Учебное пособие 800680

жесткости не менее 1 млн циклов. Поэтому резину в твердосплавных штампах применять не рекомендуется. Витые или тарельчатые пружины перед установкой на штамп следует подвергать дополнительной проверке на надежность.

В случае ограниченности пространства для установки необходимого числа тарельчатых пружин рекомендуется применять их сдвоенными и строенными.

Следует учитывать, что общий центр давления упругих элементов штампа должен совпадать с центром давления штампа. Несовпадение центров резко уменьшает стойкость разделительных твердосплавных штампов.

Как показала практика, в твердосплавных штампах с успехом можно применять упругие элементы буферных устройств из полиуретана. Полиуретан марок СКУ-ПФЛ и СКУ-7Л в отличие от резины не разлагается под воздействием масел, позволяет увеличить удельную нагрузку с 2 до 32 Н/мм2, а число циклов повысить с 50 тыс. до 1 млн (при сжатии упругих элементов буферного устройства до 15 %).

Усилие деформирования подушки (плиты) буферного устройства из полиуретана зависит от его модуля упругости, жесткости применяемого материала и коэффициента формы подушки:

Кбф = Fосн/Fбок

где Fосн — площадь основания, мм2; F6oк — площадь боковой поверхности, мм2.

Штампы с технологическим усилием более 250 кН рекомендуется устанавливать только на подштамповые плиты. Размеры провальных окон в подштамповой плите не должны превышать соответствующие провальные окна в плите штампа более чем на 20 %.

3.2.6. Влияние технологии изготовления рабочих деталей твердосплавных штампов на их конструкцию.

Варианты изготовления матриц. Матрицы твердосплавных штампов изготовляют профильным и

90

координатным шлифованием, а также электроэрозионным методом на вырезных станках с помощью непрофилированного электрода-проволоки. Изготовление матриц электроэрозионным методом имеет ряд преимуществ перед шлифованием: не требует высокой квалификации исполнителей, обеспечивает более высокую производительность, возможна обработка в автоматическом режиме на станках с ЧПУ.

При обработке рабочих окон матриц для разделительных операций одновременно с вырезкой целесообразно обеспечить образование уклонов. При этом матрицы для вырубкипробивки деталей из материала толщиной свыше 0,4 мм можно изготовлять без последующей слесарной обработки.

Уклон по контуру окна матрицы получают с помощью специального приспособления, где наклон в каждой точке осуществляют по специальной программе либо методом эквидистантных программ.

Варианты изготовления пуансонов. Изготовление сложнопрофильных твердосплавных пуансонов с равномерным зазором по матрице связано с определенными трудностями. Поэтому инструментальные предприятия предпочитают выпускать штампы для разделительных операций с твердосплавными матрицами и стальными пуансонами.

Метод обратного электроэрозионного прошивания с применением промежуточных копиров известен под названием обратного копирования. Суть его в том, что на электроэрозионном копировально-прошивочном станке по пластинчатому электроду-копиру с предварительно обработанным с высокой точностью окном прошивается (копируется) рабочий контур пуансона. Таким методом можно получить пуансон с равномерным зазором относительно матрицы. Метод очень эффективен, так как с его помощью из цельной заготовки простой формы в сечении (прямоугольник, цилиндр) можно получить в автоматическом режиме пуансоны с рабочими контурами самых сложных форм и даже узел из нескольких

91

пуансонов, имеющих общее основание. Указанным методом пуансоны изготовляют с минимальными радиусами перехода от рабочей части к основанию. Основание пуансона должно быть больше рабочей части не менее чем на 0,5 мм на сторону.

Развитием этого метода является метод комплексного сопряжения узла всех пуансонов штампа. Суть метода заключается в одновременной обратной прошивке всех фасонных пуансонов штампа пластинчатым электродом, расположенным над матрицей, причем электрод изолирован от матрицы, а прошивка выполнена на направляющих штампа. Этот метод позволяет равномерно распределить зазоры, упростить и автоматизировать сборку.

К окончательно изготовленной матрице через изоляционные прокладки крепится заготовка пластинчатого электрода. По матрице на электроэрозионном копировальном станке вырезают пластинчатый электрод, имеющий столько фасонных окон, сколько фасонных пуансонов нужно изготовить по матрице. Так как все окна вырезаются с одной установки узла электродов относительно матрицы, взаимное расположение окон в узле электродов соответствует взаимному расположению окон матрицы, а форма окон повторяет форму окон матрицы. Не снимая узел электродов с матрицы, его устанавливают на нижнюю плиту блока штампа в рабочее положение, фиксируют пакет с помощью штифтов и закрепляют винтами. После этого на колонки штампа надевают верхнюю плиту. К ней штифтами и винтами прикреплен узел пуансонодержателя, в котором запрессованы заготовки фасонных пуансонов. Заготовки пуансонов имеют припуски на электроэрозионную обратную прошивку. Узел пуансонодержателя закрепляется тем же крепежом, которым он будет крепиться при работе штампа.

В таком виде штамп ставится на стол электроэрозионного прошивочного станка, нижняя плита крепится к столу, верхняя

— к шпинделю, подводится питание к пластинчатому электроду и пуансонодержателю и производится обратная

92

прошивка всех пуансонов штампа.

Так как пластинчатый электрод (шаблон) вырезается по матрице, после обратной прошивки автоматически получается равномерный зазор между контуром отверстия матрицы и пуансона. Поскольку сохраняется единство конструкторских и технологических баз (прошивка проводится в том же положении, в котором штамп будет работать на прессе), равномерный зазор сохраняется при эксплуатации штампа.

Описанная конструкция штампа учитывает все преимущества электротехнологических методов сопряжения пуансонов с матрицей. Она обеспечивает: простоту сборки; отсутствие операций, требующих высокой квалификации исполнителей; возможность применения пуансонов повышенной жесткости (монолитных и с укороченной рабочей частью). Кроме того, она исключает сложную и плохо контролируемую операцию слесарной установки пуансонов по матрице с равномерным зазором. Такая конструкция позволяет также резко снизить требования к точности взаимного расположения посадочных окон в пуансонодержателе, так как припуск на обратную прошивку пуансонов достаточно велик (0,5…1,0 мм на сторону).

3.3. Системы сокращенного и ускоренного проектирования штампов.

Сокращение сроков разработки конструкторской документации (КД) при проектировании штампов достигается применением различных систем сокращенного и ускоренного проектирования штампов (СПрШ).

Все системы СПрШ основываются на высокой унификации конструкций штампов, их узлов и деталей. Поэтому применению СПрШ должны предшествовать работы по унификации.

Основные системы СПрШ, их особенности и рекомендации по применению приведены в табл. 3.8.

Системы СПрШ могут использоваться самостоятельно, а

93

также являться основой для автоматизированного проектирования (САПР) штампов. Наиболее рационально применение методов сокращенного и ускоренного проектирования штампов с использованием элементов АС на базе программ MS Office.

Таблица 3.8 Основные системы сокращѐнного и ускоренного

проектирования штампов.

3.3.1. Сокращенное проектирование штампов с применением нормативных документов

Система СПНД основана на разработанных и принятых для данного предприятия стандартизованных конструкциях штампов, стандартных блоков, пакетов и деталей штампов, в

94

том числе деталей общего назначения. На предприятии разрабатывается ряд нормативных документов: стандарты предприятия, инструкции, рекомендации и др., оговаривающие конструктивные особенности и особенности доработок отдельных стандартизованных деталей (заготовок) штампа.

При разработке КД конструктор выполняет только часть чертежей. Так, для штампов последовательного действия конструктор чертит лишь сборочный чертеж, включающий операционный чертеж, раскрой полосы, чертежи матрицы, пуансонов, а при наличии шаговых ножей — направляющих планок.

Втехнических требованиях указывают особенности изготовления деталей, которым необходима доработка. Например: «Рабочие окна в съемнике согласовать с матрицей и выполнить по нормативному документу «В пуансонодержателе рабочие окна согласовать с матрицей, отверстия под штифты выполнить в сборе, остальное — по документу №...»; «Разделка провальных окон в нижней плите типа А/8 по документу и т. п.

Внормативных документах [стандартах предприятия (СтП), инструкциях, рекомендациях] должны быть предусмотрены: диаметры отверстий в пуансонодержателе и съемнике для направления и посадки круглых пуансонов;

конструктивные особенности пуансонодержателя при креплении к нему пуансонов с помощью крепежа; изготовление выборки под бурты близко расположенных пуансонов; особенности при креплении пуансонов быстротвердеющими пластмассами и др. Кроме этого, для съемника должны быть учтены особенности изготовления ступенчатых окон, окон со вставками, изготовления выборок для облегчения прохода полосы и др. Для изготовления провальных окон в нижней плите предусматривают различные варианты исполнения в зависимости от толщины штампуемого материала, ширины перемычки и наличия консольного элемента в окне матрицы.

Порядок проектирования штампов в общем случае

95

включает: определение принципиальной конструкции штампа и на ее основе выбор типовой конструкции; назначение необходимого типоразмера штампа с учетом габаритных размеров детали, количества позиций (шагов) и оборудования; выбор блока и пакета штампа; подбор деталей штампа общего назначения; выполнение операционного чертежа изделия и схемы раскроя полосы; разработка сборочного чертежа штампа согласно выбранной типовой конструкции (сборочный чертеж должен содержать технические требования и необходимую информацию для изготовления и эксплуатации штампа); заполнение бланков спецификации; разработку чертежей матрицы, пуансонов и других деталей с указанием технических требований, включая технические требования на сопрягаемые

сними детали. Если на сопрягаемые детали не выполняются чертежи, то указываются нормативные документы, по которым выполняются эти детали.

Кпреимуществам системы СПНД можно отнести сравнительно небольшой объем подготовительных работ и простоту освоения. Недостатки — некоторое усложнение механической обработки деталей штампа, так как рабочему приходится пользоваться целым рядом документов, определять по этим документам особенности, касающиеся данного штампа

сучетом типа, типоразмера изготовляемой детали и других данных.

По системе СПНД может быть выполнена КД на все виды штампов. Не рекомендуется проектировать по системе СПНД особосложные штампы, например: многопереходные вытяжные штампы; штампы, совмещающие разделительные и формоизменяющие операции; высокоточные штампы, в том числе с запрессовкой штампуемого изделия в полосу. Эти ограничения связаны с тем, что согласование большого числа исполнительных размеров по нормативным документам затруднено.

96

3.3.2. Ускоренное проектирование с выполнением конструкторской документации на одном листе.

Этот вид ускоренного проектирования является самым производительным. Он имеет два различных исполнения.

Первое исполнение не требует создания дополнительной базовой документации и основано на высокой квалификации исполнителей. На одном листе вычерчивают операционный чертеж штампуемой детали, схему раскроя полосы, матрицу, пуансоны и ряд других деталей с указанием технических требований. Однако в этом исполнении изготовление ряда деталей и сама сборка во многом перекладываются на рабочего исполнителя, а в некоторых случаях от исполнителя требуется выполнение дополнительных эскизов для проведения межоперационных работ. При этом не всегда надежно обеспечивается качество штампов. Это исполнение не получило широкого применения на отечественных машиностроительных предприятиях.

Второе исполнение основано на использовании дополняющей базовой документации, обеспечивающей четкое и однозначное выполнение всех деталей и сборку штампа. Оно требует высокой унификации и стандартизации конструкций узлов, деталей и заготовок штампа, а в большинстве случаев и унификации технологических процессов их изготовления. Во втором случае система комплексно решает вопросы сокращения цикла и трудоемкости всех процессов от проектирования до изготовления (включая разработку технологических процессов изготовления), а в ряде случаев и вопросы повышения производительности и улучшения условий эксплуатации штампов. Но при этом выбор типов и конструкций штампов строго ограничен. На основе системы в настоящее время внедрено проектирование следующих типов штампов: унифицированные штампы для разделительных операций с прошитой матрицей и жестким съемником (УШПМ); такие же штампы, изготовляемые автоматизированными методами электротехнологии (монолитные штампы); гамма конструкций унифицированных безблочных, штампов к быстроходным прессам-автоматам,

97

включающая твердосплавные штампы, унифицированные штампы для гибки (УШГ).

Для серии УШПМ, например, на одном из предприятий предусмотрены стандарты на блоки и пакеты 16 типоразмеров. Блоки дифференцированы в зависимости от закрепления направляющих элементов (с использованием пластмасс и запрессовкой). Толщины плит и детали крепежа в пакетах унифицированы. Заготовки всех деталей штампов стандартизованы таким образом, что после незначительной доработки деталь можно использовать в штампе. Максимально сокращено число типов, например высота пуансонов и шаговых ножей составляет 45 мм независимо от типоразмера матрицы. Заготовки шаговых ножей изготовляют шириной сечения в плане 8 мм с дискретностью по длине сечения в плане 1…2 мм в диапазоне от 6 до 42 мм по ширине (заготовки шаговых ножей используются в штампе без дополнительной доработки).

Допуск на длину сечения в плане шагового ножа 0,02 мм. При необходимости применения для данного штампа шагового ножа длиной сечения в плане 15,2 мм стандартную заготовку длиной сечения в плане 16 мм дошлифовывают по одной плоскости до нужного размера. Причем код заготовки шагового ножа конструктор указывает в спецификации при разработке конструкторской документации.

Круглые пуансоны стандартизованы и поставляются окончательно обработанными, но обязательно с центровыми отверстиями или наружными центрами. Поэтому при необходимости дорабатывается на нужный размер только рабочая поверхность пуансона. Код заготовки пуансона для доработки также указывают в спецификации.

Подобным образом унифицированы и стандартизованы остальные детали серии УШПМ, пакеты и детали штампов к быстроходным прессам-автоматам, детали, пакеты и блоки серии УШГ, детали и пакеты монолитных штампов.

На рис. 3.7 представлена типовая конструкция штампа последовательного действия с неподвижным съемником серии УШПМ. Штамп изготовляют из стандартных заготовок по

98

единым базовым технологическим процессам.

Матрицу 5 изготовляют из стали Х12М высотой 16 мм независимо от типоразмера, ее твердость после термообработки 57…61 НRСэ. Для изготовления матрицы можно использовать сталь У8А, но при этом стойкость штампа снижается до 50 %. Высота рабочего пояска в отверстиях матрицы равна 6…8 мм, рабочий уклон постоянен, независимо

Рис 3.7. Штамп последовательного действия с неподвижным съѐмником серии УШПМ.

99