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 1 и матрица 3) установления с определенным зазором z.
Лист или полосу устанавливают на матрицу 3, имеющую острые кромки. Пуансон 1, 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 съемником 2.
Напряженное и деформированное состояние при вырубке и пробивке — объемное.
Наибольшая деформация εр в радиальном направлении возникает вблизи рабочих кромок пуансона и матрицы, а наименьшая — примерно посередине расстояния между этими кромками. Эпюра распределения радиальных деформаций по толщине заготовки показана на рисунке.
Неравномерное распределение нормальных напряжений σz вызывает неравномерное распределение радиальных напряжений σр по толщине заготовки и в слоях металла, параллельных ее плоскости. Для уменьшения искажения формы заготовки при вырубке уменьшают изгибающий момент, уменьшая зазор между пуансоном и матрицей.
Величина зазора влияет на качество штамповки, на силовые и энергетические затраты, а следовательно и на стойкость штампа.
Различают первый и второй оптимальные зазоры:
первый оптимальный зазор обеспечивает получение высококачественных деталей при высоких силовых и энергетических затратах. При этом стойкость штампа будет пониженной.
второй оптимальный зазор обеспечивает деталям хорошее качество при минимальных силовых и энергетических затратах, а следовательно, и максимальную стойкость штампа.
Зазор можно определить и по справочным таблицам в специальной литературе. Например, в таблице на следующем слайде представлены значения минимальных и максимальных начальных двухсторонних диаметральных зазоров для различных материалов при работе на прессах с числом ходов 120..140 в минуту. Для ножниц, а также для односторонних отрезных штампов зазор следует брать равным половине zmin.
При высокоскоростной вырубке-пробивке (при числе двойных ходов пресса более 120 в мин) из-за расширения инструмента из-за нагрева назначают зазоры между пуансоном и матрицей, увеличенные в 1,5..2 раза по сравнению с оптимальными.
При пробивке отверстий зазор образуется за счет увеличения размеров матрицы. Размер пуансона берется равным наибольшему предельному размеру отверстия.
Зазор между пуансоном и матрицей влияет на знак и значение упругих деформаций. С увеличением зазора возрастает изгибающий момент, увеличиваются растягивающие напряжения, а, следовательно, и растягивающие деформации в радиальном направлении
Усилие вырубки и пробивки зависит от сопротивления срезу σср материала заготовки, толщины металла s, длины отделяемого контура L, формы и состояния рабочих кромок пуансона и матрицы и зазора между ними, скорости деформирования и глубины внедрения пуансона в металл в момент появления скалывающей трещины.
При расчетах усилие вырубки и пробивки приближенно определяют как произведение площади боковой поверхности F, отделяемой части металла, на сопротивление срезу σср с учетом притупления рабочих кромок пуансона и матрицы коэффициентом k = 1,1..1,3.
При вырубке с малым зазором деталь (заготовка) остается в матрице, а отход плотно охватывает пуансон.
Определение усилий проталкивания и съема позволяет уточнить энергосиловые характеристики вырубки и пробивки, а также получить необходимые данные для расчета на прочность и жесткость отдельных деталей штампов (съемники и их пружины, пуансонодержатели и детали их крепления и пр.).
Для определения запаса энергии, которой должен располагать пресс, осуществляющий вырубку-пробивку, определяется работа деформации:
А = λ · Роп · h,
где А – работа операции, кДж; λ – коэффициент; Роп – полное усилие операции, Н; h – рабочий ход пуансона, осуществляющего вырубку-пробивку, мм; в штампах с параллельными режущими кромками h = s, при непараллельных режущих гранях h = s + H.
Последний способ позволяет процесс вырубки-пробивки осуществлять постепенно (как при отрезке на ножницах с наклонным ножом), а не одновременно по всему отделяемому контуру. В результате этого усилие вырубки-пробивки может быть уменьшено на 30..40%.
Пуансоны и матрицы со скошенными рабочими кромками
Пуансоны и матрицы со скошенными рабочими кромками
Пуансоны и матрицы со скошенными рабочими кромками
Пуансоны и матрицы со скошенными рабочими кромками
Число скосов (в виде периодически повторяющихся волн) зависит от размеров матрицы, их может быть 4 и более.
Относительная высота скосов H/s изменяется от 1 до 3, чем толще металл, тем относительная высота скоса меньше.
Матрицы
Матрицы
Матрицы
Пуансоны
Пуансоны
Пуансоны
В зависимости от условий штамповки стойкость инструмента (до перешлифовки), изготовленного из инструментальной стали, составляет 5·104-105 ударов. Стойкость твердосплавного инструмента достигает 105 ударов и более.
Чистовая вырубка и пробивка
В массовом и крупносерийном производстве наиболее эффективными способами получения плоских деталей, удовлетворяющими указанным требованиям, являются чистовая вырубка и пробивка и зачистка. Эти операции позволяет заменить механическую обработку, повысить производительность труда, снизить удельный расход металла и себестоимость выпускаемой продукции. Наиболее широкое применение нашла чистовая вырубка и пробивка с предварительным сжатием заготовки при весьма малом зазоре между пуансоном и матрицей.
Чистовая вырубка и пробивка
Отделение одной части заготовки от другой происходит только в результате сдвига под действием касательных напряжений, что позволяет получить высокую точность размеров изделия и чистую боковую поверхность. Механизм пластической деформации чистовой вырубки-пробивки исследован недостаточно. Научно обоснованных рекомендаций по ведению этих операций мало, имеются лишь данные, полученные экспериментально и на основе использования производственного опыта.
Чистовая вырубка и пробивка
Нормальные сжимающие напряжения, создаваемые прижимным кольцом 3, должны быть не менее предела текучести материала заготовки. Чистовую вырубку и пробивку выполняют на прессах-автоматах с механическим приводом при номинальном усилии до 6,3 МН для штамповки деталей толщиной до 16 мм и с гидравлическим приводом, с номинальным усилием до 25 МН для штамповки деталей толщиной до 40 мм.
Чистовая вырубка и пробивка
Полное усилие пресса Р, необходимое для чистовой вырубки-пробивки с предварительным сжатием заготовки в 1,65..2,25 раза больше, чем при вырубке-пробивке без предварительного сжатия.
Чистовую вырубку и пробивку применяют для получения деталей из конструкционных и низколегированных сталей, латуни, электролитической меди, алюминия и алюминиевых сплавов.
Чистовая вырубка и пробивка
Для уменьшения изгибающего момента при чистовой вырубке-пробивке зазор между пуансоном и матрицей должен быть весьма малым (или совсем отсутствовать), значение его определяют по эмпирической формуле
Z = 0,01 · s+Δz,
где Z ‒ двусторонний зазор; Δz — предельное отклонение, которое увеличивается с увеличением толщины металла; при s = 2 мм Δz = 0,005 мм, при s = 12 мм Δz = 0,03 мм.
Чистовая вырубка и пробивка
Притупленные кромки уменьшают концентрацию напряжений и деформаций, возникающих вблизи рабочих кромок инструмента. Поэтому скалывающие трещины появляются при большей глубине внедрения пуансона в металл, чем при вырубке-пробивке инструментом с острыми кромками (или совсем не появляются), при этом высота блестящего пояска увеличивается.
Чистовая вырубка и пробивка
Существуют и другие способы чистовой вырубки и пробивки, а именно: вырубка пуансоном больше окна матрицы (с «отрицательным зазором»), чистовая вырубка с радиальным обжатием и др.
Сущность этих способов, как и чистовой вырубки и пробивки с локальным сжатием заготовки, заключается в преднамеренном создании неравномерного сжатия в очаге пластической деформации, вызывающего повышение пластичности материала заготовки, в сочетании с использованием контактных сил трения для сглаживания боковой поверхности штампуемого изделия.
Рассмотренные способы чистовой вырубки применяются для получения мелких и средних деталей из пластичных металлов толщиной до 4..5 мм (латунь, медь, алюминий, малоуглеродистая сталь), усилие штамповки в 2..2,5 раза больше, чем при вырубке с оптимальным зазором.
Зачистка
Зачистку деталей толщиной свыше 3..4 мм (до 8..10 мм) выполняют за несколько операций. Шероховатость поверхности после зачистки Ra1,25..0,32 мкм при толщине материала до 3 мм и Ra2,5..0,25 мкм при толщине материала свыше 3 мм. При этом достигается точность размеров, соответствующая 8..11-му квалитету.
Зачистка
Ширина отделяемого зачисткой слоя материала всегда меньше толщины заготовки, процесс его отделения принципиально иной, чем при обычной вырубке и пробивке.
Отделение припуска в виде стружки происходит постепенно, по мере опускания пуансона вплоть до опорной поверхности заготовки, а не путем скалывания, как при обычной вырубке и пробивке.
Зачистка
Зачистку применяют, в основном, в приборостроении вместо механической обработки, что существенно снижает трудоемкость изготовления детали. Например, замена фрезерования зубцов храповичка диаметром 26 мм и толщиной 2 мм зачисткой в штампе позволила снизить трудозатраты с 10,4 до 0,28 мин на штуку при существенном повышении качества обработанной поверхности.
1 – пуансон; 2 – деталь, полученная вырубкой (пробивкой); 3 – матрица
Схема зачистной штамповки наружного (а) и внутреннего (б) контура детали
Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть