3.2. Листовая штамповка

Для расчета режимов листовой штамповки рассмотрим пример получения детали «полушар» из латуни Л90. Чертеж детали приведен на рис. 3.1.

Расчет ведем в следующей последовательности.

1. Определяем диаметр круглой заготовки по формуле

D = 1,41 d_выт.д.=1,41 9,75 = 13,65 мм,

где d_выт.д. – диаметр вытянутой детали по средней линии (см. рис. 3.1).

,

D_нар. – наружный диаметр детали, мм; d_вн. – внутренний диаметр детали, мм

,

h_к – толщина полосы, мм.

D_нар.= 10 мм

d_вн.= 9,5 мм

Рис. 3.1. Общий вид детали «полушар»

2. Ведем расчет размеров ленточного или полосового материала.

Для этого необходимо выбрать схему расположения круглых заготовок на листовом материале (раскроя). Применение ленты экономически более выгодно при массовом производстве, а полосы - при мелкосерийном или единичном производстве. Варианты расположения при различных вариантах раскроя приведены на рис.2. Оценку экономичности применения той или иной схемы ведут по коэффициенту использования металла (раскроя), представляющего собой отношение суммарной площади заготовок к площади полосы (ленты), занятой под их расположение [6]

,

где f - площадь детали без отверстий, n - количество фактических деталей, L и B - соответственно длина и ширина ленты (полосы).

В нашем случае выбираем однорядную схему раскроя, полагая, что конструкция штампа в данном случае значительно упрощается. Тогда ширина материала будет в значительной мере зависеть от величины перемычек (см. рис.2). Слишком малая перемычка не обеспечит жесткость ленты (полосы) при перемещении ее в штампе. С другой стороны большая величина перемычки ведет к увеличению отходов дорогостоящего металла, что в условиях ювелирного производства не экономично. Поэтому выбор величины перемычек, которая зависит от толщины и рода металла, способа подачи в штамп, в значительной степени определяет эффективность разработанного технологического процесса. Рекомендуемая величина перемычек может быть найдена по справочнику или (упрощенно) в частях от толщины материала (табл. 3.3).

а б

в г

Рис. 3.2. Варианты расположения круглых заготовок при вырубке: а – однорядный;

б –двухрядный; в – шахматный двухрядный; г – шахматный трехрядный

Таблица 3.3

Величина перемычек при раскрое листовых материалов

Толщина, мм	Величина перемычки (а1) между деталями, мм	Величина перемычки (а) по краю ленты (полосы), мм
0,3	(4,0-5,0)	(5,0-6,0)
1,0	(1,2-2,0)	(1,5-2,2)
5,0	(0,6-0,8)	(0,6-0,8)
10,0	(0,5-0,6)	(0,5-0,6)

Для расчетного примера величина перемычек составит

а₁ =1,25 мм; а = 1,5 мм.

Тогда ширина ленты (полосы) определится следующим образом:

B = D + 2а = 13,65 + 3 = 16,65 мм.

Схема раскроя для рассматриваемого случая приведена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема раскроя ленты

3. Определение усилия вырубки.

Для вырубки по контуру используем известную формулу

где k=1,1-1,3 – коэффициент, учитывающий условия резки, L - периметр контура, L=πD, S - толщина материала (S= h_к), - сопротивление срезу.

Значения выбирают по справочнику [6] или из табл. 3.4. В нашем случае D 50S, следовательно деталь можно отнести к средней , тогда при зазоре между матрицей и пуансоном сопротивление срезу равно . Так, как для латуней 250МПа, сопротивление срезу составит 175 МПа. Усилие вырубки будет равно

.

Таблица 3.4

Различные случаи вырубки и пробивки		Усредненные значения
		при = 0,15S	при =0,005S
Вырубка	Крупные детали D 1000S	0,6	0,65
	Средние детали D 50S	0,7	0,8
	Мелкие детали D=(5-10)S	0,8	(1,0-1,2)
Пробивка	Отверстие D (2,5-5) S		(1,5-1,8)
	D (1,5-2)S	(1,2-1,4)	(2,0-2,6)
	D= S	1,8	3.6

4. Вытяжка.

Определяем усилие вытяжки по формуле [6]

где k_в – коэффициент, зависящий от коэффициента вытяжки m и относительной толщины заготовки А (табл. 3.5), L - периметр контура, L=π D_нар., S - толщина материала, - временное сопротивление разрыву (предел прочности).

Таблица 3.5

Значения коэффициента k_в

Относительная толщина А=(S/D) 100	Коэффициент вытяжки m = d/D
	0,45	0,48	0,50	0,52	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75
5,0	0,95	0,85	0,75	0,65	0,60	0,50	0,43	0,35	0,30
2,0	1,10	1,00	0,90	0,80	0,75	0,60	0,50	0,42	0,35
1,2	-	1,10	1,0	0,90	0,80	0,68	0,56	0,47	0,37
0,8	-	-	1,10	1,0	0,90	0,75	0,60	0,50	0,40

Рассчитав А=(S/D) 100 = 1,83 и m = d/D = 0,73, найдем коэффициент k_в=0,33. Тогда усилие вытяжки равно

5. Выбор оборудования.

Для выбора оборудования необходимо исходить из трех основных параметров:

усилия деформации;

габаритов штампа;

закрытой высоты штампа.

В данном случае, так как усилие вырубки больше усилия вытяжки, выбираем пресс ближайший по номенклатурному ряду, исходя из расчетного значения усилия вырубки.

Вторым условием выбора пресса является возможность и метод крепления штампа к нижней и верхней плите пресса. Если в конструкции верхней плиты пресса предусмотрено отверстие под хвостовик, то крепление осуществляется с помощью хвостовика. Размеры нижней плиты пресса должны быть такими, чтобы нижнюю плиту штампа можно было закрепить с помощью специальных планок. В среднем размер нижней плиты пресса слева-направо должен быть равен двум размерам нижней части штампа.

Третьим условием выбора пресса является то, что закрытая высота штампа должна быть меньше регулируемой закрытой высоты пресса.

С учетом этих требований выбирают оборудование для штамповки и проектируют штампы, варианты конструкции которых показаны на рис. 3.4, 3.5.

Рис.3.4. Общий вид штампа для получения детали «полушар»

Рис.3.5. Вид штамповой оснастки для получения детали «полушар»