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:

P = ПSτK, где Р - усилие, Н;

П - периметр вырубаемой детали, м; S -толщина материала, м;

К - коэффициент запаса 1,1-1,3;

τ - сопротивление срезу, Па (Н/м²), зависящее от предела прочности материала.

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

^Материал	^Металл отожженный	^Металл твердый
^τ, МПа	^(h/S) • 100, %	^τ, МПа	^(h/S) • 100, %
^S<4 мм	^10≥S≥ 4 мм	^S<4 мм	^10≥S≥4 мм
^Сталь 08	^250-280	^600-550	^-	^320-350	^500	^-
^Сталь 10кп Ст1	^280-300	^550-500	^-	^350-380	^500	^-
^Сталь 20 Ст2	^300-320	^500	^450	^380-420	^450	^380
^Сталь 25 Ст3	^320-350	^470	^400	^420-450	^400	^280
^Сталь 30 Ст4	^350-380	^450	^330	^450-500	^350	^220
^Сталь 35 Ст5	^400-450	^400	^270	^500-550	^300	^170
^Нержавеющая сталь 1X13	^360-380	^450	^-	^-	^-	^-
^Медь M1, M2, М3	^180-220	^550	^-	^250-280	^300	^-
^Латунь Л62 Латунь Л68	^220-280	^600	^500	^350-400	^300-200	^200
^Алюминий АД, АД1	^70-90	^650-550	^600	^110-150	^500-400	^300
^Дуралюмин Д1, Д16	^140-180	^500-380	^350	^260-300	^350-250	^250
^Цинк	^120	^500	^-	^200	^250	^-

Значения сопротивления срезу неметаллических материалов (МПа) приведены ниже.

Текстолит 90-140

Гетинакс 80-120

Стеклотекстолит 120-150

Органическое стекло 70-80

Фибра 120-170

Эбонит 30

Полиэтилен 30-40

Паронит 30-50

Картон 30-60

Резина 6-10

Для неметаллических материалов вырезку следует производить на штампах с сильным прижимом и заостренными режущими кромками в виде клина на матрице. Бумагу, картон и фибру можно штамповать на штампах обычного типа.

Величины двусторонних зазоров между матрицей и паунсоном при вырезке составляют:

для текстолита, гетинакса, фибры от 0,04 до 0,05 S;

для бумаги и картона от 0,02 до 0,03 S.

Усилие вырубки и пробивки в штампах зависит от величины зазоров, режущих кромок матрицы и пуансона, скорости деформации и смазки материала. Для облегчения условий резания соблюдают оптимальные зазоры для каждого материала и толщины, содержат острыми режущие кромки пуансона и матрицы. Лучшими режущими кромками матрицы и пуансона считаются варианты, показанные на рис. 6, а, в, где отверстие матрицы выполнено в виде пояска определенной высоты, переходящего в конус. Преимущество этого типа состоит в том, что такие матрицы имеют прочную режущую кромку и при заточке не теряют своего рабочего размера. Но такой профиль увеличивает трение вырезанного изделия о стенки отверстия матрицы.

В другом варианте (рис. 6, в, г) отверстие в матрице изготавливают конусным в зависимости от толщины материала. Односторонний угол берется от 10' до 1°. При этом варианте намного уменьшается трение изделия при его проталкивании пуансоном во время вырезки.

Рис 6. Варианты профилей матриц с цилиндрическим пояском (а), конусом от рабочей плоскости (б), двумя цилиндрическими участками (в), двумя конусами (г)

Для проталкивания изделия через отверстие матрицы и съема заготовки с пуансона требуются определенные усилия в зависимости от марки материала, его толщины. Кроме того, при этом учитываются величина зазора между пуансоном и матрицей и степень смазки материалов. Наличие смазки снижает коэффициент трения. Усилие проталкивания и усилие съема учитываются при общем расчете усилия вырубки или пробивки и в формулу вводятся в виде коэффициента запаса К. В штампах для пробивки отверстий усилие вырубки может быть уменьшено за счет ступенчатого расположения пуансонов по высоте.

Дата добавления: 2015-05-10