Расчет усилия рубки металла
Усилие проталкивания детали сквозь матрицу находим по формуле:
где – технологическое усилие;
– табличный коэффициент, зависящий от толщины и марки металла (0,02 – 0,06) , принимаем ([1] стр.61 табл.11).
Определяем суммарное усилие вырубки:
Произведем расчет усилия при пробивке отверстий [1]:
в нашем случае предусмотрена пробивка центрального отверстия, 2-х отверстий Æ13 мм, 3-х отверстий Æ14 мм, одного отверстия Æ20 мм и овального отверстия.
где - периметр пробиваемого отверстия, - диаметр пробиваемого отверстия.
Усилие при пробивке отверстий:
где – технологическое усилие вырубки;
– табличный коэффициент, зависящий от толщины и марки металла (0,03 – 0,05) , принимаем ([1] стр.61 табл.11), .
где – табличный коэффициент, зависящий от толщины и марки металла (0,02 – 0,06) , принимаем ([1] стр.61 табл.11).
Определяем суммарное усилие пробивки технологическое:
Общее усилие совмещенной вырубки и пробивки:
5.3. Определение усилия гибки
Поскольку гибку проводим на два угла, то усилие гибки будем рассчитывать по следующей формуле [2]:
где суммарная длина одновременно гнутых ребер;
табличный коэффициент, определяется ;
предел прочности для стали 08кп
Т.к. гибку будем проводить с прижимом, то суммарное усилие гибки будет составлять:
где усилие прижима.
Суммарное усилие гибки:
5.4. Определение работы деформации
1. Работа деформации при совмещенной вырубке – пробивке:
где - усредненное усилие штамповки для стали 08кп
- величина рабочего хода .
2. Работа деформации при гибке:
где - усредненное усилие гибки для стали 08кп
- величина рабочего хода при гибки,
где - высота наибольшей отгибаемой полки, .
6. Выбор технологического оборудования
Основными техническими показателями для выбора прессового оборудования являются: усилие штамповки, работа деформации, число ходов ползуна в минуту, закрытая высота и габариты стола пресса.
Пресс выбирают по расчётному усилию, необходимому для выполнения технологической операции. Номинальное усилие пресса обычно не соответствует точно расчётному. Поэтому выбирают пресс несколько большего усилия, чем требуется по расчёту. Это обеспечивает повышенную жёсткость станины и высокую стойкость технологической оснастки.
Кривошипный пресс при использовании его для вытяжных работ должен быть взят большего номинального усилия по сравнению с расчётным. После выбора пресса по усилию необходима его проверка по работе, затрачиваемой на деформацию.
В целях повышения производительности труда и качества деталей, снижения объёма ручных работ, а также улучшения условий труда широко применяют средства механизации и автоматизации.
Для резки листа на полосы () применяем гильотинные ножницы ([6] стр.172 табл.42). Техническая характеристика ножниц для резки листового материала приведена в табл. 2.
Листовая штамповка – вырубка. Расчет усилия вырубки и выбор пресса , страница 2
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.
Марка материала: 1 вариант, ЛС74 – 3, латунь= 1.2, средней твердости, S=1.0.
Поправочный коэффициент = 1.2.
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?
1) Вырубка - это операция отделения части заготовки по замкнутому контуру, причем отделяемая часть идет на деталь (изделие).
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.
5)Определяет расход материала на производство изделий, а следовательно, - экономичность выбранного варианта технологии.
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.
9) Принятый тип раскроя определяет расход материала на производство изделий, а следовательно, - экономичность выбранного варианта технологии.
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.
Листовая штамповка – вырубка. Расчет усилия вырубки и выбор пресса
Цель работы: закрепление и практическое применение знаний по технологии листовой штамповки.
При массовом или крупносерийном производстве заготовок из листового материала в настоящее время широко применяется листовая штамповка как один из прогрессивных методов обработки. Этот метод позволяет обеспечить высокую производительность труда, автоматизировать рабочие операции, а получаемые изделия отличаются высокой точностью, хорошим качеством поверхности.
Для выполнения листовой штамповки требуется несложное оборудование, а разработка технологического процесса и конструирование инструмента не представляют большой трудности. Операции листовой штамповки делятся на четыре большие группы:
1) Разделительные (отрезка, вырубка, пробивка, обрезка и др.)
2) Формоизменяющие (гибка, вытяжка, отбортовка и др.
3) Прессовочные (чеканка, клеймение, разметка и др.)
4) Штампо – сборочные (запрессовка, клепка, закатка и др.).
В данной работе основное внимание уделяется разделительной группе операций, а в частности, вырубке – операции, при выполнении которой происходит отделение по контуру изделия от заготовки.
В качестве инструмента применяется вырубной штамп, основные части которого – пуансон и матрица. Пуансон имеет профиль поперечного сечения, соответствующий контуру вырубаемого изделия. Он закреплен на ползуне пресса и совершает возвратно – поступательные движения. Матрица имеет отверстие, также соответствующее контуру вырубаемого изделия, и закрепляется неподвижно на столе пресса.
Кромки рабочих контуров пуансона и матрицы выполняются острыми. Для получения качественной поверхности изделия и обеспечения минимального усилия вырубки между кромками пуансона и матрицы предусматривают зазор z (по всему контуру), величина которого зависит от толщины и марки материала изделия. Съемник, являющийся частью штампа, располагается над матрицей и имеет отверстие, через которое свободно проходит пуансон.
При движении пуансона вниз часть заготовки вдавливается в матрицу – происходит процесс вырубки. Вырубленная деталь проваливается в бункер (приемник). При обратном ходе ползуна заготовка задерживается съемником, снимается с пуансона и затем вручную или автоматически перемещается на величину шага t для вырубки следующей детали.
В качестве машин для вырубки используют, в основном, механические кривошипные или гидравлические прессы. Кинематическая схема кривошипного пресса, действующего по принципу кривошипно – шатунного механизма. От электромотора через клиноременную (или плоскоременную) передачу, включающую шкивы, посредством муфты вращение передается кривошипному валу. Шатун, длина которого регулируется винтовым устройством, связывает кривошипный вал с ползуном, сообщая ему возвратно – поступательное движение в направляющих станины пресса.
Шкив установлен на валу свободно и вращается непрерывно. Пуск пресса на рабочий ход осуществляют включением муфты при помощи педали. Тормоз останавливает вал при достижении ползуном крайнего верхнего положения, при этом пуансон входит из отверстия матрицы и съемника и обеспечивается возможность перемещения заготовки для вырубки следующей детали.
Раскрой материала.
Разработка техпроцесса вырубки начинается с раскроя материала. Раскроем называется выбор способа расположения контуров на заготовке – листе, полосе, ленте. Принятый тип раскроя определяет расход материала на производство изделий, а следовательно, - экономичность выбранного варианта технологии.
Выбор величины перемычек. При вырубке между деталей, а также от контура детали до края листа должны быть оставлены перемычки, соответственно m и n. Наличие перемычек предотвращает затягивание материала в зазор между пуансоном и матрицей, что необходимо для получения хорошего качества поверхности изделия.
Размеры перемычек зависят от вида материала, его толщины, способа подачи заготовки, а также от вида вырезки, т.е. формы контура изделия.
Круглой называют вырезку, при которой весь контур изделия или значительную его часть образуют окружности, овалы или иные плавные кривые линии.
После определения размеров перемычек необходимо произвести размещение контуров деталей на заготовке – ленте, стремясь к наивыгодней – шему использованию материала.
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
| Тип материала | Коэффициент |
| Алюминий (мягкий лист) | 0,30 |
| Алюминий (1/2 твердости) | 0,38 |
| Алюминий (твердый) | 0,50 |
| Медь (катаная) | 0,57 |
| Латунь (мягкий лист) | 0,60 |
| Латунь (1/2 жесткости) | 0,70 |
| Мягкая сталь | 1,00 |
| Нержавеющая сталь | 1,50 |
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
Наклонная заточка режущей кромки пуансона позволяет снизить усилия пробивки, ударную нагрузку, шум и улучшить съем листа.
Общие виды наклонов
Коэффициент, учитывающий влияние специальной заточки инструмента
Чтобы рассчитать усилие штамповки пуансоном со специальной заточкой умножьте полученное значение усилия при пробивке стандартным пуансоном на коэффициент из таблицы.
| Толщина материала, мм | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
| Коэффициент для пуансонов со специальной заточкой, % | 50 | 52 | 58 | 72 | 75 | 78 | 83 | 86 | 90 |
В случае с вышеописанными примерами использование инструмента со специальной заточкой приведет к следующим результатам:
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:
Применяя правильный зазор, регулярную заточку и смазку инструмента, а также специальные профили пуансона (в случае пробивки больших отверстий) вы сможете получать качественные отверстия, продлить срок службы инструмента и оборудования.
Читайте также: