Усилие вырубки в чем измеряется

Процесс вырубки и пробивки. Усилие для вырубки или пробивки в штампах. Величины двусторонних зазоров между матрицей и паунсоном при вырезке.

Процесс вырубки и пробивки происходит следующим образом. В начале проникновения пуансона в толщу материала образуется изгиб и вблизи режущих кромок создаются большие напряжения, под действием которых материал начинает течь и сминаться. При дальнейшем поступлении пуансона напряжения увеличиваются и достигают величины, равной сопротивлению материала срезу. После этого вблизи режущих кромок пуансона и матрицы образуются трещины.

В момент смыкания трещин, идущих от пуансона и матрицы, осуществляется полное отделение вырезаемого изделия от заготовки и проталкивание его через матрицу с преодолением силы трения. Величина предварительного внедрения пуансона в толщу материала до момента появления трещин (скалывания) колеблется в пределах от 20 до 70% толщины материала. Угол скалывания зависит от твердости штампуемого материала и величины зазора между пуансоном и матрицей. Рекомендуемые двусторонние зазоры между пуансоном и матрицей при вырезке, пробивке, обрезке (табл. 1) подбираются в зависимости от толщины и свойств материала.

1. Двусторонние зазоры между пуансоном и матрицей, мм

Усилие для вырубки или пробивки рассчитывают по следующей формуле:

Значения сопротивления срезу τ для различных металлов приведены в табл. 2, где h глубина проникновения пуансона в металл в момент достижения максимального усилия (глубина h указана в % относительно толщины материала S).

2. Механические свойства основных листовых материалов

Источник

Необходимо произвести расчет коэффициента использования материала. Он показывает, какая часть материала заготовки расходуется полезно. Подсчитывают его по формуле:

где Ku – коэффициент использования материала;

f – площадь, ограниченная контуром одной детали, мм;

i – принятое для расчета количество вырубаемых деталей, шт.;

F – площадь заготовки, необходимой для вырубки одной детали, мм.

Повышение Ku за счет выбора более рациональной схемы раскроя лишь на 0,1 даст экономию 100 кг на каждой тонне расходуемого материала. Минимальным приемлемым значением Ku следует считать 0,5…0,6.

Площадь одной детали определить как сумму площадей элементарных геометрических фигур, на которые можно разбить контур детали. Расчетное количество деталей принимать i = 10 шт.

Расчет усилия вырубки и выбор пресса.

Усилие, необходимое для отделения части заготовки по контуру вырубаемой детали, зависит от размеров контура, толщины заготовки и прочности материала.

Рассчитывают усилие по формуле:

где P – усилие вырубки, Н (1 кгс 10 Н);

l – длина вырубаемого контура, мм;

s – толщина материала, мм;

— сопротивление штампуемого материала срезу, МПа (10 кгс/мм)

k — коэффициент запаса, учитывающий притупление кромок штампа в процессе работы, а также ряд других факторов. Его значение принимать равным 1,3.

По рассчитанному усилию, переведенному в кН, выбрать пресс и записать его марку и номинальное рабочее усилие, которое должно быть не менее полученного по расчету.

S = 20 см

Марка материала: 1 вариант, ЛС74 – 3, латунь= 1.2, средней твердости, S=1.0.

Поправочный коэффициент = 1.2.

шт.

периметр фигуры-90

к=1.3

0.003

Толщина заготовки S, мм

Величина перемычек, мм

Площадь одной детали, F,мм

Стандартная ширина ленты В, мм

Длина контура детали L, мм

Номинальное усилие пресса Р, кН

1) В чем заключается сущность операции вырубки?

2) Назвать основные части вырубного штампа.

3) С какой целью назначается зазор между рабочими кромками матрицы и пуансона и от чего зависит его величина?

4) Какая часть кривошипного пресса сообщает возвратно – поступательное движение подвижным частям штампа?

5) Какое назначение раскроя заготовки при листовой штамповке?

6) Для чего назначают перемычки m и n?

7) Почему перемычки m и n при вырубке круглых деталей меньше, чем при некруглой вырубке?

8) Как изменяется величина перемычек m и n с увеличением толщины заготовки (при неизменной марке металла)?

9) Что является показателем эффективности выбранной схемы раскроя?

10) От чего зависит величина усилия, необходимого для вырубки изделия?

2) Пуансон имеет профиль поперечного сечения, соответствующий контуру вырубаемого изделия. Он закреплен на ползуне пресса и совершает возвратно – поступательное движение.

Матрица имеет отверстие, также соответствующее контуру вырубаемого изделия, и закрепляется неподвижно на столе пресса.

3) Для получения качественной поверхности изделия и обеспечения минимального усилия вырубки между кромками пуансона и матрицы.

Величина зависит от толщины и марки материала изделия.

6) Перемычки назначают для предотвращения затягивания материала в зазор между пуансоном и матрицей, что необходимо для получения хорошего качества поверхности изделия.

7) Ширину перемычек берут равной одной-двум толщинам исходного металла. Учитывая, что ширина перемычки влияет на величину отхода металла, ее следует брать наименьшей. Отход металла в процентах определяется отношением площади поверхности высечки (полоса после вырубки) к площади поверхности исходной полосы.

8) Размеры перемычек зависят от вида материала, его толщины, способа подачи заготовки, а также от вида вырезки, т.е. формы контура изделия.

10) Усилие, необходимое для вырубки или пробивки, зависит от толщины материала, механических свойств материала, периметра разрезки, формы режущих кромок пуансона и матрицы (которые могут быть плоскими или скошенными), величины зазора между пуансоном и матрицей, а также от состояния режущих кромок штампа.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

5. РАСЧЕТ УСИЛИЯ ВЫРУБКИ. Расчет усилия вырубки в штампах с прямыми и скошенными режущими кромками.

Расчет усилия вырубки в штампах с прямыми и скошенными режущими кромками. Расчетное усилие Р (в кГ) определяют по формуле P=LSτ_ср, (58)

Необходимое усилие пресса P_д в Т рассчитывают по формуле (59)

где Р — расчетное усилие вырубки, определяемое по формуле (58);P_{д ном} — номинальное усилие имеющегося пресса в Т.

Рис. 21. Вырубка наружного контура и пробивка отверстия

Рис. 22. Ступенчатое расположение пуансонов

При отсутствии пресса необходимой мощности можно осуществлять вырубку на менее мощном прессе, применяя скошенные режущие грани на пуансоне или матрице или ступенчатое расположение пуансонов. При вырубке наружного контура скос делают на матрице, а пуансон должен быть плоским (рис. 21, а).

При пробивке отверстия скос выполняют на пуансоне, а матрица остается плоской (рис. 21, б). Соблюдение указанных условий обеспечивает получение плоских изделий при изогнутых отходах.

Скосы делают симметричными. Высоту скоса и угол наклона режущих кромок принимают в пределах: H = (1 — 3)S, φ=3 — 8° (рис. 21).

При вырезке скошенными режущими гранями усилие Р₁ (в кГ) ориентировочно определяют по формулам:

при H = S P=0,6LSτ_ср; (60)

Ступенчатое расположение пуансонов в многопуансонных штампах (рис. 22) можно получить укорочением пуансонов с меньшими сечениями на величину равную (0, 5—1)S. В штампах последовательного действия наибольшую высоту имеют пуансоны с ловителями а в пробивных штампах — пуансоны с наибольшими диаметрами.

Усилие вырубки при ступенчатом расположении пуансонов подсчитывают по периметру вырубаемого (пробиваемого) контура, который является наибольшим.

Усилие снятия и проталкивания детали или отхода. Усилие снятия отхода или штампуемой детали с пуансона P_сн (в кГ) определяют по формуле P_сн=PK_сн, (62)

где Р — усилие вырубки, определяемое по формуле (58); K_сн— коэффициент, зависящий от штампуемого материала (табл. 17).

Рис. 23. Схема определения центра давления штампа

Усилие P_пр(в кГ) для проталкивания детали или отхода через матрицу вычисляют по формуле

где Р — усилие вырубки, определяемое по формуле (58);
K_пр —коэффициент, зависящий от штампуемого материала (табл. 17).

При работе без смазки приведенные в табл. 17 значения коэффициентов следует увеличивать на 20-25%.

Определение центра давления штампа. Ось хвостовика необходимо располагать в центре давления штампа для предотвращения перекоса и несимметричности зазора. Координаты центра давления (x₀, y₀, рис. 23) следует определять для многопуансонных штампов, штампов последовательного действия и при несимметричном вырезаемом контуре:

где l_i,l₁,l₂. l₁₀ — периметры соответствующих участков контура вырубаемых (пробиваемых) деталей; x_i,x₁,x₂. x₁₀ — расстояния от геометрического центра соответствующих участков до оси y; y_i,y₁,y₂. y₁₀— расстояния от геометрического центра соответствующих участков до оси х.

Пересечение координат x₀ и y₀ дает искомый центр О давления штампа.

17. Значения коэффициентов K_пр и K_сн.

Источник

Расчет усилий вырубки и пробивки, зазоров и величины перемычек

Умение правильно рассчитывать потребное усилие деформирования при разделительных операциях вырубки и пробивке имеет важное практическое значение, т.к. позволяет правильно выбрать мощность прессового оборудования для реализации операций. Величина потребного усилия вырубки и пробивки определяется следующим образом:

,

где: k – коэффициент учитывающий состояние режущих кромок пуансона и матрицы (k = 1,1 – 1.3); L – периметр вырубаемой детали или пробиваемого отверстия; S – толщина материала; — напряжение среза данного материала, его величина определяется аналогично, как и для операций резки на ножницах.

При разделительных операциях вырубки и пробивки, для уменьшения усилия вырубки и пробивки производится скашивание кромок пуансонов или матриц, а если конструкция штампа предусматривает несколько пуансонов, то их режущие кромки располагают на различных уровнях, чтобы операции вырубки или пробивки происходили не одновременно по всей поверхности среза (см. рис. 15). На практике вкличину скоса а принимают (0,5 – 1,0) S, где S – толщина материала.

Рис. 15 Применение скосов на пувнсонах и матрицах на операциях вырубки и пробивки для уменьшения усилия (а – для операций пробивки;

б – для операций вырубки; в – для последовательного выполнения операций вырубки и пробивки)

Определение усилия съема полосы (отхода)

Усилие съема полосы (отхода) определяют расчетным или опытным путем, и выражают в долях от максимального усилия резания.

Усилие на съемнике Q можно определить следующим образом:

,

где: — коэффициент трения; — контактное напряжение; — площадь контакта боковой поверхности пувнсона и заготовки.

Если считать, что площадь контакта ограничивается пояском h, а тогда:

,

При практических расчетах принимают:

,

где — максимальное усилие вырубки или пробивки.

Определение усилия выталкивания

В практических расчетах величину принимают такой же величины, как и величина усилия, которое затрачивается на съем или проталкивание, т.е.:

Тогда, общее усилие затрачиваемое на вырубку или пробивку можно определить следующим образом:

,

где k – коэффициент, учитывающий состояние режущих кромок матриц и пуансонов (k = 1.0 – 1.3).

Для уменьшения сил трения и соответственно усилий затрачиваемых на выполнение операций, рабочие части вырубных и пробивных штампов, а также заготовки смазывают обычным машинным маслом.

Технологические зазоры между пуансонами и матрицами

В конструкциях штампов

Под технологическим зазором Z понимают положительную или отрицательную разность рабочих размеров матриц и пуансонов (см. рис. 16):

Зазор оказывает существенное влияние на величину усилия при вырубке и пробивке, на качество поверхности среза, на точность получаемых размеров и стойкость штамповой оснастки.

Рис. 16 Зазор между матрицами и пуансонами при операциях

вырубки и пробивки

Зазор, обеспечивающий наибольшую чистоту поверхности среза, срез без трещин и заусенцев, а также наименьшее коробление детали, называют оптимальным.

При зазоре меньше оптимального, скалывающиеся трещины не совпадают между собой, между ними образуются перемычка, которая, разрываясь, ухудшает качество торцов деталей; кроме этого, повышается до 15% усилие затрачиваемое на операции.

При увеличении зазора больше оптимального, расширяется зона деформации около кромки из-за большого изгибающего момента, также увеличивается усилие деформирования, высота торцевых заусенцев.

Исследованиями установлено, что величина оптимального зазора в основном зависит от толщины и свойств металла, а также от скорости движения инструмента. С увеличением твердости и толщины материала, скорости вырубки или пробивки величина оптимального зазора увеличивается. Качество вырубки или пробивки может быть достигнуто при . Учитывая, что в процессе работы штампов инструмент изнашивается в процессе работы и начальный зазор увеличивается, необходимо новый инструмент изготавливать с зазором, близким к .

Например, при вырубке – пробивке из Ст 1, Ст 2, меди, алюминия, мягкой латуни величина зазора в зависимости от толщины материала при работе на прессах с числом ходов до 140 в минуту:

при толщине металла S, мм

При работе на более быстроходных прессах должен быть увеличен в

1,5 – 2 раза, т.к. при повышенных скоростях вследствие разогрева матриц и пуансонов увеличивается зазор между ними и может произойти заедание пуансонов в матрицах. Так, при штамповке материалов и толщиной менее 0,2 мм. применяются штампы без зазоров. Рекомендуют при пробивке небольших отверстий диаметром 0,5 мм. Z = (0,01 – 0,15) S. Рекомендуемые зазоры при пробивке –вырубке приводятся в справочной литературе по листовой штамповке в зависимости от марки материала, толщины, скоростей движения инструментов.

Источник

Расчет необходимого усилия пробивки

При пробивке отверстий в толстом металле, пробивке материала с большим пределом прочности или при пробивке больших отверстий нельзя превышать рекомендуемое усилие станка. Иначе это может сказаться на качестве обработки и сроке службы инструмента.

Формула расчета
Усилие = Периметр пуансона х Толщина материала х Значение усилия материала х Коэффициент типа материала

Значение усилия материала — 0,0352 тонн / мм2

Размеры расчета периметра пуансона

Форма	А — размер станции, в которой может поместиться инструмент	L — наружный периметр пуансона
	А = диаметр	L = 3,14 х А
	А = В х 1,414	L = 4 х В
	А = √(В2 + С2)	L = 2 х (В + С)
	А = С	L = 2С + 1,14В
	А = √ (В2 + С2)	L = 2С + 1,57В
	А = 1,334 х С	L = 3 х В
	А = диаметр	L = 3,14 х А
	А = 1,155 х В	L = 3 х А

Коэффициент типа материала

Примеры расчета усилия пробивки

1. Квадратный пуансон 20,0 мм сторона, 3,0 мм мягкая сталь.
Усилие = (4 х 20) х 3 х 0,0352 х 1 = 8,45 тонн.

2. Круглый пуансон 30,0 мм диаметр, 3,0 мм алюминий.
Усилие = (3,14 х 30) х 3 х 0,0352 х 0,5 = 4,97 тонн.

Влияние специальной заточки инструмента на усилие пробивки

Общие виды наклонов

	Для уменьшения шума при пробивке
	Для уменьшения усилия при пробивке толстого листа
	Для уменьшения усилия пробивки и улучшения съема металла с пуансона
	Для снижения усилия пробивки толстого листа узким пуансоном
	Для обработки тонкого листа узким пуансоном
	Для обработки тонкого листа пуансоном большого сечения
	Для обработки тонкого листа пуансоном большого сечения

Коэффициент, учитывающий влияние специальной заточки инструмента

1. Квадратный пуансон 20,0 мм сторона, 3,0 мм мягкая сталь.
Усилие = (4 х 20) х 3 х 0,0352 х 1 х 0,75 = 6,34 тонн.

2. Круглый пуансон 30,0 мм диаметр, 3,0 мм твердый алюминий.
Усилие = (3,14 х 30) х 3 х 0,0352 х 0,5 х 0,75 = 3,73 тонн.

Добавим еще один пример с учетом специальной заточки инструмента:

3. Круглый пуансон 20,0 мм диаметр, 1,5 мм нержавеющая сталь.
Усилие = (3,14 х 20) х 1,5 х 0,0352 х 1,5 х 0,52 = 2,58 тонн.

Расчет необходимого усилия пробивки на производстве

Для расчета усилия пробивки не нужно проводить сложные вычисления. Достаточно обратиться к приведенным выше таблицам и знать, какой формулой пользоваться. Качество пробивки повысится, а инструмент прослужит дольше. И если нужно повысить производительность координатно-пробивного пресса, всегда можно внедрить инструмент со специальной заточкой

В данной статье мы приведем список возможный формовочных операций

Производительность координатно-пробивных прессов повышают по-разному. Например, выбирают правильный пробивной инструмент под производственную задачу. Вот несколько советов по тому, как подойти к выбору инструмента:

Источник