2. Определение силовых параметров

Для определения усилия штамповки можно использовать фор­мулу:

, (1)

где - площадь проекции изготовляемой детали; - сопротивление деформированию при температурно-скоростных условиях штамповки; - коэффициент, зависящий от формы и характера деформации; - скоростной коэффициент, учитывающий скорость встречи инструмента с заготовкой.

Значения коэффициента можно определять по графикам для различных наиболее часто встречающихся технологических переходов штамповки на автоматах и других машинах.

При штамповке на машинах различных типов установлены средние эмпирические значения коэффициента .

На течение металла, заполнение полости штампа и его износ, усилие и энергию процесса большое влияние оказывает распределение температуры в поковке и инструменте. Температура поковки при всех прочих равных условиях зависит главным образом от скорости деформирования и без учета потери теплоты конвекций и излучением может быть представлена уравнением:

, (2)

где - мгновенная температура на каждой позиции штамповки; - начальная температура заготовки; - увеличение температуры от работы деформации; - увеличение температуры вследствие трения; - падение температуры вследствие теплопередачи в штамп.

Наибольшее влияние на температуру штампа оказывают материал заготовки и инструмента, объем и площадь поверхности заготовки, разделительный слой (смазка, окалина) между заготовкой и ин­струментом и скорость штамповки. Коэффициент теплопередачи от заготовки к штампу зависит от контактного усилия, времени контакта и разделительной прослойки. Например, во время деформирования коэффициент теплопередачи в 20...30 раз выше, чем при пассивном контакте заготовки со штампом. Влияние шероховатости на коэффициент теплопередачи менее значительно.

Охлаждение поковки вследствие теплопередачи в штамп влияет на характер течения металла, затрудняя заполнение полости штампа. Поэтому температура штампа не должна быть низкой, особенно при деформировании с небольшими скоростями.

Усилие отрезки заготовок на автоматах с учетом притупления ножей:

, (3)

где - диаметр отрезаемой заготовки.

Для нормальной стабильной работы горячештамповочные авто­маты имеют выталкивающие устройства из матриц и пуансонов.

Усилие выталкивания для цилиндрических заготовок

, (4)

где - диаметр поковки; - высота поковки; - коэффициент трения между поковкой и инструментом; - удельное усилие, .

Коэффициент трения определяют в зависимости от штамповки

,

где - температура штамповки, °С.

При выталкивании цилиндрических изделий с длинным стержнем высоту поковки принимают равной , где - диаметр стержня изделия.

. (5)

При штамповке шестигранных поковок (заготовки гаек) усилие выталкивания находят по формуле: , (6)

где - размер под ключ для данной заготовки гайки.

При штамповке квадратных поковок , (7)

где - сторона квадрата.

Данные об изменении коэффициента теплопередачи в зависимости от времени контакта заготовки с инструментом обуславливают жесткие требования к обеспечению высокой быстроходности автоматов (особенно при штамповке заготовок малой массы). Не случайно конструирование автоматов началось с моделей больших усилий для штамповки изделий относительно большого объема, т.к. массивные заготовки в процессе штамповки и транспортировки от одной рабочей позиции к другой остывают значительно меньше, чем изделия малого размера.

Анализ работы горячештамповочных автоматов показал, что нормальное протекание технологического процесса и обеспечение экономически целесообразной стойкости инструмента при штамповке заготовок типа гаек, колец шарико- и роликоподшипников и других подобных им деталей при наличии трех или четырех позиций штамповки (не считая позицию отрезки заготовки) зависят от времени контакта заготовки с инструментом (числа ходов штамповочного ползуна в единицу времени) и минимальной массы штампуемой на данном автомате заготовки.