Краткие теоретические сведения.

При холодной листовой штамповке в качестве заготовки используется листовой прокат: лист, полосы, ленты. Этим методом получают изделия и из листовых неметаллических материалов: кожи, пластмасс, тканей. Их толщина обычно не превышает 10 мм, но иногда может доходить и до 20 мм. Перечень изделий, получаемых этим методом, чрезвычайно велик - от секундных стрелок ручных часов (размер - доли миллиметра), до изделий массой в десятки килограммов и размерами в несколько метров - детали корпусов автомобилей, самолётов, катеров, ракет.

Для получения деталей различной формы требуется последовательно деформировать различные части заготовки, при этом толщина стенок изделия мало отличается от толщины исходного листа. Так как при этом материал испытывает значительные пластические деформации в холодном состоянии, то он должен обладать высокой пластичностью.

Весь процесс листовой штамповки состоит из набора операций - процессов пластической деформации, обеспечивающих характерное изменение формы определённого участка заготовки. Различают формообразующие операции, в которых деталь не разрушается в процессе деформации, и разделительные операции, в которых пластическая деформация завершается разрушением детали.

Практическая часть лабораторной работы заключается в расчете усилия, необходимого для операции вырубка круглой заготовки диаметром d, мм, толщиной заготовки S, мм. Материал - углеродистая сталь (σ_в, кг/мм²). Двухсторонний зазор оптимальный (z_opt=0,15S). Найти требуемое усилие пресса, учитывая, что вырубка происходит с обратным выталкиванием детали и пружинным съемом отхода с пуансона.

Ввиду сложности и неоднородности силового поля при вырубке применяется условная величина сопротивление срезу

σ_cр = Р_max /(LS),

где σ_cр - сопротивление срезу, кг/мм² ; S - толщина материала, мм; d - диаметр вырубаемого отверстия, мм; L - длина реза, мм.

При оптимальной величине двухстороннего зазора

σ_cр ≈ (1+2 S/d)σ_т .

В таблице 1 приведены расчетные значения сопротивления срезу.

Таблица 1 - Значения σ_cр для углеродистых сталей при оптимальной величине

двухстороннего зазора, кг/мм²

Стали	S/d
	0,1	0,3	0,5	0,7	0,9
08кп	22	30	35	42	50
20 Ст3	30	40	50	60	70
30	38	48	60	72	85
45	42	57	70	88	100
Х18Н10Т	47	62	77	93	110
65Г	55	72	90	108	122

Расчетное усилие процесса среза штампами с параллельными кромками можно определить по выражению

Р_ср = LSσ_cр,

где σ_cр - сопротивление срезу с учетом отношения S/d и величины зазора, кг/мм² ; S - толщина материала, мм; d - диаметр вырубаемой детали, мм; L - периметр реза, мм.

Полное усилие вырубки учитывает поправки на неоднородность материала и затупление режущих кромок введением поправочного коэффициента k=1,2. В случае применения съемника любого типа, прижима или выталкивателя к усилию прибавляют усилие сжатия пружин или буферов. В этом случае, полное усилие вырубки рассчитывается по выражению

Р = kР_ср+ ΣP_i = 1,2LSσ_cр + P_сн + P_пр,

где P_сн - усилие снятия полосы с пуансона, P_пр - усилие проталкивания детали.

Усилие снятия полосы с пуансона

P_сн = k_сн Р

Таблица 2 - Коэффициент k_сн, учитывающий усилие снятия полосы с пуансона для однопуансонной вырубки

S, мм	менее 1,0	1,0…5,0	более 5
kсн	0,02…0,06	0,06…0,08	0,08…0,10

Усилие для проталкивания детали

P_пр = k_пр Р

Таблица 3 - Коэффициент k_пр, учитывающий усилие на проталкивание детали

Вид вырубки	на провал	обратное выталкивание
kпр	0,05…0,10	0,07…0,14

Для вырубки круглой детали диаметром d после подстановки выражений для P_сн , P_пр получим выражение для расчета полного усилия

Р = 1,2πdSσ_cр/(1- k_сн - k_пр ).

Дальнейший этап - подбор пресса и проверка расчета на подобранном прессе.