СПОСОБ ЧИСТОВОЙ ВЫРУБКИ С ОБЖИМКОЙ
METHOD OF FINISH CUTTING WITH REDUCTION

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для вырубки деталей в машиностроении.
Прототипом выбираем известный способ чистовой вырубки с обжимкой, в котором вырубку детали производят на матрице с заваленными, притупленными или закругленными режущими кромками. При этом линии скалывания как бы образуются между уширенной частью завала кромки матрицы и пуансоном, вследствие чего вырубаемая деталь в начальный момент процесса имеет в нижней своей части размеры несколько большие, чем размеры матрицы. Под давлением пуансона излишек металла, проходя через матрицу, обжимается, и деталь приобретает гладкую блестящую поверхность. Отход получается затянутым вниз острым заусенцем. М.Е.Зубцов. Листовая штамповка. - Л.: Машиностроение, 1967. - 504 с. С. 99.
Недостатком данного способа является отсутствие методики определения размеров радиусов закругления или завалов режущей кромки для каждой конкретной толщины и марки материала. Если величину радиуса или завала возьмут больше требуемого, то получат чрезмерно чистую поверхность среза вплоть до зеркальной, при этом стойкость оснастки становится неприемлемо низкой. Если величину радиуса или завала возьмут меньше требуемого, то получат сколы на поверхности среза. Поэтому данный способ не позволяет получить поверхность среза, требуемого качества.
Задачей разработки способа является возможность получения высококачественного среза детали для различных толщин и марок материала о процессе чистовой вырубки с обжимкой на штампах для обычной холодной вырубки.
Техническим результатом является повышение качества поверхности среза за счет определения конкретных величин завала и/или радиуса закругления режущей кромки пуансона и матрицы для каждой конкретной толщины и марки материала вырубаемой детали и увеличение стойкости рабочего инструмента.
Технический результат достигается тем, что в самом начале, на поверхности матрицы, вырубку детали ведут с зазором от 0,5 до 1 зазора вырубки для каждой конкретной толщины и марки материала, а затем полость матрицы плавно уменьшается по радиусу по мере закругления и/или завала кромок, до зазора чистовой вырубки, таким образом, вырубаемая деталь на входе в матрицу вдавливается в уменьшающуюся по радиусу полость матрицы, в результате чего в очаге деформации создается схема неравномерного всестороннего сжатия для каждой конкретной толщины и марки материала, обеспечивающая качественный срез, при этом размеры завала и/или радиуса закругления режущей кромки определяют по таблицам для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке. Например, по таблице 6, с.84 учебника «Листовая штамповка» автор М.Е.Зубцов, год издания 1967. А следующий сразу за радиусом закругления кромки пуансон пригоняют к матрице с минимальным зазором 0,01 или 0,02 мм независимо от толщины и марки материала.
При вырубке детали из полосы металла заусенец должен оставаться на отходе, а вырубленный контур детали должен быть чистым и без заусенца. В процессе пробивки из детали различной конфигурации отверстий отход и деталь меняются местами по сравнению с вырубкой, то есть заусенец должен остаться на отходе вырубленного из детали металла, и чистота поверхности здесь не обязательна, а на детали, из которой произведена пробивка, должна быть чистая поверхность среза без заусенцев.
При пробивке, в полость пуансон-матрицы отхода из детали, штамповку ведут пуансоном с закругленными и/или заваленными режущими кромками, причем радиус закругления и/или режущей кромки пуансона выбирают по вышеизложенному способу.
Способ чистовой вырубки включает следующую последовательность операций: вырубка с обжимкой детали производят в штампе с матрицей, имеющей закругленные и/или заваленные кромки, а линии скалывания на заготовке образуются между уширенной частью завала кромки матрицы и пуансоном. После подачи в рабочее пространство штампа заготовки, из которой штампуют детали, пуансон и прижим начинают перемещать вниз и прижимают заготовку к пуансону и матрице. Затем полость матрицы плавно уменьшается по радиусу по мере закругления или завала кромок, до зазора чистовой вырубки, таким образом, вырубаемая деталь на входе в матрицу вдавливается в уменьшающуюся по радиусу полость матрицы, в результате чего создается в очаге деформации схема неравномерного всестороннего сжатия для каждой конкретной толщины и марки материала, обеспечивающая качественный срез. После отделения детали от заготовки пуансон и прижим перемещаются в обратном направлении вверх, а контрпуансон, выполняющий уже функцию выталкивателя, выталкивает деталь из матрицы, и струей сжатого воздуха деталь удаляют из рабочего пространства, а полосу продвигают на один шаг подачи для осуществления следующего рабочего цикла (удара). В отличие от прототипа матрицу изготавливают с закругленными и/или заваленными кромками, величина которых на входе в матрицу равна зазору от 0,5 до 1 зазора между матрицей и пуансоном при традиционной вырубке для данной конкретной толщины и марки материала, величина зазора определяется по таблицам для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке.
А при пробивке из детали различной конфигурации отверстий отход и деталь меняются местами по сравнению с вырубкой, поэтому закругляют и/или заваливают кромки пробивного пуансона.
Предлагаемый способ чистовой вырубки с обжимкой внедрен в производство штамповочных изделий в ЗАО «Полад», что позволило получить чистовой срез на следующих выпускаемых деталях:
- ключ вакуумной тормозной системы 32483886, толщина исходной заготовки для вырубки 4 мм, сталь Г65, двухсторонний зазор равен 0,56 мм (на одну сторону 0.28 мм) - 1 зазор при вырубке, определяемый по таблице для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке;
- заготовка для вилки карданного вала 2103-3401098, толщина исходной заготовки для вырубки 6 мм, сталь ХВ1Г, двухсторонний зазор 0,8 мм (на одну сторону 0,4 мм) - 1 зазор 0,4 мм при вырубке, определяемый по таблице для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке;
- фланец глушителя 2108-120317, толщина исходной заготовки для вырубки 9 мм, сталь 08Х18Т1 ГОСТ 563272, двухсторонний зазор равен 1,2 мм (на одну сторону 0.6 мм) - 1 зазор 0,6 мм при вырубке, определяемый по таблице для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке;
- звено дверной петли автомобиля 2108-6106010, толщина исходной заготовки для вырубки 16 мм, сталь 20 ГОСТ 1050-88, двухсторонний зазор равен 1,8 мм (на одну сторону 0.9 мм) - 1 зазор 0,9 мм при вырубке, определяемый по таблице для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке;
- звено дверной петли автомобиля 2108-6106010, толщина исходной заготовки для вырубки 22 мм, сталь 20 ГОСТ 1050-88, двухсторонний зазор равен 4,4 мм (на одну сторону 2.2 мм) - 1 зазор равен 2,2 мм при вырубке, определяемый по таблице для различных толщин и марок материала, представленных в учебниках и справочниках по холодной листовой штамповке, берем 0,5 от указанного зазора -1,1 мм.
Для каждой из вышеуказанных деталей были заказаны по одному комплекту оснастки с минимальным зазором между пуансон-матрицей и матрицей на одну сторону в размере от 0,01 мм до 0,02 мм, с допуском +0,01 мм. Минимальный зазор чистовой вырубки позволяет назначить минимальный радиус закругления или завала из вышеуказанного интервала, при этом получается чистовой срез и уменьшается утяжка кромок, уменьшается усилия реза и повышается стойкость оснастки, однако такие малые зазоры затрудняют сборку штампа, требуются рабочие высокой квалификации.