Рабочие части штампов, оформляющие узкие пазы и выступы, особенно при отсутствии закругленных углов, быстро изнашиваются. Ширина паза не должна быть менее двух толщин металла, а конец паза необходимо закруглить радиусом 2s. Пазы и выступы треугольной формы более технологичны, чем пазы и выступы с параллельными сторонами. Надрезка осуществляется пуансоном со скошенным торцом. Ширина пуансона зависит от размера отгибаемого «язычка». При коротком «язычке» получаются неблагоприятные размеры пуансона. Например, по рис. 1.22, а определяем размер пуансона. Следовательно, ширина пуансона а = 2,23 мм, что явно недостаточно при одностороннем приложении усилия. Необходимо увеличить высоту «язычка» h до 4—5 мм. «Язычки» прямоугольной формы защемляются в матрице. Поэтому более целесообразна трапециевидная форма с углом у = 3—5° (рис. 1.22, в, г). При толщине материала свыше 1,5 мм во избежание появления трещин в углах сгиба перед надрезкой пробивают технологические отверстия. При толщине, меньшей 1,5 мм, надрезку выполняют без технологических отверстий. Процесс вырубки и пробивки подобен процессу резки двумя ножами — пуансоном и матрицей режущие кромки которых представляют собой замкнутые контуры. Благодаря этому, в отличие от резки, где разделение проводится по одной кромке, при вырубке в работе одновременно могут участвовать несколько кромок. Особенность вырубки — возможность осуществления ее в одном штампе с такими операциями, как пробивка, гибка, вытяжка и др. Вырубка, в отличие от резки, — операция индивидуальная, так как инструмент соответствует форме и размерам определенной детали. Поэтому она применяется при изготовлении больших партий деталей (за исключением вырубки в универсальных штампах и на координатно-револьверных прессах, используемых в мелкосерийном производстве). Последовательность вырубки показана на рис. 1.23. На первой стадии, в момент внедрения пуансона 1 в металл заготовки и вдавливания части его в отверстие матрицы 2, происходит изгиб поверхности металла около режущих кромок. При последующем перемещении пуансона начинается стадия пластических деформаций со значительным изгибом и растяжением волокон. Пуансон внедряется в лист. Металл пластически деформируется и соответственно упрочняется. К концу этой стадии усилие вырубки резко возрастает, а напряжения в металле вблизи режущих кромок достигают величины, соответствующей сопротивлению среза. В начале третьей стадии вдоль режущих кромок матрицы, а затем и пуансона в металле появляются микротрещины. Эти трещины быстро распространяются на внутренние слои металла и при нормальном зазоре соединяются. Деталь отделяется от листа. Усилие вырубки резко падает. Отделение детали происходит прежде чем пуансон проникнет в металл на полную его толщину.
Основной фактор, определяющий глубину внедрения пуансона, — жесткость материала, которая тем выше, чем больше твердость, предел прочности на срез и толщина материала. Более жесткий материал меньше изгибается, и глубина внедрения пуансона меньше. Таким образом, относительная глубина внедрения пуансона (отношение глубины внедрения пуансона к толщине материала) меньше при большой толщине, чем при малой. При оптимальном зазоре изгиб металла незначителен и поэтому мала глубина внедрения пуансона. Увеличение зазора, а также затупление режущих кромок вызывают увеличение глубины внедрения пуансона. Зазор — это разность диаметральных размеров пуансона и отверстия матрицы. Удовлетворительное качество деталей обеспечивается правильными и равномерными зазорами и параллельностью режущих кромок. Стадии вырубки с увеличенным зазором z6 показаны на рис. 1.23, а (слева от осевой линии). Из-за значительного зазора и большой глубины внедрения происходит увеличение растяжения и изгиба материала заготовки. На материале со стороны пуансона возникает утяжина с довольно плавным закруглением. Появление скалывающих трещин и их соединение, а также отделение детали происходят аналогично вырубке с оптимальным зазором, но с большим сколом, что ухудшает качество детали. Несмотря на то, что полное отделение детали происходит прежде, чем пуансон внедрится на всю глубину материала, износ пуансона и матрицы увеличивается вследствие перемещения материала заготовки по режущим кромкам и дополнительного упрочнения. Наличие упрочненного слоя, глубина которого увеличивается с увеличением зазора, может привести к разрывам металла при дальнейших операциях штамповки, таких как гибка, вытяжка, отбортовка и т. д.
На этом же рисунке, справа от осевой линии, показана вырубка с недостаточным зазором. Утяжина со стороны пуансона в этом случае значительно меньше. Скалывающие трещины под пуансоном распространяются внутрь металла. При вырубке деталей из тонких листов такая трещина может вызвать отделение детали, при вырубке из толстых листов скалывающие трещины не встречаются, а с углублением пуансона в материал они расходятся. Материал, находящийся между трещинами в конце рабочего хода пуансона, разрушается. Для полного отделения детали пуансон должен проникнуть на всю толщину материала. При этом в местах контакта инструмента с деформируемым металлом возникает интенсивное трение, сопровождаемое выделением тепла и износом режущих кромок, а также увеличиваются боковые усилия, действующие на стенки матрицы.
