weken gekonkludeerd dat het ontwerpen van een goed simulatie- gereedschap niet realiseerbaar is.

Als tweede een opstelling om de flenswrijvingskrachten van het dieptrekken te meten. Er is hiervoor een geschikt ontwerp bedacht. een stripdieptrekunit, waarvan de werkplaatstekeningen samengevoegd zijn in Deel 2 van het verslag.

Op de stripdieptrekunit worden zoals uit de naam al blijkt. strippen i.p.v. ronde schijven diepgetrokken. Oe unit heeft twee krachtopnemers voor het meten van de flenswrijvingskrachten. Oe plooihouderdruk wordt bepaald door het meten van de indrukking van de schotelveren en deze te vergelijken met een vooraf gemaakte krachtwegkromme. Oe totale intrekkracht (stempel-kracht) wordt gemeten met op de pers gemonteerde krachtopnemers.

Oe stripdieptrekunit is ontworpen om de relatie tussen plooihouder-, flens-, wrijvings- en intrekkracht vast te leggen, als funktie van matrijs- en stempel-radius en plaatdikte.

VOORWOORD

Als voltooiing van mijn studie werktuigbouwkunde aan de Hogeschool Eindhoven, heb ik binnen de vakgroep W.P.A. aan de TUE een konstruktieve opdracht volbracht.

De opdracht is het ontwerpen van een stripdieptrekunit. Van de ontworpen unit is een tekeningenpakket gemaakt, dat als Deel 2 toegevoegd is. Deel 1 bestaat uit het verslag met de bijlage. De unit is wegens tijdgebrek niet gemaakt.

Mijn begeleiders de heren J.A.H. Ramaekers en A.J.M. van Beckum wil ik bedanken voor hun begeleiding. Tevens wil ik de heer L.J.A. Houtackers bedanken voor zijn hulp, maar ook de heren M.J.H. Smeets (TUE) en H.C.A.M. Sleutjes (HSE), de heer Merrienboer en de heer Sommers (Philips) voor hun konstruktieve adviezen.

SYMBOLENLIJST

Fomv flensomvormkracht [N)

Fb buigkracht [N]

Ffrz~_.Frw radiuswrijvingskracht (N]

FfrLllllU' .Fpw flens wrijvingskracht (N]

PPl plooihouderkracht [N]

Ftot.Fs intrek kracht bij dieptrekken [N]

Ftot' intrekkracht bij stripdieptrekken [N)

PPl plooihouderdruk [N/mm2 ] ob buigspanning (N/mm2] oB treksterkte [N/mm2] ot trekspanning [N/mm2] od drukspanning [N/mm2] p vlaktedruk [N/mm2 ] 'ft verdraaispanning [N/mm2] schuifspanning [N/mm2 ] F. horizontale kracht [N]

vertikale kracht IN]

T draaimoment [Nmm]

Nb buigend moment [Nmm]

Wb weerstandsmoment tegen buigen [mm3]

Wp polair traagheidsmoment [mm3]

k bedrijfssituatiefaktor

[-I

eB inspanfaktor [-)

v veiligheidsfaktor [-)

B elasticiteitsmodulus (N/mm2]

A_PEOj geprojekteerd drukoppervlak [mm2]

schroefdraadspoed [mm]

•

steigingshoek [0)

••

schroefdraad wrijvingshoek

(°1

Cl doorlopen buigingshoek [rad]

p" afrondingsstraai radiusplaat [mm]

PI' afrondingsstraai stempel (mm]

c karakteristieke deformatieweerstand [N/mmZ] n verstevigingsexponent [-] a" voordeformatie (-] p momentane dieptrekverhouding [-]

P"

initiële dieptrekverhouding [-] d_s stempeldiameter [mm[ b p stempelbreedte [mm] Lp stem pellengte [mm] B" stripbreedte [mm] L" striplengte [mm] LJr kniklengte [mm]

Ad kontaktopp. tussen plooihouder en strip [mmZ]

S. stang breedte [mm]

Sv dwarsoppervlak stift [mm

Z_]

S" blenkdikte [mm]

•

aanduiding voor dimensieloze kracht

INHOUDSOPGAVE

, INLEIDING

2 MEETOPSTELLING WIGVORM

2.1 INLEIDING

2.2 MEETOPSTELLING MET VASTE GELEIDING 2.3 MEETOPSTELLING MET ROLGELEIDING

3

MEETOPSTELLING DIEPTREKSTRIP

3.1 INLEIDING

3.2 WERKING VAN DE MEETOPSTELLING

3.3 DE KRACHTOPNEMERS

3.3.1 Werking van een krachtopnemer 3.3.2 Keuze van een krachtopnemer

3.4 GEMAAKTE BEREKENINGEN EN AANDACHTSPUNTEN 3.4.1 KraChtenanalyse

3.4.2 De stiften 3.4.3 De bouten

3.4.4 De terugslagveren

3.4.5 Drukveren voor de boven plaat 3.4.6 De voorspanveren 3.4.7 De rechtgeleiding 3.4.8 Pen • gatpassingen 1 3 3 3 4 6 6 7 9 10 10 11 11 12 13 13 14 15 16 16

4 MODELLERING 18

4.1 INLEIDING 18

4.2 VERGELIJKINGEN VAN HET FLENSMODEL 19 4.3 AANGEPASTE VERGELIJKINGEN VOOR DE DIEPTREKSTRIP 20

4.4 HET VERGELIJKEN VAN BEREKENDE MET

GEMETEN WAARDEN 21

4.4.1 De wrijvingscoëfficiënt 21 4.4.2 Voorspelling van de te meten krachten 21

5

SLOTWOORD 22

GERAADPLEEGDE LITERATUUR 23

BIJLAGE 1 SCHOTELVEERBEREKENINGEN 25 BIJLAGE 2 KRACHTENANAL YSE 28 BIJLAGE 3 STIFTDIAMETERBEREKENINGEN 42 BIJLAGE 4 BOUTBEREKENINGEN 46 BIJLAGE 5 VERWACHTE DIEPTREKKRACHTEN 51 BIJLAGE 6 KRACHTOPNEMERS MET TOEBEHOREN 53

, INLEIDING

Dieptrekken is een vervormende bewerking. In vergelijking met andere vervormende bewerkingen is het dieptrekken ongetwijfeld een van de meest samengestelde en moeilijk beheersbare produktiemethoden van de moderne massa fabrikage. Tijdens het dieptrekken wordt het vlakke uitgangsmateriaal omgezet in een holle vorm ( fig.1.1). Het materiaal aan de omtrek van de uitgangsvorm verplaatst in de richting van de trekstempel.

Figuur 1. 1. Verloop van het dieptrekproces

Bij het dieptrekken van ronde produkten ontstaan verschillende krachten: - flenswrijvingskracht;

- flensomvormkracht; - radiuswrijvingskracht; - buigkracht.

Dit splitsen in diverse fasen, met elk hun kracht, is gedaan om een goed inzicht te krijgen in het proces. Voor elke fase zijn in de loop der jaren modellen opgesteld, waaruit formules afgeleid worden, die representatief zijn voor die fase. De theoretisch benodigde kracht voor die fase kan dan berekend worden en de totaal benodigde kracht voor het dieptrekken kan bepaald worden. Met meetopstellingen kunnen theoretische krachten aan de praktijk getoetst worden.

Het is de opdracht een meetopstelling te ontwerpen waarmee verschillende krachten gemeten kunnen worden. Er moest een keuze gemaakt worden

tussen het meten van de flensomvormkrachten of het meten van de flens-wrijvingskrachten .

Na een voorstudie van drie weken is aangetoond dat een opstelling voor het meten van flensomvormkrachten niet realiseerbaar is. Daarom is de aandacht gekoncentreerd op het ontwerpen van een opstelling, waarmee de relatie tussen p/ooihouder~, flenswrijvings- en trekkracht vastgelegd kan worden. Dit met stempel- en matrijsradius. en plaatdikte als variabele. Oe uiteindelijke opstelling is een stripdieptrekunit, waar rechte strippen in plaats van ronde schijven worden diepgetrokken. Het verschil is dat er nu geen flensomvorm-krachten zijn, omdat er geen stuiken in de flens optreedt.

Om mijn inzicht in het dieptrekken te vergroten heb ik literatuur bestudeerd. Daarna zijn verschillende ontwerpen tot stand gekomen om vervolgens, het beste grondig uit te werken. Het ontwerp is na overleg met konstrukteurs (van T.U.E en Philips) nog licht gewijzigd. Hiervan is een volledig tekenpakket gemaakt dat geschikt is voor de werkplaats. Dit pakket is geplaatst in Deel 2 van het eindverslag.

In dit verslag wordt een opstelling om flensomvormkrachten (m.b.v. een wigvorm) te meten besproken in hoofdstuk 2. In het daar opvolgend hoofd-stuk, wordt de meetopstelling om flenswrijvingskrachten (m.b.v. een strip) te meten behandeld. Daarna zullen in hoofdstuk 4, de verschillende fases van het dieptrekken aan de orde komen en zal een relatie met de meetopstelling gemaakt worden. In dit hoofdstuk wordt tevens een voorspelling gegeven van de te verwachten krachten. Tenslotte zal in het laatste hoofdstuk de toepassing van de stripdieptrekunit op HSE en TUE worden gegeven.

2 MEETOPSTELLING WIGVORM

2.1 INLEIDING

Een fase in het dieptrekproces, waar diverse theoretische modellen voor zijn, is het stuiken van de flens. Een onderdeel van de opdracht is een onderzoek naar de mogelijkheid van een ontwerp voor een gereedschap waarmee het trekstuikproces (het flensomvormen) in de flens gesimuleerd kan worden. Het model hiervoor is een wigvormige strip ( fig. 2.1). Bij het ontwerpen is het noodzaak, dat alle optredende krachten te meten dan wel reêel af te schatten zijn.

Er is een aantal 'mogelijke' konstrukties bedacht zowel met vaste geleiding als met rolgeleiding, op zoek naar een ideale situatie. De konstrukties zijn voorzien van krachtopnemers waarmee de oorspronkelijke optredende gemeten zouden moeten worden. Bij elke konstruktie werden echter aan de randen wrijvingskrachten geïntroduceerd waarvan de invloeden aanzienlijk zijn. Het reêel afschatten of sekuur meten ervan blijkt onmogelijk.

Figuur 2. 1. Wigvormige strip

2.2 MEETOPSTELLING MET VASTE GELEIDING

Figuur 2.2 toont een schets waarin de wrijvingskrachten aan de randen aangegeven zijn. In een proefopstelling volgens de figuur is de invloed van de wrijving onderzocht.

Een aantal strips is beproefd op grond waarvan gekonkludeerd is, dat die wrijving inderdaad van grote invloed is. De dieptrekverhouding (R 1/R2) van de proefstrip zakte terug van .. 2,2 (bij een ronde blenk) naar .. 1,75.

Fplooihouder

(/

Fwrijving

Ftrek

xx= wrij vingsranden

Figuur 2.2. Proefmodel met vaste geleiding

Uit literatuurstudie is gebleken dat de modellen van Pawelski, Rheile en Sachs (6] vergelijkbaar zijn met het gebruikte model. In het boek wordt gekonkludeerd dat de resultaten sterk beïnvloed worden door wrijving aan de randen, hierdoor zijn deze niet representatief voor het omvorm proces in een dieptrekflens.

2.3 MEETOPSTELLING MET ROLGELEIDING

Door een geleiding met naalden op de zijkanten van de opstelling (zie figuur 2.3 A) aan te brengen, is de wrijving verwaarloosbaar. Met deze verandering wordt een ander probleem geintroduceerd. Wanneer de strip over de naalden loopt, zal door de stuikkrachten in de flens, het materiaal om de naalden vormen (verstevigen) zodat toch wrijving optreedt, waardoor een grotere trekkracht nodig is.

Door tussen strip en rollen een stalen band mee te laten lopen zal het materiaal niet om de rollen vormen (fig. 2.3 B). Hiermee ontstaat echter een ander probleem: door snelheidsverschil tussen strip en band (stripsnelheid zal in het smalle gedeelte groter zijn dan in het brede gedeelte) zal alsnog wrijving tussen beide optreden. Dit zou ook geen reêle situatie geven.

In overleg met mijn eindstudie-begeleiders is besloten van de wigvormige strip af te zien en me verder te koncentreren op het andere gedeelte van de opdracht, de opstelling om de flenswrijvingskrachten te meten.

naaldlager

!

...-'-blenk

Ftrek

A

I

Figuur 2.3. Wig met ralgeleiding

naaldlager

~-staQlband

_~--Dlenk

Ftrek

3 MEETOPSTELLING DIEPTREKSTRIP

3.1 INLEIDING

Een invloedsfaktor (fase) in het dieptrekproces is de flenswrijving. Hiervoor bestaan al theoretische modellen, wàaruit formules zijn afgeleid om de krachten te berekenen. Om de krachten te kunnen verifiêren met de praktijk is een meetopstelling nodig.

De stripdieptrekunit (fig. 3.1) is ontworpen voor het meten van wrijvings· krachten op de flens, de plooihouderkracht en de totale intrekkracht tijdens het dieptrekken van een strip. De totale intrekkracht is de kracht die de pers moet leveren tijdens de arbeidsslag. Van de meetopstelling kan de stempel· en matrijsradius veranderd worden, maar ook kan de plaatdikte gevariëerd worden. Het is de bedoeling dat hierdoor een verband zichtbaar wordt tussen de radii, flenswrijvingskracht en totale intrekkracht.

F plooihouder

_+Fstempel

I

r

~~=t_schotelveren­

_pakket

plooihouder

Ffrflens

trip

!:t::i:-S~~::lCC!::Z:IC:::zz:js::&::'!:P:Z:CZ::Z::::l!I2!:~~I:::!i:i!~c

onderslede

Ffrflens

'-t-t-+-t--krach

t-opnemer

radiuspl4at

__

~

____

~

______

~----

__

~~

__

~~~o~nd~emlok \

\ onderplaat

Samenstellings· en onderdeeltekeningen van de stripdieptrekunit zijn in Deel 2 samengevoegd. In dit hoofdstuk worden diverse keren POS nummers gege· ven van onderdelen zodat deze makkelijk in de samenstelling (Deel

2'

terug te vinden zijn. Bij het lezen van dit hoofdstuk is het aan te bevelen de samen-stellingstekening er naast te leggen, zodat het desbetreffende POS nummer direkt terug te vinden is.

De meetopstelling is voorzien van twee krachtopnemers ( bijlage 6) waarmee de flenswrijvingskracht (Ffr tlenl' gemeten wordt. De intrekkracht (Ftot') wordt

gemeten met de op de pers gemonteerde krachtopnemers. De plooihou-derkracht kan niet direct gemeten worden. Deze kan bepaald worden door de indrukking van de schotelveren . te meten en te vergelijken met vooraf gemaakte kracht-weg krommen van de schotelveren.

Door de invloed van de krachtopnemers (zie 3.3) dienen de tolerantie-eisen van de stripdieptrekunit te worden verzwaard. Dit wil zeggen dat er passin-gen nodig zijn om de krachtopnemers

.ilI.1:ili1

recht te belasten zodat er zeker de juiste kracht wordt gemeten en dat er door scheef belasten geen puntlast op komt zodat ze overbelast worden. Sommige vlakken zullen hierdoor gesle-pen moeten worden om de nodige paralliteit te krijgen, zoals b.V. de aanleg-vlakken waartussen de krachtopnemer geplaatst is, de onderplaat e.d.

3.2 WERKING VAN DE MEETOPSTELLING

De werking van de opstelling zal hier globaal gegeven worden, maar is niet zo uitgebreid dat de meetopstelling er mee kan worden bediend. Hiervoor zal een uitvoerige handleiding (gebruiksaanwijzing) geschreven moeten worden. De opstelling bestaat in hoofdzaak uit de stempel en de matrijs.

De POS nummers waar naar verwezen wordt, zijn terug te vinden in de samenstellingstekening in Deel 2 van het verslag.

.. Oe stempel is eenvoudig en kan uitgerust worden met diverse radii. .. Oe matrijs bestaat in hoofdzaak uit (fig 3.1):

- onderblok; - plooihouder; - onderslede; - krachtopnemers; - radiusplaat.

Om te starten moet er een strip tussen plooihouder (POS 39 en 10) en onderslede (POS 32) en tegen de aanslagen (POS 8) worden geplaatst. Op de krachtopnemers (POS 28) moet een voorspanning aangebracht worden met de stelschroef (POS 33). Deze duwt via een veer (POS 34) tegen de onder-siede en de krachtopnemer . Hierna mag de plooihouderkracht pas aange-bracht worden. Als dit is gebeurd, moet de bout (POS16) aangedraaid worden (met de hand), zodat de schotelveer (POS 13) licht op de bovenplaat (POS 44) drukt. Oe strip is belast met de plooihouderkracht en de krachtop-nemer heeft een voorspanning, zodat deze gereset kan worden (0 stand bij aanvang van de proef). Oe meetopstelling is nu klaar voor de proef.

Met de pers kan de stempel omlaag worden gebracht tot de gewenste diepte. Tijdens de arbeidsweg kunnen de optredende krachten afgelezen

en/of met randapparatuur vastgelegd worden. Zodra de strip onder de

plooihouder uitgetrokken wordt, treedt de schotelveer in werking (zie 3.4.5) om de plooihouderklap op te vangen. Als de stempel omhoog wordt ge-bracht, kan de getrokken strip eruit worden gehaald. Om een nieuwe blenk in te kunnen brengen moet eerst de plooihouderkracht worden verwijderd. Dit moet niet gebeuren met de bouten om de plooihouderkracht (POS 17) aan te brengen, maar met de bouten van de bovenplaat (POS '5). Wanneer de bouten van de bovenplaat losgedraaid worden, zal deze met de plooihouder door de drukveren omhoog worden getild. Zo kan een serie strips worden getrokken met gelijkblijvende plooihouderkracht. Dit wordt ook besproken in 3.4.6. Nu kan er een nieuwe strip ingeschoven worden en de bouten kunnen weer aangedraaid worden. Oe volgende proef kan beginnen.

3.3 DE KRACHTOPNEMERS

De twee krachtopnemers worden toegepast om de optredende schuifkrach-ten te meschuifkrach-ten. Het zijn kwartskristallen van de firma Kistier (bijlage 6). De krachtmetingen waarvoor ze kunnen worden toegepast variêren van dynami-sche tot korte statidynami-sche. Met korte wordt hier een tijdsbestek van 5 minuten bedoeld.

De opnemers hebben een grote stijfheid, wat gunstig is voor het meten van snel veranderlijke dynamische krachten en de geringe invloed op de stijfheid van het te meten objekt.

Het is een vereiste dat de oplegvlakken voor de krachtopnemer geslepen, parallel en voldoende stijf zijn om zodoende een goede krachtverdeling op het totale oppervlak te kreêren (fig. 3.2). De stijfheid komt mede tot stand door het harden van diverse vlakken.

De krachtopnemer wordt gecentreerd door een Teflon pen. Indien een stalen pen (of bout) wordt gebruikt, is een Teflon bus noodzakelijk als isolatie tussen binnenwand van de krachtopnemer en stalen pen (of bout). Door deze konstruktie kan geen lading naar andere gedeelten weglopen en kan er niets van buitenaf naar binnen stromen zodat de meting onbeinvloed is •

. Type 9504 ... 9574

3.3.1 Werking van een kristalopnemer

De te meten kracht F werkt door bodem en deksel direkt op de kwartslaag (lagen indien men in meerdere krachtrichtingen wil meten).

Proportioneel met de te meten kracht wordt een elektrische lading afgege-ven. Deze wordt door een elektrode opgenomen en door de stekker naar buiten gevoerd. Deze elektrische lading gaat naar een ladingsversterker, waar deze proportineel aan de lading omgezet wordt in een elektrische spanning. Hierdoor vervallen de invloeden van opnemerkabels e.d grotendeels. De elektrische spanning kan dan op diverse wijze worden geregistreerd.

~--~.--~~~~~~

1

I

~I~-krachtopneme r

ladings-

registra

tie-versterker

appararuur

Figuur 3.3. Krachtopnemer met randapparatuur

3.3.2 Keuze van de krachtopnemer

De keuze van een krachtopnemer , wordt meestal niet gebaseerd op het meetbereik, maar op de afmetingen en stijfheid. De krachtrichting(en) waarin gemeten moet worden, staan meestal vooraf al vast.

Bij de stripdieptrekunit is de krachtrichting bekend zodat het type (soort) krachtopnemer vast staat. Omdat de unit weinig ruimte biedt, heeft een kleine krachtopnemer duidelijk de voorkeur. Wordt een grotere opnemer gekozen, dan zal de onderslede en daardoor ook de unit groter ontworpen moeten worden.

De stijfheid komt als volgende. Wanneer deze te laag is kunnen de metingen van vooral snel veranderlijke dynamische krachten sterk afwijken. Meestal is het gewenst een zo stijf mogelijke opnemer te gebruiken, om zodoende een minimale invloed op de meting uit te oefenen. Het meetbereik van de opnemer moet natuurlijk wel voldoende zijn, omdat deze nooit overbelast mag worden.

Wanneer alle eisen vastgesteld zjjn kan een keuze worden gemaakt uit de katalogus (bijlage 6).

3.4 GEMAAKTE BEREKENINGEN EN AANDACHTSPUNTEN

3.4.1 Krachtenanalyse

Om de opstelling te kunnen bematen moeten diverse onderdelen worden doorberekend. Hiertoe is een krachtenanalyse gemaakt om de optredende krachten te bepalen (bijlage 2). Op grond van deze berekeningen is van de onderdelen de benodigde grootte enlof sterkte bepaald zodat de opstelling sterk genoeg en niet zwaar overgedimensioneerd zal zijn.

De vervormingen van de onderslede en de radiusplaat is berekend met het eindig elementen pakket GIFTS. Dit is juist bij deze delen gedaan omdat de krachtopnemer er tussen geplaatst is.

Hiervoor zijn twee modellen ingevoerd, één vergelijkbaar met de onderslede en één met de radiusplaat (bijlage 2). Gebleken is, dat de vervormingen, die voortkomen uit de intrekkracht en plooihouderkracht, heel klein zijn. De vervorming (doorbuiging) van de radiusplaat wordt bovendien opgevangen door de voorspanveer ( zie 3.4.6) om er zeker van te zijn dat de krachtmetin-gen niet be invloed worden.

3.4.2 De stiften

De stiften die gebruikt worden voor de geleiding van de plooihouder en de onderslede ( fig.3.4) zijn ponsnippels van staal met een hardheid van 62·64

HRC.

Figuur 3.4. Plaatsing van de stiften

De diameterberekeningen van de stiften (bijlage 3) zijn uitgevoerd volgens Roloff/Matek [1

J.

Als eerste wordt een ontwerpberekening gemaakt van de benodigde diameter. Vervolgens wordt deze diameter gekontroleerd op:

• buigspanning; • schuifspanning; - vlaktedruk.

Zodra blijkt, dat de stift op één of meerdere van hierboven genoemde punten niet voldoet moet een grotere stiftdiameter worden gekozen. De stift moet opnieuw worden gekontroleerd op de gestelde eisen. Dit iteratieproces leidt tot een minimum diameter, waarna via een veiligheidsfaktor de einddiameter wordt vastgelegd

3.4.3 De bouten

Om de opstelling beter en goedkoper maakbaar te houden is ontworpen op deelfabrikage. Hierdoor zijn er in opstelling veel bouten gebruikt om deze delen aan elkaar te bevestigen.

De belasting op hoog belaste bouten is gekontroleerd (bijlage 4) met Ro-loff/Matek [1] op:

- trek-en/of drukspanning; - wringspanning;

- vlaktedruk.

3.4.4 Terugslagveren

Onder de bout (POS 16) zijn twee schotelveren geplaatst (fig.3.5) die de klap van de plooihouder moeten opvangen op het moment dat de flens er onderuit schiet. De bout (POS 16) kan als de plooihouderkracht is aangebracht, met de hand worden vastgedraaid, zodat er geen speling is tussen schotelveren, boutkop en bovenplaat. De schotelveren zijn zo berekend, dat bij maximale belasting de indrukking kleiner is dan de minimale stripdikte van 1 mmo Hierdoor kan de onderslede nooit worden geraakt door de plooihouder.

117 116 1S ~=-..$~~"l~:--I--I--~---1---terugslQg. ll- veren --I--uovenplQQ~ ::::::;:: ... ---t--drukverell ~-I---zijplaat

1~~~~~~-L-pIOOi-houder

Oe plooihouder oefent door het schotelverenpakket een kracht uit op de strip. Zodra de strip onder de plooihouder uitgetrokken wordt, wil deze omlaag komen en op de onderslede botsen. Door bout (POS 16) die in de plooihouder gedraaid is en via de schotelveren op de bovenplaat rust, wordt dit nu tegengehouden. Oe schotelveren dienen als sChokdemper. Indien de schotelveren met bout niet aangebracht waren, zou de klap opgevangen moeten worden door de stiften in onderslede en onderblok. Dit is slecht voor de geleiding van de slede maar tevens voor de krachtopnemers en zal de op-stelling na enige tijd onbruikbaar maken.

3.4.5 Drukveren voor de bovenplaat

Onder de bovenplaat zijn twee veren geplaatst (fig.3.5) die de bovenplaat omhoog kunnen drukken. Dit gebeurt zodra de bouten (POS 15) losgedraaid worden. De bovenplaat zit met een bout aan de plooihouder verbonden. Dit is gedaan om er gemakkelijk een nieuwe strip in te kunnen schuiven zonder dat de bouten, waarmee de plooihouderkracht aangebracht is, verdraaid hoeven te worden. Het werkt als volgt:

- strip is getrokken;

- bouten (POS 15) losdraaien;

- bovenplaat en plooihouder worden resp. omhoog gedrukt/getrokken; - nieuwe strip ingeleggen;

- bouten (POS 15) weer aandraaien.

3.4.6 De voorspanveren

De voorspanveer (tig.3.6) dient om:

*

de krachtopnemer een voorspanning te kunnen geven.

_---f-:,i:---

kracht ..

opnemer

s

tetschroef

'-+'---

vso rSfXln

.-veer

radius-plaat

Figuur 3.6. Schematische opstelling van de veren

Met de veer wordt een voorspanning gegeven, zodat bij de start van het dieptrekken de krachtopnemer al licht belast is. Als voor aanvang dan gereset wordt, is het startpunt vastgelegd. Wanneer geen voorbelasting aangebracht wordt, bestaat de kans dat de beginfase van het dieptrekken niet geregistreerd wordt.

Wanneer de plooihouderkracht eerst aangebracht wordt. kan er geen voor-spanning aangebracht worden omdat de wrijvingskracht die tussen plooihou-der, strip en onderslede werkt dan overwonnen moet worden met de veer. Als er op laatst genoemde wijze wordt gewerkt, ontstaan er ook beschadi-gingen op de strip, zodat de wrijvingskrachten die tijdens het dieptrekken ontstaan groter zullen zijn.

Oe radiusplaat (fig. 3.6) wordt belast met komponenten van de totale intrek-kracht waardoor een doorbuiging ontstaat. Doorbuiging van de radiusplaat kan met de voorspanveer opgevangen worden omdat deze een veel lagere veerkonstante heeft dan de krachtopnemer. Oe afwijking in de door de krachtopnemer te meten kracht zal hierdoor verwaarloosbaar zijn.

3.4.7 De rechtgeleiding

De rechtgeleiding is gekonstrueerd met behulp van stiften en stangen ( figuur 3.7). De geleidingsweg is de indrukking van de krachtopnemers, die erg klein is (- 0.01 mm). Hierdoor kan gesteld worden dat de verplaatsing alleen horizontaal is. Bij een grotere geleidingsweg komt er een kleine vertikale verplaatsing bij. De slede zal via een kromme bewegen. De keuze van de geleiding is op de volgende punten gebaseerd:

- zeer kleine geleidingsweg; - zelf te fabriceren; - eenvoudig te fabriceren; - goedkoop.

bewegin gsvrijheid

-...

-t---onderslede

+-+--stangen

stiften

+---onderblok

Figuur 3. 7. Konstruktie van de rechtgeleiding

3.4.8 Stift/gat- passingen

In de sleden en stangen ( POS 32/39 en POS 49/54) zijn de volgende passingen gebruikt:

- pen in stang d.m.v. perspassing; - pen in slede d.m.v. losse passing.

Juist deze passingen zijn gekozen omdat:

- het buigend moment in deze situatie het kleinst is en opgenomen wordt door de stangen (zie bijlage 3 stiftberekeningen);

- door de verplaatsing van de onderslede ontstaat een rolbeweging van de stiften, in de onderslede dan wel in de stangen. Aangezien het kontaktop pervlak van de stiften in de onderslede groter is dan in de stangen, is de vlaktedruk hierdoor minder zodat de optredende wrijving kleiner zal zijn.

4 MODELLERING

4.1 INLEIDING

Er zijn verschillende modellen die het dieptrekproces beschrijven. In dit rapport gebruik ik hiervoor het Flensmodel van Siebel [8]. Met dit flensmodel kan de totale intrekkracht die nodig is om de flens naar binnen te trekken, berekend worden. Door de kritische wand belasting als totale intrekkracht in te vullen, kan de dieptrekverhouding Bo max, waarbij net geen scheuring optreedt, worden bepaald.

Figuur 4. 1. Optredende krachten tijdens het dieptrekken

De totale intrekkracht is opgebouwd uit deel krachten. Met de formules kan vooraf een voorspelling van de optredende krachten worden gemaakt. Achteraf kunnen gemeten waarden met theoretische waarden vergeleken worden. Er kan zo worden nagegaan in hoeverre de theorie met de praktijk overeenstemt.

In de meetopstelling is de blenk niet rond maar heeft de vorm van een strip. Hierdoor vervalt de stuikkracht (Ft in fig. 4.1). De andere drie formules zijn zodanig aangepast dat ze weer gebruikt kunnen worden. Het gaat hier om eerste graads benaderingen. Een verdere toelichting op de formules wordt niet gegeven, omdat dit niet in het kader van de opdracht ligt.

4.2 VERGELIJKINGEN VAN HET FLENS MODEL

Oe voor het dieptrekken benodigde stem pel kracht, uitgaande van een ronde blenk, kan naar Siebel en Panknin l8] opgesteld worden uit de volgende deel krachten: omvormkracht: buigingskracht: wrijvingskracht: wrijvingskracht: er geldt:

noodzakelijke stuikkracht om de flens te vervormen

benodigde kracht om een deeltje 2 maal te buigen

wrijvingskracht over de trekradius

. wrijvingskracht tussen plooihouder en matrijs

(4.1)

Om de deel krachten voor het omvormen en buigen te berekenen worden formules uit Ramaekers, Houtackers en Peeters (4) genomen, voor de wrijving formules uit Wouters [5l:

F·omv

=1,1*~

_PpO*[ln

~o

+€o]

n*lnp

(4.2)

F·b

_(4.3)

(4.4)

(4.5)

p1

=

wrijvingscoëfficiënt van de radius;

De flenswrijving is afhankelijk van de plooihouderdruk. Hiervoor wordt de vergelijking volgens Siebel {9] genomen.

(4.6)

Deze betrekking geeft de minimale ptooihouderdruk om plooivorming van de flens te onderdrukken.

4.3 AANGEPASTE VERGELIJKINGEN VOOR DE DIEPTREKSTRIP

Bij de stripdieptrekunit valt de omvormkracht van de flens weg omdat er geen materiaal wordt gestuikt in de flens. Wegens de verandering van blenk-vorm (van rond naar strip) zijn de afleidingen aangepast en zijn de volgende gewijzigde formules voor het berekenen van de deel krachten ontstaan.

Nu geldt:

Ftot' ... Fb+Ffr flens + Ffrradius (4.7)

De aangepaste deel krachten zijn als volgt:

(4.8)

(4.9)

(4.10)

4.4 HET VERGELIJKEN VAN BEREKENDE MET GEMETEN WAARDEN

Met de meetopstelling wordt Ftot', Fpi en Ffrflen• gemeten. Er kan nagegaan

worden of Ffrflenl theoretisch met praktisch afwijkt en p flens kan bepaald worden als funktie van stempel- en matrijsradius. Uit de verschillen die door radiusvariatie tot stand komen kunnen konklusies worden getrokken.

4.4.1 De wrijvingscoäfficiänt

Uit onderzoek door Doege [3] blijkt de wrijvingscoëfficiënt onder andere afhankelijk van de perssnelheid en van de matrijstemperatuur te zijn. Deze invloeden kunnen met de meetopstelling niet meegenomen worden.

Uit Wouters [5J blijkt dat er een grote invloed is van het wrijvingsaandeel op de totale intrekkracht, bij dieptrekken met grote stempeldiameters. Dit wordt ten dele verklaard door het toenemend oppervlak en de toenemende minimale plooihouderdruk. Oe totale intrekkracht stijgt bij grote produkten veel sterker dan bij kleine produkten. Hieruit blijkt dat kleine variaties van de wrijvings-coëfficiänt bij grote produkten een grotere invloed hebben dan bij kleine produkten. Een kleine wrijvingstoename kan dan al tot scheurvorming lijden. Het is dan ook van belang dat er juiste waarden ( van p) ter beschikking zijn, zodat direkt met een grootst mogelijke dieptrekverhouding kan worden gewerkt. Dit omdat een produkt dan met zo min mogelijk trekken gevormd kan worden.

4.4.2 Voorspelling van de te meten krachten

Om een idee te krijgen in de grootte van de optredende krachten, is in bijlage

5 met de formules uit paragraaf 4.3 de maximaal optredende intrekkracht voor een strip met 80 = 1 mm en

fm

= 1 mm berekend. Deze blijkt ongeveer

5 SLOTWOORD

De stripdieptrekunit is ontworpen voor de Hogeschool Eindhoven en de Technische Universiteit Eindhoven. Tijdens het ontwerpen is rekening gehouden met o.a. de maximale inbouwhoogte onder de persen en de T-gleuven in onder- en bovenplaat van zowel Vremacpers (HSE) als schoenpers (TUE). Hierdoor is de unit, zonder aanpassingen, op beide persen te gebrui-ken.

De toepassing van de unit is bij de TUE anders dan bij de HSE.

*

Bij de TUE moet een testprocedure opgesteld worden, zodat er proeven

kunnen worden gedaan. De resultaten ervan kunnen dan geverifiëerd worden met de opgestelde modellentheorie. Dit om het dieptrekken meer voorspelbaar te maken.

*

Bij de HSE zal de unit hoofdzakelijk als praktikumopstelling worden ge

brui kt, met als doel dat de student een beter inzicht krijgt in het dieptrek-proces. In een later stadium kan de unit een zelfde doel krijgen als op de TUE.

De stripdieptrekunit zal twee maal gemaakt worden, waarbij de krachtopne-mers met randapparatuur hoofdzakelijk de prijs bepalen.

LITERATUURLIJST

[1 ] [2} [3] [4] [5] [6] [7] Roloff. Matek. Vladimir, V. Hasek. Doege, E. Grahnert. Ramaekers,J.A.H. Houtackers,L.J.A. Peeters,P.B.G. Wouters,A.C.E. Witthüser,K.P.

Maschinenelementen. Normung rechnung -gestaltung, Tabellen. Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig 1986.

Beurteilung der Schmierstoffe beim ziehen groBen unregelmaBigen Blechteilen. Blech Rohre Profile 32 (1985) 9, p 497-502.

Der EinfluB der Werkzeugstoffe und Schmierstof-fe auf den Kraftbedarf beim tiefziehen. Instituut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Universität Hannover.

Plastisch bewerken van metalen, procesbe-heersing in de onderdelen fabrikage. OMTEC, Mierlo, 1989.

Invloed van de wrijvingscoêfficiênt en de plooihouderdruk bij het dieptrekken van grote produkten. Afstudeerverslag T.U.E. WPA nr.0911, 1990.

Untersuchung von Prüfverfahren zur beurteilung der Reibungsverhältnisse beim tiefziehe, Univer-sität Hannover, 1980.

Machinale Plaatbewerking, kursus dieptrekken, krachten, spanningen en vervormingen. TNO, Metaalinstituut, Apeldoorn, zj.

(8) Siebel,E. Ziehverfahren der 81ech verarbeitung. Metalkun-Panknin,W. de 47 (1956) 4, P 207 - 212.

(9] Gruning,K. Umformtechnik, Friedr. Vieweg & Sohn, Braun-schweig, 1980.

[101 Romanovski,W,P. Handboek voor de moderne stanstechniek.

(11] Kals,J.A.G.

Kluwer, Deventer, zj.

Grondlagen van de Mechanische Technologie, Dieptrekken. Kollegediktaat 4744 1968-1969,

BIJLAGE 1

SCHOTELVEER BEREKENINGEN

Berekening schotelveer plooihouder

L.

=

175 mm; Lp

=

68 mm; Bo

=

25 mm;

Figuur 8. 1. 1. Dieptrekstrip

Bij de berekening wordt uitgegaan van stripmateriaal Fe 360 (St 37).

Na invullen van formule B.1.2 volgt Ad

=

2125 mm2_•

P _[{A -1)3+ Bo ] oB

,pl- t'omax 200*somin 400

Bo max = 2,5; oB .. 400 N/mm2 _{uit lit. [11: So min = 1 mmo}

Invullen van formule B.1 .3 geeft: Ppl

=

3 N/mm2_•

Lit [11] geeft voor staal met So

<

0,5 mm Ppi = 3 N/mm2

en met So

>

0,5 mm Ppi

=

2,5 N/mm2

De gevonden waarde P pi = 3 N/mm2 stemt hiermee goed overeen.

Invullen van formule B. 1. 1 met formule B.1.2 en B.1.3 geeft:

F pi = 6500 N. Per plooi houder dus 3250 N.

(B.1.1.)

(B.1.2.'

Hieruit volgt schotelveer S 83440 van Tevema, met een Fmax van 3364 N. Oe schotelveren worden dubbel gestapeld. zodat Fschotelveren ook verdubbelt naar 6728N, afgerond 6750N. Het dubbel stapelen is gedaan om de strip een grotere plooihouderkracht te kunnen geven. Oe strip zal, omdat er geen plooivorming in de flens ontstaat, makkelijker onder de plooihouder uitgetrokken worden. Door Fschotelveren te verdubbelen wordt dit tegen gegaan. Oe bedoeling van het om en om stapelen van de veren is. de kracht over een grotere indrukking aan te kunnen brengen. Je kreëert daarmee een fijnafstelling door de veerstijfheid omlaag te brengen.

Berekening schotelveer plooihouderklap

Figuur B. 1.3. Schematische voorstelling van de schote/veren

pi

ooi

houder

VE!!r

vboutveer

s,

- - - - -... $ (...,.,)

Uit figuur 8.1.4 blijkt dat de benodigde kracht (F2), om de plooihouderklap (F1) op te vangen, iets lager mag zijn dan de maximale plooihouderkracht. Zodra de strip er onderuit getrokken wordt wil de veer naar zijn beginstand ( s1 - 0) en moet boutveer in werking treden. Dus s 1 is voor plooihouderveer eindstand en voor boutveer beginstand.

Door het aanbod in schotelveren in samenhang met de beschikbare inbouw-ruimte kan de schotelveer, een maximale kracht opvangen die groter is dan plooihouderkracht. Het zijn 2 Tevema schotelveren die samen een kracht kunnen opnemen van 2

*

3874 = 7748 N.

BIJLAGE 2 KRACHTENANALYSE

Krachtenanalyse Plooihouder

-+---plooi-houder

/

tll"'t~!"

Figuur 8.2. 1. Schematische voorstelling plooihouder

..

f ...

~.~~---r---~

~---=~L---~fvl

Figuur 8.2.2. Schematische belasting op plooihouder

Fpi = Fplooihouder en volgt uit bijlage 1. FpI= afgerond 6750 N.

1:

Fvertikaal = 0 1:Mt.o.v. A

=

0 1:FHOrilrOneaal = 0

(B.2.1 )

(B.2.2)

(B.2.3)

Uit formule B.2.1, B.2.2 en B.2.3 volgt: Krachtenanalyse Onderslede

FVI

I I / I I L

strip

I

₁

-<Ir

-<p-

stang

I

en

;::

.

~

_slede

onder

I

I

onde

.

-$=--<f)-

blok

-

stift

r-en

Figuur 8.2,3. Schematische voorstelling Onderslede

Figuur 8.2.4. Schematische belasting op onders/ede

Vervormingen onderslede berekend met GIFTS

Het eerste model van de onderslede dat we ingeven om te berekenen is een model volgens figuur B.2.5. Wanneer de strip nog juist niet onder de plooihou-der uitgetrokken is, staat de plooihouplooihou-derkracht op de punt van de onplooihou-derslede zoals te zien is in figuur B.2.5. Het tweede model is de onderslede waarop de plooihouderkracht is aangebracht. Er is dan sprake van een vlakbelasting zoals te zien is in figuur B.2.8.

Oe in tabel B.2.1 en B.2.3 genoemde punten (onder POINT) zijn de knooppun-ten van de onderslede, zoals deze in figuur B.2.6 en B.2.9 zijn aangegeven. Onder X, Y en Z zijn de verplaatsingen van een punt gegeven in meters ([m]).

Oe in tabel B.2.2 en B.2.4 genoemde nummers (onder ELEM NO.) zijn element-nummers van de onderslede, zoals deze in figuur B.2.7 en B.2.10 zijn aangege-ven. Onder S 11 en S22 ( resp. ox en oy) zijn de spanningen die op het element werken gegeven in NIm tl • Voor de duidelijkheid zijn alleen de belangrijkere

punten gegeven.

Op grond van de tabellen is gekonkludeerd, dat de vervormingen en spanningen veroorzaakt door de krachten zeer klein zijn en geen invloed op de metingen zullen uitoefenen.

F::8kN

y

~Z

X

TabeI8.2.1 Verplaatsingen van de onders/ede t.g. v. de lijnbelasting OISPLACEMENT INFORMATION POINT X Y 4 -3.187E-06 -5.579E-06 24 -7.450E-07 -4.695E-QS 25 -1.842E-06 -4.805E-07 26 -1.213E-06 -3.681 E-06 27 -5.540E-07 -2.38SE-06 28 -2.186E-07 -1.634E-06 29 -6.618E-09 -1.03SE-06 30 9.871E-08 -7.484E-07 31 1. 776E-07 -5.639E-07 32 2.548E-07 -4.961 E-07 68 -1.864E-07 -4.750E-07 75 -7.229E-07 -6.399E-07

TabeI8.2.2. Spanningen in de onders/ede t.g. v. de lijnbelasting

STRESSES-- ENVELOPE

ELEM ELEM PLANE ANGLE LOAO STR S11 S22

NO. TYPE CASE PT.

330M4 XY .00 1 1 -1.612E+06 -1.479E+07

340M4 XY .00 1 1 2.066E+04 -6.169E+05

35 OM4 XY .00 1 1 -4.315E+05 -7.526E+05

41 OM4 XY .00 1 1 -1.642E+06 -2.997E+07

42 QM4 XY .00 1 1 -4.717E+05 -9.907E+06 430M4 XY .00 1 1 -1.250E+06 2.714E+06 440M4 XY .00 1 1 5.854E+05 1.568E+06 450M4 XY .00 1 1 1.364E+06 5.735E+05 460M4 XY .00 1 1 5.728E+05 2.667E+05 470M4 XY .00 1 1 -6.129E+04 -1.415E+04 480M4 XY .00 1 1 -5.066E+04 1.689E+05 490M4 XY .00 1 1 2.777E+05 -3.492E+07 500M4 XY .00 1 1 4.633E+06 -9.S82E+05

51 OM4 XY .00 1 1 2.188E+06 2.597E+06

57 OM4 XY .00 1 1 1.152E+07 -3.828E+07

58 OM4 XY .00 1 1 1.833E+07 6.618E+06

LOADING CASE 1

4

25

24

~ ~\:.;..;.7"'5=--:_

--':r--_ -_ -_-

t-r-_-_-___

:~_-~~~:~~~~:~~~~:~~~~-,

26~

68

__

~~---r---T---T---;----~r---r---;

27

,1.-.-_

29

r---30

L_----~---r---;-~---T----~r---T---r---;

31

32

I ., . ..._ . I ..

LOADING CASE 1

STRESS

Lx

5.000E+07

57\

~8

__ 59

-

• •

-

. ~--

..

49

"'" 5 0

,51

...

...

..

-

..

~41

1

42

1

,

...

..

-

..

~~33

•

•

..

Jo

,..

-

.,.

-'\

·

..

..

..

.

,

..

"-

,

•

~

.

_.

-

L. . -

..

'"

•

•

'"

,.

•

-

-

...

..

_-

..

..

_•

..

_-

_"

._-_. I.

.1.

1"-

./+L·_·-+t-i--+-"I"'"

...

_I

Figuur 8.2.8. Schematische weergave anderslede met vlakbelasting

TabeI8.2.3. Verplaatsingen anderslede t.g.v. vlakbelasting

POINT 3 4 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 DISPLACEMENT INFORMATION

u

V 2.123E-10 -4.046E-10 -2.123E-10 -4.046E-10 5.628E-11 -1.989E-10 1.096E-10 -2.449E-10 1.542E-10 -3.222E-10 1.532E-10 -2.867E-10 6.069E-11 -2.011 E-10 -6.985E-12 -2.451 E-1 0 1.492E-17 -2.878E-10 6.985E-12 -2.451E-10 -6.069E-11 -2.011 E-1 0 -1.532E-10 -2.867E-10 -1.542E-10 -3.222E-10 -1.096E-10 -2.449E-10 -5.628E-11 -1.989E-10 -6.186E-12 -1.261 E-10 1.020E-11 -9.000E-11

Tabe/8.2.4. Spanningen in de anders/ede t.g. v. v/akbe/asting

STRESSES-- ENVELOPE

ELEM ELEM PLANE ANGLE LOAD STR S11 S22

NO. TYPE CASE PT.

41 OM4 XY .00 1 1 2.202E+02 -3.964E+03

420M4 XY .00 1 1 -4.124E+01 -2.119E+03 430M4 XY .00 1 1 -5.886E+02 -1.833E+03 440M4 XY .00 1 1 -9.160E+02 -3.437E+03 450M4 XY .00 1 1 -9.160E+02 -3.437E+03 460M4 XY .00 1 1 -5.886E+02 -1.833E+03 470M4 XY .00 1 1 -4.124E+01 -2.119E+03 480M4 XY .00 1 1 2.202E+02 -3.964E+03 490M4 XY .00 1 1 2.316E+02 -3.716E+03 500M4 XY .00 1 1 8.605E+01 -4.469E+03

51 OM4 XY .00 1 1 -9.625E+02 -4.411E+03

520M4 XY .00 1 1 -8.474E+02 -3.404E+03

530M4 XY .00 1 1 -8.474E+02 -3.404E+03

540M4 XY .00 1 1 -9.625E+02 -4.411 E+03

55 OM4 XY .00 1 1 8.605E+01 -4.469E+03

560M4 XY .00 1 1 2.316E+02 -3.716E+03

57 OM4 XY .00 1 1 2.005E+02 -3.943E+03

58 OM4 XY .00 1 1 6.914E+02 -4.080E+03

59 OM4 XY .00 1 1 9.893E+01 -4.084E+03

600M4 XY .00 1 1 -1.196E+03 -3.892E+03

61 OM4 XY .00 1 1 -1.196E+03 -3.892E+03

620M4 XY .00 1 1 9.893E+01 -4.084E+03

630M4 XY .00 1 1 6.914E+02 -4.080E+03

4

26

27

13

2 9

LOADING CASE

1.

25

24

23

22

21

r

----\

...

--~

-20

19

3

18

1

6

I

I --I

-d

----1/1

--

--

_.

LOADING CASE 1

STRESS

Lx

6.000E+03

1 - - - -

,

I _\

\

~

rr

57\

.

58

I

-

_,"

_"\

r-

\\

""63

/64

49 \

lf

.I,

~

\\

₁₅₆

_Ti

I

f

\

\

:-r

~

₄₁

1

_'f

\ 1

48

-,~~

I

34

,

7

~

I

,39!40~

~

,

"

I

\

,

_"

;

---

_...

_•

_.

-"

't

.

_"

"

..

.

•

•

..

...

,.

..

,

I

...

-

..

•

•

..

-

..

I - - -~

DEFLS.

Lx

QEFL ...

ANC

STRçSSES

(ENV. )

5.0pOE-10

Vervormingen radiusplaat berekend met GIFTS

Om inzicht te krijgen in de verplaatsingen van de radiusplaat is een model ingebracht. De verplaatsingen komen voort uit komponenten van de totale intrekkracht die is voor te stellen als een lijnbelasting op diverse radiuspunten zoals te zien is in figuur 8.2.11.

De in tabel 8.2.5 aangegeven punten (onder POINT) zjjn de knooppunten, die aangegeven zijn in figuur 8.2.12. De waarden in de tabel zijn de verplaatsingen van de desbetreffende punten in meters ([m]).

De in tabel 8.2.6 aangegeven nummers (onder ELEMEN NO) zijn de element-nummers die aangegeven zijn in figuur 8.2.13. In deze tabel staan de

spannin-gen die op de desbetreffende elementen werken in N/m2_{• 511 = ox en 522 =}

uv.

Voor de duidelijkheid zijn minder belangrijke punten weggelaten.

z~x

TabeI8.2.5. Verpaatsingen van de radiusplaat t.g.v.lijnbelasting

DISPLACEMENT INFORMATION

POINT X Y

z

RX RY

11 .OOOE +00 .OOOE +00 -1.074E-04 -3.858E-03 -5.427E-03 12 .OOOE+OO .OOOE+OO -1.499E-04 -5.304E-03 5.954E-l0 13 .OOOE+OO .OOOE+OO -1.074E-04 -3.858E-03 5.427E-03 17 .OOOE + 00 .OOOE + 00 -2.412E-05 -2.873E-03 1.248E-03 18 .OOOE+OO .OOOE +00 -3.397E-05 -4.043E-03 -1.091 E-11 19 .OOOE+OO .OOOE+OO -2.412E-05 -2.873E-03 -1.248E-03 20 .OOOE+OO .OOOE+OO -4.959E-05 -3.094E-03 2.553E-03 21 .OOOE +00 .OOOE +00 -6.968E-05 -4.323E-03 -1.782E-11 22 .OOOE+OO .OOOE+OO -4.959E-05 -3.094E-03 -2.553E-03 23 .OOOE+OO .OOOE+OO -7.726E-05 -3.339E-03 3.947E-03 24 .OOOE+OO .OOOE+OO -1.082E-04 -4.639E-03 -6.741E-11 25 .OOOE+OO .OOOE+OO -7.726E-05 -3.339E-03 -3.947E-03

Tabel 8.2.6. Spanningen in de radiusplaat t.g. v. lijnbelasting

STRESSES- ENVELOPE ELEM ELEM

NO. TYPE

PLANE ANGLE LOAD STR S11 6 QB4

XY

7 QB4

XY

10 QB4 XV 11 QB4 XV 13 QB4 XV 14 QB4 XV 15 QB4

XY

16 QB4 XV CASE PT. .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 .00 1 1 1.090E+08 1.090E+08 1.911E+08 1.9'1E+08 1.214E+08 2.697E+08 2.697E+08 1.214E+08 S22 8.632E+06 8.632E+06 3.043E+07 3.043E+07 9.915E+06 2.404E+07 2.404E+07 9.915E+06

...----_._---,--"...,....,~.."...-~.

= = :

-LOADING CASE 1

LOAOINS CASE 1

STRESS

Ax

6.000E+OB

"'-14

OEFLS.

~x

..1. _ _

2_.

~O~.:P~

BIJLAGE 3 STIFTDIAMETERBEREKENING Diameterberekenjng Dlooihouderstiften Fl2 F/2 . ; - - _ plooi-houder ~~

,+----

stung ""'--- stift

Figuur 8.3.1. Schematische voorstelling van de stiftkonstruktie

Gebruikte passingen

- stiften in plooihouder met losse passing bevestigd; - stiften in stangen met vaste passing bevestigd.

Hieruit volgt m.b.v. lit[1J voor het maximale buigmoment:

FHMAX

=

FH1

=

5500 N (bijlage 2); S. volgens figuur B.3.1.

Zodat Mb_rnax = 13750 Nmm O'lijn M lijn I

r-i

I I F/2 I I

~Mbmax

Ss

F/2

Figuur 8.3.2. D- en M lijn van de stiften

Ontwerpberekening van de stiftdiameter volgens Ilt [1]

d=k

F

=

FH1

=

5500 N, (bijlage 2); k

=

1,2 , uit tabel B.3.1;

CB

=

1,6, uit tabel B.3.2; abzul

=

170 N/mm2, uit tabel B.3.3.

Deze waarden worden in bijlage 3 nog meerdere malen gebruikt.

Tabel 8.3.1. Inbouwfaktoren

k Einspannfaktor. abhiinsig VOM Einbaufall

k ., 1,8 fi1r Einbaufalll (Bolzen lose in Sta.nge U11d Gabel)

k ., 1,4 fi1r Einbaufall 2 (Bolzen fest in der Gabel)

k., 1,2 fi1r Einbauiall3 (Bolzen fest in der Stup)

Tabel 8.3.2. 8edrijfssituatiefaktoren.

""

...

..-_

_~)

....

...-

IC .. • d! .~

""

...

...

...

Elcttrilcht 111 ...

r..-.

GobIiM.5<hJd(_

==.-.r ...

101<111 1.0 ... 1.1

IIfmnluallnwchl_.IC_t«.

tIobefmaodunm. Stoa.n...JUnea ... 1Iow ...

...

!!. ... __ . . uel U ... 1.5

"_."-".Sipplt« ... lIo1he1\.

~.

...

1,6 ... l,o

Him""".S .. _.w~ tddlPllifla. ...

... ...

2 ... 1 -Tabel 8.3.3. Toelaatbare spanningen.

....

Altda~ &IIIIIIIîp ~ 1)

.ZeiIe

,..-

_{StIft-. ...}

_{PooI' ,,,_}

bIN/_

"

...

I StJ7.4.6 Stifte. Wellen. Naben UlO

11:

70

1 SISO. ClS. 9SlOK BoIzen. SUfte. Wellen 140 100 3 St 60. C3SK. C3SV. Bolzeo. Kerbaófte. 110 140 120

St SOK. 6.8. WcIIeD

9SMnPb28K

4 St 70. St6OK, C60V Belzen. Wellen 200 110 140

S CG. OT Naben 70

-

-6 GS Nabetl 8S

-

-(B.3.2)

Na invullen van formule B.3.2 volgt een diameter van 9 mmo Op grond van voorkeursmaten wordt dit een diameter van 10.

Kontrole OD buiging;

(B.3.3)

Invullen in formule B.3.3 geeft:

ob=220N/mm2

=

:> ob_zu1

Deze waarden van ob voldoet niet, probeer b.v. (/>12 in formule B.3.3. Invullen geeft nu:

ob=127 N/mm2

=

< ob_ZUl

Kontrole OD afschuiving:

Invullen in formule B.3.5 geeft:

Kontrole OD vlaktedruk:

p= CB*F ~p

Aproj zul

PZui = 200 N/mm2; (tabel B.3.3)

Invullen van formule B.3.7 en B.3.8 geeft:

(B.3.5)

(B.3.6)

(B.3.7)

(B.3.8)

De stiftdiameter van 12 mm voldoet aan de eisen. Door het toepassen van een zelf genomen veiligheidsfaktor van 1,2 wordt de uiteindelijke stiftdiameter

Diameterberekening Ondersledestiften

r,~v'=1----onder

slede

stift

/t---stang

Figuur 1.7 schematische voorstelling van de stiftkonstruktie

Gebruikte passingen:

• stiften in onderslede met losse passing bevestigd; • stiften in stangen met vaste passing bevestigd.

Hieruit volgt weer m.b.v. lit (1) invullen van formule B.3.1. FVMAX

=

F_V2

=

8500N, (bijlage 2). Dit resulteert in:

Mbmax = 21000 Nmm

D-lijn

H lijn

" Hbml1x Figuur B.3.4 D en M lijn van stiften

Ontwerpberekening van de stiftdiameter volgens Ut[1]:

ab_ZUll -ra_zul1 P_zul1 CB en k blijven gelijk.

Invullen van formule 8.3.2 geeft:

Kontrole OP buiging:

Invullen van formule 8.3.3 en 8.3.4 geeft:

Voldoet niet. Probeer een stiftdiameter van 14 mmo

Kontrole op afschuiving:

Na invullen van formule 8.3.5 en 8.3.6 volgt:

Kontrole op vlaktedruk:

Na invullen van formule 8.3.7 en 8.3.8 volgt:

p=50N/mm2_$.P ZU1

De stiftdiameter van 14 mm voldoet aan de eisen. Door de veiligheidsfaktor wordt de uiteindelijke stiftdiameter 16 mmo

BIJLAGE 4 BOUTBEREKENINGEN

In deze bijlage worden twee berekeningen gemaakt om de benodigde boutdia-meter te bepalen, van resp. bouten voor het aanbrengen van de plooi houder-kracht en voor het opvangen van de plooihouderklap.

Bouten voor het aanbrengen van de olooihouderkracht

o

I+_--~I~ef-1'""""'<T ...

t'::

..~---s

cho

teI-I F

veren

~~~~

... t ___

plooi

houder

' - - - - strip

Figuur B.4. 1. Bout met scha te/veer

Berekeningen volgens lit. [1

J.

F

=

F schotelveer

=

6750 N (bijlage 1); E

=

210.000 N/mm2;

v = veiligheidsfaktor =

a

(volgens Lit (1));

~ is te bepalen m.b.v. figuur 8.4.2 en is 2*L = 50 mmo

F" l< F" I<

-r-

---i

I

m.%

Figuur B.4.2. Kniksituaties

Invullen van formule B.4.1 geeft een d₃ van 6,1 mm, dit is een

Ma

bout.

Ma

volgt uit tabel 8.4.1.

Tabel B.4.1 Boutgegevens

Go...,.

_~

-~ _..

"'

....

dufdl • "aD

-....

_,

,

.... 1

,

<I,aD, 4~ OJS 0.138 0,643 0.460 0)71 SM I.J G.lS 1.1))8 0.893 0.131 0.63(1 4.38 .1.1 US 1)13 1.110 IJ? IJ!7S 4.64 2 0.4 1.140 1.$O'l 1.S67 0.245 00217 lll7 1.781 ".19 1.1 0.45 1_'08 1.'M8 lllIJ 0.216 D.l'" JJ9 1.980 J.7' J . 0.$ 1.675 V81 Z •• ,9 0.301 o.m SIlJ 4.415 3,41

U O,ó UlO 2.164 2.1$0 O.lba 0)25 ft.1' ft,lJl1O UI

..

' _{0,7 3.54S l.141 ).242 0;4l9 0)79}

'.7'

7,7"" J,óO

4" ..

0.1S • 41111 3.580 3,681 0.460 0.401\ liJ 10117 UI

S o.a •. ~ao 4,O1~ 4.134 O.~91 0.433 IU 1l,69 JolS

6 I 5,.lSO 4.113 4.917 0.613 0.541 10.1 11.11'1 3.41

••

1.25 7.188 6,466 6,641 0.767 0,677 Jól> n .... l.11

10· . t'l. 1.25 I.S 8.188 9.03(1 1._ 1,647 _{"'60 8)76 0.926 O.SIl} 0.161 0,617 4U SU 43.1. Sl.3O 2.18 J,Ol

Kgnlrgle gD verdraaisDanning

(8.4.2)

(8.4.3)

(8.4.4)

(8.4.5)

'ttzul='ttw/2=75N/mm2 (uit fig.B.4.3).

fP_s=12° volgens lito [1]

e·

': I

-150

"f""'"'Ioc....;---L/:

I

1 I X !

Invullen van formule 8.4.4 geeft een draaimoment van 6,5 kN/mm2

, dit in

formule 8.4.2 geeft:

Probeer met bout M10; invullen van formule 8.4.2 en B.4.3 geeft:

Kontrole OP drukspanninq

(B.4.6)

ReO.2 volgens opgave de boutleverancier. Invullen van formule B.4.6 geeft :

od=130

N/mm2

< od_ZU1

Kontrole op vlaktedruk

L, volgens fig. 8.4.4; H, volgens tabel 8.4.1; Pzul uit tabel 8.4.2;

(B.4.7)

Invullen van formule B.4.7 geeft: P

=

15 N/mm2 _{~ P}

zul, dus bout M10 voldoet.

Opm:bouten voor de bovenplaat worden belast met dezelfde kracht, dus zal ook daar volstaan kunnen worden met M10.

Tabel 8.4.2 Richtwaarden voor de vlaktedruk bij bouten

> GleilJlll'lller (Werbtofl)

Sdlnube (SpiIIdeI, i Mutter Prul lil N/mm'

SIIhI

I

GII6ei$en L.7

(LB. CIS. !lSMn:28K. St SOl GS. ON S _.10

CuSn· und CuAl·"", 10_.20 SIIhI (1.B. OS) 10._15

! KWISuloff .. hrdte.A * I) S ... IS

KUllSlSlOff .. NyJatron"') ... ss

Berekeningen boutdiameter voor het opvangen plooihouderkracht

Verschil met de vorige boutberekeningen is de verschillende belasting. Bouten (POS 15 en 17) krijgen tijdens het verdraaien de kracht op zich, terwijl bout (POS 1 6) in de plooihouder gedraaid zit en op het moment dat de flens onder de plooihouder uitgetrokken wordt de klap moet opvangen.

-+----BOUT

~=~::::~;----SC

hotel-veren

F

+---boven-plaat

plooi"

- + - - -

houder

Figuur 8.4.4. Inbouwsituatie van de bout

F.

az=~.s:oz _{A zul}

•

Fmax

=

F td\otlllv • .,

=

6750 N. OZzu!

=

ReO.2/2

=

300 N/mm2 (Iit. [1]).

ReO.2 volgens opgave boutfabrikant. Invullen van formule B.4.8 geeft:

oz = 130 N/mm2 _{:S OZzul' Een M 10 bout voldoet aan de eisen.}

Kontrole schroefdraad op vlaktedruk

Pzu! uit tabel B.4.2. Invullen van formule B.4.7 geeft:

P = 15 N/mm2 _{:S Pzu! dus bout M10 zal voldoen.}

BIJLAGE 5

VERWACHTE DIEPTREKKRACHTEN

Dieptrekken van een strip:

materiaal Fe 360 (St.37) So 2mm Bo 25 mm C 660 N/mm2 Bo 2,5 1 mm Pm

Fpl

Fpl

Figuur 8.5.1 Dieptrekken van een strip

Ftot' = Fb

+

Ffr flens

+

Ffrreclius (B.5.1 )

(B.5.2)

Invullen van formule B.5.2 geeft Fb = 76,2 kNo

Ffr flens

=

2 *112 * Fplooihouder

Invullen van formule 8.5.5 geeft Ppi = 3 N/mm2_•

Fpl

=

Ad

*

Ppi

Uit formule 8.5.5 en 8.5.6 volgt Fpi

=

6500 N.

p2 = 0,2 lit. [5]. Invullen van 8.5.4 geeft: Ffrflens=2,6kN.

Ffr radius = (e «·"1-1)

*

Ffr flens

p1 = 0,2 lit. [5]. Invullen van 8.5.7 geeft: Ffrradius=450N.

Invullen van formule 8.5.1 geeft: Ftot' = .. 80 kNo

(8.5.5)

(8.5.6)

BIJLAGE 6

KRACHTOPNEMERS MET TOEBEHOREN

9001 1631(1 1741 160 Bt

5011

Figuur 8.6. 1. Krachtopnemers met randapparatuur

Krachtopnemers 9001 (2*)(fig. B.6.2 en tabel B.6.1) Kabels (2*) 1631 C1 (fig. B.6.3) T-stuk 1741 (fig. B.6.4) Kabel 1601 B2 (fig. B.6.5) ladingsversterker 5011 (blz 55 specifikatie) 9001, 9011A ••• 9071A 14.8

.

.

i 7.35

....

9081A ... 9091A Figuur 8.6.2. Krachtopnemers AANSLUITINGEN kiag neg.

kiag pos./BNC pos. 3*BNC neg.

BNC pos./BNC pos. BNC neg.

Tabel B.6. 1 Informatie krachtopnemers

Technische Daten Données technlq ... TecIInIcaI Data

i'

I

t

;. :I

il'

i .5

i

l'

p-

~II

.. NN

;ia

lu

~I

lil

... 1

U. \1. ...

Jil

JIJ

Ijl

!i-i

ij

_ijl

iJJ

11

ti .... ""

alil

j§u

~~

TYPE lcN lcN '1cN pCIN N HIlI kNlpm oe pF d(mm)

8001 7.5 0.75 9 .-4,3 0.01 5 .1 -196 .. .200 -a 4,1 IOl1A 15 1.6 18 --4,3 0.01 15 .',8 -196 ... 200 -23 6,5 I021A 35 3.6 42 --4.3 0,01 80 -3.6 -196 ... 200 -37 10,5 I031A 80 6 72 --4,3 0.01 130 -a -196 ... 200 -54 13 1I041A 90 9 108 --4,3 0.01 240 -7.6 -196 ... 200 -55 17 1051A 120 12 144 --4,3 0.01 370 .g -196 •.. 200 -64 21 9061A 200 20 240 --4.3 0.01 830 "!'14 -196 ... 200 .148 26.5 I071A 400 40 480 .. -4,3 0,01 2500 -.26 -196 ... 200 .203 40.5 toa1A 650 65 780 --2.2 0.02 2000 -sa -50 ... 100 .1100 40.5 9091A 1200 120 i 1300 --2.2 0.02 7000 -65 - 50 ... 100 .2200 88 1631C I .. O.Sm

:~:~"

_~:n

1631C1 1= 1 m

~~

1631C2 1- 2 m • 1631C3 I .. _{3 m} le31CS 1- 5 m BNC pos..: 1803

Figuur B. 6. 3. Aansluitkabel krachtopnemer 33 1741 it 311 BNCneg. Figuur B.6.4. T-stuk 16018 1 - 0.5 m 160181 1- 1 m 18 30

jE~

i

~ ~ ~

m

if

m:r=::;:'3~=~iSJ5' '=5H5iil!::5=e:E3E{]S]l-~

16018spO.1-10 1-0.1 .• .10 BNC pos. , eNe pos.

1601Bsp1G-20 1-10 • ..20m Figuur B.6.5. Aansluitkabelladingsversterker

UI

D(mm) 10 14.5 22.5 28.5 34.5 40.5 52.6 75.5 100 145

Jij

H(mm} _SI 6.5 3 8 8 10 21 11 38 12 57 13 80 15 157 17 370 22 840 28 2350