Холодная штамповка
Учебное пособие по курсу «Технология электронных средств»
Покупка
Новинка
Тематика:
Металлообработка
Год издания: 2010
Кол-во страниц: 72
Дополнительно
Рассмотрены особенности деформирования материалов при обработке давлением по методу холодной штамповки. Приведены возможные конструктивные схемы и расчетные формулы, необходимые для выбора или проектирования технологической оснастки и приспособлений при производстве электронной аппаратуры. Для студентов приборостроительных специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана К.И. Билибин, В.П. Григорьев ХОЛОДНАЯ ШТАМПОВКА Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия по курсу «Технология электронных средств» Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2010
УДК 621.98.044 ББК 34.623 Б61 Б61 Рецензент И.Н. Шубин Билибин К.И. Холодная штамповка : учеб. пособие по курсу «Технология электронных средств» / К.И. Билибин, В.П. Григорьев. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 68, [4] с. : ил. Рассмотрены особенности деформирования материалов при обработке давлением по методу холодной штамповки. Приведены возможные конструктивные схемы и расчетные формулы, необходимые для выбора или проектирования технологической оснастки и приспособлений при производстве электронной аппаратуры. Для студентов приборостроительных специальностей. УДК 621.98.044 ББК 34.623 c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ В учебном пособии рассмотрены особенности деформирования при холодной штамповке и приведены возможные конструктивные схемы и расчетные формулы, применяемые при выборе или проектировании технологической оснастки и приспособлений для наиболее распространенных в производстве электронной аппаратуры (ЭА) технологических процессов холодной штамповки. Холодную штамповку можно разделить на объемную и листовую. Характер деформирования, применяемые материалы и конструкции инструментов и штампов для этих видов штамповки неодинаковы. Основными операциями листовой штамповки являются отрезка, вырезка, вырубка, пробивка, гибка, вытяжка, а объемной штамповки — холодное выдавливание, волочение и прокатка.
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ S — толщина материала, м F — площадь поперечного сечения детали, м2 V — объем детали, м3 P — расчетное усилие штамповки (вырезки, вытяжки, гибки), Н E — модуль упругости при растяжении, Па σт — предел текучести, Па σв — предел прочности (временное сопротивление разрыву), Па σср — сопротивление срезу, Па σи — сопротивление изгибу, Па m — коэффициент вытяжки K = 1 m — степень вытяжки q — удельное давление, Па
ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА 1. Подготовка и раскрой листового материала Исходный материал — листовой (холоднокатаный и горячекатаный) прокат легированных сталей, цветных металлов (алюминий, медь, цинк и пр.) и их сплавов, а также неметаллические материалы (кожа, резина, фибра, картон, оргстекло, текстолит) в виде листов и пластин. Подготовка исходного материала к последующей штамповке, как правило, включает следующие операции: — очистка исходного материала от грязи и коррозии; — раскрой (резка на заготовки листового материала); — правка заготовок и снятие заусенцев. Оборудование и оснастка для раскроя состоит из ножниц, прессов и штампов. Раскрой исходного листового материала проводится посредством рационального разделения материала на заготовки. Прокат для холодной штамповки чаще всего поступает в виде листов или рулонов большой площади. Для удобства его раскраивают на полосы и ленты меньших размеров. По отношению к направлению волокон проката предварительный раскрой может быть продольным, поперечным, комбинированным и косым (рис. 1). Рис. 1. Предварительный раскрой листового проката: а – продольный; б – поперечный; в – комбинированный; г – косой 5
Эффективность дальнейшего раскроя полученных полос или лент существенно зависит от размеров и форм заготовок (деталей), которые требуется получить. Показателем эффективности использования листового материала является коэффициент раскроя η = NF BL ∙ 100 %, где N — число деталей (заготовок), которое выкроили из данной полосы; F — площадь детали (без вычета площади отверстий и вырезов в детали, если они есть); B, L — ширина и длина полосы соответственно. На рис. 2 показаны варианты раскладки разных по форме деталей для раскроя из полосы. Максимальное значение коэффициента η получают при раскрое без отходов (рис. 2, а — в) или с малыми (частичными) отходами (рис. 2, г, д), что возможно для деталей простой формы при невысоких требованиях к точности получаемых заготовок. Для деталей с высокими требованиями к точности формы, с малыми радиусами и углами по всему контуру выкройки предусматривают припуски и перемычки между заготовками, которые и идут в отходы раскроя. Значительная экономия материала достигается при групповой раскладке (рис. 2, и), когда междетальные или технологические отходы от крупных деталей 1 (основных) используют для изготовления мелких деталей 2, 3, 4 с учетом необходимой комплектности. Если для деталей (заготовок) простейшей формы основным способом выгодной раскладки является аналитический (расчетный), то для фасонных предпочтителен графический способ. В случае однорядного прямого раскроя с отходами (рис. 2, е) необходимые размеры B и L полосы определяют через габаритные размеры a и b заготовки и число N заготовок в полосе: L = NT + m2, B = b + 2m1 + δ, где T = a + m — шаг штамповки; δ — допуск на полосу. Значения m, m1 и m2 выбирают по справочнику [1, 2]. При однорядном наклонном и многорядном раскрое эффективность выше, но в последнем случае оборудование сложнее и дороже. 6
Рис. 2. Раскрой полосы на заготовки: а – в – безотходный; г, д – с малыми отходами; е – к – точный Операции листовой штамповки классифицируют на разделительные, формообразующие и сложные (комбинированные). 2. Разделительные операции листовой штамповки Из разделительных операций листовой штамповки при производстве изделий ЭА чаще применяют: — резку (отрезку и вырезку) листового материала ножницами; — вырубку и пробивку в штампах; — чистовую вырубку и пробивку; — зачистку и калибровку. 7
2.1. Резка листового материала на ножницах Разделение листа ножницами может проводиться как отрезкой, так и вырезкой. Под отрезкой понимают отделение листовой заготовки от листа по незамкнутому контуру, а под вырезкой — по замкнутому. Например, предварительный раскрой исходного листового материала на полосы осуществляют посредством отрезки, в то время как последующее получение заготовок из нарезанных полос — отрезкой или вырезкой в зависимости от геометрии заготовки и предъявляемой точности. В качестве оборудования для резки применяют гильотинные, роликовые и вибрационные ножницы. При отрезке широких полос гильотинными ножницами с косыми ножами 1 (рис. 3, а) необходимая для резки сила определяется углом ϕ створа ножниц (ϕ = 10 . . . 30◦) и толщиной S листового материала: P = 0,5S2σв tg ϕ , где S — толщина листа; σв — предел прочности материала. Отрезанная полоса имеет «сабельность», т. е. получается кривой, что можно устранить только дополнительной операцией — правкой. Рис. 3. Схемы ножниц: а – гильотинные; б – дисковые с прямо поставленными ножами; в – дисковые с наклонно поставленными ножами; г – вибрационные 8
Отрезка на таких же ножницах при угле ϕ = 0 (прямыми ножами) не сопровождается «сабельностью» и отличается высоким качеством. Но поскольку при этом линия реза равна всей ширине B полосы, то требуется значительная сила резки P = BSσв. При резке на роликовых ножницах с параллельными осями (рис. 3, б) сила P не зависит от ширины полосы B: P = 0,4S2σв tg α . Здесь α — угол захвата листа дисками 2. Значение α не должно превышать некоторого предельного, при котором диски не захватывают лист по причине недостаточности трения между ними и листом (α ⩽ 20◦). В этом варианте резки также возникает явление «сабельности». Точность резки на дисковых ножницах с прямо поставленными ножами соответствует 14-му квалитету [1]. Для фигурной вырезки деталей или заготовок из листа по криволинейному контуру применяют роликовые ножницы с непараллельными (наклонными) дисками (рис. 3, в). Другой вариант резки — на вибрационных ножницах (рис. 3, г). В этом случае ножи 1 наклонены один к другому на угол ϕ захвата листа. Верхний нож совершает вертикальные возвратнопоступательные движения относительного нижнего. Вибрационные ножницы высокопроизводительны, но контур реза получается рваным (в виде зазубринок). При этом варианте также возможна вырезка по криволинейному контуру. В массовом производстве применяют многодисковые ножницы (рис. 4). Они сложнее, но более производительны, так как позволяют получить сразу несколько полос (по числу пар ножей 1). Введение в эту конструкцию резиновых роликов 2 позволяет существенно уменьшить «сабельность» нарезанных полос. Необходимая для резки сила P = 0,4S2σв tg α n, где n — число пар ножей. 9
Рис. 4. Многодисковые ножницы: 1 – роликовые ножи; 2 – резиновые ролики Точность резки на многодисковых ножницах при ширине ленты менее 50 мм составляет (±0,05 . . . 0,2) мм. Чем тоньше материал и ´уже полоса, тем выше точность. Шероховатость поверхности среза при резке на дисковых ножницах соответствует Rz = 80 . . . 20 [1]. 2.2. Вырубка и пробивка Вырубка — получение заготовок из листового материала, пробивка — получение в заготовке необходимых отверстий (конструк Рис. 5. Стадии деформирования материала в процессе вырубки (пробивки) тивных или технологических). На рис. 5 схематично показаны три стадии деформирования материала заготовки в процессе вырубки (пробивки): а — упругое деформирование (если пуансон убрать, то полоса примет прежнюю форму); б — пластическое деформирование (если убрать пуансон, то останется вмятина в материале); в — разрушение (скалывание) материала. Точность резки при этом зависит от толщины листа: 13-й квалитет — при S ⩽ 1,5 мм; 14-й квалитет — при S ⩾ 1,5 мм. Качество поверхности реза при односторонней резке соответствует Rz = 160 . . . 40, а при двусторонней Rz = 80 . . . 20 [1]. 10