PROJETO DE UMA MÁQUINA DOBRADURA DUPLA DE FOLHA DE MODO OPERACIONAL

  Uma máquina de dobrar folhas que pode ser operada através da hidráulica por dois cilindros hidráulicos ou manualmente (com os cilindros desengatados) foi projetada. A necessidade de projeto emanou do sistema nacional de redes elétricas sobrecarregado que recentemente viu industriais e famílias no Zimbábue experimentando grandes cortes de energia. A máquina permite que os fabricantes programem trabalhos mais pesados ​​durante os períodos em que a fonte de alimentação está ativa e os trabalhos mais leves durante os períodos de corte de energia, portanto, executam suas oficinas durante os turnos diários de produção. Os dois cilindros hidráulicos podem ser desengatados do feixe de dobramento da máquina para que a operação manual possa ser feita através de um sistema de alavanca de fixação manual. A força de dobramento em plena capacidade é 294,6 KN (29,46 Ton), comprimento total de flexão de 1,8 me altura de trabalho de 1 m. A força de dobramento diminui significativamente no modo de operação manual para 500 N, considerando que, em média, uma operação pode exercer essa força manualmente. Uma versão estudantil da Simulação X 3.5 foi usada para simular a operação hidráulica da máquina.

  INTRODUÇÃO A dobra e dobra de chapas de metal representa a produção de uma ampla gama de bens duráveis ​​de consumo. A demanda de bens que totalmente ou pelo menos parcialmente compreendem peças de chapa metálica dobrada promete permanecer alta. Produtos típicos feitos de dobramento de chapas metálicas incluem caixas, caixas elétricas, caixas para aparelhos elétricos e eletrônicos, bandejas, tampas, canais, dutos de ar e chaminés. O pape irá articular o design dos componentes da máquina de dobragem que compreendem o feixe dobrável, o feixe de fixação, o sistema hidráulico, a seleção de uma bomba para alimentar o sistema hidráulico, o design das conexões do cilindro hidráulico, para que possam ser facilmente desengatado do modo hidráulico para manual. Atualmente, a maior parte das máquinas dobráveis ​​de chapa metálica disponíveis é operada manualmente, enquanto poucas são operadas por operação hidráulica. A operação das dobradeiras hidráulicas é bastante afetada pelos cortes de energia, daí a necessidade de uma máquina que opere tanto no modo hidráulico quanto no manual. Projetar uma máquina com modo de operação dupla proporciona aos fabricantes mais flexibilidade em recursos limitados em comparação à compra de duas máquinas com modos de operação diferentes, de modo que a outra possa ser arquivada quando não há fonte de alimentação. Para lidar com esse problema, este artigo enfoca o design da máquina dobrável de chapa dupla que tem a capacidade de ser desativada do modo hidráulico para o modo manual no menor período de tempo. Com o crescimento das Pequenas e Médias Empresas (PMEs) em todo o mundo, a dobradeira pode ser usada para produzir uma ampla gama de produtos em pequenas fábricas para o mercado local e mercados estrangeiros com baixo consumo de energia, pois os operadores podem optar por mudar o modo manual, mesmo durante os períodos em que há fonte de alimentação.

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE DOBRAMENTO METAL DE FOLHAS

  Existem várias operações de processamento de chapas metálicas, por exemplo, corte a laser e dobra, puncionamento, estampagem profunda e retração, flexão, formação incremental, cisalhamento e estampagem, esticamento, hidroformação de borracha, fiação e formação de explosivos (Groover, 2010). Curvar-se ao longo de uma linha reta é o mais comum de todos os processos de formação de chapas; pode ser feito de várias maneiras, como a formação ao longo de toda a dobra em uma matriz, ou a limpeza, dobra ou flangeamento em máquinas especiais ou o deslizamento da folha sobre um raio em um dado (Marciniak, 2002). Os termos dobrar e dobrar são usados ​​frouxamente na indústria de chapas metálicas e amplamente intercambiáveis ​​na linguagem comum, para ser preciso, o termo 'dobra' refere-se a cantos agudos com um raio de curvatura mínimo e o termo 'dobra' refere-se a desvios de relativamente grandes raios de canto. Dobrar e dobrar envolve a deformação do material ao longo de uma linha reta em apenas duas dimensões (Timings, 2008).

Dobra por Press Brakes

  A flexão é um processo de conformação de metal no qual uma força é aplicada a uma peça de chapa metálica, fazendo com que ela se curve em ângulo e formando a forma desejada (Manar, 2013). O processo é normalmente executado em uma máquina chamada freio de prensa, que pode ser operada manual ou automaticamente. Para dobrar chapas metálicas, uma ferramenta inferior (matriz) é montada em um feixe estacionário inferior (leito) e uma ferramenta superior (punção) é montada em um feixe superior móvel (ram) (Simons, 2006). A configuração oposta também é possível. A flexão produz uma forma em V, em U ou em canal ao longo de um eixo reto em materiais dúcteis, mais comumente em chapa metálica. Equipamentos comumente usados ​​incluem freios de caixa e pan, prensas de freio e outras prensas de máquinas especializadas. Um freio de prensa típico é ilustrado na Figura 1.

  A dobragem em V pode ser usada de duas maneiras diferentes: para “dobra de ar” ou para “assentamento de fundo”. No ar que se dobra, o punção pára a uma certa distância acima do fundo. O conjunto de matrizes pode ser usado para flexão em qualquer ângulo maior que 85 °. A matriz de fundo dobra a chapa de metal em um ângulo da matriz, que pode ser de 90 ° ou qualquer outro ângulo. Ambos os tipos de dobra em V permitem flexão excessiva, o que significa que as dobras abaixo de 90 ° podem ser produzidas. A Figura 2 mostra conjuntos de matrizes de flexão em V.

Máquinas para dobrar chapas

  O processo de dobragem de chapa é realizado na máquina dobradora de chapa. A máquina consiste de um feixe de fixação que mantém o trabalho de chapa de metal e um feixe dobrável que executa a operação de dobragem. O feixe de fixação consiste de uma lâmina de fixação destacável e do feixe dobrável de um segmento rígido e removível, o que permite a substituição de segmentos danificados. Outro recurso na dobradeira é um calibrador que permite maior repetibilidade do trabalho. Dois tipos de máquinas de dobrar chapas metálicas estão disponíveis, uma hidráulica e outra que opera manualmente. As máquinas de dobrar manuais, no entanto, têm algumas desvantagens na medida em que não são propícias a taxas de produção, qualidade ou repetibilidade mais elevadas; no entanto, eles são adequados para cargas de trabalho leves de baixo agendamento. As máquinas de dobrar folhas de chapa hidráulica compensam as desvantagens das máquinas de dobragem de chapa manual operadas manualmente, mas elas têm uma limitação na medida em que são afetadas por cortes de energia. Portanto, o projeto em uma máquina dobrável que opera tanto no modo hidráulico quanto no modo manual minimizará o impacto de cortes de energia na taxa de produção e, ao mesmo tempo, aprimorará o trabalho de qualidade através do agendamento de cargas de trabalho leves durante períodos de cortes de energia e programação de outros demandando cargas de trabalho durante os períodos em que a eletricidade está disponível. Sistema de Energia Hidráulica As máquinas para trabalhar chapas metálicas podem ser classificadas de acordo com o fornecimento de energia. Cinco categorias podem ser identificadas da seguinte forma; Mecânica: Onde a força de trabalho é fornecida por alguns meios mecânicos, como uma came ou alavanca. Hidráulica: Utiliza a pressão da água ou de outros fluidos. Vapor: Eles usam vapor pressurizado. Eletromagnética: Usa força eletromagnética. O sistema de energia hidráulica foi escolhido para a máquina de dobrar por causa das seguintes vantagens sobre outros métodos de transmissão de energia (Dawei, 2008):

• Design mais simples - Na maioria dos casos, alguns componentes pré-projetados substituem as complicadas conexões mecânicas.

• Flexibilidade - Os componentes hidráulicos podem ser localizados com flexibilidade considerável. Tubos e mangueiras, em vez de elementos mecânicos, praticamente eliminam problemas de localização.

• Suavidade - Os sistemas hidráulicos são suaves e silenciosos em operação. A vibração é mantida a um mínimo.

• Controle - O controle de uma ampla faixa de velocidade e forças é facilmente possível. • Custo - Alta eficiência com perda mínima de atrito mantém o custo de uma transmissão de energia no mínimo.

• Proteção contra sobrecarga - As válvulas automáticas protegem o sistema contra uma quebra de sobrecarga. A principal desvantagem de um sistema hidráulico é manter as peças de precisão quando elas são expostas a climas ruins e atmosferas sujas, portanto, a proteção contra ferrugem, corrosão, sujeira, deterioração do óleo e outras condições ambientais adversas é muito importante. O descarte do fluido hidráulico também é uma ameaça ao meio ambiente.

PROJETO DOS COMPONENTES DA MÁQUINA DOBRAVEL

  Cálculos detalhados de dimensionamento para o dimensionamento dos componentes da máquina de dobrar são realizados nesta seção. As condições iniciais para basear o desenho são dadas na Tabela 1.

Força máxima de dobramento

  A força necessária para realizar o dobramento depende da resistência, espessura e comprimento da chapa (Groover, 2010). O máximo

Projeto de Feixe de Fixação

  O feixe de aperto exerce uma força que prende a chapa de metal no leito dobrável. A força de retenção ao executar a operação de dobra é 50% da força de dobra necessária, uma vez que é aplicada nas duas extremidades da máquina. Portanto, a força de fixação é dada por:

Força de aperto = 0,5 x força de dobragem

Força de aperto = 0,5 x 294,6 kN

Força de aperto = 147,3 kN

O feixe de fixação é projetado de tal forma que é soldado em placas laterais que são conectadas a um mecanismo de fixação, como mostrado na Figura 3.

  Os mecanismos de fixação estão localizados em ambos os lados do feixe de fixação, mas o botão de fixação está localizado apenas em uma extremidade. Os parafusos de ajuste no mecanismo de fixação devem resistir à força de fixação a que estão expostos. A operação do mecanismo de fixação é ilustrada na Figura 4.

  A carga é compartilhada igualmente em ambos os lados do mecanismo de fixação, portanto, é igual a metade da força de fixação que é 73,65 kN. Níveis de tensão admissíveis até 75% da resistência da prova devem ser usados ​​nos parafusos do mecanismo de fixação. O material selecionado para o mecanismo de fixação, de acordo com a Society of Automotive Engineers (SAE), é de grau 4 sem marcação de cabeça e resistência à prova de 65 ksi.

  Então o estresse permitido é:

a = 0,75 x força da prova ... (2)

a = 0,75 x 65000 psi

a = 48759

  psi A força em cada lado do mecanismo de fixação é de 73,65 kN = 16,55

  klb Portanto, a área de tração exigida para a qual a força deve atuar é:

uma carga t ... (3)

2 48750/16550 lb em lb At 2

Em 0,339 pol

  Área de tensão de tração de 0,339 in2 requer um diâmetro de 7/8 polegadas, o que equivale a 22,22 mm. Portanto, o diâmetro da coluna do mecanismo de fixação deve ser 22,22 mm com um fio de 9 fios por polegada.

  Design do feixe dobrável

  A figura 5 mostra a vista frontal do feixe dobrável

  O feixe é suportado em suas duas extremidades e a outra força (incluindo seu peso) atuando sobre o feixe é a força de dobra máxima exigida de 294,6 kN atuando uniformemente ao longo do comprimento do feixe. A figura 6 representa o carregamento no feixe.

  Força total atuando no feixe = (294,6 + 58,135t) kN

  Tomando momentos e resolvendo forças em determinados pontos ao longo do feixe de dobra e fatorando um fator de segurança de n = 3, e uma tensão admissível de 350 MPa, t é encontrado para ter o seguinte valor;

  t = 0,015 ou t = -0,015

  Portanto, a espessura do feixe dobrável é de 15 mm.