Разработка технологии производства универсального штампа для пробивки отверстий диаметром 20 мм

 

                                          

                                                    (1.11)

 

                                           при

 

Наибольшее напряжение точки находится у рабочей поверхности матрицы. Полученные значения напряжений сравниваются с допускаемыми:

 

 

Для инструментальных и углеродистых сталей:

Толщина матрицы Hм определяется из следующей эмпирической зависимости, мм:

 

                                                     

                                                 (1.12)

 

где S – толщина штампуемого материала, мм;

      a и b – размеры рабочей зоны матрицы, мм;

      K – коэффициент, определяемый из таблицы 1.2.

 

Таблица 1.2.

σв, МПа	до 120	120-200	200-300	300-500	500-1000	Св. 1000
kм	0,5	0,6	0,8	1,0	1,3	1,5-2,0

 

 

Для круглых матриц:

 

                                                

                                                     (1.13)

 

где b – диаметр отверстия, мм

 

 

Принимаем большее из значений: 35,6>34,3.

Найденное таким образом значение округляем до ближайшего числа из следующего ряда чисел: 8,10,12,16,20,25,28,32,36,40,45,50,56,63,71,80.

Принимаем Hм = 36мм.

 

 

 

3. Определение исполнительных рабочих размеров матрицы

 

1.3.1 Определение исполнительных диаметральных рабочих размеров пуансона.

 

Допуски на рабочие размеры пуансонов и матриц должны задаваться в таких пределах, чтобы обеспечить полученному изделию требуемую точностью и получение оптимального зазора между пуансоном и матрицей на рис. 1.3 дана схема расположения допусков на пуансон и матрицу при вырубке круглого напряженного контура (а) и пробивка круглого отверстия (б).

 

Рисунок 1.3 - Схема расположения допусков: а – вырубка; б – пробивка

 

Учитывая, что износ матрицы приводит к увеличению ее размеров, а износ пуансона к уменьшению его зазора, номинальные размеры их задаются соответственно: минимальный - для матрицы и максимальный - для пуансона.

Как видно из рис. 1.3, размеры пуансонов и матриц определяются по следующим формулам:

- при вырубке наружного контура:

 

                                                               

                                                       (1.14)

- при пробивке отверстия:

 

                                                             

                                                (1.15)

где D – диаметры матрицы при вырубке и пробивке, мм;

      d – номинальный диаметр изделия, мм;

     zmin – зазор между матрицей и пуансоном.

 

 

1.4 Расчет штамповых плит

 

Размеры верхней и нижней плит в плане определяют из конструктивных соображений по размерам пакета.

Толщину верхних и нижних плит следует определять соответствующими расчетами на прочность и жесткость. Однако ввиду большого числа факторов, влияющих на условия нагружения плит, точный расчет выполнить затруднительно. Поэтому на практике следует ограничиваться заданными толщинами плит стандартизированных блоков с их проверкой на прочность только в случае больших нагрузок. Расчет нижней плиты рекомендуется выполнять с учетом следующих допущений:

- форма и размеры отверстия (если оно имеется) в нижней плите строго соответствует форме и размерам отверстия в матрице или другой детали, непосредственно примыкающей к плите;

- указанное отверстие эквидистантно отверстию в подштамповой плите пресса; полную нагрузку воспринимает только нижняя плита. Если при этом сделать дополнительное допущение, что характер нагружения плиты 1 (рис. 1.4) одинаков во всех ее сочетаниях, перпендикулярных к ее плоскости, то требуемый момент сопротивления WD сечения плиты в направлении размера Dпл, отверстия в подштамповой плите 2 пресса ориентировочно можно определить из выражения:

                   

                          

                                                              (1.16)

 

где P – полная нагрузка, действующая на нижнюю плиту,

     - диаметр плиты.

 

                                                                       

                                                               (1.17)

 

 

                                                         

По найденному значению момента сопротивления, определяем толщину плиты:

 

                                                             

                                                    (1.18)

 

 

                                                                     

 

 

 

 

 Рисунок 1.4 - К расчету нижней плиты штампа

 

1.5 Определение центра давления штампа

 

Центром давления штампа является центр отверстия и не рассчитывается, так как пробиваем одно отверстие.

1.6 Выбор буферного устройства

 

При штамповке на кривошипных прессах простого действия для работы прижимного кольца штампа, выталкивателя и съёмника отхода необходимы специальные устройства.

Современные кривошипные прессы простого действия, как правило, имеют пневматические буферные устройства, которые создают противодавление до 100% номинального усилия пресса. Конструкция и размеры буферов для штамповолистовой штамповки регламентированы ГОСТ (табл. 1.3).

 

 

Таблица 1.3 - Основные технические характеристики буферов штампов.

Тип буфера, ГОСТ	Максимальное усилие, кН	Максимальное сжатие, кН	Полная высота буфера, мм	Диаметр опорной шайбы, мм
С винтовой цилиндрической пружиной ГОСТ 22188-83	0,5-0,6	30-140	120-580	48-195
С тарельчатыми пружинами ГОСТ 22190-83	4,02-3,93	30-71	248-622	48-195
С резиновыми пружинами ГОСТ 22191-83	1,18-42	22,5-135	128-582	48-195
Сполиуретано-выми пружинами ГОСТ 22192-83	2,7-85	22,5-135	128-608	48-195

 

1.6.1 Расчет буферных устройств с цилиндрической винтовой пружиной

 

Усилие съёма с пуансона отхода или детали определяется по формуле:

                                                                  ,                                                                        (1.19)

где Pc - усилие вырубки;

        k – коэффициент съёма, выбираемый по табл. 1.4. 

 

Таблица 1.4 - Значение коэффициентов съема

Съем отхода	Съем детали
	Отношение h/b
	До 0,5	0,5-1,0	1,0-1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0,03	0,04	0,045	0,05	0,06	0,07

 

Примечание. h – расстояние контура детали до кромки полосы;

b – ширина профиля детали.

Для материалов толщиной свыше 8 мм, а также при работе без смазки, значения k необходимо увеличить на 20-25%. Усилие проталкивания изделия или отхода через матрицу определяется аналогично.

 

 

 

На рис. 1.5 показана схема конструкции буферного устройства с винтовой цилиндрической пружиной.

 

Рисунок 1.5 - Схема конструкции буферного устройства с винтовой цилиндрической пружиной:

1 - подвижная деталь (съёмник); 2 - опорно-фиксирующая шайба; 3 - винт; 4 - плита;

5 – пружина

 

Рабочий орган буфера, пружину, устанавливают после предварительного сжатия обеспечивает требуемое давление пружины уже в самом начале операции. Ориентировочно его принимают равным половине пружины (F). При переналадке пресса в связи с возможной неточностью настройки пресса сжатие пружины должно иметь определённый запас (Fз) до 0,15F, т.е. Fз = 0,15. С учетом этого рабочее сжатие пружины Fp = 0,35F.

Рабочий ход штампа при вытяжке равен высоте вытягиваемой детали, при пробивке (вырубке):

                                                     

,                                                                     (1.20)

где a – расстояние между зеркалом выталкивателя и пуансоном;

       c – заглубление режущих кромок пуансона в матрицу;

       s – толщина материала.

 

 Зная рабочий  ход штампа, определяем полное  сжатие пружины:

Максимальное усилие пружины при полном ее сжатии F определяют путем экстраполяции, исходя из условия линейного изменения усилия сжатия пружины рис. 1.6.

Рисунок 1.6 - К определению максимального усилия пружины

 

 

                                                 

                                                            (1.21)

При силовом (Pmax) и деформационном (F) параметрам, пружину и буфер выбирают, используя ГОСТ 18793-80 и ГОСТ 22188-83. Пружину изготавливают из стали 65Г, 60С2А и закаливают в масле с последующим отпуском на твердость 38-45 HRC.

Согласно ГОСТ 18793 – 80, выбираем требуемый размер пружины:

 

 

Рисунок 1.7 - Пружина сжатия, конструкция и разметы.

 

Таблица 1.5

Обозначение пружины	Основные параметры витков		P2,H	P3,H	D	d	t	H0	F2	F3*	n p. вит	n1, n. вит	Sk	Длина, L	Масса, кг
	Обозначение стандарта	Номер пружины
1086-1253	ГОСТ 13773-68	104	20000,00	25000,00	125	22,00	33,66	134,0	28,00	34,98	3	5	5,50	1648,0	4,9024

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ

2.1 Анализ соответствия технических условий и норм точности служебному назначению детали

 

К изготовлению штампов для холодной штамповки предъявляются следующие основные требования:

• высокая точность изготовления деталей и сборки;
• высокое качество обработки сопрягаемых и формующих поверхностей деталей.