Introduction au calcul de la force de poinçonnage et du centre de pression de poinçonnage

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Perforation force et ses mesures de réduction

1. Calcul de effacement Obliger

La force de poinçonnage est exercée par le poinçon sur la feuille pendant le processus de poinçonnage, et c'est l'un des facteurs importants pour la sélection de la presse et la conception du moule. Tout au long du processus de masquage, la taille de la force de masquage change constamment, comme le montre la figure 1-1. La section OA sur la figure est l'étape de déformation élastique et la force de découpage sur la feuille augmente linéairement avec la pression vers le bas du poinçon. La section AB est l'étape de déformation plastique. Le point B est la valeur maximale de la force de poinçonnage. Lorsque le poinçon est à nouveau enfoncé, des fissures se forment dans le matériau et se dilatent rapidement, et la force de poinçonnage diminue, donc BC est le stade de fracture. En atteignant le point C, les fissures supérieure et inférieure se chevauchent et la feuille a été séparée. La pression utilisée par le CD sert uniquement à surmonter la résistance de frottement et à expulser le matériau séparé. La force de découpage fait référence à la résistance maximale du matériau en feuille sur le poinçon. Lorsque le matériau en feuille agit sur le poinçon pour produire la résistance et les fissures maximales (point B de la figure 1-1), le cisaillement dans la zone de déformation par cisaillement du matériau en feuille est utilisé comme résistance au cisaillement du matériau (MPa).

Pour effacement avec des lames plates ordinaires, la force de découpage F peut être calculée par la formule suivante.

F=KLtτ_b

Dans la formule F-force de poinçonnage ;

L—-La longueur de la périphérie de poinçonnage ;

t - épaisseur du matériau ;

b - résistance au cisaillement du matériau ;

K—-Coefficient. Le coefficient K est un coefficient de correction qui tient compte de l'influence de facteurs tels que la fluctuation et l'irrégularité de la valeur de l'écartement du moule, l'usure du tranchant, les propriétés mécaniques de la tôle et la fluctuation de l'épaisseur dans la production réelle. Généralement, prenez K=1,3.

En général, la résistance à la traction du matériau σ_b=1.3τb. Pour la commodité du calcul, la force de poinçonnage peut également être calculée par la formule suivante.

F=Ltσ_b

2. Mesures pour réduire la force de suppression

Lors du poinçonnage de matériaux à haute résistance ou de matériaux épais et de pièces de grandes dimensions, la force de poinçonnage requise est plus grande, ce qui dépasse la pression nominale de l'équipement sélectionné. Les méthodes suivantes sont couramment utilisées pour réduire la force de poinçonnage.

• Coup de poing perforation

Dans un moule multi-poinçons, différentes hauteurs peuvent être réalisées en fonction de la taille du poinçon, de sorte que les faces d'extrémité de travail soient disposées en gradins. Comme le montre la figure 1-2.

Le principe de réduction de force du poinçonnage par étapes est qu'il empêche plusieurs poinçons d'être poinçonnés en même temps, évitant l'apparition simultanée de la force de poinçonnage maximale de plusieurs poinçons, réduisant ainsi la force de poinçonnage totale.

La différence de hauteur H entre les poinçons dépend de l'épaisseur du matériau.

Matériau fin : lorsque t<3 mm, H=t ;

Matériau épais : quand t > 3 mm, H = 0,5 t.

Lors de l'utilisation d'un poinçon étagé, le poinçon fin doit être le plus court possible, ce qui est bénéfique pour sa résistance ; de plus, le poinçon doit être disposé le plus symétriquement possible pour éviter la déviation du moule. Le poinçonnage étagé peut réduire la force de poinçonnage, réduire les vibrations, sans affecter la précision de la pièce, et éviter l'inclinaison et la rupture du petit poinçon qui est proche du grand poinçon. Lorsque tous les poinçons ont la même hauteur, le petit poinçon qui est proche du grand poinçon est affecté par le flux de matière provoqué par le grand poinçon, et il est facile d'incliner ou de casser le petit poinçon. L'inconvénient de cette méthode est que le long moule convexe est inséré plus profondément dans le moule concave, ce qui est facile à porter, et il est difficile d'affûter le tranchant. Il est principalement utilisé pour les moules avec plusieurs moules convexes et des positions relativement symétriques.

La force de poinçonnage du poinçon étagé n'est généralement calculée qu'en fonction du pas qui produit la plus grande force de poinçonnage.

• effacement à lame oblique

Le découpage à lame plate consiste à poinçonner simultanément le matériau sur toute la périphérie de l'arête de coupe, de sorte que la force de poinçonnage est relativement importante. Si le plan du tranchant du poinçon (ou de la matrice) est transformé en un plan incliné qui n'est pas perpendiculaire à la direction du mouvement, le tranchant ne sera pas en contact avec la périphérie de la pièce de découpe en même temps lors du poinçonnage, mais coupez progressivement le matériau, ce qui peut réduire considérablement la force de poinçonnage.

Pour le poinçonnage à lames obliques, afin d'obtenir des pièces planes, le poinçon doit être à lame plate lors du découpage, et le moule concave doit être à lame oblique. Lors du poinçonnage, la matrice concave doit être à lame plate et le poinçon doit être à lame oblique. Les lames obliques doivent également être disposées symétriquement, de manière à éviter que la matrice ne se déplace en raison d'une pression latérale unidirectionnelle lors du poinçonnage et du rongement sur le tranchant. Les formes tranchantes de diverses lames obliques sont illustrées à la figure 1-3.

La figure 1-3 montre la valeur de la hauteur H de la lame inclinée. Lorsque l'épaisseur du matériau t<3mm, H=2t ; lorsque l'épaisseur du matériau t=3~10mm, H=t.

La formule de calcul de la force de suppression de la lame oblique est

F _oblique =K _oblique Ltτ

Dans la formule, F _oblique —- force de suppression de la lame oblique ;

K _oblique —- le paramètre de réduction d'effort, sa valeur est liée à la hauteur H de la lame oblique. Lorsque H=1, K _pente=0,4~0,6 ; quand H=2 t, K _oblique=0.2~0.4.

L'avantage du découpage à lame oblique est que la presse peut travailler dans des conditions douces. Lorsque les pièces d'obturation sont grandes, la force est réduite de manière significative. L'inconvénient est que le moule est compliqué à fabriquer, le tranchant est facile à porter et il est difficile à meuler. Les obturateurs ne sont pas assez plats et ne conviennent pas pour obturer des pièces de formes complexes. Par conséquent, en général, essayez de ne pas les utiliser et de ne les utiliser que pour les grandes pièces d'emboutissage ou le découpage de plaques épaisses.

Lors de l'utilisation d'un poinçonnage à lame oblique ou d'un poinçonnage par étapes, bien que la force de poinçonnage soit réduite, le poinçon pénètre plus profondément dans le quatrième moule et la course de poinçonnage augmente, de sorte que ces moules économisent des efforts et aucun effort.

• Chaleur perforation (poinçonnage rouge)

Le masquage de chauffage est également appelé masquage rouge. Le métal a une certaine résistance au cisaillement à température ambiante, mais lorsque le matériau métallique est chauffé à une certaine température, sa résistance au cisaillement est considérablement réduite, de sorte que le chauffage et le poinçonnage peuvent réduire la force de poinçonnage (chauffer le matériau métallique à 700 ~ 900 ℃, Le la force de poinçonnage n'est que de 1/3 de la température normale ou même moins).

L'avantage du découpage chauffant est que la force est considérablement réduite, mais l'inconvénient est que le chauffage est facile à produire une peau hydrogénée et endommage la qualité de surface de la pièce; et à cause du chauffage, les conditions de travail sont mauvaises. Le découpage chauffant est généralement utilisé pour le découpage de matériaux épais et le découpage de pièces à faible tolérance.

3. Calcul de la force de décharge, de la force de poussée et de la force d'éjection

Lors du poinçonnage, il y a déformation élastique avant que le matériau ne soit séparé. En fin de poinçonnage, du fait de la reprise élastique de la matière et de l'existence de frottements, les pièces de découpe ou chutes de poinçonnage sont bloquées dans la matrice, et la matière restante est découpée. Hoop fermement sur le coup de poing. Afin de poursuivre le travail de poinçonnage, le matériau encerclé sur le poinçon doit être déchargé et le matériau coincé dans la matrice doit être expulsé. La force nécessaire pour décharger le matériau du cerceau du poinçon est appelée force de déchargement F _déchargé; la force qui pousse la pièce ou les déchets hors de la direction de poinçonnage de la matrice est appelée la force F_pousser. La force nécessaire pour que la pièce ou le déchet soit éjecté contre la direction de poinçonnage est appelée force d'éjection F _Haut.

Il est difficile de calculer précisément ces forces. Les formules empiriques suivantes sont couramment utilisées en production.

F _décharger=K _décharger F

F pousser = nK pousser F

F haut = K haut

Dans la formule F - force de poinçonnement ;

F _{déchargement}, F _pousser, F _Haut—-force de déchargement, force de poussée, force d'éjection ;

K _{déchargement}, K _pousser, K _Haut—-force de décharge, force de poussée, coefficient de force d'éjection, voir Tableau 1-4 ;

n—-Le nombre de pièces de découpe (ou chutes) coincées dans la matrice en même temps.

Épaisseur du matériau (mm)	K déchargement	K pousser	K Haut
Acier	≤0.1	0.06~0.09	0.1	0.14
	>0.1~0.5	0.04~0.07	0.065	0.08
	>0.5~2.5	0.025~0.06	0.05	0.06
	>2.5~6.5	0.02~0.05	0.045	0.05
	>6.5	0.015~0.04	0.025	0.03
Cuivre rouge	Laiton	0.02~0.06	0.03~0.09	0.03~0.09
Aluminium	Alliage d'aluminium	0.03~0.08	0.03~0.07	0.03~0.07

Remarque : Le coefficient de force de déchargement K est utilisé lors du déchargement de trous, de grandes arêtes et de contours complexes, prenez la limite supérieure.

n=h/t

Dans la formule, h - la hauteur de la paroi du bord droit de la cavité de la cavité ;

t—-L'épaisseur de la feuille.

4. Détermination de la pression nominale de la presse

La force de déchargement, la force de poussée et la force d'éjection sont transmises par la presse et le dispositif de déchargement de moule ou le dispositif d'éjection. Par conséquent, lors de la sélection de la pression nominale de l'équipement ou de la conception de la matrice, celle-ci doit être considérée séparément.

Lors du poinçonnage, la pression nominale de la presse doit être supérieure ou égale à la somme des différents efforts de poinçonnage F_total. Le calcul total de F doit être traité séparément en fonction des différentes structures de moule.

Lors de l'utilisation du dispositif de déchargement à pression élastique et du moule avec la méthode de décharge inférieure,

F _total==F+F _{déchargement}+F _pousser

Lors de l'utilisation du dispositif de déchargement à pression élastique et du moule avec la méthode de décharge supérieure,

F _total==F+F _{déchargement}+F _pousser

Lors de l'utilisation d'un dispositif de décharge rigide et d'un moule avec une méthode de décharge inférieure,

F _total = F + F _pousser

Calculs de effacement centre de pression

Le centre de pression du moule est le point d'action de la force résultante de la force de pressage. Le centre de pression du moule doit coïncider avec la ligne médiane du curseur de pression à travers l'axe de la poignée du moule. Sinon, le curseur sera soumis à une charge excentrique lors de l'emboutissage, entraînant une usure anormale du rail de guidage du curseur et de la partie de guidage du moule, et l'écart raisonnable ne sera pas garanti, ce qui affectera la qualité des pièces et réduira la durée de vie du moule, et même endommager le moule.

1. Détermination du centre de pression de figures géométriques simples

• Le centre de pression de la droite est situé au centre de la droite.

• Le centre de pression de la pièce d'obturation symétrique est situé sur le centre géométrique de la figure de contour de la pièce d'obturation.

• Lors du poinçonnage du segment de ligne d'arc, la position du centre de pression, comme illustré à la Figure 1-5, est calculée par la formule suivante.

X_o =180Rsina/πa =Rb/l

Ici l—-longueur d'arc.

La signification des autres symboles est illustrée à la Figure 1-5.

2. Détermination du centre de pression du moule multi-poinçons

Déterminer le centre de pression d'un moule multi-poinçons consiste à déterminer le centre de pression de chaque poinçon puis à calculer le centre de pression du moule. La figure 1-6 montre la répartition des positions des poinçons pour le poinçonnage de plusieurs trous. Les étapes pour calculer le centre de pression sont les suivantes.

• Dessinez la position du contour du bord de chaque poinçon en fonction de l'échelle.

• Dessinez l'axe de coordonnées x, y à n'importe quelle position. Lors de la sélection de la position de l'axe de coordonnées, essayez de prendre l'origine des coordonnées comme centre de pression d'un certain contour de bord, ou faites passer l'axe de coordonnées par le centre de pression du contour du bord du poinçon autant que possible. L'origine des coordonnées doit de préférence être constituée de plusieurs arêtes de poinçonnage. Le centre de symétrie du centre de pression du profil de la bouche, ce qui peut simplifier le problème.

• Calculer le centre de pression et les positions de coordonnées x₁, X₂…X_m Andy₁, y₂…y_m du contour du bord du poinçon respectivement.
• Calculer la force de poinçonnage F₁, F₂…F_m du contour du bord du poinçon et du périmètre L₁, L₂…L_m de chaque contour de bord de poinçon respectivement.

F₁=KL₁t_b

F₂=KL₂t_b

…

F_m=KL_mt_b

Pour le système de forces parallèles, la force résultante de la force de suppression est égale à la somme algébrique des forces. C'est-à-dire F=F₁+F₂+…+F_m.

Selon le théorème de la mécanique, le moment de la force résultante sur un certain axe est égal à la somme algébrique des forces composantes sur le moment coaxial, puis la formule de calcul des coordonnées du centre de pression peut être obtenue.

Remplaçant F₁, F₂…F_m dans la formule ci-dessus respectivement, alors les coordonnées du centre de pression deviennent

3. Détermination du centre de pression du moule de pièces de forme complexe

Lorsque perforation pièces de forme complexe, le principe de calcul du centre de pression de matrice est le même que celui du centre de pression de poinçonnage multi-poinçons, comme illustré à la Figure 1-7. Les étapes spécifiques sont les suivantes.

• Sélectionnez l'axe des coordonnées x et l'axe des coordonnées y à n'importe quel endroit du contour de l'arête.

• Divisez la ligne de contour du tranchant en un certain nombre de segments de ligne simples en fonction des éléments de base et trouvez la longueur de chaque segment de ligne L₁, L₂…L_m.

• Déterminer la position du centre de gravité x₁, X₂…X_m Andy₁, y₂…y_m de chaque segment de ligne.

• Calculer les coordonnées du centre de pression (x₀, y₀) du profil de bord selon la formule.

Pour déterminer le centre de pression de la matrice de découpe, en plus de la méthode analytique mentionnée ci-dessus, elle peut également être utilisée comme méthode d'étirage et méthode de suspension.

La méthode de dessin est la même que la méthode analytique. Il peut trouver le centre de pression du poinçonnage avec plusieurs poinçons et le centre de pression du poinçonnage de pièces de forme complexe. Cependant, la précision de la méthode de dessin n'est pas élevée et la méthode n'est pas simple, donc soumise à certaines restrictions dans l'application.

En production, la méthode de suspension est souvent utilisée pour déterminer le centre de pression de pièces de découpe complexes. Utilisez des fils métalliques fins uniformes pour plier le long du contour de poinçonnage pour former une pièce simulée, puis accrochez la pièce simulée avec du fil à coudre et tracez un fil à plomb à partir du point de suspension ; puis prenez un autre point de la pièce simulée et faites une autre pièce, de la même manière, Une ligne verticale, l'intersection des deux lignes verticales au centre de pression. La base théorique de la méthode de suspension est de remplacer la force de suppression uniformément répartie sur le contour de la effacement pièce avec un fil métallique homogène, et le centre de gravité de la pièce simulée est le centre de pression de la découpe.