- •Определение исполнительных размеров пуансонов и матриц вырубных и пробивных штампов.
- •Чистовая вырубка и пробивка. Зачистка.
- •Раскрой листового проката.
- •Расчет норм расхода материала при вырубке круглых деталей.
- •При раскрое листа на полосы в однорядной вырубке из полосы.
- •При параллельном расположении деталей на полосе
- •При шахматном расположении деталей на полосе
- •Расчет норм расхода металла при вырубке деталей произвольной конфигурации. При однорядном раскрое:
- •При многорядном раскрое:
- •Формоизменяющие операции листовой штамповки. Гибка.
- •Определение размеров заготовки для гибки.
- •Изменение формы размеров поперечного сечения заготовки в зоне изгиба.
- •О пределение изгибающего момента и усилия гибки.
- •Зависимость коэффициента х от Rb/s [10, стр.64]
- •Деформирующее усилие при одноугловой гибке.
- •Деформирующее усилие при двухугловой гибке.
- •Минимально допустимый радиус изгиба.
- •Минимальные радиусы гибки rmin (в долях от толщины s) для угла гибки 90 [12, стр. 138]
- •Конструктивные элементы гибочных штампов. Радиусы закругления рабочих кромок матрицы и пуансона при гибке.
- •Зазоры между матрицей и пуансоном.
- •Исполнительные (рабочие) размеры пуансонов и матриц.
- •Вытяжка с прижимом заготовки
- •Определение формы и размеров заготовок для вытяжки деталей коробчатой формы и деталей сложной конфигурации.
- •Определение деформирующего усилия и усилия прижима при вытяжке цилиндрических деталей.
- •Определение числа переходов и размеров полуфабрикатов при вытяжке цилиндрических деталей.
- •Вытяжка цилиндрических деталей с утонением стенки.
- •Смазка при вытяжке.
- •Отжиг, травление и обезжиривание при вытяжке.
- •Правка, рельефная формовка.
- •Отбортовка.
- •Формовка, обжим, раздача.
- •Специальные виды штамповки. Штамповка взрывом.
- •Вытяжка гидравлическим пуансоном.
- •Гидромеханическая вытяжка.
- •Магнитно-импульсная штамповка.
- •Электрогидроимпульсная штамповка.
- •Штамповка резиной или полиуританом.
- •Штамповка неметаллических материалов. Вырезка неметаллических материалов.
- •Гибка неметаллических материалов.
- •Вытяжка и формовка неметаллических материалов.
В начале первой стадии отрезки пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок ножей. По мере смыкания ножей очаги пластической деформации увеличиваются и смыкаются. Вторая стадия начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой. Когда ресурс пластичности будет исчерпан начинается 3-ая стадия – опережающий скол.
Каждой стадии соответствует определенный вид боковой поверхности. Зона 1 представляет собой скрученную часть листа. Зона 2 – блестящая поверхность, сглаженная силами трения, h=0,2÷0,8S. Чем мягче металл тем больше h.
Зона 3 – неровная поверхность скола. β = 4 – 6 0 – угол скола.
В зависимости от зазора и величины h трещины скалывания от верхнего и нижнего ножей могут пройти параллельно или навстречу друг другу. В последнем случае зазор будет оптимальным.
Zопт = (S-h) tgβ
Для мягких металлов зазор меньше, для хрупких больше. Чем толще лист, тем зазор больше.
Двусторонний зазор для разделительных штампов в % от S приведены в таблице.
S, мм |
Металлы при σв, МПа |
Неметаллические материалы |
||||
≤ 200 |
200-400 |
400-600 |
>600 и закаленные до HRC 45-50 |
Фибра, текстолит |
Картон, бумага, асбест |
|
0,1-0,5 |
3 – 5 |
5 – 7 |
7 – 9 |
10 – 12 |
1 – 2 |
0,5 – 1 |
0,6-0,8 |
4 – 6 |
6 – 8 |
8 – 10 |
11 – 13 |
2 – 3 |
0,5 – 1 |
1,0-1,5 |
4 – 6 |
6 – 8 |
8 – 10 |
11 – 13 |
2 – 3 |
1 – 2 |
1,8-2,0 |
5 – 7 |
7 – 9 |
9 – 11 |
12 – 14 |
2 – 3 |
1 – 2 |
2,0-3,0 |
5 – 7 |
7 – 9 |
9 – 11 |
12 – 14 |
3 – 4 |
1 – 2 |
3,5-5,0 |
7 – 10 |
9 – 12 |
11 – 14 |
14 – 16 |
3 – 4 |
1 – 2 |
6,0-10 |
10 – 13 |
12 – 15 |
14 – 17 |
17 – 20 |
3 – 4 |
1 – 2 |
11-16 |
13 – 16 |
15 – 18 |
17 – 20 |
20 – 23 |
3 – 4 |
1 – 2 |
Резка на листовых гильотинных ножницах.
Используются ножницы с параллельным и наклонным расположением ножей, с механическим и гидравлическим приводом. Гидравлический привод применяется для отрезки толстого проката толщиной до 40 мм.
Преимущество ножниц с параллельным расположением ножей – металл не искривляется, недостаток – большое усилие резки. Преимущество ножниц с наклонным расположением ножей – меньшее усилие резки, недостаток – искривление металла.
У силие отрезки на ножницах с параллельными ножами:
P = σсрLSK
где: σср – предел прочности материала при срезе, МПа, σср ≈ 0,7 – 0,8σв;
К = 1,1 – 1,3 – коэффициент, учитывающий притупление кромок ножа.
Усилие отреза на ножницах с наклонными ножами:
P = KS2σср/ 2 tgφ,
формула получена из условия, что в каждый момент времени срезается площадь листа F = S2/ 2 tgφ/
У гол φ выбирается в пределах φ = 2 – 60
Для улучшения процесса резанья у ножей затачиваются передний γ и задний α углы. α = 1,5 – 3 0. Для твердых и средней твердости материалов γ = 5 – 15 0, для мягких материалов γ = 20 – 25 0.
Резка на роликовых ножницах.
О трезка осуществляется двумя дисковыми ножами равного диаметра, вращающимися с одинаковой окружной скоростью. Ножи устанавливаются с перекрытием рабочих кромок на величину d = (0,2 – 0,4)S.
Рассмотрим условия захвата листа дисковыми ножницами:
Ножи захватывают лист в том случае, если:
2Tcosα > 2Ncosβ,
т.е 2μNcosα > 2Nsinα
где: μ – коэффициент трения; α = 900 – β.
Отсюда μ ≥ tgα.
Т.о. для захвата листа ножами необходимо, чтобы тангенс угла наклона касательной к контуру ножа в точке контакта с листом был равен или меньше коэффициента трения μ (при μ = 0,2; α = 120).
Условие захвата на установившейся стадии отрезки
μ ≥ tgαср, где αср = (α + α1)/2 , тогда μ ≥ tg [(α + α1)/2]
В связи с малыми значениями α и α1 , можно принять
tg [(α + α1)/2] ≈ tg(α/2) + tg(α1/2) ≈ sin(α/2) + sin (α1/2)
Используя геометрические зависимости, получим:
R(1 – cosα) = d/2 + S/2; R(1 - cos α1) = d/2
Сделав тригонометрические преобразования, можно записать:
2Rsin2(α/2) = (d + S)/2; 2R sin2(α1/2) = d/2
Откуда:
sin(α/2) = √(S +d)/(2√R); sin(α1/2) = √d/(2√R)
Подставив значения sin(α/2) и sin(α1/2) получим условие захвата для установившейся стадии отрезки в функции параметров S, d, R:
μ ≥ [1/(2√R)]( √(d + S) + √d)
Отсюда можно определить минимальный диаметр ножа:
2R = Дmih≥ [d + √(d + S)d + 0,5S]/ μ2
Если d = (0,2 – 0,4)S, то Д ≥ (1,0 – 1,2)(S/ μ2)
Разрезка может производиться ножами с профильными осями, с наклонным нижним ножом, с наклонными ножами.
Н ожи с параллельными осями применяются для резки листов на полосы,
для резки круглых заготовок с выходом на край листа.
α < 140, b = (0,2 – 0,3)S
Размер ножей :
при S > 10 мм Д = (25 – 30)S, h = 50 – 90 мм
при S < 3 мм Д = (35 – 50)S, h = 20 – 25 мм
Р азрезка с наклонным нижним ножом применяется для резки полос, круглых
и кольцевых заготовок.
γ = 30 - 400
Размер ножей:
при S > 10 мм Д = 20S, h = 50 – 80 мм
при S < 3 мм Д = 28S, h = 15 – 20 мм
Н аклонные ножи применяются для резки круглых, кольцевых и криволинейных заготовок c малым радиусом.
a ≤ 0,2S; b ≤ 0,3S;
Размеры ножей:
при S ≥ 10мм Д = 12S, h = 40 – 60мм
при S < 5 мм Д = 20S, h = 10 -15мм
Усилие резки, действующее параллельно линии, соединяющей центры ножей, равны произведению площади очага деформации на сопротивление срезу:
P = Fσср, или P = K(S2 σср)/(4tgαср)
Отсюда:
P = KS2 σср√R/[2(√(S + d) + √d)]
Крутящий момент:
Мкр = (PД/2)sinα или М кр = 0,125 KS2 σсрДcosα
Cosα = (Д – d – S)/Д,
тогда М кр = 0,125 KS2 σср(Д – d – S)/d
Мощность электродвигателя:
N = (М кр ω)/η = (М кр πn)/30η, МВт
Где: ω – угловая скорость вращения ножа, с-1;
n – частота вращения ножей, об/мин;
М кр – крутящий момент, МН*м;
η = 0,7 – 0,8 – коэффициент полезного действия.
Вырубка и пробивка
В ырубкой и пробивкой получают плоские детали из листа путем деформации сдвига. Выполняется в штампах, рабочие органы которых: пуансон и матрица. Вырубка, в отличии от резки, - операция индивидуальная, т.к. инструмент соответствует форме и размером определенной детали.
Напряженное и деформированное состояние при вырубке и пробивке – объемное.
Зазор между матрицей и пуансоном можно определить так же, как и при резке.
При штамповке особенно тонкого металла S < 0,3 мм применяют беззазорные штампы.
1 – матрица
2 – пуансон, 3 – съемник
При вырубке напровал без использования прижима усилие вырубки и пробивки приближенно определяется по формуле:
где: К– коэффициент, учитывающий притупл5ение кромок пуансона и матрицы, К=1,1-1,3;
L – длина отделяемого контура;
S –толщина металла;
ср – сопротивление срезу (для малоуглеродистых сталей ср=0,7 в).
При вырубке с прижимом усилие определяется по формуле:
где: Fм– сила трения вырубленного металла о матрицу;
Fп – сила трения металла о пуансон;
Fм + Fп= Рпр – усилие проталкивания;
Fп= Рсн – усилие съема;
где: h – высота блестящего пояска (h=0.3 S);
п – контактные напряжения на боковой поверхности пуансона (пср)
=0,2 – коэффициент трения.
Тогда: Рсн=0,06·L·S·ср = 0.06·Рвп
Приближенно можно принять Рпр =2· Рсн
Для уменьшения усилия вырубки и пробивки применяют матрицы и пуансоны со скошенной кромкой.
Вырубка матрицей со скошенной кромкой. |
Пробивка пуансоном со скошенной кромкой. |
При вырубке круглой заготовки формула для определения усилия Рвп имеет вид:
При Н=S
При Н=0.5 1.0 S
П ри вырубке прямоугольной заготовки с размерами b·c формула имеет вид: b
C
При Н=S
При Н S
Определение исполнительных размеров пуансонов и матриц вырубных и пробивных штампов.
Учитывая , что износ матрицы приводит к увеличению ее размеров, а износ пуансона –к уменьшению, номинальные размеры их задаются: минимальный –для матрицы и максимальный для пуансона.
С хема расположения полей допусков на исполнительные размеры пуансона и матрицы при вырубке круглого контура. |
С хема расположения полей допусков на исполнительные размеры пуансона и матрицы при пробивке круглого контура. |
Z –минимальный зазор.
При штамповке металла толщиной более 2 мм. необходимо учитывать конусность боковой поверхности в результате опережающего скола. Для устранения возможности выхода размеров детали за предельное поле допуска на диаметр детали искусственно уменьшают.
Для вырубки:
Для пробивки:
Методика определения исполнительных размеров матрицы пуансона при вырубке и пробивке сложных контуров [12, стр.76-78].
Допуски на размеры матрицы и пуансона принимают приблизительно равными 25% от допуска на размер детали. При толщине листа до 3 мм – по 8-му квалитету, при толщине больше 3 мм – по 10-му квалитету. Суммарный допуск не должен превышать допуска на зазор:
Тп+Тм(Zmax-Zmin), причем Тп0,5·Тм
Чистовая вырубка и пробивка. Зачистка.
Применяется для повышения точности до 8 – 11 квалитетов и чистой боковой поверхности. Производится путем пластической деформации сдвига без скола.
Первый способ. Заготовка перед вырубкой –пробивкой сжимается кольцевым клиновидным ребром.
М атрица;
Контрпуансон;
Прижимное кольцо;
Пуансон.
Зазор должен быть малым:
Z=0.01·S+Tz
где: Z –двухсторонний зазор;
Тz – допуск на зазор (при S=2 мм, Тz= 0.005мм. При S=12 мм, Тz=0.03 мм).
При вырубке притупляется рабочая кромка матрицы, а при пробивке –пуансона радиусом r.
r =0.10.6 мм при S=212 мм соответственно.
Второй способ. Чистовая вырубка пуансоном больше окна матрицы. Пуансон не должен доходить до зеркала матрицы на 0.1 0.15 мм.
b =0.1S на прямолинейных участках контура.
b=0.2S на угловых участках контура.
З ачистка производится путем снятия стружки по контуру вырубленной или пробитой детали матрицей или пуансоном.
Dmax равен диаметру отверстия вырубной матрицы. Dmax=DM,
Dmin равен диаметру вырубного пуансона. Dmin=Dп, а их разность равна двустороннему оптимальному зазору между матрицей и пуансоном:
Dmax-Dmin=Zопт
Полный двусторонний припуск на зачистку:
П=Z+y
Величина дополнительного припуска «у» для материалов толщиной 0.510 мм:
для латуни и мягкой стали у=0.10.4 мм при зазоре вырубного штампа Z=(0.050.07)·S;
для стали средней твердости у=0.150.5 мм при Z=(0.090.11)·S;
для твердой стали у=0.150.6 мм при Z=(0.120.15)·S;
для гетнакса и текстолита у=(0.20.5)·S.
При многократной зачистке:
П=у·(0.7N+0.3)+Z
где: N – число операций зачистки.
При этом припуск распределяется так: 60% на первую зачистку, 2530% на вторую зачистку, 1510% на третью зачистку. Зазор между матрицей и пуансоном зачистного штампа 0.0080.01 мм независимо от толщины и рода материала.
Усилие зачистки приближенно можно определить по формуле:
где: L –периметр зачищаемого контура;
n –число деталей находящихся одновременно в зачистной матрице.