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Malesani Andrea matr. 563946

Università degli Studi di Padova

TECNOLOGIA MECCANICA CON LABORATORIO

PROGETTO

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INDICE

1-Esercizio 4

2-Premessa iniziale 5

3-Piercing 6

4-Backward Extrusion 8

5-Estrusione diretta 10

6-Conservazione del volume 12

7-Bilanciamento delle forze 12

8-Sequenza 3D 13

9-Sequenza 2D 13

10-Foglio di calcolo 14

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1-Esercizio

Dimensionamento di una sequenza di forgiatura per la realizzazione di componenti metallici. Il

progetto dovrà essere svolto in un gruppo di lavoro che affronterà

il dimensionamento della sequenza,

il calcolo delle forze di stampaggio per ciascuna sequenza, il bilanciamento della sequenza e la scelta della pressa opportuna.

Ciascun gruppo dovrà presentare una relazione di calcolo e un disegno tecnico della sequenza finale

ottimizzata.

Oggetto finale:

Dati:

K=811

n=0,17

e=0,35 (IPOTESI)

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2-Premessa iniziale

Prima di iniziare con l’anali del processo, mi sembra doveroso osservare che il pezzo può essere

realizzato con altri processi probabilmente più semplici e ovvi per crearlo come potrebbe essere

ad esempio il processo di IMBUTITURA AL TORNIO DI TUBI, usando come sbozzato un tubo, magari

generato da una billetta tramite il processo Mannesmann.

Il progetto prevede di utilizzare i processi di estrusione e forgiatura e quindi la sequenza dei

processi interesserà solo queste due tipi di lavorazioni. E’ stato scelto di costruire la sequenza del

processo a partire dal pezzo finale e risalire a ritroso alla billetta iniziale necessaria. Questa scelta è

del tutto arbitraria ovviamente. Si poteva benissimo partire da una billetta di volume pari a quella

del pezzo finale più una certa percentuale di sfrido e successivamente ricavare le altre lavorazioni.

E’ stato ipotizzata una certa percentuale di sfrido sul volume finale.

La sequenza delle operazioni sarà :

- 1 Piercing

- 2 Backward Extrusion

- 2 Estrusioni dirette

Analizziamo quindi ogni processo nel dettaglio.

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3-Piercing

Variabili di input materiale

K=811 MPa

n = 0,17

e=0,35 (IPOTESI)

Variabili di input geometria

Dp=D0=11,5 mm

Spessore=h_sfrido=0,97 mm

Procedura di calcolo

Perimetro= 36,13 mm

UTS = en= 679,15

F= 0,7 UTS * spessore * perimetro = 168 E 02

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4-Backward Extrusion

Variabili di input materiale

K=811 MPa

n = 0,17

Variabili di processo

m1= 0,12

Variabili di input geometria

b=h_sfrido/2=0,489 mm

di=D0=11,5 mm

d0=D1=14,5 mm

L1=h+h/2=7,65 mm

Procedura di calcolo

L0 = = 3,14

s = = 1,5 mm

m= = 0,311

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of,1= = 900 MPa

of,2= = 1009 MPa

op= of,1*(1+ 2865 MPa

F=op * = 2,98 E 05 N

Analogamente per l’altra metà s i ritrovano gli stessi risultati.

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5-Estrusione diretta

Variabili di input materiale

K=811 MPa

n = 0,17

Variabili di processo

m1= 0,09

Variabili di input geometria

L1=LO_BE-h/2=0,595 mm

L2=h/2= 2,55 mm

d1=D1=14,5 mm

d0=D2=22 mm

Procedura di calcolo

L0= = 2,80 mm

R= =2,3

Y= =672 MPa

P= 786 MPa

F= * = 2,99 E 05

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Analagomente per l’altra metà:

La billetta finale quindi avrà le seguenti dimensioni:

H0= 5,5 mm

D0= 22 mm

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6-Conservazione del volume

Verifichiamo ora che la conservazione del volume sia rispettata. Quindi consideriamo:

Dimensionando si è ipotizzato un volume di sfrido pari al 5% sul volume finale.

7-Bilanciamento delle forze

La forza più difficile da bilanciare è stata quella del piercing in quanto aumenterebbe solo se si

aumentasse lo spessore dello sfrido. Quindi, piuttosto di di buttar via materiale, si è preferito

ottimizzare il processo in modo da portare il piercing di un ordine di grandezza inferiore rispetto

alle altre potendolo ritenere ininfluente il suo contributo al braccio del momento.

F_2_ESTRUSIONE

DIRETTA:

2,99 E 05

F_2_BACKWARD

EXTRUSION:

2,98 E 05

F_PIERCING:

1,68 E 04

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8-Sequenza 3D

9-Sequenza 2D

E.D

.

E.D

.

Piercing

B.E.

B.E.

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10-Foglio di calcolo

Dati Iniziali processo

D0 [mm] 11,5

D1 [mm] 14,5

D2 [mm] 22

h [mm] 5,1

htot [mm] 15,3

k [MPa] 811

n

0,17

er

0,35

Calcolo volumi e

Volume finale

VA=VC [mm3] 312,43139

VB [mm3] 1408,94540

Vfin [mm3] 2033,80818

V_ali [mm3] 1096,51401

Ipotesi Sfrido e Volume totale

IPOTESI Sfrido % % 5

V sfrido [mm3] 101,69041

h sfrido [mm] 0,97903

V tot [mm3] 2135,49859

Piercing

diametro [mm] 11,5

spessore [mm] 0,97903

Perimetro [mm] 36,12832

UTS [MPa] 679,15414

F [N] 168E+02

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Backward Extrusion

b [mm] 0,48951

di [mm] 11,5

d0 [mm] 14,5

l1 [mm] 7,65

μ1

0,12

k [MPa] 811

n

0,17

L0 [mm] 3,14596

s [mm] 1,5

μ

0,311

of,1 [MPa] 900,71378

of,2 [MPa] 1009,05687

op [MPa] 2865,47989

F [N] 2,98E+05

Estrusione diretta

l1 [mm] 0,59596

l2 [mm] 2,55000

d1 [mm] 14,5

d0 [mm] 22

μ1

0,09

k [MPa] 811

n

0,17

l0 [mm] 2,80889

R

2,3

μ

0,09

Y [MPa] 672,76705

IPOTESI :

deformazione plastica

p [MPa] 786,47672

F [N] 2,99E+05

Vbilletta [mm3] 2135,49859 (Do^2)*(pigreco/4)*lo

Forze

F_E.D. [N] 2,99E+05

F_B.E. [N] 2,98E+05

F_P [N] 1,68E+04

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