6.3. Определение центра давления штампа.

Для правильной уравновешенной работы штампа необходимо вырубаемый или вытягиваемый контур расположить на матрице таким образом, чтобы центр давления совпадал с осью хвостовика. В противном случае в штампе возникают перекосы, несимметричность зазора, износ направляющих, а возможна и поломка штампа.

Так как заготовка, получаемая на первом технологическом переходе осесимметричная в плане, то геометрические центры штампа для совмещенной вырубки и вытяжки и детали совпадают с осью симметрии заготовки.

6.4. Проверочный прочностной расчет деталей штампов.

Расчет вырубной матрицы

Проверка пробивных и вырубных матриц выполняется специальным расчетом, основанным на определении напряжений, возникающих в опасном сечении. Опасным является сечение, проходящее через отверстия, острые углы и др. При расчете исходят из того, что сила, распирающая матрицу в опасном сечении, составляет не менее 40 % технологического усилия. Проверку выполняем по[5, стр. 15].

,

где [σ_р]- допускаемое напряжение на разрыв ( [σ_р]=250 МПа );

Р- технологическая сила (сила пробивки), Н;

F- площадь опасного сечения, мм² .

В нашем случае для вырубной матрицы опасным будет являться сечение, проходящее через ось симметрии через отверстия под штифты.

Площадь опасного сечения определили графически, используя чертеж матрицы и она составляет 3422 мм².

.

Таким образом, получили, что расчетное напряжение на разрыв не превышает допустимого напряжения, следовательно, условие прочности пуансон-матрицы на разрыв выполняется.

Форма и наружные размеры матрицы определяются формой и размерами штампуемой детали. Высоту вырубной матрицы определим по формулам:

где H_M -толщина матрицы;

S – толщина штампуемого материала;

К_М =1,3 ([5], стр. 76), a=29 мм и b=26 мм.

Из двух значений выбираем большее значение Н_М и округляем его до большего стандартного значения.

Получили Н_м = 20 мм.

Далее определим наружный размер матрицы.

Наружный диаметр матрицы принимается в зависимости от размеров рабочей зоны матрицы a=29 и b=26 и должен составить [5, табл. 17, стр. 75] A=120 мм и B=100 мм.

Для крепления матрицы с такими размерами необходимо использовать винты М8 и штифты диаметром 6 мм [5, табл. 18, стр. 77]. Координаты отверстий для крепления матрицы определяют по следующей формуле:

мм;

мм.

Из двух значений выбираем большее значение и округляем его до большего стандартного значения.

Получили D_м = 75 мм.

Расчет вырубного пуансона

Вырубной пуансон необходимо проверять на смятие опорной поверхностью головки пуансона поверхности плиты и на сжатие и продольный изгиб самого пуансона в наименьшем сечении [5]. Напряжение смятия поверхности головки вычисляют по формуле:

,

где Р - технологическая сила, воспринимаемая пуансоном, Н;

F_гол. -площадь поверхности головки пуансона, мм².

[σ_см]=300…400 МПа.

мм².

МПа.

Расчетное напряжение на смятие не превышает допустимого напряжения, следовательно, условие прочности на смятие для пробивного пуансона выполняется.

Проверку на сжатие осуществляется с учетом продольного изгиба.

Определим коэффициент φ понижения допускаемого напряжения σ_сж, зависящий от условной гибкости пуансона и учитывающий возможную потерю устойчивости пуансона (его продольный изгиб), который зависит от параметра:

,

где h_п – длина рабочей части пуансона, мм;

F_раб – площадь рабочей части пуансона, мм;

I – минимальный осевой момент инерции поперечного сечения рабочей части пуансона, мм⁴.

.

φ=0,72 ([5], стр. 102).

Напряжение сжатия вычисляется по формуле:

,

где Р – сила воспринимаемая пуансоном, Н;

F_к – площадь контакта рабочего торца пуансона со штампуемым материалом, мм²;

[σ_сж ] – допускаемое напряжение на сжатие для стали У8А составляет 1600 МПа.

МПа< [σ_сж].

Расчетное напряжение на сжатие не превышает допустимого напряжения, следовательно, условие прочности на сжатие для пробивного пуансона выполняется.

Так как напряжение смятия σ_см не превышает 100 МПа, то подкладную плитку под пуансон ставить необязательно.

Выбор плит штампа и направляющих узлов

Размеры в плане нижней и верхней плит определяются из конструктивных соображений по размерам пакета. Габаритные размеры нижней плиты должны обеспечивать возможность крепления нижней части штампа на столе пресса. Размеры в плане верхней плиты не должны превышать размеров нижней плиты и также должны обеспечить возможность крепления к ползуну пресса.

Для изготовления плит штампов необходимо по возможности использовать стандартные заготовки. Поэтому выбираем для плит штампа совмещенного действия заготовки по ГОСТ 13114-75. Размеры плит выбираются из стандартного ряда с учетом возможности размещения на них пакета и направляющих узлов и составляют 250x180 мм. Высота нижней плиты выбирается в зависимости от площади ее опорной поверхности на основании опытных данных [4, стр.41].

Площадь опорной поверхности нижней плиты будет составлять не менее 450 см², поэтому высота нижней плиты в данном случае должна составлять 40 мм.

Выбор размеров направляющих узлов основан на габаритных размерах нижней плиты и действующей на нее силе [4, стр. 17]. При заднем расположении направляющих узлов диаметр направляющих колонок определяется по формуле:

,

а затем увеличивается до следующего стандартного значения [4, стр.41].

мм.

Принимаем d_нп=25 мм.

Габаритные размеры верхней плиты принимаем равными габаритным размерам нижней плиты 250x180 мм, а ее толщину выбираем в зависимости от размеров хвостовика, которые в свою очередь определяются размерами отверстия в ползуне пресса. В выбранном для выполнения данного технологического перехода прессе диаметр отверстия под хвостовик составляет 100 мм, поэтому выбираем хвостовик с буртиком по ГОСТ 16718-71 диаметром 100 мм и длинной 85 мм. Длина посадочной части хвостовика составляет 20 мм, поэтому толщина верхней плиты должна составлять не менее 20 мм, в данном случае составляет 40 мм.