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

Усилие реза при отрезке листового металла на ножницах с параллельными ножами, при обычной вырубке и пробивке (без скоса торцов пуансона или матрицы) рассчитывают по формуле [1 - 4]:

Р = к · Fср (13)

где ср - сопротивление срезу (другое обозначение, встречаемое в лите-

ратуре - τср); к = 1,2…1,3 - коэффициент, учитывающий затупление ножей; Fср -

площадь среза;

Примечания:

1. При выборе механических свойств, кроме марки стали, необходимо также учитывать ГОСТ, по которому получена сталь.

2. в - предел прочности (временное сопротивление разрыву).

3. - относительное удлинение (показатель пластических свойств металла). 4. Приведены наибольшие значения в и ср и наименьшие значения .

11

Втом случае, если данные о величине ср для рассматриваемого металла

влитературе отсутствуют, то можно принять

где γ – угол наклона верхнего ножа. Обычно γ = 3…5˚.

Преимуществом гильотинных ножниц является значительное уменьше-

ние требуемого усилия отрезки по сравнению с отрезкой параллельными ножа-

ми. Недостаток гильотинных ножниц – отгиб отрезаемого материала в направ-

лении движения ножа и скручивание полосы. Эти отрицательные факторы уве-

личиваются с повышением толщины металла s.

Размеры инструмента при вырубке и пробивке

Раздельное изготовление пуансонов и матриц

Из рассмотрения этапов разделения металла при вырубке и пробивке сле-

дует, что размер вырубленной части заготовки определяется размером матри-

цы, а размер отверстия – размером пуансона [1]. По этой причине в зависимо-

сти от вида выполняемой операции одна из рабочих деталей штампа считается основной, а другая – сопряженной с основной.

При раздельном изготовлении пуансона и матрицы они обрабатываются до окончательных размеров без взаимного согласования.

В большинстве случаев элементы наружного контура изделия имеют отрицательные допускаемые отклонения (рис. 3), т.е. размер изделия может быть меньше номинального значения в пределах указанного поля допуска.

При вырубке основной деталью является матрица. Размеры ее рабочего отверстия в результате износа увеличиваются, поэтому начальный размер сле-

дует назначить меньшим номинального размера изделия, используя его поле допуска:

12

а- при вырубке (размер штампуемого элемента при изнашивании матрицы увеличивается);

б- при пробивке (размер штампуемого элемента при изнашивании пуансона уменьшается)

при 0,1 мм припуск Пи = 0,8 . Здесь - абсолютное значение поля до-

пуска на размер изделия (рис. 3).

Припуск на износ Пи можно также определять не по величине ∆, а сразу назначать по таблице из справочника [1, с. 64-65] в зависимости от квалитета и размера штампуемого элемента (табл. 8).

Размер пуансона при вырубке назначается меньшим соответствующего размера матрицы на величину оптимального двустороннего зазора zo :

клонение на размер пуансона (раздельное изготовление рабочих деталей).

13

При пробивке основной деталью является пуансон. Его размеры вслед-

ствие износа уменьшаются, а поле допуска на размер пробиваемого отверстия,

как правило, положительно (рис. 3). Поэтому номинальный расчетный

(начальный) размер пуансона следует назначить большим номинального разме-

ра отверстия:

Допускаемые отклонения на размеры матриц и пуансонов зависят от

требуемой точности изготовления изделия. Обычно точность изготовления матриц и пуансонов превышает требуемую точность изделия на 3-4 квалитета,

но не ниже 10-го квалитета. При этом сумма полей допусков на сопряженные размеры матрицы и пуансона не должна превышать допуск на величину зазора между ними zo , т.е. должно выполняться условие

Рекомендации по конкретным значениям двусторонних зазоров,

допускаемым отклонениям на размеры матриц и пуансонов, припусков на износ приведены в справочнике [6, с. 67 - 72] (табл. 6 - 8).

Из табл. 6 видно, что с увеличением толщины металла s и ср зазор zo

увеличивается. Величина зазора zo составляет 5-10% от s.

Совместное изготовление пуансонов и матриц

При совместном изготовлении рабочих деталей штампов одна из деталей

(сопрягаемая) дорабатывается по другой.

При вырубке дорабатывается пуансон по матрице (матрица определяет размер штампуемого элемента и является основной). Исполнительный размер матрицы Lì определяют по формуле

14

товление рабочих деталей).

Таблица 6

Двусторонние зазоры между матрицей и пуансоном при штамповке металлов и их сплавов (размеры в мм)

15

Таблица 7

Рекомендуемые поля допусков и предельные отклонения матрицы ( ì ) и пуансона ( ï ) при их раздельном

изготовлении [6, с. 71-72] (размеры в мм)

Размер пуансона zo

и допуском на зазор zo .

При проектировании инструмента исполнительные размеры с соответствующими допусками проставляют только на чертеже матрицы. На чертеже пуансона в виде технического требования дают указания о пригонке контуров пуансона и матрицы с определенным зазором zo и допуском на зазор

zo .

При пробивке дорабатывается матрица по пуансону (пуансон определяет размер отверстия или паза и является основным). Исполнительный размер пуансона Lп определяют по формуле

(23)

где п - допускаемое отклонение на размер пуансона (совместное изго-

товление рабочих деталей).

Размер матрицы Lм обеспечивается доработкой по матрице с зазором zo и допуском на зазор zo .

При проектировании инструмента исполнительные размеры с соответствующими допусками проставляют только на чертеже пунсона. На чертеже матрицы в виде технического требования дают указания о пригонке контуров пуансона и матрицы с определенным зазором zo и допуском на зазорzo .

Припуски на износ и предельные отклонения размеров матрицы ( м ) и

пуансона ( п ) при их совместном изготовлении приведены в табл. 8 [6, с. 6465].

Отметим, что допуски на изготовление матриц и пуансонов при совмест-

ном ( м и п ) и раздельном ( м и п ) изготовлении пуансонов и матриц раз-

ные. При совместном изготовлении значения допусков больше. Это лучше, так как больший допуск легче обеспечить при изготовлении инструмента.

17

Таблица 8

Припуски на износ ( Пи ) и предельные отклонения матрицы ( м ) и пуансона ( п ) при их совместном

изготовлении [6, с. 64-65] (размеры в мм)

Пример расчета параметров технологии штамповки детали «шайба»

Исходные данные. Эскиз детали «шайба» показан на рис. 4, а. Исходные данные для расчета: достижимая точность размеров детали при заданной тол-

щине металла и использовании штампа для вырубки и пробивки с прижимом соответствует 13 квалитету (см. табл. 1); сталь марки 10кп; исходный материал

– прокат листовой холоднокатаный нормальной точности по толщине.

Допуски на размеры детали и размеры листа. Допуски на диметры 40

мм и 20 мм назначаем в системе отверстия [13, с. 357 ]. Предельное отклонение на наружный контур диаметром 40 мм соответствует квалитету h13 и равно -

0,39 мм. Отклонение на отверстие диаметром 20 мм соответствует квалитету Н13 и равно +0,33 мм. Для прямоугольных контуров и отверстий допуск по указанному квалитету следует увеличить в 1,2 раза.

Предельное отклонение на толщину детали определяем по ГОСТ 19904-

90 [9, с. 144]. Принимаем ширину листа В = 1250 мм. Тогда при толщине s =

2,5 мм и нормальной точности проката отклонение равно ± 0,18 мм.

Деталь с предельными отклонениями размеров представлена на рис. 4, б.

б – деталь с предельными отклонениями размеров

Так как размеры штампуемой детали небольшие, примем длину листа по ГОСТ 19904-90 [9, с. 143] минимально возможной L = 2000 мм.

17

Ширина полосы и шаг штамповки. Примем, что при вырубке заготовки используется штамп с боковым прижимом полосы. Тогда расчет ширины поло-

сы bп следует выполнять по формуле (1). Боковую (b) и междетальную (a) пе-

ремычки при однорядной вырубке круглого контура, диаметре D = 40 мм и толщине s = 2,5 мм определяем по табл. 2: b = 2,3 мм; a = 1,8 мм. Размеры пе-

ремычек для прямоугольных контуров следует определять по [2, с. 491-492].

Принимаем, что отрезка полос от листа выполняется на ножницах с парал-

лельными ножами. В этом случае допуск на ширину полосы, найденный по табл. 3 для гильотинных ножниц, можно умножить на коэффициент 0,8: п =

0,7 · 0,8 = 0,56. Таким образом:

bп = 40 + 2 · 2,3 + 0,56 = 45,16 мм.

Окончательно принимаем bп = 45,5 мм.

Шаг штамповки определяем по формуле (8):

Ш = 40 + 1,8 = 41,8 мм.

Показатели эффективности продольного раскроя. Количество полос в

p 1269 1256 / (1250 2000) 0,638 .

Норма расхода по формуле (10); nдл nзл :

N 125 200 0,25 7,85 10 3 / 1269 0,0387 кг.

Масса детали по формуле (12):

Mд [ (4,02 2,02 ) / 4] 0,25 7,85 10 3 0,0185 кг.

Коэффициент использования металла по формуле (11):

Kи 0,0185 / 0,0387 0,478.

18