По методу обработки материала

• литья

• штамповки

• механической обработки и т.д.

Единичный ТП – для изготовления изделий одного наименования, типоразмера и исполнения.

Пример: изготовление детали «скоба» в условиях серийного и массового производства.

Единичный ТП содержит все операции, необходимые для изготовления данной детали.

Типовой ТП – для изготовления нескольких изделий, относящихся к одной классификационной группе, то есть имеющих одинаковое конструктивное оформление, требования по точности и качеству.

Пример: изготовление листов пакета ротора различных двигателей в условиях мелкосерийного производства.

Типовой ТП содержит все операции для изделий этой классификационной группы, а для конкретной детали необходим план операций в определенной последовательности.

Рабочий ТП – технологический процесс, выполненный по рабочей конструкторской и технологической документации (опирается на имеющуюся производственную базу).

Перспективный ТП – технологический процесс соответствует современным достижениям науки и техники, методы и средства которых ещё предстоит освоить.

Маршрутный ТП - последовательность операций без содержания переходов и режимов (их выбирает рабочий высокой квалификации); разрабатывается для единичного и мелкосерийного производства.

Операционный ТП – все операции включают содержание переходов и режимов, определяемых технологом; разрабатывается для серийного и массового производства.

Маршрутно-операционный ТП – некоторые операции не имеют содержания переходов и режимов, а чаще всего выполняются по типовым технологическим процессам (ТТП); разрабатывается для серийного производства.

4.4.2. Расчет заготовки.

Расчетом заготовки является расчет ширины полосы материала, выполненный при проведении анализа технологичности конструкции детали.

3. Определение маршрута обработки.

При построении процессов холодной листовой штамповки следует решать основные технологические вопросы: установить характер, количество, последовательность и совмещенность операций.

Характер операций определяется геометрической формой и конфигурацией штампуемых деталей, состоянием поверхностей, наличием отверстий, вырезов и т.п.

Количество и последовательность операций определяется конфигурацией и сочетанием конструктивных элементов детали, требуемой точностью, шероховатостью, наличием покрытий и т.п.

Совмещение операций определяется точностью, стоимостью штампов, размерами детали.

Пример. Этапы ТП холодной листовой штамповки.

1. Заготовительная.

2. Подготовка исходной заготовки (рихтовка, очистка, термообработка и т.п.)

3. Подготовка технологического инструмента (очистка, продувка сжатым воздухом, смазка)

4. Вырубка - пробивка.

5. Удаление полученной детали и отходов.

6. Промывка.

7. Покрытие.

8. Контроль.

4. Расчет усилий и работы основных операций холодной листовой штамповки.

4.5.1 Резка

P= 1,2 ·L·S·Ơср., Н - для ножниц с параллельными ножами;

0,5 ·S²· Ơср

P= ————— , Н - для гильотинных ножниц;

tg φ

0.5∙ S² ∙Ơср∙Sinα

Р= ———————— , Н - для дисковых ножниц;

Cos²α

где L - длина реза; м

S -толщина материала ; м

Ơср -предел прочности материала при срезе ( 0.8 Ơв) , Па

φ -угол наклона ножей ( 2-6 ⁰ )

α -угол захвата дисков (14⁰ –16⁰)

4.5.2.Вырубка, пробивка

Р=(1,1 – 1,3)· S · L · Ơср , Н

(1,1 – 1,3) – коэффициент, учитывающий колебания толщины материала

S - толщина материала, м

L - периметр вырубаемого или пробиваемого контура, м

Ơср - предел прочности материала при срезе, Па (Ơср=0,8 Ơв)

4. Расчет необходимого усилия пресса.

Р_пресса ≥1.25 Р_шт

Р _шт = Р₁+Р₂+Р₃+Р₄ , Н (кН)

Р₁ – собственно усилие штамповки (вырубки, пробивки, гибки, вытяжки), Н (кН); расчет по п.п. 4.5.1 –4.5.2

Р₂ – усилие прижима (если есть), Н. (кН);

Для операций вырубки-пробивки:

Р₂ = L·S· q_пр,

Где q_пр – удельное давление прижима в зависимости от толщины материала, выбирается по таблице 1

Таблица 1

Толщина материала	Удельное давление прижима, qпр
До 1 мм	6-10 МПа
1 – 2 мм	10 – 15 МПа
2 – 3 мм	15 –20 МПа
3 – 4 мм	20 – 25 МПа

Р₃ – усилие проталкивания ( при удалении детали или отхода на провал), Н (кН);

Р₃ = (0,05 – 0,08)·Р₁· h/S,

где h – высота цилиндрического пояска матрицы (при расчетах h = S ); коэффициент зависит от величины зазора и технологических свойств материала

Р₄ – усилие снятия отхода или детали с пуансона, Н (кН)

Р₄ = К_сн · Р₁ ,

Где К_сн – коэффициент снятия, зависящий от толщины материала и конструкции штампа, выбирается по таблице 2

Таблица 2

Толщина материала мм	Одно- пуансонный штамп (выр. или пробивка)	Последо- вательного действия (вы- рубка-пробивка)	Многопуансонный пробивной
До 1мм	0,02-0,06	0,06-0,08	0,10-0,12
1 –5	0,06-0,08	0,10-0,12	0,12-0,15
Св.0,5	0,08-0,1	0,12-0,15	0,15-0,20

4. Работа резания для операций резки на гильотинных ножницах и ножницах с параллельными кромками, вырубки – пробивки,

А = Х∙ Р∙ S , Дж ,

где Х – коэффициент, зависящий от толщины и свойств материала детали,

Х = 0,5 –0,7 (большие значения у мягких, тонких материалов);

S – толщина материала, м

Для операций резки на дисковых ножницах толщину материала в расчетах заменяют на путь, пройденный инструментом (длина реза).

4.8 Выбор типа, технологической схемы, расчеты штампа.

4.8.1. Классификация штампов.

1. По назначению и характеру выполняемых операций – для вырубки, пробивки, гибки, вытяжки и т.д.

2. По способу действия – простого, последовательного и совмещенного действия (простого действия – за один рабочий ход – одна операция; последовательного действия – за несколько рабочих ходов – несколько операций; совмещенного действия – за один рабочий ход – две и более операций)

3. По способу направления – без направления, с направляющими колонками и втулками, с направляющей плитой

4. По конструктивным признакам – открытые, закрытые, с защитными заграждениями (доступна или нет рабочая зона штампа).

Штампы простого действия – просты по конструкции и в изготовлении;

Штампы совмещенного действия – сложны по конструкции, трудоемки в изготовлении, но большая точность изготовленных деталей и высокая производительность;

Штампы последовательного действия – сложны по конструкции и в изготовлении, имеют наибольшие габариты, но и высокую производительность.

4.8.2.Схемы конструкций штампов. Схемы представлены на рис.1 и рис.2.

Рис.1 Схемы конструкций штампов а) –простого действия; б) –последовательного действия; в) – совмещенного действия.

Конструктивно штампы состоят из:

деталей «блока» штампа – нижняя, верхняя плита, хвостовик, направляющие колонки, втулки;

рабочих инструментов – пуансон, матрица;

оснастки штампа – пуансонодержатель, матрицедержатель, опорная плита, упоры, фиксаторы, ловители, направляющие, съемники, выталкиватели и пр.

Компоновка вырубного штампа простого действия с двумя направляющими и удалением детали «на провал» представлена на рис.2.

Рис.2. Схема типовой конструкции штампа для вырубки.

1-пуансон; 2-матрица; 3-пуансонодержатель; 4-матрицедержатель;5-верхняя плита; 6-нижняя плита; 7-колонка; 8-втулка; 9-направляющая линейка; 10-упор; 11-съемник; 12-хвостовик; 13-плита опорная.

Методы крепления:

Пуансоны: 1. в гнездах пуансонодержателя с опорой на бурт по посадке Н7/к6 –с натягом (рис.2);

2.винтом;

3.заливкой припоями;

4.заливкой быстротвердеющими пластмассами

Матрицы: 1.в гнездах матрицедержателя по посадке Н7/h6- с зазором (рис.2)

2.фиксацией 2 штифтами и креплением винтами к нижней плите

Пунсоны и матрицы изготавливают из углеродистых инструментальных сталей У8А, У10А , легированных инструментальных сталей ХВГ, Х12М и т.п. с последующей закалкой.

Втулки (в верхней плите), колонки (в нижней плите): 1. по посадке Н7/к6, Н7/n6 (с натягом) соответственно; 2. заливка быстротвердеющими пластмассами (стиракрил) или эпоксидными клеями.

Колонки во втулке: 1. по посадке Н7/f6 (с зазором) с применением смазочного материала 2. с обоймой с шариками.

Хвостовики 1.с буртом по посадке с натягом в верхней плите 2. с фланцем винтами и штифтами к верхней плите 3. с резьбой (стопорение винтом или штифтом) 4.плавающие

д)

Рис.3 Крепление хвостовиков: а) с буртом; б) с фланцем; в) с резьбой; г) с резьбой и фланцем; д) плавающий

Плиты штампов являются базовыми деталями, на которые крепят все остальные детали штампа (фиксация на 2 штифта, крепление не менее 2-мя винтами). В зависимости от расположения направляющих колонок и втулок различают виды плит (Рис. 4)

Рис.4 Плиты штампов : а) одностороннее расположение направляющих; б)диагональное расположение направляющих; в)осевое расположение направляющих; г) четырехстороннее расположение направляющих.

Верхние плиты крепят к ползуну пресса через хвостовик; нижние плиты к подштамповой плите пресса – винтами, винтами и прихватами или скобами (возможно пневматическими или гидравлическими зажимами).

Направляющие элементы исходного материала (Рис.5)

Рис.5 Направляющие элементы исходного материала а) неподвижные направляющие линейки; б)подвижные направляющие линейки; в) упоры (прыгающий и неподвижные)

Элементы удаления деталей и отходов: 1. на провал через отверстие в нижней плите штампа; 2. по наклонной плоскости в плите; 3. сжатым воздухом; 4. съемником с пуансона ( Рис. 2).

Пример сборочного чертежа штампа представлен в приложении 1.

4.8.3. Правила выполнения сборочного чертежа штампа.

• Чертеж штампа выполняется в рабочем положении

• Масштаб 1:1 (предпочтительно)

• Вычерчивать не менее двух проекций (с разрезами)

• Вид сверху показывают по линии разъема штампа

• На чертеже проставляют габаритные, установочные, присоединительные размеры и размеры посадок.

• Спецификация чертежа – на отдельных листах формата А4- в приложении к пояснительной записке.

• Допускается в учебных целях выполнять спецификацию на листе чертежа.

• На свободном поле чертежа перечислить технические требования, которые необходимо выполнять при сборке и эксплуатации штампа – пайка, склейка, смазка, усилие пресса, с которым может работать штамп и пр.

4.8.4. Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы для операций вырубки и пробивки.

Вырубка.

Р азмер детали - D_{- δ}

D_-δ

Размер матрицы

D _м = (D – δ )^{+ δм}

Размер пуансона

D_п = (D – δ – z) _–δп ,

Пробивка d^{+ δ}

Размер отверстия - d^{+ δ}

Размер матрицы – d _м = (d+ δ + z)^{+ δ м}

Размер пуансона –d _п = (d + δ)_{- δ п}

Где δ, δ^м, δ_п – соответственно величины допусков на деталь по чертежу (если допуск не указан – 12 квалитет), допуск на размер матрицы и пуансона (назначаются на 2-3 квалитета точнее допуска на деталь), мм.

Z – величина зазора между пуансоном и матрицей, мм

Зазор выбирается с учетом толщины материала и особенностей операций по таблице 3

Таблица 3

Примечания.

1. При вырубке наружного контура зазор берется за счет уменьшения размеров пуансона. Размер матрицы принимается равным наименьшему предельному размеру детали.

2. При пробивке отверстий зазор образуется за счет увеличения размеров матрицы. Размер пуансона принимается равным наибольшему предельному размеру отверстия.

4.8.4. Определение центра давления штампа (для несимметричных деталей).

Центр давления штампа должен совпадать с осью хвостовика, иначе в штампе возникают

• перекосы

• несимметричность зазора

• износ направляющих

• быстрое притупление режущих кромок и т.п.

Аналитический метод определения центра давления основан на равенстве момента равнодействующих нескольких сил сумме моментов этих же сил относительно одной и той же оси. Направление осей совмещают со сторонами пуансонодержателя, от которых производят разметку.

Рис.3. Определение центра давления штампа.

X₀= (а ₁x ₁ + а ₂x ₂ +а ₃x + …+ а _n x _n ) / ( а ₁ +а ₂ +а ₃ +…+ а _n )

Y₀ = (b ₁y ₁ +b ₂y ₂ +b ₃y ₃ +…+b _n y _n )/( b ₁ + b ₂ +b ₃ +…+b _n)

X ₀ , Y ₀ - координаты центра давления штампа;

а _{_}- длина пробиваемых контуров;

b - ширина пробиваемых контуров

x, y – координаты центра тяжести пробиваемых фигур

Приложение 1

Приложение 2. Допуски и посадки.

Приложение 3

Приложение 4

Сборочный чертеж штампа совмещенного действия для операций вырубки- пробивки «платы печатной»

Приложение 5

Технические параметры открытых прессов простого действия.

Одностоечные ненаклоняемые с передвижным столом и рогом.

Модели прессов

Двухстоечные ненаклоняемые с неподвижным столом

Двухстоечные наклоняемые с подвижным столом

Двухкривошипные

Закрытые прессы простого действия двухкривошипные

Характеристики	К2730А	К3732
Номинальное усилие пресса,кН	1000	1600
Ход ползуна, мм	160	200
Частота движения ползуна, 1/мин	50	30
Номинальная закрытая высота, мм	500	600

Список литературы.

1. Аверкиев А.Ю. Методы оценки штампуемости листового металла. М.:Машиностроение, 1985

2. Зубцов М.Е. Листовая штамповка: Учебник для вузов. Л.: Машиностроение, 1980

3. Еленев С.А. Холодная штамповка.М.: Высшая школа, 1988.

4. Краткий справочник металлиста. Под редакцией Орлова П.Н., Скороходова Е.А.,3-е изд. М.: Машиностроение 1986.

5. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003.

6. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. Л.; Машиностроение, 1979.

7. Справочник технолога – приборостроителя, т.1. Под редакцией Сыроватченко П.В. М.: Машиностроение,1979.