3 Разделительные операции
Резка – листоштамповочная операция ), в результате которой происходит полное отделение полосы (заготовки) от листопроката по незамкнутому контору путем сдвига (рис. 3.1).
Примечание: Здесь и далее контур рассматривается в плоскости, перпендикулярной направлению движения инструмента.
Листовой материал,
как правило, разделяют на гильотинных
ножницах. Для уменьшения потребного
усилия резки применяют ножницы с
наклонными ножами, у которых ножи ставят
под некоторым углом наклона 
друг
к другу.
Рис. 3.1. Схема резки на гильотинных и рычажных ножницах:
1 - нож верхний; 2 - упор; 3 - полоса; 4 - нож нижний; 5 - стол ножниц;
6 - листопрокат; 7 - прижим;
S0 – толщина металла;
–угол створа,
град;
Усилие резки Рр, определяется по формуле [4, с.31], Н:
(1)
где
–
сопротивление сдвигу [3, с. 478], МПа;
–
определяют из
технической характеристики
ножниц, град.
Усилие прижима Q определяют по формуле [3 , с.57], H.
(2)
где gпрж – удельное усилие прижима [3, с. 58], Н/мм2.
При резке на ножницах с наклонным ножом усилие резки (рис.3.2) носит локальный характер, таким образом, центр приложения его перемещается во время рабочего хода вдоль ножей.
Рис. 3.2 Зависимость локального усилия резки и прижима
на ножницах от хода ножа
Пример.
Определить усилие
резки и прижима листовой стали 08кп
шириной 1000 мм и толщиной 2мм на гильотинных
ножницах с углом створа 
.
По [3, с. 478] определяем q: q = 15 = H/мм2,
По формуле (1) определяем Рр, Н,
Н
По формуле (2) определяют Q ,Н:
Q
= 
=
30000 Н.
Ответ: Рр= 4,76 кН, Q = 30 кН.
Резку рулона на ленты или вырезку криволинейных контуров производят на дисковых ножницах. При этом в зависимости от характера реза различают различные типы ножниц (рис.3.3).
Рис. 3.3 Схемы резки на дисковых ножницах:
а – с параллельными осями; б – с наклонными ножами;
в – с наклонным нижним ножом; г – многодисковые ножницы.
Вертикальную составляющую усилия резки Рр на дисковых ножницах можно определить по формуле [I , с.43]:
,
(3)
где R=D/2 – радиус дисковых ножей, мм;
d – величина перекрытия ножей, мм;
На практике усилие резки на дисковых ножницах, как правило, не определяют, так как паспортные данные ножниц регламентируют максимальные размеры и предельный уровень механических свойств разрезаемого материала.
Рис. 3.4 Зависимость усилия резки на дисковых ножницах от рабочей длины реза:
А – величина перемещений разрезаемого материала в зону реза, соответствующая появлению скалывающих напряжений, мм; L – длина ленточного материала, мм
Отрезка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит полное отделение заготовки от полосы по незамкнутому контуру путем сдвига (рис. 3.5).
Отрезку, как и последующие разделительные операции, производят преимущественно в штампах, однако при значительных габаритных размерах заготовки отрезку целесообразно производить гильотинных ножницах.
Рис. 3.5 Схема отрезки:
1 - пуансон орезной; 2 - упор; 3 - заготовка; 4 - матрица;
5 - прижим; 6 - полоса.
Усилие отрезки Pотр, определяют по формуле [4 , с.31],Н:
(4)
где L – длина реза, мм.
Усилие прижима Q определяют по формуле (2).
При отрезке режущие кромки пуансона и матрицы параллельны, поэтому усилие отрезки (рис. 3.6) развивается по всей длине реза.
Рис. 3.6 Зависимости усилий отрезки и прижима в штампе от хода пуансона.
Пример. Определить усилие отрезки и прижима в штампе заготовки 100 мм из латуни Л63 толщиной 3мм.
По 
]
определением 
для латуни Л63:
=
350 МПа.
По [3, с.58] определяем g: g = 20 Н/мм2.
По формуле (4) определяем Pотр, Н:
P = 100·3·350=105000 Н.
По формуле (2) определяют Q , Q=100·3·20=6000 Н.
Ответ:
Q = 6 кН.
Разрезка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит разделение заготовки на части по незамкнутому контуру путем сдвига (с отходом или без отхода) (рис.3.7)
Рис. 3.7. Схема разрезки:
а) без перемычки (отхода); б) с перемычкой (отходом);
1- пуансон; 2 - прижим; 3 - матрица разрезная; 4 - заготовка; 5 – отход
Усилие разрезки Рразр и прижима Qо определяют аналогично усилию отрезки по формуле (4) и формуле (2). Однако, следует учесть, что при определении усилия разрезки с перемычкой (рис.3.7.б) в формуле (4) величина L характеризует сумму всех длин разрезки.
Зависимость усилия разрезки и прижима от хода пуансона имеет вид согласно рис.3.6.
Вырубка - листоштамповочная операция, в результате которой происходит полное отделение заготовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем сдвига (отделенная часть – изделие), рис.3.8.
Рис. 3.8 Схема вырубки:
1 – пуансон вырубной; 2 – прижим; 3 – матрица вырубная;
4 – изделие; 5 – полоса
Усилие вырубки Рв круга определяется по формуле [4, с.31]
,
(5)
где D – диаметр изделия, мм.
Усилие вырубки контура, отличного от круга, определяют по формуле (4). При этом следует иметь ввиду, что величина L характеризует периметр вырубаемого контура.
Пример. Определить усилие вырубки пятака Ø90 мм из бронзы БрА7 толщиной 6мм.
По [3, с.478] определяем
для бронзы БрА:
σсд
=
650 МПа.
По формуле (4) определяют Р, Н:
Pв=3,14·90·6·650=1102699 Н.
Усилие прижима Q, определяют по формуле (2).
После достижения наибольшего технологического усилия по ходу пресса происходит его падение, и деталь проталкивается через матрицу с усилием проталкивания Рпрот, Н, [3, с.60].
,
(6)
где Кпрот – коэффициент проталкивания [3, с. 60].
Аналогично, для преодоления сил трения отхода по пуансону требуется усилие снятия Рсн, Н, [3, с.60].
,
(7)
где Ксн– коэффициент снятия [3 , с.60].
Рис. 3.9 Зависимость усилий вырубки и прижима от хода пуансона.
h – величина рабочего хода пуансона, необходимая для проталкивания детали через матрицу (равна рабочему пояску матрицы. мм.)
Пример.
Определить силовые параметры вырубки пятака Ø90 мм на бронзы БрА7 толщиной 6мм.
По [3, с.481] определяют
для бронзы БрА7:
= 650 МПа.
По формуле (5)
определяют 
,
Н:
Н
По [3, с.58] определяют
Н/мм2.
По формуле (2) определяют Q, Н:
По [3 ,с.60] определяют Ксн и Кпрот:
Ксн = 0,04; Кпрот =0,05.
По формуле (6) определяют Рпрот, Н:
.
По формуле (7) определяют Рсн, Н:
.
Ответ: Рв=11027 кН; Q=42.4 кН; Рпрот,=55,1 кН; Рсн=44,1 кН.
Надрезка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит неполное отделение части заготовки или детали путем сдвига (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Схема надрезки:
1 – пуансон; 2 – заготовка; 3 – матрица; с – ширина пуансона;
в – длина надрезки
Усилие надрезки Рн, H определяют по формуле [4 ,с.3]
,
(8)
k
= 0,4 – 0,6 для Н
= 
;
k
= 0,2 – 0,4 для Н
= 
.
При определении усилия надрезки в формуле (8) величина характеризует периметр сдвига:
L = C + 2B. (9)
где В – длина надреза, мм;
С – ширина надреза, мм.
Усилие прижима Q при надрезке определяют по формуле (2).
Усилия снятия Рсн и проталкивания Рпрот определяют по формуле (7) и (6) соответственно, Н.
Рис. 3.11. Зависимости усилий надрезки и прижима от хода пуансона
А – величина углубления выступающей кромки пуансона в матрицу, мм.
Пример.
Определить усилие надрезки прямоугольного
према размерами 10х20 мм в заготовке из
листового мельхиора МН19 толщиной 0,5 мм.
Угол скоса пуансона 
,
длина скоса 20 мм.
По [3
, с.481] определяют 
для мельхиора МН19:
= 340 МПа.
По формуле (9)
определяют L,
мм: L
= 
= 50 мм.
Затем определяют величину Н, мм.
Рис. 3.12 Схема для определения величины Н
Величина малого катета А, мм (треугольника MNL) равна величине углубления выступающей кромки пуансона в матрицу:
,
где
угол 
.
Величина большого катета Н, мм (малого треугольника NLK):
По
формуле (8) определяем 
,
Н:
.
Ответ: P = 3,4 кН.
Проколка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит образование в заготовке или детали отверстия удаления металла в отход (рис.3.13)
Усиление проколки Рпрок определяют по формуле [1 , с.184]
. (10)
где
-
радиус образовавшегося в результате
нарушения сплошности материала отверстия
в заготовке в «пиксовый» момент проколки,
мм;
-
радиус образующегося в результате
проколки борта, мм;
- радиус закругления
матрицы, мм;
- радиус пуансона,
мм;
- коэффициент
трения;
- угол
наклона образующей пуансона, град.
Рис. 3.13. Схема проколки
Усиление прижима определяют по формуле (2).
Пример.
Определить усилие проколки отверстия
диаметром 14мм в лисовом монеле НМХМц
28-2,5-1,5 толщиной 2мм. Радиус матрицы 1мм
и угол конусности пуансона 
.
Коэффициент трения 0,15.
По [3
,с.481] определяет 
для монеля НМХМц 28-2,5-1,5: 
=580
МПа.
По формуле (10) определяют Рпрок Н:
.
.
Ответ: Рпрок=53,5 кН.
Рис. 3.14, Зависимость усилия проколки от хода пуансона
Пробивка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит образование отверстия или паза путем сдвига с удалением отдельной части металла в отход (рис.3.15).
Усилие пробивки Рпр определяют по формуле (4), в которой величина пробиваемого отверстия L, мм характеризует периметр пробиваемого отверстия.
Пример. Определить усилие пробивки отверстия размерами 12 х 28 мм в листовом никеле НЗМ толщиной 5мм.
По [3
, с.461] определяют 
=
350 МПа
По формуле (4) определяют P,Н :
Р
=
=
588000.
По
[3, с.58]
определяют 
По
формуле (2) определяют Q,
H:
.
По [3
,с.60] определяют Ксн
и 
;
= 0,05.
По
формуле (6) определяют 
,
Н:
.
По
формуле (7) определяют 
: 
=
=29000.
Ответ:
Р=588
кН; Q=42
кН; 
=29
кН; 
=23,2
кН.
Рис. 3.15. Схема пробивки:
1-пуансон; 2-прижим; 3-съемник; 4-матрица; 5-изделие; 6-отход
Для
уменьшения технологического усилия
при вырубке-пробивке преимущественно
толстого материала 
>(6-8)
мм или деталей больших размеров (А х Б)
> 80 – 100 мм применяют рабочий инструмент
(матрицы, пуансоны) со скошенными режущими
кромками.
При вырубке деталей пуансон должен быть плоским, а скос выполняют на матрице. Изделие получается плоское, а отход изогнутым. Скос должен быть двусторонним и симметричным относительно центра давления штампа (рис. 3.16а и 3.16б).
При пробивке отверстий матрица должна быть плоской, а скос выполняют на пуансоне, вследствие чего деталь остается плоской, изгибается же отход (рис. 3.16в,3.16г и 3.16д).
Односторонний скос режущих кромок применяют лишь при надрезке с отгибкой (рис.3.16). В других случаях односторонние скосы делать не рекомендуется. Применяемые величины двусторонних скосов приведены в [3 ,с.60].
Усилие вырубки-пробивки со скосом режущих кромок определяют в зависимости от типа скоса:
I – общий случай вырубки со скосом режущих кромок (рис. 3.16а, 3.16б, 3.16в, 3.16г, 3.16д), [2 ,с.19].
Рис. 3.16. Схемы вырубки-пробивки со скосом режущих кромок:
а, б – скос на матрице;
в - е – скос на пуансоне
(11)
где k – коэффициент формы; при Н =S; k=0,4-0,,6;
при Н=2S$ k=0,2-0,4.
II – прямоугольная вырубка с двусторонним скосом режущих кромок (рис. 3.16а и 3.16б), [2 ,с.19].
,
для Н > S
(12)
,
для Н = S,
(13)
где А и В – длина и ширина прямоугольной вырубки, мм.
III – квадратная вырубка с четырехсторонним скосом (рис. 3.16в) [2,с.19].
,
(14)
где k – коэффициент формы, аналогичный для случая I.
IV – круглая вырубка с двусторонним скосом (рис. 3.16а, 3.16б и 3.16в), [2, с.19].
,
(15)
где d – диаметр вырубки, мм.
Обрезка – листоштамповочная операция, в результате которой поисходит удаление излишков металла (припусков, облоя) путем сдвига (рис. 3.17).
Рис. 3.17. Схема обрезки
1-пуансон; 2-съемник; 3-матрица; 4-изделие; 5-облой
Усилия
обрезки Р;
прижима Q
; усилия снятия 
и проталкивания 
определяют по формулам (4), (2), (6), (7).
Просечка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит образование отверстия в заготовке путем внедрения в нее инструмента с удалением части материала в отход (рис. 3.18).
Рис. 3.18. Схема просечки
1-пуансон; 2-отход; 3-изделие; 4-прокалка
Усилие
просечки 
определяют по формулам (11) – (15) аналогично
усилию пробивки со скосом режущих
кромок. Сопротивление сдвигу определяют
по [4 ,с.316]. При определении усилия прижима
Q
по формуле (2) давление прижима выбирают
в зависимости от толщины штампуемого
материала:
S , мм g , МПа
до 1,0 10
до 2,0 15
до 3,0 20.
Высечка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит полное отделение заготовки или изделия по замкнутому контуру путем внедрения инструмента в материал исходной заготовки (рис. 3.19).
Усилие
высечки 
определяют по тем же формулам, что и для
просечки.
Рис. 3.19. Схема высечки:
1-пуансон; 2-подкладка; 3-изделие; 4-отход
Зачистка – листоштамповочная операция, в результате которой происходит удаление технологических припусков с помощью штамповки с образованием стружки для повышения точности размеров и уменьшения шероховатости зачищаемых поверхностей (рис. 3.20).
Рис. 3.20 Схема зачистки:
а – схема зачистки наружного контура;
б – схема зачистки отверстия
Продолжение рис. 3.20
1 – пуансон; 2 – деталь; 3 – матрица; 4 – стружка
Рис. 3.21. Зависимость усилия зачистки от хода пуансона
h np (h cm) – рабочий ход пуансона, необходимый для проталкивания (равен высоте рабочего пояска матрицы, мм)
Усилие зачистки P3 определяют по формуле [2, с.43]
(18)
где δ – двусторонний припуск на зачистку, мм [2, с.42]
L – периметр зачищаемого контура, мм.
Усилие проталкивания Рпрот и Рсн определяют по формулам (6), (7). При этом следует заменить усилие вырубки на усилие зачистки.