Допуски на ширину смуг

Товщина матеріалу	Ширина смуги
до 50	Більше 50 до 100	Більше 100 до 150	Більше 150 до 200	Більше 220 до 300
До 1,0	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Більше 1,0 до 2,0	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
2,0 до 3,0	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1
3,0 до 5,0	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3
5,0 до 10,0	1,8	2,0	2,5	3,0	4,0

Таблиця 3

 

Допуски на ширину стрічки

 

Товщина матеріалу	Ширина стрічки
Нормальна точність	Підвищена точність
до 100	Більше 100 до 300	Більше 300	до 100	Більше 100 до 300	Більше
До 0,1	0,10	0,15	0,25	0,05	0,08	0,15
Більше 0,1 до 0,63	0,20	0,30	0,40	0,10	0,15	0,25
0,63 до 1	0,30	0,40	0,50	0,20	0,25	0,35
1 до 3,6	0,40	0,50	0,60	0,30	0,35	0,45

 

Визначивши оптимальне розташування заготовки на площині смуги (як при штампуванні з відходами, так і без відходів), розраховують ширину смуги. При цьому, якщо намічено проектувати штамп із боковим притиском смуги, її ширину обчислюють за формулою (рис. 6):

 

, (2)

 

де - допуск на ширину смуги (мінусовий).

Якщо ж передбачається проектувати штамп із вільним переміщенням смуги між направляючими планками, то її ширину визначають по формулі:

 

(3)

 

де - гарантований зазор між направляючими штампа і смугою при її найбільшій ширині.

 

Значення допуску для стандартизованих смуг і стрічок приймають за відповідним ДСТ на сортамент матеріалів. При розкрої листа на смуги з застосуванням ножиців допуск приймають за табл. 2, гарантований зазор за табл. 4.

Розрахунок ширини смуги при штампуванні в штампі з ступеневими ножами варто виконувати за формулами (1, 2) і збільшувати ширину смуги додатково на величину кромки, яка обрізається ножами. Кромку, обрізану одним ножем, приймають рівну перемичці а для відповідних розмірів прямокутної деталі.

 

 

Таблиця 4

Значення гарантованого зазору Спри

штампуванні без бокового притиску смуги, мм

 

Ширина смуги	Для розкрою
Однорядного	Зустрічного
До 100	0,5–1,0	1,5–2,0
Більше 100	1,0–1,5	2,0–3,0

 

За розрахованою шириною смуги визначають кількість смуг, одержуваних з листа з заданими розмірами, а за довжиною смуги і ступеня вирубки – кількість заготовок, одержуваних зі смуги. Потім обчислюють загальну кількість заготовок П, одержуваних з листа, норму витрати матеріалу і коефіцієнт його використання.

Зазначений вище процес обчислення коефіцієнта використання металу може повторюватися багаторазово, поки не буде знайдений оптимальний варіант розкрою з найбільшим коефіцієнтом використання матеріалу.

Після будь-якого, навіть найвигіднішого варіанта розкрою, залишаються відходи листа основного матеріалу, які можна використовувати для штампування інших деталей за таких умов:

1) деталь, виготовлена з відходів, повинна належати тому ж виробові, якому належить основна деталь. Інакше при припиненні випуску основної деталі виникає необхідність передбачати додаткову витрату матеріалу на виготовлення виробу, якому належить деталь, що раніше виготовлялася з відходів;

2) маса відходів повинна відповідати потрібній кількості матеріалу для забезпечення програми випуску виготовленої з них деталі. Для виготовлення деталі можна використовувати відходи від декількох деталей з урахуванням забезпечення її програми.

 

1.4. Технологічність деталей для холодного штампування

Під технологічністю розуміють таке сполучення конструктивних елементів, що дозволяє найбільш ощадливо виготовляти деталі в заданих кількостях при дотриманні експлуатаційних вимог до них.

При розробці конструкції деталі звичайно вирішуються завдання:

1. Забезпечення найкращих експлуатаційних якостей проектованої деталі.

2. Створення такої конструкції, що допускала б найбільш раціональні способи виготовлення.

Технологічна конструкція виробу створюється при спільній роботі конструктора і технолога та передбачає:

1. Найбільш сприятливу форму виробу для того, щоб спростити процес штампування, забезпечити малу трудомісткість виготовлення і мінімальну витрату металу, знизити вартість і підвищити стійкість штампів.

2. Правильний вибір металу за товщиною і фізико-механічними властивостями.

3. Відповідність установлених допусків на розміри виробу технологічно й економічно досяжної точності штампування.

Варто мати на увазі, що перераховані вище фактори не можна розглядати у відриві від конкретних виробничих умов і, зокрема, від обсягу виробництва.

Мала трудомісткість досягається за рахунок скорочення операцій, застосування багаторядного штампування, збільшення продуктивності штампів, застосування автоматизації і створення потокових ліній штампування. Застосування більш дорогих штампів мало впливає на собівартість продукції при крупносерійному і масовому виробництві, тому що їхня вартість розподіляється на велику кількість виробів. При дрібносерійному виробництві, навпаки, вартість штампів має значну питому вагу в собівартості, а тому застосування спрощених і універсальних штампів є більш доцільним і вигідним навіть при підвищенні витрати матеріалу і трудомісткості виготовлення.

Зокрема плоскі деталі виготовляють переважно за допомогою операцій різання, пробивання і вирубки. Варто уникати ускладнення форми деталі, тому що чим складніше конфігурація, тим більші труднощі виникають при виготовленні штампів, що приводить до їхнього подорожчання і зменшення стійкості.

Ділянки спряжень елементів контура потрібно округляти дугою окружності з радіусом, рівним не менш половини товщини штампованого матеріалу. Не слід округляти зовнішні контури в деталей, виготовлених на гільйотинних ножицях або у відрізних штампах.

Для виробництва штампованих деталей найбільше значення має технічно здійснена й економічно найвигідніша точність виконання. Занадто жорсткі необґрунтовані допуски лише збільшують вартість виготовлення штампованої деталі і штампів, і, крім цього, зменшують стійкість штампів.

До найбільш важливих критеріїв технологічності плоских деталей варто віднести:

найменші розміри отворів (діаметр, ширина), що пробиваються в штампах без спеціальних направляючих пристроїв для пуансонів;

найменші відстані між отворами, що пробиваються, і між краєм отвору і краєм плоскої деталі;

найменші радіуси сполучення прямокутних ділянок;

відхилення розмірів контура плоских деталей;

точність чистового штампування;

шорсткість поверхні зрізу після розділових операцій.

 

1.5. Точність штампованих деталей

Точність листових штампованих деталей залежить від великої кількості факторів, що є причиною утворення особливих погрішностей. Але найбільше значення має не гранично припустима точність штампованих деталей, а економічно доцільна точність, під якою розуміють технічно здійсненну й економічно найвигіднішу точність виконання даної операції з обліком гранично припустимого зносу штампа.

Варто пам'ятати, що шорсткість нормальних допусків на 20% може підвищити вартість деталей на 50–80%.

У штампах сумісної дії може бути досягнута підвищена і середня точність штампування (9–12 квалітет), а в штампах послідовної дії – середня і знижена (13–15 квалітет). Щоб підвищити точність плоских деталей до 6–9 квалітет, вводять додаткову операцію зачищення або застосовують чистову вирубку. Шорсткість поверхні зрізу R_a при цьому знаходиться в межах 0,4–1,6.

Гнуттям без притиску можна одержати деталі з точністю розмірів до 14 квалітет. Використання для фіксації заготовки притиску дозволяє підвищити точність до 12 квалітету. За допомогою технологічних баз і додаткового калібрування точність розмірів можна довести до 9–11 квалітет.

При витяжці відхилення розмірів деталі (діаметра або ширини) відповідають 11 квалітетові.

1.6. Основні технологічні розрахунки за операціями різання листового матеріалу на ножицях, вирубки і пробивання

Розрізку листового матеріалу здійснюють на ножицях:

з паралельними ножами;

з похилими ножами (гільйотинними ножицями);

дискових;

вібраційних.

У крупносерійному і масовому виробництвах найбільше поширення одержало різання на гільйотинних і багатодискових ножицях.

 

1.7. Розрахунок зусиль операцій

 

Зусилля різання Р (у Н) матеріалу ножицями з паралельними ножами визначають з виразу:

 

(4)

 

де к – коефіцієнт, що враховує вплив різних факторів на процес різання у виробничих умовах;

к = 1,1–1,3;

В – ширина смуги або листа, мм;

S – товщина матеріалу, мм;

σ_ср – опір зрізові, МПа.

 

Величина роботи А (у Дж), затрачуваної при різанні, можна визначити за формулою:

 

(5)

 

де l – коефіцієнт, що дорівнює відношенню середнього зусилля відрізки до максимального (табл. 5);

S – у мм;

Р – у Н.

 

Таблиця 5

 

Значення коефіцієнта λ залежно від товщини штампованого матеріалу

 

Товщина матеріалу, мм	Коефіцієнт, λ
до 2	0,75–0,55
2–4	0,55–0,45
більше 4	0,45–0,30

 

Зусилля різання гільйотинними ножицями значно менше, ніж на попередньому типі ножиців, і визначається за формулою:

 

(6)

 

де S – товщина матеріалу, мм;

σ_ср – опір зрізові, Мпа (додаток В);

φ – кут нахилу верхнього ножа, град.: (приблизно 7^о);

К = 1,1–1,3.

 

Затрачувана робота (у Дж) на різання листа дорівнює:

 

(7)

 

Де Р – зусилля розрізки, Н;

В – довжина смуги, що відрізається, мм.

 

Зусилля різання в Н парнодисковими ножицями визначають за формулою:

 

(8)

 

де К = 1,1–1,3;

h_H – глибина заходу ножів у матеріал, мм;

σ_ср – опір зрізові, Мпа;

– кут захоплення роликових ножиців, град.

Розрахункове зусилля Р (у Н) для розділових операцій (вирубка, пробивання, обрізка, відрізка й ін.), виконуваних у штампах розраховують за формулою:

 

(9)

 

де К = 1,1–1,3;

U – периметр поділу матеріалу, мм;

S – товщина матеріалу, мм;

σ_ср – опір зрізові.

 

Зусилля зняття матеріалу з пуансона визначають за формулою:

 

(10)

 

де К_пр – коефіцієнт, що складає в середньому при вирубці на провал 0,05–0,10;

Р – розрахункове зусилля вирубки, Н (кН);

n – кількість деталей, що знаходяться в шийці матриці, n = h–1/S, де h – висота шийки матриці, мм.

 

Повне технологічне зусилля операції вирубки (пробивання й ін.) залежить від прийнятої схеми штампа – послідовного або сумісного, типу знімача – рухомого або нерухомого та інших факторів.

У загальному виді технологічне зусилля можна обчислити за формулою:

 

(11)

 

де Р_В і Р_пр – відповідно зусилля операцій вирубки і пробивання;

Р^В_пр і Р^пр_пр – відповідно зусилля проштовхування при операції вирубки і пробивання;

Р^В_сн і Р^пр_сн – зусилля зняття матеріалу при операції вирубки і пробивання.

 

 

1.8. Зазори між пуансоном і матрицею при

розділових операціях

 

При розділових операціях між ріжучими кромками пуансона і матриці маються зазори. Розмір зазору визначається механічними властивостями і товщиною матеріалу.

Зазор повинен мати оптимальний розмір і забезпечувати досяжну якість поверхні зрізу, найменше зусилля вирубки (пробивання), найбільшу стійкість штампа і достатню точність штампування, що зберігається при тривалій роботі штампа. Існує визначений діапазон розмірів зазорів – між мінімальним значенням Z_min і максимальним Z_max. У зв'язку з тим що в процесі роботи штампа зазор поступово збільшується, розмір розрахункового зазору приймається мінімальним Z_min. Вибір напрямку зазору визначається в такий спосіб. Оскільки розміри деталі, що вирубується, визначаються робочим вікном матриці, то розрахунковим при вирубці є розмір матриці, а розмір зазору призначається за рахунок зменшення розмірів пуансона. При пробиванні отвору його розмір визначається пуансоном, тому розрахунковим є розмір пуансона, а зазор призначається за рахунок збільшення розміру матриці.

Для вирубки і пробивання повинна виконуватися наступна умова:

 

(12)

 

де δ_П і δ_М – допуски на виготовлення пуансона і матриці.

 

Якщо при призначенні табличних допусків ця нерівність не дотримується, ці допуски варто зменшити.

 

1.9. Розрахунок виконавчих розмірів пуансонів і матриць при вирубці і пробиванні

Зовнішній контур деталей (як і внутрішній контур отворів), що вирубуються, може бути круглої, прямокутної, П-подібної або довільної форми. Допуски на розміри цих контурів можуть бути задані в будь-якій системі, частіше в системі отвору.

У системі отвору розмір, що охоплює, має позитивний допуск, а охоплюваний – негативний. Таким чином, допуск «спрямований у метал».

При визначенні виконавчих розмірів пуансонів і матриць виходять з розмірів штампованого виробу, його точності (допуску на виготовлення матеріалу), характеру зносу штампа, величини технологічного зазору.

Якщо розміри на кресленні не обумовлені допусками, то варто вважати, що на вільні розміри допуски призначаються в системі отвору за 14-м квалітетом точності. Таким чином, на охоплювані розміри деталі допуск призначається по h14, на що охоплюють – по Н14, на міжосьові розміри – по

При вирубці контуру номінальним розрахунковим розміром матриці буде найменший розмір виробу, а при пробиванні отвору номінальним розрахунковим розміром пуансона буде найбільший розмір отвору.

Розміри пуансона і матриці при вирубці круглого і прямокутного контуру визначаються за формулами:

 

(13)

 

(14)

 

при пробиванні отворів:

 

(15)

 

(16)

 

де D_М, D_П – розмір при вирубці відповідно матриці і пуансона;

D, d – номінальні розміри виробу;

Δ^, – припуск на знос інструменту;

δ_М і δ_{П –} допуск на виготовлення відповідно матриці і пуансона;

d_М, d_П – розмір при пробиванні відповідно пуансона і матриці.

 

Припуск на знос Δ^, – визначається залежно від необхідної точності штампування деталі: при Δ ≤ 0,1 мм Δ^, = Δ; при Δ > 0,1 Δ^, = 0,8, де Δ – поле допуску штампованої деталі.

Допуск δ_М беруть по 7 квалітетові (S ≤ 4 мм); при S > 4 мм і для великогабаритних деталей δ_М – беруть по 9 квалітетові з посадкою Н9, а допуск на пуансон – відповідно по h6 і h9.

Якщо розміри штампованого елемента для випадку вирубки задані у виді А Δ, то їх варто привести до виду (А + Δ)_-2Δ і далі розглядати (А + Δ) як номінальний і 2Δ – як його поле допуску. Це ж стосується випадку задання розміру отвору у виді А Δ. Його варто привести до виду (А – Δ)^+2Δ.

Розміри можуть бути задані також у виді або (при Δ2 > Δ1). У цьому випадку варто привести їх до виду відповідно (А – Δ1)_-(Δ2–Δ1) і (А + Δ1)^+(Δ2–Δ1) і вважати (А – Δ1) і (А + Δ1) номінальними розмірами штампованого елемента, а (Δ2 – Δ1) – полем їхнього допуску.

При вирубці (пробиванні) деталі П-подібної форми розміри пуансона і матриці з урахуванням зносу штампа можна розділити на три види, що:

збільшуються;

зменшуються;

незмінні.

При вирубці зовнішнього контуру довільної форми всі розміри, зв'язані з виробом, що вирубується, проставляються на кресленні матриці. Ті ж розрахункові розміри матриці, але без допусків, проставляються на кресленні пуансона. У технічних вимогах вказують: «пуансон пригнати по матриці, забезпечивши зазор Z_min =…на сторону».

 

1.10. Визначення розмірів матриць

Форма і розміри матриці визначаються формою і розмірами штампо­ваної деталі. ДСТ 15861 містить габаритні розміри прямо­кутних матриць при розмірах робочої зони від 30 х 80 мм до 450 х 280 мм.

Передбачені також матриці круглої форми з робочим розміром до 310 мм (ДСТ 15862).

У випадку великих габаритних розмірів, або коли матриця містить елементи (отвору, щілини) досить малих розмірів, її варто виготовляти секційною – складеною з окремих секцій. Конструкції і розміри прямих секцій матриць штампів передбачені ДСТ 18732 і ДСТ 24526.

Товщину матриць можна визначити за формулою:

 

(17)

 

де S – товщина штампованого матеріалу, мм;

К_м – коефіцієнт, що залежить від σ_у штампованого матеріалу (табл. 6.);

а, b – розміри отворів робочої зони матриці, мм.

 

Таблиця 6

 

Залежність коефіцієнта К_м від штампованого матеріалу

 

σу, МПа	До 120	120–200	200–300	300–500	500–1000	Більше 1000
Км	0,5	0,6	0,8	1,0	1,3	1,5–2,0

 

Товщину матриці круглої форми визначають за формулою (17), підставивши в неї замість а + b значення 1,75d.

Додатково варто перевірити достатність товщини матриці:

 

(18)

 

де Р – необхідне технологічне зусилля штампування, кН.

 

Після цього приймають більше значення товщини Н і округлюють до найближчого більшого числа з наступного ряду чисел: 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80.

Ширину вирубної матриці визначають за формулою:

 

(19)

 

де в – ширина матричного отвору, мм;

Н – товщина матриці, мм.

 

Орієнтований вибір діаметрів гвинтів і штифтів для кріплення матриці здійснюють за табл. 7. Число гвинтів визначають за умови, що відстань між двома найближчими гвинтами не повинна перевищувати 90 мм. Однак в окремих випадках виникає необхідність деякого відхилення від наведених даних. Число штифтів визначають за умови, що сама матриця (або кожна її окрема частина) повинна фіксуватися двома штифтами.

 

Таблиця 7

 

Діаметри гвинтів і штифтів для кріплення матриці

 

Найбільший габаритний розмір матриці, мм	Діаметри гвинтів і штифтів при технологічному зусиллі Р, що сприймається матрицею, кН
до 500	500–1000	більше 1000
гвинт	штифт	гвинт	штифт	гвинт	штифт
100–125	М8		М10		–	–
125–160	М10		М12		М12
160–250	М10		М12		М12
250–280	М10		М12		М12
280–400	М12		М12		М12
більше 400	М12		М12		М16

 

1.11. Вибір кривошипного преса для листового штампування

При виборі преса враховують наступні параметри:

нормальне зусилля, кН;

хід повзуна, мм;

частота ходів повзуна, хв^-1;

розміри столу, мм;

найбільша відстань між столом і повзуном у його нижньому положенні, мм;

потужність приводу, кВт;

Номінальне зусилля обраного преса повинне дещо перевищувати технологічне зусилля. Деякий надлишок зусилля проти розрахункового захищає від поломки при випадковому попаданні більш товстої заготовки, що має велике значення при гнутті з калібруванням, рельєфному штампуванню.

II. Порядок виконання роботи на розробку технологічного процесу виготовлення деталі методом холодного листового штампування

1. Одержавши завдання (додаток А), у якому вказується варіант (додаток Б), приводиться креслення деталі (додаток Г) і річна програма кількості виготовлених деталей, варто визначити раціональний спосіб їхнього виготовлення.

2. Проаналізувати, наскільки деталь є технологічною з урахуван­ням способу її виготовлення.

3. Вибрати листову заготовку залежно від варіанта (додаток Б).

4. Визначити ширину смуги при розрізанні листа. При цьому намічаємо проектування штампа з вільним переміщенням смуги між направляючими планками в період холостого ходу повзуна преса.

5. Намітити розкрій листа при подовжньому і при поперечному його розрізі на смуги.

 

Відхід Відхід

 

 

Рис. 7. Приклад подовжнього і поперечного розкрою листа

 

Визначити кількість деталей, розташованих на смугах, і вказати розміри матеріалу, що йде у відхід.

Знаючи кількість деталей, розташованих на смугах, і кількість, смуг, визначаємо загальну кількість деталей, що можна виготовити (при подовжньому і поперечному різанні листа).

6. Визначаємо площі листа і деталі. Потім визначаємо коефіцієнти використання матеріалу (Кім) при подовжньому і при поперечному різанні листа за формулою (1).

7. Відповідно до річної програми виготовлення деталей визначаємо необхідну кількість листів з урахуванням можливого браку і загальну їхню масу, знаючи щільність металу. Для сталевих листів щільність орієнтовно дорівнює 7,8 т/м³, для алюмінієвих – 2,7 т/м³, для латунних – 8,9 т/м³.

8. Визначити технологічне зусилля розрізування листа на смуги для вибору кривошипних гільйотинних ножиців за формулою (6).

9. Визначити розрахункове зусилля для розділових операцій вирубки і пробивання за формулою (9).

10. Розрахувати загальне технологічне зусилля за формулою (11).

11. За каталогом підібрати відповідний кривошипний прес для холодного листового штампування (додаток Г).

12. Використовуючи формули (13 – 19), визначити виконавчі розміри матриці і пуансона.

13. Виконати креслення деталі пуансона і матриці (додаток Д, Е, Ж).

14. Заповнити маршрутну карту (додаток З).

15. Виконані розрахунки і креслення оформити пояснювальною запискою. Титульний лист записки наведений у додатку К.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Григорьев Л. Л. Рациональные варианты холодной штамповки. – Л.: Машиностроение, 1985. – 230 с.

Гусев А. И. Холодноштамповочное оборудование и его наладка / А. И. Гусев, В. П. Линц – М.: Высшая школа, 1987. – 288 с.

Дружинин Н. С. Выполнение чертежей по ЕСКД / Н. С. Дружинин, П.П. Цылбов – М.: Изд. стандартов, 1985. – 544 с.

Дурандин М. М. Штампы для холодной штамповки мелких деталей. Альбом конструкций и схем / М. М. Дурандин, Н.П. Рымзин, Н.А. Шихов – М.: Машиностроение, 1988. – 108 с.

Зубцов М. Е. Листовая штамповка. – Л.: Машиностроение, 1980. – 430 с.

Маталин А. А. Технология машиностроения: Учебник. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.

Мещерин В. Т. Листовая штамповка. Атлас схем. – М.: Машиностроение, 1985. – 228 с.

Михаленко Ф. П. Стойкость разделительных штампов. – М.: Машиностроение, 1986. – 208 с.

Мовшович А. Я. Система универсально-сборочных штампов для листовой штамповки. – М.: Машиностроение, 1987. – 178 с.

Нефедов А. П. Конструирование и изготовление штампов. – М.: Машиностроение, 1993. – 408 с.

Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. – Л.: Машиностроение, 1989. – 520 с.

Рудман Л. И. Наладка прессов для листовой штамповки. – М.: Машиностроение, 1980. – 220 с.

Свешников В. С. Прогрессивная технология листовой штам­повки. – Л.: Лениздат, 1984. – 256 с.

Технология металлов / Под ред. Б. В. Кнорозова. – М.: Металлургия, 1989. – 320 с.

Додаток А

Бланк завдання для індивідуально-дослідної роботи

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

КАФЕДРА ТЕХНІКИ І ТЕХНОЛОГІЇ

 

_________________________________________________________