Детали пакета

К деталям пакета относятся матрицы, пуансоны, шаговые ножи и ножи для разрезки отходов, пуансонодержатели, прижимы, съемники, фиксаторы, ловители, упоры, упругие элементы (пружины спиральные, тарельчатые, гидравлические, резиновые блоки) и др.

Рис. 6. Варианты крепления жестких хвостовиков (1—верхняя плита, 2—хвостовик, 3 — винт,

4 — выталкиватель, 5 — траверса, 6—стержень)

Рис. 7. Варианты крепления плавающих хвостовиков (1 — ползун пресса, 2 — сферическая опора, 3 — хвостовик, 4 — шайба, 5 — верхняя плита блока)

Остановимся на рекомендациях по выбору конструкции неко­торых перечисленных деталей пакета.

Матрицы. Геометрические параметры матриц разделительных штампов (ширину, длину) следует назначать в соответствии с дан­ными табл. 2 и 3.

Таблица 2

Геометрические параметры прямоугольных матриц

Эскиз	Наибольшие		Наибольшие
размеры	Габаритные	размеры	Габаритные
рабочего	размеры	рабочего	размеры
отверстия	матрицы	отверстия	матрицы
матрицы	, мм	матрицы	, мм
, мм		, мм

Таблица 3

Геометрические параметры круглых матриц

Эскиз	Наибольший		Наибольший
размер	Габаритный	размер	Габаритный
рабочего	размер	рабочего	размер
отверстия	, мм	отверстия	, мм
матрицы		матрицы
, мм		, мм

Зная требуемые размеры рабочего отверстия в матрице выбирают габаритные размеры .

Наименьшая толщина плоской прямоугольной матрицы может быть определена по формуле .

Значение К принимают в зависимости от величины — вре­менного сопротивления штампуемого материала (при К=1,3; К=1,0; К=0,8; К=0,6).

Расчетную толщину матрицы Н округляют до ближайшего большего значения по следующему ряду размеров толщин: 10, 16, 20, 25, 30, 35, 40 мм. Расстояние между краем матрицы и рабочим отверстием (наименьшее) принимают равным толщине матрицы Н.

Расчетную толщину матрицы Н округляют до ближайшего отверстия , если и , если (см. табл.2). Диаметр крепежных винтов и их коли­чество выбирают исходя из габаритных размеров матрицы (). Так, при до , при до , при до , при до и при до . Количество крепежных винтов при этом должно быть соответственно 4, 4, 4, 6, 8.

Форма профиля рабочего отверстия матрицы в значительной степени влияет на величину усилия штамповки и на продолжительность периода износа штампа до верхнего предела зазора. Имеется несколько разновидностей профилей рабочего отверстия матрицы, но наибольшее распространение в штамповочной практике получили матрицы двух типов: рабочее отверстие которых выполнено в виде пояска h определенной высоты (З...12мм), переходящего потом в коническое или цилиндрическое отверстие (рис. 8,а); с рабочим отверстием в виде конуса от верхней зеркальной их плоскости. Величина угла наклона в этом случае колеблется от 10' до 1° в зависимости от толщины штампуемого материала (рис. 8, б) [1, с. 393, табл.184].

Рис. 8. Профиль рабочего отверстия матрицы

Достоинством матриц первого типа является то, что они имеют достаточно прочную режущую кромку и не теряют при заточке своего рабочего размера. Недостатком их является скопление отхода или заготовок в рабочем отверстии, вследствие чего увеличивается трение вырубленной заготовки о стенки отверстия матрицы, что приводит к образованию обратного конуса при проталкивании заготовок.

В матрицах второго типа в процессе вырубки скапливается небольшое количество отходов или заготовок, благодаря чему значительно уменьшается трение их о стенки матрицы. Обратный конус здесь также будет меньше. Стойкость матриц этого типа будет выше, чем стойкость матриц с пояском.

На практике матрицу с пояском обычно применяют при вырубке с обратной выдачей заготовок (на штампах совмещенного действия) во избежание возможного заклинивания заготовок в отверстии матрицы, а также при зачистной штамповке. При вырубке заготовок на провал (их удаление через отверстие матрицы) успехом применяют матрицу с конусом от зеркальной поверхности.

Конфигурация матрицы определяется в основном контуром вырубаемой заготовки и характером выбранного раскроя. Матрицы со сложным режущим контуром у штампов мелких и средних размеров изготавливают составными (секционными, сборными

вкладышами, комбинированными).

Секционные матрицы составляются из двух или более секций, образующих контур рабочего отверстия (рис. 9,а). Применяются при длине рабочего окна или малой ее ширине (), или когда сложный контур матрицы труднодоступен для обработки.

Сборная матрица состоит из некаленой обоймы или корпуса основной части матрицы и одного или более каленых вкладышей (рис.9,6). Применяется при наличии в контуре резких выступов, малых размерах () и др.

Комбинированная матрица состоит из двух или более секций, которые запрессовываются один или более вкладышей, в совокупности образующих контур рабочего отверстия. Такую конструкцию рекомендуется применять в случае необходимости сочетания секционных матриц со сборными.

Линии стыков в составных и комбинированных матрицах устанавливаются с учетом следующих требований:

облегчение обработки рабочего отверстия;

возможность одновременной обработки нескольких секций.

Количество секций определяется конфигурацией штампуемой заготовки. Линия стыка секций должна проходить через центр дуги, соединяющей две стороны рабочего отверстия (рис. 9,в). Соединение секций составной матрицы должно исключать возможность их смещения в продольном и поперечном направлениях, что достигается путем соединения в замок; врезкой в обойму или плиту; креплением каждой секции винтами и штифтами (рис. 9,г).

Рис. 9. Варианты конструкции составных матриц (1, 2,3—секции матрицы)

Для первой и последующих операций вытяжки на прессах простого действия без прижима получили распространение два варианта матриц: с радиусом закругления ребра матрицы (рис. 10,а) и с входным конусом (рис.10,б). Для первой операции вытяжки на прессах двойного действия или на прессе простого действия с выталкивателем применяются матрицы с притуплённой выходной кромкой (рис. 10,в), а при формообразовании заготовки с прижимом—матрицы с упрощенной формой профиля (рис 10,г).

Ответственейшим геометрическим параметром вытяжной матрицы является радиус . Малые радиусы приводят к увеличению усилия вытяжки и, следовательно, к увеличению опасности разрыва детали, а слишком большие радиусы способствуют образованию складок. При однооперационной вытяжке без утонения круглых заготовок — для заготовок из мягкой стали и — для заготовок из мягкой латуни и алюминия (S— толщина исходной заготовки — ленты, полосы). Более конкретные материалы по выбору при формообразовании круглых и прямоугольных заготовок можно найти в справочниках и нормалях [8, 9].

Рис. 10. Варианты профиля вытяжных матриц

На процесс вытяжки существенное влияние оказывает высота цилиндрического пояска матрицы (см. рис. 10). Высокий поясок способствует налипанию металла, что приводит к быстрому износу матрицы, а низкий поясок — к перекосу вытяжки. Высота пояска в миллиметрах определяется зависимостью . Большее значение принимается для вытяжки заготовок из тонких материалов.

Пуансоны. В холодной листовой штамповке применяется большое количество пуансонов различного технологического назначения. Значительная часть из них не является типовой, а зависит от формы и характера штампуемых заготовок. Остановимся на конструкции и области применения наиболее типовых пуансонов разделительных и формообразующих штампов.

На рис. 11,а показан пуансон, выполненный заодно с хвостовиком. Применяется при штамповке мелких заготовок в штампах без верхней плиты. Для пробивки отверстий диаметром до 5 мм применяется ступенчатый пуансон с заплечиком (рис. 11,6), а при пробивке отверстий больших размеров (от 5 до 50 мм) — усиленный пуансон с буртиком (рис. 11,в). В случае близкого расположения пробивных пуансонов и конструктивной невозможности применения пуансонов с буртиком используются пуансоны, которые удерживаются от осевого перемещения расклепкой их головок (рис.11,г). Все, кроме первого, устанавливаются в пуансонодержателе. В случае возможного достижения удельной нагрузки свыше 10 кгс/мм² под пуансоном между пуансонодержателем и плитой штампа (верхней или нижней) устанавливают прокладку [8, табл. 180].

Резка (пробивка) металлов в штампах производится пуансонами преимущественно с углом резания . Пуансоны малого диаметра по торцу делаются гладкими, а большого диаметра — с выточкой. Пуансоны, предназначаемые для пробивки отверстий малого диаметра и глубиною более 4 мм, рекомендуется выполнять с углом резания . Для пробивки отверстий относительно больших диаметров в толстых листах рекомендуются пуансоны с заостренным центром или с вогнутой торцевой поверхностью. Такая форма обеспечивает более надежную устойчивость, так как предотвращает сдвиг пуансона в первый момент контакта его с поверхностью исходной заготовки (см. рис. 11)

Рис. 11. Основные типы круглых пуансонов (1 — пуансонодержатель, 2 — пуансон,

3 — прокладка)

Для пуансонов со сложным рабочим контуром надо предусматривать посадочную часть простой формы. При этом наибольшие размеры посадочной части должны совпадать с габаритами рабочего контура. Увеличение размеров посадочной части допускается в случае необходимости повышения прочности пуансона (рис. 12,а). Пуансоны, рабочий контур которых вписывается в окружность диаметром D < 10 мм (рис. 12,6), следует проектировать с круглой посадочной частью. Радиус R перехода от основания к рабочей части пуансона принимается 1...4мм, причем для малых величин b радиус R следует брать наименьший. При назначении высоты пуансона необходимо предусматривать припуск на перешлифование 2…6 мм.

Рис. 12. Конструкции пуансонов сложной формы (1 — контур посадочной поверхности,

2 — контур рабочей по­верхности)

На рис. 13 показаны конструкции типовых пуансонов для вытяжных штампов. По способу крепления различают: пуансон без пуансонодержателя (рис. 13,а), с пуансонодержателем и буртиком (рис. 13,6) с буртиком, создаваемым расклепкой (рис. 13,в). Последний применяется при (S — толщина штампуемого материала). В пуансонах следует предусмотреть центральный воздушный канал, чтобы облегчить съем с пуансона вытянутой заготовки. Диаметр воздушного канала следует выбирать равным 6...8% диаметра вытяжного пуансона.

Радиус пуансона при вытяжке заготовок с утонением зависит от толщины обрабатываемого материала: при , при . Кроме этого, для вытяжки с утонением пуансону па его рабочей части придают конусность 0,02...0,04 мм на высоту изделия для первых операций и 0,06 мм для последних, с целью облегчения съема заготовки с пуансона после вытяжки.

Геометрические параметры матрицы и пуансона гибочного штампа можно определить из РТМ34-65[9]. Там же приводится и конструкция этого рабочего инструмента.

Рис. 13. Типовые конструкции вытяжных пуансонов (1 — пу­ансон, 2 — хвостовик,

3 — плита, 4 — прокладка, 5 — пуансонодержатель)

Шаговые ножи. Шаговые ножи применяют в основном в штам­пах последовательного действия для обеспечения точной подачи полосы и повышения производительности. Их рекомендуется при­менять в многопереходных штампах, при небольшом шаге, когда нет возможности установить постоянные или временные упоры, при необходимости обрезки одной или двух сторон полосы для получения заготовки. В зависимости от конфигурации заготовки и требуемой точности подачи в штампе могут быть установлены один или два ножа. Наиболее распространенные конструктивные формы шаговых ножей показаны на рис. 14: наиболее простая в изготовлении форма, на рис. 14,а ее недостаток — образование «усиков» при затуплении ножа; более сложная форма на рис. 14,6, исключающая образование «усиков». Применение шаговых ножей обычно связано с дополнительным расходом материала (припуск Z), что особенно ощутимо при штамповке мелких заготовок. Расхода можно избежать, применяя ножи, изображенные на рис. 14,в, или располагая шаговые ножи в зоне отхода полосы (рис. 14,г) [8, 9].

Рис. 14. Конструктивные формы шаговых ложей (1— полоса, 2 — шаговый нож,

3 — выступ для предотвращения образования «усика», 4— подвижной упор, 5 — временные упоры, 6 — боко­вой прижим)

Съемники. Съемники вырубных штампов предназначаются для съема отходов полосы с пуансонов либо для придания точного направления пуансонам. Последнее может быть рекомендовано при следующих условиях: в штампах, не имеющих направляющих колонок; в многопуансонных штампах с различными размерами пуансонов; при вырубке тонколистовых () и неметаллических материалов в штампе с верхним прижимом. Основные типы съемников и область их применения смотрите в [8, табл.191] или в [9]

Фиксирующие детали штампов. Фиксирующие детали предназначаются для ориентации исходной заготовки в требуемом положении относительно рабочего инструмента. Способ фиксации заготовки в рабочей зоне штампа является весьма важным эксплуатационно-производственным фактором, определяющим как производительность и точность обработки, так и безопасность работы. К фиксирующим деталям относятся направляющие планки, упоры, фиксаторы и ловители. Рекомендации по выбору конструкции этих деталей смотрите в справочной литературе [8, табл. 186 — 189; 4].

Толкатели. Толкатели в штампе необходимы для принудительного удаления заготовки из рабочей зоны. Наиболее распространенной конструкцией толкателя является толкатель, в котором выталкивание заготовки осуществляется двумя регулируемыми упорами и выталкивающей планкой (траверсой), проходящей через прямоугольную прорезь в ползуне пресса. Конструкции таких толкателей показаны в работе [4, рис. 320] и на рис. 2.

Упругие элементы (детали). Упругие элементы (детали) в штампах используются в качестве привода. К ним прежде всего относятся: пружины, резина, полиуретан, сжатый воздух и жид­кость. В штампах их используют или в собранном виде (например, буферы) или в виде отдельных пружин и резиновых блоков.

Спиральные цилиндрические пружины сжатия применяют в штампах с широким диапазоном развиваемого усилия (ориенти­ровочно от 0,5 до 800 кгс). Часть их изготавливают одинарными, редко собранными в комплекты из двух или трех пружин. С по­мощью этих пружин приводится в действие большинство съемников, сбрасывателей, толкателей и других деталей штампа.

Кроме спиральных пружин в штампах получили широкое применение тарельчатые пружины, позволяющие создать значительные нагрузки при малых габаритах.

Перечисленные пружины являются настолько распространенной деталью конструкции штампа, что их изготавливают как нормализованные детали, а конструкторы штампов вместо расчета пружин производят их подбор по таблицам и нормалям [8,10, с.46]. В указанной литературе также показаны различные способы установки спиральных и тарельчатых пружин, рассмотрена область применения упругих элементов из резины и других материалов.

Крепежные детали штампов. Учитывая многоциклическую работу штампа со знакопеременным нагружением деталей и узлов, к выбору способа крепления предъявляют повышенные требования. Основными крепежными деталями внутри штампа являются винт с внутренним шестигранником, обеспечивающий по сравнению со шлицевым более прочное соединение, и цилиндрический штифт. Материал штифтов должен иметь твердость HRC_э 56...59. Наиболее целесообразно изготавливать штифты цианированными или цементированными из стали А12.

Число и диаметр деталей крепления назначают исходя из трех факторов: силового, конструктивного и масштабного [11]. Длина винтов не должна превышать норм, установленных практикой. Рекомендуется применять винты длиной, не превышающей восьми его диаметров. Следует стремиться к ограничению типоразмеров применяемых крепежных деталей в проектируемом штампе, что значительно облегчит труд изготовителей и наладчиков штампов.

Фиксация одного сборочного узла пакета штампа обычно обеспечивается с помощью двух цилиндрических штифтов (реже — четырех). Планируя размещение крепежа на рабочих деталях (рис. 15), подвергаемых закалке до высокой твердости, необходимо соблюдать нормы максимально допускаемых толщин стенок (перемычек), установленных практическим путем в зависимости от толщины соответствующих деталей и диаметров винтов, штифтов в миллиметрах (табл.4).

Рис. 15. Лимитированные места крепления рабочих частей пакета

Таблица 4

Минимально допускаемая толщина стенок в закалённых рабочих

деталях штампа при размещении деталей крепления

Обозначение (см. рис.14)	Высота, (толщина) H участка детали,мм	Диаметр винта (штифта), мм
B	10... 15		10,5		—	—	—	—
Св. 15 до 20	9,5					—	—
Св. 20 до 30	—						—
Св. 30 до 50	—	—
C	10... 15				—	—	—	—
Св. 15 до 20						—	—
Св. 20 до 30	—						—
Св. 30 до 50	—	—
E	10... 15	5,5	6,5		9,5	—	—	—
Св. 15 до 20	6,5	7,5		10,5	11,5		—
Св. 20 до 30	—	8,5					—
Св. 30 до 50	—	—

Оптимальным вариантом эффективного применения штифтов является фиксация с их помощью одновременно двух или трех деталей. По аналогии с винтом длина штифта также не должна пре­вышать 8d [8, табл. 174, 175].

При изготовлении штампов с составными (сборными) матрицами, когда невозможно применить обычное крепление винтами и штифтами, с успехом используется соединение и точная установка сборных матриц и пуансонов путем заливки их легкоплавким (сурмяно-свинцово-оловянно-висмутовым) сплавом или быстротвердеющей пластмассой (АТС-Т, стиракрил). Этот способ соединения деталей штампов рекомендуется применять при штамповке из листа толщиной 1... 1,5 мм [8, 11].