Пластикове окно в проёме фиксируем анкерной пластиной.


Особенности процесса штамповки и конструкции штампов

10.09.2011 16:36

Штамповка как высокопроизводительный процесс механической обработки материалов давлением находит широкое применение при изготовлении деталей машин и приборов. При обработке давлением обеспечивается получение как готовых деталей, так и заготовок (полуфабрикатов) под последующую обработку резанием, т. е. со снятием стружки.

Процесс обработки материалов давлением осуществляется на прессах различной конструкции.

Основными разновидностями процесса обработки материалов давлением являются горячая и холодная ковка и штамповка, которые в свою очередь включают операции прокатки, прессования, волочения и непосредственно ковку и штамповку.

Широко применяется в приборостроении высокопроизводительный процесс листовой холодной штамповки, которая имеет преимущества перед другими видами механической обработки материалов. При холодной штамповке имеется возможность получать прочные и жесткие детали сложной формы и высокой степени точности.

Штампы, используемые при холодной штамповке, классифицируются как по массе, так и по технологическому и конструктивно-эксплуатационному признакам. Штампы по массе разделяются па пять групп: мелкие (10—30 кг), небольшие (до 70 кг), средние (150—200 кг), крупные (400—500 кг) и весьма крупные (3000— 5000 кг). В приборостроении чаще всего используются мелкие и небольшие штампы. В свою очередь классификация штампов по технологическому признаку производится в соответствии с основными выполняемыми ими процессами и операциями холодной штамповки.

Наиболее ответственными элементами штампов являются их рабочие детали — матрица и пуансон, которые закрепляются соответственно на нижней плите и в пуансонодержателе штампа. Для обеспечения правильного направления пуансона при работе штампа служат направляющие втулки и колонки, крепление которых производится соответственно в верхней и нижней плитах. Установка и закрепление верхней части штампа в ползуне пресса осуществляется посредством хвостовика. Для установки штампуемой заготовки на матрице закрепляются специальная рамка и направляющие планки или фиксаторы, а для снятия детали имеется съемник.

Классификация штампов

По степени совмещения операций штампы бывают простые, выполняющие только одну операцию, и комбинированные, производящие по две и более операции. Комбинированные штампы в свою очередь различаются по характеру совмещения операций и переходов во времени на штампы последовательного и совмещенного действия. У шаговых штампов последовательного действия изготовление детали производится за несколько переходов под различными пуансонами при последовательном перемещении штампуемой полосы заготовки. Наоборот, у штампов совмещенного действия получение детали осуществляется за один ход пресса концентрично расположенными пуансонами при неизменном положении заготовки. У штампов последовательно совмещенного действия изготовление детали происходит путем сочетания последовательной и совмещенной штамповок.

По конструктивному выполнению штампы бывают без направляющих и с направляющими устройствами. Штампы без направляющих устройств более просты в изготовлении, имеют сравнительно небольшую массу и габаритные размеры, но неудобны при установке их на прессе и небезопасны в эксплуатации.

Вырубные и пробивные штампы без направляющих устройств применяются в основном в индивидуальном (опытном) и мелкосерийном производстве. В серийном производстве штампы без направляющих устройств используются в основном для простой гибки, вытяжки, чеканки и выдавливания. Сравнительно сложные по конструкции штампы с направляющими устройствами более надежны в эксплуатации, широко применяются в серийном и массовом производстве.
Штампы подразделяются как по способу подачи и установки заготовок, так и по способу удаления деталей и отходов. В первом случае штампы бывают с ручной и автоматической подачей, а во втором — различают штампы с провалом деталей через отверстие в матрице, а также с обратной вставкой деталей в ленту и удалением их вместе с лентой (в так называемых компаундных штампах). Кроме этого, имеются также штампы с обратным выталкиванием деталей на поверхность штампа и удалением их струей сжатого воздуха.

Работоспособность штампов во многом зависит от правильности выбора материала и размеров их рабочих деталей. Матрицы и пуансоны штампов в зависимости от их конструкции, свойств и толщины штампуемого материала изготовляются из сталей марок У8А, У10А, Х12М, ХВГ, ШХ15СГ, Х6ВФ, 7ХГ2ВМ с HRC3 57—59 и твердых сплавов ВКЮ, ВК15, ВК20, ВКЗО. Стойкость твердосплавных штампов значительно выше стальных. Наибольшая твердость должна быть у стальных матриц на глубине не менее половины ее высоты и на расстоянии не менее 5 мм по кругу рабочего контура, а у пуансона — по всей высоте.
Несущие элементы штампов (плиты, планки и др.) изготовляются из конструкционных сталей 30 и 45, а направляющие элементы (втулки, колонки и др.) из малоуглеродистой стали 20Х с последующей цементацией.

Изготовление штампов

Для упрощения технологического процесса изготовления штампов производится стандартизация их деталей, например блоков в сборе, включающих нижние и верхние плиты, направляющие колонки, втулки и т. д.

Точность штампуемых деталей (квалитет 8—14) зависит от точности рабочих деталей штампа (квалитет 6—11). Поэтому при проектировании и изготовлении штампов большое внимание должно уделяться точности исполнительных размеров и конфигурации профиля рабочей части матрицы и пуансона. В качестве исходных данных при расчете рабочих частей штампов принимаются номинальные размеры и допуски на штампуемую деталь. Для вырубных и пробивных штампов методика расчета соответствующих исполнительных размеров матрицы и пуансона зависит от назначения штампа.

В штампе для вырубки деталей матрица принимается в качестве основной детали, а наименьший технологический зазор обеспечивается за счет диаметра пуансона. За номинальный принимается диаметр, меньший номинального диаметра штампуемой детали на допуск.

Для электротехнических сталей с содержанием 4% кремния зазор между матрицей и пуансоном для листа толщиной 0,2— 0,5 мм составляет 12—14% толщины листа, при вырубке деталей из закаленных сталей с HRC3 32—42—20%, а из нержавеющих аустенитных сталей — 20—25%. В свою очередь для вырубки контура и пробивки отверстия в нержавеющей стали большей толщины (до 3 мм) зазор составляет 0,02—0,03 мм, а толщиной 3— 10 мм — 0,04—0,05 мм. При штамповке электротехнической стали зазор не должен превышать 3—6% толщины обрабатываемого материала.
Шероховатость рабочих и направляющих поверхностей деталей вырубных и гибочных штампов должна иметь 0,32— 0,63 мкм, а вытяжных матриц  0,08—0,16 мкм. Окна в матрицах могут выполняться с нулевым пояском или с небольшим уклоном (2—3) на ширине пояска, а затем угол увеличивается до 2—3°, что обеспечивает нормальный проход деталей и отходов в матрице.

При больших партиях штампуемых деталей из трансформаторного железа и из других труднообрабатываемых материалов рабочие части штампов следует изготовлять из твердого сплава марок ВК15, ВКЗО. Стойкость таких штампов между переточками составляет до 200 тысяч ударов, в то время как стойкость стальных не превышает 2—3 тысяч ударов. Твердосплавные матрицы и пуансоны изготовляются из пластифицированных твердых сплавов, после чего производится необходимая механическая обработка, а затем твердосплавные заготовки подвергаются окончательному спеканию и чистовой обработке алмазными абразивными инструментами. Ранее был представлен твердосплавный штамп для последовательной безотходной штамповки пластин трансформаторного железа.

При изготовлении крупногабаритных штампов в настоящее время широко используются пластмассы на основе эпоксидных и акриловых смол, а также фенопласты, что значительно снижает трудоемкость производства штампов. Напыление пластмасс на макеты и каркасы элементов штампа обычно осуществляется с помощью специальных установок, после чего сверху наносятся более прочные слои смеси из стекловолокна и связующего вещества толщиной до 1,5—3 мм. Полученный слой накатывается с помощью резиновых роликов. В качестве каркаса в зависимости от размеров штампа используются металл, дерево и масса песка.

За последние 15—25 лет для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах, вакууме, скоростных потоках среды или при повышенных температурах, начали широко применяться коррозионно-стойкие и жаропрочные труднообрабатываемые стали и сплавы. Они имеют повышенные физико-механические характеристики.

Большие габаритные размеры и толщина заготовок, сложность формы и высокие требования к точности изготовляемых деталей ставят такие задачи, как создание мощного прессового оборудования, имеющего рабочую площадь стола 25—30 м2 и более, а также изготовление сложных и крупногабаритных нагревательных устройств, позволяющих производить деформирование заготовок из малопластичных материалов в нагретом состоянии, а также трудоемкой и металлоемкой технологической оснастки.

Высокоэнергетические методы штамповки

В промышленности начинают широко применяться следующие высокоэнергетические методы штамповки:

- давлением ударной волны при взрыве взрывчатых веществ в воде (взрывная штамповка);

- действием высоковольтного электрического разряда в жидкости (электрогидравлическая штамповка);

- импульсами магнитного поля высокой напряженности (магнитно-импульсная штамповка).

Взрывная штамповка основана на деформации листовой заготовки давлением ударной волны, образующейся при взрыве взрывчатых веществ в баке с водой. Штампы для взрывной штамповки представляют собой матрицу, имеющую рабочую полость соответствующей формы с отверстиями для удаления воздуха.

Для крупногабаритных деталей металлические матрицы тяжелы и дороги. В этом случае их зачастую делают из дерева или железобетона с облицовкой стеклопластиком.

Электрогидравлическая штамповка основана на электрогидравлическом эффекте, открытом советским изобретателем Л. А. Юткиным. Энергия, необходимая для электрического разряда, накапливается в высоковольтной батарее. За счет этой энергии между электродами создается разряд длительностью 0,00004 с, вызывающий появление ударной волны в жидкости, которая деформирует заготовку, заставляя принять ее форму матрицы.

Сущность штамповки импульсным магнитным полем заключается в следующем: при импульсном разряде электрического тока высокого потенциала на катушку в ней образуется мощное магнитное поле, которое воздействует на заготовку. Возникающие на поверхности заготовки вихревые токи образуют свое магнитное поле, которое, взаимодействуя с первичным полем, вызывает эффект «отталкивания» заготовки от витков катушки. Заготовка деформируется, принимая профиль матрицы.

 



Авторизация

Последние статьи
Яндекс.Метрика

Портал "О станках" 2017
Продвижение проекта: stafers.ru
При копировании материалов - обязательна активная ссылка на сайт ostankah.ru