Bachelor's Thesis

Design for the production of a garage door bracket

Final Thesis 3.79 MB Appendix 1.24 MB

Author of thesis: Bc. Stanislav Gaborčík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Kamil Podaný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Svoboda

Abstract:

The thesis deals with the design of the production process for a garage door bracket made of S235JR steel. The part is designed to be manufactured from a 2 mm thick sheet metal coil in a production series of 100,000 pieces. Of the assessed variants, the technology of cutting and bending in a compound tool was selected. The production process consists of four steps. Coil utilization is 93,56 %, which is due to the favourable shape of the component and the possibilities of its layout. The total forming force was calculated as 1 075 kN and the forming work as 2 137 J. A Šmeral LDC 160 press with a decoiler, feeder, and coil straightening device from Kingreal ceiling machinery was selected for production.

Keywords:

Sheet metal forming, garage door bracket, compound tool, S235JR, cutting, bending.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaEznamka

Grading

E

Process of defence

Student seznámil komisi se svojí prací, jejími výstupy a závěry a částečně zodpověděl dotazy oponenta. Komise dále studentovi položila následující otázky: Ing. Svoboda – Kontroloval jste navrhované ekvivalentní materiály u dodavatele, kterého uvádíte? (otázka nebyla zodpovězena); doc. Lidmila – Půjde horní pružný kolík vyjmout z nástroje? (otázka nebyla zodpovězena); Ing. Svoboda – Jak víte, o kolik stupňů ovlivní kalibrace ohyb? (otázka nebyla zodpovězena); Dr. Peterková – Mezi 2. a 3. krokem vzniká mezera o velikost odstřižení, zohledňujete to v posuvu? (otázka byla částečně zodpovězena); Dr. Řiháček – Z katalogu znáte výkon, ale ne energii lisu, jak víte, že to bude dostatečné? (otázka nebyla zodpovězena); Ing. Staněk – Co je potřeba umístit mezi svitek a nástroj? (otázka byla částečně zodpovězena); Ing. Staněk – Jaký podavač byste zvolil? (otázka byla částečně zodpovězena); Ing. Staněk – Vysvětlete funkci podavače. (otázka byla částečně zodpovězena);

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

doc. Ing. Zdeněk Lidmila, CSc. (předseda)
Ing. Eva Peterková, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michaela Císařová, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Staněk (člen)
Ing. Jan Řiháček, Ph.D. (člen)
Ing. Miroslav Šlais, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Kamil Podaný, Ph.D.

Práce byla zaměřena na výrobu držáku garážových vrat, který slouží k ukotvení táhla elektrického pohonu prostřednictvím šroubů. Součást je z ocelového plechu S235JR tloušťky 2 mm a není nikterak tvarově složitá. Vzhledem k sériové výrobě 100 000 ks/rok byla zvolena výroba technologiemi stříhání a ohýbání v postupovém sdruženém nástroji.

Student se sice na první konzultaci dostavil 19. 2. 2026, ale až do 6. 5. vlastně nebylo moc co řešit. Poslední proběhla 4 dny před odevzdáním – výkresová dokumentace byla v hodně pracovní verzi a připomínky k práci nebyly opraveny – což se negativně projevilo na kvalitě odevzdaného výsledku. Slabé bylo i stylistické vyjadřování a pravopis, což zohledňuje výsledné hodnocení. Navzdory zmíněným připomínkám provedení rámcově odpovídá stanovenému zadání.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment E
Working process, extent and suitability of applied methods E
Scholarly contribution and originality D
Ability to interpret achieved results and draw conclusions E
Applicability of results in practice or theory E
Logical arrangement of thesis and its layout D
Grafic layout, used style and language level E
Work with used sources including quotations D
Student's independence when working on the topic E

Grade proposed by supervisor: E

Reviewer’s report
Ing. Petr Svoboda

Bakalářská práce pana Gaborčíka se zabývá výrobou držáku. Jako první věc bijící do očí je, že autor ani neodevzdal kompletní práci, neboť chybí titulní list. V rozboru zadání autor popisuje funkci součásti. Jako výchozí materiál volí konstrukční ocel S235 s následnou povrchovou úpravou ve formě zinkování, nicméně již není specifikováno, zda se bude jednat o žárové či galvanické. Co se přesnosti součásti týče, tak ta zde není pro jistotu specifikována vůbec. Autor totiž jen konstatuje že cituji: „netolerované rozměry se řídí normou DIN 2769, pro střední třídu přesnosti“ co je to ale střední třída přesnosti nelze zjistit, protože součástí odevzdaných souborů není výkres součásti. Autor se sice odkazuje na přílohu 1, v té ale pouze uvádí hodnoty netolerovaných lineárních rozměrů pro všechny třídy přesnosti, což je naprosto zbytečné, jelikož je to nicneříkající. Uvedené mechanické vlastnosti oceli S235 vychází pouze z normy, tj. nejsou známy konkrétní hodnoty, což značně ztěžuje správný návrh nástroje a ověřující výpočty. Z tabulky 1 není jasné o jakou hodnotu tvrdosti se jedná, v tabulce je totiž uvedeno jen HV, důležité je ale zvolené zatížení, protože hodnota HV10 není totožná jako s hodnotou HV30.
Následuje rozbor možných variant výroby, ze kterých vyplývá, že jako nejvhodnější je technologie stříhání a ohýbání v nástrojích. Zde nesouhlasím s tvrzením, že automatizace ohýbání na ohýbačce je obtížně realizovatelná, tyto stroje v dnešní době již existují a není problém je pořídit. Dále také není jasné, co znamená přesnost úhlu ohybu ve stupni IT9 ÷ IT12.
Rešeršní část práce se následně zaměřuje právě na problematiku stříhání a ohýbání. V kapitole je shrnuto stanovení střižné mezery, kterou autor velice často zaměňuje za střižnou vůli a naopak, což vyvolává dojem, že problematice zcela nerozumí. Dále je popsáno rozmístění výstřižků, využití materiálu, odpružení po ohybu, stanovení potřebných sil a prací. Ve vztahu (2.5) použitém pro výpočet šířky pásu rovnice nesouhlasí se schématem na obr. 20 (z obr. 20 vyplývá že Š=A+f, ale ve vztahu (2.5) je uvedeno že Š=A+2·f), dále se také objevuje první z nesouladů ohledně označování symbolů. V textu je šířka pásu označena jako „P“, v obr. 20 jako „Š“ a ve vztahu (2.5) opět jako „Š“. Obrázek 21 je zmatečný, např. kóta R je v obrázku označena jako vzdálenost mezi vnějším poloměrem ohybu a osou polotovaru, ale ve vysvětlivce je popsáno jako vnější poloměr ohybu. Dále v obrázku také chybí zúžení průřezu zp, na které se autor ve vysvětlivce odvolává, a naopak symbol γ není vysvětlen. V dalším textu autor zaměňuje symboly, např. ρ za ρ0 a naopak, γ za γ0 a naopak, x za x0 a naopak, ko za k0 a naopak, což je problém, protože symboly mají jiný význam. Vztah pro výpočet střižné síly (2.14) je špatně, chybí zde násobení délkou střižné hrany. Vztah pro výpočet ohybové síly pro V-ohyb (2.16) je špatný ze dvou důvodů: 1. chybí v něm násobení tangentou poloviny úhlu ohybu; 2. jedná se o vztah pro ohraňování. Vztah pro výpočet kalibrační síly (2.18) je také špatný, jedná se totiž o výpočet kalibrační síly pro U-ohyb, pro V-ohyb je potřeba použít vztah jiný.
V praktické části je nejprve hodnocena technologičnost součásti, zde ale není možné provést kontrolu, protože není k dispozici výkres součásti, tudíž tvrzení, že posuzovaná součást vyhovuje z hlediska všech požadavků na technologičnost, stojí tzv. na vodě. Při výpočtu délky ohnutých částí je špatně zvolen součinitel posunutí neutrální osy (zvoleno 0,42 má být 0,41), což má za následek zmenšení délky oblouku. Naštěstí díky zaokrouhlování nenastane změna šířky svitku.
Z možných návrhů výroby volí autor variantu, v níž dojde k výrobě ve čtyřech krocích. Zvolená varianta, je dle mého mínění, však špatná. Ohyb probíhá ve směru vláken, a ne kolmo na ně, čímž součást, u níž lze předpokládat cyklické namáhání ohybu, nebude dlouhodobě fungovat. V tomto případě měla být zvolena varianty výroba tak, aby byla součást otočena o 90°. Jako polotovar pro výrobu autor správně volí svitek s celkovou využitelností materiálu na výrobní sérii 91,2 % a také s nejméně častým zaváděním materiálu.
I přesto že není k dispozici materiálový list s konkrétními hodnotami, tak při výpočtu střižné síly autor správně volí horní hranici meze pevnosti, drobný rozkol se nachází ve volbě koeficientu otupení nástroje. Autor volí v rovnici hodnotu 1,35, v textu ale tvrdí, že hodnota je 1,55. Výpočty ale provádí pro hodnotu 1,55, přičemž v kapitole 2.1 tvrdí, že hodnota koeficientu otupení se má volit z rozsahu 1,2 ÷ 1,5. Výpočet střižné práce je špatně, autor dosazuje kN a mm a zapomíná na převod jednotek, tudíž tak jak je výpočet zapsaný spočtená hodnota nemůže vyjít. Při výpočtu ohybové síly se chybějící konkrétní hodnoty meze kluzu naplno projevují. Kvůli tomu, že v normě se nachází pouze nejnižší možná hodnota, bude konkrétní velikost ohybové síly rozhodně vyšší. Na rozdíl od kapitoly 2.3 je zde již vzorec pro výpočet ohybové síly uveden v plném znění, avšak pořád se jedná o vztah pro výpočet síly pro ohraňování, tudíž hodnota není správná. Na konci kapitoly je spočtena celková síla a práce, avšak není spočteno těžiště sil, které má zásadní vliv na funkčnost nástroje.
V následující kapitole autor popisuje návrh nástroje a jednotlivé konstrukční uzly. Správně popisuje použití šroubů v kombinaci s kolíky a odvzdušnění u vodících pouzder, není však jasné, proč používá nekalné kolíky, a proč pro sesazení horní části nástroje používá pružné kolíky. Velký problém ale nastane při propadu materiálu skrz střižnici do podpěrné desky a spodní upínací desky. Otvory v těchto deskách jsou totiž stejně velké jako v případě střižnice, tudíž zde velmi snadno vlivem pootočení výstřižku během pádu, dojde k jejich ucpání. Přitom by stačilo tyto otvory udělat vždy o trošku větší než otvor předchozí.
Velký problém spatřuji v zavádění materiálu, v nástroji totiž chybí načínací doraz, tudíž není možné materiál zavést do správné polohy. Další velký problém se nachází na konci nástroje. Autor použil skluz jako koncový doraz, ale dostatečně neupravil konstrukci skluzu. Pořád se totiž jedná pouze o součást tloušťky 2 mm, z oceli 11 373. Také vůbec není jasné, jak bude skluz vyráběn, autor totiž v kusovníku uvádí, že polotovarem bude plech tloušťky 2 mm. Jak ale z plechu vyrobí ohyb o 90° s ostrým přechodem v rohu, tj. bez zaoblení, a to ještě ze tří stran není jasné, doufám, že neuvažuje o výrobě hlubokým tažením.
Další velký problém spatřuji v posledním kroku, ve kterém dochází k ohybu do finálního tvaru. Nejprve totiž dojde k tvorbě jednoho ohybu, který je ještě nesymetrický. Tím zde vzniká prostor pro posun materiálu během procesu ohýbání, což může velmi negativně ovlivnit finální tvar součásti. Tento problém by přitom šlo velice snadno odstranit buď použitím vodítka během ohybu, nebo zakomponováním klínového mechanismu, byl plech rovně a ohyb ramen poté probíhal nahoru a dolů.
Dále nerozumím tomu, proč chce autor vyrábět běžně dostupné normalizované součásti, v tomto případě se jedná o vodící pouzdra a vodící sloupky. Toto řešení v základu není špatné, ale nedává ekonomický smysl. Co už ale špatné je, je volba materiálu, pro vodící sloupky je jako výchozí materiál použita ocel 11 500, jak se ale docílí toho, aby se materiál nevydřel není jasné. Obvykle se totiž používá uhlíková ocel (např. 1.1213), která je povrchově kalená. Totéž platí pro vodící pouzdra, zde je jako výchozí materiál použita ocel 11 373. V praxi se opět používá uhlíková ocel (např. 1.1186 nebo 1.0503), která se povrchově kalí, ale to, co je opět zásadní je, že pouzdra by měla být vyvložkovaná bronzem, pro snížení tření. Toto řešení je velmi viditelné v kontrastu s tím, že přidržovací šrouby pro uchycení vodících pouzder již autor kupuje.
Při výpočtu rozměrů střižníku a střižnice autor spočítal velikost střižné mezery jako 0,19 mm. Tato hodnota je, dle mého mínění, velmi velká, stačila by poloviční. Dále rozhodně nesouhlasím s tvrzením, že výroba střižníku s rozměrem 6,045-0,035 mm a střižnice s rozměrem 6,514+0,054 mm je technologicky náročný proces. V dnešní době tyto hodnoty nejsou problém.
Výpočet střižnice podle Oehlerova vztahu by se měl provádět pouze ze střižné síly, nicméně zde použití celkové síly nemá až tak zásadní vliv, dojde pouze k dodatečnému předimenzování, což pozitivně sníží riziko prasknutí nástroje.
Při výpočtu úhlu odpružení autor počítá pouze jeden ohyb, na součásti jsou ale dva a každý má jinou vzdálenost ohybových podpor. Výpočtem mu vyjde, že úhel odpružení ohybu bude 1,73° (1°44′), když jsem provedl kontrolu pro druhý ohyb vyšla mi hodnota 1,58° (1°35′), kvůli problematice neznámé meze kluzu budou obě hodnoty ve skutečnosti ale vyšší. Obě hodnoty jsou už teď mimo autorem zvolené dovolené tolerance ± 1°, což komentuje naprosto nehorázným tvrzením cituji: „Hodnota odpružení překračuje požadovanou toleranci, avšak s tím bylo počítáno a kalibrace již byla zahrnuta ve výpočtech.“. Jak ale byla kalibrace zahrnuta do výpočtů odpružení není jasné, protože vztah je ve standardní podobě.
Do zvoleného mechanického lisu LDC 160 není možné nástroj upnout, protože sevření stroje je 500 mm a rozevřená výška nástroje je 252 mm, autor sice navrhuje vypodložení nástroje, ale vypodkládat téměř 250 mm je velmi nevhodné řešení.
Kromě občasných překlepů v textu lze mezi další nedostatky práce zařadit např.:
- špatný překlad abstraktu;
- koncovky a spojky samostatně na konci řádku;
- různé názvy stejných veličin při popisu v textu a v seznamu symbolů;
- seznam symbolů není kompletní, chybí: Š, A, R, x, zp, smax, msv, Lsv, Q, lh, lkrit, nkb, JR;
- duplikace zkratek: P, c, e, Lo;
- uvedené symboly navíc: cx, k, kx, m, ms, N, εt, σ, φt;
Poznámky k výkresové dokumentaci:
- doporučoval bych označování materiálu dle EN nebo DIN a ČSN použít jako alternativu, protože v dnešní době již není možné tento materiál objednat;
- pokud jsou TEDy dle CADu, při jejich uvedení je potřeba je zobrazit jako základní kóty (v rámečku);
- celkové rozměry se uvádí jako referenční (v závorkách);
- při vynesení kóty mimo šipky se používají šipky směřující dovnitř a ne ven;
výkres sestavy nástroje 2026_BC_257632-S00:
- čísla pozic nesouhlasí s kusovníkem, tj. nesestavitelné!
- na částečný řez se používá čára se zlomy;
- u řezu B-B chybí údaj o natočení;
- chybí celkové rozměry;
- pohled shora bych doporučil nahradit pohledem P, takto je to matoucí;
výkres střižnice 2026_BC_257632-05:
- u řezu D-D chybí údaj o natočení;
- umístění základny A a B na netolerovanou plochu;
- tolerování plochy pod základnou C jako rovnoběžnou se základnou C – nedává smysl;
- jak výrobce pozná co jsou to otvory pro střižníky?
- co znamená „OTVORY PRO STŘIŽNÍKY ZKOSIT POD ÚHLEM 3°“?
- předepsaný materiál nesouhlasí s materiálem uvedeným v kusovníku;
- tolerance pro polohu kolíků ±0,1 a ±0,05 je moc velká, tj. nepůjde sestavit;
výkres střižníku 2026_BC_257632_21:
- umístění základny B na netolerovanou plochu;
kusovník 2026_BC_257632_K00:
- některé polotovary dle normy ČSN EN 10058 se v autorem zvolených rozměrech nevyrábí;
- čísla pozic nesouhlasí se značením na výkrese sestavy nástroje;
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment E
Working process, extent and suitability of applied methods E
Scholarly contribution and originality E
Ability to interpret achieved results and draw conclusions E
Applicability of results in practice or theory E
Logical arrangement of thesis and its layout E
Grafic layout, used style and language level E
Work with used sources including quotations E
Topics for thesis defence:
  1. V kapitole 1.1 tvrdíte, že ohybový nástroj vyrobí úhel ohybu v toleranci IT9 ÷ IT12, vysvětlete svoje tvrzení.
  2. Proč v nástroji pro ustavení polohy součástí používáte nekalené a pružné kolíky?
  3. Jak správně umístíte nástroj do stroje, když jste ani nespočítal polohu těžiště sil?
  4. Jak zavedete materiál do nástroje?
  5. Jak jste zahrnul kalibraci do výpočtu úhlu odpružení a o jakou hodnotu to úhel odpružení ovlivní?
  6. Dokažte, že lze i v dnešní době koupit oceli 11 373, 11 500, 12 020, 14 220 a 19 437, které používáte, a ne jejich ekvivalenty, protože ekvivalenty nemají stejné vlastnosti.

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová