В процессе моего исследования металлообработки и производства я часто сталкиваюсь с критическим аспектом Сила удара Расчёт. Понимание того, как точно рассчитать прочность пуансона, крайне важно для обеспечения эффективности и безопасности работ. Определив необходимую прочность для различных применений, мы можем оптимизировать производительность, сократить отходы материала и увеличить срок службы наших инструментов. В этой статье я поделюсь информацией о методах и факторах, влияющих на прочность пуансона, что поможет вам принимать обоснованные решения в ваших проектах. Давайте углубимся в расчёты, лежащие в основе этого важнейшего процесса.

Бывают случаи, когда возникают проблемы, такие как ударить кулаком поломка наконечника и излом фланца происходит во время операции штамповки.

Часто причиной этой проблемы является отсутствие технических данных о стандартных деталях или ошибка в выборе материала или формы инструмента для вырубки. Чтобы снизить частоту подобных проблем, здесь представлены стандарты правильного использования пуансонов с учётом таких факторов, как усталостная прочность инструментальной стали и концентрация напряжений на фланцах.

1. Расчет прочности на удар

● Усилие продавливания P (кгс)

P＝ ℓtτ… ………（1）ℓ : Длина профиля штамповки［мм］（Для круглого пуансона ℓ＝πd）t : Толщина материала［мм］

τ: Сопротивление материала сдвигу (кгс/мм2) (τ≒0,8XПрочность на растяжение σB)

[Пример 1] Максимальная прочность на пробивку P при пробивке круглого отверстия диаметром 2,8 мм в листе высокопрочной стали толщиной 1,2 мм (предел прочности на разрыв 80 кгс/мм²) равна: При P = ℓtτ сопротивление сдвигу τ = 0,8×80 = 64 (кгс/мм²).

P＝3,14×2,8×1,2×64＝675 кгс

2. Перелом кончика пуансона

● Напряжение, приложенное к кончику пуансона σ［кгс/мм2］

σ＝P/A P: Сила пробивки, A: Площадь поперечного сечения кончика пуансона (a) Для пробивания плеча

σs＝4 tτ/d… ……………………（2） （b ）Для пуансона σJ＝4d tτ/（d2－d12）………………（3）

[Пример 2] Определить вероятность разрушения кончика пуансона при использовании пробойника SPAS6－50－P2.8 и толкателя SJAS6－50－P2.8 (размер d1 = 0,7, как показано на стр. 186). Условия пробивки те же, что и в примере 1.

(а) Для удара плечом по формуле (2): σs＝4×1,2×64/2,8＝110 кгс/мм2

(б) Для пуансона-выталкивателя по формуле (3): σJ＝4×2,8×1,2×64 /（2,82－0,72）＝117 кгс/мм2

Из рис. 2 видно, что при σs = 110 кгс/мм2 существует вероятность разрушения пуансоном D2 примерно при 9000 ударах.

При переходе на материал М2 этот показатель увеличивается примерно до 40 000 выстрелов. Возможность использования инжекторного пуансона определяется аналогичным образом.

Из-за меньшей площади поперечного сечения наконечник пуансона сломается примерно через 5000 ударов. Разрушения не произойдёт, если нагрузка, приложенная к пуансону во время использования, меньше максимально допустимой для данного материала пуансона. (Однако это лишь ориентировочное значение, поскольку фактическое значение варьируется в зависимости от точности штампа, его конструкции и материала штампа, а также шероховатости поверхности, термической обработки и других условий эксплуатации пуансона.)

3. Минимальный диаметр пробивки

● Минимальный диаметр пробивки: dmin. dmin＝4tτ/σ σ: Усталостная прочность инструментальной стали［кгс/мм2］

［Пример 3］ Минимальный диаметр пробивки, который возможен при пробивке 100 000 или более отверстий в стали SPCC толщиной 2 мм пуансоном M2, следующий. dmin ＝4tτ/σ……………（4） ＝4×2×26/97≒2,1 мм Усталостная прочность для M2 при 100 000

выстрелы: σ＝97 кгс/мм2（из рис. 2）τ ＝26 кгс/мм2（из табл. 1）

4. Перелом из-за изгиба

● Продольная нагрузка P［кгс］ P＝nπ2EI/ℓ2 ………………（5） ℓ＝√ nπ2EI/P ………………（6） n : Коэффициент n＝1 : Без направляющей съемника

n = 2 : С направляющей съемника I : Второй момент инерции (a мм4) Для круглого пуансона I = πd4/64 ℓ : Длина кончика пуансона (мм)

E : Модуль Юнга［кгс/мм2］ D2 : 21000 M2 : 22000 HAP40 : 23000 V30 : 56000

Как показывает формула Эйлера, для повышения прочности на продольный изгиб P можно использовать направляющую для стриппера, материал с большим модулем Юнга (SKD→SKH→HAP) и уменьшить длину наконечника пуансона. Продольная нагрузка P – это нагрузка, при которой пуансон изгибается и разрушается. Поэтому при выборе пуансона необходимо учитывать коэффициент запаса прочности 3–5. При выборе пуансона для пробивки небольших отверстий особое внимание следует уделять продольным нагрузкам и напряжению, прилагаемому к пуансону.

[Пример 4] Рассчитайте полную длину пуансона, которая не вызовет коробления при пробивании отверстия φ8 в нержавеющей стали 304 (толщина листа 1 мм, предел прочности на разрыв σb = 60 кгс/мм2) прямым пуансоном (D2). Из формулы (6): ℓ =√ nπ2EI/P =√ 2×π2×21000× 201/1206 =262 мм. Если коэффициент запаса прочности равен 3, то ℓ =262/3 =87 мм. Если толщина листа пуансона t составляет 20 мм, то коробление можно предотвратить, используя пуансон общей длиной 107 мм или меньше. Для пуансона на основе съемной пластины (кончик пуансона направляется зазором) полная длина должна быть 87 мм или меньше.

[Пример 5] Нагрузка на изгиб P при использовании пуансона SHAL5－60－P2.00－BC20 без направляющей съемника следующая.

P = nπ2EI/ℓ2 = 1×π2×22000×0,785/202 = 426 кгс

  Если коэффициент безопасности равен 3, то P = 426/3 = 142 кгс. При ударной силе 142 кгс или меньше продольный изгиб не произойдет.