Основы зазора штампа: Расчет идеального зазора при штамповке металла

Зазор между пуансоном и матрицей при глубокой вытяжке означает боковую разницу в размерах между ними, при этом двусторонний зазор обозначается как z, как показано на рисунке 1.

Влияние зазора на процесс глубокой вытяжки и внешний вид заготовки

Если зазор небольшой, то округлость вытянутой детали хорошая, но усилие вытяжки высокое, что может легко привести к разрыву заготовки и сильному износу штампа. Если зазор слишком велик, усилие вытяжки уменьшается, и, хотя срок службы штампа увеличивается, заготовка приобретает фрустоконическую форму.

Это происходит потому, что в процессе вытяжки нижняя часть заготовки всегда цепляется за пуансон, в то время как устье прилипает к матрице. Поэтому для заготовок, требующих высокой округлости, или для заготовок, которые должны быть подогнаны друг к другу, необходимо провести подробное и тщательное рассмотрение, ориентируясь на кривую деформации материала.

Значение очистки

После того как соотношение t/D определено, морщинистость заготовки во время формования зависит от усилия держателя заготовки и радиуса штампа.

Зазор при глубокой вытяжке не должен быть отрицательным. Фактически, зазор между пуансоном и матрицей, который меньше толщины материала, не способен сдержать образование складок. Если материал сморщивается на стадии фланца и не может быть сглажен при прохождении через радиус штампа, это только значительно увеличит сопротивление течению материала, что приведет к разрыву заготовки.

Для полусферических заготовок зазор между пуансоном и матрицей можно считать бесконечно большим, что подтверждает вышеприведенное утверждение. С другой стороны, обычные штампы для глубокой вытяжки не имеют функции контроля толщины материала, и если зазор между пуансоном и штампом меньше толщины материала, материал может либо застрять и замяться в зазоре, либо, в тяжелых случаях, растянуться и расколоть штамп.

Поэтому при проектировании штампов для глубокой вытяжки зазор с каждой стороны между пуансоном и штампом обычно больше толщины материала для уменьшения трения. Формула для расчета зазора z/2 с каждой стороны выглядит следующим образом:

В формуле,

• "t_max" означает максимальную толщину материала (мм);
• "t" означает номинальную толщину материала (мм);
• "K" - коэффициент (см. таблицу 1).

Таблица 1: Глубина Чертежный штамп Коэффициент зазора K

Принцип определения разрыва

Принцип определения зазора должен учитывать влияние допусков на листовой металл, а также явление утолщения в держателе заготовки.

Опыт глубокой вытяжки нержавеющей стали показывает, что при использовании однооперационного штампа для глубокой вытяжки коэффициент глубокой вытяжки составляет около 0,52, а утолщение на держателе заготовки - всего 2-3%. Это объясняется тем, что материал подвергается сжимающей тангенциальной деформации, что приводит к минимальному утолщению.

В аппаратной продукции жесткие требования к округлости заготовок предъявляются только к емкостям для жидкостей и косметическим контейнерам. В этих случаях необходимы точные расчеты и строгий контроль зазоров и производственных допусков между пуансоном и матрицей для глубокой вытяжки.

Для кухонной посуды из нержавеющей стали герметичность изделий зависит от специальных силиконовых уплотнителей, поэтому зазор между пуансоном и матрицей в пресс-формах для вытяжки цилиндрических деталей обычно устанавливается на уровне 1,1 т или выше. При многоступенчатой глубокой вытяжке зазор между пуансоном и матрицей на всех этапах, кроме последнего, обычно устанавливается в пределах от 1,1 до 1,5 т.

Правила выбора направления зазора в штампах для глубокой вытяжки

1) Для всех операций рисования, кроме заключительного этапа, направление зазора не указывается.

2) Что касается заключительного этапа: когда внешние размеры заготовки должны быть точными, размеры штампа являются стандартными, а размеры пуансона уменьшаются по сравнению с размерами штампа для достижения необходимого зазора; и наоборот, когда внутренние размеры заготовки должны быть точными, размеры пуансона являются стандартными, а размеры штампа увеличиваются по сравнению с размерами пуансона для достижения необходимого зазора.