Получение деталей из заготовок методами холодной штамповки

Процесс холодной штамповки очень широко распространён в приборостроении, поскольку обладает высокой производительностью и обеспечивает получение размеров требуемой точности.

Стоимость детали, получаемой холодной штамповкой на 80 – 90% состоит из стоимости материала. Время изготовления – доли секунды. В качестве исходного материала при холодной штамповке используются листы и полосы металла толщиной d = 0,1 – 5 мм. Наиболее удобными являются полосы, поэтому перед штамповкой листы разрезают на полосы с использованием роликовых или гильотиновых ножниц. В качестве оборудования при холодной штамповке обычно используются эксцентриковые, гидравлические и электромагнитные прессы.

Упрощённая схема эксцентрикового пресса.

1 – основание,

2 – стол,

3 – эксцентрик,

4 – серьга,

5 – ползун,

6 – направляющая колонна,

М – матрица,

П – пуансон.

Технологическая оснастка при холодной штамповке состоит из штампа, который имеет две основных части:

1 – Матрица – неподвижно закрепляется на стол пресса. В матрице сформировано отверстие требуемой конфигурации.

2 – Пуансон, который закрепляется к ползуну и совершает вместе с ним возвратно-поступательное движение.

Процессы вырубки и пробивки

Основной технологической операцией холодной штамповки является вырубка и пробивка.

Процесс вырубки заключается в получении наружного контура вырубаемой детали.

П роцесс пробивки заключается в получении внутреннего контура отверстий пробиваемой детали.

1 – пуансон, 2 – матрица,

3 – полоса, 4 – деталь при вырубке или отход при пробивке

Размер вырубленной детали равен размеру отверстия в матрице. Размер пробитого отверстия равен размеру пуансона.

Расчёт размеров матрицы и пуансона у вырубного штампа

П ри вырубке размер получаемой детали определяется размером отверстия в матрице. Следовательно, по мере износа штампа размер получаемых деталей будет увеличиваться. Поэтому для получения большей стойкости штампа размер отверстия в матрице выбирают минимально возможным внутри поля допуска детали. Пусть размер детали задан как , где - поле допуска. Тогда размер отверстия в матрице выбирают следующим образом: , где - допуск на изготовление матрицы, .

Для обеспечения надёжной работы штампа размер пуансона должен быть меньше размера отверстия в матрице на величину гарантированного зазора Z. Тогда размер пуансона рассчитывается по формуле:

, где - допуск на изготовление пуансона,

Расчёты размеров матрицы и пуансона у пробивного штампа

Р азмер отверстия, получаемого при пробивке, определятся размерами пуансона. Следовательно, по мере износа штампа размеры отверстия будут уменьшаться. Поэтому, для получения наибольшей стойкости штампа размеры пуансона назначают по максимально возможному размеру отверстия внутри его поля допуска.

Размер пуансона: , где

- допуск на изготовление пуансона, . Для обеспечения надёжной работы штампа размер отверстия в матрице должен быть больше размера пуансона на величину гарантированного зазора , где - допуск на изготовление матрицы, .

Гибка

При гибке внутренняя часть детали испытывает сжатие, а внешняя – растяжение.

Область I при гибке испытывает деформацию сжатия, а область II – деформацию растяжения. Не изменяет своей длины в процессе гибки нейтральный слой, разделяющий области I и II. Чтобы после гибки сразу получить деталь с требуемыми размерами L₁ и L_2, длина заготовки должна соответствовать:

,

где

L_n – длина нейтрального слоя.

Для расчёта длины нейтрального слоя используют справочные значения коэффициента гибки x, который показывает расположение нейтрального слоя в долях толщины материала от внутреннего радиуса гибки. Значения x приводятся в справочниках.

Радиус нейтрального слоя:

.

Для детали, изображённой на рисунке, длина нейтрального слоя:

Длина заготовки:

Чем больше толщина материала и меньше радиус гибки, тем больше деформации испытывает деталь. При некоторых соотношениях между S и r предел прочности материала заканчивается и по внешнему радиусу гибки появляются трещины. Внутренний радиус гибки для данной толщины материала должен быть не меньше минимально разрешённого. Внутренний радиус гибки приводится в справочной литературе.