CALCOLO DELLA RESISTENZA AL PUNZONE

  Vi sono casi in cui i problemi, come la rottura della punta del punzone e le fratture della flangia, si verificano durante l'operazione di punzonatura.

  Spesso la causa di questo problema è la mancanza di dati tecnici relativi alle parti standard o un errore nella selezione del materiale o della forma dello strumento di punzonatura. Al fine di ridurre l'incidenza di questo tipo di problemi, qui vengono presentati gli standard per il corretto utilizzo del punzone, tenendo in considerazione fattori quali la resistenza a fatica dell'acciaio per utensili e la concentrazione di stress alle flange.

1. Calcolo della forza di punzonatura

● Forza di punzonatura P [kgf]

P = ℓtτ ... ......... (1) ℓ: lunghezza del profilo di punzonatura [mm] (per un punzone tondo, ℓ = πd) t: spessore del materiale [mm]

τ: Resistenza al taglio del materiale [kgf / mm2] (τ ≒ 0.8X Resistenza a trazione σB)

[Esempio 1] La forza massima di punzonatura P quando si punge un foro circolare di diametro 2,8 mm in una lamiera di acciaio ad alta resistenza di spessore 1,2 mm (resistenza alla trazione 80 kgf / mm2), è la seguente. Quando P = ℓtτ, resistenza di taglioτ = 0.8 × 80 = 64 [kgf / mm2]

P = 3,14 × 2,8 × 1,2 × 64 = 675 kgf

2. Frattura della punta del punzone

● Stress applicato a punch tipσ [kgf / mm2]

σ = P / A P: Forza di punzonatura, A: Area della sezione trasversale della punta del punzone (a) Per il pugno sulla spalla

σs = 4 tτ / d ... ........................ (2) (b) Per jector punch σJ = 4d tτ / (d2-d12) .................. (3)

[Esempio 2] Trova la possibilità di frattura della punta del punzone quando vengono utilizzati il ​​punteruolo SPAS6-50-P2.8 e il punzone Jector SJAS6-50-P2.8 (dimensione d1 = 0.7, come mostrato in P. 186) (. Le condizioni di punzonatura sono le stesse dell'esempio 1.)

(A) Per il pugno sulla spalla, da Formula (2): σs = 4 × 1,2 × 64 / 2,8 = 110 kgf / mm2

(B) Per il jector punch, da Formula (3): σJ = 4 × 2.8 × 1.2 × 64 /(2.82-0.72)=117 kgf / mm2

Dalla Fig. 2, vediamo che whenσs è 110 kgf / mm2, c'è la possibilità che si verifichi una frattura con un punzone D2 a circa 9.000 colpi.

Quando il materiale viene cambiato in M2, aumenta a circa 40.000 colpi. La possibilità per il jector punch si trova nello stesso modo.

Poiché l'area della sezione trasversale è più piccola, la punta del punzone si frattura a circa 5.000 colpi. La frattura non si verifica se lo sforzo applicato al punzone durante l'uso è inferiore alla sollecitazione massima consentita per quel materiale del punzone. (Si consideri che questa è solo una guida, poiché il valore effettivo varia a seconda delle variazioni della precisione dello stampo, struttura e materiale perforato, così come la ruvidità della superficie, il trattamento termico e altre condizioni del punzone).

3. Diametro minimo di punzonatura

● Diametro minimo di punzonatura: dmin. dmin = 4tτ / σ σ: resistenza a fatica dell'acciaio per utensili [kgf / mm2]

[Esempio 3] Il diametro minimo di punzonatura possibile quando si punzonano 100.000 colpi o più in SPCC di spessore 2 mm con un punzone M2 è il seguente. dmin = 4tτ / σ ............... (4) = 4 × 2 × 26/97 ≒ 2,1 mm Resistenza a fatica per M2 a 100.000

colpi: σ = 97 kgf / mm2 (dalla figura 2) τ = 26 kgf / mm2 (dalla tabella 1)

4. Frattura dovuta a cedimento

● Carico di instabilità P [kgf] P = nπ2EI / ℓ2 .................. (5) ℓ = √ nπ2EI / P .................. (6) n: Coefficiente n = 1: senza guida di estrazione

n = 2: Con guida spogliarellista I: Secondo momento di inerti [a mm4] Per un punzone tondo, I = πd4 / 64 ℓ: Lunghezza punta punzone [mm]

E: modulo di Young [kgf / mm2] D2: 21000 M2: 22000 HAP40: 23000 V30: 56000

  Come indicato dalla formula di Eulero, le misure che possono essere adottate per migliorare la resistenza all'instabilità P includono l'uso di una guida di estrazione, l'uso di un materiale con un modulo di Young più grande (SKD → SKH → HAP) e la lunghezza della punta del punzone . Ilcarico di punta P indica il carico nel momento in cui un punzone cede e si frattura. Quando si seleziona un punzone, è quindi necessario considerare un fattore di sicurezza di 3 ~ 5. Quando si seleziona un punzone per perforare piccoli fori, prestare particolare attenzionedeve essere pagato al carico di punta e allo stress che viene applicato al punzone.

[Esempio 4] Calcola l'intera lunghezza del punzone che non produrrà instabilità quando il foro aφ8 viene perforato in acciaio inossidabile 304 (spessore lamiera1 mm, resistenza alla trazioneσb = 60 kgf / mm2) con un punzone dritto (D2). Dalla formula (6): ℓ = √ nπ2EI / P = √ 2 × π2 × 21000 × 201/1206 = 262 mmSe il fattore di sicurezza è 3, allora ℓ = 262/3 = 87 mm Se lo spessore della lamiera della piastra perforata t è 20 mm, è possibile prevenire l'instabilità utilizzando un punzone di lunghezza totale inferiore o inferiore a 107 mm. Per un punzone basato sulla piastra di estrazione (la punta della piastra di perforazione èguidato dal gioco), l'intera lunghezza deve essere di 87 mm o meno.

[Esempio 5] Il carico di instabilità P quando un punzone SHAL5-60-P2.00-BC20 viene utilizzato senza una guida di estrazione è il seguente.

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

  Se il fattore di sicurezza è 3, allora P = 426/3 = 142 kgf Il buckling non si verifica con una forza di punzonatura di 142 kgf o inferiore.