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

незначительное утонение штампуемого материала (не более до­ пуска на толщину материала).

Если завершающий переход вытяжки осуществляется с малой степенью деформации (е < 0,2), то в соответствующем штампе можно применять зазоры, рекомендуемые для калибровки.

Зазор между пуансоном и матрицей при вытяжке и калибровке

Детали с улучшенной поверхностью и высокоточными разме­ рами можно получать также при процессе «вытяжки с утонением» исходного материала. В этом случае зазор гутон всегда меньше толщины исходного материала, его выбирают в соответствии с по­ ставленной технологической задачей в пределах допускаемой сте­

пени деформации.

В зависимости от пластических свойств материала, утонение возможно в значительных пределах. Например, максимальное

ката), поступающей на данную операцию; /С4 — некоторый коэф­ фициент, принимаемый по табл. 40.

Рекомендуемые значения односторонних зазоров между пуан­ соном и матрицей формообразующих штампов для всех рассмотрен­ ных выше случаев приведены в табл. 41.

При сложных формах деталей, а также во всех крупногабарит­ ных вытяжных штампах практически трудно точно измерить за­ зор между матрицей и пуансоном. В этих случаях в процессе из­ готовления рабочих деталей зазор пригоняют по штампуемому материалу,-а в процессе отладки штампа зазор по мере необходи­ мости увеличивают или уменьшают до получения годной детали.

§ 5. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ Р А З М Е Р Ы

Размеры рабочих контуров матриц и пуансонов должны соот­ ветствовать размерам чертежа штампуемой детали с учетом до­ пуска на ее изготовление; причем этот допуск по абсолютной ве­ личине не переносится механически на детали штампа.

282

Для того чтобы партия деталей, получаемых в штампе, укла­ дывалась в заданные допуски, необходимо строить исполнитель­ ные размеры матриц и пуансонов с учетом направления износа их во время эксплуатации.

В большинстве случаев износ рабочих деталей приводит к уве­ личению или уменьшению размеров штампуемых деталей. Однако есть и такие конструкции штампов, в которых износ рабочих де­ талей не во всех направлениях вызывает отклонение размеров деталей от номинальных. Например, при ступенчатой гибке все плоскости ступеней работают в одинаковых условиях на сжатие (на «удар») (см. рис. 154). Поскольку они теоретически должны вырабатываться одинаково, то размеры детали в вертикальном на­ правлении можно условно считать стабильными.

Как уже указывалось, при простановке размеров на рабочих деталях штампа принято одну из них (пуансон или матрицу) счи­ тать основной. Размеры рабочего контура последней назначают в соответствии с номинальными размерами и допускаемыми откло­ нениями штампуемой детали. Размеры рабочего контура другой детали рассчитывают по первой основной с учетом технологиче­ ских и конструктивных зазоров.

При вырубке деталей основной рабочей деталью всегда служит матрица, а размеры пуансона являются функцией размеров мат­ рицы и технологических зазоров. В комплекте рабочих деталей для пробивки отверстий их роли меняются.

В формообразующих штампах выбор основной рабочей детали зависит от того, как поставлен допуск на изготовление детали. Если допуск поставлен с внешней стороны, то за основную рабочую деталь принимают матрицу, а если'с внутренней— то пуансон.

Вразделительных операциях обе сопрягаемые рабочие детали (пуансон и матрица) изнашиваются примерно одинаково: пуансон

впроцессе работы уменьшается, а матрица увеличивается. Однако нельзя не учитывать того, что при вырубке контура размеры изде­ лия определяются по матрице. Ее износ непосредственно влияет на размеры детали. Уменьшение пуансона вследствие его износа не изменяет размера детали. Поэтому целесообразно большую часть допуска детали переносить на матрицу в виде припуска на износ. При пробивке отверстия, наоборот, большая часть допуска переносится в виде припуска на пуансон.

Взависимости от точности изделия и степени возможного из­ носа рабочих деталей величина припуска колеблется в пределах 0,5—1,0 от поля допуска.

Малые значения допуска на деталь (в высокоточных изделиях)

ограничивают припуск на износ инструмента, поэтому следует стремиться к полному его использованию. Так, при штамповке деталей, размеры которых даны по 2—3-му классам точности при­ пуск на износ принимают преимущественно равным полю допуска.

Большие допуски на неточность изготовления деталей дают возможность уменьшать относительную величину припуска на

283

износ рабочих деталей. Например, при штамповке деталей 5— 7-го классов точности наибольший припуск на износ обычно со­ ставляет 0,5—0,8 поля допуска.

В гибочных, вытяжных и некоторых других формоизменяю­ щих штампах матрица изнашивается в большей степени, чем пуансон. Это объясняется тем, что рабочая поверхность матрицы испытывает, трение от деформируемого материала. Пуансон может изнашиваться только вследствие незначительного трения, возни­ кающего при съеме с него детали. Так как матрица изнашивается больше пуансона, то бесспорно ее размер должен быть задан с боль­ шим припуском. Обычно новую матрицу изготовляют с размерами, близкими к наименьшим^ предельным размерам штампуемой де­ тали. Таким-образом, стенки матрицы имеют значительный запас на износ. ч

При ступенчатой форме рабочей детали в формоизменяющих штампах износ ступеней по высоте условно считают одинаковым. Поэтому исполнительные размеры для матрицы и пуансона при­ нимают равными средней арифметической величине (размеру) между наибольшим и наименьшим предельными размерами изделия.

При проектировании штамповой оснастки приходится сталки­ ваться с различным заданием допусков на изготовление штампуе­ мых деталей. Однако на основании тщательного анализа можно установить закономерность для всех встречающихся случаев и вывести соответствующие формулы для расчета исполнительных размеров рабочих частей штампа.

Введем необходимые обозначения:

А— номинальный размер контура детали, полу­ чаемой вырубкой или отрезкой;

ший предельный размер полой и гнутой де­ тали;

Бм— исполнительный размер рабочей полости мат­ рицы гибочного, вытяжного или формовоч­ ного штампа;

В и Вт1п — номинальный внутренний размер и наимень­ ший предельный размер полой или гнутой детали;

Вп — исполнительный размер рабочей части пуан­ сона формообразующего штампа;

D eap и Dmax — номинальный наружный размер и наиболь­ ший предельный размер отбортовки;

DM-—исполнительный размер рабочей полости мат­ рицы отбортовочного штампа;

284

С— номинальное расстояние между отверстиями изделия или между рабочими деталями штампа;

Сшт— исполнительный размер между отверстиями или рабочими деталями в штампе;

d и dmln — номинальный размер и наименьший предель­

Яш. — припуск на износ инструмента (матрицы или пуансона).

Допуск на вырубаемые контуры деталей из тонколистового металла может быть задан следующим образом: Л_д,, Aljli,,

Л±д„ Л1д, и Л±Д.

Последний симметричный допуск обычно не ставят конкретно на размере, а оговаривают в чертеже или в ведомственном стан­ дарте. При этом имеется в виду, что плюс относится к отверстию, а минус к наружному контуру детали. При симметричном допуске в большинстве случаев основной «инструмент» (например, мат­ рица) выполняют по номинальному размеру детали. При всех допусках размер матрицы должен быть меньше наибольшего пре­ дельного размера Лшах на величину, равную припуску на износ

285

Для практического пользования формула (59) не всегда удобна, так как необходимо отдельно рассчитывать наибольший предель­ ный размер Лгаах и припуск на износ Я1Ш. Поэтому выведем та­ кую формулу, в которую входили бы номинальный размер и за­ данные допускаемые отклонения изделия. Это нетрудно выпол­ нить, если припуск на износ выразить в более конкретной форме.

В листоштамповочном производстве наиболее распространены три основные группы деталей, изготовляемые с точностью:

1)пониженной (7—9-го классов);

2)средней (4—5-го классов);

3)повышенной (2—3-го классов).

При штамповке деталей первых двух групп за оптимальный припуск на износ наиболее изнашиваемого «инструмента» прини­ мают Я„н = (0,5-т-0,8) Яд, а деталей третьей группы Янп = = (0,8—1) Яд. Формула (59) будет иметь следующий вид для де­ талей первых двух групп:

при ЯШ1 = 0,8ЯД

Чтобы решить поставленную задачу, выразим размер изделия с каким-либо допуском (по одной из ранее указанных схем в бук­

венном обозначении). Например, изделие задано ЛСд,. Согласно этому заданию, найдем в общем виде исполнительный размер матрицы вырубного штампа, когда припуск на износ равен 0,8Яд.

Р е ш е н и е . Определяем наибольший размер изделия

Лшах = А + верхний допуск (Д) = А + (—А) — А — А. Определим поле допуска изделия

Яд = - А - ( - Д х) = - А + Дх.

Найденные значения подставляем в формулу (61)

Формула (62) справедлива при всех заданиях допуска, когда припуск на износ равен 0,8Яд. В зависимости от задания допуска запишем частные значения формулы (62), подставляя конкретные допуски:

при Л_д, А = 0; Лтах = А + 0 = Л;

Яд = 0 — (— Дх) = Ах;

А„ = (А — 0,8ДХ)+б«

286

Лщах = Л + Д; Яд == Д — (-Д ) = 2Д;

Лм = ( Л + Д - 0 , 8 - 2 Д ) + Ч -

Лм = (Л — 0,6Д)+6“.

Для прецизионных штампов с припуском на износ матрицы Ппн = Яд частные формулы примут следующий вид:

при Л_д,

ЛМ= ( Л - Д л ) + Ч

при

ли= [Л — Д — (— Д + Дх)]+ Ч

Лм = (Л — Ai)+6m>

при Л^д,

Л„ = [Л + д — (Д — до+ч

ли= (Л -Д )+ вм.

287

Следовательно, размер матрицы можно рассчитать по трем

эксплуатации изнашивается, поэтому к его наименьшему предель­ ному размеру прибавляют обусловленные ранее припуски на износ при обычных работах (0,5—0,8) Яд; при работах с повы­ шенной точностью (0,8—1) Яд.

Аналогично расчету размера матрицы принимаем условный

Яя = A; dmin = d + 0 = d‘> dn = (d + 0,8A)_en

при

Яд = А — Ajl; dmln = d -f- Ax;

rfn — [d + Ax + 0,8 (A — Ах)]_вп;

или

dn = (d + 0,8A + 0,2A1H n;

при d±At

Я д = Д - ( - А 1) = А + А1;

^min = d ~\~(~ A X) = d Aj; dn = [d — Ax -|- 0,8 (A -f- A1)]_en,

dn = (d + 0,8A — 0,2A1)_en.

288

Аналогично формулам для расчета исполнительных размеров матрицы при d. ± A dn = {d + 0,6Д)_6п.

Выведем частные формулы для случая, когда Я1Ш= Лд: при d+A

da= {d + А)-ап

при

== [Я -f- Ai -|—(Л —Ai)]_6n,

при d t i t и d ± Д

dn = [d — Д1 —1~(Д -J—Ai)]_en,

dn — {d-\- Д)-вп.

Таким образом, когда припуск на износ пуансона назначают равным полю допуска, то исполнительный размер пуансона при любом задании допуска на изделие равен номинальному размеру отверстия плюс верхний допуск.

В деталях, получаемых гибкой, вытяжкой и формовкой, до­ пуски встречаются в вариантах, аналогичных тем,- которые при­ меняют при вырубке контуров и пробивке отверстий: при проста­

новке размеров деталей с внешней стороны Б_д,, £1д,, A iд,

иБ ± Д, а с внутренней стороны В+Л; fi+д,; в!д, и В ± Д. Матрицы подвержены износу (истиранию) в большей степени,

чем пуансоны, поэтому , для них назначают припуск'на износ больше, чем для пуансонов. В зависимости от класса точности размеров изделия величина припуска различна. Например, для штампуемых деталей с пониженной и средней точностью припуск

Я нн = (0,3-г-0,5) Яд (когда размеры изделия заданы с внутрен­ ней стороны).

Приняв средние значения припуска на износ для матрицы 0,6ЯД, а для пуансона 0,4ЛД, запишем формулы для расчета исполни­ тельных размеров рабочего контура основной рабочейдетали формоизменяющих штампов (по аналогии с разделительными

штампами).

Для матрицы, когда размеры изделия заданы с внешней сто­

при Б ± Д Бм = (Б — 0,2 Д)+6м.

Для пуансона, когда размеры заданы с внутренней Стороны изделия:

Следовательно, структура частных формул для матриц и пуансонов одинакова.

В отбортовочных штампах в большей степени изнашиваются пуансоны, поэтому на них переносится больший припуск на износ. По данной группе штампов за оптимальный припуск на износ ра­ бочих частей принимают для матриц Янн = 0,2Яд, а для пуансо­ нов Я ня = 0,8ЯД. Соответственно, общими формулами для рас­ чета исполнительных размеров основных рабочих деталей отборто­ вочных штампов будут при размерах изделия:

по внутреннему контуру (внутреннему диаметру)

частные формулы:

для матриц (при наружных размерах изделия)

при £>1^ Ям = (Янар - 0,2 ДО +Ч

при Янар±л Я„ = (Янар + 0,6.Д)+вм;

290

для пуансонов (при внутренних размерах)

при DB,I+A Dn = (DBH+ 0,8 Д)-еп;

при £»п = (Двн + 0,8Д + 012Д1)_ 6п.

при Z)BH+ ^ Dn = (Z)BH- j - 0,8Д — 0,2Aj)_6n;

при £>ВН±Л D„ = (DBH-f- 0,6 Д)-бп.

Высоту гнутых, формованных или вытянутых деталей с флан­ цем можно задавать со следующим расположением допусков: А_д;

/Сд,: /г+Л; hit;, /1±дх; h ± Д.

Исполнительные размеры матрицы hMи пуансона Нп берутся одинаковыми и численно равными значению средней арифмети­ ческой между наибольшим и наименьшим предельными раз­ мерами

а„ = а„ = ( а - а т А!- ) ± « ;

при А+л

£ Д = Д + 0 = Д; ha = ha = ( а гЬ-4 ) ± б;

при

2 Д - Д + Д1, А м -А п - {h -