Определение центра давления штампа при вырубных и пробивных операциях.

При вырубке (или пробивке) одной детали с симметричным контуром усилие вырубки (равнодействующая сила) будет находиться в центре контура – так называемом центре давления. Если же вырубается (пробивается) несколько одинаковых или различных фигур центр давления штампа определяется размерами этих фигур и их расположением и определяется из условия равновесия моментов, создаваемых приложенными к пуансону силами (аналитический метод).

Для устранения перекоса плит блока штампа из-за внецентренного нагружения, которое приводит к нарушению равномерности зазора между пуансоном и матрицей, притуплению режущих кромок инструмента, неравномерному изнашиванию направляющих колонок и втулок штампа и направляющих ползуна пресса необходимо, чтобы центр давления штампа (точка приложения равнодействующей всех внешних сил) совпадала с продольной осью симметрии ползуна.

Если штамп имеет хвостовик, то центр давления штампа должен совпадать с продольной осью хвостовика.

Из этих условий определяют координаты и центра давления штампа, т.е. точки приложения равнодействующей силы

Так как при вырубке (пробивке) величина усилия прямо пропорциональна длине вырубаемого (пробиваемого) контура L, то в формулах 1 и 2 значение сил P₁ ,P₂,…,P_n можно заменить длиной вырубаемого (пробиваемого) контура L₁,L₂,…,L_n соответственно (при одной и той же толщине материала S) и формулы 1 и 2 записать в следующем виде:

Где X₁,X₂,…X_n – абсциссы, а Y₁,Y₂,…Y_n – ординаты точек приложения сил P₁,P₂,…,P_n или центр тяжести контуров L₁,L₂,…,L_n.

P₁,P₂,…,P_n и L₁,L₂,…,L_n – усилия и длина контура для вырубаемых (пробиваемых) элементов.

Центр давления штампа можно определить и графическим методом, используя правило многоугольника, однако в связи с наличием современной компьютерной техники для расчета центра давления штампа используют в основном аналитический метод.

Пружинение после гибки

При выполнении гибочных операций необходимо учитывать наличие упругих деформаций материала, вследствие которых форма изделия после гибки отличается от формы штампа: радиуса кривизны и угла между прямолинейными участками заготовки. Объясняется это тем, что при разгрузке наружные слои заготовки (находящиеся в зоне растяжения) вследствие упругой деформации укорачиваются, а внутренние слои (находящиеся в зоне сжатия) – удлиняются.

Разноименные упругие деформации в зонах растяжения и сжатия вызывают поворот поперечных сечений заготовки на так называемый угол пружинения , в результате чего происходит изменение радиуса ее кривизны , а значит, угла изгиба.

Величину пружинения необходимо учитывать при расчете размеров инструмента для гибки. Если известно значение пружинения, которое характеризуется изменением радиуса гибки и изменением угла гибки , то размеры инструмента (пуансона и матрицы) можно определить по следующим зависимостям:

, мм

, град

Для определения угла пружинения при чисто пластическом изгибе широкой полосы из неупрочняющегося изотропного материала при достаточно большом радиусе изгиба Е.А. Поповым получена следующая формула: – по Зубцову М.Е.

Где – напряжение текучести, Мпа

Е – модуль упругости, Мпа

S – толщина изгибаемого материала, мм

Из этой формулы видно, что угол пружинения увеличивается с увеличением угла гибки и радиуса гибки и уменьшается с ростом модуля упругости Е.

Поэтому для цветных металлов, имеющих меньший модуль упругости Е (например алюминий), величина угла пружинения может быть больше, чем у стали.

Величину угла пружинения можно определить и по диаграммам, построенным для различных материалов в зависимости от отношения r/s, где r- радиус гибки детали (т.е. это )

s – толщина материала

Особого подхода требует расчет пружинения, если гибка осуществляется по большому радиусу: r/s>10. При такой гибке угол пружинения весьма велик и, кроме того, расчету подлежит радиус закругления пуансона, значение которого существенно отличается от требуемого радиуса закругления изогнутой детали.

Поэтому сначала нужно определить требуемый радиус :

По Романовскому:

где – коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от изменяемого материала.

По найденному значению и требуемому значению угла гибки детали ( ) находят требуемое значение угла пуансона ( )

При этом угол пружинения:

Из этой формулы видно, что при / =2, , откуда , т.е. следует что / =2 является предельным, при котором происходит полное выпрямление изогнутой заготовки.