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

ной поясок среза) я сжимающих напряжений в зоне деформации,

Рис. 1.' Зависимость стойкости вырубного штампа

При неравномерном распределении зазора по контуру, условия работы режущих кромок штампа ухудшаются, вследствие чего и стойкость штампа падает.

По мере увеличения числа заточек стойкость штампа также уменьшается. Последнее обстоятельство можно объяснить в зна­ чительной мере увеличением зазора между матрицей и пуансоном за счет постепенного по мере работы истирания их режущих кро­ мок.

Так как в практических условиях решающее значение име.ет вопрос получения качественной поверхности среза, то при установ­ лений величины зазора исходят из того, что качественная вырубка

8

может производиться в некотором интервале зазоров как для толстых, так и для тонких материалов.

Поэтому на практике установлено понятие о минимальных и максимальных значениях зазора. Минимальное значение опти­ мального зазора (для каждого материала и толщины') zmin считают таким, при котором торцовая кромка среза становится почти пер­ пендикулярно к плоскости детали без заметного образования за­ усенцев. Максимальное значение оптимального зазора гтях, — при котором поверхность среза остается удовлетворительной, хотя и не яйляется вертикальной.

Эти величины зазоров выбирают в зависимости от механиче­ ских свойств, толщины материала и режима работы пресса, т. е. числа двойных ходов ползуна в минуту [7, 24].

При вырубке на повышенном числе двойных ходов пресса (скоростном режиме «>140 об/мин.) оптимальная величина за­ зора должна быть увеличена по сравнению с табличными дан­ ными в 1,5—2 раза.

Увеличение зазора обеспечивает нормальный процесс вырубки при повышенных скоростях, так как в противном случае будет происходить «заедание» пуансона и матрицы, которое получается вследствие того, что они, разогреваясь, неравномерно увеличивают свои размеры.

Так как по мере работы (износа) штампа зазор между матри­ цей и пуансоном увеличивается, то на новом инструменте следует задавать зазор, близкий к минимальному — zmin-

Форма рабочих кромок (граней) матриц и пуансонов. Форма рабочих граней матрицы и пуансона в значительной мере влияет на величину усилия и на продолжительность периода износа штампа до верхнего предела зазора.

Имеется несколько профилей рабочего отверстия матрицы, но.. наибольшее распространение в штамповочной практике получили матрицы двух типов (рис. 2):

1)матрицы, у которых рабочее отверстие выполнено в виде цилиндрического пояска h определенной высоты (3—12 мм), пере­ ходящего затем в конус с наклоном выходных стенок под углом ai = 3—5° (рис. 2, а);

2)матрицы с рабочим отверстием в виде конуса от верхней зеркальной их плоскости. Величина угла наклона «2 в этом случае колеблется в зависимости от толщины материала в пределах от

10' до 1°30' (рис. 2, б).

Достоинство матриц первого типа состоит в том, что они имеют прочную рабочую (режущую) кромку и не теряют при заточке своего рабочего размера. К недостаткам рх следует отнести — скопление отхода или изделий в рабочем отверстии, вследствие

чего увеличивается трение вырубленной детали о стенки отверстия матрицы и создаются условия для образования обратного конуса при их проталкивании (рис. 3, а).

9

В матрицах второго типа в процессе вырубки скапливается не­ большое количество отходов или изделий, благодаря чему значи­ тельно уменьшается трение их о стенки матрицы. Обратный конус здесь также будет-меньшим (рис. 3,6).

выше, чем стойкость матрицы с пояском.

Опытные и расчетные данные Научно-исследовательского ин­ ститута местной промышленности [6, 19] и завода ВЭФ [35] пока­ зывают, что стойкость штампов при использовании конусных мат­ риц повышается в 1,5—2 раза.

Величина заточку пуансона

Рис. 3. Обратный конус и величина заточки при затуплении матрицы и пуансона:

На заводе ВЭФ применяют уменьшенные уклоны стенок ра­

10

них значений величины зазоров зша]с дали возможность на заводе ВЭФ производить переточку матрицы до */г—2/з первоначальной ее толщины без заметного снижения качества детали. Это позво­ лило повысить экономическую точность штампуемых (вырубае­ мых) деталей и увеличить стойкость вырубных штампов почти в два раза..

Таким образом, на практике матрицы с цилиндрическим по­ яском обычно применяют при вырубке с обратной выдачей деталей

с успехом применяются конусные матрицы.

На некоторых заводах для того, чтобы упростить изготовление матриц второго типа, рабочее отверстие в них с точными разме­ рами и углом аз= а2 выдерживают только на высоте шейки А3. в результате получаем третий тип матриц (рис. 2, ■-;). В нерабочей части угол Р; находится в пределах 3—5°.

Угол наклона а3 берется таким же, как и для матриц типа б, а высота шейки Из в зависимости от толщины s из соотношений:

Следует отметить, что стойкость штампов может быть увели­ чена и за счет облегчения условий резания (обеспечения плавней работы пресса) и уменьшения потребного усилия при вырубке

.(пробивке). Это достигается скосом кромок матрицы или пуан­ сона [7, 25]. Для получения плоской детали при вырубке скосы делают на матрице, при пробивке, наоборот—на пуансоне.

В многопуансонных штампах, используемых главным образом при пробивке отверстий, усилие вырубки уменьшается благодаря применению ступенчатого расположения пуансонов по высоте, так как тогда максимальные усилия вырубки от каждого пуансона не совпадают во времени и не суммируются. Разность в высотах пуансонов достигается укорочением пуансона меньшего диаметра на (0,8н-0,5) s. При этом следует указать, что при ступенчатом расположении пуансонов несколько усложняется их заточка.

Матрицы и пуансоны вырубных и обрезных штампов со слож­ ным режущим контуром у мелких и средних размеров изготов­ ляют составными — секционными (рис. 4; [4]) или с отдельными вставками (рис. 5); у крупногабаритных составными делают также и прямые участки (рис. 6). Этим упрощается изготовление и ре­ монтштампа, облегчаются условия термической обработки отдель­ ных частей матрицы или пуансона и достигается значительная экономия дорогостоящей инструментальной стали.

В сварных конструкциях рабочие части из инструментальной стали свариваются с промежуточным основанием (обычно из стали 20), а затем вместе с ним крепятся на плите штампа.

11

Рис. 4. Конструкция составных вырубных матриц.

Рис. 5. Вставки в вырубных матрицах. Рис. 6. Разбивка составной матрицы сложного контура на секции.

При разбивке режущего контура секционных матриц и пуансо­ нов на участки необходимо выступающие части малой длины выделять в самостоятельные секции (см. рис. 6). Винты для креп­ ления секции (для большой жесткости конструкции) располагаются

12

ближе к режущей кромке матрицы (пуансона) и б шахматном порядке, а фиксирующие штифты — на максимально возможном расстоянии от нее. Поскольку штифты удерживают секции от сдвига во время работы штампа, то для штампуемых материалов толщиной до 2 мм диаметры штифтов делают равными или боль­ ше диаметров винтов, а для врезных секций (при s свыше 2 мм} диаметры их могут быть меньше или равными диаметрам винтов.

У мелких штампов при изготовлении деталей для точной ин­ дустрии отдельные секции матрицы или пуансона стягиваются об­ щим кольцом, крепящимся на плите штампа [6, 33].

а

При

-4- if* (2-2.5)И

Рис. 7. Конструктивные соотношения для про­ бивных пуансонов (а) и пуансоны с насадкой из подшипникового сплава (б).

Для -повышения стойкости пуансоны должны иметь наимень­ шую конструктивно допустимую длину, особенно при пробивке от­ верстий небольших размеров, близких к толщине материала. Длина рабочей части у них /о = h также должна быть минимальной, рав­ ной примерно двойной толщине материала (рис. 7, а). Переход от рабочей части пуансона к направляющей должен быть плавный и выполняться по радиусу R = (2,0—2,5) 1о, так как в этом месте происходит концентрация напряжений [2], приводящих часто к по­ ломке пробивных пуансонов. Рабочая часть пуансона при этом должна иметь чистоту поверхности не ниже VWs (при $<1,5 мм}.

Направляющие устройства. Для обеспечения правильного и равномерного распределения зазора по контуру режущих граней в целях увеличения их стойкости следует иметь на штампе напра­ вляющие устройства.

13

Направляющие устройства могут быть четырех типов:

1)направляющие плиты (пакетное направление);

2)направляющие колонки и втулки (блочное направление);

3)сопряженные направляющие (плита в сочетании с колон­

ками);

4)направляющие цилиндры (плунжерное направление).

Штампы с направляющей плитой обычно применяются при из­ готовлении сравнительно небольших деталей толщиной свыше 0,6 мм, когда не требуется прижатия материала в процессе штам­ повки. Они бывают простого и последовательного действия. При тщательной пригонке направляющей плиты, т. е. когда зазор между стенками отверстия плиты и пуансоном будет меньше, чем зазор между матрицей и пуансоном, стойкость, их вполне удовле­ творительная. Так как в большинстве случаев эти штампы имеют жесткое закрепление хвостовика, то в процессе работы пресса из-за вибрации его и погрешностей в направляющих ползуна от*' верстие в плите-съемнике быстро разрабатывается, и плита уже не выполняет своего назначения. Это приводит к более быстрому износу рабочи^ частей штампа. Однако с применением заливки

пригоняются по 2-му, а иногда даже по 1-му классам точности. Они применяются при изготовлении как мелких, так и крупнога-' баритных деталей. Вибрации пресса и погрешности в -направляю­ щих ползуна в этих штампах ликвидируются применением самоустанавливающегося (плавающего) хвостовика. Колонки в штам­ пах могут быть расположены по одной оси штампа, по диаго­ нали, по трем или четырем углам и также за осевой линией штампа (сзади штампа). Количество колонок и характер их рас­ положения на плите штампа определяются толщиной штампуемого материала, сложностью формы и габаритными размерами выру­ баемой детали.

При вырубке мелких и средних деталей сложной формы из ма­ териала толщиной менее 0,6 мм применяют штампы с двумя ко­ лонками, расположенными по оси штампа или по его диагонали. Для особо точных работ используются штампы с четырьмя напра­ вляющими колонками. В обоих случаях штампы должны иметь самоустанавливающийся хвостовик.

При штамповке больших и крупногабаритных деталей приме­ няют штампы с тремя или четырьмя направляющими колонками независимо от толщины штампуемого материала. В этих штампах

14