Вырезание заготовок и деталей ножницами и в штампах

Получение заготовок и готовых деталей из листового материала (полуфабриката) может производиться вырезанием ножницами или в штампах.

Вырезание ножницами можно осуществлять тремя способами: резание параллельными ножами; резание наклонно поставленными ножами; резание роликовыми ножами.

Параллельные и наклонные ножи в ножницах Рис.4.1.19 (а, б) затачиваются под различными углами в зависимости от марки материала. Угол резания ножа Рис.4.1.19. (в) изменяется в пределах 86-900, а задний угол ножа - в пределах 3-00. Расстояние между ножами . Угол створа ножей , т.е. угол наклона верхнего ножа относительно нижнего у механических гильотинных ножниц равен 1-50, у ручных и пневматических ножниц 100.

Для сохранения постоянства величины угла створа и постоянного усилия резания верхний нож ручных ножниц делают криволинейными.

Тип ножниц выбирают по потребному усилию резания и габаритам вырезаемой заготовки или детали. Усилие резания на ножницах с параллельными ножами подсчитывают по формуле.

а б в

Рис. 4.1.19,

где Р – усилие при резании в Н,

и L – толщина и ширина листа материала в мм,

- сопротивление материала листа на срез в Н/мм2, ( - временное сопротивление материала растяжению в Н/мм2),

k– коэффициент запаса учитывающий неоднородность материала при резке (k=1, 3).

На ножницах с наклонно поставленным ножом Рис.4.1.19 (б) усилие резания определяется по формуле

Формула применяется при угле створа = 1-100. Усилие резания на ножницах с наклонными ножами на 25-30% меньше, чем на ножницах с параллельными ножами.

Ножницы с параллельными и наклонными ножами применяются для раскроя листового материала по прямолинейным контурам заготовок, н.е. на полосы, прямоугольники, трапеции и т.д.

На Рис.4.1.19. (в) приведена конструктивная схема отрезания заготовки по прямолинейному контуру. Разрезаемый лист 1 материала размещается на столе 3 по упору 2, установленному в соответствии с с длинной отрезаемой полосы z, затем лист прижимают к столу прижимом 4, после чего приводят в действие ножи. При этом верхний нож 5, опускаясь, разрезает лист материала. Отклонения в прямолинейности линий резания на ножницах составляют от до мм и зависят от толщины материала листа и ширины отрезаемой полосы L. На кромках по линии резания получают заусенцы, зачищаемые последующей механической обработкой, т.е. фрезерованием или опиливанием напильником.

Роликовые ножницы имеют в качестве режущего инструмента пару роликов – ножей Рис.5.33. У таких ножниц ролики – ножи могут быть расположены относительно разрезаемого материала прямо или наклонно. Ножницы с прямыми ножами Рис.4.1.20 (а) могут быть с одной или несколькими парами роликов. При одной паре роликов материал разрезают по одной линии, а при нескольких парах роликов одновременно по нескольким линиям. Усилие резания на роликовых ножницах с прямыми ножами определяется по формуле

где - угол захвата в градусах (обычно ).

а б в

Рис.4.1.20.

 

Формула применима при перекрытии ножей = (0, 2-0, 4) .

Благодаря малой дуге захода ножей на роликовых ножницах можно поворачивать лист материала и резать его по криволинейным линиям. Особенно удобно резать листовой материал по кривым линиям с наклонными ножами.Рис.4.1.20. (б).

На Рис.4.1.20. (в) показано положение ножей при резании металла.

Вырубка листовых заготовок и готовых деталей в штампах применяется при изготовлении большого количества одинаковых заготовок или плоских деталей. Основными рабочими элементами штампа являются пуансон 1 и матрица 2 рис. 4.1.21.

Первая стадия процесса вырубки рис.4.1.21 9(а) – пуансон и матрица сминают наружные слои металла, лист изгибается и в местах наибольших

напряжений возникают трещины.

При дальнейшем продвижении пуансона вниз рис.4.1.21. (б, в) отдельные

Рис.4.1.21.

трещины по периметру соединяются в сплошные линии вырубки, вырезаемая часть оделяется от листа и проталкивается пуансоном вниз. Между матрицей и

Пуансоном имеется зазор, величина которого изменяется в пределах от 5 до 15% толщины вырубаемого материала

. Излишне большой зазор между матрицей и пуансоном приводит к большим прогибам листа, уменьшение зазора вызывает заклинивание заготовки в отверстии матрицы и повышение усилия вырубки. Величина зазора зависит от толщины листового материала, его твёрдости и марки.

Зазор между матрицей и пуансоном создаётся за счёт уменьшения диаметра пуансона или увеличения диаметра матрицы. Для вырубки детали требуемых размеров по наружному контуру размеры матрицы должны быть номинальными и равны размерам детали, а зазор между ней и пуансоном получается за счёт соответствующего уменьшения размеров пуансона. При вырубке в заготовке внутреннего контура пуансон изготовляют по номинальному размеру детали, а зазор создаётся за счёт уменьшения размера матрицы.

Вследствие неизбежных неточностей при изготовлении матрицы и пуансона действительные зазоры будут отличаться от номинальных. Чтобы искажения зазоров не превосходило определённых пределов, установлены допуски на размеры изготавливаемых матриц и пуансонов. На рис. 4.1.22 приведена схема распределения допусков и зазоров на матрице и пуансоне, предназначенных для вырубки заготовки по внешнему контуру цилиндрических деталей, на схеме приняты следующие обозначения:

 

Рис.4.1.22

Фм – исполнительный размер по диаметру матрицы;

Фп - исполнительный размер по диаметру пуансона;

Фн – номинальный размер по диаметру изделия;

- допуск на размер детали;

- допуск на изготовление режущего контура матрицы;

- допуск на изготовление режущего контура пуансона;

- допуск на износ матрицы, зависящий от марки и толщины материала. Величина допуска берётся по данным справочников;

Z - двухсторонний зазор между матрицей и пуансоном.

Исполнительные и номинальные размеры матриц и пуансонов с цилиндрическим контуром в зависимости от их назначения определяются по следующим формулам:

а) для вырубки заготовки по внешнему контуру

,

;

б) для вырубки отверстия

В качестве примера на рис.3.3.23(б, в) приведены размеры рабочей части матрицы и пуансона для вырубки внешнего контура детали и пробивки в ней отверстия, рассчитанные по формулам причём входящие в них величины

и z взяты из таблиц

В результате расчётов получены следующие размеры матриц и пуансонов:

а) для вырубки внешнего контура Рис. 4.1.23 (б)

Фм = (Фн -0, 8 )+ м = (40-0, 2)+0, 05 = 39+0, 05

Фп = (Фм – z)- п = (39, 8-0, 15)-0, 05 = 39, 65-0, 05

б) для вырубки отверстия рис. 4.1.23.(в)

Фп = (Фн + 0, 8 )- п = (20+0, 16)-0, 045 = 20, 16-0, 045

Фм = (фП + z)+ = (20? 16 + 0, 15)+0, 045 = 20, 31+0, 045

 

Рис.4.1.23.

При определении исполнительных размеров матриц и пуансонов, предназначенных для изготовления деталей (заготовок), имеющих фасонный внешний контур или фасонное отверстие, пользуются следующим методом. Контуры матрицы и пуансона разбивают на элементы, уменьшающиеся, увеличивающиеся и остающиеся неизменными в процессе работы (износа) штампа.

 

Допуски и на размеры матриц и пуансонов

Размер диаметра (мм).	Допуски (мм).	Толщина вырубаемого в штампе листового мала (мм).
1, 3- 1, 5	2, 0	2, 8-3, 0	4, 1 и выше
10-18		+0, 019	+0, 019	+, 035	+0, 035
	-0, 012	-0, 012	-0, 035	-0, 035
19-30		+0, 023	+0, 023	+0, 045	+0, 045
	-0, 014	-0, 014	-0, 045	-0, 045
31-50		+0, 027	+0, 027	+0, 050	+0, 050
	0, 017	-0, 017	0, 050	- 0, 050
80-120		-	+0, 035	+0, 035	+0, 070
	-	-0, 023	-0, 023	-0, 070