книги из ГПНТБ / Шишков Б.И. Штамповая зачистка высокой точности

Чистобоя штампобка

-...... f-------

1ита'мпо6ая зачистка

Фиг. 3. Классификация применяемых принципов зачистки

ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ ПРИ ЗАЧИСТКЕ ШТАМПАМИ

Работа зачистных штампов основана на принципе резания металла аналогично резанию резцом с той лишь разницей, что

в штампах чаще всего снимается стружка по замкнутому конту­

ру. Угол заострения режущей кромки матрицы обычно равен 90°, но в ряде случаев более 90’.

Рассмотрим процесс резания зачистными штампами (см. фиг. 4).

При погружении изделия в матрицу 2, под действием пуансо­ на 1, режущая кромка матрицы врезается в металл, снимая его.

Фиг. 4.

при зачистке мягкой стали. Весь припуск преобразовался в один элемент, в после­

Возникающие при этом деформации распространяются под уг­ лом сдвига 3, и по линии АВ происходит образование линии ска­ лывания, когда сжатие металла превысит его сопротивление сдвигу. Отделяющийся первый элемент ni, под действием поверх­ ности зачищаемого изделия, перемещается в радиальном направ­ лении по стрелке F (см. фиг. 4а), подвергаясь растягивающим

10

усилиям вдоль периметра. При дальнейшем погружении изделия в матрицу повторится смятие металла в зоне передней грани матрицы. Когда усилие сжатия снова' превысит сопротивление

металла сдвигу, по линии АВ отделится второй элемент п2, кото­ рый также будет перемещаться в радиальном направлении,

передавая усилие на первый элемент (см. фиг. 46).

Вследствие большого давления, возникающего на передней грани зачистной матрицы, частицы срезаемого металла спрессо­

вываются, увеличиваются в основании и по высоте, образуя в се­

чении форму треугольника.

Последний элемент стружки отделяется от зачищаемой дета­ ли несколько иначе, чем в начале и середине процесса резания. В конце зачистки, ввиду отсутствия противодавления со стороны верхнего слоя стружки, последний элемент пк (фиг. 4г) скалы­ вается не под углом р, как это было ранее указано, а выруба­ ется с очень малым зазором (между пуансоном и матрицей), что приводит к образованию вырывов в теле детали. Их величина бу­ дет тем больше, чем больше припуск на зачистку при прочих равных условиях. Поэтому у большинства зачищенных деталей

вверхней плоскости изделия имеется шероховатый поясок. При зачистке вязких металлов (мягкая сталь, медь и т. п.)

стружкообразование значительно отличается от описанного вы­ ше. На фиг. 4д показано сечение стружки, образовавшейся в кон­

це процесса зачистки изделия из мягкой стали. Как видно из ри-

Фиг. 5.

цей с заваленной кромкой. Несмотря на возникновение вырывов, поверхность среза получается чистой ввиду образующегося припуска по сечению АВС

11

сунка с самого начала резания до конца зачистки идет процесс смятия металла. При этом образуется один элемент стружки по всему контуру.

Взависимости от рода материала, величины припуска и дру­ гих факторов образующиеся элементы стружки могут, отделяясь,

разрываться или сохранять монолитность. На радиальное пере­ мещение стружки, и ее разрыв тратится дополнительная энергия.

Впроцессе зачистки у более твердых и хрупких материалов обычно образуется стружка скалывания. В то же время при очень малых припусках может образоваться сливная стружка.

После зачистки штампами, в зависимости от величины припу­

ска и рода материала, образуется различная степень чистоты.

На фиг. 4е, ж показано поперечное сечение стружки, образо­ вавшейся при зачистке латунных деталей. Как видно из рисунка,

формы стружек скалывания и сливной подтверждают высказан­ ное выше теоретическое положение о процессе резания в зачист­ ных штампах.

Практикой установлено, что наилучшие результаты по каче­ ству зачистки стальных деталей можно получить, применяя мат­

12

(см. фиг. 5 б), направление линий скалывания меняется, и созда­

ется возможность образования шероховатого пояска. В зоне кром­ ки АВ напряженное состояние тела характеризуется тремя на­

огибая рабочий профиль последней, совершают три поворота.

цы (в точке С).

Кроме того, во внешних слоях обрабатываемой детали, при ее перемещении вдоль оси отверстия матрицы, в верхней зоне кону­

са АВ имеет место встречное перемещение частиц металла в направлении к точке А.

Угол развала г «С 6°, высота h, на которой расположена кромка АВ, зависит от толщины изделия и обычно составляет

Можно выполнять зачистку по внешнему и внутреннему кон­ турам раздельно или путем совмещения операций. Известны не­ сколько методов зачистки контура и отверстий путем совмеще­ ния с операцией вырубки. ■

Кним относятся:

1)вырубка с зачисткой пуансоном полнее матрицы;

2)вырубка с зачисткой с разваленной кромкой матрицы;

3)вырубка с зачисткой двумя матрицами;

4)пробивка отверстий с зачисткой пуансоном с заваленной

кромкой или заточенным под угол 60—90°.

Сущность этих операций заключается в том, что специальной

конструкцией пуансонов и матриц достигается вырубка заготов­ ки с припуском на зачистку. При дальнейшем проталкивании детали через матрицу происходит ее зачистка за счет срезания

или обжатия припуска.

При вырубке с одновременной зачисткой цветных металлов

и сплавов (медь, латунь, алюминий и его сплавы, нейзильбер и т. д.) пуансоном полнее матрицы процесс вырубания и зачистки

происходит, как показано на фиг. 7 а.

Так как пуансон не доходит до кромки матрицы на 0,1— 0,2 мм, то зачищенная деталь выталкивается из матрицы после­

Фиг. 7. Чистовая вырубка

а — вырубка с зачисткой пуансоном полнее матрицы цветных металлов и сплавов.

14

дующей деталью. Вырубка с зачисткой -пуансоном полнее матри­ цы даетудовлетворительные результаты для нивкоуглеродистых нелегированных сталей. Вырубка с зачисткой сталей, алюминия и других пластичных металлов получается удовлетворительной, если кромка матрицы развалена и притуплена (фиг. 76).

Вырубка с зачисткой сопрягающимся пуансоном изображена на фиг. 7в. В этом случае пуансон пригоняется к матрице на плотное скольжение с самым минимальным зазором.

Все мёталлы, которые хорошо обрабатываются резанием,

можно вырубать с одновременной зачисткой на штампах с двумя

матрицами (фиг. 7г).

Пробивка отверстий с одновременной зачисткой может осуще­

ствляться ступенчатым пуансоном,с заваленной и притупленной кромкой или с торцовой поверхностью по форме остроконечного конуса (фиг. 8а,б,в,г,). При ступенчатом пуансоне зачистка осу-

ществляется за счет срезания припуска по сечению ABKiC, обра­ зующегося вследствие того, что линии скалывания при вырубке возникают между кромками первой плоскости Ki—K'i и кром­ кой матрицы (фиг. 8а).

Во втором случае процесс образования отверстия проходит в- ^ва этапа: фиг. 86.—погружение пуансона в металл с высадкой последнего в отверстие без образования линий скалывания;: фиг. 8в—возникновение линий скалывания, после соединения ко- 'торых идет процесс дернования остальной части отверстия.

В зависимости от рода материала и его толщины, угла зава­ ла кромки матрицы первый этап процесса вырубки может про­

должаться до погружения пуансона на 'А—2/з S (толщины).

Аналогичный процесс деформации возникает при пробивке отверстий пуансоном, заостренным под углом 60-90°, с той лишь

разницей, что линии скалывания возникают между точками пуан­ сона AAi (фиг. 8 г) после его погружения в металл на 0,75-УО,9 S. Здесь большая часть отверстия формируется при деформации

высадки.

Чистовая пробивка конусными пуансонами выполняется успе­

шно в штампах совмещенного действия, когда изделие в процес­ се формоизменения находится в зажатом состоянии под дейст­ вием мощных буферных пружин.

Чистота пробитых отверстий, описанными выше способами, может быть доведена до VVV 9— VWV Ю, 13 зависимости от чистоты поверхности вырубного пуансона.

РАСЧЕТ УСИЛИЯ И МОЩНОСТИ ПРЕССА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ

ШТАМПОВОЙ ЗАЧИСТКИ

Усилие, необходимое для зачистки изделия, складывается из: 1) усилия, потребного для отделения элемента стружки с мак­

симальным сечением;

2) усилия, потребного для смятия, растяжения и разрыва эле­ мента стружки с максимальным сечением;

3) усилия, необходимого для преодоления трения при протал­ кивании изделий через рабочее отверстие матрицы, а также уси­ лия трения стружки при ее перемещении по зеркалу матрицы.

Вполне очевидно, что трение, возникающее при проталкива­ нии зачищенной детали через матрицу, будет также зависеть от высоты рабочего отверстия матрицы и рода металла.

Расчет усилия, потребного для зачистки, легко осуществляет­

ся по приведенной ниже формуле, разработанной автором.

где Р3 — усилие зачистки в кг.

L — периметр зачищаемого изделия для окружности L =т. d

вмм.

д—суммарный припуск, снимаемый при зачистке в мм.

сср—сопротивление срезу, кг/мм2.

С — поправочный коэффициент, определенный эксперимен­ тальным путем.

В таблице 2 приводятся данные значения коэффициента С.

Таблица 2

Значение коэффициента С

16

матрицы Н = 4 мм, сср = 60 кг/мм2, сталь У10А, матрица без раз­ вала.

Решение. Из таблицы 2 для стали У10А находим коэффици­

ент С = 1,0.

Из выражения (1) Р:| = L д аср (1+С) кг, подставив значение всех данных, получим

Р3= 46,2-0,3-60 (1 + 1,0) = 1668 кт.

Усилие пресса Ряр = 1,4Р = 1668-1,4 = 2335,2 кг.

Фиг. 9.

Пример II. Определить усилие зачистки для изделия (фиг. 9),

= 814,5 кг.

Усилие пресса Рпр = 1,4Р3 = 1,4 • 814,5 = 1140,3 кг.

Пример III. Определить усилие, потребное для чистовой вы­

жения (4) Р' = Р + Р3 после подставления соответствующих зна­ чений, из условия будем иметь: Р2м = Ь5оф-4-ЬДаСр (1+С) =

=46,2-4,5-13+46,2 0,3 134,6=2702,7+831,2=3533,9 кг.

Усилие пресса Рпр = 1,4 Р' =1,4-3533,9=4947,5 кг.

При расчете усилия, потребного для зачистки внутреннего

контура, необходимо учитывать толщину обрабатываемого ме­ талла коэффициентом Сь

Ниже приведена таблица 4, в которой даны значения рп

являющиеся поправкой на толщину зачищаемого металла. При этом значение Ci выводится из соотношения Ci = pj • С, где С— коэффициент, приведенный в таблице 2.

18