книги из ГПНТБ / Скворцов, Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки подготовительные работы

Следовательно, для обеспечения устойчивого положения сек­

ции необходимо, чтобы ее ширина была больше половины высоты. D

Опыт показал, что отношение -ц- не должно быть меньше 0,8 —

1,0. Такая рекомендация согласуется с конструктивно-техноло­ гическими требованиями. Если принять среднюю высоту секции

запаса), причем винты располагаются в ряд. Однако наиболее целесообразно винты расположить в два ряда, что придает боль­ шую прочность и устойчивость соединению. Поэтому в практике наиболее распространены устойчивые секции при соотношении

1.2 - 1,5.

Неустойчивые секции ^когда ~ < 0,8^ не рекомендуется

монтировать со штифтами в направлении вертикальной оси у—у (рис. 106, в), если нет врезки. В противном случае даже при ма­ лых распирающих усилиях N штифты вибрируют вследствие их упругой деформации, что увеличивает режущий зазор без замет­ ного изменения отверстий в несущей плите. При устойчивых сек­ циях в результате увеличения режущего зазора, вызванного ра­ спирающими силами, искривляются штифты и существенно из­ меняется форма отверстия в несущей плите, т. е. в этом случае наблюдается сдвиг секций (рис. 106, б).

Поскольку штифтовые соединения без дополнительного креп­ ления для неустойчивых секций применять не рекомендуется, то ниже при расчетах будут рассмотрены только устойчивые секции.

Штифты, запрессованные одновременно в рабочую деталь и несущую плиту, оказываются полностью защемленными. Оче­ видно, их изгиб возможен только в случае, если одна из деталей, входящих в соединение, имеет меньшую твердость. Обычно такой

где [а]сж—-допускаемое напряжение металла плиты на сжатие, кгс/мм2; dm — диаметр штифта, см.

Глубина запрессовки штифта 1,5с1ш. Зная распирающие уси­ лия, а также число и размер штифтов, можно путем элементар­ ных расчетов убедиться, достаточно ли надежно данное открытое соединение. Если оно не обеспечивает необходимой прочности, то требуется его усилить.

190

Рассмотрим несколько наиболее распространенных штифтовых соединений в разделительных штампах. Условимся, что секции устойчивые и их крепят свободно к плите только штифтами без дополнительной опоры. В соединение входят два штифта.

Исходные данные. Диаметры наиболее распространенных штиф­ тов, мм: 8; 10; 12; 16. Глубина погружения штифтов в несущую плиту 1,5^ш. Материал плит — чугун СЧ 21-40 или стали ЗОЛ-г- 45Л. Допускаемое напряжение на сжатие [а]сж для того и дру-

Рис. 106. Схема распределения действующих сил на секции разделительных штампов

того материала примерно одинаково и равно 1000—1200 кгс/см2.

191

где Pi — усилие резания, приходящееся на длину I рассматривае­ мой секции, независимо от сложности контура (см. рис. 107), кгс; 1] — коэффициент, равный отношению усилия Qx проталки­ вания детали через матрицу к полному усилию резания PL (для всего рассматриваемого контура) зависит от величины режущего зазора, а также от геометрии рабочего пояска матрицы и ее габа­ ритов; г] = 0,03-н0,07; п — число деталей, одновременно застряв­ ших в матрице; Цх — коэффициент трения между стенкой матрицы и торцом детали; р,х = 0,2. При односторонней резке Nд = 0.

Сила трения

гося на данную секцию, кгс; р 2 — коэффициент трения между пли­

Зная величину максимальных усилий, которые может выдер­ жать пара стандартных штифтов, определим допускаемые рабочие нагрузки Р (усилия резания) для каждой соответствующей сек­ ции с прямолинейным режущим контуром:

1 92

Среднюю длину секции при диаметре штифтов dm — 8 мм при­ нимаем равной 100 мм. При этом условное удельное усилие среза

метром: 10 мм

15360 = 400 мм.

40

Так как q = 1,25 crcpS, то каждая устойчивая секция может нормально работать без дополнительной опоры при резке листовой стали марок 08; 10; 15 и 20 (предел прочности на срез в среднем 30 кгс/мм2) толщиной

Однако расчетные длины секций со штифтами диаметрами до 12 мм не являются предельными. Например, при установке двух штифтов диаметром 12 мм можно применять секции длиной 250 мм. Но в этом случае гарантируется нормальная резка сталей указан­ ных выше марок только при толщине 0,9 мм, так как

q = -250" = 34>5 кгс/мм,

и

Секции длиной 400 мм и более в разделительных штампах при­ меняют редко, вследствие их нетехнологичности для термообра­ ботки. Поэтому длину секции со штифтами диаметром 16 мм сле­ дует считать как условно допускаемую. Одновременно расчет показал, насколько соединение со штифтами диаметром 16 мм прочнее соединения со штифтами диаметром 12 мм.

В практике известны следующие стандартные длины режущих секций, мм: 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 275;300 и 350, приме­ няемые преимущественно со штифтами диаметром 16, 12 и 10 мм (независимо от длины).

При замкнутом контуре распирающее усилие, приходящееся

Таким образом, при замкнутом режущем контуре распираю­ щее усилие может быть в 2 раз больше, чем при односторонней резке (при прочных равных условиях). При минимальном значе­ нии 11 = 0,03 распирающее усилие

Свайка = Л (0,35 — 0,15 + 0,15) = 035Р„

что приближается к значению, найденному для односторонней резки.

Из практики известно, что при вырубке замкнутого контура не обязательно прибегать к такой схеме штампа, при которой воз­ можно застревание деталей в рабочем проеме матрицы. Например, широко распространены способы совмещенной вырубки с удале­ нием каждой детали механическим толкателем пресса, вырубки детали с возвратом ее в полосу (ленту) или также с возвратом на­ встречу рабочему движению пуансона, но без запрессовки в по­ лосу. Кроме того, нередко применяют обычную вырубку на провал с проталкиванием каждой детали. В этих случаях сила Nq давле­ ния торцов деталей, находящихся в матрице, не действует одно­ временно с силами нормального давления N a и трения NT, по­ этому ее не следует учитывать при расчете распирающей силы:

•^замкн = РI (0,35 — 0,15) == 0,2Р[,

При криволинейных контурах (рис. 107) длина L периметра резки возрастает, вследствие чего сила трения NT также увели­ чивается. Суммарная сила, распирающая секции, соответственно уменьшается и может быть сведена к нулю, когда длина L пери­ метра станет больше длины I секции в 2 раза и более. Следовательно, допускаемая рабочая нагрузка на секции при криволинейных кон­ турах (при прочих равных условиях) может быть принята значи­ тельно выше допускаемой нагрузки при прямолинейных контурах. Возрастание силы трения NT, связанное с увеличением длины L криволинейного режущего контура относительно длины I секции, придает последней сравнительно большую устойчивость. Поэтому

отношение В для секции с криволинейным контуром может

194

быть меньше отношения при прямолинейных контурах. К такому выводу нетрудно прийти, если рассмотреть схему распределения действующих сил.

В процессе резания на режущий участок секции действуют две результирующие силы: вертикальная нагрузка Р и горизон­ тальная распирающая сила N (табл. 35). Вектор равнодействую­ щей R этих двух сил в точке Б не должен выходить за пределы секции. В противном случае она теряет устойчивость.

Чем меньше угол а между векторами силы Р и равнодействую-

щей R, тем меньше отношение так как точка Б соответственно

перемещается ближе к режущей стенке. Это зависит от вектора N .

н

/

Рис. 1071 Режущая секция с криволинейным рабочим контуром

Поскольку размер последнего обратно пропорционален силе тре­ ния yVT, то при криволинейных контурах вектор N становится

меньше, поэтому угол а и отношение ^ уменьшаются. Но для

обеспечения нормальных условий работы и для рационального размещения крепежных деталей при открытых секциях (без до­ полнительной опоры) это отношение не должно быть меньше 1. Больше того, для обеспечения прочности соединения наиболее целесообразно, чтобы точка Б находилась перед штифтом, т. е.

ближе опоры. Практически это возможно, когда отношение

не менее 1.

Из табл. 35 следует, что при вырубке деталей размером 200 мм в штампах со схемой, допускающей застревание деталей в матрице возможна высококачественная штамповка только тонких металлов (в основном при 5 < 1 мм). В принципе, на открытых секциях (табл. 35) можно выполнять разделительные операции и при от­ носительно более толстом металле (с теми же механическими свой­ ствами). Однако качество среза резко ухудшается так как секции в процессе работы будут сдвигаться на некоторую величину (обратимо или необратимо), вызывая расширение режущего за­ зора.

При увеличении допускаемого удельного усилия q следует усилить крепление секций. G этой цельюприменяют врезку

196

197

(рис. 108, в) деталей в плиты или державки, а также приставные и врезные шпонки (рис. 108, а и б).

Приставные шпонки усиливают штифты в среднем в 2 раза. Они вплотную примыкают к основной секции и фиксируются так же, как и секция, на два штифта. Следовательно, рабочие детали в этом случае удерживаются четырьмя штифтами; причем размер штифтов для секции и для шпонки принят одинаковым. Отсюда допускаемое удельное усилие среза при тех же длинах рабочих

Рис. 10S. Способы дополнительного крепления секций

периметров может быть увеличено в 2 раза. При удельном усилии по периметру среза, превышающем удвоенное расчетное усилие для открытых штифтовых соединений, необходимо применять врез­ ные шпонки или врезку секций с жесткой опорой по всему пери­ метру. Глубина врезки шпонок или непосредственно секций дол­

штифтовые соединения в несколько раз. Чтобы в этом убедиться, проведем приближенный расчет на прочность плиты.

198

Принимаем следующие исходные данные. Высота секции Я = = 40 мм, длина I = 200 мм, ширина В — 50 мм. Глубина врезки секции в плиту h = 0,3Я — 0,3 -40 = 12 мм. Два штифта йш = = 12 мм. Согласно проведенным ранее расчетам, два штифта вы­ держивают поперечную нагрузку 2160 кгс.

Допускаемое напряжение на сжатие металла плиты сг ж =

=1000 кгс/смг.

Сврезанной шпонкой длиной С = 125 мм секция может вы­ держать следующее распирающее усилие:

Nmn=Chac}K+ 2160 = (12,5 • 1,2 • 1000) +2160 = 17 160 кгс.

Поскольку расчет приближенный, то принимаем допущение, что шпонка в процессе нагружения не перекашивается.

Возможное распирающее усилие с непосредственной врезкой

вплиту секции

ЯпЛ= //гогсж + 2160 = (20 -1,2-1000) + 2160 = 26 160 кгс.

Таким образом, в первом случае штифтовое соединение уси-

Глубина врезки секций в формоизменяющих штампах обычно выполняется значительно больше глубины врезки в разделитель­

увеличив число штифтов до трех или четырех на одну секцию. Этот метод менее распространен, но достаточно эффективен. Умень­ шение периметра среза без изменения размера и числа штифтов также усиливает крепление.

Например, относительно короткую режущую секцию длиной 60 мм, зафиксированную штифтами диаметром 10 мм, используют при односторонней резке. При двух штифтах она может выдержать нагрузку до 6000 кгс (см. стр. 192). Следовательно, каждый мил­

т. е. секция длиной 60 мм по сравнению с секцией длиной 150 мм (см. расчет на стр. 193) способна работать при нагрузке большей в 2,5 раза.

При неустойчивой форме секций изменяют схему крепления: винты направляют перпендикулярно оси движения рабочей части (рис. 109, а). Когда секции глубоко врезаны, то допускается крепление без штифтов.

Бесштифтовое крепление с горизонтальным (или наклонным) расположением винтов упрощает процесс подгонки рабочих

199

поверхностей секций при изготовлении и дает возможность шли­ фовать их. В разделительных штампах рекомендуется затачивать (шлифовать) секции сверху, поэтому для восстановления задан­ ного уровня («зеркала») целесообразно ставить под них прокладки (рис. 109, а). При этом, если необходимо, то снизу крепят вин-

Рис. 109. Способы крепления глубоко врезанных секций (1 — обойма)

тами. В'формоизменяющих штампах, и особенно в гибочных, сек­ ции срабатываются преимущественно с внутренней стороны. Соот­ ветственно изменяется расположение прокладок, которые следует применять в крайнем случае, так как они уменьшают точность взаимной подгонки рабочих частей. Более правильно рабочие части изготовлять из материала, обеспечивающего необходимую стойкость штампа после периодического шлифования на малую допускаемую величину без прокладок. При больших сечениях секций и при больших отрывных усилиях соединение оказыва­ ется более надежным, если применять крепление в нескольких направлениях (рис. 109, б).

200