CONCEPTION D'UNE MACHINE DE PLIAGE DE FEUILLE À MODE DE FONCTIONNEMENT DOUBLE

  Une plieuse de tôles pouvant être actionnée hydrauliquement à l'aide de deux vérins hydrauliques ou manuellement (avec les vérins désengagés) a été conçue. Les besoins en matière de conception découlaient du réseau électrique national surchargé, qui a récemment vu les industriels et les ménages zimbabwéens subir de graves coupures de courant. La machine permet aux fabricants de programmer des travaux plus lourds pendant les périodes de pointe et des travaux plus légers en période de coupure de courant, ce qui leur permet de gérer leurs ateliers tout au long des quarts de production quotidiens. Les deux cylindres hydrauliques peuvent être dégagés de la poutre pliante de la machine, ce qui permet une commande manuelle grâce à un système de levier de serrage manuel. La force de pliage à pleine capacité est de 294,6 KN (29,46 Tonnes), une longueur de flexion totale de 1,8 m et une hauteur de travail de 1 m. La force de pliage diminue considérablement en mode de fonctionnement manuel jusqu'à 500 N, étant donné qu'en moyenne une opération peut exercer manuellement cette force. Une version étudiante de Simulation X 3.5 a été utilisée pour simuler le fonctionnement hydraulique de la machine.

  INTRODUCTION Le pliage et le pliage de tôle représentent la production d’une vaste gamme de biens de consommation durables. La demande de produits composés entièrement ou au moins en partie de pièces de tôle pliées devrait rester élevée. Les produits typiques fabriqués à partir de pliage de tôle comprennent les boîtiers, les boîtiers électriques, les boîtiers pour gadgets électriques et électroniques, les plateaux, les couvercles, les auges, les conduits d'aération et les cheminées. Le pape articulera la conception des composants de la plieuse comprenant la poutre pliante, la poutre de serrage, le système hydraulique, le choix d’une pompe pour l’alimentation du système hydraulique, la conception des connexions du vérin hydraulique de manière à désengagé du mode hydraulique au mode manuel. Actuellement, la plupart des plieuses de tôle disponibles sont actionnées manuellement alors qu'il en existe peu. Le fonctionnement des machines de pliage hydrauliques est fortement affecté par les coupures de courant, d'où la nécessité d'une machine fonctionnant à la fois en mode hydraulique et manuel. Concevoir une machine à mode de fonctionnement double donne aux fabricants plus de flexibilité sur des ressources limitées par rapport à l'achat de deux machines avec des modes de fonctionnement différents, de sorte que l'autre puisse être mise à l'écart en l'absence d'alimentation. Pour faire face à ce problème, cet article se concentre sur la conception d'une plieuse de tôle à deux modes qui peut être désengagée du mode hydraulique au mode manuel dans les délais les plus brefs. Avec la croissance des petites et moyennes entreprises (PME) dans le monde entier, la plieuse peut être utilisée pour produire une large gamme de produits dans de petites usines pour le marché local ainsi que sur les marchés étrangers à faible consommation d'énergie, les opérateurs pouvant choisir de basculer vers le mode manuel même pendant les périodes de tension.

CLASSIFICATION DES PROCÉDÉS DE PLIAGE DE TÔLE

  Il existe diverses opérations de traitement de la tôle, telles que la découpe au laser, le pliage, le poinçonnage, l'emboutissage profond, le redessinage, le pliage, le formage incrémental, le cisaillement et le découpage, le formage par étirement, l'hydroformage du caoutchouc, le filage et le formage explosif (Groover, 2010). La flexion le long d'une ligne droite est le processus de formation de feuille le plus courant. cela peut être effectué de différentes manières, par exemple en formant une courbure complète dans une matrice, en essuyant, pliant ou bridant dans des machines spéciales, ou en faisant glisser la feuille sur un rayon dans une matrice (Marciniak, 2002). Les termes pliage et pliage sont utilisés de manière lâche dans l’industrie de la tôle et sont largement interchangeables dans le langage courant. Pour être précis, le terme «pliage» fait référence à des angles vifs avec un rayon de courbure minimal et le terme «pliage» fait référence à des fléchissements relatifs. grands rayons de coin. Le pliage et la flexion impliquent la déformation du matériau le long d'une ligne droite en deux dimensions seulement (Timings, 2008).

Flexion par presse plieuse

  La flexion est un processus de formage de métal dans lequel une force est appliquée sur un morceau de tôle, le pliant en angle et formant la forme souhaitée (Manar, 2013). Le processus est généralement exécuté sur une machine appelée presse-plieuse pouvant être actionnée manuellement ou automatiquement. Pour plier la tôle, un outil inférieur (matrice) est monté sur une poutre fixe inférieure (lit) et un outil supérieur (poinçon) est monté sur une poutre supérieure mobile (bélier) (Simons, 2006). La configuration opposée est également possible. La flexion produit une forme en V, en U ou en forme de canal le long d'un axe rectiligne dans des matériaux ductiles, le plus souvent en tôle. Les équipements couramment utilisés comprennent les freins à disque et à plateau, les presses à freins et autres presses à machines spécialisées. Une presse plieuse typique est illustrée à la figure 1.

  Le cintrage en V-die peut être utilisé de deux manières différentes: pour le «cintrage à l'air» ou pour le «fond». En flexion aérienne, le poinçon s'arrête à une certaine distance au-dessus du fond. Le jeu de matrices peut être utilisé pour plier à n’importe quel angle supérieur à 85 °. La matrice de fondage plie la tôle à un angle de la matrice, qui peut être de 90 ° ou de tout autre angle. Les deux types de cintrage en V-die permettent un cintrage excessif, ce qui signifie que les coudes inférieurs à 90 ° peuvent être produits. La figure 2 montre des ensembles de matrices de pliage en V.

Machines à plier la tôle

  Le processus de pliage de tôle est effectué sur une plieuse de tôle. La machine comprend une poutre de serrage qui maintient la tôle et une poutre de pliage qui effectue l'opération de pliage. La poutre de serrage se compose d’une lame de serrage détachable et de la poutre pliante d’un segment dur et amovible, ce qui permet de remplacer les segments endommagés. Une autre caractéristique de la plieuse est une butée arrière qui permet une répétabilité optimale du travail. Deux types de plieuses en tôle sont disponibles, un à alimentation hydraulique et un à fonctionnement manuel. Les plieuses manuelles présentent toutefois certains inconvénients en ce qu'elles ne favorisent pas des taux de production, une qualité ou une répétabilité plus élevés; Cependant, ils conviennent à des charges de travail faibles et peu programmées. Les plieuses de tôle à entraînement hydraulique pallient les inconvénients des plieuses de tôle à commande manuelle, mais ont une limite en ce qu'elles sont affectées par des coupures de courant. Par conséquent, la conception d’une plieuse qui fonctionne à la fois en mode hydraulique et manuel minimisera l’impact des coupures de courant sur la cadence de production tout en améliorant le travail de qualité grâce à la planification de charges de travail légères en période de coupures des charges de travail exigeantes pendant les périodes où l'électricité est disponible. Système d'énergie hydraulique Les machines de traitement de la tôle peuvent être classées en fonction de leur apport en énergie. Cinq catégories peuvent être identifiées comme suit: Mécanique: Lorsque la force de travail est fournie par un moyen mécanique tel qu'une came ou un levier. Hydraulique: Ils utilisent la pression de l'eau ou d'un autre fluide. Vapeur: Ils utilisent de la vapeur sous pression. Électromagnétique: Utilise la force électromagnétique. Le système hydraulique a été choisi pour la plieuse en raison des avantages suivants par rapport aux autres méthodes de transmission de puissance (Dawei, 2008):

• Conception plus simple - Dans la plupart des cas, quelques composants prédéfinis remplaceront les liaisons mécaniques complexes.

• Flexibilité - Les composants hydrauliques peuvent être situés avec une flexibilité considérable. Les tuyaux et les tuyaux au lieu des éléments mécaniques éliminent pratiquement les problèmes de localisation.

• Lisse - Les systèmes hydrauliques fonctionnent en douceur et en silence. Les vibrations sont réduites au minimum.

• Contrôle - Le contrôle d'un large éventail de vitesses et de forces est facilement possible. • Coût - Une efficacité élevée avec une perte de frottement minimale minimise le coût d'une transmission de puissance.

• Protection contre les surcharges - Des vannes automatiques protègent le système contre les pannes. Le principal inconvénient d’un système hydraulique est le maintien des pièces de précision lorsqu’elles sont exposées à des conditions climatiques défavorables et à une atmosphère sale. Par conséquent, la protection contre la rouille, la corrosion, la saleté, la dégradation de l’huile et autres conditions environnementales défavorables est très importante. L'élimination du fluide hydraulique constitue également une menace pour l'environnement.

CONCEPTION DES COMPOSANTS DE LA MACHINE DE PLIAGE

  Des calculs de conception détaillés pour le dimensionnement des composants de la plieuse sont effectués dans cette section. Les conditions initiales pour fonder la conception sont données dans le tableau 1.

Force de pliage maximale

  La force requise pour effectuer le pliage dépend de la résistance, de l'épaisseur et de la longueur de la tôle (Groover, 2010). Le maximum

Conception de faisceau de serrage

  La poutre de serrage exerce une force qui maintient la tôle sur le lit pliant. La force de maintien lors du pliage correspond à 50% de la force de pliage requise, car elle est appliquée aux deux extrémités de la machine. Par conséquent, la force de serrage est donnée par:

Force de serrage = 0,5 x force de pliage

Force de serrage = 0,5 x 294,6 kN

Force de serrage = 147,3 kN

  La poutre de serrage est conçue pour être soudée sur des plaques latérales reliées à un mécanisme de serrage comme illustré à la figure 3.

  Les mécanismes de serrage sont situés des deux côtés de la barre de serrage, mais le bouton de serrage ne se trouve qu’à une extrémité. Les vis de réglage du mécanisme de serrage doivent résister à la force de serrage à laquelle elles sont exposées. Le fonctionnement du mécanisme de serrage est illustré à la figure 4.

  La charge est répartie également de part et d'autre du mécanisme de serrage, elle est donc égale à la moitié de la force de serrage de 73,65 kN. Des niveaux de contrainte admissibles allant jusqu'à 75% de la résistance à la rupture doivent être utilisés dans les boulons du mécanisme de serrage. Le matériau choisi pour le mécanisme de serrage selon la Society of Automotive Engineers (SAE) est de grade 4, sans marquage de la tête et sans résistance à l’épreuve de 65 ksi.

  Ensuite, le stress admissible est:

a = 0,75 x résistance à l'épreuve ... (2)

a = 0,75 x 65000 psi

a = 48759

  psi La force exercée de chaque côté du mécanisme de serrage est de 73,65 kN = 16,55

  klb Par conséquent, la zone de traction requise à laquelle la force doit agir est la suivante:

a t Charge A ... (3)

2 48750/16550 lb en lb à 2

À 0.339 dans

La zone de contrainte de traction de 0,339 in2 nécessite un diamètre de 7/8 pouces, ce qui équivaut à 22,22 mm. Le diamètre de la colonne du mécanisme de serrage doit donc être de 22,22 mm avec un filetage de 9 fils par pouce.

  Conception de la poutre pliante

  La figure 5 montre la vue de face pour la poutre pliante

  La poutre est supportée à ses deux extrémités et l'autre force (y compris son poids) agissant sur la poutre est la force de pliage maximale requise de 294,6 kN qui agit uniformément sur toute la longueur de la poutre. La figure 6 représente le chargement sur la poutre.

  Force totale agissant sur la poutre = (294,6 + 58,135 t) kN

  En prenant des moments et en résolvant des forces en des points déterminés le long de la poutre de pliage et en factorisant un facteur de sécurité de n = 3 et une contrainte admissible de 350 MPa, t s’est avéré avoir la valeur suivante;

  t = 0,015 ou t = -0,015

  Par conséquent, l'épaisseur de la poutre de pliage est de 15 mm.