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

пресса соприкасаются с заготовкой, образуются отпечатки ее кон­ тура.

Так как удельное давление у гибочных штампов при нормаль­ ном процессе работы сравнительно небольшое 5—15 кг/мм2, то стойкость их довольно высокая, численное значение ее приводится ниже в табл. 4 и 5 (п. 16).

Из конструктивных факторов, оказывающих весьма сильное влияние на стойкость гибочных штампов, главным образом двухугловых, следует Считать радиусы ■ закругления рабочих кромок матриц и пуансонов, а также зазоры между ними.

Радиусы закругления рабочих кромок матриц и пуансонов ги­ бочных штампов. Радиусы закругления рабочих кромок матрицы оказывают не только влияние на усилие гибки и качество изги­ баемых деталей, но и на стойкость штампов.

Рис. 15. Конструктивные элементы гибочного штампа: матрицы ги, 10; пуансона гП. Размеры изги­

баемой деталиАо> s

Чем меньше радиус закругления матрицы гибочного штампа (главным образом у двухугловых штампов), тем больше усилие гибки ввиду уменьшения, с одной стороны, плеча гибки, а с дру­ гой стороны, вследствие большого сопротивления скольжению (контактного трения) изгибаемого металла по матрице.

При малых радиусах закругления матрицы могут появляться некоторые вмятины, задиры и другие дефекты, ухудшающие каче­ ство деталей и снижающие стойкость штампа. При больших ра­ диусах закругления матрицы получается большое отпружинивание стенок изгибаемых деталей.

Радиус закругления матрицы гм зависит от мехайических свойств и толщины материала, допустимой деформации при гибке, а также от длины загибаемой полки детали. На рис. 15 приве­ дены конструктивные элементу гибочного штампа, где /о — глу­ бина гибочной матрицы, без учета радиусов закруглений гм и гп и толщины материала s.

Значения радиуса закруглений матрицы ги практически состав­ ляют 2^-6 $.

22

Радиус закругления пуансона г„ обычно принимают равным внутреннему радиусу изделия. Если имеется конструктивная необ­

которая в этом случае характеризуется степенью износа боковых стенок пуансона и матрицы.

Чем меньше зазор, тем больше контактное трение и усилие гибки, а следовательно, больший износ и меньшая стойкость штампа, При малых зазорах может получиться утонение стенок — полок изделия, что также весьма вредно отражается на стойкости инструмента.

Кроме того, зазор в случае гибки П-образных деталей оказы­ вает влияние на величину угла пружинения ■ . С ростом величины зазора пружинение увеличивается, что также может в некоторой мере повлиять на стойкость штампа. Отсюда выявляется необхо­ димость в установлении оптимальной величины зазора.

Величина зазора (на одну сторону) zr при двухугловой гибке в основном зависит от толщины, рода материала и допуска на его изготовление, а также от длины изгибаемой полки Lo (рис. 15). Значения зазоров приводятся в литературе [7, 14]. Для ориентиро­ вочных расчетов величину зазора можно определить из следующих соотношений:

Вытяжка

Вытяжка представляет собой операцию, при которой происходит превращение плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие.

По характеру пластической деформации вытяжку различают без утонения и с утонением стенок.

Штампы для вытяжки в зависимости от характера выполняемой ими операции могут быть предназначень! для первой и последую­ щих операций. Они могут быть простые, комбинированные (для одновременной вырубки и вытяжки), последовательного действия

испециальные.

Взависимости от типа оборудования эти штампы приспособ­ лены к прессам простого, двойного и тройного действия. При поль*

23

зовании прессом простого действия в зависимости от условий вы­ тяжки (относительной толщины Д = -4- • 100% или Д' =^—• 100%)

операций с закруглением кромок.

вытяжные штампы выполняются без прижима (рис. 16) и с при­ жимным устройством (рис. 17).

24

При вытяжке без прижима износу главным образом подвер­ гаются закругленная рабочая часть матрицы и стенки отверстия. Рабочая часть пуансона изнашивается значительно меньше.

При вытяжке с прижимом износ происходит на плоской рабо­ чей поверхности или на входящей конической части матрицы (на

мелких частиц штампуемого металла к рабочим поверхностям штампа, то износ здесь проявляется в виде царапин, рисок и углублений на рабочих поверхностях матрицы и прижимного кольца. Кроме того, благодаря значительному удельному давле­

25

нию (10—20 кг/мм2) и появлению вследствие этого повышенного внешнего трения, происходит постепенное изменение размеров ра­ бочих частей штампа: увеличение рабочих размеров матрицы и уменьшение размеров пуансона. При этом размерный износ пуан­ сона будет в среднем от 5 до 8 раз меньше, чем размерный износ матрицы [2].

При вытяжке с утонением, где удельное давление достигает 50—80 кГ/мм2, износ штампов протекает значительно интенсив­ нее. При этом на последующих операциях, где пуансон имеет зна­ чительную длину по сравнению с его диаметром, он подвергается продольному изгибу, благодаря чему происходит не только износ пуансона, но часто и его поломка.

Основными конструктивными факторами, влияющими на усло­ вия работы вытяжных штампов, являются величины закругления рабочих кромок матриц и пуансонов, профиль (форма) этих рабо­ чих частей и величины зазоров между матрицей и пуансоном.

Радиусы закругления рабочих кромок матриц и пуансонов'вы­ тяжных штампов. Обрабатываемый материал в процессе вытяжки перемещается через вытяжную кромку матрицы и скользит по ней. Отсюда ясно, что радиус закругления матрицы гм оказывает су­ щественное влияние не только на процесс вытяжки, но и на стой­ кость штампа.

Исследования показали, что при работе на матрице с радиусом закругления меньшим нормального требуется большее усилие для вытяжки, и кромки ее изнашиваются быстрее, при прочих равных условиях [7, 34, 39].

Точно так же быстрее изнашиваются рабочие кромки матрицы при большой величине радиуса, так как увеличение его против нормального ведет к интенсивному образованию складок на

26

фланце изделия. Последние вызывают образование рисок, цара­ пин и углублений на рабочей поверхности матрицы, вследствие чего усиливается ее износ и, следовательно, снижается стойкость штампа.

Для того, чтобы можно было работать при большом (выгод­ ном) радиусе закругления матрицы (большие радиусы закругле­ ния Дают возможность уменьшить коэффициенты вытяжки т и со­ кратить число операций /г), не опасаясь образования складок, в последнее время применяют штампы с дополнительным радиус­ ным (сферическим) прижимом [18], который во время работы при­ жимает заготовку к матрице также по закругленной части мат­ рицы (рис. 19).

Рис. 19. Схемы конструкций штампов с дополнительным сферическим прижимом:

а — для пресса двойного действия; б — для пресса простого действия.

Подобный способ вытяжки уменьшает растяжение материала в опасном сечении (у дна) изделия, увеличивает степень дефор­ мации при вытяжке (уменьшает коэффициент вытяжки), устра­ няет складкообразование и несколько уменьшает максимальное усилие вытяжки, вследствие чего стойкость штампа повышается.

Радиус закругления пуансона гп на усилие вытяжки влияет незначительно, но он оказывает существенное влияние на утоне­ ние материала стенок у дна детали. При малом радиусе снижается прочность в опасном сечении (у дна) детали, а следовательно, увеличивается предельное значение коэффициента вытяжки.

Кроме того, на следующей операции на участке стенки с наи­ большим утонением образуются неглубокие, явно выраженные складки (морщины), которые в дальнейшем не поддаются раз­ глаживанию. Это приводит к увеличению брака (особенно у тон­ кого металла) , по разрывам, а также к снижению стойкости штампа.

Радиусы закругления гм и гп зависят от рода штампуемого ма­ териала ав, его толщины s, степени деформации Ц/п) и S, ско­ рости вытяжки v, порядкового номера вытяжки п, высоты изде­ лия h, материала штампа и степени его обработки и других па­ раметров.

27

Аналитически радиус закругления матрицы гм (в зависимости от основных факторов вытяжки) мотано определить по формулам, приведенным в литературе по холодной штамповке [7, 43]. Прак­ тически радиус закругления матрицы гм определяют на основании опытных данных, учитывающих наиболее полно все вышеприве­

нему пределу, а для последующих вытяжных операций и более толстого материала (при-^--100 и ^^-100 — 2,0—1,0%—ближе

к нижнему пределу.

Обычно для последующих операций радиусы закруглений матрицы можно выбирать из соотношения г„ =(0,7—0,83 rn-iM-

При вытяжке тонкостенных стальных деталей (стальной по­ суды: s = 1,0—0,5 мм и rrii = 0.57—0,61) без фланцев с диаметром 70—550 мм и высотой 60—500 мм на прессах двойного действия при помощи штампов из серого перлитного и низколегированного (хромоникелевого) чугуна хорошие результаты по стойкости дают штампы с радиусом закругления и = (8—10) s [40].

При вытяжке деталей с широким фланцем радиусы закругле­ ний матрицы гМфл могут быть взяты в 1,5—2 раза больше по

сравнению с значениями, приведенными в табл. 1. Они состав­

= 0,3-2,0%) гМфл = (20-10) s.

При вытяжке со сферическим прижимом радиус закругления матрицы гИсф может быть в 2—3 раза больше гм и составляет для

s до 3 мм (30—18) 5.

Радиус закругления пуансона для первой и последующих опе­ раций вытяжки, кроме последней, при А и А'>0,5 % берут рав­

28

Для последней операции вытяжки (при А'^>0,5 %)' радиус за­ кругления пуансона гПп берут по внутреннему радиусу вытягивае­

Для определения радиусов закругления кромок матрицы и пуанссна при вытяжке изделий прямоугольной формы нужно исхо­ дить в основном из закруглений углов.

Форма рабочих частей вытяжных штампов. Форма (профиль) рабочих кромок матрицы и пуансона выполняется в зависимости от способа вытяжки (с прижимом или без него), от характера де­ формации (без утонения или с утонением стенок), коэффициента вытяжки, порядкового номера операции, формы и размеров, вытя­ гиваемых изделий.

При вытяжке цилиндрических деталей без прижима и без утонения стенок из относительно толстою материала (при

• 100 > 2,0%) на первой операции ра­

бочая часть матрицы выполняется либо по сферической поверхности (с радиусом закругления Г|м,см. рис. 16, а), либо по

конической поверхности, переходящей

В последнее время на первых операциях вытяжки без прижима вместо конического захода стали применять матрицы, у которых рабочая поверхность выполнена по форме эвольвенты, на которой кольцевые канавки расположены в виде ступенек (рис. 20). Такая форма рабочей полости матрицы позволяет достигнуть более вы­ сокой степени деформации за одну операцию. Ступенчатая форма профиля способствует лучшему удержанию смазки на поверх­ ности штампуемой детали, что несколько уменьшает контактное трение, а следовательно, повышает стойкость матрицы.

29