[HS.35] Märkische Stanz-Partner HYSON STICKSTOFF-SYSTEME / HYSON NITROGEN SYSTEMS [01.03.2023] [HS.34] Märkische Stanz-Partner HYSON STICKSTOFF-SYSTEME / HYSON NITROGEN SYSTEMS [01.03.2023] Hochdruck-System 138 bar High pressure 2000 psi system Berechnung eines HochdruckTankplatten-Systems mit 138 bar Schritt 1: Kraft Ermitteln Sie die erforderliche Kraft zur Umformung, zum Halten oder Abstreifen des Blechteils. Beispiel: Zur Umformung eines Blechteils wird die Kraft von 15.000 daN benötigt. Schritt 2: Anzahl der Zylinder HS MOR-XP Legen Sie die Anzahl der benötigten Druckpunkte fest, um die Kraft gleichmäßig über den gesamten Niederhalter zu verteilen. Um Abweichungen in Bezug auf Blechstärken, Zugfestigkeiten und allgemeine Abnutzung zu berücksichtigen, wählen Sie mehr Kraft als eigentlich rechnerisch erforderlich. Beispiel: Wenn das gewünschte System nun über 20.000 daN (mehr als die zuvor kalkulierten 15.000 daN) verfügen soll, bestehen in Bezug auf die ZylinderAuswahl folgende Optionen: 26 Zylinder mit jeweils 750 daN 13 Zylinder mit jeweils 1.500 daN 7 Zylinder mit jeweils 3.000 daN 4 Zylinder mit jeweils 5.000 daN 3 Zylinder mit jeweils 8.000 daN Ausgewählt werden 4 Zylinder mit je 5.000 daN, die eine gute Kraftverteilung sicher stellen. Schritt 3: Hub Die Arbeitshublänge des Niederhalters bestimmt die Hublänge der Gasdruckfedern, wobei die Standardhübe der meisten Zylinder in etwa in 12,7 mm-Schritten ansteigen. Wählen Sie eine Hublänge, die sicher zu jeder Zeit größer ist als der Arbeitshub. Beispiel: Da der Arbeitshub des Niederhalters 44,45 mm betragen soll, wählen Sie einen Zylinder mit 50 mm Hublänge. Schritt 4: Zylinder-Auswahl Ermitteln Sie das X-Maß bei geöffnetem Werkzeug und wählen Sie einen Zylinder, der in seiner Gesamtbauhöhe möglichst nah an diesem Wert liegt. Berücksichtigen Sie dabei, dass eine Gasdruckfeder niemals „auf Block“ gefahren werden darf. Beispiel: Der nun ermittelte, passende Zylinder ist ein HS MOR-D 5000-2,00 XP Schritt 5: Druckanstieg / Bohrungsvolumen Konventionelle Ziehwerkzeuge benötigen einen kontrollierten Materialfluss, der durch eine konstante Kraft des Zylinders während des Hubs erreicht wird. Das hier beschriebene System arbeitet üblicherweise mit einem Druckanstieg von 10% - 20%, andere Systeme können auch steilere Druckanstiegskurven aufweisen. Um das benötigte Volumen zu errechnen müssen Sie zunächst das Stickstoff-Verdrängungsvolumen (SV) kalkulieren. Das ist die Menge Stickstoff, die während des Hubs in Summe aus allen Zylindern herausgedrückt wird. Die effektive Fläche der Kolbenstange beträgt bei den Zylindern mit … 750 daN 5,03 cm2 1.500 daN 11,40 cm2 3.000 daN 22,20 cm2 5.000 daN 34,90 cm2 8.000 daN 51,50 cm2 Das gesamte Stickstoff-Verdrängungsvolumen (SV) errechnet sich in unserem Beispiel nun aus der Formel: SV = Anzahl Zylinder x Länge Arbeitshub X Effektive Fläche der Kolbenstange Beispiel: SV = 4 X 4,445 cm X 34,9 cm2 SV = 620,5 cm3 Designing a High Pressure 2000 psi System Step One – Force Determine how much force is needed to form, hold, strip or draw the part. Example: 15 tons of force is required for a conventional draw of a rectangular part. Step Two – Cylinder Quantity of HS MOR-XP Determine how many pressure points are needed to distribute the pressure evenly across the pad. To accommodate variances in part thickness, tensile strength, and die wear, build in more force than required. Example: The system design has the capability for 20 tons, more than the 15 tons required. 26 cylinders, each with 750 daN 13 cylinders, each with 1.500 daN 7 cylinders, each with 3.000 daN 4 cylinders, each with 5.000 daN 3 cylinders, each with 8.000 daN Four 5.0 ton cylinders provide a good pressure point distribution with the necessary tonnage. Step Three – Cylinder Stroke Pad travel dictates stroke length, and standard strokes for most cylinder types are in one-half-inch increments. Choose the stroke length that will not be exceeded by the actual working stroke. Example: The travel of the pad is 1-3/4 inches so the proper cylinder stroke for this application is 2 inches. Step Four – Cylinder Profile Measurement from the bottom of the shoe to the bottom of the pad in the die-open position is known as the “X” dimension. Choose a cylinder that closely matches this dimension, remembering that the cylinder should be always protected from overstroking. Example: The appropriate cylinder choice is the HS MOR-D 5000-2,00 XP Step Five – Pressure Rise/Volume Holes Controlled material flow is needed in conventional draw dies with cylinders maintaining constant force throughout the stroke. This type of system is usually designed with a 10%-20% pressure rise, while other systems can use a higher pressure rise. Determine the volume requirements, and therefore the length and diameter of the drilled holes, by calculating the Swept Volume (SV), the amount of nitrogen displaced from the cylinders during the stroke. 750 daN 0.78 in.2 1.500 daN 1.77 in.2 3.000 daN 3.44 in.2 5.000 daN 5.42 in.2 8.000 daN 7.98 in.2 SV = number of cylinders X work stroke of cylinders X effective piston area of cylinders Example: SV = 4 X 1.75 in. X 5.42 in.2 SV = 37.94 in.3 Hochdruck-System 138 bar High pressure 2000 psi system Abschließend berücksichtigen Sie bitte den entsprechenden Druckanstiegs-Faktor (DF) bei gewünschtem Druckanstieg. Bei gefordertem Druckanstieg von … 10% ergibt sich ein DF von 10,00 15% ergibt sich ein DF von 6,66 20% ergibt sich ein DF von 5,00 Das benötigte, in den Bohrungen unterzubringende Gesamtvolumen beträgt somit letztendlich: SV x DF Beispiel (für 10%igen Druckanstieg): Gesamtvolumen = 620,5 cm3 x 10 = 6205 cm3 Abschließend wird dieses benötigte Gesamtvolumen in der Tankplatte eingebracht. Dabei ist der Bohrungsdurchmesser und damit der zu errechnende Bohrungsquerschnitt von der Dicke der Tankplatte abhängig. Solange es die Einbaumaße erlauben, empfiehlt es sich aus Kostengründen immer, auf dickere Tankplatten zurück zu greifen, um dann größere, dafür aber kürzere Bohrungen einzubringen. Die gesuchte Gesamtlänge der Bohrung errechnet sich wie folgt: Bohrungslänge = Gesamtvolumen Bohrungsquerschnitt Beispiel: Bei einer Platte mit den Außenabmessungen von etwa 1.200 mm x 2.000 mm x 63 mm beträgt der maximale Bohrungsdurchmesser 38 mm, was einer Kreisfläche von 11,33 cm2 entspricht. Für die in der Tankplatte unterzubringende Gesamtlänge der Bohrungen ergibt sich 6205 cm3 = 547,7 cm 11,33 cm2 Eine mögliche Verteilung dieser Bohrungen könnte so aussehen: 4 Bohrungen x 70 cm lang = 280 cm Gesamt 3 Bohrungen x 51 cm lang = 153 cm Gesamt 1 Bohrung x 117 cm lang = 117 cm Gesamt in Summe 550 cm Gesamt Calculate the total manifold volume by multiplying the Swept Volume by pressure rise. If you wish a pressure rise about … 10%, you need the PF 10.00 15%, you need the PF 6.66 20%, you need the PF 5.00 PF = Pressure Rise Factor The Total Volume you need amounts: SV x PF Example (for a 10% pressure rise): Total Volume = 37.94 in.3 x 10 = 379.4 in.3 Note: when shut height allows, design the system with a thicker manifold plate and reduce the number and length of drilled holes to reduce costs. Convert the Total Volume into linear inches of drilling: Linear Inches Drilling = Volume required Volume per inch of drilled hole Example: For a plate measuring 2-1/2 in. X 80 in. X 48 in., the largest diameter volume hole is 1-1/2 in. Volume per linear inch of drilling is 1.767 in.2. 379.4 in.3 = 214.7 in. 1.767 in.2 Example: 4 holes x 27.56 in. long = 110.24linear inches 3 holes x 20.09 in. long = 60.27 linear inches 1 holes x 46.06 in. long = 46.06 linear inches sum 216.57 linear inches Verschlussstopfen Plugs Gewinde Thread Fläche Area cm2 (in.2) Bohrungs-Ø Hole Diameter mm (in.) A mm (in.) B mm (in.) Plattenstärke Plate Thickness mm (in.) max. Bohrtiefe max. Drilling Depth (1 Seite / 1 Way) mm (in.) HS NF 771-4 7/16 - 20 0,71 (.110) 9,53 (.375) 9,40 (.370) 19,05 (.750) 51 (2.00) 584 (23) HS NF 771-5 1/2 - 20 0,97 (.151) 11,13 (.438) 10,41 (.410) 22,22 (.875) 51 (2.00) 584 (23) HS NF 771-8 3/4 - 16 2,18 (.338) 16,60 (.656) 15,24 (.600) 30,96 (1.219) 51 (2.00) 483 (19) HS NF 771-10 7/8 - 14 2,85 (.442) 19,05 (.750) 17,53 (.690) 34,93 (1.375) 51 (2.00) 1092 (43) HS NF 771-12 1 - 1/16 - 12 4,46 (.691) 23,83 (.938) 21,34 (.840) 42,06 (1.656) 51 (2.00) 1092 (43) HS NF 771-14 1 - 3/16 - 12 5,71 (.886) 26,97 (1.062) 23,62 (.930) 46,05 (1.813) 51 (2.00) 1092 (43) HS NF 771-16 1 - 5/16 - 12 7,15 (1.108) 30,18 (1.188) 25,91 (1.020) 50,80 (2.000) 57 (2.25) 1092 (43) HS NF 771-20 1 - 5/8 - 12 11,40 (1.767) 38,10 (1.500) 31,75 (1.250) 60,33 (2.375) 67 (2.62) 1143 (45) HS NF 771-24 1 - 7/8 - 12 15,52 (2.405) 44,45 (1.750) 36,32 (1.430) 69,85 (2.750) 76 (3.00) 1194 (47) HS NF 771-M47 M47 x 2 15,52 (2.405) 44,45 (1.750) 36,32 (1.430) 69,85 (2.750) 76 (3.00) 1194 (47) HS NF 771-M63 M63 x 2 27,75 (4.301) 59,44 (2.340) 48,01 (1.890) 88,90 (3.500) 95 (3.75) 1829 (72) HS NF 771-32 2 - 1/2 - 12 28,58 (4.430) 60,33 (2.375) 61,98 (2.440) 114,30 (4.500) 95 (3.75) 1829 (72) HS NF 771-82 M82 x 2 48,51 (7.518) 78,59 (3.094) 76,20 (3.000) 114,30 (4.500) 124 (4.88) 1524 (60) HS NF 771-100 M100 x 2 71,26 (11.045) 95,25 (3.750) 76,20 (3.000) 136,53 (5.375) 152 (6.00) 1829 (72) Die folgende Tabelle zeigt unter anderem den maximalen Bohrungsdurchmesser unter Berücksichtung der Plattenstärken: From the Volume Hole Drilling chart that follows, identify the largest volume hole for the plate thickness: [HS] [HS]
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