3.7 Выбор штампов и прессов

При разработке технологического процесса штамповки выполняют техно­логические расчеты, которые включают определение необходимого усилия вырубки и пробивки, усилие пресса, формы и размеров заготовки, необходи­мого количества операций и их последовательности.

Усилие вырубки и пробивки, необходимое для штампа, у которого соот­ветствующие режущие грани пуансона и матрицы параллельны между собой, зависит от периметра вырубки р , толщины штампуемого материала s, сопро­тивления срезуматериала заготовки, формы и состояния рабочих кромокпуансона и матрицы и зазора между ними, скорости деформирования и глу­бины внедрения пуансона в металл в момент появления скалывающих тре­щин.

При расчетах усилие вырубки и пробивки Р (МПа) приближенно опреде­ляют как произведение площади боковой поверхности F,отделяемой части металла, на сопротивление срезу :

Р=К F = К рs

Где К–коэффициент. Учитывающий влияние затупления режущих кромок штампа , нервномерности материала заготовки и других факторов , влияющих на повышение усилия вырубки в процессе штамповки.Рекомендкемые значения к=1.3–1,6.

Сопротивление материала срезу,Па:

=0,86 ,

Где –разрушающее напряжение при разрыве, принимается по наибольшему предельному значению, предусмотреннему ГОСТ для соответствующей марки стали, Па. Так, например, требования к механическим свойствам сталей 2011,2013 по ГОСТ 21427 =300….500 Мпа.

Требуемое усилие штамповки, Н

Р=Р + Р

где Р–усилие сжатия буферного устройства для съёмников, Н:

Р=0,12Р

Величина силы сжатия в штампе принимается в зависимости от усилия ,небходимого для снятия полосы с пуансона, которое в свою очередь зависит от толщины пробиваемого материала и схемы штамповки.Чем толще материл, тем больше усилие.Значение величин усилий при штамповке необходимо для расчёта деталей штампа на прочность и выбора пресса с усилием, обеспечивающим штамповку данной детали.

Выбор пресса осуществляется по требуемому усилию штамповки исходя из условия:

РР

Усилие пресса ,указанное в его паспорте, должно быть равно или больше расчётного, в пртивном случае поломка пресса неизбежна.

3.8 Оборудование,применяемое для штамповки листов сердечников

Для изготовления листов сердечников в цехах холодной штамповки применяют ножницы листовые с наклонными ножами и многодисковые,а также штамповочные прессы.

Перед штамповкой листовой прокат ,поступающий со склада,как правило,приходится разрезать на полосы требуемой ширины для различных штампов.Для этого применяют ножницы листовые с наклонными ножами( гильотинные ножницы) или многодисковые (роликовые).

Ножницы листовые с наклонными ножами (рис. 3.9, а) позволяют выполнять прямолинейную резку листов на полосы или отдельные заготовки из металла толщиной от 0,3 до 16 мм и шириной до 3 м. На ножевой балке (1) закреплен верхний подвижный нож (2), а на ножевой балке (4) закреплен нижний неподвижный нож (3). Угол наклона верхнего ножа выбираютв зависимости от толщины разрезаемого листа от 1° 10' до 3° 15'. Разрезаемый лист укладывают на стол ножниц и подают до упора. При включении ножниц перед разрезкой лист предварительно прижимается к столу прижимом, а за­тем разрезается ножами.

Рисунок 3.9 - Ножницы листовые:

а - с наклонными ножами, 6 - дисковые ножницы; 1 - верхняя ножевая балка, 2 - верхний подвижный нож, 3 - нижний неподвижный нож, 4 - нижняя ножевая балка, 5 - параллельные валы, 6 - пара дисковых ножей

Многодисковые ножницы (рис. 3.9, 6) имеют два параллельных вала (5), на которых закреплены несколько пар дисковых ножей (6), разрезающих лист на полосы. Дисковые ножи могут передвигаться на валах. Каждую пару ножей устанавливают и закрепляют друг от друга на расстояние, равное ширине по­лосы. Многодисковыми роликовыми ножницами разрезают, как правило, лис­ты из электротехнической стали на полосы для штамповки железа сердечни­ков. Такие ножницы позволяют резать листы на полосы из металла толщиной от 0,3 до 3 мм и шириной 300...800 мм. Роликовые ножницы более производительны,чем ножницы с наклонными ножами., так как на них лист раскраивается сразу на несколько полос.

Штамповочные прессы для холодной штамповки по технологическому признаку подразделяют на:

1. универсальные, на которых можно выполнять различные штамповоч­ные операции (вырубные, пробивные, гибочные);

2. специальные, которые предназначены для выполнения лишь отдельных операций или изготовления отдельных деталей.

Универсальные прессы бывают механические (кривошипные) и гидрав­лические. Для изготовления листов сердечников электрических машин мето­дом холодной штамповки применяют, как правило, механические кривошип­ные прессы. В таких прессах движение рабочим органам передается от элек-тродвигателя при помощи механической передачи. Для преобразования вра­щательного движения двигателя в возвратно-поступательное движение пол­зуна используют кривошипно-шатунный (эксцентриковый) механизм. В этих прессах используется кинетическая энергия вращающегося маховика. Схема устройства кривошипного пресса показана на рис.3.10, а. Принцип работы кривошипного пресса заключается в следующем: от электродвигателя (8) через зубчатую передачу вращение передается маховому колесу (маховику) (7), которое свободно сидит на конце кривошипного вала (5). От маховика кривошипному валу вращение передается через муфту (6), одна половина которой жестко соединена с маховиком, а другая - с кривошипным валом. Муфта включается через систему передач при нажатии на педаль (1). При этом вал, вращаясь, делает вокруг своей оси один оборот, а ползун (3) с ша­туном (4) - один двойной ход.

При вращении кривошипа (9) (рис. 3.10 б) по окружности ползуну (3) че­рез шатун (4) сообщается возвратно-поступательное движение. Ползун прес­са имеет два конечных положения, одно из которых называется верхней мертвой точкой (ВМТ), второе - нижней мертвой точкой (НМТ). Расстояние от ползуна в его ВМТ до стола пресса (рис.3.10 а ) называют открытой высотой, а расстояние от ползуна в его НМТ до стола - закрытой высотой пресса. Величину хода пресса определяют расстоянием между верхней и нижней мертвыми точками. Усилие на ползуне переменное и зависит от по­ложения кривошипа. Наибольшим оно будет в ВМТ и НМТ. В паспорте пресса указывают его номинальное усилие, когда кривошип не доходит до НМТ примерно на 20.. .30° (угол ).

Рисунок 3.10 - Кривошипный пресс:

а - схема устройства пресса, 6 - схема работы кривошипно-шатунного механизма, в - схема установки штампа на стол пресса; 1 - педаль включения, 2 - стол пресса, 3 - ползун, 4 - шатун, 5 - кривошипный вал, 6 - муфта, 7 - маховое колесо, 8 - электродвигатель, 9 - кривошип

При работе пресса с одиночными ударами после каждого хода пресс ав­томатически включается. Управление прессом предусматривает его работу на самоходе. Это необходимо при штамповке деталей с автоматической подачей заготовок в штамп. Нижнюю часть штампа крепят на столе пресса (2), а верхнюю - на ползуне (3), который движется в направляющих. Существует много разновидностей кривошипных прессов, которые отличаются друг от друга усилием, конструкций станины и муфты включения, формой кривошипного вала и др. Для вырубки листов сердечников электрических машин применяют кривошипные прессы с небольшим ходом ползуна. При проекти­ровании штампов необходимо их размеры согласовать с соответствующими размерами пресса.

Штамп на стол пресса можно устанавливать лишь в том случае, если за­крытая высота штампа Н(рис.3.10 в) будет на 5...6 мм меньше закрытой высоты пресса Н, в противном случае при ходе ползуна вниз может произойти поломка пресса или штампа. Закрытая высота пресса может регули­роваться в определенных пределах за счет изменения длины шатуна, имею­щего винтовое соединение с ползуном. Благодаря этому на пресс можно устанавливать штампы с различной закрытой высотой

Специальные пресс-автоматы применяют в массовом производстве для штамповки листов сердечников статоров и роторов электрических машин. Пресс-автоматы с нижним приводом предназначены для двухрядной штам-иовки многопозиционными штампами последовательного действия листов сердечников электродвигателей с высотой оси вращения 56 и 63 мм. Такие пресс-автоматы обладают высокой производительностью и доступным рас­положением штампов, а за счет регулировки втулок направляющих колонок инструменту сообщается точное направление.

Пресс-автоматы с нижним приводом выпускаются с числом ударов в минуту от 80 до 280.

Прессы типа «Бакинец», разработанные Бакинским отделением ВНИИТэлектромаш, предназначены для штамповки из полосы или рулона шириной до 500 мм листов статора и ротора с использова­нием совмещенных штампов. Пресс двухэтажный имеет два ползуна 1 и 2, расположенных один над другим и пере­мещающихся на четырех колонках по направляющим втулкам станины. От центрального вала 3, на который установлена пнев­матическая муфта, одновременно являющаяся и маховиком, вра­щаются два коленчатых вала, которые сообщают возвратно-посту­пательное движение обоим ползунам пресса. Штамповка про­изводится двумя совмещенными компаундными штампами 4 и 5, расположенными один над другим.

Рассмотрим технологическую схему штамповки (рис. 3.11); Материал подается в верхний штамп 1 и производится вырубка статорного листа 10 и заготовки ротора 9, Статорный лист сбрасы­вается с пуансона в момент полного открытия штампа, равного 80 мм, попадает на лоток 2 и по нему транспортируется на ста-пелирующую оправку 7. Заготовка ротора под собственным весом падает в ловитель 3. Работа ловителя 3 согласована с работой нижнего штампа 4 для штамповки роторного листа 8. Из ловителя 3 заготовка падает на ловитель штампа 4, в котором производит-

ся вырубка листа ротора. Готовый лист ротора по лотку 5 посту^: пает на стапелирующую оправку 6. Работа верхнего штампа, ло­вителя и нижнего штампа синхронизирована.

Рисунок 3.11–Технологическая схема штамповки на прессе-автомате типа” Бакинец”

При штамповке из рулона пресс снабжается разматывающим устройством, а при штамповке из полосы подача осуществляется блоком вакуумных присосов. Присосы, работая синхронно с ходом ползунов, берут верхнюю полосу из стопы и, поворачивая ее на 90°,передвигают в зону штампа с помощью валковой подачи.Точность подачи не играет большого значения, так как листы стато­ра и ротора штампуются за один удар штампа. На прес­се можно штамповать поло­сы горячекатаной электро­технической стали с пони­женными требованиями: без предварительной калибров­ки по длине, с непараллель­ностью кромок полос до 3 мм и саблевидностью по­лосы до 3 мм, без ограниче­ния норм волнистости и коробковатости полос. Распушение полос при взятии их из кассеты исключает слипание и подачу сдвоенных полос под штамп. Пресс об­служивает один оператор. Стойкость штампов при ра­боте на прессе «Бакинец» значительно выше стойкости штампов при работе на универсальных прессах, что обусловлено рядом кон­структивных особенностей. В конструкции штампов применены жесткие стальные блоки плит и шариковые направляющие колонок. Штампы и полосы продуваются и смазываются, а вертикальное расположение штампа исключает засорение режущих частей. Прессы типа «Бакинец» изготавливаются усилием до 4 МН. Производительность пресса достигает 20—25 тыс. комплектов листов в смену.

Последовательная штамповка по системе “Тандем” многопозиционными штампами является весьма прогрессивной, но для штамповки листов статора и ротора больших диаметров (свыше 250—350 мм) не применяется вследствие увеличения габаритов многопозиционных штампов (особенно при значительных диаметрах листов магнитопроводов), что усложняет и повышает стоимость их изготовления и эксплуатацию, и соответственно увеличения габаритов пресса (а следовательно, и удорожания).

В последние годы применяется последовательная штамповка, листов магнитопроводов по системе «Тандем», сущность которой состоит в том, что штамповка производится на двух последова­тельно работающих прессах с двумя штампами. С помощью сельсинного устройства оба пресса работают синхронно с мини­мальной разницей скоростей в пределах одного хода, что позволя­ет устанавливать минимальную компенсационную петлю между прессами. Установка (рис. 3.12) работает следующим образом.С размотчика 1 через правильное устройство 2 лента попадает в подающее устройство 3. Между правильным и подающим устрой­ством имеется первая компенсационная петля материала 10 На первом прессе 4 в двухпозиционном штампе вырубается лист ро­тора 9. На первой позиции вырубаются пазы ротора, вентиляци­онные отверстия и отверстия под вал. На второй позиции обсека­ется наружный диаметр листа ротора, и он удаляется из зоны штамповки либо на провал, либо в боковое окно пресса. Между прессами материал имеет вторую компенсационную петлю 8. Устройство 5 подает ленту, и второй пресс 6 за два или три удара вырубает лист статора 7. Производится пробивка пазов и обсечка наружного контура. Лист удаляется на провал либо в боковое ок­но. Фиксация рулона происходит ловителями штампа на четыре технологических отверстия. Отходы материала после выхода из; второго ^пресса измельчаются для удобства транспортировки и пакетирования.

Рисунок 3.12–Расположение прессов и схема штамповки по системе “Тандем”

Система «Тандем» позволяет обеспечить автоматическую последовательную штамповку листов магнитопровода диаметром до 600 мм. При этом длина штампов уменьшается в 2 раза, упрощается их изготовление и эксплуатация, повышается стойкость штам­пов, так как затачивается каждый штамп отдельно, в то время как в многопозиционном штампе затачивается вся рабочая поверх­ность. Отпадает необходимость в прессах большой мощности (4 МН и более), обеспечивается равномерная загрузка прессов.

23

23