dövme makinaları: hidrolik ve mekanik presler

1

IML 451İmalat Makinaları

1.1Dövme Makinaları Eylül 2008

Dövme Makinaları:Hidrolik ve Mekanik Presler



Bu bilgilerin yararları:

Dövme Makinaları

• Mevcut makina parkının daha verimli kullanılmasını

sağlar

• Mevcut makina parkının kapasitesinin hassas

tanımını sağlar

• Makine üreticileri ile daha iyi iletişimi ve onlardan

daha yüksek kapasiteli makina isteklerini sağlar

• �irket içi makina geliştirilmesini sağlar

2



P�V’de Makinalar ve Takım Tezgâhları(Teçhizat, Equipment)

DDöövmevme DDöövme Presi, vme Presi, ��ahmerdan (ahmerdan (ÇÇekiekiçç), Kafa ), Kafa ��iişşirmeli Pres, irmeli Pres, RadyalRadyal ve ve OrbitalOrbitalddöövme tezgahlarvme tezgahlarıı

Derin Derin ÇÇekmeekme Mekanik veya hidrolik presMekanik veya hidrolik pres

İİncelterek ncelterek ççekme ekme ÖÖzel (yatay) incelterek zel (yatay) incelterek ççekme presiekme presi

Hidroform Hidroform İşİşlemilemi Hidroform presi, Boru hidroform presiHidroform presi, Boru hidroform presi

Sac KesmeSac Kesme Mekanik Presler, Giyotin Makas, Taretli PresMekanik Presler, Giyotin Makas, Taretli Pres

Sac DilmeSac Dilme Dilme tezgahDilme tezgahıı

Sac BSac Büükmekme Apkant Pres, Apkant Pres, ÇÇeeşşitli presler, Taretli Pres, itli presler, Taretli Pres, ÖÖzel tezgahlar, zel tezgahlar, rollroll--form tezgahform tezgahıı

SSııvamavama SSııvama tornasvama tornasıı

HaddelemeHaddeleme HaddeHadde

DikiDikişşsiz borusiz boru MannesmanMannesman haddesihaddesi

EkstrEkstrüüzyonzyon EkstrEkstrüüzyon Presizyon Presi

ÇÇekmeekme ÇÇekme Tezgahekme Tezgahıı veya hattveya hattıı



Dövme makinalarının özellikleri prosesi şöyle etkiler:

Proses ile Makina İlişkisi

• İş-parçasının akma gerilmesini ve şekillendirile-bilirliğini (deformasyon hızı ve temas süresi)

• Sıcaklıkları (özellikle sıcak dövmede)

• Kuvvet ve enerji ihtiyacı

• Dövme toleranslarını

• Dövme üretim hacmini

3



Sıcaklık-Proses İlişkisi



KAYMA HIZI, Vp

TEMAS SÜRESİ, tp

KATILIK, C

BO�LUK, DÜZLÜK,

ve PARALLELİK

MAKİNA YÜKÜ, LM

MAKİNA ENERJİSİ, EM

VURU�/DK, no(BO�TA)

VURU�/DK, no(YÜK ALTINDA)

GENLEME HIZI

KALIP SICAKLIĞI

SICAKLIK, θθθθ

ÜRÜN AKMA GERİLMESİ

SÜRTÜNME, YAĞLAMA

PARÇA GEOMETRİSİ

HAM PARÇANIN AĞIRLIK ve SICAKLIK OYNAMASI

PARÇA TOLERANSI

DÖVME KUVVETİ, LpDÖVME ENERJİSİ, EP

Makina ParametreleriProses Parametreleri

ALAN/HACİM ORANI

Proses ile Makina Etkileşimi

T. Altan

4



Ku

vvet

Yol

Bazıİşlemlerin Kuvvet-Strok

Eğrileri

Çapaklı dövme Çapaksız dövme

İleriye ve geriye akıtma Bükme

Para basmaKesme



5



Koç Hızları ve Yol-Kuvvet Özellikleri

Stroke

Stroke

Stroke

Dövme Makinası ft/saniye m/saniye

Hidrolik Pres 0.2 - 1.0 (a) 0.06 - .30 (a)

Mekanik Pres 0.2 - 5.0 0.06 - 1.5

Vidalı Pres 2.0 - 4.0 0.6 - 1.2

Çekiç (ağırlık düşmeli) 12.0 - 16.0 3.6 - 4.8

Çekiç (güç düşmeli) 10.0 - 30.0 3.0 - 9.0

�ahmerdan (Karşı vurmalı) 15.0 - 30.0 4.5 - 9.0

HERF Makinası 20.0 - 80.0 6.0 - 24.0

Düşük Hızlı Petroforge 8.0 - 20.0 2.4 - 6.0

Hız Aralığı

Yol

Yol

Yol

Hız

Hız

Hız



Dövme Teçhizatının Sınıflandırılması

• Yük (kuvvet) ve enerji özellikleri• Zaman (ve hızla) ilgili özellikler• Hassaslıkla ilgili özellikler

Verimlilik:

EM: makinanın verebildiği enerjiET: toplam tüketilen enerji

(elektrik motorundaki, yatak ve kızaklardaki sürtünmeden dolayı ve makinanın esnemesinden dolayı oluşan kayıplar dahil enerji)

M

T

E

Eη =

6



FM ≥≥≥≥ Fp koçun hareketi süresinceEM ≥≥≥≥ Ep koçun bir hareketi için(Fp = proses için gerekli kuvvet)(Ep = proses için gerekli enerji)

Kuvvet ve Enerji Özelikleri

• Makinanın mevcut enerjisi: EM

• Makinanın mevcut kuvveti: FM (koçun hareketi sırasında)

• Verimlilik katsayısı (elektrik motorlarındaki, rulmanlardaki, kolonlardaki ve elastik genlemelerden dolayı oluşan kayıplar)



Yük altındaki makina özellikleri:

• Dakikadaki koç hareketi, n• Basınç altındaki temas süresi, tp

• �ekillendirme sırasındaki ve basınç altındaki hız, vp

Zamana Bağlı Özellikler

7



• Kızaklardaki boşluklar• Alt ve üst yatakların paralelliği• Alt ve üst yatakların yataylığı• Koçun alt çalışma yüzeylerine göre dik kayma hareketi• Kalıp ve hamillerin merkezden kaçıklığı

Rijitlik:

C = Yük (LM) / Sehim (d)

Eğilme Enerjisi:

Hassaslıkla İlgili Özellikler

2

2 2

M Md

dL LE

C= =



• Merkezden kaçık yükler altında koçun yana

yatması (koç ve yapı esnemeleri)

• Katılık şunları etkiler:

a. Ürün hassasiyetini

b. Basınç altındaki temas süresini

Hassasiyet Verisi:Yüklü Durumda

8



Pres Esnemesi

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1Toplam Pres Esnemesi (in)

Pre

s Y

ükü

(to

n)

Katılık = 250 Tons/0.043 in = 5800 Ton/in

250Tons

0.043 in



Kranklı Eksantrik Mafsallı Külbitör Kollu

Vidalı, friksiyonlu Hidrolik

Pres TahrikMekanizmaları

9



Hidrolik Presler



Yüksek TonajlıHidrolik Presler

Pres Tonajı: 50,000 ton

Parça: Boeing 747 iniştakımı ana kirişi

Malzeme: Ti-6Al-4V

Parça Uzunluğu: ~7 m

Parça Ağırlığı: 1,8 ton

10



Hidrolik Pres �eması

Kaynak: Schuler Inc.



Hidrolik Pres

Tahriki

11



Direkt Hidrolik Tahrikli Pres:Yığma Sırasında Kuvvet-Yol Eğrisi

(1) yığma başlaması, (2) başlangıç beklemesi, (3) yığma bitişi(4) yük boşaltması öncesi bekleme (5) koçun çekilişi

zaman, saniye

yol,

inch

kuvv

et, t

on



Akümülatörlü Hidrolik Tahrikli Pres:Yığma Sırasında Kuvvet-Yol Eğrisi

12


1.23Dövme Makinaları Eylül 2008Üstten İtmeli Tahrik Alttan Çekmeli Tahrik



Hidrolik Pres Tasarımı:Paralellik

Mekanizması


13



Hidrolik Presler: Kalıp Değiştirme Kolu




Çok İstasyonlu Hidrolik Pres

(nominal pres kuvveti2.000 ton, dört istasyon, yükleme sistemi, transfer sistemi ve kalıp değiştirme desteği)


Hidrolik Pres: Dik Tasarım

14



Endüstrideki Hidrolik Presler Hk.Hidrolik presler:Hidrolik presler:• İlave tahriklerin eklenmesine uygun

• En yüksek tonajlı presler

• Azami yük emniyeti iyi

• Çalışma hızı daha yavaş

• Titreşim sorunları çok daha az

• Enerji verimliliği daha düşük

• Sızdırma ile ilgili bakım sorunları

• Hidrolik parçaların ömrü sınırlı ve maliyeti yüksek

• İşletme maliyetleri yüksek



Hidrolik Preslerde Yenilikler

• CNC hidrolikler

• Servo hidrolik sistemler

• Hassas konum kontrollü presler

• Daha yüksek hız ve verim

• Kısa süreli kolay set-up

• Daha küçük yer kaplama

• Daha sessiz çalışma

15



Mekanik Presler



Eksantrik Tahrikli

Mekanik Pres

eksantrik mili

volan

biyel kolu

tabla

koç (kızak)

gövde

16





S = Strok (yol)

BDC = Alt ölü nokta

αααα = BDC’den önceki krank açısı

LM = Makina kuvveti

Krank-Biyel Tahrikli Mekanik Pres

Tork M

17



LM = Mevcut makina kuvvetiM = Kavrama (debriyaj) torkuS = Strok = 2rn = Volan devri (rpm)

2 cos 2

sin( ) sin

BDC'den mesafe, (1 cos )2

, sin 160 30

M

M ML

S S

Sh

S n n SKoç Hızı V h

h

β

α β α

α

π πα

= ≈+

= −

= = −

Krank-Biyel Mekanizmasının Kinematiği



Eksantrik Presler: Sürekli Yol Ayarı


eksantrik yatak

biyel kolu

basınçlı sıvıiçin çentikler

basınçlı sıvı için merkezi delik

eksantrik

eğimli dış çember

eğimli iç çembersıkıştırma vidası

18



Krank Açısına Bağlı Olarak Azami Eksantrik Pres Kuvveti




Krank Açısına αααα Karşılık Makina Kuvveti LM

Tork

Kuvvet

Krank açısıÜst Ölü Nokta

(TDC)Alt Ölü Nokta (BDC)

Aşırı Yük Emniyeti

Nominal Yük

19



S = 2r

Krank Açısı α α α α Cinsinden Yol (h) ve Hız (V)

Krank Açısı

Yol

Hız



( ) ( )

22

2

2 2 2 2

1 0 1

2Mevcut Makina Kuvveti,

sin

Toplam Volan Enerjisi

2 2 30

Her Vuruşta Kullanılan Enerji:

1

2 2 30

M

FT

s o

ML

S

I I nE

IE I n n

α

ω π

πω ω

≈

= =

= − = −

Mekanik Preslerde Kuvvet ve Enerji

20



Zaman, saniye

Yük

Yol

vola

n y

avaş

lam

ası,

RP

M

Yü

k, t

on

Yo

l, in

chY

ol,

inch

Koç hareketinden ötürü

Volan Yavaşlaması

Volan Hızına DönüşZamanı: 3.24 saniyeYüksüz RPM: 237

Koç hareketinden+ Dövme Enerjisi+ Elastik Esnemeler’den ötürü

Koç hareketinden+ Ataletten ötürü

Vo

lan

Yav

aşla

mas

ı, Y

ol v

e Y

ığm

a K

uvv

eti



500 tonluk pres

Vuruş/Dakika’ya Karşılık Mevcut Enerji

Yığma İşlemi için Kullanılan Enerji, inch-ton

Dak

ikad

aki V

uruş

Say

ısı

21



Rijitlik



Hassaslık için: Çoklu Eksantrikli Presler

22



Yüksek kapasitede iyi stabilite

Angrenajlı(Pinyon Dişlisi ile

Tahrik Edilen)

Mekanik Pres

tahrik motoru

volan

frendebriyaj

Biyel (pitman)

kolu

dişli sistemi

krank şaft

koç

tabla



Mafsallı Pres(Toggle veya

KnucklePres)

23





Alttan Tahrikli Mafsallı Pres


pres yapısı

kafes

krank şaft

biyel kolu

volan

diz uzvu

sabit pres yatağı

24



GeliştirilmişMafsallı Pres


tahrik şaftı

volan

eksantrik tahrik sistemi

pres kızağı

B noktasınınyolu

kaymaayarı



Mafsallı(Önden Geriye Eksantrik Milli) Mekanik Pres

Koç-Pitman (Biyel) Grubu

25



Sabit

Dört Çubuk Mekanik Pres

TembelUzuv

Krank

Çekici Uzuv

Kızak



Dört-Çubuk ve Kranklı Preslerinin Kuvvet-Yol Eğrileri

To

naj

Krank MekanizmasıTork Kapazitesi: 1700 ton-in.1500 ton pres yapı ağırlığı

Tork Kapazitesi: 600 ton-in.750 ton pres yapı ağırlığı

Dört-Çubuk Mekanizması

BDC’den Uzaklık (inch)

26




Mekanik Soğuk Dövme PreslerindeKayma Hızı Eğrileri



Scotch-YokeTipi Tahrik

27



Scotch-Yoke Özellikleri

The advantages compared to a standard crankshaft and connecting rod setup are:

• High torque output with a small cylinder size.• Fewer moving parts.• Smoother operation.• Higher percentage of the time spent at top dead center (dwell)

improving engine efficiency.• Higher percentage of the time spent at bottom dead center to

scavenge exhaust gases in 2-stroke engine design.• In an engine application, elimination of joint typically served by a

wrist pin, and near elimination of piston skirt and cylinder scuffing, as side loading of piston due to sine of connecting rod angle iseliminated.

The disadvantages are:• Rapid wear of the slot in the yoke caused by sliding friction.



Preslerde Gelişmeler: Ayarlanabilir Kafalar

Kaynak: Sakamura

Zımba

Takos

Zımba Tutucu

Koç

Yedek Yol Verici

Kuvvet Ölçer

Uzaktan kumandalıotomatik zımba konumlandırıcısı

28



Preslerde Gelişmeler: Çok-Etki-KalıplıKafalar

Kaynak: Sakamura

Dakikada 120 dişli üretimi

Zımba

KO Sıyırıcı

2nci KO

KO pini

Kapatılmış çentikli yüzük (dört yollu çentik)



Preslerde Gelişmeler: Soğuk Dövme için Çok Koçlu Pres

Kaynak: AIDA

29



Aida MF-7500 multi-slide forging press’de üretilen helizdişli çanak.

Courtesy Aida Engineering

Preslerde Gelişmeler: Soğuk Dövme için Çok Koçlu Pres



b) Helical gear forming dies.

c) Helical gear.

a) Multi-action forming press. Courtesy Aida Engineering, Japan.

Preslerde Gelişmeler: Çok Etkili Pres

30



6300 kN nominal pres kuvveti, dört istasyon,

transferli

Preslerde Gelişmeler:

mafsallı Alttan Tahrikli Mekanik

Pres




Özellikle telden üretilen bağlantı elemanlarının üretimine uygun

Yatay Çok-İstasyonlu Mekanik Presler

Kaynak:

Schuler Inc.

31



Pres Konstrüksiyon Tipleri

C Pres Düz yanlı Pres Boynuz PresKavisli Pres



25 ton Hidrolik0,5 ton Hidrolik

32



Doğru Pres Seçimi• Gerekli Üretim Debisi

• Dövülecek Malzemenin Özellikleri

• Alaşımın Sıcaklığa, Genlemeye ve Genleme Hızına Bağımlılığı

• Koç Hızı ve Temas Süresi

• �ekil ve Çapak Boyutları

• Tahmini Kuvvet

• Hamil ve Kalıp Konuları (büyüklük, karmaşıklık)

• Presin Fiyatı

• İtici Gerekli mi?T. Altan

dövme makinaları: hidrolik ve mekanik presler

Documents