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 Р_р, 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 g_прж – 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 Р_р, Н,

По формуле (2) определяют Q ,Н:

Q = = 30000 Н.

Ответ: Р_р= 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 Р_р 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 P_отр, 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 P_отр, 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 Р_разр и прижима Q_о 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 Р_в 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:

σ_сд = 650 МПа.

По формуле (4) определяют Р, Н:

P_в=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 Р_прот, Н, [3, с.60].

, (6)

где К_прот– коэффициент проталкивания [3, с. 60].

Аналогично, для преодоления сил трения отхода по пуансону требуется усилие снятия Р_сн, Н, [3, с.60].

, (7)

где К_сн– 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:

По [3, с.58] определяют Н/мм².

По формуле (2) определяют Q, Н:

По [3 ,с.60] определяют К_сни К_прот:

К_{сн =} 0,04; К_прот =0,05.

По формуле (6) определяют Р_прот, Н:

По формуле (7) определяют Р_сн, Н:

Ответ: Р_в=11027 кН; Q=42.4 кН; Р_прот,=55,1 кН; Р_сн=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 Р_н, 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 Р_сн и проталкивания Р_прот 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 Р_прок 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 Р_прок Н:

Ответ: Р_прок=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 Р_пр 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 К_сн 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).