Nombre Parcourir:160 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2017-09-29 origine:Propulsé
RÉSUMÉ : -Ce projet de travail porte sur la conception d'une poinçonneuse à petite échelle à commande pneumatique pour effectuer des opérations de perçage sur des feuilles minces (1-2 mm) de différents matériaux (aluminium et plastique). La réduction des besoins en force de poinçonnage, qui est l'objectif principal de ce projet, est obtenue en modifiant la conception de l'outil de poinçonnage, c'est-à-dire en fournissant un cisaillement sur la face du poinçon. Par la suite, cela entraîne une réduction de la force de frappe requise. De plus, un modèle CATIA de la machine est développé sur la base de calculs relatifs aux exigences en matière de force de poinçonnage.
MOTS CLÉS : -Force de poinçonnage, force de dénudage, poinçon, cisaillement simple et double, pourcentage de pénétration et cylindre pneumatique.
Une poinçonneuse pneumatique est toujours un meilleur choix qu’une poinçonneuse hydraulique pour la fabrication de produits similaires si elle est adaptée à la méthode. Il est comparativement plus économique pour la production de grandes quantités de produits car il utilise de l'air comprimé plutôt qu'un fluide hydraulique plutôt coûteux. Une poinçonneuse pneumatique utilise de l'air comprimé pour générer une haute pression à appliquer sur le piston. Une électrovanne contrôle le flux directionnel d’air entrant et sortant du cylindre. Des tubes en polyuréthane sont utilisés pour la transmission de la pression du vérin pneumatique à l'ensemble poinçon. L'air à haute pression introduit dans le poinçon le force sur le matériau et lorsque le poinçon descend sur la feuille, la pression exercée par le poinçon provoque d'abord la déformation plastique de la feuille. Étant donné que le jeu entre le poinçon et la matrice est très faible, la déformation plastique se produit dans une zone localisée et le matériau en feuille adjacent aux bords coupants des bords du poinçon et de la matrice devient fortement sollicité, ce qui provoque le début de la fracture des deux côtés. de la tôle au fur et à mesure de la déformation.
La poinçonneuse pneumatique est développée à l’aide de divers composants. Les composants sont un cylindre pneumatique, un régulateur de pression, une électrovanne de contrôle de direction, une vanne de contrôle de débit, un compresseur et une table de montage. Le cylindre est utilisé pour le mouvement de haut en bas de l'outil de poinçonnage qui effectue l'opération de poinçonnage sur la feuille d'aluminium/matière plastique. Le compresseur fournit de l'air comprimé au cylindre, ce qui provoque le mouvement de la tige du piston. Les composants d'automatisation pneumatiques utilisent largement des matériaux d'étanchéité à base de composés de caoutchouc. Pour un fonctionnement efficace et sans problème de ces joints, ils doivent être huilés ou lubrifiés afin de réduire la friction et la corrosion. Pour lubrifier un équipement actionné par air comprimé, la méthode la plus efficace et la plus économique consiste à injecter le lubrifiant dans l'air comprimé qui alimente cet équipement. L'électrovanne/commande de direction est utilisée pour contrôler la direction de l'air.
L'air comprimé du compresseur à une pression de 8 à 12 bars passe par un tuyau relié à l'électrovanne avec une entrée. L'électrovanne est actionnée par l'unité de synchronisation de commande. L'électrovanne a deux sorties et une entrée. L'air entrant dans l'entrée sort par les deux sorties lorsque l'unité de commande de synchronisation est actionnée. En raison de la pression d'air élevée au bas du piston, la pression d'air en dessous du piston est supérieure à la pression au-dessus du piston. Cela déplace la tige de piston vers le haut, ce qui fait remonter davantage le bras d'effort, pivoté par l'unité de commande. Cette force agissant est transmise au poinçon qui se déplace également vers le bas. Le poinçon est guidé par un guide de poinçon qui est fixé de telle sorte que le poinçon soit clairement guidé vers la matrice. Les matériaux se situent entre le poinçon et la matrice. Ainsi, à mesure que le poinçon descend, le matériau est cisaillé selon le profil requis du poinçon et l'ébauche est déplacée vers le bas à travers le jeu de la matrice.
⒈Sélection des matériaux: Pour préparer toute pièce de machine, le type de matériau doit être correctement sélectionné en tenant compte de la conception et de la sécurité. La sélection du matériau pour l'application d'ingénierie est donnée par les facteurs suivants :
⑴ Disponibilité du matériel
⑵ Adéquation du matériau à l'application du produit.
⑶ Adéquation du matériau aux conditions de travail souhaitées,
⑷ Coût des matériaux.
La machine est essentiellement constituée d’acier doux. Les raisons de la sélection sont :
① L'acier doux est facilement disponible sur le marché,
② Il est économique à utiliser,
③ Il est disponible en tailles standard,
④ Il a de bonnes propriétés mécaniques, c'est-à-dire qu'il a une bonne aptitude à la machine.
⑤ Il a un facteur de sécurité modéré, car un facteur de sécurité élevé entraîne un gaspillage inutile de matériel et une sélection importante. Un faible facteur de sécurité entraîne un risque inutile de défaillance,
⑥ Il a une résistance élevée à la traction,
⑦ Faible coefficient de dilatation thermique.
Les matériaux des feuilles à poinçonner sont l'aluminium et le plastique, car ils remplacent de nombreux métaux dans le scénario actuel en raison de leurs propriétés et caractéristiques distinctives.
⒉ Calcul de la force pour la conception de poinçon existante :
Termes et formules utilisés :
• Force de coupe : - La force qui doit agir sur le matériau de base afin de couper le flan ou le lopin.
• Force de dénudage : - La force développée en raison du retour élastique (ou élasticité) du matériau poinçonné qui saisit le poinçon.
• Force de coupe = L xtx Tmax
• Force de dénudage = 10 % à 20 % de la force de coupe
• L= Longueur du pourtour à couper en mm
• t= Épaisseur de la tôle en mm
• Tmax= Résistance au cisaillement en N/mm2
• La formule pour calculer la force de presse est la suivante :
• Force de presse = force de coupe + force de dénudage
Exemple de calcul pour une feuille d’aluminium
Voici un exemple de calcul pour calculer la force de poinçonnage requise pour différentes épaisseurs de tôle d'aluminium.
• Longueur totale de coupe, L =50 mm.
• Si épaisseur de tôle, t = 1mm.
• Résistance maximale à la traction de l'aluminium, Tmax = 180 N/mm2
• Force de coupe totale = L xtx Tmax
• Force de coupe totale = 50 × 1 × 180
• Force de coupe totale = 9 000 N
• Force de dénudage = 15% de la force de coupe = 1350 N
• Force de presse = Force de coupe + Force de dénudage = 9 000 N + 1 350 N = 10 350 N
Exemple de calcul pour une feuille de plastique
Voici un exemple de calcul pour calculer la force de poinçonnage requise pour différentes épaisseurs de feuille de plastique.
• Longueur totale de coupe L = 50 mm.
• Si épaisseur de tôle, t = 1mm.
• Résistance maximale à la traction du plastique, Tmax = 90 N/mm2
• Force de coupe totale = 4 500 N
• Force de dénudage = 675 N
• Force de presse = Force de coupe + Force de dénudage = 4500 + 675 N= 5175 N
⒊Modification dans la conception du poinçon :
Cisaillement du poinçon : Si la face du poinçon est normale à l'axe de mouvement, tout le périmètre est coupé simultanément. En inclinant la face du poinçon selon un angle, une caractéristique connue sous le nom de cisaillement, la force de coupe peut être considérablement réduite. La périphérie est désormais découpée de manière progressive, à la manière de l'action d'une paire de ciseaux ou de l'ouverture d'une canette de boisson.
Fmax= Force maximale requise pour poinçonner la tôle d'épaisseur t en Newton (N)
K= Pourcentage de pénétration
t= Épaisseur de la tôle en mm
I = Quantité de cisaillement donnée à l'outil (en termes de t) en mm
i) Feuille d'aluminium
1) Pour I=t/5 & K=0,6
F=0,75Fmax
2) Pour I=t/4 & K=0,6
F=0,705Fmax
3) Pour I=t/3 & K=0,6
F=0,643Fmax
4) Pour I=t/2 & K=0,6
F=0,545Fmax
5) Pour I=t/1 & K=0,6
F=0,375Fmax
⒋ Comparaison des forces pour les feuilles d'aluminium et de plastique:
• Pour l'aluminium, force de poinçonnage (F) = 11643,75 N
• Pour le plastique, force de poinçonnage (F) = 5 796 N
• Comme le cylindre sera conçu pour une force de poinçonnage maximale (dans ce cas, de l'aluminium), l'épaisseur de la feuille de plastique pourra donc être modifiée davantage.
• Par conséquent, l'épaisseur maximale de la feuille de plastique pouvant être poinçonnée est calculée comme suit :
Faluminium = 1,15 x (L x Tmax xt) plastique
11643,75 = 1,15 x 50 x 90 xt
t = 2,25 mm
Épaisseur maximale de feuille de plastique pouvant être perforée = 2,25 mm
⒌ Conception du cylindre :
• Force requise = 12 000 N (arrondir 11 643,75 à 12 000 N)
• Pression de service = 10 bars
• Pour trouver le diamètre d'alésage du cylindre, nous utilisons la formule suivante : -
• Selon la formule, le diamètre d'alésage du cylindre est = 123,6 mm
• Selon les normes diamètre d'alésage = 125 mm
Selon le diamètre d'alésage,
• Le diamètre de la tige de piston est = 32 mm
• Longueur de course = 200 mm
Un modèle CATIA de poinçonneuse pneumatique est développé sur la base de calculs effectués selon les exigences de force de poinçonnage.
La poinçonneuse à commande pneumatique convient aux industries de petite et moyenne taille. Sur la base du cisaillement fourni sur la face du poinçon, la force de poinçonnage est réduite de 25 % à 60 %, augmentant ainsi la durée de vie de l'outil et réduisant le coût d’usinage des outils. Par conséquent, avec cette réduction de force, nous sommes en mesure de poinçonner facilement des feuilles d'épaisseur jusqu'à 2,25 mm pour des feuilles de plastique ayant une résistance à la traction de 90 N/mm2 et jusqu'à 1,5 mm de tôle d'aluminium ayant une résistance à la traction. 180 N/mm2.
Dans cette machine, l'air comprimé est utilisé pour déplacer l'outil de poinçonnage afin d'effectuer l'opération de poinçonnage. Une fois le cycle terminé, l'air sort par le port de sortie de l'électrovanne. Cet air est libéré vers l'atmosphère. À l'avenir, le mécanisme pourra être développé pour utiliser à nouveau cet air pour le fonctionnement du cylindre.
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