книги из ГПНТБ / Скворцов, Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки подготовительные работы

Оба процесса являются завершающими процессами обработки рабочих деталей. Хромирование сопровождается увеличением раз­ мера детали на толщину слоя покрытия, что следует учитывать при простановке размеров и изготовлении. При азотировании (как и при цементации) происходит насыщение поверхности слоя без увеличения размеров. Однако необходима некоторая дово­ дочная операция из-за незначительного коробления насыщенного слоя.

Э л е к т р о й с к р о в о е у п р о ч н е н и е производят гра­ фитовым или твердосплавным электродами. Процесс упрочнения графитовым электродом сопровождается цементацией и поверх­ ностной закалкой. Лучшие результаты достигаются при упрочне­ нии твердосплавным электродом типа Т15К6.

Стойкость рабочих деталей, упрочненных химико-термичес­

Разновидностью электроискрового упрочнения является леги­ рование поверхности сталей Х12М слоем карбида молибдена или другими элементами.

Б о р и р о в а н и е поверхности углеродистых сталей повы­ шает их стойкость в несколько раз.

Создан новый метод упрочнения — покрытие рабочих частей карбидом титана в вакууме при относительно высокой темпера­ туре. Покрытие слоем 0,01—0,02 мм создается за счет молекуляр­ ного сцепления частичек карбида титана с упрочняемым металлом. Стойкость рабочих деталей повышается в десятки раз.

Метод упрочнения накаткой поверхности пуансонов или ма­ трицы прежде всего эффективен для пуансонов малого диаметра, работающих в тяжелых условиях.

М е с т н у ю з а к а л к у применяют для упрочнения поверх­ ности крупногабаритных стальных или чугунных деталей, полу­ чаемых литьем, а также некоторых стальных деталей, получаемых ковкой и прокаткой. Твердость поверхности может достигать твердости поверхности при обычной закалке. Нагрев осущест­ вляется или газовой горелкой или токами высокой частоты.

Н а п л а в к у л и т ы м т в е р д ы м с п л а в о м применяют для рабочих деталей разделительных и формообразующих штам­ пов. Наплавку можно производить на любые стали. Однако целе­ сообразнее для основания наплавки использовать низкоуглеро­ дистые или любые конструкционные стали, наиболее приемлемой является сталь 35.

Электроды изготовляют из твердых сплавов марок ЦН-4, ЦН-5, сормайт и др. Наплавляемый валик может быть разной формы и размеров, но в целях экономии твердого сплава рекомендуется сокращать их до минимума. Достаточно, например, если на рабо­ чей детали, в зоне режущей кромки, будет выполнена наплавка в виде фаски под углом 45° или тонкого слоя (рис. 79). Твердость наплавленного металла составляет HRC 50—54.

160

Хорошие результаты также достигаются при наплавке рабо­ чей части пуансона и матрицы электродами типа ЭН-60М. В этом случае пуансон и матрицу изготовляют из сталей 45 или 40Х. Твердость наплавленной части HRC 55—60. Такими электродами можно наплавлять разрушенные элементы рабочих деталей из сталей У8А, У10А и др.

Стойкость наплавленного слоя в несколько раз выше стойкости инструментальных сталей.

Ц е м е н т а ц и ю применяют для насыщения поверхности металла углеродом. Глубина цементованного слоя 0,5—1,0 мм,

смазках при штамповке.

В заключение отметим, что при рациональном выполнении тер­ мообработки стали можно достичь высокой стойкости рабочих деталей без дополнительного упрочнения. Например, после сту­ пенчатой (изотермической) закалки стойкость инструментальных углеродистых сталей увеличивается в 1,5 раза, приближаясь к стойкости сталей группы Х12М и ХВГ. Сущность ступенчатой закалки заключается в следующем. Рабочие детали, нагретые до температуры закалки, охлаждают в щелочной среде (КОН или NaOH), затем после нескольких минут выдержки охлаждают на воздухе или в обычной жидкости (воде, масле). При такой за­ калке не требуются доводочные операции (шлифование и др.).

Очень большое значение имеют процессы упрочнения пласт­ массовых деталей штампов.

Пластмассовые рабочие детали формообразующих штампов экономически оправданы и им принадлежит будущее. Однако, как указывалось выше, твердость их поверхности невысокая,

ГЛАВА IV

КРЕПЛЕНИЕ РАБОЧИХ ЧАСТЕЙ ШТАМПОВ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для взаимного соединения различных деталей и частей штам­ пов применяют несколько способов крепления. В зависимости от назначения собираемых деталей соединение может быть непод­ вижным и подвижным.

Неподвижные соединения делятся на неразъемные и разъемные. Первые выполняют сваркой, пайкой, склеиванием, расклепкой и заливкой легкоплавкими сплавами (рис. 80); вторые — чаще всего винтами, штифтами, с помощью различных посадок и т. д.

Подвижные соединения могут быть только разъемными, по­ этому их собирают преимущественно с помощью винтов.

Устойчивые рабочие детали, высота у которых в направлении крепления значительно меньше других размеров, при взаимном соединении с несущими деталями, непосредственно примыкают к ним. Необходимость в применении обойм, державок и врезки возникает только в особых случаях.

Длинные неустойчивые детали рекомендуется крепить при помощи посадок с натягом. При этом возможны два способа: непосредственная врезка в несущую плиту или применение про­ межуточной детали в качестве державки (см. рис. 91 и 93).

§ 2. ВЫБОР И РА ЗМЕЩЕНИЕ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Точная взаимная фиксация рабочих деталей возможна только при надежном их креплении. Основными крепежными деталями являются тестированные винты н цилиндрические штифты.

Работа штампа связана с динамическими нагрузками, поэтому необходимо применять винты с более прочными головками. Наиболее часто используют в штампах винты с внутренним шести­ гранником, головки которых, в отличие от наружных шестигран­ ников, легко заглубляются в скрепляемые детали. Значительно реже используют винты с наружным шестигранником.

Для основного крепления не следует применять винты со шлицами, так как при свертывании деталей они не обеспечивают достаточного натяга в соединении. Кроме того, первоначальная прямоугольная форма шлицев на головках винтов сохраняется недолго, что затрудняет их применение.

Однако это не значит, что винты со шлицем должны быть полностью исключены из номенклатуры крепежных деталей штам­ пов. Иногда они необходимы. Например, тонкие детали типа про­ кладок, подкладок, неподвижных фиксаторов удобно крепить винтами с потайной головкой (рис. 81).

Заметим, что винты с потайной головкой не рекомендуется использовать для деталей штампа, регулируемых перемещением относительно деталей крепления. Например, нередко возникает потребность в регулировке фиксаторов, в которые вкладывают штампуемые полуфабрикаты (рис. 82). При винтах с потайной головкой регулировка становится затруднительной или совсем невозможной. Поэтому регулируемые детали наиболее целесо­ образно крепить винтами с цилиндрической головкой со шлицем или лучше с внутренним шестигранником.

Шлицевые винты с цилиндрической головкой рекомендуется ис­ пользовать только для сборки неответственных и несиловых узлов.

Штифты служат для взаимной фиксации деталей штампа, их изготовляют по 2-му классу точности. Штифты, сопрягаются с отверстиями по глухой посадке (Г). В отличие от винта, воспри­ нимающего нагрузку вдоль оси, штифт может удерживать детали от смещения только в направлении, перпендикулярном его оси. Таким образом, он работает на смятие, изгиб и срез.

164

Число и диаметр деталей крепления назначают исходя из двух факторов: силового и конструктивного. Силовой расчет проводят с учетом возникающих усилий в рабочих и вспомогательных звеньях штампа, что предопределяет нагрузки на крепежные детали

(винты, штифты).

относится совмещенная вырубка детали в штампе с хвостовым креплением (рис. 83, а).

Задаемся следующими данными:

1.Общее потребное усилие для вырубки детали Р — 60 000 кгс.

2.Усилие для проталкивания детали в верхней части штампа (через матрицу и пуансон) принимаем равным 7% общего усилия,

аусилие съема полосы с пуансон-матрицы — 3% [37]. Таким образом, усилие для проталкивания детали через матрицу

Qi = 60 000 -0,07 = 4200 кгс,

усилие съема полосы с пуансон-матрицы

165

5.Для крепления основных деталей штампа используем винты М12 с внутренним шестигранником, а для съемника 13 — специальные винты М10.

6.Допускаемые нагрузки на винты из стали 35 с учетом удар­ ных нагрузок составляют для ЛИ2 650 кгс, для М10 440 кгс [37].

7.Деталь через матрицу 4 проталкивается механическим тол­

кателем пресса в конце подъема ползуна.

8. Съем полосы с детали 11 осуществляется пружинами 7.

Р е ш е н и е . В момент проталкивания готовой детали через матрицу возникает следующее отрывное усилие:

Qi + <7 х = 4200 + 50 = 4250 кгс.

Верхнюю часть штампа удерживает хвостовик 2, для крепле­ ния которого требуется следующее число винтов М12:

Принимаем 6 винтов, что дает возможность поставить стан­ дартный хвостовик. Если расчетное число винтов 3 не раз­ мещается на фланце хвостовика, то ставят хвостовик другого типа, который способен выдержать большее усилие, или приме­ няют дополнительное крепление к ползуну. Матрица 4 и пуан­ соны 1 испытывают такое же отрывное усилие, как и хвостовик. Поэтому для крепления верхнего комплекта деталей берут также

166

шесть винтов М12, причем шесть винтов 5 для державки 6 и шесть винтов 12 для матрицы 4. Для крепления державки 10 с пуансонматрицей 11 требуется

1800 : 650 » 2,8,

т. е. достаточно трех винтов М12. Но державка 10 прямоугольная, поэтому устанавливают четыре винта 9.

Находим число специальных винтов 8 для съемника 13

1800 : 440 = 4,1.

Принимаем четыре винта М10.

Число и сечение болтов для крепления нижней части штампа к прессу в данном случае не определяют из-за отсутствия отрыв­ ных усилий. Последние могли быть равны разности Q3 — q2. Но эти усилия компенсируются давлением пружин 7. Поэтому нижнюю часть штампа в таких случаях крепят исходя не из сило­ вого фактора, а из удобства размещения прихватов или непосред­ ственно болтов. Однако для любого штампа должно быть не ме­ нее двух болтов.

Потребное число штифтов — шесть: два для верхней державки, два для матрицы и два для пуансон-матрицы. Здесь они выполняют только функции фиксаторов, не работая на срез, так как при зам­ кнутой резке цельным инструментом односторонних сдвигающих усилий не наблюдается. Поэтому к данному штампу штифты назначают конструктивно без учета силового фактора.

Значительно проще выбор крепежных деталей для группы штампов, в которых технологические процессы не вызывают от­ рывных усилий, а всевозможные сдвиги компенсируются жест­ костью конструкций.

Пример 2. В гибочных штампах для деталей с непараллель­ ными полками (рис. 83, б) пуансон 1 и секции матрицы 8 не испы­ тывают отрыва в процессе работы. Хвостовик 3 нагружается силой тяжести верха штампа, а пуансон только своим весом. В неболь­ ших конструкциях это требует установки винтов 2 и 4 малых се­

конструктивно. И только сечение резьбы специальных винтов 6 необходимо выбирать с учетом давления буфера пресса, так как при данном конструктивном исполнении винты могут оказаться нагруженными.

Разобранные два примера далеко не исчерпывают всех реко­ мендаций по выбору крепежных деталей. В зависимости от кон­ струкции штампа и совершаемых в нем процессов неизбежны част­ ные решения.

167

Конструктивный фактор является неотъемлемым дополнением к силовому. С помощью конструктивного фактора определяют размещение (планировку) крепежных деталей в деталях штампа. Только правильная планировка мест крепления дает возможность рационально использовать крепежные детали. В каждом случае нетрудно доказать, что при достаточном числе крепежных деталей, по при произвольном их размещении не всегда достигается на­ дежность соединения.

Иногда по конструктивным соображениям приходится увели­ чивать число винтов или штифтов, не считаясь с силовым факто­ ром. Также приходится искусственно увеличивать габаритные размеры деталей штампа, если не размещается расчетное число крепежных деталей.

Размер крепежных деталей зависит от размеров штампов (мас­ штаба) и от глубины крепления. Например, в крупногабаритных штампах, когда толщина плит измеряется сотнями миллиметров, несоразмерно будет выглядеть крепление основных деталей вин­ тами с диаметром, предположим, 8 мм, хотя по силовому расчету достаточно такого диаметра.

Длина винтов не должна превышать установленной в практике нормы. В противном случае не будет достигнут силовой эффект, так как чрезмерная длина вызывает недопустимое скручивание винта при завертывании стандартным ключом. Максимальная длина стержня /тах при основном (силовом) креплении не должка превышать (6—8) da.

Масштабный фактор должен быть понят правильно. Например, нельзя смешивать крепление основных деталей крупногабаритных штампов с мелкими вспомогательными деталями того же штампа, где могут быть вполне приемлемы более мелкие крепежные детали.

В конкретном штампе надо стремиться применять минималь­ ное число типоразмеров крепежных деталей. В противном случае при изготовлении штампа слесарю-сборщйку необходимо иметь большое разнообразие металлорежущего и вспомогательного ин­ струмента. Кроме того, при монтаже и демонтаже штампа большое число разных крепежных деталей вносит путаницу и излишнюю потерю времени.

Число штифтов для одного собираемого узла должно быть огра­ ниченным; обычно достаточно двух штифтов. Это число является оптимальным. Иногда для фиксации узких, но длинных деталей требуется три, а в некоторых случаях четыре штифта. .

Как уже указывалось, выбранные размеры крепежных дета­ лей в некоторой степени влияют на габаритные размеры деталей штампов. Например, если державку или фланец какой-либо де­ тали крепят винтами с полным погружением головок, то минималь­ ная толщина проектируемой части детали определяется высотой головки плюс некоторая толщина стенки f (рис. 84).

Глубина цековки под головку винта зависит от варианта установки винта: без шайбы h lt и с шайбой h 2. Шайбу ставят в тех

168

случаях, когда возникающее ослабление в креплении узла„может вызвать аварию, поломку или повреждение деталей. Часто это наблюдается при действии нагрузок в направлении, перпендику­ лярном к оси крепежной детали; например, во время работы но­

жей или при обрезке контура. Применяют только пружинные шайбы, которые' постоянно удерживают винт от вывертывания. Простые шайбы в таких случаях бесполезны.

Если винт проходит через толстую деталь, то для уменьшения его длины необходимо глубину цековки h3 максимально увеличи­ вать, но так, чтобы она не превышала длины I стержня винта. В особо толстых (высоких) деталях стремятся размещать винты в нишах-карманах или же с их противоположной стороны.

169