Лист 1,2 мм

Под точностью изготовления детали обычно принято понимать степень приближения ее формы и размеров, полученных при штамповке, к заданным чертежом форме и номинальным размерам.

Так как при вырубке (пробивке) номинальные размеры вырубаемой детали придаются матрице, а пробиваемого отверстия - пуансону, то под точностью штамповки также понимают степень приближения (отклонение) формы и размеров вырубаемых деталей и пробиваемых отверстий от формы и размеров матрицы и пуансона.

На точность штамповки деталей, получаемых из стального листа (рулона) вырубкой и пробивкой, влияет ряд факторов, связанных с материалом (деталью), штампом, прессом и условиями работы.

Основными из них являются следующие:

1) род материала и его состояние (нормальный, отожженный, наклепанный - подкатанный), влияющие на упругие деформации его;

2) технология прокатки (прокатка в горячем или холодном состоянии, различное напряженно-деформированное состояние, создающееся при прокатке узких или широких полос или листов), направление прокатки - анизотропия металла;

3) конфигурация и размеры штампуемых деталей;

4) технологический процесс штамповки (раздельная или совмещенная штамповка);

5) конструкция штампа (с прижимом материала или без него, с направляющими колонками или без них и т. д.);

6) зазор между матрицей и пуансоном и равномерность его распределения по контуру;

7) форма и наклон проходного отверстия матрицы;

8) исходное состояние штампа и его стойкость;

9) конструкция и состояние пресса (жесткость станины, степень изношенности частей пресса, точность направления ползуна пресса и т. д.);

10) условия работы и аккуратность при установке заготовок и снятия вырубленных деталей после штамповки (главным образом для крупногабаритных деталей из тонкого материала). При вырубке наружного контура на точность штамповки частично влияет также и величина перемычки.

В зависимости от рода (состояния) и толщины материала получаем те или иные упругие деформации (пружинение материала), которые влияют на изменение размеров после вырубки (пробивки) деталей (отверсти ) штампом. Чем мягче материал, тем меньше абсолютные значения отклонений размеров вырубленных деталей от номинального диаметра изделия или от размера штампа.

С увеличением относительной толщины металла [s/D в абсолютных единицах или (s/D) 100% ] максимальные значения отклонений уменьшаются, как это видно из опытных кривых (см. рис. 1).

Технология прокатки листов в горячем или холодном состоянии, без отжига или с применением отжига после прокатки при том или ином термическом режиме влияет на структуру и на анизотропию металла. Анизотропия металла заключается в том, что механические свойства металла в различных направлениях прокатки неодинаковые: в продольном направлении прочностные показатели (σ_т, σ_в) ниже, чем в поперечном направлении, а пластические показатели (δ), наоборот, выше, чем в поперечном направлении (например, у котельной стали, электротехнической стали марок 1211, 1212, 1213, 1311, 1312 и др.).

При вырубке мелких и средних деталей с размером до 150-200 мм упругие деформации (упругое последействие) не так сильно влияют на изменение размеров отштампованных деталей. При вырубке крупногабаритных деталей с размером свыше 300 мм напряженно-деформированное состояние металла при прокатке листа и анизотропия металла значительно влияют на упругие деформации и на отклонение размеров вырубленных деталей от номинального диаметра изделия или от размеров штампа.

По опытным данным автора, при вырубке статорных листов - колец с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 728 мм из сталей 1212, 1311 и 1411 толщиной 0,5 мм размеры кольца в продольном направлении прокатки были ниже номинального диаметра изделия и штампа, а в поперечном направлении, наоборот, выше.

Под углом 45° к направлению прокатки одни размеры кольца находятся выше, другие ниже номинального диаметра изделия и штампа, т. е. получается овал или эллипс с большей осью в поперечном и с меньшей осью в продольном направлении.

У отожженных листов деформация и овальность кольца получается меньше, чем у листов в состоянии поставки; у подкатанных (наклепанных в холодном состоянии листов), наоборот, - больше. В среднем отклонения размеров для диаметров 700-900 мм при s < 2 мм составляют 0,06-0,08% от диаметра.

Конфигурация и размеры штампуемых деталей влияют на точность изготовления их: простая форма и небольшие размеры детали позволяют обеспечить более высокий класс точности, чем для деталей сложной формы и с большими размерами.

Технологический процесс штамповки, а также раскрой материала и связанная с технологией процесса конструкция штампа влияют на точность штамповки.

При раздельной штамповке деталей (для изготовления которых необходимо несколько операций) на обычных штампах точность изготовления получается ниже, чем при совмещенной штамповке

Кривые, приведенные на рис. 1 и 2, характеризуют отклонение размеров детали при вырубке и пробивке в зависимости от величины зазора, рода и толщины материала и размеров детали (d и D). Как следует из рис. 1, а-в, положительным отклонениям размеров детали при вырубке (увеличению размеров) соответствуют меньшие значения зазоров, а отрицательным - большие значения. При пробивке отверстий имеет место обратная зависимость (рис. 2).

Для обеспечения повышенной точности штамповки (3-4-й классы) при вырубке или пробивке деталей из тонкого материала (s >2 мм) следует применять штампы с направляющим устройством (колонки) и с прижимом материала во время работы. Такая же точность обеспечивается и при одновременной вырубке и пробивке на совмещенных штампах.

Средняя точность штамповки (5-7-й классы) обеспечивается при изготовлении мелких и средних деталей (с размером до 150- 200 мм и при s < 4 мм) как на раздельных штампах, так и на последовательно действующих; при штамповке более крупных деталей (размером свыше 300 мм) - только на штампах с прижимом материала и на совмещенных штампах.

При данной конструкции штампа большое влияние на точность штамповки оказывает величина зазора между матрицей и пуансоном, а также равномерное распределение зазора по контуру. Влияние зазора на точность вырубки и пробивки особенно ощутимо при штамповке мелких и средних деталей с размером до 150- 200 мм.

Каждому металлу определенной толщины соответствует только одно значение зазора, при котором размеры вырубленной детали совпадают с размерами матрицы, а размеры пробиваемого отверстия - с пуансоном; в остальных случаях имеет место отклонение размеров. Характерно, что зазоры, определяющие совпадение размеров детали с размерами штампа, либо равны оптимальным зазорам, при которых усилие вырубки имеет наименьшее значение, либо очень близки к ним.

Оптимальными (по точности вырубки) зазорами называются такие, при которых происходит наибольшее приближение размеров детали (отверстия) к размерам матрицы (пуансона) или, в идеальном случае, их полное совпадение.

Для установления зависимости отклонений размеров вырубаемых деталей δ₁ и пробиваемых отверстий δ₂ от величины зазора z рассмотрим опытные кривые (рис. 1 и 2). Легко заметить, что все они имеют общий характер. Большинство кривых приближается по виду к кубической параболе.

Матрица с цилиндрическим пояском и равномерное распределение зазора по контуру также способствуют получению деталей более высокого качества и более точных.

Достижимая точность и соответствующее качество поверхности среза при вырубке (пробивке) обеспечиваются при условии работы на прессах с достаточной жесткостью станины и с надежным направлением ползуна, а также при работе на штампах с относительно острыми режущими кромками при достаточной их твердости после термической обработки (закалки и отпуска).

При вырубке крупногабаритных деталей, особенно из тонких металлов (например, листов статора и ротора электромашин) для повышения точности штамповки следует обратить внимание на аккуратность работы при установке заготовок на штамп и снятия вырубленных деталей после штамповки, применяя специальные приспособления.

Точность штамповки - вырубки листов статора и ротора электромашин можно также повысить, применяя совмещенный штамп с подпружиненным пневматическим буфером или тарельчатыми пружинами - «плавающей» матрицей, на которой производится вырубка контура и пазов статора, валового и вентиляционных отверстий ротора с одновременным разделением статорного кольца от ротора, применяемых на некоторых заводах.

Допускаемые отклонения для плоских деталей при работе на вырубном штампе обычной точности по наружным размерам деталей 10-150 мм и при толщине штампуемого материала 0,5-6,0 мм составляют 0,12-0,50 мм, а по внутренним размерам (отверстий) для тех же толщин материала - 0,05-0,25 мм.

При работе на вырубном штампе повышенной точности отклонения размеров составляют соответственно 0,03-0,20 мм и 0,02- 0,15 мм, а на зачистном штампе - 0,012-0,060 мм.

Рис. 1. Кривые отклонений размеров детали после вырубки в зависимости от величины зазора, толщины материала и размеров детали. Матрица с цилиндрическим пояском, h = 4 мм, D = 60 мм, d = 30 мм. Материал - сталь СтЗ

Рис. 2. Кривая отклонения размеров детали и отверстия после вырубки и пробивки в зависимости от величины зазора. Матрица с цилиндрическим пояском; h = 4 мм, d = 30 мм. Материал - сталь 45, s = 3 мм: 1 - пробивка; 2 - вырубка