Проектирование штампов и штамповой оснастки. Бойко А.Ю., Гольцев А.М

облицовочных деталей из стальных материалов толщиной до 1,2 мм для автобусов, троллейбусов и вагонов. В целях увеличения стойкости этих штампов их рабочие и трущиеся поверхности покрывают металлическими накладками толщиной 2…6 мм или же к дереву прикручивают металлические полосы толщиной 15…20 мм. В деревяннорезиновых штампах матрица выполняется из дерева, а пуансон

— из резины. Эти штампы также используются для штамповки материалов толщиной до 1,5 мм.

При штамповке с растяжением металла используются деревянные модели, которые изготовляются из склеенных между собой деревянных брусков твердой породы. Для увеличения стойкости склеенные бруски облицовывают металлическим листом толщиной 1,5…2,0 мм. Действительные размеры и форма облицованных брусков должны соответствовать внутреннему профилю готового отштампованного полуфабриката.

Штампы из пластмасс с наполнителями. Пластмассы используются для изготовления целиком пуансонов и матриц вытяжных и формовочных штампов либо для облицовки рабочих поверхностей пуансонов, матриц и прижимов вытяжных штампов, а также для крепления рабочих частей, колонок и втулок в штампах. Применение пластмассовых штампов позволяет в три-четыре раза снизить массу штампов и значительно уменьшить трудоемкость их изготовления, благодаря чему они успешно используются в средне- и мелкосерийном производствах.

Пластмассы для штампов состоят из нескольких компонентов: искусственных смол, отвердителей, пластификаторов и наполнителей. Из смол для штампов применяются: термоустойчивая жидкая феноловая смола, высокомолекулярные эпоксидные смолы марок ЭД5, ЭД6, Э40 и полиэтиленовые смолы.

Для закрепления пуансона в пуансо-нодержателе, колонок и втулок в плитах блока, точного направления пуан-

400

сона в съемнике применяются пластмассы АСТ-Т (акрилопласты) и стиракрил ТШ. У пластмассы АСТ-Т предел прочности при изгибе составляет 80...120 МН/м2, при сжатии

— 120...160 МН/м2, твердость по Бринеллю 13...19, ударная вязкость 0,8...1,2 МДж/м2. У стиракрила предел прочности при изгибе равен 70...80 МН/м2, при сжатии 90 МН/м2, твердость по Бринеллю 12...15, ударная вязкость 1,2...1,5 МДж/м2. У пластмассовых штампов из феноловой смолы основание (опалубка) изготовляется из алюминиево-цинкового сплава или серого чугуна, на которые нанесен слой феноловой смолы толщиной 50…100 мм (в зависимости от размеров и формы штампа).

Пластмассой из феноловой смолы в холодном состоянии заливают металлическую форму. После затвердевания при определенной температуре пластмасса становится нерастворимой и не размягчается. Сопротивление сжатию равно 80 МН/м2, а разрыву — 36,5 МН/м2, твердость достигает 110 НВ. Выкрашиваемые участки штампа можно быстро восстановить добавлением пластмассы со специальным крепителем, способствующим лучшему схватыванию с основной отливкой и более быстрому затвердению. Работа на пластмассовых штампах производится без смазочного материала, так как пластмасса сама выполняет эту роль.

На крупных вытяжных и формовочных штампах в местах наиболее интенсивного износа — в местах образования складок — предусматривают металлические вставки, подогнанные по контуру детали штампа. Для предохранения прижима и пуансона от преждевременного разрушения крупные вытяжные и формовочные штампы снабжают металлическими поясами.

На рис. 4.103 представлен пластмассовый вытяжной штамп для изготовления лицевой детали кабины грузового автомобиля из стали марки 08 толщиной 0,9 мм, в конструкцию пуансона и прижима которого для увеличения прочности пескомассового каркаса на разрыв введены

401

металлические пояса. Облицовка штампа сделана из опоксипласта ЭЖ-1. Для уменьшения массы пуансона и экономии пескомассы в нем предусмотрены две полости, получаемые путем закладывания в пескомассу при его изготовлении деревянных вкладышей — коробок.

Рис. 4.103. Пластмассовый вытяжной штамп для изготовления лицевой летали кабины:

1 - упор: 2 - карман; 3 и 9 - вкладыши; 4 - пуансон; 5 - прижимное устройство: 6 - пояс; 7 - матрица: 8 - каркас.

402

Рис. 4.104. Вырубной штамп из эпоксидной смолы, армированный стальными полосами:

1 - cтальные плиты; 2 - пуансон;3 - матрица;4 - стальные полосы; 5 — подкладная плита;6 – прижимное устройство.

Штамп предназначен для пресса двойного действия. Масса штампа 6400 кг. Отштампованная деталь удаляется из матрицы двумя пружинными выталкивателями с резиновыми накладками, служащими для предохранения лицевой поверхности изготовляемой детали от вмятин. Снимается изделие со штампа механической рукой, смонтированной на прессе.

При использовании эпоксидных смол для вырубных штампов рабочие кромки матрицы и пуансона армируются стальными полосами (рис. 4.104) из стали марки У8А, имеющими после закалки твердость 56…58 HRCэ Полосы крепятся к пластмассовому корпусу штампа. Пуансон должен иметь в прижиме штампа направляющие устройства. Штампами такой конструкции можно изготавливать детали сложной конфигурации из стали толщиной до 1,5 мм и алюминия до 2 мм.

4.5.2. Универсальные штампы.

Универсальные штампы бывают различных типов: универсально переналаживаемые штампы, на которых выполняется комплексная штамповка, например вырубка, пробивка или гибка; универсальные штампы для поэлементной штамповки деталей, на которых производится только обработка отдельных конструктивных элементов контура деталей или отверстий, например обрезка углов, вырезка пазов и др.

Универсальность указанных штампов достигается за счет введения в их конструкции узлов и отдельных деталей, позволяющих изменять параметры штампуемых деталей или расположение штампуемых элементов относительно друг

403

друга. К таковым узлам можно отнести: регулируемые упоры и направляющие линейки; делительные устройства — масштабные линейки, нониусы и др., обеспечивающие различную фиксацию заготовки относительно рабочих частей штампа; быстросменные рабочие части; комбинированные рабочие детали, которые имеют несколько поверхностей с различной геометрической формой, соответствующей форме и размерам конкретных элементов на штампуемых деталях.

На универсально-переналаживаемых штампах заготовка фиксируется по упорам или шаблонам, а также более точно — при помощи специальных делительных устройств. По своему назначению универсально-переналаживаемые штампы делятся на отрезные, вырубные, пробивные, гибочные, вытяжные, формовочные и комбинированные.

Широко применяются также различные групповые блоки со сменными пакетными штампами без направляющих узлов и

снаправляющими узлами.

Взависимости от характера операции, габаритных размеров деталей, рода материала и серийности производства применяют и соответствующий тип штампа. Точность штамповки на обычных универсальных штампах находится в пределах 14-го квалитета точности, а при наличии специальных делительных устройств можно достигнуть 12-го квалитета точности.

На рис. 4.105 приведена типовая конструкция универсально-переналаживаемого штампа для штамповки ^ деталей по элементам, например вырубки прямых углов и пазов в заготовках. На нижней плите 1 установлены и закреплены винтами и штифтами обойма 2 и четыре секции — бруски составной матрицы 3. По боковым пазам обоймы можно передвигать до требуемого положения сменные подвижные планки — упоры 11 с отверстиями (или вырезами) для крепежных болтов 9. В соответствии с расположением этих упоров относительно пуансона 5 определяется необходимый размер требуемой вырезки угла или прорезки

404

паза в заготовке 12. Пуансон 5 закреплен в пуансонодержателе 7, прикрепленном к верхней плите 6 винтами и штифтами. Кроме того, пуансон имеет еще и направляющие упорные выступы 4, скользящие в вырубной матрице, которые не должны выходить из нее больше чем на зазор, равный толщине материала плюс 1 мм. Положение упоров 11 устанавливается по масштабно-координатным линейкам 10 и фиксируется гайками 8.

Рис. 4.105. Универсально-переналаживаемый штамп для вырубки прямых углов и пазов в листовых деталях.

Наибольшие размеры вырубаемого угла на этом штампе 80×130 мм при толщине материала (сталь) до 3 мм. На универсально-переналаживаемом штампе можно также отрезать от полосы или ленты заготовки различных длины и ширины, установив по требуемым размерам упоры 11.

405

На рис. 4.106 представлен универсальный штамп оригинальной конструкции, предназначенный для гибки П- образных деталей различных видов, размеров и радиусов сопряжений полок. В этом штампе пуансон является сборным, а матрица — раздвижной. Пуансон состоит из боковых пластин 3 и 6 и прокладок 4.

Рис. 4.106. Групповой универсально-переналаживаемый штамп для гибки деталей типа скобы.

Боковые пластины имеют различные радиусы закругления ребер для получения у штампуемых скоб различных радиусов сопряжений полок. Ширина скобы регулируется в пределах от 50 до 100 мм за счет использования прокладок различных типоразмеров, а высота — в пределах от 2 до 95 мм за счет использования прокладок 4, с пластинами 3 и 6 и прокладок 5 различной высоты.

На нижней плите блока имеются стойки 1 и 8, которые устанавливаются и закрепляются с помощью болтов и рифелей через каждые 0,5 мм. К стойкам крепятся щеки — бруски

406

матрицы 2 и 7, имеющие на ребрах радиусы закругления 1, 2, 3 и 4 мм. Для ориентированной укладки заготовок на стойках устроены регулируемые фиксаторы 11.

Для обеспечения требуемой высоты скобы и выталкивания ее из штампа между его стойками устанавливается набор плиток-выталкивателей 9, действующих от пневматического или пружинного буфера через стержень 10. Эти блоки устанавливаются на кривошипные (эксцентриковые) прессы с усилием в 220 и 1000 кН и с длиной хода ползуна 80 и 100 мм.

4.5.3. Сменные пакетные штампы и сменные комплекты инструментов.

При штамповке деталей по элементам из штучных заготовок рекомендуется иметь набор сменных однопереходных штампов или сменных комплектов инструментов, осуществляющих отрезку и вырубку (части) деталей по прямым линиям, обрезку деталей по дуге заданного радиуса, прорезку пазов, пробивку отверстий различных диаметров, гибку под различными углами и т. д. Помимо однопереходных штампов поэлементной штамповки применяются и переналаживаемые штампы комплексной штамповки, используемые для одновременной пробивки отверстий и обрезки углов деталей по дуге заданного радиуса и др.

Пример разработки конструкции сменного пакетного штампа (СПШ) совмещенного действия с использованием деталей многократного применения рассмотрим по рис. 4.19. СПШ совмещенного действия состоит из нижней 1 и верхней 8 плит, спаренных колонками 11, 25 и втулками 3, 9, 10 и 12, универсального съемника матрицы 5, пуансон-матрицы 22, плиты буфера 2, промежуточной плиты 7, толкателей 14 и деталей крепления 6, 23 и 24. Направляющие втулки закреплены в нижней и верхней плитах эпоксидным клеем и предназначены для обеспечения заданного положения пакета при установке на фиксаторы блока. Втулки 9 и колонки 25

407

позволяют при смене штампуемых деталей производить крепление пуансона-матрицы 22 и пуансонов 13 акриловыми пластмассовыми элементами крепления 1 6 , 1 7 , 20 и 21 непосредственно в пакете. Для съема полосы с пуансонаматрицы применяют унифицированный съемник 4, в который вставлена подкладка 19.

При мелкосерийном выпуске деталей из листовых материалов для матрицы (пуансона-матрицы) рекомендуется применять особый сплав на медной основе вместо инструментальной стали. Этот сплав обладает свойствами, позволяющими: упростить и удешевить технологический процесс изготовления СПШ, так как матрицу можно изготовлять методом литья; повысить стойкость СПШ, в особенности при штамповке деталей из тонколистовых материалов.

4.6. Многопозиционные штампы для объемной штамповки.

Многопозиционные штампы при крупносерийном и массовом производствах целесообразно применять для холодной объемной штамповки сложных по конфигурации деталей, требующих для своего изготовления двух и более переходов. По расположению рабочих вставок (позиций) они могут быть подразделены на два основных вида: с линейным и круговым расположением. Штампы первого вида, как правило, имеют колонки и втулки, штампы второго вида могут быть и без направляющих устройств. Часто в них встраивают механизмы для подачи заготовок, транспортировки их от позиции к позиции и удаления готовых деталей. При линейном расположении вставок штампы имеют грейферный механизм переноса, при круговом — револьверный.

Трехпозиционный штамп для холодной объемной штамповки ступенчатого вала-шестерни (рис. 4.107, а) имеет линейное расположение вставок и выполняет следующие операции: редуцирование с образованием трех ступеней, второе редуцирование хвостовой части и предварительную высадку головки, третье редуцирование с образованием

408

дополнительных ступеней на хвостовой части и окончательную высадку головки. Штамп имеет следующие конструктивные особенности: отсутствие направляющих колонок и втулок; крепление матричных вставок с помощью прямоугольных обойм с наклонными сторонами и клиньев.

Рис. 4.107. Многопозиционный штамп с линейным рпсположением рабочих деталей для выдавливания вала-

шестерни.

409