3.3. Ударная штамповка резиной

При ударной штамповке резиной производится удар по жесткому формоизменяющему элементу с уложенной на нем заготовкой, резиновой подушкой, заключенной в контейнер. В данном случае для формоизменения заготовки используют кинетическую энергию частей, движущихся вместе с резиновой подушкой.

Ударную штамповку обычно ведут с использованием листоштам- повочных молотов типа МЛ, однако это не исключает применения молотов другого типа.

Рис. 50. Схема установки для ударной штамповки резиной:

1 — стессель молота;; 2 — резиновая подушка; 3 — контейнер; 4 — жесткий формоизменяющий элемент; 5 — рабочий стол; 6-колонна молота; 7- заготовка детали

Схема установки для ударной штамповки приведена на рис. 50. Контейнер закрепляют на стесселе молота. Жесткий формоизменя- ющий элемент штампа (пуансон) устанавливают на рабочем столе молота. Пуансон должен свободно входить в контейнер с зазорами порядка 3—4 мм. Под влиянием удара в резиновой подушке разви- ваются давления, и подушка обжимает заготовку по жесткому формоизменяющему элементу.

При ударной штамповке резиной применяют три схемы (рис. 51): I схема —без прижима с резиновой подушкой, работающей в качестве пуансона; II схема — без прижима с резиновой подушкой, работа- ющей в качестве матрицы; III схема — с прижимом заготовки и резиновой подушкой, работающей в качестве пуансона.

Рис. 51. Схемы ударной штамповки резиной:

а — резина работает в качестве пуансона; б — резина работает в качестве матрицы; 1 — контейнер; 2 — резиновая подушка; 3- мат- рица; 4 — подпор; 5 — пуансон; 6 — центрирующая плита

Величина максимального давления, развиваемого резиновыми подушками, зависит от веса падающих частей молота и высоты, с которой они падают, что определяет силу удара.

В ряде случаев при больших степенях деформаций штамповку производят за несколько ударов нарастающей силы, при этом в зонах с максимальной степенью формоизменения подкладывают резину или принимают другие меры, ограничивающие степень формоизменения.

Иногда применяют промежуточные отжиги. Такая система штамповки позволяет сократить количество необходимой оснастки, так как на одной и той же матрице можно штамповать несколько переходов.

В ряде случаев при проектировании процессов штамповки необходимо знать величину давления, развиваемого резиновой подушкой при ударе, т. е. определить Q_P:

(38)

где Q _p — давление, развиваемое резиновой подушкой;

Н_с — высота подъема стесееля;

G — вес падающих частей;

F—рабочее зеркало резиновой подушки.

Давление резиновой подушки Q_p легко определить из условия равенства кинетической энергии падающих частей штампа а энергии деформации подушки:

(39)

Кинетическая энергия падающих частей штампа:

(40)

где G—общий вес падающих частей (включая вес контейнера);

Vo —скорость падающих частей в момент контакта резины с матрицей.

Определим потенциальную энергию деформации резиновой по- душки.

Из теории пластичности известно, что удельная энергия деформированного элемента тела равна:

(41)

где напряжения в конце процесса деформирования по осям х, у, z;

— соответствующие этим напряжениям деформации.

Деформацией контейнера пренебрегаем, полагая, что он представля- ет собой абсолютно жесткую систему. Тогда деформации

ε₂ = ε₃ = 0,

и выражение (41) принимает для этого случая следующий вид:

(42)

Потенциальная энергия резиновой подушки будет выражена соотношением;

(43)

где R — радиус рабочего зеркала резиновой подушки,

Η — толщина резиновой подушки,

Деформация резиновой подушки может быть выражена через додуль объемного сжатия резины Ер = 21 000 кГ/см:

(44)

но напряжение соответствует давлению, развиваемому рези- новой подушкой, т. е.

.

Следовательно,

(45)

Тогда

(46)

Подставляя в формулу (39) значения и , получаем:

откуда после преобразований получаем:

(47)

где V₀-скорость, меньшая скорости свободного падения движущихся частей штампа. , так как существуют силы трения в направляющих штампа, замедляющие движение штампа. Значения приведены в табл. 1.1.

Расчет по этим соотношениям дает точность, достаточную для практики. Более точные соотношения требуют учета уширения контейнера при ударе, деформаций системы молота и учёта других факторов. Однако соотношения получаются очень сложными и в практике трудно применимыми.

Основными достоинствами метода ударной штамповки резиной являются следующие:

1. Отсутствие гидропрессов. Молоты, применяемые при ударной штамповке резиной, устроены значительно проще.

Расчеты и экспериментальные работы показывают, что энергия одного удара молота типа МЛ с массой падающих частей 1 000 кг при использовании максимального подъема стесселя достаточна для штамповки деталей, которые при обычной штамповке резиной потребовали бы гидропресс с усилием 4…5 МН. Молот типа МЛ с массой падающих частей 5 000 кг эквивалентен гидравлическому прессу 20…25 МН.

2. Оснастка проста в изготовлении; не требуется подгонки матрицы под пуансон. Один из формоизменяющих элементов универсален и представляет собой резиновую подушку.

3.Кратковременность контакта резиновой подушки с заготовкой допускает изменение формы заготовок в нагретом виде.

4.Импульсный характер деформирования допускает большие степени формоизменения, т. е. уменьшение количества переходов.

Основным недостатком метода ударной штамповки резиной является некоторая ограниченность максимальных размеров штампуемых деталей и комплекса выполняемых операций.