Проектирование пресс-формы для детали «пластина»

Проектирование пресс-формы для детали «пластина»

1. Выбор способа раскроя

Определение рационального раскроя полосы (ленты).

Рациональный раскрой полосы (ленты) характеризуется коэффициентом использования материала (в %) и определяется по формуле

=, (1)

где — площадь штампуемой детали в мм; - площадь заготовки, необходимой для изготовления штампуемой детали;

Вывод: т.к. з=69% то технологичность штампуемых деталей обеспечена.

2. Рекомендуемые значения ширины перемычек при вырубке деталей

Определение ширины полосы. Ширину полосы определяют для круглых и прямоугольных деталей соответственно по формулам:

(3)

где — ширина полосы в мм (округляется до целого числа в большую сторону); - размер вырубаемой детали в мм (поперек полосы); и — величины боковой перемычки (табл. 1) — b=0; - допуск на ширину в мм, принимаемый при разрезке листа на гильотинных ножницах по табл. 2

3. Допуски на ширину полос в мм при резке на гильотинных ножницах

При назначении ширины полосы необходимо учитывать стандартные размеры листов и лент. Располагать детали следует так, чтобы ширина полосы была кратной стандартным размерам листов.

4. Расчёт зазоров между матрицей и пуансоном

Равномерная величина зазора между пуансоном и матрицей существенно влияет на качество поверхности среза, величину усилия вырубки и износ режущих частей. Величина зазора зависит от толщины материала и его свойств.

Расчет исполнительных размеров матриц и пуансонов

В зависимости от принятой технологии изготовления штампов применяют следующие метод расчёта исполнительных размеров:

Определение исполнительных размеров матрицы для вырубки контура и пуансона для пробивки отверстия. Вторая рабочая деталь соответственно обрабатывается по первой с заданным двусторонним зазором z.

Двусторонние зазоры при вырубке и пробивке в мм

Пуансон для вырубки контура пригоняют по матрице с двусторонним зазором z =0,120 мм.

Расчет исполнительных размеров матрицы и пуансона. Так как вырубается наружный контур, то определяет исполнительные размеры матрицы. Припуски на износ и допуски на изготовление принимают по табл. 4.

Припуски на износ и допуски на изготовление матриц и пуансонов в мм

В зависимости от принятой технологии изготовления штампов применяют следующие методы расчётов исполнительных размеров:

1. Определение исполнительных размеров матрицы для вырубки контура и пуансона для пробивки отверстия. Вторая рабочая деталь соответственно обрабатывается по первой с заданным двусторонним зазором z.

2. Определение исполнительных размеров пуансонов для вырубки контура или для пробивки отверстия изделия. Матрица в этих случаях обрабатывается по пуансону с двусторонним зазором z (способ изготовления матрицы: по оттиску с пуансона).

Исполнительные размеры пуансона рассчитывают (1, по табл. 20), припуски на износ и допуск на изготовление (по табл. 4):

для размеров детали, увеличивающихся при износе матрицы, и являются несимметричным размером, то Lм определяем по формуле:

Lм = (Lн — П)+д; (4)

В данном случае такими размерами являются такие как, L₁=15,5 мм;

L₂=25 мм;

П₁=0,35 мм; д₁=0,1;

П₂=0.8 мм; д₃=0,2;

L_м1 = (15,5 — 0,35) ^{+ 0,1} = 15,15 ^{+ 0,1} мм;

L_м2 = (25 — 0,8) ^{+ 0,2} = 24,2 ^{+ 0,2} мм;

для размеров детали, уменьшающихся при износе матрицы, и являются несимметричным размером, то L_м определяем по формуле:

L_м = (L_н + П)_-д^?_; (5)

Этим размером является: D₃=3,5 мм; D₄=5 мм;

П₃=0,14 мм; д₁₃^? =0,035;

П₄=0,25 мм; д₁₄^? =0,06;

L_м3= (3,5+ 0,14)_-0,035 =3,64_-0,035 мм;

L_м4= (5 + 0,25)_-0,06 =5,25_-0,06 мм;

Для размеров детали, остающихся неизменными при износе штампа определяем по формуле:

L_п=(L_H)±0,5Д (6)

Таким размером является: В₅=19 мм

L_п5=(19)±0,5?0,16=19±0,08 мм.

На чертеже пуансона проставляют исполнительные размеры матрицы (без допусков) и приписывают: «Пуансон пригнать по матрице с двусторонним зазором z = 0,120 мм». Величину зазора определяют по справочным данным в методическом указание 1.

В случае изготовления матрицы по оттиску пуансона определяют исполнительные размеры пуансона. Матрицу окончательно обрабатывают по пуансону с двусторонним зазором z = 0,120 мм.

Исполнительные размеры пуансона рассчитывают (1, по табл. 20), припуски на износ и допуск на изготовление — (по табл. 4):

для размеров детали, увеличивающихся при износе штампа, — по формуле:

L_П=(L_H-z)±0,2Д (7)

Таких размеров нет.

для размеров детали, уменьшающихся при износе штампа, — по формуле:

L_П=(L_H+z)±0,2Д (8)

Такими размерами являются: d=5 мм; d=3,5 мм

L_П=(5+0,12)±0,2?0,14=5,12±0,028 мм

L_П=(3,5+0,12)±0,2?0,25=3,62±0,05 мм

5. Расчёт требуемого усилия. Подбор необходимого оборудования

Расчёт требуемого усилия.

Расчет усилия вырубки в штампах с прямыми и скошенными режущими кромками. Расчетное усилие Р определяют по формуле

(9)

где L — периметр вырубаемого (пробиваемого) контура в мм; S — толщина материала в мм; - сопротивление срезу, между сопротивлением срезу и пределом прочности при растяжении существует следующая зависимость.

(10)

Необходимое усилие пресса рассчитывают по формуле

(11)

(12)

где P — расчетное усилие вырубки, определяемое по формуле (6); Q_б — усилие для сжатия буфера прижима и съёмника.

При отсутствии пресса необходимой мощности можно осуществить 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. 3, а). При пробивке отверстия скос выполняют на пуансоне, а матрица остается плоской (рис. 3, 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, =3 — 8(рис. 3).

При вырезке скошенными режущими гранями усилие ориентировочно определяют по формулам:

при H = S

; (10)

при H

; (11)

где H — высота скоса в мм; остальные обозначения см. в формуле (10).

Усилие снятия и проталкивания детали или отхода. Усилие снятия отхода или штампуемой детали с пуансона определяют по формуле

; (12)

;

где P — усилие вырубки, определяемое по формуле (11);

— коэффициент, зависящий от штампуемого материала (табл. 4).

Усилие для проталкивания детали или отхода через матрицу вычисляют по формуле

(13)

;

где P — усилие вырубки, определяемое по формуле (11);

— коэффициент, зависящий от штампуемого материала (табл. 4).

Значение относятся к снятию отхода с одного вырубного пуансона. При одновременной пробивке нескольких отверстий, расположенных друг от друга на расстоянии, большем двух-трех толщин материала, а при перемычка, ширина которых близка к толщине материала .

При работе без смазки приведенные в табл. 4 значения коэффициентов следует увеличивать на 20 — 25%.

Значения коэффициентов

Определение центра давления штампа. Ось хвостовика необходимо располагать в центре давления штампа для предотвращения перекоса и несимметричности зазора. Координаты центра давления следует определять следующим образом, так как деталь является симметричной, то центр можно определить поделив 2 максимальные координаты пополам.

x₀=15,5/2=7.75 мм (14)

y₀=25/2=12,5 мм (15)

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

Выбор оборудования.

Основные конструктивные требования к штампам

В конструкциях разделительных штампов необходимо предусматривать сопряжение режущих кромок матрицы и пуансона с заданной величиной зазора. Сопряжение должно сохраняться в течение всего разделительного процесса от начала внедрения пуансона в заготовку до выталкивания отхода через провальное отверстие и не должно изменяться на протяжение всей службы штампа.

В разделительных штампах сопряжение пуансонов относительно матриц осуществляется съемником или блоком. При помощи съемника пуансону придается направление, которое в процессе эксплуатации штампа должно быть постоянным, что обеспечивается зазором между пуансоном и съемником, который не должен увеличиваться до полного износа матрицы. Увеличение зазора может привести к зарубанию режущих кромок пуансона и матрицы. Величина зазора между пуансоном и съемником должна быть значительно меньше, чем между пуансоном и матрицей.

Неравномерное распределения зазора между пуансоном и матрицей вызывает более интенсивный износ отдельных участков режущих кромок матрицы и пуансона. Кроме того при неравномерном зазоре возникают дополнительные боковые силы, под действием которых пуансон расшатывается в пуансонодержателе.

Более стабильное сопряжение пуансона с матрицей обеспечивается за счет блока штампов который воспринимает основную долю боковых усилий, возникающих в процессе штамповки. Наибольшие боковые усилия при штамповке возникают вследствие неравномерного распределения зазора между пуансоном и матрицей, а также из-за нарушения перпендикулярности движения ползуна пресса к подштамповой плите, на которую устанавливают штамп. При этом направления боковых усилий могут совпадать и тогда равнодействующая сила будет равняться их алгебраической сумме

R_г = R_г1 + R_г2, (19)

где R_г — равнодействующая боковых сил; R_г1 — горизонтальная составляющая, появляющаяся за счет неравномерно распределенного зазора между пуансоном и матрицей; R_г2 — горизонтальная составляющая сил, появляющаяся в следствие нарушения перпендикулярности в движении ползуна пресса к подштамповой плите.

Равнодействующая боковых сил R_г вызывает перемещение верхней плиты блока вместе с прикрепленным к ней пуансонодержателем и пуансонами в горизонтальной плоскости. Общая величина перемещения? l (рис. 8, в) слагается из величины зазора между колонками и втулками блока и величины прогиба колонок

?l =? + f, (20)

где ?l — общая величина горизонтального перемещения верхней части штампа;? — зазор между колонками и втулками блока; f — прогиб колонок.

Наибольшая часть горизонтального перемещения происходит за счет зазора? между колонками и втулками. Общая величина горизонтального перемещения? l может значительно превышать величину зазора между съемником и пуансоном, вследствие чего съемник будет воспринимать полностью боковые силы в процессе штамповки и нарушит направление пуансонов. В связи с этим долговечность штампа уменьшается. Для повышения долговечности штампов наряду с блоками, колонки и втулки сопряжены по скользящей посадке, применяются конструкции блоков с шариковыми направляющими двух разновидностей — с неподвижным и подвижным сепаратором.

Блоки с шариковыми направляющими между колонкой и втулкой вместо зазора, неизбежного в блоках с направляющими скольжения, имеют натяг. Поэтому верхняя часть штампов имеет меньшую возможность перемещения в горизонтальной плоскости и определяется только стрелой прогиба колонок, воспринимающих боковые усилия.

Высокие требования к точности блоков обеспечиваются точностью изготовления деталей блоков: плит, втулок и колонок. ГОСТом установлены нормы точности блоков:

· неперпендикулярность колонок и отверстий втулок к базовым поверхностям плит 0.01 мм на длине 100 мм и 0.006 мм для блоков повышенной точности;

· несоосность втулок верхней плиты и колонок нижней плиты блока 0.025 мм на длине 200 мм и 0.006 мм для блоков повышенной точности;

· непараллельность базовых поверхностей верхней и нижней плит блока 0.025 мм на длине 100 мм и 0.016 мм для блоков повышенной точности.

С целью получения качественных деталей в процессе разделительных операций и наибольших экономических показателей штамповки государственным стандартом предусмотрены следующие разновидности блоков:

1. Диагональные блоки с осевым расположением втулок и колонок с направляющими скольжения: нормальной точности для двусторонних зазоров между пуансоном и матрицей свыше 0.026 мм; повышенной точности для двусторонних зазоров между пуансоном и матрицей свыше 0.016 мм.

2. Блоки с шариковыми направляющим: матрицы и пуансоны стальные для двусторонних зазоров не более 0.026 мм; матрицы и пуансоны из твердого сплава для двусторонних зазоров не более 0.1 мм.

Типовые конструкции штампов

Типовые конструкции штампов и конструктивные решения, обеспечивающие сопряжение пуансонов и матриц. В сменных штампах с универсальным блоком сопряжение режущих кромок создается универсальным блоком и направляющими колонками сменного штампа; в стационарных блочных штампах — за счет блока; в стационарных пакетных штампах — неподвижным направляющим съемником.

Штампы с неподвижным направляющим съемником обеспечивают более высокую производительность штампов в результате удаления детали через провальное окно. Это дает возможность автоматизации процесса и работы на быстроходных прессах-автоматах, а также широкого применения многорядной и многопереходной штамповки. Однако при штамповке на провал имеется некоторое нарушение плоскостности детали. Штампы с верхним прижимом обеспечивают лучшую плоскостность деталей и качество поверхностей среза. Однако наличие верхнего прижима снижает жесткость штампа и требует установки дополнительных средств сопряжения, усложняющих конструкцию штампа; несколько ухудшаются условия безопасности работы. Стоимость таких штампов выше по сравнению со штампами с неподвижным съемником. Штампы с верхним прижимом применяются при многошаговой штамповке деталей из материалов толщиной не менее 0.5 мм.

Штампы совмещенного действия применяются при штамповки деталей повышенной точности с жесткими допусками на взаимное расположение отверстий относительно контура (менее ± 0.1 мм для размеров до 20 мм и ± 0.15 мм для размеров от 20 до 50 мм).

На основе произведенных расчетов принимаем оборудование: Пресс К2320 (маркировать 1742−4572), стойкость штампа 25,0 тыс. деталей, остальные ТТ по СТП 807−1-88.

раскрой деталь пресс пластина Романовский В. П., «Справочник по холодной штамповке», Ленинград, 1988 г.

Комарова Э.И., Белевич А. В., «Проектирование штамповой оснастки», Владимир, 2001 г.

Схирдладзе А.Г., Морозов В. В., Жданов А. В., Ёлкин А. И., «Основы технологии листовой штамповки», Владимир, 2003 г.