Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти «МАТИ - Російський державний технологічний університет імені К.Е. Ціолковського »
УМОВИ РОБОТИ ОСНОВНИХ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ вирубними ШТАМПА
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з курсу «Проектування заготівельно-штампувальної оснастки»
Укладачі: Шумакова Л.С.
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти
«МАТИ - Російський державний технологічний університет імені К.Е. Ціолковського »
Кафедра: «Технологія виробництва літальних апаратів»
УМОВИ РОБОТИ ОСНОВНИХ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ вирубними ШТАМПА
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з курсу «Проектування заготівельно-штампувальної оснастки»
Укладачі: Шумакова Л.С.
1. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ 5
2. Будова і робота 20
ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ШТАМПА 20
3. МЕТА РОБОТИ 21
Економічна доцільність використання холодного штампування в значній мірі визначається вартістю штампів, що припадає на одиницю виробу, величина якої в основному обумовлюється їх стійкістю.
Крім технологічних і конструктивних параметрів на стійкість штампів в значній мірі впливає на міцність деформирующих елементів-пуансонів і жорсткість несучих елементів-блоків (комплектів з верхньої і нижньої плити з направляючими пристроями).
Довговічність блоків вирубних штампів визначається в багатьох випадках зносом напрямних конструктивних елементів. При деформації верхньої і нижньої плит під дією зусилля штампування відбувається поворот направляючих колонок і втулок і їх вигин, що викликає появу високих кромок тисків, що призводять до зносу напрямних деталей і зниження точності напрямки пуансона щодо матриці. Особливо високі вимоги до жорсткості плит пред'являються твердосплавним інструментом, який вирізняється великою крихкістю.
Дана лабораторна робота має на меті висвітлити питання, пов'язані з умовами роботи основних конструктивних елементів вирубного штампа, теоретично дослідити та експериментально перевірити роботу інструменту (пуансона і матриці), нижньої плити штампа і напрямних колонок.
1. Короткі теоретичні основи
Для з'ясування умов роботи деталей вирубних штампів необхідно попередньо визначити величини діючих сил.
Сили, які відчувають деталі штампа в результаті тиску деформованого металу:
P- сила, необхідна для подолання опору різання (зусилля вирубки рис.1);
Q- сила, що діє на бічні стінки матриці або пуансона в результаті тиску на ці стінки торців відходів або виробів;
N- сила, розпирає суміжні ріжучі кромки в процесі різання (рис.1).
Рис.1. Схема дії сил при вирубці
Необхідна для вирубки або прорізування зусилля залежить від довжини периметра деталі, товщини і механічних властивостей матеріалу, величини зазору і стану різальних крайок. При різанні паралельними ріжучими крайками сила Pможет бути обчислена за загальновідомою формулою:
Далі визначають площу Fk (мм 2) контакту робочого торця пуансона з штампуемость матеріалом.
Якщо діаметр пробивається отвори порівняємо з товщиною матеріалу, Fk ≈Fраб. Якщо ж діаметр отвору більше товщини, площадьFk повинна дорівнювати площі кільцевого паска шириною (рис.2).
Рис.2. Ескіз до розрахунку пуансона
Ширина αк кільцевого паска (рис.3) залежить від отношеніявелічіни зазору і наявності нижнього притиску, що забезпечує при достатньому питомій зусиллі контакт по всій поверхні торця пуансона. Значення αк визначають по табл. 2.
Рис.3. Ескіз до розрахунку матриці
Площа кінцевого паска
Напруга стиснення σсж (МПа) обчислюють за формулою:
де P- технологічне зусилля, яке сприймає перевіряється пуансоном, H /
Напруга, що допускається на стиск для сталей У10А, У8А і т.п. після гарту і відпустки приймають 1600МПа, для стали Х12М - 1900МПа.
Дані для визначення ширини кільцевого паска контакту пуансона з відходом при пробиванні отворів без притиску
де Pкр - критичне навантаження в кг, що викликає поздовжній вигин;
Lп - довжина вільної частини пуансона, см;
E- модуль пружності в кг / см 2 (для інструментальної сталіE = 2,2 · 10 6 кг / см 2);
Jmin - момент інерції найменшого перетину пуансона в см;
n- коефіцієнт безпеки (для сирої сталіn = 4 ÷ 5, для закаленнойn = 2 ÷ 3).
При роботі пуансона за допомогою ключового плитою
де L1 2 - відстань від пуансонодержателя до середини товщини плити.
З урахуванням того, що формула Ейлера дійсна в умовах статичного навантаження, вводимо коефіцієнт динамічності ɳд. тоді
Тут ɳ = 2 ÷ 3 при установці штампа на універсальний кривошипний прес.
Розглянемо умова роботи вирубний матриці (рис.3).
У процесі вирубки на матрицю діють: зусилля вирубки P, розпирає усіліеN, сили тертя.
Для визначення напружень, що виникають від розпирають зусиль N, скористаємося формулами Ляме для товстостінних циліндрів, що знаходяться під внутрішнім тиском і осьовим навантаженням. Причому вважаємо, що питомий тиск
де - найбільший радіус паска на відході або деталі, утворений в результаті того, що зім'яло матеріалу інструменту, в мм.
Для призначення жорсткості верхніх і нижніх плит, напрямних колонок і втулок необхідний розрахунок деформацій пружної системи штампа під дією зусиль, що виникають при штампуванні.
Розрахунок нижніх і верхніх плит як балок на 2-х або 4-х опорах [1] призводить до значних похибок.
Рекомендують [2] для визначення товщини штампова плит наступну методику.
Встановлюється характер основної деформації плити - стиснення або вигин. При цьому можна виходити з таких міркувань: якщо плита штампа встановлюється на підштамповою плиту преса, яка не має отвору, або ж, якщо різниця між діаметром такого отвору в плиті штампа не перевищує 10 мм, то в цьому випадку плита штампа працює в основному на стиск. При наявності в плиті паза для видалення відходів і якщо різниця між діаметром провальних отворів в плиті штампа і підштамповою плиті більше 10 мм, то плита в основному працює на вигин.
Для плит, що працюють на стиск, мінімальна товщина обмежується умовою, що величина контактних напружень на поверхні підштамповою плити не повинна перевищувати певного для даного матеріалу значення. Величину контактних напружень можна визначити по залежностям (а і б) табл.3, виведеним з припущення, що плита штампа спирається на суцільне пружне простір.