Файл: Повышение стойкости штампов для холодной штамповки обзор М. Е. Зубцов, доцент, канд. техн. наук Общество по распространению политических и научных знаний РСФСР [и др.].1960 - 4 Мб.pdf

Сравнительно мало освещены в литературе по холодной штам­ повке штампы из пластмассы, применяемые для вырубных, вытяж­ ных и формовочных операций.

В качестве основы пластмассы в этих штампах используются либо термоустойчивая жидкая феноловая смола, либо высокомоле­ кулярные эпоксидные смолы марки ЭД-6 [37].

Основанием (каркасом) для пластмассового штампа из фено­ ловой смолы служит конструкция из алюминиево-цинкового сплава или серого чугуна. Толщина слоя пластмассы составляет от 50 до 100 мм в зависимости от размеров и формы штампа.

Рис. 37. Вытяжной штамп из пластмассы — эпоксидных смол

Пластмассовые отливки имеют сравнительно большую точность и высокую чистоту поверхности, благодаря чему не нуждаются в обработке рабочих поверхностей и в их взаимной пригонке на прессах, поскольку спаривание их обеспечивается уже при от­ ливке.

На рис. 37 изображен вытяжной штамп из пластмассы (эпок­ сидных смол) для изготовления деталей больших размеров.

При штамповке деталей малых и средних размеров вытяжные штампы изготовляются полностьюиз пластмассы, за исключением направляющих колонок, выполняемых из стали.

При использовании эпоксидных смол для вырубных штампов кромки матрицы и пуансона армируются стальными полосами, скрепленными между собой винтами (рис. -38). Пуансоны этих штампов должны иметь направляющие устройства.

Штампы из эпоксидных смол применяются для изготовления изделий из мягкой углеродистой, а также нержавеющей стали

56

мость пластмассового штампа составляет 30—50% стоимости ана­ логичного стального штампа.

пуансоны и матрицы, переставные упоры, направляющие линейки, делительные устройства и др.

На штампах получается либо полностью законченная опера­ ция, например, вырубка, пробивка или гибка, либо только часть операции, например постепенная обрубка углов, пазов и др.; по­ следняя схема работы приближается к поэлементной штамповке. ' Описание этих штампов дано в литературе [7, 25, 49, 57]. Точ­ ность штамповки на обычных универсальных штампах находится в пределах 5—7 классов.

Так как универсальные и специальные штампы изготовляются из одних и тех же материалов, то стойкость их будет примерно одинакова.

Другим направлениям, позволяющим использовать штамповку в условиях мелкосерийного производства, является штамповка по элементам, на универсальных штампах по ме­ тоду новатора В. М. Богданова [50].

Сущность этого метода заключается в том, что контур детали, разделенный на простейшие элементы (прямые, кривые, окруж­ ности и т. д.), образуется при помощи набора универсальных штампов, каждый из которых обрабатывает тот или иной элемент контура детали (рис. 39). Имея набор универсальных штампов,

57

можно изготовить большое число деталей различных типораз­ меров.

Для успешного развития указанного метода в настоящее время разработаны конструкции универсальных штампов, снабженных специальными делительными устройствами, установочными план­

Лапали

Рис. 39. Пример последовательной штамповки деталей по элементам на универсальных штампах конструкции В. М. Богданова.

универсальных штампах в условиях мелкосерийного производства деталей в приборостроении по сравнению с изготовлением этих же деталей на специальных штампах (с учетом стоимости изготовле­ ния их при малых партиях) снижает стоимость деталей в 8—10 раз [50]. Этот метод штамповки успешно применяется и при изгото­ влении деталей средних и крупных размеров в машиностроении.

IV. МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ ВСТАВКИ К ШТАМПАМ И НАПЛАВКА ИХ РАБОЧИХ ЧАСТЕЙ ТВЕРДЫМИ

СПЛАВАМИ. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ УПРОЧНЕНИЕ

Рассмотренные способы повышения стойкости штампов в связи с ростом производительности, развитием скоростных методов штамповки, механизации и автоматизации процессов штамповки могут оказаться недостаточно эффективными.

Значительное повышение стойкости штампов можно получить путем изготовления их рабочих частей из металлокерамических

58

твердых сплавов (твердосплавные штампы) или наплавкой на ра­ бочие поверхности штампов твердых сплавов (литые и электрод­ ные). Наибольший эффект дают штампы, оснащенные, твердыми1 сплавами при вырубке деталей сложной формы и из электротех­ нической стали, содержащей большой процент кремния,, при вы­ тяжке стальных деталей с утонением стенок, при объемной штам­ повке и высадке легированной стали.

10. Металлокерамические твердосплавные вставки к штампам

Для штампов применяемых при холодной штамповке исполь­ зуются металлокерамические твердые сплавы вольфрамокобальтсвой группы — марок ВК8, ВКЮ, ВК12, ВКЮ, ВК20, ВК25 и

ВКЗО по ГОСТ 3882—53. Удельный вес их равен 13,0—14,5. Твер­ дость этих сплавов составляет Ra — 84^-90, предел прочности пр» изгибе зеи = 160—250 кГ/мм2.

В зависимости от свойства штампуемого материала, характера технологической операции, типа и конструкции .штампа, смазки и условий эксплуатации применяется и соответствующая марка сплава. Например, для вырубных операций весьма важным яв­ ляется стойкость против ударов и выкрашивания режущих кро­ мок; для вытяжных износоустойчивость против истирания.

Поэтому для вырубных штампов следует применять твердые сплавы с большим процентным содержанием кобальта, 'которые являются более вязкими и обладают более высоким пределом прочности при изгибе, марок ВК15, ВК20 {средне- и мелкозерни­ стый); для вытяжных и прессующих операций, наоборот, целесо­ образнее применять твердые сплавы марок ВК8,. ВК12 (среднезер­ нистый).

Вставки для штампов из металлокерамических твердых спла­ вов получаются путем спекания карбидов вольфрама в порошко­ образном виде с кобальтом по специальной технологии [12].

Разработанные способы обработки позволяют обеспечить тре­ буемую точность (2-ой и выше классы точности) и необходимую чистоту поверхности (9—10-ый классы чистоты).

Крепление твердосплавных вставок к основанию матрицы и пуансона производится различными способами: втулок и колец — путем запрессовки, припайки твердыми припоями (рис. 40, а) и е помощью полуколец; пластин, секций — при помощи планок, вин­ тов, шпонок и клиньев (рис. 40,6).

Цельные твердосплавные пуансоны, матрицы и пуансоны-мат­ рицы закрепляются в пуансоно - или матрицедержателе заливкой сплавом НИАТ-23 (рис. 41; [54]),

Матрицы с твердосплавными вставками, применяемые для вы­ садочных работ, обычно состоят из трех частей — корпуса (из стали

5»

Лучшей по сравнению с предыдущей является сборная кон­ струкция высадочной матрицы (рис. 42). Последняя надежно обе­ спечивает постоянный натяг твердосплавной вставки, коническая часть корпуса также более удобна для замены вставки.

Рис. 40. Способы крепления твердосплавных вставок

вштампах;

а— запрессовкой; б — винтами.

При конструировании и изготовлении штампов, оснащенных твердыми сплавами, для полного использования их эффективности необходимо также обеспечивать штампам повышенную жесткость конструкции, точное направление и надежное крепление всех де­ талей штампа, а также штампа на прессе.

Повышение жесткости конструкции штампов и точности напра­ вления их частей достигаются путем увеличения толщины плит, пуансоно- и матрицедержателей, увеличением диаметра напра­ вляющих колонок (втулок) и симметричным расположением их от­ носительно штампуемого контура детали. Весьма надежное напра­ вление обеспечивается применением в направляющих втулках се­ параторов с шариками или роликами. С этой же целью рекомен­ дуется использовать хвостовики плавающей конструкции.

На вырубных операциях первоначальные зазоры между матри­

це

лей и пуансоном должны составлять 12—14% от толщины мате­ риала; распределение зазора по контуру должно быть строго рав­ номерным, так как наличие эксцентричности на 0,01—0,02 мм при-

водит к значительному снижению стойкости твердосплавных штам­ пов на 30—80%. Заход пуансона в матрицу должен быть возможно

минимальный.

61

При пробивке отверстий, а также при вырубке деталей «на про­ вал» пуансон должен изготовляться из более прочного сплава, чем матрица: пуансон из сплава марки ВК20, матрица — из ВК15 (по

данным исследования Н. К. Фотеева1).

Переточку твердосплавных вставок следует производить после их износа на 0,15—0,20 мм, в противном случае они начинают интенсивно выкрашиваться.

fl (по гаЬоритап посадочного гнезда пресса}

рицы с твердосплавными вставками:

1— корпус; 2—твердосплавные вставки; 3 — стакан; 4 — втулка; 5 — гайка; h — высота сбор­ ной матрицы.

В случае использования твердых сплавов в комбинированных штампах для обеспечения их максимальной стойкости необходимо различные участки штампа оснащать твердыми сплавами, наибо­ лее подходящими для выполнения соответствующей операции (на­ пример, для вырубных сплавы марок ВК15 и ВК20, а для вытяж­ ных— ВК8 и ВК12.

На рис. 41 в качестве примера приводится последовательно­ вырубной штамп с твердосплавными вставками для изготовления Ш-образной стали.

При правильном изготовлении и эксплуатации твердосплавных штампов стойкость их в среднем в 30—50 раз выше стойкости сравнимых стальных штампов. Например, совмещенный штамп для вырубки пластины статора небольших размеров между переточ­ ками вырубил 405 тыс. деталей, при средней стойкости стального штампа в 7—10 тыс. деталей; увеличение стойкости в среднем 40—50 раз (по Н. П. Веденееву).1 Общая стойкость достигает не­ сколько миллионов штук.

1 Всесоюзное совещание по прогрессивной технологии холодно-штамповоч­ ного производства (тезисы докладов и сообщений). Машпром? 1959.

62

При зачистке корпуса барабана на 1-м часовом заводе им. С. М. Кирова на обычном стальном штампе стойкость между переточками составляет всего 3000—4000 штук деталей. Примене­ ние же штампа с матрицей из твердого сплава ВК8—В К12 обе­ спечивает зачистку деталей (без переточки) в количестве 100—120 тыс. штук; увеличение стойкости в среднем 25—30 раз [45].

Несмотря на то, что стоимость изготовления твердосплавного штампа в 1,5—5 раз выше аналогичного стального, все же эконо­ мически он оправдывает себя благодаря уменьшению потерь ра­ бочего времени от простоев оборудования и .рабочих (примерно на 60—70%), а также уменьшения издержек на ремонт и эксплуа­ тацию штампа.

11. Наплавка рабочих частей штампов твердыми сплавами

Значительного повышения стойкости штампов можно достиг­ нуть путем наплавки на рабочие поверхности деталей штампов твердых сплавов. Особенно этот метод оказывается эффективным при ремонте изношенных частей штампов.

В качестве наплавочных сплавов для штампов используются литые твердые сплавы сормайт № 2, кобальтовый стеллит ВКЗ и электродные сплавы.

Наплавка литыми твердыми сплавами. Литые твердые спла­ вы— сормайт и стеллит выпускаются в виде прутков диаметрсьм 5—10 мм, которые посредством ацетилено-кислородного пламени или электродуговой сварки наплавляются на рабочую часть штампа.

После наплавки он подвергается отжигу, закалке и отпуску;

штампов, работающих на истирание (гибочных, вытяжных, формо­ вочных), и для объемной формовки и высадки. Толщина наплав­ ляемого слоя 2—4 мм. Перед наплавлением штамп нагревается до температуры 600—650° С.-

Для вырубных штампов наиболее стойким является кобальто­ вый стеллит марки ВКЗ, имеющий достаточную вязкость. После

ствляется шлифованием нормальными абразивами, доводка или полирование— соответствующими порошками.

На рис. 43 показаны наплавленные вырубные пуансон и мат­ рица стеллитом или сормайтом (ГАЗ).

Стойкость формоизменяющих штампов, наплавленных твер­

63