Холодная штамповка

• 600 х 1500 – для толщины листа  0,15 мм и более;
• 710 х 1410 – для толщины листа   0,40 мм и более;
• 1000 х 2000 – для толщины листа  0,8 мм и более;
• 10 ... 300 – для толщины ленты  0,10 мм и более;
• 300 ... 600 – для толщины ленты  0,5 мм и более.

В пояснительной записке необходимо привести эскизы продольного и поперечного раскроев выбранного листа, подсчитать величину отходов и сделать выводы.

 

 

5. Разработка маршрутной  и операционной технологий

 

Разработка маршрутной технологии сводится к установлению последовательности технологических операций в результате выполнения которых из заготовки получается готовая деталь.

При штамповке маршрутную технологию можно представить в виде последовательности следующих основных четырех групп технологических операций:

 

 

Таблица 3

Складские размеры листов и рулонов

 

Толщина, мм	Длина листового проката, мм, при ширине, мм
	510	600	650		710	800	1000	1250	1500
0,35; 0,40; 0,50; 0,55; 0,60	710 1420	1200 1420 2000	1400		1420 1200 2000	—	2000	—
0,65; 0,70; 0,75; 0,8; 0,9		1420 2000	2000				2000 2500	2500		—
1,0	—				1420 2000	1600	1800 2000 2500	2500
1,2; 1,3; 1,4						1600 2000		2500 2800 3000
1,5; 1,6; 1,8		2000	1420 2000		2000, 2200, 2500,2800,3000,3500,4000,4500, 5000,5500,6000
2,0;2,2;2,5;2,8;3,0;3,5;4,0;5,0		—	—
Рулонный материал
Толщина, мм				Ширина, мм
1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0				500; 530; 550; 600; 630; 650; 670; 700; 750; 800; 1000; 1100; 1250

 

1. подготовительные операции, включающие в себя выбор листового материала, проверку его толщины, размеров и предварительную смазку;
2. заготовительные операции, целью которых является подготовка листового материала непосредственно для штамповки. Чаще всего эти операции включают разметку листа или ленты на необходимое число полос и непосредственную резку на полосы;
3. штамповочные операции, цель которых – придать заготовке форму и размеры, заданные чертежом;
4. контрольные операции, в ходе которых готовые детали проверяются на соответствие чертежу.

При разработке операционной технологии для каждой операции необходимо определить:

1. технологические режимы обработки;
2. перечень технологической оснастки (штампов, приспособлений, инструмента, приборов контроля и т. п.);
3. состав основного и вспомогательного оборудования;
4. перечень вспомогательных материалов (масел, ветоши, красок, химреактивов и т. п.);
5. нормы времени на выполнение операции.

Разработанные маршрутная и операционная технологии в дальнейшем оформляются в виде технологических карт [1] и включаются в пояснительную записку.

 

 

6. Определение технологических  режимов штамповки 

и выбор пресса

 

Основными технологическими режимами являются усилия, развиваемые при выполнении операций вырубки – пробивки, и усилия, необходимые для снятия полосы или детали с пуансонов, а также проталкивания детали или отходов через провальные отверстия матрицы.

Расчетное усилие вырубки РВ (пробивки РП) определяется по формуле

РВ(РП) = LSσСР ,

где L – периметр вырезаемого (пробиваемого) контура (длина линии реза), мм;

S – толщина материала, мм;

σСР – сопротивление срезу, МПа.

Усилие, необходимое для снятия полосы или детали с пуансона, определяется по формуле

РСН = (РВ + РП)КСН ,

где КСН - коэффициент, зависящий от сложности вырезаемого контура:   КСН = 0,02 – 0,04. Для сложной конфигурации деталей или при многорядной вырезке (пробивке) значение КСН принимается ближе к верхнему пределу.

Усилие проталкивания детали или отхода через провальное отверстие матрицы РПР определяется по формуле

РПР = (РВ + РП)КПРn ,

где КПР – коэффициент проталкивания, зависящий от ряда факторов:

КПР = 0,05 ... 0,10 – при вырезке на провал;

КПР = 0,07 ... 0,14 – при вырезке с обратным выталкиванием. При этом наибольшие значения КПР относятся к тонким материалам;

n – количество деталей, находящихся в пояске (шейке) матрицы:

n = h/S ,

где h – высота пояска матрицы, выбираемая из таблицы 4.

При работе штампа без смазки приведенные значения коэффициентов КПР и КСН увеличивают на 20 ... 25 %.

Суммарное усилие, требуемое для выполнения разделительной операции, равно сумме четырех усилий:

РС = РВ + РП + РСН + РПР .

 

Таблица 4

Высота пояска матрицы (отверстие 1 типа)

 

	Толщина полосы, мм	Высота пояска матрицы, мм
	до 0,5	3 ... 5
	св. 0,5 до 5	5 ... 10
a = 3 ... 5°	св. 5 до 10	10 ... 15

 

В случае применения пружинного, резинового или пневматического съемника к суммарному усилию следует прибавить усилие, требуемое для сжатия буфера  РБ :

РΣ = РС + РБ .

Затупление режущих кромок пуансонов, неоднородность материала полосы, изменение величины зазора между пуансоном и матрицей вызывают значительное увеличение усилия вырубки – пробивки. Поэтому при выборе пресса требуемое усилие РПРЕССА берется больше расчетного на 25 ... 35 %, т.е.:

РПРЕССА = (1,25 ... 1,35) РΣ .

Здесь меньшее значение поправочного коэффициента соответствует большей толщине материала детали.

Усилие пресса можно уменьшить, используя пуансоны и матрицы со скошенными кромками, а также применяя пуансоны различной длины в многопуансонных штампах. Расчет усилий таких штампов, а также усилий гибочных, вытяжных и других операций можно найти в [7,8,9,10,11].

Для операций холодной штамповки применяют в основном кривошипные, гидравлические (для изготовления деталей больших размеров) и прессы-автоматы (при большой программе выпуска мелких деталей).

По технологическому признаку прессы делят на прессы простого, двойного и тройного действия. Первые имеют один движущийся ползун и применяются для вырезки, пробивки, гибки, формовки, неглубокой вытяжки и других операций. Прессы двойного  действия имеют два независимо движущихся ползуна: наружный для прижима заготовки, а внутренний – для  вытяжки. Прессы тройного действия применяют на автомобильных заводах для штамповки кузовных деталей.

Конструкционно опорная часть пресса выполняется в виде открытой или закрытой станины. При открытой станине имеется доступ к штампу с трех сторон, чем обеспечивается удобство установки и обслуживания штампа. Открытая станина может быть цельнолитой одностоечной, что делает пресс компактным и простым в конструкции, либо двухстоечной. Удобством последней является возможность подачи полосы или ленты в двух направлениях: справа – налево либо спереди – назад. Кроме того, двухстоечные станины делают иногда наклоняемыми для облегчения удаления отштампованных деталей и отходов. Однако прессы с открытой станиной имеют недостаточную жесткость и поэтому их применяют для штамповки деталей невысокой точности в простых штампах.

Более жесткими и мощными являются прессы с закрытой П-образной (арочной) станиной. Доступ к штампу в них возможен лишь с двух сторон, но полоса или лента могут подаваться в двух направлениях (справа – налево через специальные прорези в стойках либо спереди – назад). Такие прессы наилучшим образом подходят для точной штамповки.

Учитывая вышеизложенное, по таблице 1 приложения 1 подбирается пресс по рассчитанному ранее усилию [12]. При этом необходимо обратить внимание на величину хода ползуна. Она должна быть в пределах 5 – 10 мм для вырубных и пробивных штампов. Соблюдение этого условия облегчает удаление деталей и отходов из штампа.

В пояснительную записку необходимо переписать все данные из таблицы. Они потребуются для определения конструктивных параметров штампа, а также для технологических расчетов. Особое внимание следует уделить определению закрытой высоты штампа Н, которая должна находиться в пределах

НП – НПЛТ - DП - DС  £  Н  £  НП – НПЛТ.

Здесь НП – закрытая высота пресса;

НПЛТ – толщина подштамповой плиты;

DП– регулировка положения ползуна;

DС – регулировка положения стола.

 

 

7. Проектирование технологической  оснастки – штампов

 

7.1. Выбор схемы действия  штампа

 

Штампы, применяемые для вырубки и пробивки, отличаются большим разнообразием как в отношении выполняемых ими операций,  так и по конструктивному оформлению, определяемому характером производства. В массовом производстве применяют сложные штампы, обладающие высокой стойкостью и средствами автоматического контроля параметров. В серийном – используются более простые конструкции и, соответственно, более дешевые в изготовлении. Наконец, в мелкосерийном производстве находят применение наиболее простые и дешевые штампы, а также универсальные штампы, достаточно дорогие, но позволяющие за счет переналадки выполнять несколько штамповочных операций.

По способу действия различают штампы простые, последовательные и совмещенные.

По количеству операций штампы могут быть одно- или многооперационными.

По способу подачи материала – с неподвижным или подвижным упором,  с ловителями, с боковыми шаговыми ножами, с ручной или автоматической подачей полосы или ленты и т. д.

Схемы различных типов штампов приведены в [7,8,9,10,11].

Объем выпуска продукции в значительной степени определяет не только конструктивную схему штампа, но также форму и размеры вспомогательных деталей. Однако, несмотря на это многие штампы, предназначенные для выполнения самых разнообразных операций, имеют большое количество деталей одинакового назначения и устройства. Это позволяет независимо от масштабов производства применять в любых штампах большое количество нормализованных деталей и узлов или в том виде, в котором они оговорены нормалями, или с небольшой доработкой.

В большинстве случаев при соблюдении всех требований технологического характера изготовление штампованных деталей может быть осуществлено различными технологическими способами. При этом решающую роль при выборе типа штампа играют вопросы экономической целесообразности. Наибольшие затруднения возникают при выборе типа штампа совмещенного или последовательного действия. Оба типа штампов, как и сами способы штамповки, имеют достоинства и недостатки и определенные ограничения как технологического, так и экономического характера.

Сравнительная характеристика совмещенных штампов и штампов последовательного действия приведена в табл. 5.

Спроектированные штампы при эксплуатации должны прежде всего обеспечить получение деталей в соответствии с технологической документацией, безопасность работы и возможность их ремонта. При невысоких требованиях к точности штампуемых деталей достаточно простых конфигураций этим целям отвечают штампы последовательного действия. Такие штампы обеспечивают высокую производительность за счет автоматического удаления деталей через провальное окно.

 

Технологическая схема последовательной штамповки приведена на рис.1.

 

Рис.1. Схема последовательной штамповки.

1 – пуансон для пробивки отверстия, 2 – съемник, 3 – лента (полоса), 4 – пуансон для вырубки детали, 5 – матрица, 6 – деталь,  7 – отход

 

Здесь готовая деталь получается в одном штампе за два хода ползуна пресса. За первый ход пробивается отверстие в заготовке, а затем, после подачи полосы или ленты влево на один шаг вырубается деталь.

 

Таблица 5

Сравнительная характеристика штампов

 

Показатель	Характеристика штампа
	совмещенного типа	последовательного типа
Точность штамповки	Повышенная и средняя (9 – 11 квалитеты)	Средняя и пониженная (12 – 15 квалитеты)
Качество  вырубленных  деталей	Отсутствие погнутости, лучший срез. Одновременная правка	Погнутость (выворачивание) небольших деталей
Наибольшие размеры деталей и средний диапазон толщины	Свыше 3000 мм при толщине до 5 мм (диапазон толщин от 0,05 до 6-8 мм)	Вытяжные до 250 мм при толщине от 0,2 до 3 мм; разделительные и гибочные – до 5000 мм толщиной до 10 мм
Производительность штамповки	Меньшая производительность	Повышенная производительность
Окончание таблицы 5
Показатель	Характеристика штампа
	совмещенного типа	последовательного типа
Работа на быстроходных прессах-автоматах	Не рекомендуется	Возможна работа на прессах с числом ходов 400 в минуту и выше
Применение многорядного способа штамповки	Применяется сравнительно редко для изготовления плоских, гнутых и полых деталей	Широко применяется для изготовления плоских, гнутых и полых деталей небольших размеров
Трудоемкость и стоимость изготовления штампов	Для вырубки деталей сложной конфигурации меньше, чем стоимость последовательных штампов	Для вырубки деталей простой конфигурации меньше, чем стоимость совмещенных штампов