Получение плоских деталей с использованием разделительных операций листовой штамповки. Методические указания к самостоятельной работе студентов и прак

701

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВЫАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра механики пластического деформирования

ПОЛУЧЕНИЕ ПЛОСКИХ ДЕТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к самостоятельной работе студентов и практическим занятиям

Составитель П.И. ЗОЛОТУХИН

Липецк Липецкий государственный технический университет

2014

Точность деталей при вырубке и пробивке

При вырубке и пробивке в условиях серийного производства точность де-

талей зависит от толщины штампуемого металла и номинального размера. С

увеличением толщины и получаемого размера точность уменьшается. Точность изделий уменьшается также с увеличением сложности контура изделия. Суще-

ственное влияние на точность получаемых размеров оказывает схема процесса и прижим заготовки. При вырубке и пробивке с прижимом точность значитель-

но возрастает по сравнению с точностью при вырубке и пробивке без прижима

[2].

Приведенные в справочниках [2, 6, 7, 12], отраслевых стандартах и стан-

дартах предприятий отклонения получаемых размеров изделий отражают ука-

занные выше факторы, влияющие на точность (табл. 1).

Примечания:

1. Допуск на отверстие, получаемое пробивкой, берут со знаком плюс (как для отверстий, т.е. по квалитету Н11 … Н15 [13, с. 356]).

2. Допуск на наружный контур, получаемый вырубкой, берут со знаком минус (как для валов, т.е. по квалитету h11 … h15 [13, с. 356]).

3. При сложном контуре допуск по указанному квалитету надо увеличить в

1,2 … 1,5 раза.

3

Обычно предельные отклонения размеров штампуемой детали назначают по 11 – 15 квалитету точности. В табл. 1 приведен пример назначения односто-

ронних отклонений получаемых размеров (в плюс или минус). В справочниках

[6, с. 54 7; с. 316] приведены таблицы, в которых назначены симметричные от-

клонения (±). Отметим, что в большинстве случаев используют 1-й вариант, но возможно использование и 2-го варианта в зависимости от назначения получа-

емого изделия и особенностей листоштамповочного производства на конкрет-

ном предприятии.

Размеры листового проката, допуски на толщину металла

Размеры листового проката выбирают по ГОСТ 19903-74 [10] или ГОСТ

19904-90 [11]. Эти ГОСТы приведены в справочниках [9, c. 135-141; c. 142-146]

и [14, c. 104-108; c. 112-114]. В зависимости от толщины металла s выбирают ширину листа B . Затем назначают длину листа L .

При решении задач рекомендуется выбирать ширину и длину листов в следующих диапазонах: B = 800…1500 мм, L = 1500…2500 мм, причем чем больше наружный размер изделия, тем большие значения B и L следует назна-

чать. Это необходимо для уменьшения потерь металла в отход при отрезке по-

лос от листа и вырубке из полос заготовок.

Предельные отклонения по толщине стального проката выбираются по ГОСТу [10, 11] в зависимости от s , B и точности проката. Листовой прокат имеет высокую, нормальную или повышенную точность.

Ширина полосы

Расчет ширины полосы рассмотрим на примере вырубки круглых загото-

вок (рис.1).

Перемычки a и b назначают в зависимости от толщины металла s , кон-

фигурации (круглая, овальная, прямоугольная, фасонная) и размера заготовки,

схемы вырубного штампа (с боковым прижимом или без прижима), предела прочности металла в [2, с. 490-492; 7, c. 293] (табл. 2).

4

Рис. 1. Вырубка круглых заготовок из полосы:

а– междетальная перемычка; b – боковая перемычка;

Ш– шаг штамповки (Ш = D + a)

Таблица 2

Минимальные размеры перемычек при однорядной вырубке круглого и

овального контуров и ручной подаче материала [2, с. 490-491]

Примечания:

1. При вырубке заготовок с поворотом полосы размеры перемычек необходимо увеличить в 1,5…2 раза.

2. При работе с автоматической подачей штампуемого материала размеры перемычек необходимо увеличить в 1,5 раза.

5

Расчет номинальной ширины полосы выполняют исходя из условия сохранения минимально необходимой ширины боковых перемычек при различных способах подачи и допусков по ширине полосы. Номинальную ширину полосы определяют по следующим формулам [2, с. 492]:

- при использовании штампа с боковым прижимом

где п - односторонний (минусовой) допуск на ширину полосы; z – га-

рантированный зазор между направляющими штампа и максимально возможной шириной полосы.

Как видно из формул (1) и (2), при использовании штампа без бокового прижима ширина полосы bп имеет большую величину, так как полоса произ-

вольным образом может прижаться к левой или правой направляющей. Необходимо же сохранить при вырубке круглой заготовки диаметром D заданную величину боковых перемычек. В штампе с боковым прижимом полоса гарантированно прижата к одной из направляющих, поэтому ширина полосы меньше, но конструкция такого штампа сложнее.

Допуск на ширину полос п зависит от толщины металла s , вида нож-

ниц и ширины полосы [2, 7, 8]. С увеличением толщины металла и ширины полосы точность уменьшается.

Для различных материалов, толщины и ширины точность отрезки на листовых ножницах по ширине соответствует 12…14 квалитетам точности и ниже. Более точная по ширине лента получается на многодисковых ножницах [8, с. 45], менее точная полоса – на ножницах с параллельными ножами, наименее точная – на ножницах с наклонными ножами (табл. 3) [8, с. 45].

Значения гарантированного зазора z приведены в табл. 4 [7, с. 297].

При использовании табл. 3 и 4 на данном этапе расчета за ширину полосы можно приближенно принимать диаметр вырубаемой заготовки D .

Полученные результаты расчета ширины полосы bп следует округлять до

0,5 или 1,0 мм в большую сторону.

6

Таблица 3

Допуски на ширину полосы при отрезке листовыми гильотинными ножницами

Таблица 4

Гарантированный зазор при штамповке без бокового прижима полосы

Примечание. При однорядном типе раскроя большие значения – для большей толщины материала

Расчет показателей эффективности раскроя листового проката

В себестоимости продукции листовой штамповки (ЛШ) затраты на мате-

риал составляют 50-70%. Подсчитано, что каждый процент уменьшения массы отходов позволяет снизить себестоимость штампованной детали на 0,4-0,5%.

Раскрой – это отыскание наиболее эффективного размещения заготовок

(или плоских деталей) в листе (полосе, ленте) относительно друг друга и кро-

мок листового проката (ГОСТ 18970-84) [16].

В качестве исходного материала можно использовать лист, рулон или ленту. Схемы продольного и поперечного раскроя листа на полосы представле-

ны на рис. 2. На этом рисунке штриховкой показан отход металла по некратно-

сти, образовавшийся при отрезке полос от листа и вырубке заготовок из полос.

Эффективность получения заготовок из листа можно оценить коэффициентом

раскроя [1, 4, 5]:

7

Рис. 2. Схема расположения заготовок в полосе при продольном (а)

и поперечном (б) раскрое листа

где nз л - общее количество заготовок из листа; Fл - площадь листа; Fз -

площадь заготовки; L – длина листа; B – его ширина. При вырубке круглых за-

готовок (рис. 2) площадь заготовки Fз D2 / 4 . Коэффициент p может быть выражен и в %. Тогда формулу (3) следует умножить на 100%.

В технической литературе по ЛШ используется несколько вариантов за-

писи формул для расчета p . Во всех формулах p - это отношение полезной площади (общей площади всех полученных заготовок) к затраченной площади

(площади листа, рулона или ленты).

8

Коэффициент p учитывает все потери металла при получении плоской заготовки, полученной из листа: отходы при отрезке полос от листа и вырубке заготовки из полосы.

Можно отдельно рассчитать коэффициент раскроя листа РЛ и полосы РП :

Результаты расчетов nпл и nзп округляют до целого числа в меньшую сторону. Отметим, что полосы длиной более 2000…2500 мм использовать не следует, так как их неудобно подавать в штамп.

Норма расхода N (кг) – вся масса металла, затраченного на изготовление детали, т.е. N включает массу детали и массу отходов, приходящихся на одну деталь. При использовании в качестве исходного материала листа:

9

Коэффициент КИ учитывает все потери металла при производстве дета-

ли.

Следует учитывать, что всегда p KИ , так как р учитывает только потери металла при получении плоской заготовки.

При анализе плоских деталей, полученных вырубкой и пробивкой, -

это площадь детали в плане (на виде сверху).

При анализе пространственных деталей, полученных с использованием формоизменяющих операций ЛШ (вытяжка, отбортовка, обжим или раздача)

рассчитывают путем приведения чертежа детали к средней линии и разбиения детали на простые фигуры.

Расчет усилий в разделительных операциях

К основным разделительным операциям относятся - отрезка, вырубка, пробивка, обрезка. Схемы этих операций и их определение приведены в ГОСТ

18970-84 [16; 4, с. 33].

10