Холодная штамповка

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаК.И. Билибин, В.П. ГригорьевХОЛОДНАЯ ШТАМПОВКАРекомендовано Научно-методическим советомМГТУ им. Н.Э. Бауманав качестве учебного пособия по курсу«Технология электронных средств»МоскваИздательство МГТУ им. Н.Э. Баумана2010УДК 621.98.044ББК 34.623Б61Рецензент И.Н.

ШубинБ61Билибин К.И.Холодная штамповка: учеб. пособие по курсу «Технологияэлектронных 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 длявыбора или проектирования технологической оснастки и приспособлений при производстве электронной аппаратуры.Для студентов приборостроительных специальностей.УДК 621.98.044ББК 34.623© МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2010ПРЕДИСЛОВИЕВ учебном пособии рассмотрены особенности деформирования при холодной штамповке и приведены аозможные конструктивные схемы и расчетные формулы, применяемые при выбореили проектировании технологической оснастки и приспособленийдля 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 являютсяотрезка, вырезка, вырубка, пробивка, гибка, вытяжка, а объемнойштамповки — холодное выдавливание, волочение и прокатка.ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯS — толщина материала, мF — площадь поперечного сечения детали, м2V — объем детали, м3Р — расчетное усилие штамповки (вырезки, вытяжки, гибки), НЕ — модуль упругости при растяжении, Паат — предел текучести, ПаСТВ — предел прочности (временное сопротивление разрыву), Пастср — сопротивление срезу, ПаСТИ — сопротивление изгибу, Пат — коэффициент вытяжки1К =степень вытяжкитq — удельное давление, ПаЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА1.

Подготовка и раскрой листового материалаИсходный материал — листовой (холоднокатаный и горячекатаный) прокат легированных сталей, цветных металлов (алюминий, медь, цинк и пр.) и их сплавов, а также неметаллическиематериалы (кожа, резина, фибра, картон, оргстекло, текстолит) ввиде 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 виделистов или рулонов большой площади.

Для удобства его раскраивают на полосы и ленты меньших размеров. По отношению к направлению волокон проката предварительный раскрой может бытьпродольным, поперечным, комбинированным и косым (рис. 1).Направление прокатайРис. 1. Предварительный раскрой листового проката:а - продольный; б - поперечный; в - комбинированный; г - косойгде N — число деталей (заготовок), которое выкроили из даннойполосы; F — площадь детали (без вычета площади отверстий ивырезов в детали, если они есть); В, L — ширина и длина полосысоответственно.На рис. 2 показаны варианты раскладки разных по форме деталей для раскроя из полосы. Максимальное значение коэффициента Г| получают при раскрое без отходов (рис.

2, а — в) или смалыми (частичными) отходами (рис.2, г, д), что возможно длядеталей простой формы при невысоких требованиях к точностиполучаемых заготовок. Для деталей с высокими требованиями кточности формы, с малыми радиусами и углами по всему контурувыкройки предусматривают припуски и перемычки между заготовками, которые и идут в отходы раскроя. Значительная экономияматериала достигается при групповой раскладке (рис. 2, и), когдамеждетальные или технологические отходы от крупных деталей 1(основных) используют для изготовления мелких деталей 2, 3, 4 сучетом необходимой комплектности.

Если для деталей (заготовок)простейшей формы основным способом выгодной раскладки является аналитический (расчетный), то для фасонных предпочтителенграфический способ.В случае однорядного прямого раскроя с отходами (рис. 2, е)необходимые размеры В и L полосы определяют через габаритныеразмеры а и Ь заготовки и число N заготовок в полосе:L = NT + m 2 ,В = b + 2mi + 5,где Т = а + т — шаг штамповки; 5 — допуск на полосу.Значения m,mi и тп2 выбирают по справочнику [1, 2].При однорядном наклонном и многорядном раскрое эффективность выше, но в последнем случае оборудование сложнее идороже.S-LЭффективность дальнейшего раскроя полученных полос илилент существенно зависит от размеров и форм заготовок (деталей),которые требуется получить.Показателем эффективности использования листового материала является коэффициент раскроя-I1CQa11r,mШРис.

2. Раскрой полосы на заготовки:а - в - безотходный; г, д - с малыми отходами; е-к- точныйОперации листовой штамповки классифицируют на разделительные, формообразующие и сложные (комбинированные).J2. Разделительные операции листовой штамповкиИз 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.2.1.

Резка листового материала ни ножницахРазделение листа ножницами может проводиться как отрезкой,так и вырезкой. Под отрезкой понимают отделение листовой заготовки от листа по незамкнутому контуру, а под вырезкой — позамкнутому. Например, предварительный раскрой исходного листового материала на полосы осуществляют посредством отрезки,в то время как последующее получение заготовок из нарезанныхполос — 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 определяетсяуглом ф створа ножниц (ф = 10... 30°) и толщиной S листовогоматериала:2ptg<P 'где S — толщина листа; ств — предел прочности материала.Отрезанная полоса имеет «сабельность», т. е. получается кривой, что можно устранить только дополнительной операцией —правкой.Рис. 3. Схемы ножниц:a - гильотинные; б - дисковые с прямо поставленными ножами; в - дисковыес наклонно поставленными ножами; г - вибрационные8Отрезка на таких же ножницах при угле ф = 0 (прямыми ножами) не сопровождается «сабельностью» и отличается высокимкачеством.

Но поскольку при этом линия реза равна всей ширинеВ полосы, то требуется значительная сила резкиР = BSaB.При резке на роликовых ножницах с параллельными осями(рис. 3, б) сила Р не зависит от ширины полосы В:р=0,4?' 2 а вtgaЗдесь a — угол захвата листа дисками 2. Значение а не должнопревышать некоторого предельного, при котором диски не захватывают лист по причине недостаточности трения между ними илистом (а ^ 20°).В этом варианте резки также возникает явление «сабельности».Точность резки на дисковых ножницах с прямо поставленныминожами 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 / наклонены один к другому на угол фзахвата листа. Верхний нож совершает вертикальные возвратнопоступательные движения относительного нижнего. Вибрационные ножницы высокопроизводительны, но контур реза получаетсярваным (в виде зазубринок). При этом варианте также возможнавырезка по криволинейному контуру.В массовом производстве применяют многодисковые ножницы(рис.