Методика проведения расчетов по операциям листовой штамповки

Номер варианта исходных данных выбирается из табл. 10.6 по указанию преподавателя (должен соответствовать последним двум цифрам шифра зачетной книжки студента; если номер превышает 50, тогда из номера зачетной книжки отнимается 50.).

Проведение расчетов и эксперимента по операции вырубки заготовки для детали типа «стаканчик» (колпачок)

Рис. ЮЛ. Чертеж готового изделия.

Расчет диаметра заготовки. По методу равенства поверхностей площади готовой детали и исходной заготовки должны быть равны. Отсюда диаметр плоской заготовки D₃ рассчитывается по формуле

где h = 12 мм — высота детали; d = 30 мм — внутренний диаметр цилиндра; S = 1 мм — толщина листового металла; d_cp = d + S — средний диаметр цилиндра, мм; Дh — припуск на подрезку верхнего края цилиндра, мм.

Величина припуска Ah зависит от вида деформируемого материала, формы и высоты изделия и определяется по табл. 10.1.

Таблица ЮЛ

Величина припуска Ah, мм

Определение номинальных размеров рабочих частей вырубного штампа. На рис. 10.2 и 10.3 представлены схема для определения размеров рабочих частей и чертеж вырубного штампа.

Рис. 10.2. Расчетная схема вырубного штампа

Рис. 10.3. Вырубной штамп:

1 — заготовка; 2 — матрица; 3 — контейнер; 4 — пуансон При вырубке диаметр отверстия в матрице принимается равным диаметру детали D_M = D₃.

Диаметр пуансона уменьшается на величину зазора:

где Z — односторонний зазор между матрицей и пуансоном, мм.

Величина зазора влияет на качество поверхности среза, величину необходимого усилия, точность детали, износ и стойкость штампа. Оптимальная величина одностороннего зазора Z определяется по табл. 10.2.

Таблица 10.2

Оптимальная величина одностороннего зазора Z.

Определение усилий вырубки. Расчетное усилие вырубки Р_выр определяется по формуле в ньютонах:

где т_ср — предел прочности металла на срез, МПа. Для низкоуглеродистой стали т_ср = 320 МПа. Для дюралюминия т_ср = 120 МПа.

Действительное усилие вырубки Р_д определяется в ньютонах в зависимости от показаний манометра гидравлического пресса, на котором производится вырубка:

где Djjj, — диаметр плунжера гидравлического пресса, см (О_пл = 8 см); N_Bbip — показание манометра гидравлического пресса в момент вырубки, атм (1 атм = 0,1 МПа).

Сравнение расчетного значения усилия вырубки с действительным (по показанию манометра). Погрешность расчетного значения усилия вырубки определяется сравнением с действительным значением усилия, полученным по показанию манометра. Относительная погрешность определяется в процентах по формуле.

Выполнение расчетов и эксперимента для операции вытяжки при изготовлении детали.

Определение необходимого количества операций вытяжки.

При разработке технологического процесса вытяжки необходимо знать, возможно ли проведение вытяжки за одну операцию, или необходимы несколько последовательных операций этого процесса. От правильности решения этого вопроса зависит качество получаемого изделия и экономичность процесса. При этом необходимо, чтобы во время вытяжки в металле не возникали напряжения, вызывающие разрушение металла, а пластичность металла использовалась полностью. При этом расчете определяется необходимая степень деформации, которая оценивается коэффициентом вытяжки К. Этот коэффициент представляет собой отношение внутреннего диаметра, полученного при вытяжке изделия к диаметру заготовки:

Расчетное значение коэффициента вытяжки К сравнивается с предельным его значением К_пр (табл. 10.3).

Таблица 10.3

Предельные значения коэффициента вытяжки К_пр

Если К > К_пр, то вытяжку можно производить за одну операцию. Если это условие не выполняется, то необходимы две или большее количество операций вытяжки.

Определение номинальных размеров рабочих частей вытяжного штампа. Схема для расчета исполнительных размеров пуансона и матрицы и лабораторный вытяжной штамп показаны на рис. 10.4.

и 10.5. Схема процесса вытяжки колпачка с прижимом приведена на рис. 10.6.

Рис. 10.4. Схема для расчета размеров элементов штампа

При заданном внутреннем диаметре d готового изделия (см. рис. 10.1) диаметр пуансона d_n принимают равным d, т. е.

Тогда диаметр матрицы d_M должен быть больше диаметра пуансона на удвоенную величину одностороннего зазора между матрицей и пуансоном:

где m — величина одностороннего зазора между матрицей и пуансоном.

Рис. 10.5. Лабораторный вытяжной штамп:

1 — матрица; 2 — контейнер; 3 — заготовка; 4 — гайка; 5 — прижим; 6 — пуансон.

Рис. 10.6. Схема процесса вытяжки колпачка

При вытяжке без утонения стенки величина т определяется по формуле.

где с — коэффициент верхнего значения допусков на толщину материалов, равный 0,3.

Радиус закругления кромок пуансона принимается равным 3S. Радиус закругления кромок вытяжной матрицы R_M определяют в зависимости от относительной толщины заготовки (табл. 10.4).

Таблица 10.4

Радиус закруглений вытяжной матрицы R_M

Определение усилий вытяжки. Расчетное усилие вытяжки зависит от механических свойств деформируемого металла и его толщины, размеров изделия, коэффициента вытяжки и коэффициента трения между заготовкой и материалом штампа. Для практических расчетов при определении усилия вытяжки пользуются эмпирической формулой.

где к — коэффициент, учитывающий дополнительное усилие, необходимое для проталкивания деформируемой заготовки через матрицу (к = 1,25); ст_в — предел прочности деформируемого металла на растяжение, МПа. Для низкоуглеродистой стали а_ц = 400 МПа. Для дюралюминия ст_в = 150 МПа.

Для предотвращения образования складок на цилиндрических стенках изделия в вытяжном штампе применяют прижимное кольцо, или складкодержатель (рис. 10.5), прижимающий часть заготовки к матрице штампа с усилием Q, величина которого должна быть достаточной, чтобы фланец заготовки не имел возможности образовывать складок.

Полное расчетное усилие вытяжки Р" будет равно сумме.

где усилие прижима Q рассчитывается по формуле.

где F — площадь заготовки, находящейся под прижимом в начальный момент вытяжки; q — удельное усилие воздействия прижима на деформируемую заготовку.

Площадь заготовки F, находящейся под прижимом, определяется по формуле.

Удельное усилие прижима q в зависимости от деформируемого металла принимается по данным табл. 10.5.

Таблица 10.5

Удельное усилие прижима q, МПа

Операция вытяжки детали проводится на лабораторном гидравлическом прессе. Действительное усилие вытяжки Рд__выт определяется в ньютонах по формуле.

где D_nл — диаметр плунжера гидравлического пресса, см (D^ = 8 см); N_Bыт — показание манометра гидравлического пресса в момент вытяжки, атм.

Сравнение полного расчетного Р_пвыт и действительного Р_д_"_ыт значений усилия вытяжки проводится по методике, указанной в п. 1.4 настоящего документа.

Конечными результатами расчета операций листовой штамповки будут являться:

• 1. Расчетное усилие вырубки Р_выр;
• 2. Относительная погрешность расчетного усилия вырубки г|_выр;
• 3. Полное расчетное усилие вытяжки Р_п выт;
• 4. Относительная погрешность полного расчетного усилия вытяжки

Л ВЫТ'.