Разделительные операции в штампах

Основные операции – вырубка, пробивка, обрезка.

Вырубка – полное отделение заготовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем сдвига (отдельная часть – изделие)

Пробивка – образование отверстия или паза путем сдвига с удалением отделенной части металла в отход.

Вырубкой и пробивкой получают плоские детали из листа, а также заготовки, используемые для изготовления пространственных деталей гибкой, вытяжкой, отбортовкой и пр. Вырубку и пробивку выполняют в штампах, рабочие органы которых (пуансон и матрица) установлены с определенным зазором z. Лист или полосу устанавливают на матрицу, имеющую острые кромки. Пуансон, опускаясь вместе с верхней частью штампа, надавливает на лист. При этом происходит относительное смещение металла в матрицу, заканчивающееся разрушением, т.е. вырубкой или пробивкой. Отделенная часть металла проваливается в отверстие в матрице, а отход при ходе пуансона вверх, снимается с него

Рис.1. 7. Схема штампа для вырубки и пробивки.

1-пуансон; 2- сылник; 3- матрица; 4- вырубленное изделие; 5- нижняя плита;
6- кольцо; 7- полоса(исходная заготовка; после вырубки – отход).

На рисунке 2 показаны укрупнено пуансон, полоса и матрица.

Рис.1.8. Схема полосы, пуансона и матрицы в увеличенном масштабе

При оптимальном зазоре Z_опт трещина от пуансона и матрицы сойдутся в одном месте. Сначала происходит пластическое внедрение (со сдвигом) пуансона и матрицы; потом образование трещин и хрупкий скол.

Z_опт = f (S₀; _В )

Двусторонний (или диаметральный) зазор:

Z (0,06 … 0,1) S.
Чем мягче материал (↓ _В), тем менше зазор.
Усилие вырубки – пробивки:

P = kF_{ср ср}.,

где F_ср – площадь среза; если вырубка – пробивка круглого контура:

F _cp = LS

Где L – длина линий реза. Коэффициент k = 1,1 … 1,3.
Усилие свена отхода с пуансона: P_c= 0,06P
Усилие проталкивания металла через матрицу:

Р_пр = 0,12Р.

1.8. Рабочие (исполнительные) размеры пуансонов
и матриц при вырубке – пробивке

Допуски на размеры деталей, полученных вырубкой – пробивкой, назначаются по умолчанию по 14 квалитету. В справочнике Романовского и Рудмана имеются таблицы, где можно выбрать допуск в зависимости от размера детали и толщины металла. Чем больше размер и толщина, тем больше допуск. Пример допуски на шайбу показан на рис. 1.9.

Рис.1.9. Схема допусков на шайбу при вырубке-пробивке.

«-0,34» → допуск по h14
«+0,28» → допуск по H14
Допуски в системе отверстия

Пример выбора допуска по Романовскому и Рудману рассматривать не будем.
¶Размеры изделия, получаемого вырубкой, соответствует размерам рабочего отверстия матрицы. Изнашивание матрицы приводит к увеличению, её рабочего отверстия. Поэтому исполнительные размеры отверстия матрицы для вырубки должны быть наименьшими предельными.
¶Пусть вырубается круглая деталь. Диаметр матрицы:

= ( –

Где = номинальный диаметр изделия; – припуск на износ матрицы; - допуск на размер матрицы

≈ 0,8 ∆, где ∆ - допуск на деталь.
Для примера на рис.: → ∆ = 0,34; = 40.
Если стоит: → ∆ = 0,2; = 40.

¶Диаметр пуансона для вырубки меньше диаметра матрицы на значение зазора между ними:

= ( – ,

где z – двусторонний (или диаметральный) зазор; - допуск на изготовление пуансона.

В нашем примере

если допуски на штампуемую деталь назначены по 14 квалитету, то допуски на изготовление пуансона и матрицы () назначают по 8 квалитету:

;

Окончательно: ;

Диаметр отверстия, получаемого пробивкой, соответствует диаметру пуансона. Изнашивание пуансона приводит к уменьшению его диаметра. Поэтому исполнительный диаметр пуансона должен быть наибольшим предельным:

Для нашего примера (смотри рисунок):

; ;

;

1.9. Точность при вырубке – пробивке

Точность зависит от следующих факторов:

1. состояние штампа;

2. свойства металла заготовки;

3. толщина металла;

4. абсолютные размеры детали;

5. структура технологического процесса;

6. тип штампа;

7. оборудование;

8. квалификация штамповщика.
Подчеркнуты наиболее важные факторы.

1.10. Способы уменьшения усилия при вырубке – пробивке

Для уменьшения деформирующего вырубки – пробивки применяют вырубку – пробивку при помощи пуансонов и матриц с наклонными (скошенными) кромками. Этот способ позволяет процесс вырубки – пробивки осуществлять постепенно (как при отрезке на ножницах с наклонным ножом), а не одновременно по всему отдаленному контуру. В результате этого усилие вырубки – пробивки может быть уменьшено на 30 – 40 %.

Рис. 1.10 Схема пуансонов и матриц для вырубки и пробивки с наклонными рабочими кромками

Для создания условий, при которых горизонтальные проекций усилий вырубки и пробивки, приложенные к наклонно расположенным (скошенным) рабочим кромкам инструмента, могли бы уравновешиваться, скосы делают симметричными относительно оси инструмента. Это позволяет углы наклона рабочих кромок инструмента делать больше, чем при отрезке с односторонним наклоном режущей кромки ножа. В зависимости от характера операции (вырубки или пробивки) скосы выполняются на матрице или пуансоне (рис.). Применение скосов вызывает изгиб той части металла, которая соприкасается с инструментом, имеющим наклонные рабочие кромки. Поэтому при вырубке скосы делаются на матрице, а при пробивке – на пуансоне.

1.11. Матрицы и пуансоны для вырубки – пробивки

Матрицы. Конструкция рабочего отверстия матриц для вырубки и пробивки зависит от толщины штампуемой детали (или заготовки), е формы и размеров, требуемой точности, характера производства и других факторов. На рисунке показаны различные типы рабочих отверстии матриц для вырубки и пробивки: с призматическим пояском (а), конические по всей высоте (б), призматические по всей высоте (в), с цилиндрическим пояском и уширенным провальным отверстием (г).

Матрицы типа а применяют при штамповке деталей сложной формы или повышенной точности. Высота пояска h зависит от толщины заготовки и принимается ≥ 3 мм. Чем больше толщина металла S, тем больше h. Данный тип провального отверстия обеспечивает стабильность размеров штампуемой детали после перешлифовки матрицы, однако долговечность матриц невелика.

Матрицы типа б применяют при получении небольших деталей простой формы и невысокой точности, так как при перешлифовке рабочее отверстие матрицы увеличивается. Долговечность матрицы выше, чем матрицы с рабочим отверстием типа а.

Матрицы типа в применяют при штамповке с обратным выталкиванием детали на поверхность матрицы.

Матрицы типа г применяют для пробивки отверстий диаметром до 40 мм. Высота h цилиндрического пояска матрицы должна быть не менее 3 мм.

Рис.1.11 Схема отверстий для вырубки и пробивки и рабочих частей пуансонов для вырубки и пробивки.

Пуансоны. Конструкция рабочей части пуансонов, как и матриц, зависит от диаметра пробиваемого отверстия(или вырубаемой заготовки), толщины металла, характера производства, требуемой точности размеров отверстия и пр. На рисунке показаны четыре типа пуансонов с различной рабочей частью. Тип д наиболее прост, ив связи с чем наиболее распространен. При диаметре пуансона свыше 50 мм на торцевой его части делается углубление для облегчения перешлифовки (тип е). Ширина кольцевой части пуансона 2 – 5 мм.

При пробивке отверстий в толстом листе (s > 8 мм) появляется необходимость уменьшить усилие съема, для этого рабочую часть пуансона делают слегка конусной с углом наклона образующей 30^’ – 1^o (тип ж), а при необходимости уменьшения усилия проталкивания и при пробивке отверстий по разметке керном (например, в мелкосерийном производстве) применяют пуансоны с обратным конусом в 1^о и коническим выступом (тип з). Прибивка отверстий, диаметр которых меньше толщины заготовки, вызывает возникновение сжимающих напряжений, превышающих критические, в связи с чем происходит потеря устойчивости, завершающаяся разрушением пуансона. Поэтому основное условие при разработке конструкции штампа для пробивки относительно малых отверстий – обеспечение устойчивости пуансонов. Выполнение этого условия обеспечивается направляющими для пуансонов по всей их длине в виде телескопических втулок, набора штифтов или шайб.

В зависимости от условий штамповки стойкость инструмента (до перешлифовки), изготовленного из инструментальной стали, составляет ударов. Стойкость твердосплавного инструмента достигается 10⁴ ударов и более.

Дата добавления: 2015-08-18