Основы конструирования штампов для холодной штамповки - Скворцов Г.Д.

Author: Скворцов Г.Д.

Tags: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы машиностроение обработка металлов общее машиностроение штамповка холодная штамповка

Year: 1972

Similar

Технология холодной штамповки

Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки

Альбом конструкций универсальных штампов блоков и узлов для холодной штамповки

РТМ 35-65 Штампы для листовой штамповки. Расчеты и конструирование

Text

осн6г=)
К : ИПАМПСИ
Л/VXOACV. WJICF’KO#
• ияйлиkit'
г. д. скворцов
основы
КОНСТРУИРОВАНИЯ
ШТАМПОВ
для ХОЛОДНОЙ
ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТЫ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1972
УДК 621.98.07
Основы конструировании штампов для холодной ли-
стовой штамповки. Скворцов Г. Д. М., «Машино-
строение», 1972, стр. 360.
Данная книга является продолжением книги под
таким же названием, изданной в 1964 г. В ней описаны
разнообразные типовое схемы- действующих штампов
для холодной листовой штамповки. На основе обобщен-
ного опыта передовых заводов различных отраслей про-
мышленности даны практические рекомендации по кон-
струированию штампов. Приведены расчеты деталей и
узлов штампов, а также частично изложены основы тех-
нологии листовой штамповки в объеме, необходимом для
проектирования штампов.
Кинга предназначена для конструкторов и технологов,
работающих в области холодной листовой штамповки.
Табл. 19, илл. 329, библ. 82 назв.
Рецензент ииж. Б. В. Сорокин
3-12-3
52—72
ВВЕДЕНИЕ
При разработке конструкции штампа сталкиваются с раз-
личными вопросами. Начальным этапом является тщательное
изучение технологического задания и чертежа детали. При этом
затрагиваются не только чисто конструкторские вопросы, но и
организационно-технологические. Начальный этап работы яв-
ляется решающим в выборе принципиальной схемы кон-
струкции.
В процессе проработки технологического задания уточняются
тип и модель оборудования, сортамент и раскрой материала,
способы загрузки и фиксации заготовок, возможность соблюдения
технологического потока, способы удаления штампуемых деталей
и отходов, выбор фронта работы, средства безопасности, а также
заданная производительность и т. д.
Конструкция штампа должна оцениваться не только с точки
зрения работоспособности, но и технологичности изготовления,
возможности сборки и ремонта. В процессе проектирования необ-
ходимо стремиться к нахождению простых решений. Иногда воз-
Ййкает не одно;^1дние, а несколько. Для выбора наилучшего из
них Необходим творческий подход с анализом отрицательного
и положительного, что в большинстве случае приводит к хорошим
результатам.
Важным этапом также является поиск технической информа-
ции, которая помогает использовать опыт, накопленный в данной
области. Наличие аналогов облегчает выполнение поставленной
задачи и значительно сокращает сроки проектирования.
При проектировании штампов решаются вопросы увеличения их
долговечности, облегчения условий труда оператора, повышения
производительности труда и точности штампуемой детали, а также
повышения общей рентабельности конструкции.
Перед тем, как приступить к выполнению чертежа оснастки,
необходимо выбрать тип конструкций и степень ее сложности для
данных программы и условий работы. Степень сложности во мно-
гом зависит от характера производства, технологического процесса
и, Оборудования.
В мелкосерийном производстве нерентабельно использовать
сложные штампы, которые предназначены для обработки только
одной детали. Если имеется возможность обработки группы иден-
тичных деталей в несколько приемов, то более целесообразно
применять универсальные, переналаживаемые штампьь/Стоимость
универсального штампа может быть выше стоимости индивидуаль-
ного штампа, однако это экономически оправдывается, так как
срок службы первого значительно больше срока службы второго.
Универсальный штамп в отличие от индивидуального можно
3
использовать в производстве при переходе с одного вида продук-
ции на другой.
Иногда вследствие недостаточной мощности запланированного
оборудования нельзя использовать индивидуальные штампы.
В этих случаях вопрос решают поэлементной штамповкой, кото-
рая выполняется на недорогих, преимущественно универсальных
штампах. Метод поэлементной штамповкй дает возможность сокра-
тить число штампов в несколько раз (иногда в десятки раз). Кроме
того, поэлементная штамповка легко поддается механизации, что
способствует распространению ее в некоторых случаях на пред-
приятиях крупносерийного производства.
Для вырезки из листового металла небольших партий деталей
сложных контуров целесообразно применять упрощенную ос-
настку. Однако универсальные и упрощенные штампы в отличие
от индивидуальных не обеспечивают высокого качества штампуе-
мых деталей, что следует иметь в виду при выборе конструкции
штампа.
Для условий крупносерийного и массового производств про-
ектируют штампы преимущественно индивидуальные. Здесь вы-
годно несколько элементарных операций объединить водном совме-
щенном или последовательном штампах, которые часто обеспечи-
вают выполнение всех технологических переходов по операциям^
Благодаря замкнутому циклу изготовления детали в одном штампе^
отпадает необходимость оперирования со штучными заготовками.
Для совмещенной и особенно последовательно-совмещенной
штамповки требуются сложные штампы, сложность которых про-
является не только в схеме последовательного осуществления
технологического процесса, но и в применении элементов механи-
зации. Сложность конструкций штампов оправдана, если их за-
крепляют за универсальным оборудованием. Если они предна-
значены для специализированного и автоматизированного обору-
дования, то надобность в усложнении часто отпадает. В самом
деле, в автоматизированном и специализированном оборудовании
для какой-либо конкретной детали, как правило, предусматривают
средства для перемещения исходных заготовок и полуфабрикатов,
что значительно упрощает конструкции штампов.
Во многих случаях при наличии многопозиционных прессов
и роторных линий отпадает надобность в совмещенных штампах.
Автоматизированное оборудование способствует снижению трудо-
емкости проектирования и изготовления штампов. Простота инстру-
мента повышает его надежность и улучшает эксплуатационные ка-
чества. На степень сложности конструкции штампа влияет за-
данная точность штампуемой детали.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ДЕТАЛИ И УЗЛЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Глава I
ДЕТАЛИ БЛОКА ШТАМПА И ИХ РАСЧЕТ
ПЛИТЫ ШТАМПОВ
Плиты штампов должны обладать рациональной металлоем-
костью и достаточной прочностью для выполнения технологичес-
кой операции. Плиты весом более 16 кгс следует оснащать сред-
ствами для захвата (зачаливания) при транспортировании: ком-
Рис. 1. Примеры размещения отверстий для транс-
портных штырей в плитах штампа
плектами съемных стержней, которые вставляют в глухие отвер-
стия плит; приливами и всевозможными цапфами, крюками, рым-
болтами, закрепленными на плитах с помощью резьбовых и иных
соединений.
Глубина отверстий I (рис. 1, а) должна быть не менее 2,5dx
(табл. 1).
5
Наибольшее напряжение в штыре определяют по формуле
®шах » (1)
где М — ---изгибающий момент в кгс-см (при условии, что.
нагрузка равномерно распределена на п штырей);
W = 0,Id3 — момент сопротивления изгибу круглого штыря
относительно нейтральной оси в сл3;
G — вес штампа в кгс;
а — плечо в см, а ж 30-4-50 мм (меньшие значения
плеча принимают для штырей малого диаметра).
Запас прочности штыря
</ ~
Л» --------------------------- —9
Стах
(2)
Таблица 1
Размеры отверстий в мм
в плитах блока для транспортных
штырей (рис. 1, а)
Макси- мальный вес штампа в тс dt 1 Рекомен- дуемый диаметр штыря d в мм
0,2 17 50 16
0,4 22 60 20
0,7 26 70 25
1,7 36 90 35
2,5 41 ПО 40
Примечания: 1. Диаметр штырей d дан с учетом четырехкратного
запаса прочности прн условии, что они
изготовлены нз стали с допускаемым
напряжением на изгиб не менее
1500 кгс/см* и что нагрузку испыты-
вают одновременно четыре штыря.
2. Диаметры отверстий для ннж-
них и верхних плит одинаковы.
где — допускаемое напря-
жение на изгиб для
• стали, из которой
изготовлены штыри.
Координаты отверстий для
штырей в плите выбирают в за-
висимости от конфигурации
плит и положения деталей и
узлов в штампе. Во всех штам-
пах и особенно в средних и
крупных необходимо обеспечи-
вать взаимное совпадение осей
противоположных отверстий,
что очень важно для транспор-
тирования плиты или штампа.
Иногда отверстия в плите свер-
лят со стороны полок, для чего
предусматривают местные утолщения (рис. 1, б).
В крупных тяжелых плитах делают приливы часто в виде четы-
рех выступов (рис. 2, б) продолговатой (исполнение I и II) или
круглой (исполнение III) формы, реже сплошными по всей ширине
В (рис. 2, а). Раздельные приливы облегчают транспортирование
штампа в целом, а также транспортирование и кантование плит
при их обработке до сборки штампа. Допускаемое минимальное
расстояние с между приливами и Величина просвета п зависят
от способа транспортирования и сечения захватывающего гиб-
кого элемента (троса или цепи),-предусмотренного в подъемно-
транспортном механизме. Расстояния сип при зачаливании цепью
делают больше, чем при зачаливании тросом для одной и той же
грузоподъемности. Например, ширина звена наиболее распростра-
ненной цепи для средних штампов составляет 53±3-° лСи, в этом
случае величины сип должны быть не менее 60 мм (с учетом неров-
6
йостей в отливке). Для равнопрочного троса диаметром 15 мм
.величины сид должны быть равными 25—30 мм.
Плиты со сплошными приливами удобно кантовать только при
наличии в этих же приливах Отверстий (см. рис. 2, а).
Наиболее целесообразные формы сечения прилива — это овал
или прямоугольник со скругленными углами. Возможно несколько
исполнений: заподлицо с рабочей поверхностью плиты, ниже и
выше этой поверхности на некоторую величину, устанавливаемую
в процессе проектирования. В последнем случае приливы могут
служить одновременно местом для запрессовки колонок, втулок
Исполнение I Исполнение //
исполнение ш
Вид Б
Рис. 2. Приливы в плитах
(см. рис. 2, а), а иногда и для размещения других деталей и узлов
штампа. С учетом этого часто увеличивают размеры (в сечении)
приливов по сравнению с расчетными.
Наибольшее напряжение, возникаемое в опасном сечении при-
лива, определяют по формуле (1). Рекомендуемый ряд размеров
раздельных приливов приведен в табл. 2.
Практика проектирования штампов показала, что не всегда
удается применить приливы рекомендуемой формы и не на всех
плитах можно разместить их на тех торцах, где отсутствуют полки
для крепления к прессу. Например, если полностью используется
расстояние между стойками пресса, то приливы на тяжелой плите
выполняют со стороны полок (рис.1 3, а). Приливы могут быть сде-
ланы также в виде ребер с проушинами (рис. 3, б).
Конструкции цапф, крюков, рым-болтов и штырей весьма раз-
нообразны, наиболее распространенные приведены на рис. 4.
□дни из них работают на растяжение и изгиб винтов, другие —
на изгиб и срез винта или стержня. Диаметр винтов для крепления
транспортных элементов назначают по допускаемой нагрузке в со-
ответствии с весом штампа.
I Основные размеры штырей, закрепляемых горизонтально,
приведены в табл. 3.
На практике используют еще и другие способы транспорти-
рования штампов", однако они менее распространены.
7
Таблица 2
Рекомендуемые размеры раздельных транспортных приливов в мм
в плитах толщиной более 60 мм
Допускаемая нагрузка 1 в тс на приливы а ь cmln ”гп1п ^mln
из чугуна СЧ (8-36, СЧ 21-40 нз стали 35Л, 40Л при зач зливаиии
тро- сом цепью тро- сом цепью
4,0 13,0 32 60 50 60 25 55 50
5,0 17,0 40 60 50 60 25 55 60
6,5 21,0 40 75 60 70 25 60 60
8,5 28,0 50 75 60 70 32 60 70
11,5 37,0 50 100 70 80 32 70 70
18,0 47,0 60 125 70 80 40 70 80
21,5 70,5 60 150 70 80 50 80 80
30,0 98,0 70 175 80 90 55 80 90
35,0 112,0 70 200 80 90 60 80 90
51,0 165,0 80 250 80 100 70 90 100
62,0 200,0 80 300 80 100 70 90 100
1 С учетом четырехкратного запаса нагрузку воспринимают одновременно все прочности приливов при условии, что четыре прилива.
Расчет плит на прочность производится только в случаях, когда
возникает в этом явная необходимость. Наибольшему деформи-
рованию подвергается обычно нижняя плита, так как она часто
Рис. 3. Конструкции приливов, расположенных со стороны
полки плиты
оказывается в более неблагоприятных условиях, чем верхняя
плита. В табл. 4 представлены основные виды нагружения плит
различных штампов.
8
Таблица 3
Основные размеры штырей 1 с резьбой в мм
Макси* мально возмож- ный вес штампа в тс D d L D, 3 Макси- мально возмож- ный вес штампа в тс D d L D, S
0,2 16 М12 70 32 24 1,7 35 МЗО 115 55 46
0,4 20 М16 80 40 32 2,6 40 М36 120 60 46
0,7 1,2 25 30 М20 М24 85 95 45 50 36 41 4,5 50 М42 130 70 55
1 С четырехкратным запасом прочности штырей при условии, что они изго-
товлены из стали с допускаемым напряжением на изгиб не менее 1500 и что нагружены одновременно четыре штыря. кгс/слг
В зависимости от конструкции подштамповой плиты и харак-
тера технологической операции нижняя плита разделительного
штампа может работать в следующих условиях:
1. Со сплошной опорой без провального отверстия в подштам-
повой плите пресса (схема 1).
Рис. 4. Детали для транспортирования плит и штампов
с резьбовым креплением
2. С провальным отверстием D в подштамповой плите, размеры
которого меньше рабочего контура d штампа (схема 2).
3. Размеры отверстия в подштамповой плите D (или а X Ь)
превышают размеры рабочего контура d (или В) штампа' (схемы
- 3 и 4).
4. Со сквозной нишей в плите блока для удаления отходов
(схема 5).
9
Таблица 4
Схемы нагружения нижних плит в зависимости от формы
рабочего контура, характера нагружения и конструкции опоры
с -хе ма iarpy» сення Примечание
1 1 i В йй 1 X При сплошной нижней плнте без проваль- ного отверстия в подштамповой плите возмож- на любая разделительная операция
2 й М г 1 D L Вырезаемый контур больше отверстия в подштамповой плите - /
3 Иг '“д=“ А г 225 Диаметр режущего контура меньше диа- метра отверстия в подштамповой плите
4 Иг, 1 If F ьУ л. Наибольший размер режущего контура меньше диаметра провального отверстия в подштамповой плнте
/ _А[_ . в й - УЛ
У
Вырезанная деталь нлн отходы удаляются
из штампа через выгребной паз нижней пли-
ты
10
Продолжение табл. 4
Схема нагружения
Примечание
Вытяжка или протяжка цилиндрического
колпачка через провальное отнерстне н под-
штамповой плите
Вытяжка цилиндрической детали с флан-
цем без пранки
Разбортовка цилиндрической детали без
правки фланца
Вытяжка иекруглон коробки без правки
дна
10 -* д Штамповка с правкой детали (независимо от’характера технологической операции) по^ всей ширине сквозной ниши нижней плиты
jl
- - - д • - г в
11 - { р 1 |1 Штамповка с правкой сосредоточенной и середине плиты, имеющей сквозную нишу
д иг i в
11
Продолжение табл. 4
Схема нагружения Примечание
12 / ТП и а * in. _z -чв Штамповка с правкой сосредоточенной не по оси плиты, имеющей сквозную нишу
13 г 1! d'*lr или а Ж1 •ь Плита с круглым глухим отверстием, на-
14 с/ Г д ЕЕ д “Zr или и*Ь ь груженная равномерно распределенной си- лой до «жесткого» удара прн сквозном отвер- стии в плите пресса
15 a*i Гладкая плита, установленная над круг- лым отверстием, нагружена равномерно рас- пределенной силой на участке, ограннчен- Л(/2 ном площадью —т— 4
16 <L ! й \2д^_д D Гладкая плита, установленная над круг- лым отверстием, нагружена равномерно рас- „ „ . л©2 пределеннои силой по всей площади —у
12
Продолжение табл. 4
Схема нагружения
Примечание
Разновидность схемы 15 с рабочим уча-
^'прив
стком, ограниченным площадью -------,
где априе — — ; L — периметр рабочего
контура
Разновидность схемы 16
Плиты, нагруженные по схемам 1 и 2, в большинстве случаев
не требуют проведения расчета, так как в точках действия сил
плита не подвергается изгибу. В частных случаях при провероч-
ном расчете исходят из условия, что величина контактных напря-
жений на поверхности плиты не должна превышать допускаемую
величину для данного материала.
Плиты, нагруженные по схемам 3, 4 и 5, в точках действия сил
не имеют опоры и могут свободно прогибаться. Схема 5 наиболее
неблагоприятная. При расчетах по ней плиту рассматривают как
балку, свободно лежащую на двух опорах. Усилием затяжки
болтов, которыми прикрепляется штамп к прессу, принебрегают.
На рабочих контурах, предназначенных для разделения мате-
риала, нагрузка распределяется с некоторой интенсивностью q
равномерно по всему режущему контуру (длиной /). Однако прогиб
плиты происходит в основном только от сил, действующих на
участках cd и ef (рис. 5, а). На участках ef и de, расположенных
вдоль опоры (близко к ее краю), влияние действующих сил на про-
гиб плиты незначительно, так как расстояние а от режущей кромки
до опоры составляет 1—3 мм.
Основная расчетная формула
Мазг = W [ой8Д (3)
13
где Миаг — изгибающий момент в опасном сечении плиты вдоль
оси (у—у) в кгс-см;
[<Тизг] —допускаемое напряжение на изгиб материала плиты
(табл. 5) в кгс!смг\
W — момент сопротивления в см3.
При проверке одного участка сечения плиты
— bflZ h — 1/ &миэг
- 6 ’ п- V b [амзг] ’
одновременно двух
____ (^1 4~ ^а) j.____~\Г 6-Мцэа
6 ’ г (^i + Ь2) [Оызг]
(5)
14
Таблица 5
Допускаемые напряжения на изгиб материала плиты с учетом запаса
прочности
Материал Термическая обработка [°изг] в кгс1смг Материал Термическая обработка в кес/см*
Сталь 45 Улучшение Нормали- зация 1750 1300 Сталь 20Л Сталь 35Л Чугун СЧ 28-48 СЧ 24-44 СЧ 21-40 СЧ 18-36 СЧ 15-32 Отжиг 1150 1250 650 650 600' 500 500
Сталь 35 Улучшение Нормали- зация 1550 1100
Поскольку условия эксплуатации штампов различны, то целе-
сообразно в расчетах использовать следующие значения макси-
мальных напряжений, установленные на основе опытных данных
для условий производства:
мелкосерийного [Ст(ыг]
„ атах = 0,8 ’
серийного
®niax ~
крупносерийного и массового
_ __{Пиза]
ипих — 1 2 *
Чтобы определить толщину h плиты по формуле (3), необхо-
димо сначала определить изгибающий момент в искомом сечении.
Для каждого случая в зависимости от формы, месторасположе-
ния рабочего контура, а также от конструкции плит штампа и под-
штамповых плит пресса строят расчетную схему нагружения.
Линейные величины измеряют в см, усилия — в кгс, изгибаю-
щий момент — в кгс-см. В соответствии с этим устанавливается
размерность других производных величин?
Формулу максимального изгибающего момента для среднего
сечения плиты (по оси у — у) легко вывести при режущем контуре
простой формы. Например, выведем формулу наибольшего изги-
бающего момента для плиты с режущим контуром, показанным на
рис. 5, а. Расчет ведем относительно всего сечения плиты по
оси у—у (т. е. с учетом участков длиной Ьг и Ь2). Участки рабо-
чего контура cf и de параллельны расчетному сечению и равно-
удалены от него. Плита выполнена со сквозной нишей (по анало-
гии со схемой 5 в табл. 4).
Усилие резания по всему рабочему контуру распределяется
равномерно, однако на двух участках cf и de нагрузки принимаются
сосредоточенными (так как в расчетной схеме каждая нагрузка
проектируется в точку):
Pi = 1,25/^Sa^; Р2 = 1,25ldeSacP.
15
Участки cd и fe проектируются в одну линию длиной'с. Нагрузка
остается равномерно распределенной.
Суммарная средняя интенсивность нагрузки на участках cd
и fe
п 1 >25 (/<•(/ 4" fye) $°ср
(у ... .> ... и.
С
где lcf; lde\ lcd и lej — длины участков в сл<;
S — толщина штампуемого материала в см;
оср — напряжение на срез материала в kccIcm2.
Реактивные силы при Рг = = Р.
А = В = Р + -^-.
Наибольший изгибающий момент (в сечении у — у)
- А («+ 4) - -f -т =
откуда
= + (6)
На рис. 5, а приведена соответствующая эпюра изгибающих
моментов, а на рис. 5, б — примеры рабочих контуров, для которых
плиты со сквозной нишей рассчитывают по описанному методу
(для прямоугольного контура).
Схема расчета значительно упрощается, если резание проис-
ходит только на участках cf и de (рис. 6). На плиту воздействуют
две сосредоточенные силы Р. Реактивные силы А = В = Р.
Наибольший изгибающий момент
Мх = Ра. (7)
Рассмотрим пример с круглым режущим контуром (рис. 7).
Схема нагружения несколько усложняется, так как интенсивность
нагрузки q распределяется не по закону прямой линии.
В целях упрощения расчета разбиваем окружность на несколько
равных дуг длиной Принимаем угол а равным 30°, тогда
, __
v “ 6 '
Приближенное среднее значение интенсивности нагрузки на
каждом спаренном участке с учетом двух противоположных дуг
(например, / и /') определяем по формуле
п 1,25лЯ с 1,25 л/? с
= 2 —Sacp = Sacp,
где х — проекция рассматриваемой дуги на ось х — х:
16
xx = —, 7? — x3 = 7? cos 30°,
Xg — 0,1347?, x2 = T? — xx — x3.
откуда x2 — 0,3667?.
Рис. 6. К расчету плиты со
сквозной нишей при наличии
в штампе двух параллельных
режущих участков
Рис. 7. К расчету плиты со
сквозной нишей, нагруженной
усилием, возникаемым прн реза-
нии по круглому рабочему кон-
туру
Интенсивность нагрузки на сдвоенных участках дуг 1^ — —g-
(расп сложенных на полуокружностях cd и fe) составит:*
9з = 2 Sucp = 0,833л5оср;
q2 = 1,14л5аСр; — 3,llnSocp.
Таким образом, самая большая интенсивность-нагрузки будет
ia третьем участке.
2 Г. Д. Скворцов
Реактивные силы А = В = \,4bnRSacp.
Максимальный изгибающий момент в центральном сечении
плиты (по оси у — у)
= А (а + - 41 -0,134/? (R - 0,0677?) -
полйп/Р I 0,3667? \ 7? я
— «?2.0,3667? 4-----2—J — <7з-2"-’4- =
= А (а 4- 7?) - 0,125/?2<ь - 0,257?2?2 - 9з =
= 1,25л/?5(Гср (а 4- 7?) — 0,1257?2 * 3,11л5<тср —
-0,25^.1,14^.-^^.
После преобразования
MuaSmax = nRSacp (1,25а 4- 0,477?). (8)
Расчет плит с несимметричным рабочим контуром требует инди-
видуального подхода. Точные результаты можно получить только
при составлении уравнений моментов относительно рассматривае-
мого сечения плиты и проведении соответствующих расчетов.
Сложный контур (рис. 8), несимметричный относительно оси
х — х (общий случай), удобнее рассчитывать раздельно: т. е.
сначала рабочий контур I (coxd), размещенный по одну сторону
оси х — х, а затем контур II (co2d) — по другую. Найденные из-
гибающие моменты Mj и /Иц относительно одного и того же се-
чения плиты суммируют и затем по формуле [аизе] =
определяют толщину h плиты.
Ниже для примера приведена последовательность расчета контура II (cozd).
1. Разбиваем периметр на элементарные участки: 1г, 1г, Is, /4; 1ь и 13 (рис. 8).
2. Определяем усилии резания на каждом участке по формулам:
Pi — l,25/i*5*ocp; Pz = 1,25/а • 5 * су pi 1,25/з*5осР; Р4 — 1,25/4*S*0^P5
Р5= 1,25/6*5*0ср и Р6= 1,25/g*S-acp.
3. Находим интенсивность равномерно распределенной нагрузки на уча-
стках 1г, 13 и /8*.
1,25/25о^р 1,255оср 1,25/gSo^p 1,255с^р
91— 9/2 ~ ~ sin а » — ~ х2 — sin р ’
1 ,%&$Sclcp
9з= 4 =-------------
1.255аср,
18
4. Определяем реактивную силу А:
^Мв = 0; Al — Pttl — a) — qtxt X
/ . Xi \ / . j . %2 \
X ( I — а----2~\ — q$x3 /6 ~2~J
— (а 4" — QsU 4—<2~ — Рза — 0>
откуда
Pi G — а)4-?Л (z —а~-у") +
4- q^Xi ( а 4- h 4—4- Р а (° 4" W
л= V----------_2-------------4-
ЧзЬ ( в 4- 4* РзО
4—^--------Н--------*
5. Находим изгибающий момент от сил,
действующих слева относительно сечения, про-
ходящего через ось у—у (середина плиты):
= Л + С)-
6. Аналогично с вышеизложенным опреде-
ляем изгибающий момент Л4(у_у)1 относительно
рабочего контура <x>id.
7. Момент сопротивления рассчитываем по
формуле (5).
8. Определяем толщину плиты fit
Рис. 8. К расчету плиты со
сквозной иишей при сложном
рабочем контуре

h
6 [Л*0/—</>! + у)ц]
(&! ЬаИОыаг]
При наличии нескольких рабочих контуров, нагрузки (уси-
лия), приходящиеся на каждый из них, накладываются одна на
другую, что усложняет расчет. Поэтому следует применять метод
независимости действия сил. Расчет сводится к определению
изгибающих моментов от усилий на каждом рабочем контуре
с помощью элементарных схем нагружения. Сумма всех момен-
тов относительно одного опасного сечения плиты (обычно цен-
трального по оси у — у) будет полным моментом, по которому
находят толщину h плиты.
Пример. Рассчитать пробивной штамп с двумя рабочими контурами
(рис. 9).
. 2* 19
Исходные данные: Ci = cd = ef = 21,6 см; cf= de =10 см; c3=qh =
= 12 см; qm = 10 cm; mk = 12,5 cm; hk— 6,5 cm; bi = 12 cm; bz= 10 cm;
b3= 14 cm; ai = az = 0,2 cm; a3= 6 cm; at= 4 cm; I = 22 cm; h = ?.
Штампуемый материал: листовая сталь толщиной S — 4 мм = 0,4 см,
с <Уср= 3000 кгс/см2.
Материал плиты штампа: первый вариант—чугун СЧ 21-40, [о«33] =
= 600 кгс/см2; второй вариант — сталь 35Л, [оизг] = 1250 кгс/см2.
Рис. 9. К расчету плиты со сквоз-
ной нишей при двух рабочих кон-
турах
Производство — крупносерийное.
Решение 1. Определяем усилия по участкам и для всего I контура
cdef
Pcd= Pef= 1,25-21,6-0,4-3000= 32 400 кгс;
Pi= Рз = PCf=7 Pde = 1,25-10-0,4-3000= 15 000 кгс;
Pcd+ef+d+de = 2 (32 400 + 15 000) = 94 890 кгс-
2. Интенсивность равномерно распределенной нагрузки от двух участков cd
и ef
Pcd+Pef 32 400 + 32 400
<71 =----------=--------5TZ------= 3000 кгс/см.
С]_ ^1,0
20
3. Изгибающий момент от нагрузки (рис. 9, схема 1)
м Рпл- аС1<}1 -г- ?1С‘
,епппАО1 0,2-21,6-3000 , 3000-21,62
= 15 000-0,2-]--------й-------1------g—-—= 184 470 кгс-см,
2 о
4. Находим моменты Л4Р и Л4рг, которые необходимы для построения эпюры:
Мр — Мр = Аа,
где А ~ Р + ^С1 = реактивная сила.
Л4Р1 = Л4₽г
3000-21,6
2
9480 кгс-см.
Определяем усилия по участкам и для всего II контура qhknv.
Pqh = 1,25-12-0,4 -3000= 18 000 кгс;
Pkm= 1,25-12,5-0,4-3000= 18 750 кгс;
Р3 = Pqm= 1,25-10-0,4-3000= 15 000 кес;
Р4 = Phk= 1,25-6,5-0,4-3000 = 9750 кгс;
Pqh+mk+qm+hk = 000 + 18 750 + 15 000 + 9750 = 61 500 кгс.
6. Интенсивность равномерно распределенной нагрузки от двух участков qh ,
и mk
Pqh + Pmk 18 000+ 18 750
q2 =------------=---------^2------= 3062,5 кгс(см.
са
7. Определяем изгибающий момент д,)ц (также в центральном сечении
плиты) от усилия на контуре II.
Расчет ведем от сил, действующих справа от сечения у—у. Однако результат
не изменится, если рассчитывать от сил, действующих слева от сечения у—у.
7а. Находим величину реактивной силы В (схема 2) £ Мд = 0,
В1 — Pt- 18 — </2-12-12 — Р3-6 = 0; В = Р«’18 + <?г-12-12 + Р3-6 _
= 9750-18 + 3062,5 42-12+ 15 000-6 = 32
76. Изгибающий момент :
М{у-у)и=В~^-------Р4'7 — <72-7-3,5 = 32 120-11 —9750-7 — 3062,5-7-3,5 =
= 208 750209 000 кгс-см.
7в. Для построения эпюры определяем изгибающие моменты МРа и М р
в сечениях, соипадающих с линиями их действия:
МРг = А-6; А = = 29400 кгс-см;
MPt = 29400-6= 176400 кгс-см; MPi = B-4 = 32 120-4 = 128 480 кгс-см.
7г. Строим эпюру моментов Л4(!/_г/)п на схеме 2.
?1
8. Общий момент Мобщ в сечении плиты, совпадающем с осью у—у, от двух
рабочих контуров cdef и qhknv,
М0бщ = М{у-у^ + М(у-у)ц = 184 470 + 209 000 = 393 470 кгс-см.
9. Строим общую эпюру моментов (схема 3) суммированием двух эпюр
(схемы I и 2) с соблюдением одного масштаба. По эпюре с учетом масштаба
определяем приближенную величину изгибающего момента в любом сечении
плиты по оси у—у.
Находим толщину опасного сечения плиты при общем иагружеиии
Р общ = 94 800 Ч- 61 500 = 156 300 кгс\
1а«зг] _ Мобщ 117 (^1 + Ьг + Ьз) № _ (12 -|- Ю Ч~ 14) h2 _ м2
1,2 W~'< 6 6
После подстановки значений Мобщ и U7 рассчитываем толщину плит:
из чугуна СЧ 21—40
600 .393 470
1,2 ~ 6h2 ’
. 393 470-1,2 .. ._
п = I/ -----------= 11,45 см s 115 леи;
Г 6UU•6
из стали 35Л
1250 _ 393 470
1,2 ~ 6й2 ’
h = 7,92 см ~ 80 мм.
Усилия в разделительном штампе, необх^имые для пробивки
относительно малых отверстий 10, где d — диаметр или
наибольшая сторона некруглого отверстия, а I — расстояние
между опорами в плите), учитываются как сосредоточенные на-
грузки.
Рассмотрим схемы 3 и 4 (табл. 4). Плита блока не имеет сквоз-
ной ниши, поэтому при нагружении наблюдается деформация
не по всему сечению, а локализованно — в средней части, т. е
местное выпучивание. Для расчета рекомендуется использовать
не уравнения изгибающего момента (3), а уравнения упругой
линии, учитывающие наибольший прогиб. В этом случае увели-
чение размера Ьх плиты (схема 3 и табл. 4) существенно не влияет
на величину прогиба.
Структура уравнений прогиба для данной схемы, как и для
многих других схем нагружения, при выполнении формоизме-
няющих операций (см. ниже) соответствует общепринятой [55,
73]. Однако все уравнения откорректированы с учетом ударной
нагрузки и коэффициента динамичности т]а, приближенное значе-
ние которого определяют по формуле
22
где t> — скорость ползуна пресса в момент совершения операции
в см1сек,
v 0,105 Rn;
R — радиус кривошипа в см;
п — число ходов ползуна в минуту;
I/cml или /^„ — допускаемая величина статического прогиба
плиты в см;
а — ускорение ползуна в момент совершения опе-
рации,
^niax ~ (1 4" X),
где со = ----угловая скорость кривошипа (постоянное для
данного пресса число);
п
X — -----коэффициент;
L — длина шатуна в см.
Максимальная величина а соответствует нижнему положению
ползуна.
Коэффициент динамичности показывает во сколько раз
прогиб плиты при ударной нагрузке (скорость ползуна v) больше
прогиба при статической нагрузке.
Кроме этого, при расчете прогиба толстых пластин по урав-
нениям прогиба тонких пластин вводят некоторый поправочный
коэффициент k. Иногда из-за особенностей конструкции плит
штампов он учитывается как среднее значение между значениями
для заделанных (защемленных) пластин и свободно лежащйх на
опорах.
Поскольку коэффициенты т]й и k отражают запас прочности
плиты, то они пропорциональны ее толщине h. На основании фор-
мулы (9) и известных рекомендаций относительно кривошипных
прессов можно установить приблизительно среднюю величину
произведения этих коэффициентов
f]gk си 5ч-6.
При подсчете коэффициента динамичности принимали птах.=
= 10-4-20 см!сек, а = 600-5-800 см/сек.2; fdon = 0,025 см при диа-
метре отверстия в подштамповой плите 20—30 см. После подста-
новки этих величин в формулу (9) находим »=» 4,7. Все фор-
мулы приведены с учетом i]gk 5,5, где k — 1,17-4-1,18.
Толщину плит при нагружении по схемам 3 и 4 в табл. 4 рас-
считывают по формуле
»/• СГР№
г £/тах
(10)
23
где Р — усилие, необходимое для выполнения разделительной
операции при режущем контуре диаметром 2гср, разме-
щенном в центре отверстия плиты, в кгс;
R — радиус отверстия плиты в см;
Е — модуль упругости первого рода для стальных отливок и
проката Е — 1,8-10® кгс!см*, для чугунных отливок
Е = 1,2-10® кгс!см*-,
fmax — наибольшая величина прогиба плиты на краях отвер-
стия в см;
Сг — поправочный коэффициент, учитывающий и коэффициент
динамичности, значения его приведены ниже:
......... 1,25 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0
Q........... 2,0 2,7 4,0 4,3 4,2 4,1
Для тех же схем, но без общего центрального отверстия (для
удаления отходов) в нижней плите штампа
h - ?Л'9Р(^2-1) r(3w+i)^-(/n-l)^ Z? iY| пп
" V пЕт^ L 2(«+1) \1П г + 1Л ’ ( *
где т = ,
р — коэффициент Пуассона, среднее значение его для стали
0,25 и для чугуна 0,3;
/max — максимальный прогиб плиты, принимаемый прибли-
женно равным (25—50)% fdon, что обеспечивает благо-
приятные условия для ее работы.
Допускаемую величину прогиба плиты fdotl можно определить
по формуле
ben=р - 4 w-cw. (12)
где р — допускаемый радиус кривизны плиты при свободном
прогибе в см,
hyCA
Р = ~2tT
(13)
е — величина деформации
_ _Г
— Е *
(14)
hycJt — условная толщина плиты независимо от формы сечения
в см;
R — радиус отверстия в плите в см;
аТ — предел текучести материала плиты принимается в сред-
нем равным для стальных отливок 2500 кгс! см* и ус-
ловно для чугунных отливок 2200—2500 кгс!см* (при
остаточной деформации не более 0,2%).
24
Условную толщину плиты'формулы (13) ориентиро-
вочно подсчитываем из уравнения изгибающего момента для балки,
лежащей на двух опорах, нагруженной в центре сосредоточенной
силой:
Миаг = -^, -^- = №[cruJ; (15)
откуда _____
hyCA = Ь(аызг] • (16)
Пример. Технологическое усилие Р = 100 000 кгс, диаметр провального
отверстия в плите 27? = 20 см, [trua3] = 1200 кгс/см? (для стали) и ширина
плиты Ь = 40 см:
, т/З-ДОО 000-10
hycjl V 40-1200 ~7,9 СМ'
После подстановки в формулы (14), (13) и (12) известных величин получим:
7.9
Р = 2-0,0014 S 2800 СМ'
fdon = 2800 — 4~ К4-(2800)2—202«=>0,04 см.
Из формулы (12) следует, что небольшое изменение толщины h
плиты мало влияет на величину допускаемого прогиба fdott.
Расчет на прочность необходимо выполнять не только нижних
плит, но и верхних. Имеются в виду конструкции с глубокими
нишами (карманами), нередко применяемыми в совмещенных
штампах. Плиты на прочность проверяют по нескольким формулам
в зависимости от схемы нагружения и формы местного углубления.
При проверке полагаем, что расчетный участок плиты тол-
щиной h нагружен центрально относительно контура углубления.
При открытых нишах прямоугольной формы (рис. 10, а)
(Д В) и равномерно распределенной нагрузке ориентировочно
по всей площади толщину плит рассчитывают по формуле
. 13 f С^РобщВ3
<17)
где Рдбщ — общее усилие, необходимое для пробивки отверстий и
вырезки наружного контура детали, в кгс,
С % — некоторый коэффициент; значения его приведены
ниже:
А
-g- . . - - 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
С2 ....... 0,083 0,1 0,115 0,125 0,135 0,145
25
Для той же конструкции при сосредоточенной нагрузке (или
близкой к сосредоточенной)
(18)
где С3 — коэффициент, значения которого приведены ниже:
4-...................1,0 1,2 1.4 1,6 1,8 2,0
D
С3 .................. 0,37 0,42 0,45 0,465 0,47
Если ниша в плите имеет круглые очертания (рис. 10, б), то
толщину плит определяют по следующим формулам:
1. При равномерно распределенной нагрузке с вырезкой кон-
тура по концентрической окружности радиусом г (периметр L —
- 2лг)
h = Г-gL-fL-^in-g-i. (19)
2. При равномерно распределенной нагрузке по нескольким
концентрическим окружностям или при сосредоточении различ-
ных режущих контуров в одном штампе (что свойственно совмещен-
ной штамповке)
h = № ~^пр In/-------34), (20)
26
где Р — полное усилие, необходимое для осуществления опера!
ции, в кгс,
Р = Русл№пру
R — радиус ниши в верхней плите в см;
гпр — радиус описанной концентрической окружности (рис. 10,6)
ограничивающей площадь равномерной нагрузки при
нескольких рабочих контурах, близко расположенных
друг к другу, в см.
Здесь равномерно распределенная нагрузка рассматривается
относительно площади, ограниченной наибольшей концентрической
илн условно замыкающей (приведенной) окружностью радиусом
Год-
3. При равномерно распределенной нагрузке по всей площади,
- равной илн близкой к площади ниши л/?2:
(21)
Р = Рус^Р2у
где РуСЛ — условная удельная нагрузка на единицу площади,
ограниченной окружностью радиусом гпр.
В случае размещения нескольких режущих участков на пло-
щади, ограниченной некруглым контуром (рис. 10, 6) за радиус
принимают радиус приведенной окружности гпр = где L —
периметр контура, ограничивающего несколько близко располо-
женных режущих участков.
Плиты блока формоизменяющих штампов, работающих без
правки материала (схемы 6,8,9 в табл. 4), рассчитывают так же, как
для разделительных штампов. Например, при вытяжке цилиндри-
ческих деталей без удара или при разбортовке, расчетная схема
плиты, со -сквозной нишей будет подобна схеме, проведенной на
рис. 7. Изгибающий момент определяют по формуле (8).
Толщину плит формоизменяющих штампов с правкой'материала
находят в основном только по формулам, содержащим допускае-
мую величину прогиба, которая характеризует жесткость системы.
Исходная величина допускаемого прогиба может быть подсчитана
или по формуле (12), или назначена на основании технических
требований к соблюдению плоскостности детали. Последнее ори-
ентировочно составляет 10—20% толщины штампуемого мате-
риала. Расчетные уравнения выбирают в соответствии с конструк-
цией плиты и схемы нагружения.
Основным видом нагрузки является равномерно распределен-
ная. Однако интенсивность q рассчитывают исходя не из погонной
нагрузки, приходящейся на линейные участки, как это делают при
разделении металла, а из полного усилия, развиваемого на пло-
щади всего расчетного контура, что является существенной по-
правкой. Например, если для прямоугольного рабочего контура
27
(рис. 5) со сторонами cd=ef = с и cf^de = Ь интенсивность q
при вырезке определяли с учетом усилия Рс, действующего только
на двух участках длиной с каждый, т. е.
п - 2Р‘
Чразд с 9
то в данном случае при жестком ударе
п _____________________________ Ропер
Чформ — с >
где Ропер — полное усилие, приходящееся на всю площадь рабо-
чего контура (при F = cb).
В связи с этим часто изменяется схема нагружения. Так, для
рабочего прямоугольного контура (рис. 5) в отличие от раздели-
тельной операции расчетная схема нагружения при работе с прав-
кой материала, принимается равномерно распределенной без сосре-
доточенных сил Pi и Р2-
В наиболее неблагоприятных условиях при ударном нагруже-
нии (при завершении операции) оказывается плита — как балка,
лежащая на двух опорах. Уравнение прогиба для равномерно на-
груженной плиты при а < 0,1ft (схема 10, табл. 4)

Lax — 12EJ »
(22)
где J — момент инерции относительно центральной оси в см\
bh?
12 ?
b — ширина сечения плиты (по схеме размер спереди—назад)
в см.
После подстановки значения момента инерции получим
<23>
При относительно малых площадях рабочего контура нагрузку
можно считать сосредоточенной. Формулы (22) и (23) в этом слу-
чае принимают вид при расположении рабочего контура:
1) на центральной оси плиты (схема 11, табл. 4)
_ 12РР
/max ~ 13^3 , -
28
2) не на центральной оси (схема 12, табл. 4):
. /
при а > -у
. _ 96Ра3(1 — а)2
/шах— E^a+l}2bh3 ’
, _ 96Ра3(1~а)2
V f^E(2a+iyb’
. I
при a <Z~2'
. _ 96Рс2(/ —«)2
Lax £(3J —2а)ЧА8 »
. _ ®/ 96Pa2(Z —а)3
V ГттЕ(31~2а)3Ь'
(26)
(27)
(28)
(29)
Для других форм и при сочетании нескольких рабочих контуров
вывод уравнений прогиба производится индивидуально. Искомой
величиной может быть или толщина плиты h (при заданной вели-
чине прогиба /), или наибольший прогиб fmax (при заданной вели-
чине h).
В случае нескольких участков, расположенных по одной линии
в направлении у — у, учитывают, суммарное усилие РСуМ. Если
рабочие участки находятся на различном расстоянии а от опоры А,
то целесообразно рассчитывать отдельно каждый участок, рассмат-
ривая его как независимую систему (схема 12). В этом случае за
искомую величину лучше принимать максимальный прогиб /гаах.
Полученные значения прогиба относительно одной и той же
координаты г (принятую за среднюю ориентировочную) сумми-
руют и сравнивают с допускаемой величиной. Если она окажется
больше последней, то расчет повторяют с подстановкой большего
значения h.
Основным расчетным уравнением является следующее:
Lax = [(/ - а)2 (Z + 2а) -J- - _ (z _ а)з] , (30)
откуда
‘ = i'® I1' 7- - (г - а)’]. (31)
где f — прогиб плиты в точке, расположенной на расстоянии z от
опоры А, в см. Часто принимают г —
На практике наиболее распространены конструкции формоиз-
меняющих штампов со сплошными нижними плитами, установлен-
ными над круглыми отверстиями подштамповых плит. Известны
два вида плит штампа: с глухим отверстием (табл. 4, схемы 13 и 14)
и составная или цельная без углубления (схемы 15—18). Эти плиты
29
широко применяют для .выполнения многих операций: гибки,
вытяжки с правкой и др.
При расчете первого вида плит участок плиты толщиной ft
рассматривают как плотно заделанный в массивную плиту тол
щиной И. Нагрузка равномерно распределенная. Прогиб в центре
условного диска толщиной ft при прямоугольном рабочем контуре
определяют по формуле
г _ /~* Ponepb3 /QO
/max — G2 og/jS >
где а и b — стороны рабочего контура (а ft);
С2 — коэффициент (см. стр. 25);
Ропер — усилие, необходимое для выполнения формоизменяю-
щей операции, в кгс.
Из формулы (32) находим
Л = <33)
При расчете плит второго вида учитывают особенности рабо-
чей поверхности и характер нагрузки.
1. При равномерно распределенной сплошной по всей площади
нагрузке прогиб определяют при рабочем контуре nR2 по формуле
f - 9P(m-l)-(5m+l)J?2
/max— 8rt£m2/t3 ’ j
откуда
13/'9P(m—1)-(5ot+1)J?
V SxEfmnfn*
(35)
2. Нагрузка такая же, что и в первом случае, но рабочая по-
верхность ограничена концентрической окружностью радиусом г
(г < R):
: _ 9Р (т’-1) Г (12m 4-4) «2 Я (7m —3)г2'
гаах“ -8л£т2/гЗ |_ т+1 г rn-f-l .
откуда
1 / 9РИ2-1) . Г (12m+ 4)1?» _ .2, _R_ _ (7m —3)га~|
V 8л£/тахт2 [ т +1 г т +1 J *
3. Рабочая поверхность та же, что во втором случае, но на-
грузка сосредоточенная (радиус г рабочего инструмента — отно-
сительно малая величина по сравнению с R плиты)
. __ 9Р (m — 1) (3m + 1) Я2
max — 2n£m2ft3
откуда
. _ ,3/9Р (m — l)(3m + 1) Я»
“ V 2n£fmaxrn3
(38)
(39)
30
-Для штампов совмещенного и последовательного действия с од-
новременным сочетанием разделительных и формоизменяющих
операций схему расчета выбирают с учетом всех сил, участвующих
в нагружении плиты в данный момент (связанных с разделением
и формоизменением материала). Фактор времени имеет большое
значение, так как ступенчатое нагружение (различное во времени)
способствует уменьшению толщины плиты. В большинстве слу-
чаев при расчетах достаточно учесть только завершающую сту-
пень, связанную с жестким ударом. На всех остальных ступенях
усилия обычно меньше завершающего и их в расчетах опускают.
Смыкание рабочих частей штампа до «жесткого» удара контро-
лируют только слесарь-установщик, регулирующий закрытую
высоту штампа визуально. Обычно это способствует предельному
использованию возможностей маховых масс пресса. При относи-
тельно больших площадях рабочего контура в формулах прогиба
следует учитывать чне усилие Р, потребное для осуществления тех-
нологической операций при наличии правки материала, а полное
номинальное усилие пресса N с коэффициентом запаса прочности
не менее 1,5.
Приведенные методы расчетов позволяют правильно выбрать
толщину опасного сечения плиты для разнообразных конструктив-
ных вариантов с различным сочетанием технологических опера-
ций. Однако это не всегда дает полное представление о прочности
низа или верха штампа в целом, так как не учитывается прочность
других деталей, воспринимающих нагрузку Р. К таким деталям
относятся матрицы цельные, монтажные плиты, подкладки при
условии, если их габаритные размеры больше соответствующих
размеров провального отверстия подштамповой плиты. Их сопро-
тивляемость изгибу уменьшает стрелу прогиба плит блока и штамп
становится жестче.
При желании учесть прочность той или иной детали расчет
производят аналогично расчету плит, свободно лежащих на опо-
рах. По заданным величинам: толщине детали h, размерам сечения
и допускаемому прогибу f (если расчет ведут по уравнению про-
гиба) определяют силу Рг, которую может выдержать деталь в пре-
делах упругой деформации, работая самостоятельно. Затем при
расчете толщины несущей плиты в основное уравнение подстав-
ляют не полное усилие, необходимое для выполнения технологи-
ческой операции, а уменьшенное на величину Plt что уменьшает
толщину плиты h. Однако на практике упомянутые детали на изгиб
(или на прогиб /) обычно не рассчитывают. Они являются допол-
нительным резервом для повышения запаса прочности плит.
НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Направляющие элементы блока предназначены для обеспе-
чения высокоточного совпадения рабочих частей верха штампа
с рабочими частями низа. Они должны обладать высокой точностью
31
и жесткостью, достаточной стойкостью и удобством в эксплуата-
ции. Требования к точности и жесткости определяются характером
технологической операции, величиной зазора между инструмен-
тами, а также конструкцией и габаритными размерами штампа.
Одним из важных условий является обязательное совмещение
колонок со втулками до начала рабочего процесса в штампе.
Направляющие элементы делятся на два вида: скольжения и
качения. Первые широко применяют во всех разновидностях штам-
Рис. 11. Типовые конструкции направляющей пары скольжения
пов (разделительных, формоизменяющих, совмещенных и др.),
а вторые — преимущественно в разделительных — прецизион-
ных штампах.
Направляющие скольжения изготовляют цилиндрическими и
призматическими. Массовое распространение получили цилин-
дрические как наиболее точные и технологичные в изготов-
лении.
Классической, универсальной направляющей парой является
комплект из колонки и втулки (рис. 11) из стали высокой твер-
дости не менее HRC 58. Рабочие поверхности их обрабатывают до
8—10-го классов чистоты поверхности". Колонку делают обычно
гладкой, а втулку — с канавками для смазки. На прессах с отно-
сительно малым ходом ползуна (не более 150 мм) рекомендуется
обеспечивать постоянный контакт в направляющей паре на всем
пути движения ползуна (чтобы при открытом штампе колонки не
выходили из втулок). С этой целью предусматривается втулка с уд-
линенной выступающей частью /2 (рис. 11, б).
32
Большинстбо колонок й йтулок изготовляют по системе отвер-
стия. Короткую часть колонок с проточкой (рис. 1Г, а, б) запрес-
совывают в плиту, а длинную — пригоняют по скользящей по-
садке со втулкой. Однако используют и гладкие колонки, которые
спаривают с плитой по системе вала. Преимуществом такой кон-
струкции является возможность обработки ее на бесцентровочно-
шлифовальных станках.
Технологически также удобно посадочный диаметр направ-
ляющей втулки выполнять равным диаметру запрессовочной
части колонки (рис. 11, в), что позволяет одновременно растачивать
обе плиты штампа и получать отверстия одного размера. Послед-
нее обеспечивает применение двух вариантов компоновки напра-
вляющих: с запрессовкой колонок в нижнюю или верхнюю плиты.
Стойкость направляющей пары скольжения определяется
прежде всего величиной коэффициента трения между втулкой и
колонкой, зависящего от материала, смазки и твердости трущихся
частей. Стойкость направляющих элементов из низкоуглероди-
стых цементуемых сталей с закалкой до твердости HRC 58—62 со-
ставляет 300 000—500 000 рабочих циклов. Она повышается в два-
три раза, если колонки и втулки изготовить из высоколегирован-
ных сталей, подобных сталям марок ШХ15; 9ХС и 25Х5МА и
38ХМЮА. Конечная твердость таких сталей достигает HRC 62—64.
Стойкость направляющих элементов из стали 9ХС с закалкой после
упрочнения их твердым сплавом (типа Т15К6) увеличивается до
10 млн. рабочих циклов. Можно применять стальные втулки и без
закалки, но с армированием их бронзой. По данным завода «Труд»,
стойкость направляющей пары после армирования стальных вту-
лок бронзой достигала 1,5 млн. рабочих циклов. Прн этом колонки
и втулки не подвергались термической обработке. Известно много
попыток замены стальных втулок на пластмассовые. Имеющиеся
в распоряжении пластмассы пока не дали больших преимуществ
из-за малой величины сопротивления сжатию, однако способ про-
грессивен, так как он не требует смазки и значительно сокращает
трудоемкость изготовления.
Иногда целесообразно выполнять направляющую пару без
втулок (см. рис. 13, б). Соответствующую плиту изготовляют из
высокопрочного чугуна. Рентабельность данного метода подтвер-
ждается прежде всего при штамповке мелких деталей (например,
в приборостроении) с малыми усилиями, не вызывающими значи-
тельного сдвига верха штампа относительно низа.
Относительная длина зоны контакта колонки со втулкой при
полном ее заглублении должна быть не менее 2d, а без втулки —
2,5d. Последнее объясняется тем, что допускаемые контактные
напряжения для чугуна значительно меньше по сравнению с зака-
ленной сталью и, следовательно, требуется относительно большая
поверхность контакта. В прецизионных штампах рекомендуется
выполнять длину I в среднем не менее 3d независимо от конструк-
ции и материала направляющих элементов.
3 Г. Д. Скворцов 33
При плотном касании верхней плиты к плоскости ползуна
пресса (что имеет место в большинстве случаев, если не применяется
плавающий хвостовик) необходимо предусматривать каналы для
выхода воздуха.
Для смазки направляющей пары скольжения используют
преимущественно густую смазку, которую периодически наносят
на колонку. Она задерживается в канавках втулки или в отвер-
стии плиты при отсутствии втулки.
В направляющей паре без втулки канавки для смазки допус-
кается делать иа поверхности колонки.
Сепаратор
Рис. 12. Направляющая пара качения с цилиндри-
ческим сепаратором с шариками
Точность и стойкость цилиндрических направляющих значи-
тельно повышается при замене трения скольжения на трение ка-
чения . В направляющей паре устанавливают цилиндрический сепа-
ратор с шариками (рис. 12). Шарики располагают таким образом,
чтобы след одного шарика не совпадал со следами других. Расстоя-
ние между следами до 0,5 мм. Ряды отверстий в сепараторе наи-
более рационально размещать по спирали с углом наклона 8—10°.
Длину сепаратора Z3 делают меньше длины втулки lt направляю-
щей приблизительно на 10—20 мм. Конкретный перепад длин
втулки и сепаратора выбирают исходя из того, чтобы при раскры-
том штампе несколько рядов шариков сепаратора (не менее 5)
входило.во втулку. Следует учитывать, что ход сепаратора (вдоль
продольной оси) в два раза меньше хода ползуна пресса.
Применение шариковых направляющих возможно только при
условии невыхода втулок из колонок и при ограниченном ходе
ползуна.
Диаметр шариков назначают в зависимости от диаметра коло-
нок, что оговаривается в стандартах.
34
К посадочным местам в плитах для шариковых направляющий
предъявляются жесткие требования. В частности, несовпадение оси
верхней направляющей части с нижней допускается не более трех-
пяти микрон. Шарики обеспечивают легкость движения, так как
уменьшается усилие, необходимое для перемещения верха отно-
сительно низа. По сравнению с направляющими скольжения зна-
чительно повышается их стойкость (более 10 млн. рабочих циклов).
Таким образом, эксплуатационные размеры между колонкой и
втулкой практически не нарушаются до конца службы штампа.
Кроме того, продолжительное время не требуется замены смазки.
струментами, выполненными из твердого сплава. В крупносерий-
ном и массовом производствах они вполне рентабельны в штам-
пах со стальными рабочими частями (особенно при малых зазо-
рах). Высокая точность направляющих повышает стойкость режу-
щСго инструмента в штампах (примерно в два раза).
При правильной организации специализированного произ-
водства изготовления штампов область применения шариковых
направляющих значительно расширится.
Направляющие элементы блока используют иногда и для точ-
ной фиксации промежуточной, подвижной плиты (съемника).
Возможны два варианта фиксации: по колонкам (рис. 13, а, б)
и по удлиненным втулкам (рис. 13, в). Если промежуточная плита
выполнена из высокопрочного чугуна, то по аналогии с основной
направляющей парой блока пригонку осуществляют без втулок,
а если из стали, то только с применением втулок.
Для предохранения полости направляющей втулки от попада-
ния грязи рекомендуется закрывать ее крышкой 1 (рис. 14). Осо-
бенно это необходимо для средних и крупных штампов, которые
хранят открыто — вблизи от оборудования и рабочих мест цеха
(иногда на открытом воздухе).
3* 35
Основным методом соединения цилиндрических направляющих
с плитами блока является запрессовка их с определенным натягом.
Величина натяга зависит от принятого класса посадки. Для пре-
обладающего большинства колонок и втулок применяют прессовую
посадку по 2-му классу точности как наиболее доступную и при-
емлемую при изготовлении штампов. Минимально допускаемая
глубина запрессовки (0,8—1,0)d. Однако надежность такого соеди-
нения невысокая. Поэтому желательно запрессовывать на глубину
не менее (1,2—l,5)d.
От относительной глубины запрессовки направляющего эле-
мента зависит не только прочность соединения, но и перпендику-
лярность к плоскости плиты. Чем глубже запрессовка, тем больше
возможность высокоточной посад-
ки. В прецизионных штампах ре-
комендуется производить запрес-
совку на глубину не менее 2d.
Рис. 14. Крышка для предохране.
иия виутреиией полости направля.
ющего узла от возможного загряз.
щнны плит в местах запрессовки на-
правляющнх элементов
нення
На тонких плитах, в местах размещения направляющих, реко-
мендуется устанавливать кольца (фланцы), с помощью которых
глубина запрессовки может быть доведена до необходимой (рис. 15).
При этом удобнее присоединять их крепежными деталями.
Можно плиты не наращивать фланцами, но в этом случае необ-
ходимо вводить дополнительное крепление (рис. 16, а, б). Послед-
нее целесообразно не только в случае относительно небольшой
глубины запрессовки, но и для быстрой их замены в процессе экс-
плуатации штампа. Это удобно прежде всего для крепления вту-
лок направляющих в крупных и средних штампах. В варианте^
приведенном на рис. 16, а, используется легкопрессовая или на-
пряженная посадки. При этом технологически удобно, если втулки
или колонки (одно из двух) запрессовывают не в плиту, а в про-
межуточную державку J, которую крепят к основной плите вин-
тами и фиксируют штифтами.
В последние годы широко внедряется новый (по сравнению с за-
прессовкой) метод крепления и точного центрирования направ-
ляющих с помощью всевозможных клеевых материалов. К ним
относятся полимерные композиции типа стиракрила (ТШ, АСТ-Т),
эпоксидного компаунда ЭК-340, карбинальный цемент, состоящий
36
из 18% карбинального клея и 82% строительного цемента и др.
Они обладают высокими адгезионными свойствами и одновременно
являются достаточно прочными материалами, что позволяет
наносить их слоем толщиной б == 0,5-4-3 мм (рис. 17). Последнее
упрощает технологический процесс обработки отверстий в плитах
(исключает высокоточную координатную расточку) и сборку на-
правляющих элементов. Для обеспечения более прочного соедине-
Рис. 17. Примеры применения полимерных материалов
для крепления и центрования цилиндрических напра-
вляющих
ния необходимо разделывать канавки в отверстиях. Вопросы тех-
нологии сборки направляющих элементов (с плитами блока) с при-
менением полимерных материалов в книге не рассматриваются.
Рабочая часть направляющей пары скольжения пригоняется
то скользящей или ходовой посадке. Класс точности назначают
37
в зависимости от выполняемой технологической операции, кон-
струкции штампа и степени точности штампуемой детали. При
разделении материала необходимо соблюдать условие — зазор
в направляющем узле не должен превышать половины режущего
зазора, Это условие приобретает особо важное значение в штампах :
с твердосплавным инструментом. Пригонка направляющих эле- ?
ментов прецизионных штампов осуществляется в основном по
скользящей посадке по 1-му классу точности. Однако применяют и
индивидуальную притирку, обеспечивающую зазор по диаметру
в пределах 1—3 мкм. В условиях обычной штамповки для разде- ;
ления неметаллических материалов и металла толщиною до 0,5 мм
используют скользящую посадку по 1-му классу точности, но
иногда и индивидуальную пригонку.
При разделении металлов толщиною более 0,5 мм класс по-
садки рекомендуется назначать в соответствии с вышеизложенным
положением (чтобы зазор в направляющем узле не превышал
половины режущего зазора между матрицей и пуансоном). Для
металлов толщиною до 3 мм это условие обеспечивается скользя-
щими посадками по 1 и 2-му классам точности. При толщине ме-
талла более 3 мм можно применять ходовую посадку по 2 и 3-му
классам точности.
В формоизменяющих штампах допускается пригонять колонку
со втулкой по ходовой посадке по 3 и 4-му классам точности. Од-
нако более распространены случаи, когда их назначают из стан-
дартизованных колонок и втулок, выполненных по 2 и 3-му клас-
.сам точности по скользящей посадке.
При работе штампов на повышенных скоростях (более 0,5 м/сек)
направляющая пара, пригнанная по скользящей посадке по 1 и
2-му классам точности, чрезмерно нагревается и может заедать,
так как при малых зазорах нарушается сплошность смазывающей
пленки. В этих случаях целесообразно колонку и втулку арми-
ровать твердым сплавом или применять шариковые направляющие,
что обеспечивает некоторый натяг (от0,005 до 0,02 мм). Следова-
тельно, шариковые направляющие практически можно применять
при любых малых режущих зазорах иа всех прессах, включая и
быстроходные.
Диаметр колонок и втулок, а также число пар направляющих
назначают в зависимости от габаритных размеров плит, характера
технологической операции, толщины штампуемого материала,
закрытой высоты штампа, а также габаритных размеров и усилия
пресса. Основными показателями являются ширина плиты и харак-
тер технологической операции.
Следует, по возможности, избегать установки удлиненных
колонок, так как это снижает жесткость конструкции и уменьшает
точность совпадения рабочих элементов штампа. Если нельзя
уменьшить закрытую высоту штампа, то предусматривают мест-
ное наращивание плит в зоне направляющих с помощью приливов
или введения муфт (см. рис. 12; 15 и рис. 16).
38
Число ИайравлякйЦих йар (в виде кбЛбйки со втулкой) в
блоке устанавливают обычно не менее 2 и не более 4 и, как исклю-
чение, одну направляющую пару. Чем больше .число наиравляю-
щих пар, тем выше точность блока (по совпадению верха с низом).
На основании практических данных, ниже приведены рекомен-
дации применительно к разделительным и формоизменяющим
штампам.
Для инструментов с условным размером меньшей стороны пря-
моугольника 200 мм или диаметром 250 мм при
направляющих в плитах
зазоре z = 0,02-ь 0,04 мм следует применять двухколонные
блоки преимущественно с диагональным или осевым расположе-
нием направляющих (рис. 18, б, в); при повышенных требованиях
к-точности штампуемых деталей и зазоре г «5 0,02 мм — трех-
или четырехколонные блоки (рис. 18, г). Если размер Вин > 200 мм
или D ься^> 250 мм при зазоре г 0,04 мм рекомендуется также
применять три или четыре колонки.
При z > 0,03 мм с условным вылетом инструмента Е 400 мм
допускается установка блока с двумя колонками, расположен-
ными на одной стороне от пакета штампа (рис. 18; а). Если вылет
Е > 400 мм, то необходимо устанавливать трех- или четырех-
колонный блок (рис. 18, г).
В условиях мелкосерийного производства можно использовать
блоки без направляющих элементов. Совпадение рабочих контуров
в штампе обеспечивается пригонкой пуансонов по жесткому съем-
нику по скользящей посадки или штифтами — пилонами (в виде
колонок с уменьшенным диаметром).
39
При выборе блоков для формоизменяющих штамов больше вни-
мания уделяют не вопросам точности направляющих элементов,
а соблюдению удобства, и ймппйсипсти я работе. Поэтому многие
малогабаритные штампы монтируют на двухколонных бло-
ках.
Требования к блокам для совмещенных и последовательных
штампов предъявляют исходя из тех операций, точность которых
наибольшая по сравнению с другими. Обычно такими определяю-
щими являются разделительные операции.
В крупногабаритных штампах, начиная с размера плиты L
630 мм, не рекомендуется применять две колонки, независимо
от их местонахождения. Обычно такие блоки оснащают тремя
или четырьмя колонками, что вызвано увеличенным расстоянием
между отдельными частями рабочих элементов штампа и удоб-
ством в эксплуатации. Опыт подтверждает, что крупногабаритные
блоки с тремя и четырьмя колонками легче закрываются и раскры-
ваются во время сборки и разборки по сравнению с блоками с
двумя колонками.
При относительно узких плитах, когда не удается разместить
три или четыре колонки, как исключение, используют две колонки
независимо от длины плит.
Рекомендуемый ряд диаметров колонок и втулок и их число
в зависимости от ширины плиты и характера технологической опе-
рации приведены в табл. 6.
Расположение направляющих элементов зависит от формы плит,
конструкции штампа, фронта работы, оборудования и от других
факторов. В четырех- и трехколонных штампах круглые направ-
ляющие устанавливают преимущественно в углах на расстоянии
а dx от края чугунных плит (di — диаметр запрессовочной части
втулки) и на расстоянии а O.Sdi от края стальных плит
(рис. 18).
Если в четырехколонном штампе рабочий контур симметричен
относительно главных осей, то случайный разворот верха на 180°
относительно низа можно предотвратить смещением одной колонки
на некоторую величину (не менее 5 мм).
Часто в четырехколонном блоке применяют три колонки. Пе-
реднюю колонку (с фронта) монтируют обычно в левом углу.
Это правило иногда нарушают в зависимости от конкретных усло-
вий.
При осевом и диагональном расположении двух колонок
в штампе с симметричным рабочим контуром рекомендуется ста-
вить колонки различного диаметра, что гарантирует от случай-
ной неправильной сборки штампа. Последнее при прямоугольных
плитах можно предотвратить, расположив направляющие эле-
менты не на центральной оси, а на некотором расстоянии от нее.
Возможны два варианта: 1) обе колонки устанавливают с одной
стороны оси на равном или различном расстоянии от оси (что,
в принципе для данного случая безразлично); 2) обе колонки
40
Таблица 6
Рекомендуемые ряды диаметров колонок и втулок в лл
Технологические операции
Ширима плиты в jkjk Число направляю- щих пар разделительные при z в мм формоизме- няющие
<0,05 >0,05
50 2 16 (14) 16 (14) 16 (14)
' 60 80 2 20 (18) 20(18) 20 (18)
2 22(20) 22 (20) 22(20)
100 2 25(22) 25(22) 25(22)
4 или 3 22 (25) 22(25) —
125 2 28 (25) 28 (25) 28 (25)
4 или 3 25 (28) 25 (28) —
160 2 32 (28) 32 (28) 32(28)
4 или 3 28 (32) 28 (32) —
200 2 36(32) 36 (32) , 36(32)
4 или 3 32 (36) 32 (36) —
250 2 40 (36) 40 (36) 40 (36)
4 или 3 36 (40) 36(40) —
320 2 — 45 (40) 45 (40)
4 или 3 40 (45) 40 (45) 40 (45)
400 2 — 50 (45) 50 (45)
4 или 3 45 (50) 45 (50) 45 (50)
500 2 — 55 (50) 55 (50)
4 или 3 50 (55) 50 (55) 50 (55)
630 2 — 70 (60) »
4 или 3 60 (70) 60 (70) 60 (70)
800 2 — 80 (70) *
4 или 3 70 (80) 70 (80) 70 (80)
1000 4 или 3 90(80) 90 (80) 90 (80)
1200 и выше 4 или 3 100 (90) 100 (90) 100 (90)
Примечания: 1. Размеры, указанные в скобках, меиее желательны. 2. При соотношении длины плиты к ее ширине более 2,5 рекомендуется брать следующий бдльший диаметр. 3. Класс точности и характер посадки назначают в соответствии с рекомен- дациями, приведенными на стр. 34—-38.
* Две колонки допускается применять только в особых случаях.
41
устанавливают с противоположных сторон, но обязательно на разном
расстоянии от оси. Иногда смещают только одну колонку, а дру-
гую оставляют на оси. Колонки устанавливают преимущественно
в нижней плите. Однако допускается запрессовка их в верхнюю
плиту. На практике применяют комбинированный вариант: в двух-
колонном блоке одна колонка размещается в нижней плите,
а вторая — в верхней; в четырехколонном — соответственно две
в нижней плите, а две — в верхней. Комбинированный способ
позволяет шлифовать (затачивать) нижние и верхние инструменты
без их разборки.
а)
Рис. 19. Прямоугольные направляющие
При пересечении зоны направляющих элементов грейферными
и другими механизмами следует размещать колонки только в верх-
ней плите. Целесообразность последнего подтверждается и для
случая, когда колонки одновременно используются для направле-
ния подвижных частей, несущих верхний инструмент. Взаимная
перестанбвка колонок со втулками не влияет на точность Направ-
ления.
При комбинированной схеме размещения можно не применять
колонки различного диаметра или располагать их несимметрично
при симметричных рабочих контурах.
Призматические (прямоугольные) направляющие применяют
главным образом в крупногабаритных формоизменяющих штампах
и прежде всего в вытяжных, закрепляемых за прессами двойного
действия. По точности они уступают цилиндрическим, но более
удобны и технологичны в изготовлении. Призму-колонку 1 вре-
зают обычно в край одной из плит штампа и закрепляют болтами
(рис. 19, а). В другой плите блока разделывают соответствующие
пазы, которые или непосредственно соприкасаются с призмой-
колонкой (по скользящей посадке), или через закаленные планки.
Индивидуальная пригонка осуществляется по скользящей или
ходовой посадке. На трущихся поверхностях планок предусматри-
вают канавки для смазки.
42
Рис. 20. Установка цилиндриче-
ских и призматических направля-
ющих в блоке крупногабаритного
штампа
Нижние плиты крупногабаритных вытяжных Штампов на прес-
сах двойного или тройного действия часто изготовляют с высту-
пами-приливами 1 (рис. 19, б), заменяющими призмы-колонки.
Это обеспечивает более высокую точность направления по сравне-
нию с разъемными призмами, так как отсутствует болтовое соеди-
нение. При хорошей пригонке возможно выполнение разделитель-
ных операций.
В штампах с симметричным рабочим контуром для преду-
преждения случайного поворота на 180° следует применять призмы
Или приливы с неодинаковой ши-
риной.
В крупногабаритных и средних
штампах (прежде всего раздели-
тельных) при неравномерно рас-
пределенной нагрузке рекоменду-
ется использовать дублирующий
комплект направляющих элемен-
тов. Наряду с цилиндрическими
колонками 1 (в паре со втулкой)
дополнительно оснащают штамп
призматическими направляющи-
ми 2 (рис. 20). Исходя из техноло-
гичности изготовления и улучше-
ния условий эксплуатации в этом
случае целесообразно запрессовы-
вать колонки или втулки 'непосред-
ственно не в плиту, а в проме-
жуточные державки (рис. 16, а).
хвостовики
Хвостовик блока обеспечивает связь штампа с прессом. Хвос-
товики подразделяются на жесткие и плавающие. Первые в зави-
симости от назначения могут быть несущими (осуществлять креп-
ление штампа к прессу) нли центровочными. Вторые выполняют
только крепежные функции. Нормальный ряд основных размеров
хвостовиков й технические требования к ним приведены в соответ-
ствующих стандартах и РТМ. Ниже описаны широко распростра-
ненные конструкции хвостовиков.
Наиболее прочное соединение с верхней плитой из жестких
хвостовиков обеспечивает хвостовик с буртом (рис. 21, а). Его
рекомендуется применять в разделительных штампах при больших
усилиях съема материала с пуансонов.
Универсальный (по назначению) хвостовик с большим фланцем
(рис. 21, б) устанавливают во многих штампах с механическим тол-
кателем пресса и без него. Размер и число крепежных отверстий
во фланце зависит от отрывного усилия и конфигурации тра-
версы.
43
Рис. 21. Варианты крепления несущих жестких хвостовиков
Рис. 23. Плавающие хвостовики
44
Хвостовик с резьбовым соединением (рис. 21, в) в отличие от
рассмотренных конструкций, менее надежен'в работе. Его необ-
ходимо стопорить винтом или штифтом.
Центровочные хвостовики не работают на отрыв и их крепят
одним и только иногда двумя-тремя винтами (рис. 22, а). Фикса-
ция этих хвостовиков по отношению к плите (и рабочим частям
штампа) осуществляется преимущественно врезкой. Длина I
центровочного хвостовика может быть значительно меньше длины
соответствующего несущего хвостовика.
Иногда центровочный хвостовик используют одновременно для
удерживания траверсы совмещенного штампа (рис. 22, б) при
транспортировании.
Хвостовики плавающие образуют между ползуном пресса
и штампом соединение в виде шарнира (рис. 23), что уменьшает
вредное влияние несоосности напра-
вляющих ползуна и колонок. В ре-
зультате улучшается работа штампа,
повышается его точность и стойкость.
Особенно это важно для прессов
с С-образной станиной. Плавающие
хвостовики рационально использо-
вать в разделительных штампах и
главным образом при малых зазорах
(менее 0,05 мм). Эти хвостовики ши-
роко применяют в разделительных
штампах с твердосплавными инстру-
ментами. При работе плавающего
хвостовика необходимо соблюдать
Рис. 24. Хвостовик с лыской
следующее условие — направляющие втулки не должны выхо-
дить из колонок. В противном случае возможна авария.
Наиболее известны две конструкции плавающих хвостовиков:
закрытые (рис. 23, а) и открытые (рис. 23, б). Последние пригодны
только для малогабаритных штампов и при небольших отрывных
усилиях.
Крепление штампа к прессу с помощью хвостовика не всегда
обеспечивает надежное соединение. Нередки случаи проскальзы-
вания хвостовика в посадочном гнезде ползуна во время работы
штампа. Поэтому при больших отрывных усилиях необходимо
предусматривать дополнительное крепление, например затяжку
хвостовика центральным болтом (при наличии его в ползуне
пресса).
С этой целью на посадочном диаметре D делают наклонную
лыску или проточку с поднутрением (рис. 24 — исполнение I и II).
Угол а принимают в пределах 10—15° при углублении
Однако более надежно, если верхнюю плиту блока, помимо
хвостовика, прикрепляют к ползуну пресса болтами (не менее
Двух).
45
Глава 11
ПРИВОДЫ В ШТАМПАХ
спиральной пружины сжатия
УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
При конструировании штампов для холодной листовой штам-
повки возникает часто необходимость в применении упругих эле-
ментов в качестве привода. К этим элементам прежде всего отно-
сятся пружины, резина, а также полиуретан, сжатый воздух и
жвдкость.
Упругие элементы используют в собранном виде (например,
буферы) и в виде отдельных пружин, резиновых блоков и т. д.
Усилие буферов обычно известно из их характеристик. Во
всех других случаях, исходя из необходимого давления, предва-
рительно выбирают тип упругого
элемента.
Гидравлические пружины наи-
более компактны и имеют наи-
меньшую массу по сравнению с дру-
гими амортизаторами. Так, коль-
цевая пружина с тем же усилием,
что и гидравлическая, длиннее ее
приблизительно в 2,5 раза, а та-
рельчатая и спиральная — в
1,5 раза. Самая тяжелая пружина
спиральная (в 10—12 раз тяжелее
гидравлической с тем же усилием).
Спиральные цилиндрические
пружины сжатия (расчет и основ-
ные параметры см. соответствующие ГОСТы) применяют в штам-
пах с широким диапазоном развиваемого усилия (ориентиро-
вочно от 0,5 до800 кгс). Часто их изготовляют одинарными, редко
собранными в комплекты из двух .или трех пружин. С помощью
этих пружин приводится в действие большинство съёмников, сбра-
сывателей и других деталей штампа, кроме того, их применяют
для привода ползушек в клиновых системах. Спиральные пружины
приемлемы в штампах для всех видов прессового оборудования.
При выборе и назначении пружин следует обращать внимание
на их относительную жесткость, которая зависит от величины сжа-
тия, общего числа витков и от отношения диаметра пружины к се-
чению проволоки. Заданное конечное давление может быть обес-
печено различной величиной предварительного натяга. Чем больше
запас хода, тем эластичнее пружина и выше ее стойкость. Однако
это увеличивает габаритные размеры штампа (чаще по высоте),
в результате проектант вынужден ограничивать длины пружин.
Общую длину пружины в свободном состоянии Но (рис. 25) рас-
считывают с учетом трех величин: длины рабочего хода F2, пред-
варительного натяга Fj и некоторого запаса хода Fs на заточку
46
;(Шлифование) инструментов и др. Предварительный натяг (сжа-
тие) пружины зависит от усилия, необходимого для совершения
рабочего хода в начальный момент при выполнении того или иного
Процесса. Для определения предварительного натяга следует
Пользоваться графиками усилий пружин, которые приводятся
В Соответствующих стандартах; при отсутствии графиков исполь-
зуют простую зависимость
ri — р »
"max
(40)
где F — полное допускаемое сжатие пружины в мм-,
Q — усилие пружины, необходимое для начала рабочего
хода, в кгс-,
Ртах — усилие пружины при пол-
ном сжатии (на величи-
ну F) в кгс.
_ Усилие Pffl2X выбирают по соот-
ветствующим стандартам на пру-
жины.
Запас на заточку режущих или
на шлифование формоизменяющих
инструментов устанавливают опыт-
ным путем, например для разде-
лительных штампов в большин-
стве случаев его назначают в пре-
делах F, = 44-8 мм.
Пример. В совмещенном штампе вы-
резается деталь с отходом по замкнутому
контуру. Отход приподнимается пружин-
ным съемником с усилием Q = 900 кгс.
Принимаем, что нижний съемник высту-
Рис. 26. Зависимость усилия спи-
ральных пружин диаметром 32 мм
из проволоки диаметром 5 мм аге
величины сжатия F
пает над зеркалом пуансон-матрица на а=
= 1 мм, заглубление режущей кромки матрицы в пуансон-матрицу (см. рис. 82)
с= 1 мм, толщина штампуемого материала 3=2 мм, ширина цилиндрического
пояска в штампуемом материале kn=0,8 мм, запасной ход для заточки инстру-
мента Fa = 6 мм, масса съемника 10 кг. Требуется подобрать пружины.
Решение. Из конструктивных соображений выбираем спиральные пру-
жины с наружным диаметром D = 32 мм из проволоки диаметром d = 5 мм.
Максимальное усилие каждой Р — 112 кгс.
Длину пружины Но в свободном состоянии назначаем из четырех наиболее
приемлемых длин пружин 55; 70; 75 и 95 мм, наибольшее сжатие которых соот-
ветственно составляет 18; 23; 28 и 32 мм. Зависимость усилия от сжатия пружины
приведена на рис. 26.
Полный рабочий ход съемника
fti=a+c+S=4 мм.
Рабочий ход съемника при сохранении усилия не менее 900 кгс
ha= с + 3 — hn = 2,2.
Минимальное сжатие пружины, при котором должно развиваться усилие
900 кгс, определяем по формуле
Ртах — Fa — ha= Fjnax — 8,2 мм.
Натяг первой пружины (Н9 = 55 мм) 18—8,2 = 9,8 мм.
47
Согласно кривой 1 на рис. 26, усилие одной пружины составит ₽«56 кгс.
Для развития усилия 900 кгс потребуется таких пружин
900 : 56 = 16.
Проверяем вторую пружину
23—8,2 =* 14,8 мм.
6
Рис. 27. Спиральная цилиндри-
ческая пружина в сборе с регу-
лируемым винтом и опорными
шайбами
в который, помимо нее,
Согласно кривой 2, усилие второй пружины 65 кгс, что потребует 900 : 65 =
= 14 пружин. Если взять третью пружину (Но = 75 мм, F = 28 мм), то можно
будет сократить число пружин до 12, так как натяг, равный 28—8,2 = 19,8 мм,
обеспечивает усилие одной пружины свыше
75 кгс.
Четвертую пружину не рассматриваем
вследствие относительно большой ее длины.
Таким образом, в данном случае можно ис-
пользовать три варианта пружин наружным
диаметром 32 мм из проволоки диаметром
5 мм. Исходя из удобства монтажа и эксплу-
атации, более целесообразно использовать
первую пружину, как самую короткую. Она
имеет небольшой натяг, что дает возмож-
ность производить регулирование подвижной
детали штампа при монтаже с помощью сту-
пенчатых винтов, не применяя ручных или
гидравлических прессов. Длина нарезанной
части винта должна быть несколько больше
величины натяга пружины.
Предварительная затяжка каждой
пружины может быть осуществлена
раздельно. В этом случае пружины
собирают как самостоятельный узел,
входят две опорно-фиксирующие шай-
бы 2 и винт 3 (рис. 27). Закручиванием винта 3 в плиту
штампа 1 достигается необходимая затяжка пружины 4. Ход по-
движной детали 5 штампа ограничивается обычными приспосо-
блениями: ступенчатыми винтами, скобами-угольниками и т. д.
Усилие, развиваемое пружинами 4, не воспринимается ограничи-
телями хода (ступенчатыми винтами 6), т. е. они остаются нена-
груженными.
Изложенный метод позволяет устанавливать небольшое число
ступенчатых винтов 6 или других ограничителей хода подвижных
деталей при любом высоком суммарном усилии пружин, так как
усилие каждой пружины воспринимается собственным винтом 3.
Кроме того, облегчается монтаж пружины и сборка штампа. Осо-
бенно это целесообразно, когда пружина подвешивается к верх-
ней части штампа.
Если спиральные пружины предназначены для складкодержа-
телей в формоизменяющих штампах (при вытяжке, разбортовке
и др.), то лучшими из них являются пружины, в которых исполь-
зуется относительно небольшая часть допускаемой величины
сжатия F. Малая разность между начальным и конечным усилием
пружины обеспечивает большую плавность ее работы.
48
Пружины сжатия, применяемые для привода подвижных дета-
лей, работающих в штампе на «жесткий» удар (см. рис. 28, а),
можно использовать с полным допускаемым сжатием F без запаса
длины хода Fa. Обеспечение натяга Ft остается обязательным
условием.
Фиксация пружины от потери устойчивости в обычных усло-
виях эксплуатации осуществляется по наружному или внутреннему
диаметрам. В первом случае делают выточки в опорной плите
или в подвижной детали. Часто их разделывают в обоих деталях.
Если подвижная деталь работает до смыкания с неподвижной
Рис. 28. Варианты выполнения выточек под спиральные пружины
(рис. 28, а), то пружины при сжатии полностью погружаются
в выточку. При отсутствии смыкания спариваемых деталей
(рис. 28, б) глубина выточек (в одной или в обоих деталях) должна
быть такой, чтобы оставшаяся свободная часть сжатой пружины I
была бы достаточно устойчивой. Величину I рекомендуется прини-
мать ориентировочно не болеегде D—диаметр пружины.
Наименьшая допускаемая глубина цековки h должна быть 1.5d,
где d — диаметр проволоки пружины. Однако такая малая вели-
чина заглубления возможна только при наличии цековок в двух
деталях (в подвижной и опорной) или когда в одной из деталей
(обычно подвижной) установлены штыри, центрирующие пружины
по внутреннему диаметру (см. рис. 30). Последний способ фикса-
ции более технологичен и более надежен, особенно для относи-
тельно высоких пружин.
Хорошие условия для работы спиральной пружины сжатия
обеспечиваются при использовании специальных стаканов, вы-
полненных из тонколистового металла (рис. 29). Они предотвра-
щают смещение пружины и служат для нее надежным огражде-
нием.
В некоторых случаях при недостаточном усилии пружин
применяют блоки (комплекты), состоящие из нескольких пружин
4 Г. Д. Скворцов 49
(обычно из двух или трех). Направление витков каждой последую-
щей пружины по отношению к предыдущей должно быть противо-
положным. Зазор z (рис. 30) между ними должен составлять
(0,5—l,0)d. Допускаемое сжатие всех входящих в комплект пружин
после предварительного натяга следует делать одинаковым.
Усилие комплекта, состоящего из п пружин, рассчитывают по
формуле
Рдбщ = + ^2 + • • • + Лк
где Ри Р2, . . ., Рп — допускаемое усилие на каждую пружину.
Рис. 29. Фиксация спираль-
ной пружины сжатия от по- Рис- 30. Пружины сжатия цилиндрические спи- .
тери устойчивости с помо- ральные:
ЩЬЮ ТОИКОСТенНОГО СТЗКЗНЗ д — строенные; б — сдвоенные
Пружины тарельчатые и кольцевые более жестки^ по срав-
нению со спиральными. При одинаковом диаметре развиваемое
ими удельное усилие приблизительно в 5—6 раз превышает удель-
ное усилие спиральных пружин. Однако они обладают относи-
тельно малой величиной хода и сложны в изготовлении и поэтому
пока еще не нашли широкого распространения. Оба типа пружин,
так же как и спиральная, имеют прямолинейную характери-
стику.
Пружины тарельчатые (рис. 31) разделяют на пружины боль-
шой жесткости («S 0,6, где — высота внутреннего конуса
и S —толщина тарелки) и малой жесткости (о,6 1,5^.
Основные параметры и размеры тарельчатых пружин приве-
дены в соответствующих ГОСТах. Допускаемое усилие выбирают
в зависимости от условно принятого прогиба (0,8 и 0,65/т тарелки).
Тарельчатые пружины особенно удобно использовать, когда
требуется большое усилие при относительно малой величине сжа-
тия.
50
Рабочее усилие сжатия кольцевой пружины (рис. 32) опрёдё*
ляют по формуле
Р = — Р
ЭДпах
га ах»
(41)
где w и ьутах — расчетное (рабочее) и максимальное осевое пере-
мещение одной пары конической поверхности;
Ртах — наибольшее усилие сжатия кольцевой пружины.
Осевое перемещение кольца обратно пропорционально tg Р,
а усилие Р прямо пропорционально площади сечения кольца.
Методика расчета значений w и Ртах изложена в работе [41].
.Рис. 31. Пружины тарельчатые:
а — сдвоенные; б — одинарные
Рис. 32. Пружина кольцевая,
встроенная в нижнюю плиту
чеканочного штампа
Пружина гидравлическая обладает многими преимуществами
по сравнению с другими упругими элементами переменного давле-
ния. Основное преимущество гидравлической пружины — при
малом собственном объеме развивает большое усилие.
Гидравлическая пружина представляет собой полый, гермети-
чески закрытый цилиндр, заполненный жидкостью. Корпус 1
(рис. 33, а) из высокопрочной стали может выдержать давление
до 2000—3000 ат. Под крышкой 2, прикрепленной к корпусу
гайкой 5, находится уплотнительное кольцо 3. Специальным уплот-
нением 4 обеспечивается герметизация между корпусом и поршнем 8
Направляющей для последнего служит регулировочная гайка 7
со втулкой 6. Одновременно гайка 7 используется для предвари-
тельного натяжения пружины (предварительного сжатия жидко-
сти). В качестве жидкости применяют масло.
4*
Используя масла различной степени сжимаемости, можно соз-
давать неодинаковые по упругости и силе амортизаторы при одних
и тех же габаритных размерах гидравлической пружины. Однако
во всех случаях развиваемое усилие гидравлических пружин зна-
чительно превышает усилия соответствующих по размерам сталь-
ных пружин. Например, по данным специалистов ГДР, гидравли-
ческая пружина при диаметре внутренней полости корпуса 60 мм,
общей высоте 140 мм и при диаметре поршня 20 мм может разви-
вать усилие 6300 кгс без предварительного натяжения и 8300 кгс
Рис. 33. Гидравлическая пружина и график усилия пружины:
I — без предварительного натяжения; II — с предварительным на-
тяжением
с предварительным натяжением. Возможный ход штока (макси-
мальное сжатие-пружины) 80 мм. Соответствующая характери-
стика пружины приведена на рис. 33, б.
Резину и другие эластичные материалы как упругие элементы
широко используют'в штампах. Основные их преимущества — это
простота в изготовлении при малых материальных затратах и
доступность для любого вида производства. К недостатку эластич-
ных материалов относится прежде всего меньшая стойкость по
сравнению со стальными пружинами.
Наиболее распространена вулканизированная маслостойкая
резина твердостью 60—70 единиц по твердомеру ТМ-2. Макси-
мальное развиваемое давление (<?) и относительное сжатие
резины приближаются к значениям этих величин спиральных пру-
жин большой жесткости.
Резиновые буферы, как привод в штампах, применяют в виде
блоков из круглых или прямоугольных колец (рис. 34), а также
в виде сплошных листов, по конфигурации и размерам близким
52
к конфигурации и размерам опорной площади подвижной детали.
Последнее преимущество очень ценно для штампов, в которых тре-
буется создавать большие усилия амортизатора при малых затра-
тах производства. Допускаемое наибольшее сжатие f резины зави-
сит прежде всего от ее твердости. При твердости до 60 оно не дол-
жно превышать 30% начальной высоты Но. Если же твердость
выше 60, то за максимум принимается 25% сжатия. Однако на
величину допускаемого сжатия резины влияет не только ее твер-
дость, но и также другие параметры, о чем будет сказано ниже.
Блоки фиксируются пре-
имущественно с помощью
Рис. 34. Резиновые блоки (буферы)
влияния трения между резиной 4 и стержнем 1 рекомендуется
применять оградительные кольца 3 (или трубки).
Допускается также фиксация блоков по-наружному контуру
(рис. 34, б). В этом случае необходимо предусматривать уклоны
(воронки) под углом 15°, препятствующие смещению резины в одну
сторону.
Устойчивость резинового блока нарушается при определенной
величине сжатия, зависящей от соотношения диаметра и высоты
блока (рис. 35). Если при заданных (по расчету) диаметре D и
общей высоте амортизатора Яоби{ хотя бы одна из величин отно-
шений или -тЯ- меньше допускаемых величин по диа-
грамме (соответственно кривые / и II при рекомендуемом проценте
сжатия), то в этом случае амортизатор разбивают по высоте на
несколько колец-блоков с ограниченной высотой h (см. рис. 34, а).
Между блоками устанавливают тонкие (преимущественно ме-
таллические) прокладки 2. Оптимальную высоту кольца-бло-
ка h выбирают приблизительно исходя из условия 0,5.
По опытным данным, начальная высота кольца-блока (между
53
прокладками) обычно не превышает 60 мм независимо от диаметра
D. Таким образом, все кольца-блоки, начиная с диаметра 120 мм,
изготовляют высотой не более 60 мм.
Нецелесообразно применять резиновые кольца-блоки диамет-
ром более 200 мм, так как уменьшается допустимая величина сжа-
тия. Действительно, при D > 200 мм и h — 60 мм отношение <
< 0,3, а величина допускаемого сжатия (см. кривую /) меиее 20%.
Усилие, развиваемое резиновым кольцом, изменяется от нуля
до некоторого максимума в течение сжатия, что свойственно для
всех упругих элементов переменного давления. Усилие Р, разви-
ваемое резиновым кольцом (при заданной величине сжатия), ре-
комендуется рассчитывать по формуле
lg Р = 1g ₽ + a Igf, (42)
где f — величина сжатия кольца в см;
Р — условный коэффициент жесткости резины,
я EFKa
(43)
Е — модуль упругости резины, зависит от твердости (рис. 36);
F — площадь опорной плоскости кольца в смЕ 2;
Ка — коэффициент формы резинового кольца.
Коэффициент Ка и показатель степени а определяют по диа-
грамме, приведенной на рис. 37. Кроме того, коэффициент /Сс
можно найти по формуле
1g = 2 (а - 1). (44)
54
На основании вышеизложенных рекомендаций можно выпол-
нить проверочный расчет любого круглого резинового блока, раз-
меры которого назначают из конструктивных соображений.
Пример. Резиновый буфер имеет следующие размеры: “• 10 см-,
2,0 см-, общая высота Нобщ** 10 см. Буфер состоит из двух блоков высо-
той h — 5 см каждый. Между блоками находится прокладка (см. рис. 34, а).
Твердость резины 60. Требуется определить усилие буфера при его сжатии иа
10% (1 см), 20% (2 см) и 30% (3 см).
Решение. I. Определяем устой-
чивость кольца при сжатии иа 30%.
Екгс/смг
Рис. 36. Диаграмма зависимости
модуля упругости резины от ее
твердости
Рнс. 37. Диаграмма зависимости коэффи-
циента формы резины Ка и показателя
D
степени а от отношения -г-
п
1. Снаружи. Согласно диаграмме (рис. 35), потеря устойчивости наступает
при -£-=0,8 (см. на кривой II точку с координатами 0,8 и 30%). В нашем примере
5- = = 2,0 > 0,8. Следовательно, потери устойчивости не наблюдается,
л 5
2. Внутри. Устойчивость начинает уменьшаться с = 0,47 (см. на кри-
h 5
юй I -сачку с координатами 30% и 0,47). При -g- = = 0,5 > 0,47 кольцо
>бладает достаточной устойчивостью.
II. Зная твердость резины (60), определяем модуль упругости ее по диаграмме
ia рис. 36, Е — 26 кгс!см?.
III. По диаграмме на рис. 37 находим значения показателя степенна и коэф-
фициента формы Ка.
При -£=2,0, а= 1,165, Ка= 2,14.
Для проверки подсчитываем Ка по формуле (44);
1g Ка= 2(1,165—1)== 0,33;
Кв= 2,14.
55
Совпадение числовых значений Ка подтверждает равноценность обоих мето-
дов.
IV. Условный коэффициент жесткости определяем по формуле (43), в ко-
торой за высоту h принимаем высоту одного блока-кольца
_ nD3 nd3 л-102 я-23 „
F = —j------г— = —--------— — 75,4 см3;
4 4 4 4
^2625^14 = 838.
V. Подсчитываем усилие, развиваемое буфером при заданных величинах
сжатия, по формуле (42).
Таблица 7
Основные параметры и развиваемое усилие некоторых
резиновых блоков-колец
6 е ® •0 Размеры блока-коль- ца в мм Л "о Усилие Р в кгс при относительном сжатии в %
Номер ка-кол D d ft Твердс по npi ТМ-2 10 15 20 25 30
I 30 12 25 60 65 70 22,7 29,6 40,8 35,0 46,0 63,3 49,2 64,4 88,8 62,7 82,0 1)3,0 77,6
II 40 12 30 60 65 70 46,2 59,6 82,7 73,0 94,3 131,0 101,1 130,5 181,1 130,0 168,0 233,0 159,7
III 60 16 40 60 65 70 111,4 146,0 201,6 177,0 231,7 320,0 245,0 321,0 443,5 316,0 414,0 572,0 389,0
IV 80 16 45 60 65 70 218,0 296,0 417,0 344,0 467,0 658,2 482,7 655,4 923,9 621,0 843,0 1188,0 769,6
V 100 20 50 60 65 70 373,7 489,0 675,7 602,0 786,0 1086,0 838,0 1100,0 1520,0 1095,0 1428,0 1972,0 1344,0
VI 120 25 60 60 65 70 556,0 726,6 1002,0 892,8 1167,0 1609,0 1250,0 1634,0 2253,0 1623,0 2121,0 2925,0 2009,0
VII 150 25 60 60 65 70 969,4 1274,0 1754,0 1570,0 2063,0 2841,0 2211,0 2905,0 4000,0 2884,0 3788,0 5218,0 —
VIII 200 25 60 60 65 70 2015,0 2628,0 3636,0 3304,0 4308,0 5961,0 4693,0 5712,0 8468,0 — —
56
1. При сжатии буфера на 1 см (10%). Так как буфер состоит ИЗ двух блоков-
колец, то каждый из них должен сжаться иа половину этой величины, т. е. на
0,5 см.
lg = 1g 838+ 1.165 lg 0,5 = 2,9232+ 1,165 • 1,6990 = 2,5725;
Pi0 = 373,7 кгс.
2. При сжатии буфера иа 2 см (20%)
lg Ptt>= lg 838+ 1,165 lg 1 = 2,9232;
P20= 838 кгс.
3. Прн сжатии буфера иа 3 см (30%)
1g ^30= lg 838+ 1,165 lg 1,5 = 3,1284;
Рад= 1344 кгс.
Основные параметры некоторых резиновых блоков-колец с ука-
занием усилий, развиваемых ими при различной величине относи-
тельного сжатия, приведены в табл. 7. Расчеты производили по
вышеприведенной методике при твердости резины 60; 65 и 70.
Удельное усилие q резинового блока-кольца, как и его пол-
ное усилие, также пропорционально сжатию. Кроме того, оно тем
к к D
больше, чем больше отношение -г-.
’ h
р
Удельное усилие q — —, развиваемое резиновыми блоками-
кольцами, например при сжатии на 20%, колеблется от 8,3 до
27,4 кгс/см2 (табл. 8). Относительная высота блока-кольца -у
Таблица 8
Удельное усилие q резиновых блоков-колец при сжатии иа 20%
Номер блока- кольца (табл. 7) D h q в кгс/см* прн твердости по ТМ-2 Номер блока- кольца (табл. 7) D h q в кгс/см* прн твердости по ТМ-2
60 65 70 60 65 70
I 1,2 8,3 10,9 15,0 V 2,0 11,1 14,6 20,2
II 1,33 8,8 11,3 15,8 VI 2,0 11,5 15,1 20,8
III 1,5 9,3 12,2 16,9 VII 2,5 12,9 17,0 23,4
IV 1,78 10,0 13,6 19,1 VIII 3,33 15,2 18,5 27,4
значительно влияет на удельное усилие qvi, следовательно, на пол-
ное усилие. Так, блок-кольцо с наружным диаметром 150 мм и
внутренним 25 мм, высотой 60 мм, с твердостью 70 по ТМ-2 при
сжатии на 10% развивает удельное усилие 10,2 кгс/см2 и полное
усилие 1754 кгс. Такое же кольцо с первоначальной высотой 20 мм,
при всех прочих равных условиях, развивает удельное усилие
14,7 кгс/см2 и полное усилие 2524 тс. Однако величина хода соот-
ветственно уменьшается. Резиновые кольца большой жесткости
при относительно малой их высоте используют в штампах в каче-
стве эластичных прокладок, которые являются надежным демпфе-
ром при работе с «жесткйм» ударом.
57
S прямоугольных резиновых блоках, В бТЛИЧИё ОТ Круглых,
напряжения в радиальном и тангенциальном направлениях не-
равномерны. При приближенных расчетах проверку на устойчи-
вость рекомендуется производить относительно узкой стороны
(т. е. за величину D принимают размер узкой стороны прямоуголь-
ника). Развиваемое усилие подсчитывают с учетом всей полезной
площади резины (проекции по направлению действия силы).
В зарубежной практике широко применяют полимерный мате-
риал полиуретан (иначе «полиуретановый эластомер»). Его свой-.
ства близки к резине, однако как упругий элемент он обладает
значительно большей работоспособностью. Основным его преи-
муществом по сравнению с обычной резиной является высокая
пластичность при твердости по Шору, достигающей 98. Полиуре-
таны обладают высокой прочностью (о, до 500 кгс/см2 и выше,
огэс *=* 800-4-850 кгс!см2 и о„зг *=* 700-Г-800 кгс/см2). Срок службы
полиуретановых блоков больше срока службы резины, так как
полиуретан отличается высокой износостойкостью, ударной вяз-
костью до 120 кгс-см1см2 и маслостойкостью. При одинаковых
с резиновым блоком геометрических размерах полиуретан разви-
вает приблизительно в пять раз большее усилие. Полиуретановые
буферы выдерживают до 250 000 рабочих циклов. Повышенная
маслостойкость позволяет применять минеральное масло для
смазки направляющего стержня, что резко снижает трение.
Важнейшими параметрами при выборе буфера из полиуретана
являются коэффициент формы и модуль упругости [81]. Под
коэффициентом формы подразумевают отношение рабочей (на-
груженной) поверхности к общей площади ненагруженных поверх-
ностей, имеющих возможность свободно выпучиваться при сжа-
тии. Модуль упругости определяют как усилие, приходящееся
иа единицу площади и отнесенное к изменению высоты амортиза-
тора в процентах. Конструкции буферов из полиуретана анало-
гичны резиновым (см. рис. 34).
Стойкость резины и особенно полиуретана во многом зависит
от скорости работы оборудования. При большой скорости сжатия
происходит интенсивное выделение тепла из буфера. Тепловой
эффект увеличивается с увеличением относительного сжатия, что
отрицательно сказывается на стойкости резины и полиуретана.
Пластики со средней твердостью при сжатии до 30% рекомен-
дуется применять на тихоходных прессах (преимущественно на
гидравлических). При 30—60 ходах в минуту допускается сжатие
до 25%, а при более 60 — высокая стойкость эластичных мате-
риалов может быть гарантирована только при сжатии н«
15%.
Стойкость резиновых и полиуретановых пластиков повышается
если их устанавливать в замкнутых гнездах (см. рис. 34, б), кото-
рые предотвращают потерю устойчивости. В этом случае резина
-' может выдержать ориентировочно до 200 000 рабочих циклов
(соответственно возрастает и стойкость полиуретана).
- 58
На практику используют комплекты из нескольких видов упру-
гих элементов переменного давления, например пружины спираль-
ные в комплекте с тарельчатыми (рис. 38, а), цилиндрические пру-
жины с резиной, пневматические цилиндры с пружинами и др.
Такие комплекты делают для упрощения конструкции механизма
(например, возврата пневмоцилиндра в исходное положение с по-
мощью пружины) или для усиления буфера на ответственном уча-
стке его работы. Последнее целесообразно делать прежде всего
Рис. 38, Пример установки в штампе спиральных и тарельчатых пружин
со ступенчатым нагружением и график усилий:
Р — усилие основного более эластичного упругого элемента (спиральных пружин);
Q — усилие дополнительного упругого элемента большей жесткости (тарельчатых пру-
жин); Р 4- Q — суммарное усилие двух упругих элементов; F, и Ft — полное сжатие
от нуля до некоторого максимума) соответственно эластичного упругого элемента и упру-
гого элемента большей жесткости
при конструировании буферов для съема деталей с пуансона или
для проталкивания через матрицу в формоизменяющих штампах.
В этом случае основными упругими элементами являются цилин-
дрические пружины малой жесткости (повышенной эластичности).
В комплект к ним добавляют пружины большой жесткости (спи-
ральные или тарельчатые) или реже резину, которые, обладая не-
большим ходом, вступают в работу в конце сжатия усиливаемого
буфера.
Основной упругий элемент, как и в обычных условиях, мон-
тируют с натягом при сжатии на некоторую величину до необ-
ходимого усилия Рнач. Дополнительный упругий элемент начи-
нает работать после сжатия первого на величину f 2, предусмотрен-
ную расчетом. После этого оба упругих элемента работают
вместе, развивая суммарное усилие Рх + Qx, где Рх и Qx — уси-
лия первого и второго упругих элементов в рассматриваемый
момент (рис. 38, б).
59
В процессе эксплуатации различных упругих элементов выяв-
ляется несоответствие расчетного усилия с действительным. Вели-
чина последнего часто бывает меньше расчетной. Причинами могут
быть отклонение от действующих ТУ (технических условий),
замена марки материала, погрешности в размерах, падение давле-
ния в сети (буфер пневматический) и др. Поэтому всегда целесооб-
разно предусматривать некоторый запас (в пределах 20—30%).
Если уменьшение давления буфера (вызванное какими-либо не-
предвиденными причинами) может привести к аварии или к браку
штампуемых деталей, то расчетное усилие следует увеличивать
на 50—100%.
ПРИМЕНЕНИЕ БУФЕРОВ И ЖЕСТКИХ ВЫТАЛКИВАТЕЛЕЙ
ПРЕССА С РАЗЛИЧНОЙ СХЕМОЙ НАГРУЖЕНИЯ
Буфер, как принадлежность пресса, является наиболее совер-
шенным универсальным устройством (по сравнению с индивидуаль-
ными буферами в штампах), который широко используют для при-
вода деталей в нижней части штампа. В большинстве случаев
буферы прессов выполняют с постоянным усилием, составляющим
в среднем до 20% номинального усилия пресса, что трудно обе-
спечить пружинами и другими индивидуальными средствами.
Особенно широко применяют буферы для привода прижимов,
выталкивателей и съемников формоизменяющих штампов.
Передаточным звеном между плитой (тарелкой) буфера и под-
вижной деталью штампа служат толкатели (шпильки буферные)
без буртика и с буртиком. Обычно толкатели с буртиком являются
постоянной принадлежностью штампа. Они не вынимаются при
его хранении.
Если плита буфера находится ниже подштамповой плиты
пресса (рис. 39, а, б), то толкатели с буртиком затрудняют хра-
нение и установку штампа. Выступая из нижней плиты на неко-
торую величину /1,‘они препятствуют установке штампа в верти-
кальном (рабочем) положении. Поэтому толкатели с буртиком
следует использовать в штампах небольших габаритных разме-
ров, установка которых на прессах не является сложной опера-
цией, а хранение осуществляется преимущественно в один ряд
на стеллажах. Толкатели с буртиком используют также в штам-
пах средних габаритных размеров при условии, что плита бу-
фера 5 в верхнем крайнем положении устанавливается запод-
лицо с верхней плоскостью подштамповой плиты 1 (рис. 39, в).
Толкатели без буртика применяют в крупно- и среднегаба-
ритных штампах, устанавливаемых на прессах с тарелками бу-
фера, расположенными ниже подштамповой плиты. При транс-
портировке и хранении штампов такие толкатели или оставляют
1 Такую конструкцию применяют преимущественно на прессах усилием
до 100 тс. Провальное отверстие (где размещается буфер) выполняют в центре
подштамповой плиты.
60
в прессе или прикрепляют к штампу гибкой связью, используя
просверленные в них отверстия.
Иногда в небольших штампах в качестве толкателей исполь-
зуют ступенчатые винты, удерживающие подвижную деталь
штампа (см. рис. 54). Это уменьшает число вспомогательных де-
талей в штампе, однако ухудшает его эксплуатацию, так как раз-
личная глубина закручивания винтов при установке и ослабле-
нии их во время работы вызывают перекос подвижной детали.
Общая длина Lo6ui толкателей 2
(рис. 39, в) при открытой плите буфера,
равна расстоянию Нг от нижней пло-
' &
Рис. 39. Примеры установки толкателей в нижней части штампа
скости основания (нижней плиты 3) штампа до нижней плоскости
подвижной детали 1 в ее крайнем верхнем положении. В этом
случае толкатели изготовляют преимущественно с буртиком.
При расположении плиты буфера под подштамповой пли-
той 1 (см. рис. 39, а, б) общая длина толкателей 2
^общ = + + (45)
где с — расстояние от плиты буфера до верхней плоскости стола
пресса при ненагруженном буфере (если плита буфера
установлена заподлицо со столом пресса, то с = 0);
= hr 4* + • - + hn,
где hlt h2, . . hn — толщина подкладных плит основных 4
(рис. 39, а) и 5 (рис. 39, б) и дополни-
тельных 3 и 4 (рис. 39, б), применяемых в
в различном числе (по мере необходимости).
1 На прессах свыше 100 тс.
61
Рис. 40. Связь буфера
с подвижной деталью
штампа при исходном по-
ложении толкателей прес-
са на уровне верхней
плоскости подштамповой
Условимся, чтй Й! —толщина пбдштймпбвб# лтитй» "непо-
средственно опирающейся на стол пресса. Следовательно, при
одной плите £ft « ftj.
Толкатели могут состоять из двух деталей (шпилек), одна
из которых принадлежит прессу, а другая — штампу. Детали 1
(рис. 40—42), закрепленные за прессом,
применяют в трех основных вариантах:
1) при верхнем положении буфера уста-
навливают заподлицо с верхней плоско-
стью подштамповой плиты (рис. 40), на
которой монтируют штамп;
2) при верхнем положении буфера вы-
ступают из подштамповой плиты на опре-
деленную величину, равную полному ходу
буфера (рис. 41);
3) при крайнем верхнем положении
подвижной детали штампа выступают из
подштамповой плиты на высоту Ндет, не-
обходимую для данного штампа (рис.42, а),
а при нижнем (рабочем положении штампа)
находятся заподлицо с верхней плоско-
стью подштамповой плиты (рис. 42, б).
В первом варианте толкатели. 1 пресса
не проходят через детали штампа, так
как они не поднимаются выше подштам-
плиты повой плиты. Толкатели, принадлежащие
непосредственно штампу, находятся в по-
стоянном контакте с толкателями, закрепленными за прессом.
Длина толкателей 2, связанных со штампом (рис. 40),
Рис. 41. Варианты связи с буфером при исходном положении толкателей
пресса на расстоянии от подштамповой плиты, равном полному ходу
буфера Рбуф (тах)
62
При закреплении их к подвижной детали (кай показано иа
рис. 40) облегчается установка штампа на пресс. Однако такое
крепление возможно только при относительно малом ходе под-
вижной детали.
Длина толкателей 1, закрепленных за прессом,
Во втором варианте длина толкателей 2, закрепленных за
штампом (рис. 41, а), составляет
Lium ~ Н1 — Гбуф™*
При Hi = Рбуфтах (рис. 41, б) отпадает необходимость в при-
менении толкателей 2 (Lnp = 0).
Рис. 42. Варианты установки толкателей пресса на расстоянии от под-
штамповой плиты, равном полному ходу подвижной детали штампа
При Нг < ГбуФтзх1 но с условием, что ^адшах<(#1 +
+ hnode) в подвижной детали делают глухое отверстие (рис. 41, в).
Длина толкателей 1 (рис. 41, а, б, в), закрепленных за прессом,
при втором варианте составляет
Lnp = S h + с + рбУфтах- (46)
В третьем варианте в нижней плите штампа для толкателей /,
закрепляемых за прессом, сверлят отверстия D2 на глубину,
равную рабочему ходу подвижной детали Ндет (рис. 42, а).
Диаметр отверстия В2 делают больше диаметра толкателя d2
на 5—10 мм в среднегабаритных штампах и на 15—20 мм в крупнот
габаритных. Увеличенный зазор до некоторой степени компенси-
рует возможное несовпадение отверстий подштамповой плиты
63
с соответствующими отверстиями нижней плиты штампа и, кроме
того, облегчает установку штампа на пресс. В открытом штампе
(при поднятом ползуне) толкатели пресса под действием буфера
упираются в дно отверстий в нижней плите. Это является недо-
статком, так как детали крепления штампа к подштамповой
плите воспринимают дополнительную нагрузку от давления'бу-
фера. Для данной схемы достаточно иметь на прессе один комплект
толкателей. Их длину определяют так же, как и во втором ва-
рианте по формуле (46), т. е. с учетом возможности использова-
ния полного хода буфера, когда это необходимо для штампа.
Длина толкателей 2 (рис. 42, а и б), принадлежащих штампу,
составляет
Ьщт ~ Hl Идет-
Когда подвижная деталь опускается до нижней плиты, то
толкатели, принадлежащие штампу, делают длиной равной тол-
щине плиты (рис. 42, б), т. е. Ьшт = Нпл, что облегчает хра-
нение штампа.
Толкатели, закрепляемые за штампом, изготовляют в двух
вариантах: с резьбовым креплением и с буртиком (см. рис. 39—42).
Предпочтителен второй вариант, однако длина участка I (рис. 42)
должна быть достаточной для надежного направления толкателя.
Если буфер развивает усилие, превышающее допускаемую
суммарную нагрузку на крепежные болты штампа,, то при
третьем варианте следует индивидуально для каждого штампа
рассчитывать длину толкателей, закрепляемых за прессом, по
формуле
LnP = S h + с + Ндет. (47)
При применении буферов с регулируемым ходом пресс можно
оснащать одним комплектом шпилек, длину которых определяют
по формуле (46).
Ступенчатые винты или другие ограничители хода подвиж-
ной детали штампа, независимо от конструкции буфера и схемы
установки толкателей, не рекомендуется нагружать усилием бу-
фера. Поэтому между опорными поверхностями ограничителя и
подвижной детали предусматривают зазор а, ориентировочно
равный 1—2 мм (см. рис. 41, а и 42, а).
Для обеспечения надежного зажима заготовки в начале пресса
необходимо иметь перепад т = 2-^5 мм между уровнем при-
жима (выталкивателя) и верхней плоскостью инструмента (см.
рис. 39—42).
С помощью толкателей не всегда удается осуществить прямую,
непосредственную связь плиты буфера с подвижной деталью
штампа 1 (рис. 43, а). Например, если размер L подвижной де-
тали меньше расстояния между отверстиями для толкателей 5
в подштамповой плите 4, то эта связь возможна только через
траверсу 3 и дополнительные толкатели 2.
64
Расчет на прочность траверсы производят по формуле
где W — момент сопротивления расчетного сечения тра-
версы в смэ;
IouSe]—допускаемое напряжение на изгиб материала тра-
версы в кгс!см?.
В соответствии со схемой, приведенной на рис. 43, б,
л. Q
Миаг =-~-а,
иачпах. 2
где Q — усилие буфера в кгс.
Рис. 43. Пример установки толкателей в нижией части штампа
вместе с траверсой
в)
После подстановки значений W и М в основную формулу
получаем
Q ЬЛ2 г .
а = -g- [Оадг],
откуда
г 1 3Qa
1а“зг1“ bh2 ;
или для проверочных расчетов
(48)
При расположении толкателя, проходящего от буфера, по-
средине траверсы (см. схему на рис. 43, в) расчет производят
следующим образом:
М A — — 1. га ]--^-
/1изгшах — 4 » 2 ’ 4 ~ 6 1 usab L°«3eJ — 2bh*
5 Г. Д. Скворцов 65
и проверочный расчет
oyt г 1
lb/? 1°изгЬ
(49)
4 >
Рис. 44. Пример
установки напра-
вляющей втулки
для толкателя в
нижней плите
В связи с этим
Ко всем типам толкателей (шпилек) предъявляют следующие
требования:
1. Толкатели (цельные и составные), входящие в комплект
штампа или пресса, должны быть одинаковой длины. Разница
в длине допускается не более 0,3—0,5 мм независимо от размера.
2. Все толкатели, проходящие через отвер-
стия в нижней плите, но не закрепленные
в подвижной детали штампа, необходимо при-
гонять по диаметру (Д с зазором не более
0,5—1,0 мм. Особенно это важно для цельных
толкателей, имеющих большую длину. Увели-
ченный зазор вызывает значительный перекос
толкателя и возрастание силы трения, кото-
рая пропорциональна углу наклона ее отно-
сительно продольной оси.
Для повышения точности и долговечности
толкателей целесообразно применять направля-
ющие втулки (рис. 44). Последние обязательны,
если в подштамповой плите для толкателей
предусмотрены резьбовые отверстия, являю-
щиеся одновременно крепежными (при отсут-
ствии пазов). Благодаря точному направлению
и высокой стойкости втулок исключается по-
вреждение резьбы при движении толкателей,
необходимо соблюдать достаточно высокую точ-
ность расположения отверстий под толкатели в штампе относи-
тельно отверстий в подштамповой плите.
3. Длина толкателей (цельных или спаренных) должна быть
не больше расчетной, так как это может вызвать разрыв (или ра-
стяжение) ступенчатых винтов, удерживающих подвижную де-
таль.
4. Число толкателей в штампе должно быть минимально не-
обходимым. Излишек затрудняет изготовление и усложняет экс-
плуатацию, а недостаток может вызвать в них продольный изгиб
или местный поперечный прогиб подвижной детали. Кроме того,
в последнем случае увеличиваются допускаемые контактные на-
пряжения.
Допускаемую нагрузку на толкатели определяют из условия
устойчивости прямолинейного сжатого стержня постоянного се-
чения. Практически делать расчет необходимо только в случае,
когда применяют длинные толкатели относительно малого диа-
метра, которые имеют непосредственный контакт с подвижной
деталью штампа. При этом конец толкателя жестко прикрепляют
к подвижной детали или пригоняют с нижней плитой по ходовой
66 .
(или широкоходовой) посадке. В обоих случаях приближенные
расчеты толкателя можно свести к определению критической на-
грузки Ркр стержня с заделанным конном (рис. 45):
Ркр = 2,5^, (50)
где Е — модуль упругости первого рода при сжатии (растяже-
нии), для закаленной стали Е = 2 200 000 кгс!см2',
Jmln — минимальный момент инерции относительно централь-
ных осей, для круглого сечения J =
= 0,05d4 cjh4;
I — длина свободной части стержня в см.
Устойчивость стержня обеспечивается при со-
блюдении условий
где осж — напряжение, возникаемое на площад-
ках контакта торцов толкателя с тарел-
кой буфера и подвижной деталью штам-
па, в кгс/см2,
_ Рбуф
асЖ = nF ;
где Рбуф — усилие, развиваемое буфером, в кгс,
п — число толкателей;
F — площадь сечения толкателя в см2',
[асяс] —Допускаемое напряжение на сжатие
материала одной из трех менее проч-
ной детали (толкателя, плиты буфера
или подвижной детали штампа)
в кгс!см2.
Рис. 45. К рас-
чету толкателей
на устойчивость
Составные толкатели, закрепляемые постоянно за прессом,
обычно не рассчитывают, так как их изготовляют с максимально
возможным диаметром da, и они являются достаточно прочными
почти для всех случаев применения. <
Нормальная эксплуатация буфера как привода подвижных
деталей штампа. возможна при равномерном расположении тол-
кателей по поверхности тарелки буфера и подвижной детали
штампа с максимальным приближением их центра давления к оси
буфера. При нарушении этого условия (сосредоточение толка-
телей на одном краю плиты буфера, например при одновременной
установке нескольких штампов на одном прессе) следует приме-
нять компенсаторы.
На противоположной стороне штампа относительно оси бу-
фера и центра давления толкателей устанавливают один или
несколько компенсаторов 2 (рис. 46). Компенсатор прикрепляют
к верхней плите (или к какой-либо другой детали, жестко связан-
ной с ней). Центр давления комплекта основных толкателей 3,
5*
67
примыкающих к подвижной детали 1 штампа, может находиться
на значительном расстоянии А от оси буфера 4 пресса.
Выбор того или иного способа связи плиты буфера пресса
с подвижной деталью штампа зависит от конкретных условий
производства, традиций и технических возможностей предприятия.
В мелких штампах, которые устанавливаются на прессы уси-
лием до 100 тс, следует применять цельные толкатели с буртиком.
Цельные толкатели для крупных и средних штампов рекомендуется
выполнять без буртика.
Отсутствие буртика значи-
тельно сокращает трудоем-
кость их изготовления.
Рациональность приме-
нения цельных или состав-
ных толкателей определяется не частной конструкцией штампа, а
в целом по заводу на длительный период. Практика показывает, что
более рентабельными и удобными являются толкатели составные
(второй вариант, рис.41,а). Несомненным приемуществом является
удобство хранения толкателей, принадлежащих штампу, так
как их прикрепляют с помощью резьбы к подвижной детали.
В большинстве случаев такие толкатели не выступают из нижней
плиты при любом положении штампа (в рабочем и нерабочем).
Недостатком является необходимость в некоторых случаях ис-
кусственно увеличивать толщину нижних плит из-за того, что
во всех штампах толкатели пресса выступают на величину, рав-
ную полному ходу буфера. Однако при крупногабаритных штам-
пах это не помеха, а при среднегабаритных можно установить
подкладные бруски или максимально уменьшить вес плиты.
В отдельных случаях установленные традиции можно нару-
шать, например не всегда удобно применить цельные толкатели
для крупных штампов.
68
В частности, если Нг £> то толкатели 1 не могут
опускаться до верхней плоскости А подштамповой плиты (рис. 47).
Следовательно, при крайнем нижнем положении плиты буфера 3
толкатели выступают над подштамповой плитой 2 на величину /.
Это затрудняет установку и разборку штампа на прессе, в та-
ких случаях более целесообразно применять один из вариантов
составных толкателей.
Жесткий выталкиватель в ползуне пресса широко используют
в качестве привода съемников и выталкивателей, расположенных
в верхней части различных штампов. Нагрузка, допускаемая
на жесткий выталкиватель, ориентировочно составляет 5—7%
Рнс. 48. Жесткий выталкиватель ползуна кривошипного пресса (а)
и зависимость усилия съема штампуемой детали от пути ее дви-
жения через матрицу (б)
номинального усилия пресса. Получение такого усилия с помо-
щью упругих Элементов требует использования больших площа-
дей верхней плиты при ее увеличенной толщине, что вызывает
технические трудности.
Максимальное усилие съема (проталкивания) штампуемых
деталей при всех операциях требуется в первый момент работы
жесткого выталкивателя, когда появляется контакт между план-
кой 1 (коромыслом) в ползуне и жесткой опорой 2 станины пресса
(рис. 48, а), к концу рабочего хода нагрузка уменьшается до
нуля (рис. 48, б), например при вырезке плоских деталей (кри-
вая /) и при вытяжке цилиндрических стаканов (кривая II).
Характер кривой зависит от технологической операции, геометрии
верхнего инструмента, а также от величины технологического за-
зора между рабочими контурами инструмента.
Готовые детали из верхней части штампа удаляются жестким
механическим выталкивателем пресса не только при больших уси-
лиях съема (проталкивания), но и в случаях, когда по конструк-
тивным или технологическим соображениям целесообразнее вы-
талкивать штампуемую деталь в конце подъема ползуна, например
прн вытяжке тонкостенных деталей, разбортовке, совмещенной
штамповке с одновременным, удалением детали и отхода. Кроме
того, в условиях механизированного производства используют
жесткий выталкиватель пресса при установке совково-рычажных
съемников. -
69'
Основная связь между планкой (квромыслом) ползуна пресса
и подвижной деталью штампа (съемником, выталкивателем),
так же как при использовании буферов, осуществляется толка-
телями с буртиками и без буртиков. Усилие от планки выталки-
вателя к подвижной детали штампа может передаваться непо-
средственно через толкатель или через промежуточную траверсу.
В малогабаритных прессах с хвостовым креплением толкатели
проходят через хвостовик, что гарантирует их точное направле-
ние. Наиболее прост вариант с одним центральным толкателем,
проходящем через точку пере-
сечения осей штампа. При этом
в зависимости от назначений
толкателя и от конструкции
верхней части штампа на прак-
тике используют несколько кон-
структивных исполнений
тол- •
Рис. 50. Толкатели, проходящие
через хвостовик
1. Толкатель свободно соединяется с планкой ползуна и под-
вижной деталью штампа, которая удерживается от выпадания
фланцами или специальными винтами.
2. Подвижная деталь штампа (выталкиватель) удерживается
от выпадания закрепленным в ней толкателем.
3. Составной толкатель по длине имеет три-четыре шпильки 2
(рис. 49). Данное исполнение применяют при небольших штам-
пуемых деталях.
Для усиления фланца (пяты) рекомендуется выполнять ос-
новной толкатель 1 с плавным переходом по радиусу.
Иногда на практике используют три или четыре толкателя 2,
проходящие через один хвостовик (рис. 50). При этом основной
толкатель 1 делают с фланцем и направляют по отверстию в хво-
стовике 3.
Приведенные способы использования жесткого выталкивателя
пресса пригодны прежде всего для симметричных деталей простой
70
конфигурации и преимущественно малых размеров. Усложнение
конфигурации и увеличение размеров штампуемых деталей вынуж-
дают применять траверсы.
В зависимости от конкретных условий траверсы изготовляют
разнообразными по форме. Наиболее простые из них (круглые,
треугольные и др.) стандартизованы. Траверсы широко приме-
няют в штампах как с крепежным хростовиком, так и без него.
Без траверс нельзя представить современные конструкции совмеще-
ных разделительных штампов. Усилие от планки ползуна пресса
к траверсе передается с помощью толкателей, а от траверсы
к подвижной детали штампа
Рис. 51. Установка траверсы при пол-
ностью открытом гнезде в верхней
плите
через обычные цилиндрические
штифты.
При креплении штампа хво-
стовиком к прессу, когда из-за
траверсы 3 невозможно закре-
пить хвостовик 2 непосредствен-
но на верхней плите 4 приме-
няют опорные втулки / (рис. 51).
Рис. 52. Способ передачи усилия от
жесткого выталкивателя при несовпа-
дении оси давления штампа с осью
ползуна
Если центр давления штампа не совпадает с центром давле-
ния пресса на относительно малую величину, то вместо свободно
размещенной траверсы устанавливают рычаг /, имеющий шар-
нирное соединение с верхней плитой 2 (рис. 52).
В штампах с креплением без хвостовика связь между планкой
ползуна и подвижной деталью может осуществляться непосред-
ственно через толкатели и промежуточные траверсы. В первом
случае направление и устойчивость толкателей достаточно хорошо
обеспечены, так как толкатели проходят через верхнюю плиту.
При установке траверсы способы направления и обеспечения
устойчивости толкателей выбирают в зависимости от конструк-
тивных особенностей штампа и условий предприятия.
На рис. 53 приведены три способа центрирования толкателей,
соединяющих планку ползуна с открытыми траверсами верхней
части штампов.
Различные отверстия для центрирования и размещения ступен-
чатых винтов в траверсе (рис. 53, а) уменьшают ее прочность
(особенно опасны отверстия в центральной части), поэтому их
не следует делать при тяжелых условиях работы.
71
Рациональный способ центрирования толкателей 1 и ограни-
чения хода траверсы 3 с помощью планок 2, закрепляемых
в верхней плите 4 винтами, приведен на рис. 53, б.
I 1 Методика расчета на проч-
г-!-| fii , ность траверсы, расположеи-
! —. ной в верхней части штампа,
Рис. 53. Способы центрирования толкате-
лей при открытых траверсах в штампах
с креплением к прессу без хвос-'чика
аналогична методике расчета
траверс, расположенных в
нижней части (см. стр. 65,66).
Резкое срабатывание жест-
кого механического выталки-
вателя пресса вызывает удар,
который воспринимается тол-
кателями, траверсой (при на-
личии ее) и подвижной дета-
лью штампа. При установке
траверсы усилие передается
не через одну точку (как при
отсутствии траверсы), а через
несколько, что способствует
рассредоточению силы и, сле-
довательно, снижению удель-
ной нагрузки. Основными
критериями, определяющими
необходимое число передаточ-
ных «точек», являются допу-
скаемые напряжения на сжа-
тие и на изгиб 1оизг].
Рис. 54. Передача усилия от жесткого выталкивателя:
а — ступенчатыми винтами; б — крепежными стержнями
72
Аналогично с системой передачи усилия от буфера в качестве
толкателей в верхней части штампа можно использовать ступен-
чатые винты 1 (рис. 54, а), удерживающие на весу подвижную
деталь штампа (в данном случае съемник 2). Кроме того, в крупно-
габаритных и среднегабаритных штампах хорошо зарекомендовали
себя специальные шпильки-толкатели 1 (рис. 54, б) с запрессо-
ванными в них штифтами 2, которые одновременно заменяют и
ступенчатые винты.
Система верхнего выталкивателя надежно работает в случае,
если в исходном (нерабочем) положении предусматривается
увеличение длины толкателя на т — 2-=-4 мм (см. рис. 48) или
такой же перепад между «зеркалом» инструмента и нижней плос-
костью подвижной детали в ее крайнем нижнем положении
(рис. 54, б).
КЛИНОВОЙ ПРИВОД
Из всех механических приводов, применяемых в штампах,
наиболее распространен клиновой. Клиновой привод служит для
изменения направления возвратно-поступательного движения од-
ного рабочего органа относительно другого. Он является переда-
точным звеном между ползуном (или траверсой) пресса и ползуш-
кой — подвижной деталью штампа, а также используется для
фиксации и прижима штампуемых заготовок (деталей).
Клинья делятся на одинарные (одностороннего действия) и
сдвоенные (двустороннего действия). Первые перемещают ведо-
мую деталь (ползушку) только в одну сторону; они работают
вместе с каким-либо источником движения (пружиной, троси-
ковым приводом и др.), который возвращает деталь в исходное
положение. Вторые сообщают ведомой детали рабочий ход и
возвратный (холостой) ход.
Одинарный клиновой привод применяют вместе со спираль-
ными пружинами (сжатия и растяжения). Пружины можно встраи-
вать под ползушкой, сбоку, над ней и посередине ползушки.
Наиболее рационально последнее исполнение (см. рис. 57), так
как от' усилия пружины не возникает опрокидывающий момент.
Однако без рассмотрения конкретных штампов, в которых они
применяются, трудно дать какие-либо определенные рекоменда-
ции по применению того или иного конструктивного варианта.
При расположении пружины 1 под ползушкой 2 с запрессован-
ным в ней штифтом 3 (рис. 55) рекомендуется сверлить отверстие
в плите 5 под штифт, что упрощает сборку и разборку узла.
Рабочий ход ведомой детали штампа часто осуществяется
клином, а холостой ход — пружиной или другим источником
движения. Наибольшими силовыми возможностями обладает клин
при опускании ползуна пресса, что учитывают при изготовлении
большинства клиновых приводов.
Силовые клиновые системы должны обладать достаточной
жесткостью. Их следует оснащать противоотжимами, которые
73
являются самостоятельными деталями 4 штампа, прочно закреп-
ляемыми в плите 5 врезкой (рис. 55) или с помощью прилива-
выступа (см. рис. 58, а).
При посадке клина в отверстие жесткой промежуточной си-
стемы 1 (рис. 56, а) исключается возможность смещения клина
Рис. 55. Схемы компоновки пружии, сообщающих движение
ползушке
Рис. 56. Способы фиксации клина от возможного смещения при работе
без специального противоотжима
74
в процессе работы. Два симметрично нагруженных клина 1 урав-
новешиваются планкой-тягой 2, связывающей их (рис. 56, б).
При наличии противоотжима система становится независимой,
так как усилия уравновешиваются внутри клинового механизма.
Распирающее усилие, возникающее при работе клина, восприни-
мается противоотжимом. Независимая система позволяет приме-
нять клин без крепления к плите (рис. 57). Технологически удобно
выполнять клин цилиндрическим (с фиксатором от проворота).
Клинья, совершающие рабочий ход при подъеме ползуна,
необходимо надежно закреплять в плите. Их применяют главным
А~А
Рис. 57. Независимая клиновая система
образом для привода деталей и узлов, транспортирующих штам-
пуемые заготовки. Так как для транспортирования заготовок
не требуются большие усилия, то в этом случае можно работать
без противоотжима.
Поверхности контакта клина с ползушкой должны обладать
высокой твердостью. Клинья и ползушки малых размеров изго-
товляют из высокоуглеродистых закаленных сталей или из це-
ментуемых сталей с соответствующей термообработкой; ползушки
и клинья больших размеров — литьем из чугуна или сталей
и армируют шлифованными планками из закаленной стали
(рис. 58, а, б). Однако наибольшая стойкость обеспечивается при
наличии роликов в ползушке (рис. 58, в), т. е. в результате за-
мены трения скольжения на трение качения.
Во всех вышеприведенных конструкциях приводов при опуска-
нии ползуна пресса ползушка перемещается в одну сторону, а
при подъеме — в другую. Между тем, иногда необходимо, чтобы
оба движения ползушки совершались только во время опуска-
ния или при подъеме ползуна. В последнем случае используют
75
привод с шарнирно-закрепленным клином (рис. 59, а). Клин 1, под-
нимаясь, входит наклонным выступом в зацепление с соответствую-
щим выступом ползушки 2, перемещая ее слева направо. Опорой
от проворота клина на шарнире в направлении по часовой стрелке
служит стенка державки 4. Выйдя из зацепления (с выступом),
Рис. 58. Армирование ра-
бочих элементов клиновой
системы закаленными
планками и ррликами
клин 1 продолжает подниматься некоторое время вхолостую, а
ползушка с помощью пружины 3 возвращается в исходное поло-
жение. При опускании наклонный выступ клина 1 свободно про-
скальзывает по выступу ползушки, не перемещая ее. Таким обра-
зом, рабочий ход и холостой ход ползушки осуществляются при
подъеме ползуна пресса, и она простаивает при опускании пол-
зуна. Вертикальное (исходное) положение клина обеспечивается
под действием собственной силы тяжести, но для большей надеж-
ности встраивают подпружиненный досылатель 5.
76
Полный рабочий Цикл ползушки может быть осуществлен
при подъеме ползуна пресса конструкцией, приведенной на
рис. 59, б. Откидывающаяся деталь 5 с конической рабочей по-
верхностью прижимается пружиной 3 к опоре в ползушке 1.
Жестко закрепленный клин 2 при подъеме входит в контакт со
скосом детали 5 и перемещает ползушку справа налево. Пройдя
выступ /, деталь 5 вместе с ползушкой возвращается пружиной 4
в исходное положение. Плоскостью II клина контролируется
обратный ход ползушки.
Рис. 59. Клиновые механизмы, обеспечивающие полный рабочий цикл ползушки
при подъеме ползуна пресса
Большое значение для привода имеет конструкция направляю-
щих элементов ползушки, к которым относятся планки, подклад-
ные плитки. Основное назначение направляющих планок — это
фиксация ползушки в заданном положении. Кроме того, они
являются крепежными узлами, удерживающими ползушку в про-
цессе работы. Направляющие элементы должны обладать высокой
износостойкостью. Поэтому материал и обработку поверхности
выбирают с учетом обеспечения минимального коэффициента
трения.
Наиболее целесообразной является сборная конструкция
(рис. 60), состоящая из прямолинейных планок 1 и 2. Конструк-
ция допускает раздельное шлифование всех деталей, входящих
в узел. Пригонку комплекта деталей по скользящей или ходовой
посадке следует производить по тем поверхностям, которые ука-
заны на рис. 60 без зазора. Между планкой 1 и ползушкой 4
(рис. 60, а, б) рекомендуется оставлять зазор z не менее 0,5 мм
(при больших размерах он может быть равным 3—5 мм). Подклад-
ные плитки 3 изготовляют обычно из цементуемых сталей
77
с закалкой до предельной твердости. Плитки малых размеров
изготавляют цельными, а больших — в виде двух-трех планок.
Подкладные плитки необходимо дополнительно крепить в не-
скольких точках, что дает возможность шлифовать их в сборе
с основной плитой.
Стойкость направляющих элементов значительно повышается,
если трущиеся поверхности изготовлены из бронзы или латуни,
что достигается прежде всего за счет снижения коэффициента
трения. Применение таких направляющих ограничено из-за
дефицита цветных металлов.
Обеспечение высокоточного направления ползушки при уста-
новке направляющих планок возможно только при тщательной
взаимной пригонке всех деталей, входящих в узел. Особенно
важно соблюдать параллельность и взаимную перпендикуляр-
ность всех трущихся поверхностей, а также выдерживать размеры
сопрягаемых деталей в пределах допуска, что вызывает технологи-
ческие трудности. Поэтому в прецизионной штамповке часто при-
меняют круглые стержневые направляющие или цилиндрические
ползушки, что значительно облегчает их пригонку.
Непременным условием для обеспечения нормальной работы
клинового привода является смазка трущихся частей (исключая
случаи применения антифрикционных материалов, не требую-
щих смазки). Смазку наносят на открытые места преимущественно
вручную.
78
Более цёЖййюбразно вводить смазку принудительно с по-
мощью накопителей 5 (рис. 60, б), масленок (рис. 60, в) или от
общего блока (питателя) централизованной смазки. Для задер-
живания смазки на направляющих следует делать несквозные
канавки.
Клинья двустороннего действия могут быть ступенчатыми
(рис. 61, а), с замкнутым пазом, копирующим форму ступенча-
того клина (рис. 61, б), и прямолинейными (рис. 61, в). Первые
две конструкции имеют универсальное назначение. Их применяют
Рис. 61. Клинья двустороннего действия
при тяжелых и легких работах с высокими и низкими требова-
ниями к точности шага подачи. Прямолинейные клинья приме-
няют для относительно легких работ при малоточных перемеще-
ниях ползушки. Ступенчатые клинья изготовляют преимущест-
венно прямоугольного сечения, а прямолинейные — любого се-
чения. Однако наиболее технологичными являются круглые
клинья.
Прямолинейные клинья во время работы не должны выходить
из ползушки. В противном случае возможна авария. Поэтому их
применение ограничивается ходом ползуна пресса и высотой пол-
зушки. Для безопасности работы следует стремиться к тому, чтобы
все конструкции ступенчатых клиньев также не выходили из
ползушки во время работы. При небольшой величине хода пол-
зуна пресса это легко удается выполнить. Если же ступенчатый
клин в процессе работы выходит из зацепления с ползушкой,
то необходимо применять пружины, которые могли бы принуди-
тельно фиксировать исходное положение ползушки. Пружины
79
ставят иногда и в случае, если клин не выходит из зацепления.
Такое исполнение обеспечивает постоянный контакт клина с пол-
зушкой (особенно это необходимо в точных передачах). Пружина
может действовать в любом направлении.
Отметим, что клинья двустороннего действия (с рабочим и
холостым ходом) обычно обладают меньшей жесткостью по сравне-
нию с клиньями одностороннего действия, рабочий ход которых
осуществляется при опускании ползуна. Общие требования,
изложенные выше для клиньев одностороннего действия, в рав-
ной степени относятся и к клиньям двустороннего дей-
ствия.
Рис. 62. Схемы клиновых приводов
Надежность и стойкость клиновой передачи во многом зависит
от угла передачи р, образуемого плоскостями направления дви-
жения ползушки и скоса клина, или все равно, что от угла за-
цепления а (см. рис. 61 и 62). Угол передачи Р для обычных
жестких клиновых систем рекомендуется выполнять не менее 45°.
Это особенно важно при силовой передаче, когда могут возникать
контактные напряжения, близкие к предельным. В нежестких
конструкциях (подобных прямолинейному клину двустороннего
действия, приведенному на рис. 61) угол Р должен быть не ме-
нее 60°.
Ползушки клиновой системы в большинстве случаев распола-
гают в штампах горизонтально, но иногда необходимо располо-
жить их наклонно к горизонту (рис. 62). Рабочий ход ползушки 1
осуществляется от ползуна пресса непосредственно клином 2
(рис. 62, а) или через посредник-ползушку 3 (рис. 62, б). По-
скольку угол Р не менее 45°, то клиновой привод может работать
по схеме, приведенной на рис. 62, а, только с наклоном ползушки
под углом у <45°. При угле у 45° и жестко закреплен-
ном клине 2 в вертикальном положении рекомендуется при-
менять систему с клином в виде промежуточной ползушки (рис.
62, б).
80
Коэффициент передачи усилия клинового привода определяют
из соотношения (см. рис. 55—63)
= (i * * * 5 6D
где Р — усилие, приложенное к клину (усилие передаваемое
ползуном пресса или другим механизмом), в кгс;
Pi — усилие, развиваемое ползушкой, в кгс.
Согласно работе 116],
; __ 1 — tg (а + <Р1) tg Фз ,с9ч
пер~ 1Е(а + <Р1)+1йф2 •
Однако в общем случае для клинового привода с учетом на-
клонных ползушек наиболее характерен не угол зацепления а,
а угол передачи (3 (см. рис. 62).
Соответственно формула для коэффициента передачи прини-
мает вид
; _ 1 — (Р — *Pi) tg <р8 zco\
пер Ctg (Р — ф!)-f-tg фа ’ t '
где <рг, ф2 и фз — углы трения на плоскостях соответственно
между ползушкой и опорной плоскостью
плиты (подкладки), клином и ползушкой,
а также между клином и противоотжимом.
Углы трения можно определить из зависимости
f = tg Ф, (54)
где f — коэффициент трения на соответствующей площадке.
Так как клин, ползушка и противоотжим изготовляют из
закаленных сталей, то можно принять коэффициенты трения flt
fz и fa ориентировочно равными f = 0,15. Подставив это значение
в формулу (54), получим tg ф = 0,15, откуда ф *=& 8°30'.
С учетом изложенного выше приводим формулу (53) к удобному
для расчетов выражению
‘лер = tg (₽ — 2ф). (55)
Усилия Рг и Р могут быть равны при условии £ — 2ф =
= 45°, что соответствует
i =-^-=1
‘лер — р — 1
при ф = 8°30'
₽ = 45° + 2ф = 45° + 17° = 62°.
Соответственно усилие Рг меньше в два раза Р при (3 45°,
так как tg (45° — 17°) л* 0,5. При относительно больших уси-
лиях в передачах следует учитывать допускаемые контактные
напряжения, что в некоторых случаях вызывает увеличение раз-
6 Г. Д. Скворцов 81
меров деталей привода. За исходную, расчетную, площадь кон-
такта клина с ползушкой необходимо принимать площадь, со-
ответствующую начальному моменту рабочего цикла, когда она
по величине наименьшая.
Особое внимание следует уделять обеспечению надежного
крепления клиньев, работающих на отрыв.
В клиновых системах с роликами трение скольжения заме-
няется на трение качения, что снижает коэффициент трения и
соответственно повышает коэффициент передачи. Коэффициент
Рис. 63. Схемы клиновых приводов с тремя роликами
трения f между роликом и осью приблизительно равен 0,1. Од-
нако в расчетах применяют так называемый приведенный коэф-
фициент трения, выраженный через тангенс приведенного угла
трения:
tg<Pnpue = -T)f, (56)
где d — диаметр оси ролика в мм;
D — наружный диаметр ролика в мм.
При = 0,5 (что приемлемо для большинства клиновых
передач) и f = 0,1, tg <fnpue = 0,05, a <fnpue^ 3°.
При расчете коэффициента передачи по формуле (53) в нее
подставляют соответствующие приведенные значения тангенса
угла. Если ролик смонтирован на ползушке, то tg <р2 заменяют
на tg tfznpue- При замене трения скольжения .между противоот-
жимом и клином вместо tg <р3 подставляют tg фзприв.
Наиболее рациональной клиновой системой является конструк-
ция с тремя роликами (рис. 63, а), обеспечивающая наиболее вы-
сокий коэффициент передачи и повышенный к. п. д. Если привод
предназначен для передачи больших усилий, то целесообразно
пригонять ролик по гнезду радиусом R без зазора, а на оси диа-
82
‘ метром d предусматривать зазор. Такое исполнение дает возмож-
ность передавать нагрузку на противоотжим не через ось, а че-
рез ролик.
Расстояние I между роликами в клиновой системе односторон-
него действия (рис. 63, а) устанавливают конструктивно. Вместе
с тем следует стремиться к тому, чтобы ось ролика на ползушке
находилась посередине между роликами на противоотжиме или
располагалась вблизи от нее (на малом расстоянии а).
Расстояние I между центрами роликов при двустороннем клине
(рис. 63, б) в направлении продольной оси клина
BC=MCtg-^-, (57)
в поперечном направлении
АС = 6 + D. (58)
Рабочий ход клина L при заданной величине перемещения
ползушки t определяют в зависимости от конкретной схемы си-
стемы (с роликами и без роликов).
I. Без выхода клина на вертикальный участок (рис. 55 и др.)
£ = . (59)
tg a k ’
II. С выходом клина на вертикальный участок:
1. Без дополнительного хода в направлении продольной оси
клина (рис. 63, б).
Из геометрических соотношений имеем
L = b + 21, (60)
где b — сторона прямоугольного треугольника AjB^!
Окончательно получаем
L=-sk+D,s-5-- <61>
2. С дополнительным (холостым) ходом клина вверх на рас-
стоянии It и вниз на /2
^ = -^ + Dtg-y + ^ + /2- (62)
Ползушки приводов с односторонним клином перемещаются
в одну сторону от клина, а в другую — от упругого элемента
6* 83
или другого источника силы. Усилие, необходимое для переме-
щения ползушки Qnep, складывается из трех составляющих:
Опер — N + Ри + Ртехн* (63)
где N — усилие, необходимое для удерживания ползушки
в состоянии равновесия;
Ри — сила для преодоления инерции;
Ртехн — технологическое усилие (если оно необходимо при
движении ползушки в эту сторону).
В общем случае при расположении ползушки наклонно к го-
ризонту под углом у (рис. 64) условие ее равновесия относительно
оси х—х без учета силы тре-
ния будет
N — G sin у = 0, (64)
Рис. 64. к расчету геометрических и
силовых параметров клиновой передачи
где Gsiny — проекция силы
тяжести на пло-
скость опоры
ползушки (см.
треугольник
сил).
Между ползушкой и опо-
рой возникает трение. С уче-
том этой силы условие равно-
весия принимает вид
N — G sin у — Т = 0. (65)
Сила трения равна произведению реакции Р плоскости на
коэффициент трения р:
Т = Rp.
Выразив коэффициент трения через tg <р, где <р — угол трения
в скользящей паре или суммарный угол трения для нескольких
пар в одном узле, например с учетом суммарного трения в трех
парах (ползушка с опорной плитой + ползушка с клином +
+ клин с противоотжнмом, рис. 62, а), получим
Т = R tg <р. (66)
Из треугольника сил (рис. 64) имеем
R = G cos у. (67)
После подстановки значения Т в формулу (65) получаем
N — G sin у — G cos у tg ф = 0, (68)
откуда
N = G sin у G cos у tg ф;
при у — 0
N = G tg ф.
84
Для того чтобы сообщить движение ползушке, необходимо
приложить дополнительное усилие (сверх N), теоретическая
величина которого должна быть не меньше силы инерции, опре-
деляемой по формуле
Ри = гппап, (69)
где т„ — — масса ползушки в кгс-сек9/м\
ап — ускорение ползушки в м/сек9.
Зная ускорение ползуна пресса апр в момент встречи скосов
ползушки и клина, находим ускорение ползушки по формуле
= апр tg а, (70)
где а — угол зацепления между клином и ползушкой.
Подставляем значения т„ и ап в формулу (69):
^u = '^-anptga- (69')
Для большой группы прессов усилием до 100 тс ускорение
ползуна в зоне нижней мертвой точки в среднем составляет апр =
= 6 м/сек9.
С целью облегчения расчетов вводим понятие удельная сила
инерции Риуд, приходящаяся на 1 кг веса ползушки:
~ ~9Jianp О
при апр 6 м/сек9 РиуЭ 0,6 tg a.
Тогда полная сила инерции будет
Ри — 0,6 G tg a.
Приняв суммарный коэффициент, трения tg <р = 0,4 в системе
опорная плита — ползушка, клин—ползушка и клин—противо-
отжим и раскрыв формулу (63), получим
Qnep = G sin у + 0,4G cos у + 0,6 G tg a + Р^
или
Qnep = G (sin у + 0,4 cos у + 0,6 tg a) + (72)
Прн у = 0 и a = 45° для прессов малого усилия
Qnep G -f- PpiexHi
без технологического усилия (возврат ненагруженной ползушки
в исходное положение) QMpXM — G,
соответственно для прессов большого усилия (с ускорением
ползуна апр & 1 м/сек9)
Qnep 0.5G 4" Ртехн\
85
Следует отметить, что в момент встречи скосов клина и пол-
зушки возникает удар, который можно отнести к упругому со-
ударению массивных тел. Однако малые скорости сближения клина
с ползушкой и их высокая жесткость позволяют при практических
расчетах пренебречь нагрузками от удара.
Одним из преимуществ клинового привода является возмож-
ность выстоя ведомой детали в течение некоторого периода при
движении клина. Это легко осуществляется за счет формы клина,
сочетающей наклонную поверхность с вертикальной. Выход
Рис. 65. Способы крепления клина без регулирования по высоте
клина с наклонной поверхности на вертикальную обеспечивает
холостой ход при опускании и при подъеме ползуна пресса (см.
рис. 58, в).
Выстой ползушки в штампах необходим прежде всего на
период размыкания и смыкания инструментов. Следовательно,
относительная величина холостого хода пропорциональна ве-
личине заглубления инструмента. Если вертикальный участок
клина имеет контакт с ползушкой (с помощью пружины или высо-
коточной взаимной пригонки), то зазоры в направляющих пол-
зуна пресса существенно не влияют на перемещение ползушки.
Это позволяет повысить точность привода. Период выстоя ведо-
мой детали нередко используется для прижима заготовки во
время обработки ее в штампе.
Клиновые передачи, работающие без выхода клина с наклон-
ной поверхности (при подъеме и опускании ползуна), не обеспе-
чивают стабильной точности перемещения ползушки.
Способы крепления клиньев к плитам разнообразны. Их под-
разделяют на регулируемые и нерегулируемые (рис. 65). Проч-
ное крепление клиньев двустороннего действия должно быть
обеспечено как в осевом (на отрыв), так и в поперечном (на сдвиг)
направлениях. Наиболее надежны конструкции, предусматриваю-
щие врезку клина в плиту. Иногда для удобства эксплуатации
целесообразно крепить клин открытым способом.
86
Одним из совершенных способов крепления является способ,
позволяющий производить регулирование клина по высоте, на-
пример с помощью мелких зубьев (рис. 66, а). Зубья входят в за-
цепление с соответствующими впадинами промежуточного вкла-
дыша 2, который, в свою очередь, входит в паз плиты вместе с кли-
ном 1 и благодаря выступам обеспечивает надежное соединение.
Сближение вкладыша с клином и отдаление от него осуществляется
винтом 3. Этот способ рекомендуется применять для крепления
клиньев двустороннего
действия (ступенчатых), а
также одностороннего, ра-
бочий ход которых необ-
I ходимо регулировать.
Рис. 67. Схема регулирования шага клиновой подачи
Известны и другие более простые, но менее надежные способы
регулирования клина по высоте, например с помощью винта 1
(рис. 66, б). Однако в этом случае следует предусматривать фик-
сацию клина 2 от проворота, например посадкой клина прямо-
87
угольного сечения в неподвижную промежуточную деталь 3,
продольным пазом или шпоночным соединением (рис. 57).
Регулирование клина по высоте необходимо для подналадки
работы привода и для уточнения величины шага подачи. Шаг
подачи можно регулировать также изменением места располо-
жения опорной рабочей поверхности ползушки (или ролика),
находящейся в контакте с наклонной поверхностью клина (рис. 67).
С уменьшением размера а продолжительность контакта ролика 1
с клином 2 при его рабочем ходе увеличивается и, следовательно,
ползушка 4 (в данном случае рейка) с роликом 3 перемещается
на большую величину. Увеличение размера а приводит к умень-
шению шага подачи.
При легких работах шаг подачи регулируют изменением угла
наклона рабочей части клина. Соответствующая конструкция
приведена в работе [11].
РЫЧАЖНЫЙ ПРИВОД
В штампах широко применяют разноплечий шарнирно-ры-
чажный механизм для прямолинейного транспортирования за-
готовок, а также по окружности, если он работает в сочетании
с револьверным диском.
Размер а ведущего плеча обычно меньше размера Ь, ведомого
(рис. 68). Соотношение плеч должно быть не более 1 : 3.
Коэффициент передачи силы
где Рг — усилие на ползушке (ведомой детали) в кгс;
Р — усилие, передаваемое прессом, в кгс.
Величину перемещения t ведомой детали определяют
отношения
t ь
Н — а ’
где Н — ход ползуна пресса в мм.
Усилие Р, как правило, является малой долей номинального
усилия пресса N, в данном случае оно зависит от нагрузки, ко-
торая приходится на ведомую деталь. Однако сила Р может быть
равной N. Соответственно возрастет и снимаемая сила Рг. При
этом вся система должна обладать соответствующей прочностью.
Рассматриваемый привод обычно используется для преодоления
сил в пределах нескольких килограммов (в некоторых случаях Pi
менее I кг).
Угол а поворота рычага рекомендуется делать не более 75—
90°.
Тяга привода, обеспечивающая связь верхней плиты с рыча-
гом, присоединяется к ведущему плечу шарниром (рис. 68, а)
или при наличии в ней паза через палец (рис. 68, б). Ширину i
88 ’
(73)
из со-
(74)
паза В назначают с учетом некоторого холостого хода тяги, что
обеспечивает при подъеме ползуна свободный выход инструмента
из рабочей зоны на величину В—D, где D — диаметр ролика на
ведущем плече рычага. В этом случае тягу изготовляют массив-
ной и жестко крепят к верхней плите.
При заданном ходе t ведомой детали ход Н ползуна должен
быть больше на Н^п — В—D.
В конструкции, приведенной на рис. 68, б, легко обеспечи-
вается регулирование величины перемещения ведомой детали
изменением длины ведомого плеча с помощью ролика, передви-
гаемого вдоль паза рычага. Ось ролика крепят к рычагу специаль-
ной шайбой, на опорной плоскости которой находятся мелкие
зубья (в виде гребенки). Последние входят в зацепление с соот-
ветствующей гребенкой на рычаге. Двуплечий рычаг соединяют
с ведомой деталью с помощью шарнира и планки (рис. 68, а)
или конец рычага выполняют в виде вилки, которая свободно
соединяется с запрессованной шпилькой (рис. 68, б).
В штампах применяют различные конструкции двуплечих
рычагов, из них особое внимание заслуживает серповидный ры-
чаг (рис. 69, а). В некоторых случаях этот рычаг компактнее
вписывается в конструкцию по сравнению с другими.
При легких работах рекомендуют использовать рычаг с шаро-
видными концами (рнс. 69, б). Для подналадки шага одно плечо
делают регулируемым.
89
Эксплуатация приводов с двуплечими рычагами показала, что
их надежность и долговечность повышаются при использований
элементов блокировки. Самым простым блокирующим элементом
служит какое-либо слабое звено, легко заменяемое при разруше-
нии. Обычно слабым звеном является одна из осей шарнирных
соединений, которая в момент возникновения дополнительных
Рис. 70. Рычажный привод
с упругой связью
сопротивлений в системе (заедания, на-
личие постороннего предмета и пр.),
срезается.
Более совершенная блокировка обес-
печивается не жесткой связью между
верхней плитой и рычагом, а податли-
вой с амортизаторами. Часто применя-
ют спиральные пружины сжатия, ко-
торые устанавливают с двух- сторон
тяги (рис. 70). При опускании ползуна
пресса работает нижняя пружина (ход
ведомой детали вправо), а при подъ-
еме — верхняя (ход ведомой детали
влево). Усилие пружин назначают с уче-
том 2—4-кратного запаса. При нормаль-
ных условиях работы пружины или
совсем не сжимаются или от удара сжи-
маются на малую величину.
Кинематика работы штампа иногда
требует, чтобы рычажный привод сра-
батывал от действия тяги только при
подъеме ползуна пресса с возвратом
в исходное положение от амортизатора, например с помощью
откидывающейся тяги, в виде подпружиненного крючка 1
(рис. 71, а) или подпружиненной собачки /, встроенной
90
в жестко закрепленную тягу 2 (рис. 71, б). При подъеме
ползуна двуплечий рычаг 2 (рис. 71, а) под действием крючка
поворачивается против часовой стрелки, а одноплечий рычаг 3
(рис. 71, б) собачкой поворачивается по часовой стрелке. Соот-
ветственно продвигаются на шаг ведомые детали. После выхода
из зацепления крючка и собачки рычаги спиральными пружинами
(соответственно 3 и 4) возвращаются в исходное положение, ув-
лекая за собой ведомые детали. Таким образом, в обоих случаях
приводы срабатывают полностью при подъеме ползуна. При
опускании ползуна крю-
чок и собачка проскаль-
зывают (откидываются при
встрече с рычагами), в ре-
зультате привод не сраба-
п
Рис. 71. Конструкции рычажной передачи, обеспечивающей
работу привода в одном направлении
При относительно малом ходе ползуна пресса и поступательном
движении ведомой детали с длиной пути, превышающей ход пол-
зуна, иногда целесообразно применять так называемые складываю-
щиеся рычаги. Их выполняют однозвенными и многозвенными.
Однозвенным рычагом является регулируемая тяга, имеющая
шарнирные соединения с верхней плитой и с ведомой деталью
(рис. 72). Последняя может совершать возвратно-поступательное
движение по горизонтальной (рис. 72, а) или наклонной (рис. 72, б)
плоскостям. Угол наклона тяги в исходном положении к плоскости
движения каретки должен быть а 7-ь 10°.
Между шагом t перемещения ведомой детали, длиной L тяги
и ходом Н ползуна пресса существуют следующие зависимости:
1) при наклоне тяги в исходном положении к плоскости дви-
жения каретки под углом а:
t — L (cos Р — sin а); (75)
Н = L (cos а — sin Р);
(76)
91
2) тяга в исходном положении расположена вертикально, что
допустимо только при наклонной плоскости движения каретки
(рис. 72, 6) при а — у:
t = L cos Р — (L — Н) sin а, (77)
откуда
„ _ t — L (cos Р ~ sin а)
Многозвенные складывающиеся рычажные механизмы в штам-
пах могут быть выполнены в разнообразных вариантах. Рассмо-
трим симметричный с равными плечами (рис. 73). При ходе пол-
зуна пресса на величину Н ведомое звено переме-
щается на шаг t. В этом механизме первая^ пара i
рычагов (с плечами а и Ь) является цельной дву-
Рис. 72. Схемы однозвениого складывающегося рычага
плечей. Завершающее звено состоит из двух планок (в данном
механизме планки длиной с). Все звенья соединяются шарни-
рами. Расстояние между шарнирами по горизонтали в исходном
положении составляют
= b cos у; t3 = t2 + с sin <p.
В рабочем положении при опущенном ползуне (на величину Я)
точки (шарниры) Г, 2 и 3 удаляются от их исходного положения
влево соответственно на расстояния tr, t2 и t3:
t\ — a (cos — sin a); (78)
4 = h + b cos Th; (79)
t3 = t2 + Kc2 — (b sin Yj)2, (80)
92
где
н
a cos а х-
Pi = arcsin---------, (81)
Н
a cos а-х-
81П =-------------; Р = 90° — ОС.
Так как рычаги с плечами а и b являются цельными (двупле-
чими), то угол Vi изменяется на ту же величину, что и угол рь
по отношению к углу Р, т. е.
?! = ?-(₽- Pi). (82)
Складывающиеся рычажные механизмы (рис. 72 и 73) обычно
используют для выноса штампуемых деталей или отходов из ра-
бочей зоны штампа при небольших нагрузках. Вместе с тем,
если изменить схему нагружения, то два рычага, связанных шар-
ниром, могут работать как силовой механизм, например кон-
струкция, приведенная на рис. 74. Один одноплечий рычаг со-
единяется шарниром с жесткой опорой, а второй — с подвижной
ведомой деталью. Сила Р (от ползуна пресса) передается через
верхнюю плиту к месту соединения этих двух рычагов.
Коэффициент передачи силы при одинаковой длине рычагов
tp — ~F = T [ tg(а+ Р) tgф] ;
Р = arcsin
'де f— коэффициент трения в шарнире, /«=*0,1;
d — диаметр оси шарнира в мм;
tg ф — тангенс угла трения, tg ф — 0,124-0,15.
93
Наиболее выгодное положение занимают рычаги в момент
работы при угле а «=* 54-7° или в среднем а = 6°. Для примера
при L = 100 мм, d = 20 мм
— 1
1Р ~ 2
1
tg ( 6° + arcsin -удо-
0,1 =1,5.
(84)
Таким образом, можно получить силу Pt на ведомой ползушке
в 1,5 раза больше, чем на ползуне пресса. Возвращение ползушки
(или другой ведомой детали) в исходное положение можно осуще-
ствлять от дополнительной силы (пружи-
ны, пневмоцилиндра и др.) или от ползуна
пресса (при соответствующей связи с ры-
чагами).
Рис. 75. Привод, имею-
щий клиновое и рычаж-
ное устройства
При исходном (нулевом) положении механизма с расположе-
нием рычагов под углом а ход, t ползушки (ведомой детали) при
подъеме или опускании ползуна пресса на величину Н составляет
^ = 2 [Leosа— j/L2—(Я + Lsina)2]. (85)
Рычажные механизмы часто применяют в штампах во взаимо-
действии с клиновыми приводами. В таких случаях рычаги ра-
ботают преимущественно в горизонтальной плоскости, выполняя
функции удлинителей хода (рис. 75) с целью перемещения пол-
зушек, подачи и удаления штампуемых заготовок и отходов.
Разновидностью двуплечего рычага, работающего вместе с кли-
ном, является механизм маятникового типа (см. рис. 308), исполь-
зуемый в основном только для выноса заготовок или отходов
из рабочей зоны штампа. Рычаг пружиной возвращается в ис-
ходное положение.
В механизме, приведенном на рис. 75, нередко применяют
сдвоенные клинья, обеспечивающие поворот рычага в обе стороны.
94
Основные рекомендации по расчетам, приведенные выше для
клиновых механизмов и двуплечих рычагов, приемлемы и для
этой группы приводов.
ПРИВОД гибкой связью
Известны две основные конструкции привода гибкой связью
(тросикового привода) с пружиной для возврата ведомой детали
в исходное положение и с тягой от груза. Привод гибкой связью
прост в изготовлении. Он дает возможность значительно увеличи-
вать ход ведомой детали по сравне-
нию с ходом ползуна пресса. Гибкий
элемент в виде троса 2 (обычно ма-
лого сечения) прикрепляют к верх-
ней плите 1 штампа и к блоку 3,
смонтированному в нижней части штампа (рис. 76, а). На одной
оси с блоком 3 находится блок 4 большего диаметра, к кото-
рому прикрепляют второй трос 5, соединенный с подвижной
ведомой деталью 6. Большой и малый блоки могут быть выпол-
нены в виде одной детали.
При подъеме ползуна трос 5 через систему блоков увлекает
ведомую деталь, которая совершает рабочий ход t. Возвращение
95
всей системы в исходное положение пружиной 7 (рис. 76, а)
или подвешенным грузом (рис. 76, б) происхрдит при опускании
ползуна пресса. Ведущий трос 2 может проходить через несколько
роликов (например, через два, см. рис. 76, 6) и прикрепляться
только к одному ролику, спаренному с большим роликом.
В качестве гибкого элемента можно использовать плетеный
трос, стальную проволоку, стальную ленту, втулочно-роликовую
цепь, нейлоновую или стилоновую нить и др.
Привод гибкой связью позволяет перемещать ведомую деталь
в любом направлении. Он надежно заменяет клиновой привод
при использовании двуплечего рычага для увеличения хода
(рис. 76, в).
Передаточное число привода
<8б>
где t — ход ведомой детали в мм;
Н — ход ползуна пресса в мм;
Di —диаметр малого ролика, в которому прикреплен веду-
щий тросик, в мм;
D2—диаметр большого ролика, который связан с ведомой
деталью, в мм.
При заданных величинах t, Н и диаметров одного из роликов
расчет сводится к определению диаметра второго (неизвестного)
ролика. Если задан Dlt то
= (87)
РЕЕЧНЫЙ ПРИВОД
Реечный привод, связанный с ползуном пресса, сообщает воз-
вратно-поступательное движение ползушкам штампа. Как и тро-
сиковый, реечный привод применяют в случаях, когда необхо-
димо получить относительно большой ход. Ведущая рейка 1
(рис. 77) соединяется (шарниром или жестко) с верхней плитой
штампа и входит в зацепление с шестерней 2, имеющей жесткую
связь с большой шестерней 3, посаженной на ту же ось. Большая
шестерня входит в зацепление с горизонтальной рейкой 4, прикреп-
ленной к ведомой детали 5.
Передаточное число привода определяют по формуле (86).
Ход t ведомой детали и ход Н ползуна пресса связаны зависимо-
стью
откуда
96
t _ ^2
Н~ Ъ ’
. hr2
Ri
(88)
ЙЛЙ
t_____________________________________ л/?2е
180 ’
(89)
где Rr и /?2 — радиусы делительных окружностей соответственно
малой и большой шестерен в мм\
а — угол поворота шестерен при опускании или
подъеме ползуна пресса на величину Н.
Реечный привод может работать с обгонной роликовой муфтой
и без нее. В первом исполнении привод применяют для валко-
вых подач; во втором — для ши-
берных и револьверных механиз-
мов. Последние иногда оснащают
пружиной для фиксации ползушки.
Заметим, что в реечном при-
воде особенно нербходимо иметь
элемент, обеспечивающий уста-
новку ведомой детали к началу
>77777
Рис. 77. Реечный привод
(или концу) передвижения. В противном случае точность уста
новки определяется'только шагом между зубьями. Например, при
модуле т = 2,5 он составляет л -2,5 = 7,85 мм. Простейший спо-
соб регулирования — это крепление (одной из реек), допускаю-
щее свободную перестановку в пределах t = пт (со стопорением).
ПРИВОД ВРАЩЕНИЯ
Приводы, обеспечивающие вращение ведомой детали в штампе,
разнообразны. Простейшими представителями их могут быть
некоторые вышерассмотренные механизмы с иной схемой уста-
новки. Например, ко всякому рычагу, поворачивающемуся на
некоторый угол вокруг неподвижной оси, можно прикрепить
ведомую деталь, которая будет периодически вращаться.
В опрокидывателе (рис. 78), для поворота рычага 1 с лотком 2
на угол а (из положения I в положение II) обычно используется
только часть хода Н ползуна. Регулируемая втулка 4 обеспечи-
вает подъем тяги 3 (за опорную головку) на требуемую высоту h
при холостом 'ходе Н—h. Опускание тяги начинается при дей-
ствии на нее опорной плоскости А верха штампа, а заканчи-
7 Г. Д. Скворцов 97
'////////,
ZZZZZZZZZZ,
Рис. 78. Рычажный
привод опрокидывания
лотка (с деталью или
отходом)
Ь, Дж прЭД''
^ЙЙЯ;‘углЖдой^та^5^^^да^Ькой точностью применяют ро-
ликовые муфты включения. Последние сообщают вращение только
в одну сторону. Роликовые муфты встраивают в рычаг и компо-
нуют с осью вращения по общеизвестной схеме. Нередко их
встраивают в ведущую шестерню реечного привода.
Большую группу механизмов вращения
составляют храповые устройства, которые
так же, как и роликовые муфты, необходимы
для вращения ведомой детали только в одну
сторону. Основную деталь—храповое колесо,
в зависимости от конкретного назначения
можно устанавливать вертикально, горизон-
тально и реже наклонно. Источником дви-
жения остается ползун пресса, к которому
присоединяют верхнюю часть штампа. При-
крепляемые к ним клинья и тяги различных
механизмов непосредственно осуществляют
привод храпового устройства.
Механизм с вертикальным храповиком
(рис. 79, а) вращается непосредственно от
подпружиненной тяги 1, имеющей шарнир-
ное соединение с верхней плитой. Прилтодъ-
еме ползуна штифт 2, запрессованный в тягу,
касаясь одного из зубьев храповика,[пово-
рачивает его по часовой стрелке. При опу-
скании ползуна, штифт 2 проскальзывает
по зубьям, оставляя храповик неподвижным,
что гарантируется в результате торможения
храпового колеса ленточным или колодоч-
ным тормозом или другими средствами.
Храповое колесо, выполняющее одновре-
менно функции револьверного диска, с при-
водом от клинового устройства (рис. 79, б)
используется для транспортирования заго-
товок в процессе обработки. Функции тормозящего элемента вы-
полняет подпружиненная собачка 4. Периодическое вращение
храпового колеса 3 осуществляется подпружиненной ведущей
собачкой 2, имеющей шарнирное соединение с ползушкой 1
привода. При необходимости храповой механизм можно встроить
в верхнюю часть штампа.
Угол поворота храпового колеса, приведенного на рис. 79, а,
пропорционален величине используемого хода ползуна пресса,
а приведенного на рис. 79, б — ходу ползушки клинового при-
вода. Точность настройки зависит от величины шага между со-
седними зубьями храпового колеса и от способа регулирования
рабочего хода привода. Минимально необходимый рабочий ход
ведущей собачки или ход ползуна пресса при вертикальном рас-
98
положении диска
i лРоараб , , /АЛ\
‘nun — 180° г ‘don. \p\jj
где tdon — некоторый дополнительный ход, необходимый для
свободного движения собачки в момент сцепления
и расцепления с зубом tdonmla ~ 0,05/ (с уточне-
нием в процессе наладки);
/?0 — расстояние от точки контакта собачки с храповым
колесом до его центра в мм\
араб — шаг подачи в град.
Рис. 79. Храповые механизмы
При подаче на один зуб ара6 — аэ. Однако в большинстве слу-
чаев подача осуществляется на несколько зубьев (на рис. 79, б
араб — 2а3); араб — величина, всегда кратная сс3.
Ход ведущей собачки обычно бывает значительно больше /га1п
за счет холостого хода ползушки, тяги и пр.
По сравнению с роликовыми муфтами храповые механизмы
проще по конструкции и дешевле в изготовлении, но они усту-
пают им по точности угла поворота ведомой детали. Поэтому,
при необходимости, храповые механизмы оснащают дополнитель-
ными средствами для фиксации. Кроме того, их не следует уста-
навливать на быстроходном оборудовании.
Привод байонетного типа часто применяют в штампах холод-
ной листовой штамповки. Основное его преимущество — это
большой угол поворота при малом ходе ползуна пресса. Привод
известен только с вертикальной осью. Он основан на использо-
вании винтовой спирали с большим шагом. Один из элементов
(винт или гайка) привода движется поступательно, а второй вра-
щается.
7* 99
Наиболее распространен привод байонетного типа, в котором
в качестве винта используется стержень 1 (рис. 80, б) с выступом
(штифтом) 3, в качестве гайки—втулка 4 со спиральным пазом.
Стержень закреплен в нижней плите, а гайка, находясь в зацепле-
нии с выступом, при поступательном движении ползуна пресса
периодически вращается вокруг стержня. Со втулкой 4 соединяют
лоток 7 и получают маятниковый механизм.
Спиральный паз
(с одной стороны
втулки)
в развертке
5)
Рис. 80. Привод байонетного типа
Спиральный паз во втулке обычно заканчивают прямым уча-
стком длиной I (определяемой конструктивно), параллельным
оси втулки. Втулка поддерживается пружиной 2, обеспечивающей
постоянный контакт с опорным подшипником 5, посаженным на
стержень 6, запрессованный в верхнюю плиту. Стержень 6 сво-
бодно входит в верхнюю часть втулки 4.
Если втулку со спиральным пазом соединить с храповым уст-
ройством (рис. 80, а), то байонетный механизм становится удоб-
ным приводом для периодического поворота револьверного или
фрикционного дисков. Вместо храпового колеса можно исполь-
зовать роликовую муфту включения.
100
Надежность байонетного привода во многом зависит от массы
частей, прикрепленных к втулке. Особенно это важно для маят-
никовых механизмов, когда от резких поворотов на конце маят-
ника (лотка) возникают большие инерционные усилия. Поэтому
следует уменьшать массу маятника, т. е. использовать для его
изготовления легкие сплавы или легкие стальные конструкции
с ребрами жесткости и т. д. Минимальный необходимый ход
ползуна пресса для поророта втулки на угол а (см. рис. 80, б)
^Anin = цГр'; (91)
где I — длина дуги, соединяющей начало и конец паза (расстоя-
ние между прямолинейными участками паза по развертке),
в мм;
0 — угол наклона винтовой линии;
D — наружный диаметр втулки в мм.
Ход Н ползуна пресса практически бывает больше Ят1п.
Дополнительный ход Ндоп = Н — Нт1а расходуется на про-
хождение прямолинейных участков паза втулки. От угла Р за-
висит плавность поворота втулки. Очень большой угол р отри-
цательно сказывается на работе привода. Оптимальным углом
считается угол р = 30-^35°.
Основной недостаток привода байонетного типа — это малые
силовые возможности. Поэтому его применяют для легких работ,
когда комплект деталей обладает относительно малой массой.
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Во всех вышерассмотренных приводах величина перемещения
деталей штампов или их угол поворота находятся в прямой за-
висимости от хода ползуна. Такими приводами технически трудно
обеспечить ход ведомых деталей, превышающий ход ползуна,
и особенно, когда необходимы большие усилия. Гораздо проще
и надежнее использовать для этой цели приводы, независимые
от хода ползуна. К таким приводам прежде всего относятся пнев-
матические и гидравлические приводы. Наибольшее применение
находят пневматические.
Поступательное движение штока или цилиндра пневматиче-
ского привода (в зависимости от конструкции) может быть пере-
дано непосредственно ведомой детали штампа или через переда-
точные (промежуточные) устройства (редукторы, рычаги и пр.).
Основным узлом привода является цилиндр со штоком и уплот-
нением. Наиболее распространены цилиндры двустороннего дей-
ствия диаметром 50; 75; 100 и 150 мм с подвижным штоком. Ци-
линдры одностороннего действия применяют реже, так как они
передают движение только в одну сторону. При этом шток в
101
исходное положение возвращается другими устройствами (пружи-
нами, клинорычажными механизмами и т.д.).
На рис. 81 приведен цилиндр двустороннего действия с ры-
чажным устройством. Назначение привода — поднимать и сбра-
сывать штампованную деталь из рабочей зоны. Для подъема
штока 4 в нижнюю полость цилиндра 1 подается воздух через
трубопровод 2. Опускание штока со складыванием рычажного
Рис. 81. Пневматический приводе рычажным устройством, встро-
енный в крупногабаритный штамп
устройства 5 происходит при заполнении воздухом верхней по-
лости цилиндра через трубопровод 3. Переключение воздуха
осуществляется вручную с помощью клапана или автоматически
от командоаппарата пресса.
Наиболее эффективно использовать пневматический привод
при штамповке сложных пространственных и особенно крупных
деталей для их удаления из рабочей зоны. Во всех случаях приме-
няют стандартизованную пневмоаппаратуру.
Давление воздуха в сети находится в пределах 4—7 кгс! см?.
Этот перепад наблюдается при работе и в условиях высокоорга-
низованного производства. Поэтому при расчетах следует ис-
ходить из худших условий (4—5 ат), что обеспечит стабильную
надежность работы пневматической аппаратуры.
Усилие Р привода без учета потерь на трение определяют по
формулам;
102
ДЛЯ пбЛбсти цилийдра со штокоМ
р = р МО'-ЧЧ . (S3)
для полости цилиндра без штока
где р — давление воздуха в сети в кгс!см2;
D — диаметр полости цилиндра в см-,
d — диаметр штока в см.
Внутренний диаметр dr трубопровода рассчитывают по формуле
dl^l,13l/'4, (95)
1 'fvt
где v — скорость воздуха в трубопроводе, v = 1500-т-
-J-2000 см/сек-,
i — время прохождения воздуха по трубопроводу в сек-,
Q — объем сжатого воздуха в цилиндре в см3,
Q = (96)
hmm — ХОД штока в см.
Пневматический привод широко применяют на прессах, имею-
щих до 80—90 .двойных ходов ползуна. Применение пневмопри-
вода на быстроходных прессах ограничивается допускаемой ско-
ростью движения поршня в цилиндре. Эта скорость обычно не
превышает 30 м/мин и при больших ходах поршня по отношению
к ходу ползуна пресса пневмоцилиндр не успевает совершить ра-
бочий цикл. При малых ходах поршня по отношению к ходу пол-
зуна пневмоцилиндры можно применять и на сравнительно бы-
строходных прессах, но на практике это встречается редко.
Гидропривод в штампах применяют только в исключительных
случаях, когда необходимо получить большие усилия.
Раздел второй
ШТАМПЫ ОДНООПЕРАЦИОННЫЁ
ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Глава 1
УСЛОВИЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА
ПРОЦЕСС РЕЗКИ И ВЛИЯНИЕ НА НЕГО
ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ
Один и тот же штампуемый материал (и прежде всего листовой)
можно делить на несколько частей с помощью различных методов.
Основным из них является резка на штампах с двумя высоко-
твердыми инструментами. Отрезка заготовок от полосы (ленты)
без отхода осуществляется двумя прямолинейными ножами
(рис. 82, а). Для вырезки по замкнутому или не полностью замк-
нутому контуру (любой формы) используют штампы, оснащенные
рабочими инструментами с конфигурацией, соответствующей кон-
фигурации изделий (рис. 82, б).
Отрезку (одностороннюю резку) предпочтительно выполнять
с прижимом заготовки, а замкнутую и полузамкнутую вырезку
можно выполнять с прижимом и без прижима исходной заготовки.
В определенных условиях листовой материал хорошо разде-
ляется на части одним высокотвердым инструментом. Например,
одним острым режущим инструментом (резаком) осуществляется
вырезка заготовок из мягких (и прежде всего неметаллических)
материалов на подкладке (рис. 83, а). Последняя не участвует
в процессе (только поддерживает материал и незначительно влияет
иа притупление инструмента. Одним режущим инструментом 1
также осуществляется вырезка более прочных материалов (пуан-
соном или матрицей) при взаимодействии с эластичной средой 3,
заменяющей второй инструмент (рис. 83, б), но только при высо-
ком давлении в эластичной среде внутри металлического контей-
нера 2 (при опускании ползуна пресса).
В книге рассматриваются конструкции разделительных штам-
пов, которые работают без эластичной среды.
Во всех схемах с твердыми режущими инструментами эффек-
тивность работы тем выше, чем они острее заточены. Однако это
104
ие единственный фактор. Процесс резания зависит также от вели-
чины зазора между инструментами, твердости материала инстру-
ментов и др. Кроме того, в схемах, приведенных на рис. 82,
Рис. 82. Схемы разделе-
ния листового материала
в штампах с двумя твер-
дыми инструментами
важно, чтобы величина погружения пуансона в матрицу при за-
вершении процесса не была излишней. В противном случае уско-
ряется износ инструментов (особенно при малых зазорах). По-
Рис. 83. Схемы разде-
ления листового мате-
риала в штампах с од-
ним твердым инстру-
ментом
этому иногда величину взаимного погружения режущих инстру-
ментов контролируют ограничителями закрытой высоты, конструк-
ции которых будут приведены ниже. Величина погружения пуан-
105
сона в матрицу (рис. 82, в) составляет с — 0,1-г-0,2 мм для ма-
териалов толщиной до 1 мм и с = 0,5-^-1,0 мм для более толстых
материалов. В особых случаях, когда это необходимо,допускается
заглубление инструмента на любую величину, что ухудшает ра-
боту штампа.
При односторонней резке листового материала (т. е. отрезки
без отхода) режущие элементы состыковываются с минимально
возможным зазором независимо от рода и толщины штампуемого
материала. Замкнутую резку выполняют преимущественно с не-
которым зазором z между матрицей и пуансоном, большим по
сравнению с зазором при односторонней резке. Такое различие
в пригонке (компоновке) режущих элементов соответствующих
штампов объясняется сущностью схемы процессов. При односто-
ронней и особенно при прямолинейной резке возникает внешний
изгибающий момент Миэг от силы Рс, необходимой для среза
(рис. 82, а), вследствие чего отрезаемая деталь (отход) и при-
легающая часть исходной заготовки поворачиваются по направ-
лению, указанному стрелками. Момент возрастает с увели-
чением зазора г. Поэтому необходимо стремиться к уменьшению
зазора г до возможного минимума. Практически режущие инстру-
менты пригоняются по скользящей посадке (независимо от тол-
щины и рода материала).
Вырезаемая деталь или отход при замкнутом (или не полно-
стью замкнутом) контуре (рис. 82, б) не наклоняются в какую-
либо сторону от внешних моментов Л1Ыаз, так как они уравнове-
шиваются моментами Л1вк внутренних сил, которые противодей-
ствуют внешним изгибающим моментам Мизг- Недостаточно же-
сткая деталь (или отход) изгибается на некоторую величину и.
Схема вырезки с уравновешивающими моментами позволяет
вести процесс со значительным зазором г, оптимальные значения
которого приведены в специальной литературе [41, 49]. Это
снижает величину работы резания и способствует повышению
стойкости режущих частей штампа. Последнее объясняется тем,
что к моменту окончания процесса резания пуансон вдавливается
в материал на величину hy (рис. 82, б), меньшую по сравнению
с той же величиной при пригонке инструментов без специально
предусмотренного технологического зазора. С увеличением за-
зора г уменьшается высота так называемого блестящего пояска
на торце срезанного металла (рис. 82, в) и, следовательно, умень-
шается площадь трения между материалом и пуансоном. Отдаление
режущих кромок матрицы и пуансона на величину z также умень-
шает их износ из-за отсутствия контактного трения между ними.
Большинство штампуемых материалов разделяется в холод-
ном состоянии, некоторые материалы, относящиеся преимуще-
ственно к группе высокопрочных и жаропрочных сталей, тре-
буют подогрева [12 и др.]. Однако, расширение зазора z при-
водит к ухудшению качества среза вследствие увеличения скола
на торце штампуемого материала.
106
РАЦИдйАЛьнАя гЕойётрйЯ рабочий
РЕЖУЩИХ ЧАСТЕЙ
Рабочей частью матрицы и пуансона является их режущая
кромка (грань). Ее форма существенно влияет на стойкость, на-
дежность работы штампа и на качество штампуемых деталей.
Оптимальным углом резания при штамповке металлов считается
угол а — 90° (рис. 84, а), обеспечивающий высококачественный
срез и остроту кромки. Небольшие отклонения угла резания (± 15°)
существенно не влияют на проведение процесса и на стойкость
инструмента.
Рис. 84. Различные формы режущих частей матриц
Рабочее окно матрицы можно выполнять с вертикальными
стенками по всей высоте, с местным пояском и с уклонами в раз-
личных вариантах. Первое исполнение применяют в основном при
односторонней резке и при необходимости возвращения детали
(или отхода) к режущей кромке после вырезки (см. рис. 115, 162
и др.). Если процесс происходит таким образом, что деталь и от-
ходы опускаются на провал, то во всех случаях предусматривают
для них свободный выход из полости матрицы (рис. 84).
Наиболее распространенным является исполнение, при котором
рабочая кромка завершается вертикальным (цилиндрическим) по-
яском высотою h с выходом на конус р — Зн-5° (рис. 84, а) для
некруглых контуров или с равномерным высвобождением на ве-
личину а (рис. 84, б) для круглых контуров. В процессе эксплуа-
107
Тацйи штампа рёЖущай крбМка прйТупляётся, образуя некоторый
обратный уклон под условным углом <р (рис. 84, а), что увеличивает
технологический зазор и способствует возвращению детали (и
особенно мелких отходов) вверх.
Ступень а = 0,5-^1,0 мм сокращает срок службы матрицы,
так как ограничивается толщина у верхнего слоя, который под-
лежит переточке (практически невозможно вести переточку на
всю высоту h пояска).
При уклоне р = 3-^5° появляется возможность производить
заточку на высоту у, близкую к высоте h пояска, которую назна-
чают в зависимости от размера рабочего контура и высоты Н
Таблица 9
Средние значения высоты h
рабочего пояска матрицы в мм
Высота матрицы в мм d* При отношении —~ для п матриц
тонкостен- ных толстостен- ных
До 1 Свы- ше 1 До 0.8 Свы- ше 0,8
12 3 4—5 4 5
16 4 5—6
20 5 6
25—28 5 6—7 6 8—9
32—36 6 8 8 9—10
40—45 1 8 10 10 12
* d — диаметр (или ширина) рабочего окна матрицы.
матрицы (табл. 9).
Матрицы с вертикальными
стенками (рис. 84, в) широко
применяют в штампах совме-
щенного действия. В этом слу-
чае высоту рабочего участка h1
назначают конструктивно в за-
висимости от размеров штампа
и высоты Н матрицы. Штам-
пуемый материал после вырезки
проталкивается через матрицу
принудительно. Форму рабочего
окна матрицы считают более
совершенной, когда рабочий
поясок выполнен с поднутре-
нием 30' (рис. 84, г) или
когда вся стенка сделана с об-
щим уклоном у (рис. 84, д), зна-
чения которого приведены ниже:
s v
До 0,5 8'—10'
Свыше 0,5 до 1,0 . . . 10'—15'
» 1,0 » 2,0 ... 15'—20'
« 2,0 » 4,0 ... 30'
» 4,0 » 6,0 . . . 45'
» 6,0 .......... 60'
Наиболее экономичным является вариант с общим уклоном у
по всей высоте матрицы, так как ее могут затачивать (сошлифо-
вывать) на значительную величину у, достигающую в некоторых
случаях 15—20 мм. Предельную толщину слоя у определяют ис-
ходя из сохранения максимально допускаемого зазора zmax между
матрицей и пуансоном. Соответствующий размер А г рабочего окна
матрицы после переточки определяют по формуле
Д1 = Д4-2у1ет, (97)
где А — размер окна матрицы до переточки в мм;
у — толщина сошлифованного слоя в мм.
108
Толщина сошлифованного слоя иа практике допускается не-
сколько больше расчетной. Это объясняется тем, что в процессе
эксплуатации штампа верхний слой матрицы возле режущей
- кромки осаживается (пластически деформируется), вызывая не-
которое уменьшение зазора. В результате уменьшается разница
между минимальным значением зазора при незаточенной матрице
и максимальным зазором после ее неоднократной переточки.
В матрицах с уклоном требуется значительно меньшее усилие
для проталкивания деталей или отходов. Это положительно
сказывается на стойкости матрицы, т. е. увеличивает ее в несколько
раз по сравнению со стойкостью матриц, не имеющих уклона.
Кроме того, в матрицах с уклоном у высоту h пояска можно де-
лать больше, чем в матрицах без уклона. В этом случае возможно
изготовление ряда матриц с единой высотой h пояска. Например,
все матрицы для отверстий диаметром от 4 мм до 30 мм можно
выполнять с высотой пояска h = 10 4- 12.
Отметим, что матрицы с уклоном пригодны для обработки
всех видов материалов, в том числе мягких типа алюминия и
красной меди и высокотвердых. При штамповке материала тол-
щиной более 3 мм в матрицах необходимо предусматривать уклон у
(за исключением исполнения, приведенного на рис. 84, в).
Матрицы или пуансон-матрицы, работающие в сочетании
с эластичной средой (с резиной или полиуретаном), изготовляют
преимущественно с углом резания а = 90°. Однако угол а может
быть больше или меньше (обычно в незначительных пределах)
в зависимости от расположения отверстия по отношению к форме
штампуемой детали.
Конфигурация режущих граней пуансонов не менее разно-
образна, чем конфигурация граней матриц. Для резки мягких
и относительно тонких неметаллических материалов (резины,
войлока и др.) рекомендуется применять трубчатые пуансоны,
работающие с подкладными плитами (см. рис. 83, а). Для резины,
пробки, бумаги, ткани, кожи, эбонита в нагретом состоянии
угол резания пуансонов а = 104-15°, для термопластиков (цел-
лулоида, полиэтилена и др.) а = 184-25°, для слоистых пластмасс
(некоторые сорта гетинакса, текстолита и др.) а = 30 4-40°.
Резка металлов в штампах производится пуансонами преиму-
щественно с углом резания а — 90°. Пуансоны малого диаметра
изготовляют гладкими, а большого диаметра — с выточкой для
уменьшения площади шлифования (рис. 85, а). В некоторых слу-
чаях в зависимости от конкретных условий работы это не соблю-
дается. Пуансоны, предназначенные для пробивки отверстий от-
носительно малого диаметра в металле толщиной более 4 чм, ре-
комендуется выполнять с углом резания а = 110° (рис. 85, б),
отчего их стойкость значительно повышается [49]. Однако за-
точка редущей части усложняется.
Для пробивки отверстий относительно больших диаметров
в толстых материалах рекомендуются пуансоны с заостренным цен-
109
трем или с вогнутой поверхностью (рис. 85, в). Такая форма обес-
печивает более надежную устойчивость, так как предотвращается
сдвиг пуансона в первый момент контакта со штампуемым мате-
риалом. Сдвиг может происходить из-за неравномерной заточки
режущей кромки, непараллельное™ поверхности торцов инстру-
Рис. 85. Наиболее распространенные формы режущей части
пуансонов для резки металлов
ментов и по другим причинам. Угол поднутрения у пуансона, на-
значаемый в тех же пределах как и для матриц, снижает величину
работы резания и при нормальных условиях эксплуатации штампа
уменьшает усилие съема штампуемого материала.
Иногда (для снижения усилия резания) рабочую часть пуансона
выполняют наклонной (см. рис. 87). При этом на отдельных участ-
ках угол резания а будет равным, меньше или больше 90° на до-
пускаемую величину. Угол резания меньше 90° применяют в не-
которых случаях также на ножах при односторонней резке ма-
териала.
УСИЛИЯ ПРИ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЯХ
Собственно усилие среза Рс рассчитывают по основной формуле
Рс = kFacp (кгс), (98)
или
- т» (“) (98'>
где* аср — напряжение при срезе в кгс/мм2 \
F — площадь среза в мм2 для сечений:
но
прямоугольных (лист, лента, полоса и др.)
Fo = LS;
круглых (проволока, пруток)
г? Лб/2
Fo = ~,
здесь L — периметр режущего контура в мм;
S — толщина штампуемого материала в мм;
k — коэффициент, учитывающий следующее: а) возможное
притупление режущих кромок пуансона и матрицы; б) несоблю-
дение оптимального зазора; в) анизотропию и отклонение по тол-
щине штампуемого материала; г) усилие на отгибание отрезаемого
металла, а также возможные технические несовершенства кон-
струкции штампа, которые увеличивают потребное усилие при
разделении.
Коэффициент k принимается в среднем равным 1,25. Таким
образом, формула (98) принимает вид
Рс = i,25Facp. (99)
При отсутствии сведений о напряжении на срез его находят
из зависимости аср (0,6-ь 0,9) ств, где ав — предел прочности
материала при растяжении в кгс/мм2.
Меньшие значения берут для менее пластичных материалов,
большие — для более пластичных. По данным А. Я. Фрейдлина,
величина стср составляет для сталей марок:
08 и 10 — 0,9ств; 20 и Ст.З — 0,85ств; 35 и 40 — 0,8ств; 50 — 0,75ств;
60 — 0,6ств.
Сопротивление срезу резко возрастает для металлов в нагарто-
ванном состоянии. Последнее наблюдается после пластического
формообразования заготовки, т. е. в результате предшествующего
деформирования. Степень возрастания сопротивлению срезу за-
висит от рода металла и числа совершенных формообразующих
операций (главным образом вытяжки) и может быть определена
по кривой упрочнения. Например, в результате разового дефор-
мирования заготовок без последующего отжига сопротивление
срезу ориентировочно увеличивается в низкоуглеродистых сталях
на 50%, в нержавеющих сталях типа марок 1Х18Н9 и 1Х18Н9Т
на 100%.
Таким образом, при определении усилия для выполнения раз-
делительной операции следует учитывать физическое состояние
штампуемого материала.
По данным некоторых исследователей, при возрастании отно-
сительной толщины заготовки (где d — диаметр пробиваемого
отверстия или наибольший размер обрабатываемого контура)
наблюдается тенденция к уменьщенщо сопротивления срезу
(табл. 10).
Ш
Таблица 10
Зависимость сопротивления срезу аср
материала1 от относительной
толщины заготовки S/d
Марка стали S/d
Ст.З 1,43 2,0 29,0—33,6 23,7—25,6
Ст.5 1,18 2,08 39,4—41,5 30,7—32
« По данным А. Я. Фрейдлина.
Отклонение от нормы зазора между инструментами также
влияет на усилие резания, однако в незначительной степени.
С увеличением зазора (в допускаемых пределах) усилие умень-
шается, а с уменьшением зазора оно увеличивается. По данным
Келлера, усилие заметно увеличивается только при зазорах, близ-
ких к 1—2% S, т. е. при чисто-
вой вырезке. Некоторое увели-
чение зазора (на 20—30%) по-
лезно при пробивке отверстий
относительно малого диаметра,
так как это повышает стойкость
пуансонов.
Одним из распространенных
методов уменьшения усилия ре-
занию является применение ско-
шенного инструмента в штампах.
Возможны три исполнения ин-
струмента: с односторонним ско-
сом, с двумя симметричными
скосами и многоволновое испол-
нение. При первом исполнении
один из инструментов (обычно
а = 5-5-10° (рис. 86), что при-
по аналогии с ножницами,
пуансон) делают со скосом
емлемо при отрезке или разрезке деталей (заготовок) и при
неполном разделении материала (вроде надрезки). Во втором и
Рис. 86. Режущий инструмент с одним скосом
третьем исполнениях режущего инструмента усилие резания
(в данный момент) больше, чем в первом (при разделении
одного и того же материала), так как увеличивается число участ-
ков, одновременно выполняющих резание материала. Однако оно
меньше, чем при параллельных ножах. Наклон режущей кромки
к горизонту назначают часто в виде относительной глубины (1,0—
2,0) S, реже в градусах (а = 2-5-5°). Меньшие значения берут при
более толстых, штампуемых материалах. Расчет усилия при резке
112
> •»'
контуров с прямолинейными участками скошенными инструмен-
тами производится на основании формулы (99). Однако площадь F
(рис. 86) определяют исходя не из произведения периметра рабо-
чего контура на толщину штампуемого материала, а из величины
локализованного участка, находящегося в контакте с инструмен-
том в момент реза. Эта площадь при максимальной длине мгно-
венного периметра реза составляет
2tga
(100)
Таким образом, для односторонней резки при одинарном скосе
инструмента наибольшее потребное усилие может быть найдено
по формуле
Pc = kF0cp = 1,252^0^ = 0,625-^0^. (101)
Эта формула является основной для всех случаев резки пря-
молинейными скошенными ножами. Вместе с формулой (99) она
позволяет подсчитывать усилие не только при отрезке и разрезке
материала, но и при пробивке прямоугольных отверстий пуансо-
нами со скошенными рабочими плоскостями. Заметим, что фор-
мула (101) действительна только для резки наклонными ножами,
т. е. при соблюдении обязательного условия a > 0. Для расчета
усилия резания параллельными инструментами данная формула
непригодна.
Расчет усилия резания при скошенных инструментах для круг-
лых рабочих контуров производится другим методом, так как по-
верхность, проходящая через режущую кромку, не прямолиней-
ная, а криволинейная. Согласно данным Б. П. Звороно, макси-
мальное усилие находится по формулам:
при одинарном скосе одного из инструментов с учетом попра-
вочных коэффициентов (табл. 11):
Р = 1,2(1 + 0,02a)2dSa^-arccos-^^- ; (102)
при сдвоенном скосе: на пуансоне внутрь или на матрице наружу
(рис. 87, а):
Р = 2,4 (1 + 0,02a) dSacp • аге cos > (ЮЗ)
на пуансоне наружу, или на матрице внутрь (рис. 87, б)
Р — 2,4(1 + 0,02a)2dSff(?p • аге cos > (104)
где a — угол наклона скоса;
d — диаметр пуансона или рабочего окна матрицы в мм;
Н — величина скоса в мм;
hy — глубина вдавливания инструмента в материал (условная
величина) до момента окончательного скалывания отде-
ляемой части заготовки в мм.
§ г. Д. Скворцов 1J3
В инструментах с внутренним скосом максимальное усилие
возникает в начале резания, а в инструментах с наружным ско-
сом — в конце рабочего хода.
Минимально необходимая глубина вдавливания пуансона в ма-
териал hy при обычной штамповке (с оптимальными зазорами) для
замкнутых контуров в среднем может быть принята:
Рис. 87. Схемы работы инструментов со сдвоенным скосом
а) для низкоуглеродистых и низколегированных сталей,
а также для нагартованных цветных металлов (латуни, меди, алю-
миния и их сплавов) hy 0,555;
б) для мягких металлов (алюминия, красной меди, мягкой ла-
туни) в отожженном виде hy О
в) для особо мягких металле
Рис. 88. Многоволновая секционная
матрица с прямоугольным рабочим
контуром
,655;
>в (подобно свинцу) hy 0,755.
При односторонней резке
прямолинейными ножами отно-
сительная глубина вдавливания
инструмента в материал значи-
тельно меньше приведенной,
например для низкоуглероди-
стых сталей hy 0,3-ь0,4,
При расчете усилия вырезки
многоволновыми со скосами
в нескольких местах инстру-
ментами (рис. 88) в формулах учитывают число волн п, с уве-
личением которых возрастает и усилие.
Все формулы для расчета усилия резания в зависимости от
схемы работы штампа приведены в табл. 11.
Методом постепенного резания скошенным инструментом раз-
резается всевозможный профильный прокат, трубы круглые и
Ш
Таблица .11
Формулы Для рАСчёТА усилия резания 6 зависимости
от формы инструмента
Схема процесса Форма инструмента Максимальное усилие резания Р в кгс
Односторонняя резка прямолинейными ножами

, 6 С параллельными режущими кромками 1,25ВХ<тср
<5 - С одинарным скосом (при а > 0) З2 0,625 —аср

Со сдвоенными сим- метрично располо- S2 19^ гт
1
1 женными скосами (при «> 0) tga
— J
Овусторонняя резка (разрезка) материала
прямолинейными инструментами
—— Jr С одинарным скосом S2 '•25 tga
□Hl (при а > 0)

css Со сдвоенными сим- метрично расположен- ными скосами (при »> 0) S8 2'5 tga
Вырезка и пробивка прямоугольного контура
в_
С одинарным скосом , __ о ( „ . S \
(а>0) 1,25аср3^+—J
8*
1-15
Продолжение табл. П
Схема процесса Форма инструмента •Максимальное усилие резания Р в кгс
.g,. Со сдвоенными сим- метрично расположен- ными скосами (при а> 0)

g. 2.5afps(s+tga

1 j к И/

- Многоволновая ма- трица (или пуансон) S2 1,25п-—оСп. tga ср где п — число вы- ступов или впадии
Вырезка и ’’ пробивка круглого конт С параллельными режущими кромками r/pa 1,25л dSoCp
ъ 2% 1 С одинарным скосом 1,2(1 + 0,02a)2 dS X И — 2hy X acp arccos —
а iLx 2s££2 ъ/ Со сдвоенными сим- метрично располо- женными скосами 2,4 (1 + 0,02a) X H-h X dSacp arccos ИЛИ 2 (1 4-0,02a) X .. dS°c^y У 2
116
Продолжение табл. И
Схема процесса
Форма инструмента Максимальное усилие резаиия Р в кгс
Co сдвоенными сим- метрично располо- женными скосами 2,4 (1 + 0,02a)2 X X dSan arccos р-2- или 2 (1 + 0,02a)2 X

С вогнутой рабочей
частью пуансона по
радиусу R
С вогнутой рабочей
частью матрицы по ра-
диусу R
2,4 (1 + 0,02а) X
X dSorn arcsin X
( 0^5d
2,4 (1 + 0,02a)2 X
X dSacp arcsin X
1<Я2- CR-ftj,)2
' (KM
Примечание. При наличии прижима (прижимов) в штампе (в виде
упругих элементов) потребное усилие увеличивается и а величину усилия упругого
элемента (элементов).
прямоугольные. Например, определим усилие резания при раз-
резке трубы прямоугольного сечения (рис. 89). Пуансон заострен
под углом 2а. Наибольшее усилие соответствует моменту, когда
резание происходит одновременно на четырех участках площа-
дями:
р _ р _ S2 р _ р _ S2
1 2 2 tg а » 3 4 2 ctg а
Резание происходит с отходом, т. е. по двум плоскостям. Сле-
довательно, полная площадь Сечения трубы, одновременно уча-
ствующая в срезе, составляет
F^h = 2 (F, + + Fa + f4) = 2 (^ + =2S2 (tg a+ctgak
117
Максимальное пблйоё усйййё рёзаййй
Рс = 1.25-2S2 (tg а + ctg а) <уср = 2,5S2 (tg а + ctg а) вср.
Как уже указывалось, наибольший эффект от скошенного ин-
струмента может быть получен при отрезке с односторонним ско-
сом (штамп типа ножниц, схема 2 в табл. 11). В этом случае вы-
игрыш в силе возможен в несколько (иногда в десятки) раз, он
зависит от длины реза и угла наклона а. Например, требуется
определить усилие
Рис. 89. Схема резки
трубы прямоугольного
сечения скошенным
пуансоном
отрезки заготовки от ленты шириной 100 мм
при толщине 5 = 3 мм, аср = 30 кгс! мм2,
угле наклона ножа-пуансона а = 8°, Рс =
= 0,625^ аср = 0,625 30 = 1210 кгс.
При резке параллельными инструментами
Рс =\1,25-100-3-30 = 11250 кгс,
т. е. больше, чем в 9 раз.
Однако односторонняя резка металла
в штампах скошенными ножами-пуансонами
встречается в практике сравнительно редко
и, следовательно, не характерна. Более рас-
пространены инструменты с двумя симмет-
ричными скосами или многоволновые. В этих
случаях при обработке толстых материалов
глубина волны должна быть не более тол-
щины 5, а при обработке тонких материа-
лов — до 25. В связи с этим и вследствие
применения нескольких волн выигрыш в силе
значительно снижается. Приближенно можно
считать, что при двух симметричных скосах
усилие по сравнению с усилием при парал-
лельных инструментах уменьшается на 40—
60%. Большие значения относятся к штампуемым материалам
толщиной до 6 мм, меньшие — к материалам толщиной более 6 мм.
При многоволновом инструменте усилие уменьшается до 30—35%
для относительно тонких материалов и до 20—25% для толстых.
Скошенный и волновой инструмент вызывают искривление
обрабатываемых заготовок, что препятствует увеличению угла а.
С целью устранения искривления заготовки делают скошенным
только один из инструментов: при вырезке детали — матрицу,
при пробивке отверстий—пуансон. В первом случае искривлению
подвергается отход, опирающийся на матрицу, а изделие остается
прямолинейным в соответствии с формой пуансона. Во втором
случае нарушается плоскостность отходов, расположенных под
пробивными пуансонами, а изделие остается прямолинейным
в соответствии с зеркалом матрицы. Однако искривление отхо-
дов в некоторых случаях также нежелательно. Поэтому иногда
скосы выполняют на обоих инструментах (рис. 90), что умень-
118
шает дефекты по искривлению отходов и деталей. При этом "вдвое
снижается усилие резания.
Скошенные режущие элементы разделительных штампов,
кроме снижения потребного усилия, способствуют увеличению
надежности и долговечности прессового оборудования, так как
при этом осуществляется вырезка не одновременно по всему
контуру с полной силой Рс, а постепенно с силой, составляющей
некоторую долю Рс, которая уменьшает ударное воздействие.
Следует отметить, что задний угол у у режущих кромок
(рис. 86) заметно не влияет на усилие резания.
Другим способом снижения нагрузки на ползуне пресса яв-
ляется применение многоступенчатого инструмента (главным об-
Рис. 90. Схема работы двух
скошенных инструментов: пуан-
сона и матрицы
Рис. 91. Схема соединения пуан-
сона со штампуемым материалом
при круглом рабочем контуре
разом пуансонов). Общее усилие для разделения материала (вы-
резки, пробивки) рассредоточивается по ступеням. Первая на-
грузка возникает от наиболее длинных пуансонов (см. рис. 94),
затем от последующих. Перепад между ступенями не рекомен-
дуется выполнять менее 0,55, чтобы каждая последующая ступень
включалась в работу после окончания скола материала на преды-
дущей. Перепад более (2—3) 5 нецелесообразен, так как отрица-
тельно сказывается на работе пресса и на стойкости инструмен-
тов. При разбивке на ступени следует стремиться к тому, чтобы
нагрузка была симметричной относительно главных осей штампа.
Менее стойкие пуансоны (малого сечения) рекомендуется группи-
ровать в последнюю короткую ступень. Число возможных ступе-
ней ограничивается наибольшим допускаемым перепадом между
крайними ступенями. Последнее определяется ходом ползуна,
соответствующим углу поворота, при котором развивается номи-
нальное усилие пресса (не доходя до нижней мертвой точки).
Этот угол обычно не превышает 15—20°.
Усилие съема штампуемого материала с пуансона после вы-
резки (пробивки) зависит от размера сечения перемычек и зазора
между инструментами, от механической характеристики штампуе-
мого материала, формы и размеров режущего контура.
Пуансон со штампуемым материалом после процесса резания
(рис. 91) рассматриваем как систему соединения двух деталей
119
с определенным натягом. Сопротивление съему создается упру-
гими силами деформации, обусловленной величиной натяга.
В итоге возникает сила трения между деформируемым материалом
и инструментом. Максимальное усилие съема материала с пуан-
сона равно полной силе трения
т = PnFucmf, (105)
где FUcm — истинная площадь контакта штампуемого материала
с пуансоном в см2;
f — коэффициент трения между штампуемым материалом
и пуансоном;
'рп — удельное усилие на поверхности торца отхода (или
детали) в результате запрессовки на пуансон в кгс/см2.
При круглом рабочем контуре
Рп = d ( В2 + <? \ d ~ ’ (106)
Ех \ В2 — d2 + Р*/
где б — величина натяга в см, б 0,001 d, что соответ-
ствует прессовой посадке по 3-му классу точности
для низких деталей;
d — диаметр круглого рабочего (режущегоЦконтура
в см;
В — ширина отхода (или детали) в см;
Е2 — модули упругости первого рода соответственно
штампуемого материала и материала матрицы
в кгс/см2;
Pi и р2 — коэффициенты Пуассона штампуемого материала
и материала матрицы.
Средние значения Е и р приведены в табл. 12.
Удельное усилие рп, определяемое по формуле (106), колеб-
лется от весьма малых значений до предела текучести штампуемого
материала от. Меньшие значения соответствуют относительно
большим размерам рабочего контура при минимальных перемыч-
ках b (рис. 91), а большие — малым размерам рабочего контура
Таблица 12
Значение Е и р для различных сплавов
Сплавы Е в кгс/мм2 И Сплавы Е в кгс! мм2 И
Алюминиевые . . . Магниевые .... Медь отожженная и латуни типа Л96, Л90 Мягкие латуни типа Л68, Л62, Л59 . . 0,71•104 0,42-104 11 500 11 000 0,31 0,33 0,36 0,36 Ннзкоуглеродистые стали: 08, 10, 15, 20, 25 Высокоуглеродистые и высоколегиро- ванные стали . . Штамповые стали для матриц, пуансонов 2-Ю4 2,2-10* 2,2 10е 0,28 0,29 0,29
tiph отйосйтельнб широких перемычках. Минимальную ширину
перемычки принимают приблизительно равной (0,5—4,0) S, а ус-
ловно максимальную — 2d (где d — диаметр или наибольший раз-
мер сечения пуансона). При ширине перемычки b более 2d давле-
ние рп следует рассчитывать с учетом размера В — 2d.
Давление рп можно подсчитать также по формуле [14]
Рп = -^~, (107)
где ог — предел текучести штампуемого материала в кгс!мм2.
Диапазон применяемости формулы (107) ограничивается отноше-
нием до 0,2. Истинную площадь Fwm контакта штампуемого
материала (на поверхности среза) с пуансоном в общем случае
определяют по формуле
Fшт — Lhn, (108)
где L — длина периметра среза в см.
Таблица 13
Высота блестящего пояска hn на поверхности среза штампуемого
d
металла в зависимости от отношения и технологического зазора z
Материал в %S hn в % толщины S (по замерам) при d}S
0,5 0,7 0,9 1,2 1.5 2 3 5 Св.
Стали углеродистые и ле- гированные От 2 до 4 80 75 70 65 60 55 50 45 40
От 4 до 8 70 65 60 55 50 45 40 35 30
От 8 до 12 60 55 50 45 40 35 30 25 20
Латунь, медь, алюминие- вые сплавы типа АМГ От 2 До 4 90 85 80 75 70 65 60 55 50
От 4 До 8 80 75 70 65 60 55 50 45 40
Алюминиевый сплав типа АМц, магниевые сплавы, нержавеющие стали До 2 100 95 90 85 80 75 70 65 60
От 2 до 4 95 90 85 80 75 70 65 60 55
Примечание. Для иекруглых контуров вместо d подставляют размер
меньшей стороны обрабатываемого контура.
121
Ё частном случае, длй круглого рабочего кбйТурЙ
Ршт = adhn, (108')
где hn — высота блестящего пояска на поверхности среза штам-
пуемого металла или иначе высота контактной поверх-
ности между материалом и инструментом.
Высота hn зависит от величины технологического зазора, рода
d ь
материала, отношения а также частично от отношения -у.
После чистовой вырезки, когда зазор между матрицей и пуансо-
ном не превышает 0,01—0,02 мм, высота hn во многих случаях
приближается к толщине штампуемого материала S. При обычных
работах высота блестящего пояска hn колеблется в значительных
пределах. В табл. 13 приведена приблизительная высота пояска hn
на поверхности среза по замкнутому контуру.
Трение между штампуемым материалом и поверхностью инстру-
мента по природе ближе к сухому трению (в лучшем случае оно
может быть полусухим), так как в процессе штамповки детали (или
отходы) быстро снимают масляную пленку с поверхности инстру-
мента. Доказательством последнего служат задиры на поверх-
ности инструмента. Величина коэффициента трения f зависит от
многих факторов и прежде всего от шероховатости поверхности,
давления и условий проверки (эксперимента). Поэтому имеющиеся
данные противоречивы. На основании данных работы [55 ] прини-
маем следующие средние значения коэффициента сухого трения f
для некоторых сплавов:
Сплавы f
Магниевые алюминиевые типа АМГ Латуни, бронзы, медь Стали углеродистые и легированные Алюминиевые типа АМЦ никель, цинк 0,28—0,4 0,3—0,45 0,35—0,5 0,4—0,6
Меньшие значения f соответствуют большим давлениям (10— 12 кгс]мм*), а большие — меньший давлениям (I—3 кгс]мм*).
Усилие съема материала с пуансона удобнее выражать через
потребное усилие вырезки (пробивки) как отношение первого ко
второму у С целью выявления соответствующей закономер-
ности проведена серия расчетов применительно к некоторым наи-
более распространенным штампуемым материалам при соотноше-
нии -у от 0,002 до 2,0. Расчеты производили по вышеприведенным
формулам для круглых рабочих контуров. Результаты их при-
ведены в табл. 14. Для неметаллических материалов приведены
опытные данные.
122
Таблица 14
Минимальное относительное усилие съема материала с пуансона в зависимости от рода материала
' » . - '
и отношения -д- при обычном вырезке
ь d Сплавы Неметаллические материалы
магние- вые стали ов==50 4-60 кгс'] мм* медь твердая, латуни мягкие ав— 30 4-35 кгс] мм* низкоуглероди- стые стали <Ув=35 4-45 Кгс]мм* алюминиевые типа АМЦ 0^=13 4-15 кгс] мм11 на основе резины термо- пластики слоистые пластмассы
0,002 0,0002 0,0003 0,0005 0,002—0,003 0,005—0,010 0,01—0,02
0,004 0,0003 0,0006 0,0010
0,006 0,0005 0,0008 0,0014
0,008 0,0006 0,0010 0,0018
0,01 0,0007 0,0014 0,0023
0,02 0,0014 0,0026 0,0040 0,0044
0,04 0,0026 0,0048 0,0074 0,0084 0,004—0,005 0,02—0,03 0,03—0,04
0,06 0,0036 0,0065 0,0101 0,0115
0,08 0,0046 0,0080 0,0086 0,0129 0,0144
0,1 0,0052 0,0090 0,0095 0,0143 0,0160
0,2 0,0088 0,0180 0,0190 0,0307 0,0336
0,4 | 0,0178 0,0290 0,030 0,0475 0,050
0,6 0,0220 0,0350 0,0360 0,0581 0,0701 0,006—0,008 0,04—0,05 0,05—0,06
0,8 0,0260 | 0,040 0,0415 | 0,0652 0,0753
1,0 0,0274 0,0418 0,0425 0,0681 0,0794
1,5 0,0319 0,0481 0,0501 0,0785 0,0910
2,0 и выше 0,0355 0,0536 ’ 0,0556 0,0874 0,10
При некруглых рабочих контурах равномерность контакта
между пуансоном и штампуемым материалом нарушается. Сере-
динная часть относительно узких прямолинейных перемычек про-
гибается от удельной силы р (рис. 92) на величину U, что сопро-
вождается некоторым растяжением штампуемого металла.
Наибольший натяг в углах (в точках 7 и II).
Величина прогиба (выпучивания) перемычки U может быть
определена из уравнения упругой линии в соответствии со схемой,
приведенной на рис. 92,
U~~ 384£JX ’ (109)
, Sb3
где Jx = ----момент инерции
сечения перемыч-
- ки в СЛ14;
q — интенсивность на-
грузки в кгс!см,
N
9 = --,
N — отжимающая (распираю-
щая) сила в кгс,
N — КкорРпР',
со штампуемым материалом при
прямоугольном рабочем контуре
здесь F = lhn — площадь блестя-
щего пояска на
поверхности среза рассматриваемого участка (площадь
контакта) в смI 2',
Ккор — коэффициент корректировки площади контакта F, вызван-
ной выпучиванием перемычки.
Таким образом, интенсивность нагрузки
q = КкорРпЬгг.
Формула (109) после преобразования приобретает вид
j т _ iz РМ*
и ~ Лк°р 32ESb3 '
(109')
Ниже приведен коэффициент корректировки К.коР в зависи
b
мости от отношения -у-:
I ^кор
До 0,03 0,5
Свыше 0,03 до 0,05 0,6
» 0,05 » 0,1 0,7
~ ^кор
Свыше 0,1 до 0,15 0,8
» 0,15 » 0,2 0,9
» 0,2 1,0
Силы растяжения и упругая деформация штампуемого мате-
риала уменьшают истинную величину стрелы прогиба U пере-
мычки, однако при тонких и относительно длинных перемычках
124
она бывает достаточной для значительного уменьшения усилия
съема отхода с пуансона. Сравнивая круглый режущий контур
длиной L = nd с некруглым, имеющим периметр, равный L (при
всех прочих равных условиях), нетрудно убедиться в том, что по-
требное усилие съема материала с пуансона при малой величине
b *
отношения — в первом случае окажется больше, чем во втором.
Т
В приближенных расчетах относительное усилие съема р- ма-
териала с пуансона для прямоугольных контуров выбирают из
табл. 14 с учетом коэффициента корректировки Ктр- Вместо диа-
метра d берут среднюю длину перемычки I.
Рис. 93. Примеры расположения отверстий в деталях, требующие
максимального усилия съема (независимо от расстояния b\ bt\ b2
и т. д.)
Если в отходе или детали ширина перемычек b различная, то
Т b
при определении величины -р- учитывают отношение -у с мини-
мальным значением Ь. При пробивке отверстий в дне полых дета-
лей (коробок, стаканов) независимо от расстояния b боковой по-
верхности до начала отверстия (рис. 93, а) и отношения ~~ зна-
чение ~ берут по табл. 14 при у = 2 и выше. 'Аналогично по-
ступают и при групповой пробивке отверстий в плоской заготовке
(рис. 93, б). Величину перемычек blt b2, bs и т. д. также не учи-
тывают.
Усилие съема материала с пуансонов при нескольких отвер-
стиях можно снизить установкой пуансонов с поднутрением на
различных уровнях (рис. 94). Процесс резания осуществляется
по ступеням, что обеспечивает разгрузку пресса. Съем детали или
отхода при подъеме ползуна также осуществляется не одновре-
менно со всех пуансонов: сначала с коротких (рис. 94, а), а затем
с длинных (рис. 94, б).
В первый момент сопротивление съему возникает только в от-
верстиях, соответствующих короткой ступени, так как в после-
125
дующих группах отверстий благодаря конусу на пуансонах обра-
зуется некоторый переменный зазор z. Для того чтобы пуансоны
первой (короткой) ступени не участвовали в сопротивлении при
съеме заготовки со следующей более длинной ступени, необходимо
соблюдать перепад с (между пуансонами). Перепад с должен быть
не менее 2/3S.
Усилие проталкивания штампуемого материала после вырезки
(пробивки) Qnpom через рабочую полость матрицы по аналогии
со съемом материала с пуансона находится в прямой зависимости
Рис. 94. Схема съема материала с пуансонов, рабо-
чая часть которых выполнена с поднутрением
с механической прочностью материала, технологическим зазором,
коэффициентом трения, размерами и формой контура. Поэтому
формула для расчета усилия Qnpom аналогична формуле (105):
Qnpom = pFf. (105')
Однако несколько изменяются исходные условия для определе-
ния давления р. Охватывающей деталью в системе прессовой по-
садки становится матрица (в отличие от расчета при съеме мате-
риала с пуансона, когда охватывающей деталью является штам-
пуемый металл). Учитывая, что при запрессовке деталей или от-
ходов давление относительно мало (не более 10% ав материала
матрицы) и что распирающая сила сосредоточена на относительно
малой площади (на узком пояске), то охватывающую деталь (мат-
рицу) считают жесткой неподатливой системой. Такое допущение
позволяет принимать наружный размер охватывающей детали В
(или D) условно бесконечно большим по отношению к рабочему
отверстию а, а значение дроби ~Д2_^2 , близкое к единице.
126
Ё этом случае формула (Юб) принимает 6ВД
- _ 6
Рм~~ л я »
^a(l+R2) + £(l-H)
где обозначения те же, что и в формуле (106).
Коэффициент Пуассона для матрицы р2 является постоянной
величиной, равной 0,29 (высокопрочные стали). После подстановки
значения р2 получаем
б •
Величину натяга 6, высоту hn блестящего пояска на детали
(отходе) [табл. 13], значение коэффициента трения f [см. стр. 122]
принимают такими же, как и при расчете усилия съема детали
(отхода) с пуансона.
Ниже приведены средние значения давления рм для некоторых
распространенных металлов, найденные по формуле (ПО):
Сплавы Рм в кгс} см* Сплавы Рмв кгс/смг
Алюминиевые ... Магниевые Медь отожженная и латунь типа Л96, Л90 .... 630 500 860 Латунь мягкая Л68, Л62, Л59 Сталь низкоуглеродистая Сталь высокоуглеродистая 854 1040 1090
При нескольких заготовках в рабочей полости матрицы уси-
лие Qnpom рассчитывают с учетом их числа п:
Qnpom = npMFf. (105")
Максимально возможное число заготовок zzniax, которое раз-
мещается в матрице, можно определить по формуле
______/1
^max g ’
где h — высота цилиндрической части рабочей полости матрицы.
В матрицах без пояска и без уклона высота цилиндрической
части равна полной толщине матрицы (h = И).
Формулы (105') и (105") не учитывают степени жесткости дета-
лей и отходов. Введение соответствующей поправки возможно при
сравнении давления рм с критическим напряжением вкр> при ко-
тором штампуемая деталь (или отход) теряет устойчивость.
Круглая деталь (или отход), находящаяся в матрице, нагру-
жается равномерно-распределенной радиально-сжимающей силой
(рис. 95, а), которая может вызвать потерю устойчивости (выпу-
127
Чййаййё) при критических напряжениях, определяемых йо фор-
муле
artp —4J96 12(1—и2) >
(111)
для детали в виде шайбы (рис. 95, б)
FS2
= 12(!_н2)^’
(112)
Где S — толщина штампуемого материала в мм;
Е — модуль продольной упругости в кгс/мм2;
р — средние значения коэффициента Пуассона, приведенные
на стр. 120;
Кг — коэффициент, зависящий от отношенйя r/R:
Рис. 95. К определению критического напряжения штампуемого
металла, находящегося в рабочем окне матрицы
Прямоугольный отход или деталь (рис. 95, в, г) теряют устой-
чивость при критическом напряжении
акр = Кг 12(1 — р2)£2 » (ИЗ)
где В — ширина детали (отхода) в мм;
К2 — коэффициент, зависящий от отношения -у и от кон-
такта детали (или отхода) со стенками матрицы.
Ниже приведены значения коэффициента К2 для случаев кон-
такта детали (отхода) со стенками матрицы:
с двух противоположных сторон (рис. 95, в):
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 и
В выше
266 130 82,9 61,6 50,6 44,6 41,4 39,8 39,4 39,8 40,7 42,2 44,0 42,7 41,4 40,2 39,9 39,6 39,4
128
с четырех сторон (рис. 96, г):
л
' . 1,0 2,0 3,0 Свыше 3
К2 .... 19,7 12,3 10,9 9,86
Формула (113) справедлива при условии, если аКр не превы-
шает предела пропорциональности штампуемого материала спц.
Если апц, то в расчетах используют критическое напряже-
ние окр, условно равное пределу текучести os.
Потеря устойчивости детали или отхода наступает при рм
<5кр, когда они проталкиваются через окно матрицы в свободном
Рис /96/ Зависимость между (относительной жесткостью детали С) и для
tf/cp Ь
различных сплавов:
I — магниевых сплавов и оловянных деформируемых бронз; II — алюминиевого сплава
D16 (твердого) и сталей ЗОХГС, 60С2 н 65Г; 111 — алюминиевой бронзы, алюмниневых
сплавов АМц — твердого и D — мягкого, латуни Л68 (твердой); IV — цника, сталей 45,
ШХ15 н Х18Н9Т; V — алюминиевого сплава АМц (мягкого), латуней твердых Л90
и Л96, ннзкоуглеродистых сталей 08; 10; 20; 25; 30; 35; VI—алюминия твердого, меди,
латуней мягких Л59, Л62, Л68, Л90; VII — алюминия мигкого
отношению -£^-. Тогда формула для подсчета усилия проталки-
вания детали через матрицу принимает вид
Qnpom — CpMnFf.
(П4)
Коэффициент С для наиболее распространенных штампуемых
металлов при обработке круглых контуров в зависимости от от-
п
ношения определяют по графику (рис. 96). Кривые построены
на основе расчетов по вышеприведенным формулам. Для учета
величины коэффициента С применительно к деталям (отходам)
9 Г. Д. Скворцов 129
типа шайб и к некруглым контурам вводим поправку исходя из
следующих математических зависимостей:
R = Rx 1/те = °>49^1/^; (115)
Г * Ум
= °.245BV%. (116>
Координаты по оси абсцисс на рис. 96 соответствуют:
для деталей (отходов) типа шайб
R _ 0,49/?i К Ki (ЦТ)
для некруглых контуров
R 0,245В ИК~г . (118)
S S
(А В
Пример. Вырезаемый контур-прямоугольник: -у = 2 и -у = 100 В =
= 200,0. Деталь контактирует с матрицей с четырех сторон.
Материал—сталь 10, толщина 3 = 2,0 мм.
Требуется найти значение коэффициента С.
Решение. Так как -ф = 2, то Кг = 12,3 (см. стр. 129),
В
R 0,245-200-/ЕГЗ
-у =---------§-------= 86.
D
На кривой V (рис. 96) отношению ~х~ = 86 соответствует С = 0,39.
Рис. 97. Незамкнутые рабочие контуры
При сильном прижиме, предотвращающем потерю устойчивости
детали или отхода, расчет производят по формуле (105") без вве-
дения коэффициента С.
Относительная величина потребного усилия для проталкива-
ния неметаллических материалов незначительна, поэтому введе-
ние коэффициента С не имеет практического смысла.
Усилие проталкивания при незамкнутой вырезке учитывают
только когда возможна запрессовка, например при двух парал-
лельных участках длиной и криволинейных контуров /2 и /3
(рис. 97, а). Если же вырезаемый контур имеет непараллельные
стороны (рис. 97, б), то сопротивление проталкиванию резко сни-
жается. При общем конусе его полностью не учитывают в расче-
130
тах, а при частичном — усилие съема подсчитывают с учетом ре-
альных зон запрессовки. Например, на участках режущего кон-
тура, заключенных между АБ—А^Б^ и СД—СхДг заготовка за-
прессовывается, а на участке БС—Б^С^ она проходит свободно
(рис. 97, в). Иногда, как указывалось выше, отходы или детали
самопроизйольно возвращаются с пуансоном из рабочего окна
матрицы (вследствие увеличенного зазора, преждевременного за-
вала матрицы из-за малой ее стойкости и др.). Чтобы устранить
это, применяют отлипатели или рабочую поверхность пуансона
выполняют неплоской формы (см. рис. НО и 111).
НАДЕЖНОСТЬ ФОРМЫ И ПРОЧНОСТЬ РАБОЧИХ
ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
К рабочим деталям штампа прежде всего относятся матрицы и
пуансоны. Их работоспособность зависит не только от рациональ-
ной геометрии режущих частей, но также от внешней фэрмы и не-
обходимой прочности. Например, при замкнутом круглом рабочем
контуре наиболее целесообразно иметь цилиндрические кольцевые
матрицы. Такая форма технологична в изготовлении и удобна
в эксплуатации. Конструкции и методы крепления кольцевых
матриц описаны в работе [49].
Исследования и расчеты показывают, что в процессе вырезки
по замкнутому контуру величина тангенциальных напряжений,
возникаемых от распирающих усилий, относительно невелика.
Матрица в виде кольца высотой Н, выполненная из высоколегиро-
ванной стали, в случае запрессовки, достаточно прочна при тол-
щине стенки б = 0,Id, где d — диаметр рабочего окна матрицы.
Однако при относительно больших диаметрах рабочего контура
технологически трудно изготовить высокоточную матрицу с такой
тонкой стенкой. По отечественным и зарубежным стандартам ре-
комендуется применять матрицы с минимальной толщиной стенок:
для легких работ при толщине штампуемых сталей до S = 3 мм
®min 0»2d;
для тяжелых работ при толщине штампуемых сталей более
3 мм
^mln 0.3d.
Круглые матрицы небандажированные (свободно закрепленные
на опоре) выполняют со значительно большей толщиной стенок.
Минимальную толщину последних можно определить, исходя из
допускаемых нормальных напряжений в радиальном и танген-
циальном направлениях. Стенки цилиндрической матрицы испы-
тывают распирающее усилие в виде нормального давления рр
(рис. 98, а), возникаемого от деформируемого материала в процессе
резания. К этому давлению приплюсовывается давление тор-
цов Ртор.м детали или отхода, отделяемого от исходной заготовки.
9* 131
Стенка матрицы в момент резания испытывает максимальное сум-
марное давление
Робщ = Рр ~Ь Ртор. м' (1^9)
В формуле (119) не учитывается сила трения между матрицей
и опорной плитой.
На основании работы [14] сила, возникаемая от деформации,
Nd = 0,ЗРс. Эта сила распределяется равномерно по всему режу-
щему контуру. Удельная нагрузка от этой силы
(12°)
где Рс — потребное усилие для вырезки (пробивки) в кгс;
d — диаметр рабочего отверстия матрицы в мм;
hn — высота цилиндрического (блестящего) пояска (см.
рис. 98, б и табл. 13) на отделяемой части материала,
погруженной в матрицу, в мм.
Давление от торцов детали (отхода) на стенки матрицы ртор.м
определяется по формуле (НО).
При проталкивании детали (отхода) через полость матрицы
после окончания резания действует только давление ртор.м. Урав-
132
йения напряжений в теле матрицы в рассматриваемый момент для
приближенных расчетов выводим на основании формул Ляме. При
этом исходим из допущения, что нормальные напряжения в ра-
диальном и тангенциальном направлениях распределяются равно-
мерно по всей высоте цилиндрической (рабочей) части матрицы.
1. Среднее напряжение на контактной поверхности в осевом
направлении г зависит от продольной силы Рс:
а =________Рс_____
Z
(121)
где Rs — наибольший радиус пояска на отходе или детали, обра-
зованный в результате смятия материала инструментом, в мм.
Ширина пояска зависит от рода материала и его толщины, при-
нимается ориентировочно равной 0,55.
2. Главное нормальное напряжение в радиальном направлении
°г==ро^-^\1—(122)
где р — координата произвольной точки, напряженное состояние
которой представлено на рис. 98.
При р = 7?х
_____ Rl f,
r ~Po6ui Rl-RjV Rl)~ Po6ui(Rl-Rl)Rl ~
_ Ri-Rl
-Po6* R>-Rl>
<3r при p = /?t = —Робот (122 )
При P = T?2
Pl I.
°r — Роб/ц p2 p2 \ 1 P2 J ’
следовательно,
при р==Лг = 0. (122 )
3. Главное нормальное напряжение в тангенциальном направ-
лении (напряжение от растяжения)
Ri ( ^-Po6uj + р2
При р = 7?!
- (l 1 R2\ *1(^1 +«1)
и‘ Р°б* RI-.P& V + )-Робщ ’
(123)
133
откуда
О/ при р=»Д, — Робщ ^2__^2 ’ (123')
_ „ /?? / /й \
При р = /?2 ot = Робщ —ъ—-J-1 1 4- —j- I, следовательно,
°2—\ “г '
—2R?
at при р=Д, = робщ ^2 _ ^2 ‘ (123")
На рис. 98 приведены эпюры распределения напряжений уг
и ot по поперечному сечению матрицы.
Наиболее напряженные точки находятся у рабочей поверх-
ности матрицы.
4. Величину радиального перемещения произвольной точки
матрицы в направлении от центра к периферии можно определить
по формуле
р% Г R2 1
и = Робщ 1 [(1 - и) Р 4- (1 4- И) , (124)
где Е и р — модуль упругости первого рода и коэффициент Пуас-
сона материала матрицы.
Особый интерес представляют точки, расположенные на по-
верхности рабочей полости матрицы, т. е. при р — Rt. Их пере-
мещение вызывает увеличение зазора между инструментами в мо-
мент деформирования штампуемого металла.
При р = 7?!
р2 Г р2
+ + (124,)
При расчете величин ап at и перемещения и в момент про-
талкивания деталей или отходов через проем матрицы (после де-
формирования) во всех формулах значение Робщ заменяется на
Ртор. м-
Пример. Проверить на прочность сеченне кольцевой матрицы диаметрами
d — 20 мм, £>=60 мм. Разделяемый материал толщиной 3=8 мм\ =
= 34 кгс! мм*-, односторонний зазор г = 5%3[49]; нормальное давление от торцов
вырезанного материала на стенку матрицы Ртор.м= 10,4 кгс!мм*\ f= 0,35; мате-
риал матрицы—сталь У10А. Высота блестящего пояска (табл. 13) Ля=0,43 3=
= 3,44. Допускаемые напряжения для стали У10А в закаленном состоянии
[ост»1 = 160 кгс! мм2, {ор] = 50 кгс!мм*.
Решение. 1. Потребное усилие для разделения
Рс = l,25«dSocp= 1,25л-20-8-34 = 21 400 кгс.
2. Напряжение в осевом направлении
_ Рс _ 21400 21 400 . г
°г Tt[(dtS)2 (г)8] - п(14г~1ог)~71кгс1мм-
134
3. Давление от деформируемого металла
_ О,ЗРС
Рр ' itdhn
0,3-21 400
rt-20-3,44
= 29,8 кгс/мм2.
4. Нормальное напряжение в радиальном направлении
<тг = —(р₽+ Ртор.лд — —29,8—10,4 = —40,2 кгс/мм2.
5. Максимальная величина нормального напряжения в тангенциальном
направлении будет в точке рабочего контура на окружности диаметром d. Следо-
вательно, при р = Ri
+ R% 10s 4- 30а
(Р=Д.) = Р0бщ = 33-2Зи^ = 41’5 кгс/мм2.
Таким образом, о2< [acac], о>< [сгсдас] и а/тах< [ар].
Следовательно, принятая толщина стенки матрицы вполне достаточна.
Распирающее усилие и контактные напряжения возрастают от
притупления режущих кромок и от расширения режущего зазора,
поэтому расчетный размер следует увеличивать на 10—20%. Рас-
смотренный метод расчета применим для матриц, в стенках которых
нет сквозных отверстий (под крепежные винты, штифты и др.).
Фиксация осуществляется врезкой в плиту на незначительную
величину.
Толщину стенки кольцевой матрицы со сквозными отверстиями
в ее стенке рекомендуется рассчитывать по методу, изложенному
в работе [14].
Высоту матрицы Н назначают в зависимости от конкретных
условий. Иногда, при относительно большой толщине стенки 6
допускается высота п — (2=3) S. Но такая высота не может быть
рекомендуемой, так как возникает ряд конструктивных трудно-
стей, связанных с креплением матрицы и со схемой штампа.
При больших размерах штампуемых деталей максимально до-
пустимый наружный диаметр цельной кольцевой матрицы опре-
деляется техническими возможностями инструментального произ-
водства. Например, из практики известны случаи изготовления
цельных матриц диаметром 600 мм. Равномерная нагрузка по
всему рабочему периметру, обеспечивает нормальные условия для
работы кольцевой матрицы и при больших ее размерах.
Матрицы для некруглых рабочих контуров часто выполняют
составными (секционными) реже — цельными. Последние при-
меняют преимущественно при малых размерах с запрессовкой
в державку. Они могут быть как и круглые с относительно малой
толщиной стенки 6, однако это затрудняет механическую и тер-
мическую обработку. Последняя вызывает коробление стенок
даже при очень малых размерах. Кроме того, в процессе запрес-
совки наблюдается неравномерность натяга (рис. 99, а), так как
жесткость этой матрицы в различных сечениях неодинакова. По-
середине (по оси у—у) она наименьшая. В результате в середине
135
контура возникает прогиб стенок с образованием зазора zr, ко-
торый приводит к нарушению формы контура и изменению техно-
логического зазора. Чем больше размер вырезаемого контура, тем
в большей степени наблюдается указанный дефект. Увеличением
толщины стенки 6 можно уменьшить коробление до допускаемого
минимума. При прямоугольном-контуре рекомендуется выпол-
нять длинную стенку с большей толщиной (рис. 99, б), чем корот-
кую, при условии -у- — 1,5-=- 2,0. Увеличенная толщина стенки
позволяет применять крепежные винты, штифты и запрессовывать
матрицу на неполную глубину, как это показано на рис. 99, б.
Рис. 99. Матрицы для некруглого контура, запрессованные'в державки
Более технологичны некруглые матрицы, составленные из не-
скольких секций. Изготовление заготовок упрощается. Появляется
возможность с помощью шлифования исправлять дефекты, воз-
никаемые при термической обработке. При малых размерах их
выполняют обычно из двух секций, а при больших — из несколь-
ких. Большое значение имеет правильный выбор линий разъема
(соединения) секций. Прежде всего следует избегать секций Г-об-
разной формы (рис. 100, а). Края секций не должны заканчиваться
острыми углами. При криволинейном рабочем контуре рекомен-
дуется отделять криволинейные участки от прямолинейных
(рис. 100, б). Величина участка контакта а между соседними сек-
циями достаточна в пределах 0,3В, где В — ширина секции. Наи-
больший размер прямолинейной секции рекомендуется назначать
исходя из того, чтобы отношение ее длины L к ширине В не пре-
вышало 4—5. Максимальную длину криволинейной секции не
следует делать более 200 мм, а прямолинейной 300—350 мм. При
большей длине нет гарантии сохранить заданную форму после
термической обработки, а также затрудняется механическая обра-
ботка.
136
Целесообразность выполнения матрицы секционной подтвер-
ждается не только тем, что цельную матрицу труднее термически
или механически обрабатывать, но также и тем, что обеспечивается
высокая точность изготовления инструментов вследствие умень-
шения коробления инструмента при термообработке и возмож-
ности применения профилешлифовального оборудования. Это пре-
Рис. 100. Пример разбивки на секции матрицы с некруглым
рабочим контуром
имущество особенно ценно при изготовлении штампов для резки
тонкого листа (при S -С 1 мм), когда технологические зазоры
между режущими контурами двух спариваемых инструментов ис-
числяются сотыми долями миллиметра. Применение секций упро-
щает ремонт инструментов.
Рис. 101. Секционные матрицы
При разбивке на секции крупногабаритных матриц с круглым
рабочим (внутренним) контуром рекомендуется делать внешний
контур в виде многогранника (рис. 101, а). В этом случае конструк-
ции с внешним круглым контуром (рис. 101, б) нетехнологичны
в изготовлении, так как секции неудобны для механической обра-
ботки и легко подвергаются короблению при термической обра-
ботке. Однако это не относится к сборным матрицам малых раз-
меров, которые запрессовывают в монтажные плиты. Рабочий
контур таких матриц может быть любой конфигурации. Особенно
целесообразно их применять для деталей, имеющих остроуголь-
ные выходы, с участками плохо доступными для обработки
137
(рис. 101, в). Снаружи такие матрицы могут быть круглыми и пря-
моугольными.
Составные матрицы собирают не только из секций одной вы-
соты, но и также со вставками 2 высотою меньше основной мат-
рицы 1 (рис. 102). Вставка опирается на подкладку 3. Возможен
и другой вариант, когда вставки монтируют в гнездо основной
матрицы.
Матрицы цельные и секционные в направлении деформиру-
ющей силы Рс в большинстве случаев не проверяют на изгиб,
так как они опираются на
плиту всей поверхностью
основания. Если матрица
не имеет сплошной опоры,
то расчет на прочность-
производят аналогично
Рис. 103. К расчету допускаемой ширины
стенки матрицы
расчету плит блока (см. раздел I гл. 1). При этом матрицу
рассматривают как балку с опорами на концах.
Рекомендаций по выбору конструктивного размера ширины
секции В и по методам крепления изложены в работе [49]. Однако
иногда возникает потребность в проведении расчетов на прочность
по уточнению ширины стенки цельной или секционной матрицы.
Расчет сводится к определению величины прогиба участка мат-
рицы I в направлении, перпендикулярном действию деформирую-
щего усилия Pi и к сравнению ее с допускаемой.
За допускаемую величину прогиба (7^ принимается разность
между максимальным гшах и минимальным гш1п технологическими
зазорами. Предполагается, что первоначальный зазор (при изго-
товлении новой матрицы) устанавливается равным гт1п.
Участок цельной матрицы длиной I (рис. 103, а) и секцию с рас-
стоянием между двумя штифтами также I (рис. 103, б) условно
138
считают жестко заделанными (защемленными) балками. Пола-
гаем, что сечение штифтов достаточно, чтобы удержать секцию
(в целом) от сдвига.
Нагрузка при параллельных режущих кромках ^(зеркало мат-
рицы параллельно нижней плоскости пуансона) равномерно рас-
пределенная.
В расчетах приняты следующие обозначения:
I — расстояние между краями условного защемления рас-
четного участка в см;
Np — распирающая сила, возникаемая от давления дефор-
мируемого материала, в кгс,
Np — 0,3Pt;
Pi — усилие при резании, приходящееся на участок дли-
ной I, в кгс,
, Pi — l,25lOppS;
Nmop — распирающее усилие от торцов вырезанных деталей
(отходов) в кгс,
Ntnop Pnwp. м^п^тах ! (125)
здесь nmax — максимально возможное число застрявших де»
талей в матрице;
Т = f2Pt — сила трения между расчетным участком мат-
рицы и опорной плитой в кгс;
ft — коэффициент трения между матрицей и опорной
плитой, /2 = 0,1-5-0,15.
Значение ртОр.м определяют по формуле (110), а значение ha
выбирают из табл.
Интенсивность
13.
распределенной нагрузки
______ N тор — Т
Робщ '— [ ’ •
(126)
Максимальный прогиб в середине расчетного участка I (см.
схему нагрузки с эпюрой изгибающих моментов на рис. 103) опре-
деляют по формуле
JJ _____ Робщ1*
о max— 32ЕНВ3 ’
(127)
где Е — модуль упругости первого рода, для закаленной стали
Е = 2,2- 10е кгс!см\
Примц». Необходимо проверить на прочность цельную или секционную
матрицы при 1=> 15 см; S= 0,2 см; аср = 5000 кгс! см3.
Ширина секции или стенки цельной матрицы В = 3,5 см; высота Н = 3 см;
Udon — Zmax — Zmin ~ 0,009—0,007 — 0,002 см [49]; ^шах^ 4; Лд— 0,06 см
(табл. 13); ft = 0,1; ртор = Ю9О кгс!см3. Прочностью рабочего пояска (выступа)
на секции пренебрегаем.
139
Решение:
Pz= 1,25-15-5000-0,2= 18 750 кгс;
Np = 0,3-18 750 = 5625 кгс,
Nmop= 1090-15-0,06-4 = 3920 кгс;
Т = 0,1-18 750= 1875 кгс;
5625 4-3920— 1875
Робщ =------—-----------= 512 кгс)см;
15
512-15*
t/max=— 32.2,2 -10е - 3 (3.5)3 = ~ 0,0029 См-
Следовательно, секция (стейка) матрицы недостаточно жесткая, для того,
чтобы обеспечить нормальный процесс резания, так как 0,0029 > 0,002. Жест-
кость секции (стенки) цельной матрицы можно увеличить штифтами, шпонками
или врезкой [49]. Однако в данном примере поступим иначе, формулу (127)
решим относительно одного из размеров сечения. Например, определим ширину В,
если известно, что максимальный прогиб Umax = Udon = 0,002 см.
Bmin = 1/
512-15*
0,002-32-2,2-10в-3 3,9 СМ'
Ширину стенки цельной матрицы принимаем равной 4 см, а ширину секции, чтобы
обеспечить устойчивость, принимаем равной 4,5 см = 45 мм.
Повторным расчетом убеждаемся, что при размерах сечения стенки цельной
матрицы или секции 30 X 40 мм максимальный прогиб t/щах = 0,0019 см, т. е.
в пределах допускаемого. Заметим, что расчет может быть произведен при двух
переменных величинах В и Н.
Допускаемую толщину стенок матрицы на относительно корот-
ких участках устанавливают конструктивно. В отдельных случаях,
при расположении отверстий относительно малого диаметра вблизи
кромки матрицы, Вдоп = (0,6—0,8) S, где S — толщина мате-
риала.
Максимальные расстояния от края матриц до крепежных от-
верстий, а также между отверстиями приведены во многих спра-
вочных пособиях.
Пуансоны разделительных штампов разнообразны по конструк-
ции. Их можно разделить на два основных вида: массивные пуан-
соны, непосредственно закрепляемые в плите (см. рис. 117 и 118),
и пуансоны, устанавливаемые в державках (см. рис. 107 и др.).
Последние состоят из двух элементов: рабочей части и усиленного
основания (рис. 104, а), которое может быть ступенчатым и бес-
ступенчатым. Переходную ступень делают на относительно длин-
ных пуансонах с целью отделения посадочной части от непосадоч-
ной.
Разница диаметров Dr и Z)2 должна быть минимальной, что
облегчает процесс запрессовки. Обычно размер Dr пригоняется
с державкой по посадке Г, a D2 — по посадке С5. При бесступен-
чатом основании такой перепад желательно предусматривать
между Dr и d. При близком расположении пробиваемых отверстий
нередко применяют пуансоны без ступеней (рис. 104, б). Их раз-
меры сечения (диаметр при круглом контуре) по всей длине (по-
140
мимо головки) соответствуют исполнительным размерам рабочего
контура. Посадка с державкой и со съемником осуществляется по
системе вала.
Гладкие (без ступеней) пуансоны нужны не только при близком
расположении отверстий, но и в прецизионных штампах. Осо-
бенно когда требуется высокоточная взаимная пригонка основных
звеньев в штампе (рис. 104, в); матрицы 1, пуансона 3, съемника 2,
державки 4. Это наиболее рационально при некруглых рабочих
контурах в прецизионной
штамповке, так как появ-
ляется возможность осу-
ществлять сквозное шли-
фование и доводку пуан-
сона (до заданного про-
филя) по всей длине с вы-
сокой точностью. Способы
крепления таких пуансо-
нов в державке описаны
в работе [49].
Длину посадочной ча-
сти /2 в ступенчатых пуан-
сонах рекомендуется вы-
полнять равной (0,25—
0,4)Л. Большие значения
относятся к неустойчи-
вым пуансонам без напра-
вления по съемнику. Пере-
ход между рабочим уча-
стком (длиной /х) и нерабо-
чим должен быть плавным
с шероховатостью поверх-
ности не ниже 6-го класса
Рис. 104. Пуансо-
ны, закрепляемые
в державках
чистоты, что благоприятно влияет на термическую обработку и
повышает стойкость пуансонов. Грубая обработка и резкий пере-
ход способствуют появлению микротрещин. На границе между
головкой и посадочной частью не рекомендуется делать канавку
для выхода инструмента.
При назначении высоты заплечика h пробивного пуансона,
испытывающего отрывные усилия, исходят не только из потреб-
ного усилия для съема изделия (отхода), но и также из эксплуата-
ционно-конструкторских соображений. Обычно этот размер за-
ведомо делают больше расчетного, что компенсирует дефекты тер-
мической обработки.
Круглые пуансоны необходимо оснащать центрами для шлифо-
вания в соответствии с действующими нормативами. При диаметре
d < 15 мм предусматривают технологические (ложные) центры
(рис. 104, б), которые удаляют в процессе окончательной обрбаотки
пуансона.
141
Для пробивки отверстий малого диаметра (до d = 3 мм) ши-
роко применяют сборные пуаисоиы, состоящие из трех деталей:
'собственно пуансона 1, гильзы 2 и опорного стержня 3 (рис. 105, а).
Так же, как и цельные пуансоны, они могут быть быстросменными
(рис. 105, б). При близком расстоянии между соседними отвер-
стиями в гильзу 2 можно вста-
влять несколько пуансонов 1
(рис. 105, в).
Наиболееответственным эле-
ментом любого малогабаритного
пуансона является его рабочая
(активная) часть длиной /х. До-
пускаемая длина /х при извест-
ной нагрузке Pt может быть
подсчитана по формуле (128")
(см. стр. 148), однако необходимо
учитывать и конструктивный
фактор. В этом большое значе-
ние имеет способ съема отхода
а) б)
Рис. 105. Сборные пуансоны
или детали с пуансона. С жестким съемником необходимая
длина /х рабочей части пуансона при обработке относи-
тельно тонких материалов складывается из четырех величин
(рис. 106, а): Ах — заглубления пуансона в матрицу; /г2 — рас-
Рис. 106. Схемы стыковки пробивного (вырезного) пуансона со съемником
стояния до съемника; h3 — высоты участка съемника, находя-
щегося в зоне рабочей части пуансона; А4 — припуска на за-
точку (перешлифовку).
При подвижном подпружиненном съемнике (рис. 106, б) длина
рабочей части пуансона должна быть меньше на А2 — S, так
как в этом случае съемник опирается непосредственно на штам-
пуемый материал. Припуск на заточку А4 устанавливают обычно
от 3 до 5 мм. Например, для пробивки отверстия в листовом ме-
талле толщиной 5 мм h-i = 1 мм, h2 — 12 мм, h3—Q мм и А4 = 5 мм,
142
длина рабочей части пуансона в штампе с жестким съемником
(рис. 106, а) .
G. » + fti + « 1 + 12 4- 6 + 5 = 24 мм\
С эластичным съемником (рис. 106, б)
/1 = й1 + $+Лз + Й4 = 1 + 5 + 6 + 5= 17 мм.
Если в съемнике отсутствует углубление по диаметру Dc или
местная фрезеровка, то за высоту h3 принимают толщину hc съем-
ника, соответственно длина 1г рабочей части увеличивается. Для
обработки относительно толстого металла применяют схему пре-
имущественно с жестким съемником, имеющим сквозное отверстие
по диаметру Dc.
В этом случае необходимая длина /х складывается не из четы-
рех, а из трех величин (рис. 107, а):
/х = йх + S + й*.
Следовательно, длина /х уменьшается, причем не только по
сравнению со схемой на рис. 106, а, но и по сравнению со схемой
на рис. 106, б.
Рабочая часть пуансона диаметром d в процессе резания может
быть свободной или заключенной в направляющие. При пробивке
отверстия диаметром d += 25^или 2^ допускается оставлять
рабочую часть без направления. Однако следует позаботиться
о том, чтобы пуансон в целом был достаточно устойчив. Неустой-
чивые пуансоны (ориентировочно с -^-<0,5) закрепляют в
державке (рис. 107) или выполняют с большим фланцем (см.
рис. 115, а и др.). Длина посадочной части пуансона (или высо-
та державки Н) назначается в пределах (0,25-4-0,4) L. С увели-
чением сечения пуансона увеличивается его опорная поверхность
и, следовательно, обеспечивается большая устойчивость. Соот-
ветственно допускается применение более низких державок
Н = (0,2-*-0,25)L.
Устойчивость пуансона также повышается при увеличении
сечения нерабочей части (его основания). Однако значительная
разница в сечениях рабочей части и нерабочей способствует обра-
зованию микротрещин в процессе термической обработки. Опыт
показал, что целесообразно соблюдать отношение «с 2.
Условия работы пуансона значительно улучшаются, если его
рабочая часть направлена по соответствующему отверстию съем-
ника (прижима). Особенно это необходимо прк отношении <2.
Направление по жесткому (неподвижному) съемнику менее эф-
фективно, чем по подвижному. Последнее объясняется тем, что
в первом случае зона направления удалена от разделяемого мате-
143
риала на ft2 — S (рис. 107, а), а во втором съемник непосред-
ственно контактирует с материалом (рис. 107, д). Высокоточное
направление гарантируется, если подвижный съемник надежно
зафиксирован самостоятельно или по направляющим колонкам
(см. рис. 133 и 145).
Нередко в конструкциях разделительных штампов направлены
не рабочие части пуансонов, а их утолщенная часть (рис. 107, а).
Рис. 107. Различные
способы направления
пуансона по съемнику
В этом случае также обеспечивается направление и устойчивость
в целом пуансона, однако рабочая часть остается свободной и,
следовательно, такой вариант при относительно малом диаметре d
менее эффективен. Одновременное направление рабочей и нерабо-
чей частей (рис. 107, в, д) еще в большей степени повышает устой-
чивость пуансона, но усложняет изготовление. Надежное направ-
ление пуансона (в любом варианте) позволяет применять не только
тонкие державки ориентировочно до Н = 0,2L (рис. 107, в), но
и также шарнирное соединение (см. рис. 145). Кроме того, при
относительно длинном направлении целесообразно иметь посадку
пуансона 2 в державке 4 со значительным зазором г (рис. 107, г).
Направляющая часть 1 съемника 3 (рис. 107, биг) может
быть заполнена инородным материалом (пластмассой или легким
сплавом, обладающими высокой стойкостью и антифрикционными
свойствами). Если в качестве направления применяется непосред-
144
ственно съемник, то он должен быть закаленным. Однако пред-
почтительнее применять закаленные вставки (рис. 107, в).
В совмещенных штампах проблема направления пуансонов
решается легко, так как этому способствуют их относительно
меньшая длина и хорошая направленность верхних выталкива-
телей (см. рис. 263 и др.). Направление по съемнику применяют
Деталь z
Рис. 108. Конструкция пуансона диаметром d S с телескопическим
направлением
в основном для небольших пуансонов. Исключительно высокоточ-
ное направление следует обеспечивать для пуансонов из твердого
сплава.
Для особо тяжелых условий работы пуансона (обычно при
d «С S) используют специальное телескопическое направление кон-
струкции завода ВЭФ (рис. 108).
Гильза / с пазами вместе с тремя
вкладышами 2 обеспечивает по-
стоянное направление пуансо-
ну 3 по всей его длине. В дан-
ной конструкции можно осуще-
ствлять пробивку отверстий
в низкоуглеродистой стали диа-
метром 0,5—0.6S, а в цветных
металлах и их сплавах диамет-
ром 0,3—0,45. При соответ- рис ]09 Конструкции пуансонов
СТВуЮЩем КОНСТРУКТИВНОМ ВЫ- С малой длиной рабочей части для
полпенни деталей рассматривае- обработки толстолистового металла
мого узла возможна пробивка
не только круглых, но и фасонных отверстий и прямоугольных
пазов. Несмотря на сложность, данная конструкция широко
распространена в промышленности.
Устойчивость рабочей части пуансона можно значительно по-
высить в результате сокращения ее длины (рис. 109), что вполне
приемлемо для мелкосерийного производства, когда не требуются
многократные переточки. Минимальная длина рабочей части
10 Г. Д. Скворцов
145
Xnt. ото условие можйо cdtSiHifcffl1 W!WW|4H8^~
вижном съемнике, работающем от упругих элементов.
В заключение рассмотрим еще одан способ (см. стр. 110)—это
выполнение режущей ' ешушаьной
формы. Сюда относятся рабочие частй'&'ййй^йируйвдм конусом
(рис. 85) и с заточкой под углом 20°, которые способствуют само-
центрированию пуансона в процессе вдавливания в обрабатывае-
мый материал. Это важно при обработке толстолистового мате-
риала. Пуансоны с трехгранной заточкой (под углом 20°) рекомен-
дуется делать быстросменными, чтошоблегчает их перешлифовку»
Рис. ПО. Схемы способов, обеспечивающих отделение штампуемого материала
от рабочей плоскости пуаисона
Грани на режущей части пуансона, помимо центрирования, спо-
собствуют постепенному отделению металла от заготовки, что
снижает напряжения на пуансоне.
Правильным выбором геометрии режущей части матрицы можно
значительно снизить нагрузки на пуансон. При тяжелых уело-1
виях работы пуансона (с относительно малыми размерами d и во
всех случаях, когда обрабатывается толстолистовой металл)
рекомендуется выполнять рабочую полость матрицы с уклоном
(см. стр. 107).
В случае нарушения этого условия возможна закупорка рабо-
чего отверстия отходами, что вызывает поломку пуансонов.
В конструкцию пуансонов нередко встраивают отлипатели для
отделения вырезанных заготовок (отходов). Материал к торцу
пуаисона прилипает прежде всего при наличии тонкой, масляной
пленки, являющейся хорошей связывающей средой между пуан-
соном и вырезанным материалом. Это проявляется в большей
степени при обработке легкого тонкого материала.
Простейший способ отделения заготовок от пуансона — это
с помощью подачи сжатого воздуха через отверстия в пуансоне
(рис. ПО, а), что приемлемо для пуансонов с малым и большим
146
сечениями. Иногда достаточно иметь только каналы (без прину-
дительной подачи воздуха), устраняющие вакуум между штампуе-
мым материалом и торцом пуансона.
Однако для отделения материала от пуансона чаще применяют
отлипатели, работающие обычно от пружин, резины и других
упругих элементов (рис. 110, б).
Заметим, что к пуансону могут прилипать не только тонкие
материалы, но и толстые. Прежде всего следует иметь в виду
случаи, когда пуансон воспринимает предельные нагрузки и про-
цесс прилипания сопровождается молекулярным сцеплением ме-
таллов. Данное явление в грубом приближении напоминает про-
цесс холодной сварки. Прилипание вырезанного материала можно
устранить, придав режущей части
пуансона одну из форм, приведен-
ных на рис. 111, которые искривляют
отход. Однако такие исполнения ис-
пользуют редко из-за их нетехноло-
гичности в изготовлении. Все кон-
струкции рабочей части пуансонов,
нарушающие плоскостность вырезки,
приемлемы только при пробивке от-
верстий (когда искажению подвер-
гается не деталь, а отход).
Расчет пуансонов на прочность
Рис. 111. Конструкции рабочей
части пуансона, обеспечиваю-
щие надежное отделение штам-
пуемого материала от пуансона
ВиЭ А
производится (при необходимости)
на продольный изгиб (на устойчивость) и на сжатие.
Устойчивость пуансона на рабочем участке длиной (рис. 104—
106) теряется при появлении пластической и упругой деформаций
или от разрушения в поперечном направлении. При расчетах
следует различать пуансоны с ненаправленной рабочей частью
(свободной) и с направленной. Первые пуансоны иногда прове-
ряют на устойчивость по формуле Эйлера
кр (стат)
Jl^EJ mm
(128)
где Е — модуль упругости первого рода, Е = 2,2 > 10® кгс!см\
— момент инерции относительно центральных осей в ел»4;
р — коэффициент приведенной длины, принимаемый для
расчетов равным 0,7 (рабочий участок пуансона диа-
метром d рассматривали как стержень постоянного
сечения с одним заделанным жестко концом, а другой
нод усилием среза Рс внедряется в штампуемый мате-
риал, при этом возможно незначительное смещение
конца в направлении, перпендикулярном оси пуан-
сона);
— длина рабочего участка пуансона постоянного сече-
ния в см.
10*
147
с учашя того, что эта формула действительна в условиях ста-
тичес^ВГнагрузки, вводим коэффициент динамичности г\д (попра-
всмдеи коэффициент) прйменительно к кривошипным прессам:
п __ Ла£«Гп11п
Ркр (дин) — (р71)2 • (1^0)
Однако наиболее распространенным для пуансонов является
расчет на сжатие и устойчивость, исходя из условия прочности:
Рист Pdont
где РиСт — истинное удельное усилие на сжатие, приходящееся
на единицу площади рабочей части пуансона,
= (129)
г усл
Рс — потребное усилие среза (пробивки, вырезки) в кгс\
Русл — условная площадь контакта рабочего торца пуан-
сона со штампуемым материалом в процессе реза-
ния в см2;
Рдоп — допускаемое удельное усилие на сжатие и устойчи-
вость с учетом ударной нагрузки (для кривошипных
прессов),
Рдоп ф
<р — коэффициент понижения допускаемого напряжения;
[осж ] — допускаемое напряжение на сжатие для закаленного
пуансона в кгс!см2.
Для пуансонов облегченных конструкций, подобно приведен-
ным на рис. 104, выполненных из высокоуглеродистой стали
(типа У10А) принимается [осж] = 14 000 кгс!см2, а из высоколе-
гированной (типа Х12М и 9ХС) — 1о£Ж1 = 18 000 кгс!см2. Для
усиленных конструкций, подобно приведенным на рис. 127 и др.,
из высокоуглеродистой стали принимается [о£Ж1 = 16 000 кгс!см2,
из высоколегированной стали 1о£Ж] = 20 000 кгс!см2, что ориен-
тировочно соответствует пределу упругости ovnp указанных ста-
лей в закаленном состоянии. При расчете по формулам (128) и
(128') за длину принимают только свободно выступающую часть
пуансона (см. рис. 105 и 106, а). При проверке по формуле (129)
не учитывается длина пуансона (независимо от конструкции пуан-
сона и его направления по съёмнику).
Осевой момент инерции относительно центральных осей опре-
деляем по формулам:
для круглого сечения
/nnn = ^~0,05d4;
148
для прямоугольного сечения
— 6/13
min — 12
где d — диаметр рабочей части пуансона в см;
Ъ и h — меньшая и большая стороны прямоугольного сечения
рабочей части пуансона в см;
Коэффициент динамичности г\дин рассчитывают по формуле
<130>
где v — скорость движения
ползуна пресса в мо-
мент совершения
операции в см!сек;
а — ускорение в см!сек2;
Кт — ускорение рабочей
части пуансона на
длине /х от статиче-
ской нагрузки,
X — Рс11
'ст— Ер ,
здесь F — полная площадь
сечения пуансона
в см2.
Для универсальных кри-
вошипных прессов 3.
Коэффициент понижения ф
допускаемого напряжения
Рис. 112. Схема испытания пуансонов
на сжатие
зависит от материала и «гибкости»-^—, где imln—радиус инерции,
1П11П
в общем случае
в частном — для круглого сечения
. 1/ 0,05d44 п л-j
гтш— у я</2 — 0,25d.
Зависимость коэффициента ф от условной «гибкости» -4^-
была исследована на универсальной машине Schopper усилием
30 тс. Испытанию подвергали несколько партий пуансонов кон-
струкции, приведенной на рис. 112, а, с рабочей частью диаметрами
3 и 6 мм. Основные параметры образцов даны в табл. 15. Материал
пуансонов — сталь У10А. Твердость рабочей части после отпуска
HRC 54—58.
149
Приспособление, в котором производились испытаний
(рис. 112, б), состоит из корпуса 2, державки 4 для пуансона 3,
опорной плиты 5 и штыря 1. Все детали подвергаются термической
обработке.
Для разрушения образцы-пуансоны 3 располагали в рабочей
части в положении, повернутом на 180°, что при статической на-
Таблица 15
Основные параметры испытуемых
образцов пуансонов в мм
d D L Длина рабочей части образцов пуансонов
1 2 3 4 5 6 7
3 6 5 8 60 65 4 8 8 12 12 16 16 22 22 25 25 28 30 32
Таблица 16
Средние усилия, при которых
происходит разрушение образцов
пуансонов, в кгс
d в мм | Образцы пуансонов
1 2 3 4 5 6 7
3 6 2 400 10 800 2000 8800 1850 8400 1750 8200 1600 8000 1500 7850 1400 7700
грузке не влияет на результаты испытания. Пуансоны диаметром
3 мм с = 25 и 30 мм разрушались в двух местах: в середине
участка и у основания этого участка (в зоне перехода с диаметра’
3 мм на диаметр 5 мм). Таким образом, вначале теряется их устой-
чивость (упругий изгиб), а затем наступает раз-
/т г рушение. Остальные образцы разрушились в не-
I скольких местах (в виде осколков), минуя стадию
изгиба. У пуансонов с короткой рабочей частью
наблюдалось разрушение и на участке диамет-
ром D свободном от державки. В табл. 16 при-
ведены средние значения усилия, при котором
qj» наступило разрушение.
Результаты испытания представлены в виде
кривой на рис. 113: Р — сила сжатия, а Д/i—
— h0 — h — абсолютное укорочение (сжатие).
Предел прочности ad при заданном диаметре d
2___ или сопротивление раздавливанию Страза при сжа-
о zja тии образцов пуансонов зависит от длины рабо-
Рис. 113. Кри. Чей ЧаСТИ 1*'
вая сжатия об- _ ______Рд
разца пуансона ° разд ,
где Fo — площадь сечения рабочей части пуансона в мм2. Напри-
мер, предел прочности ad пуансонов (табл. 16) для образца № 1
при = 4 мм, d — 3 мм — 340 кгс! мм2-, № 7 при = 30 мм,
d = 3 мм — 200 кгс/мм2; № 1 при G — 8_ мм, d = 6 мм —
— 380 кгс/мм2; № 7 при 1Г = 32 мм, d = 6 мм — 270 кгс!мм2.
Коэффициент понижения <р допускаемого напряжения для ряда
значений приводим, исходя из допущения, что при
150
4, ф — Г(наиболее жесткие пуансоны 1, которым соответствует
гибкость — 3,75). Для каждого последующего (возрастаю-
щего) значения величину <р определяют по формуле
*min
m — ^Спос)
Значение ф приводим в интервале «гибкости» от 0 до 30, что
достаточно для практических расчетов пуансонов из стали У10А
(при этом для Ра и 4^- взяты средние значения):
*min
До 4 Свыше 4 Свыше 8 Свыше 12 Свыше 16 Свыше 23
,rttin до 8 до 12 до 16 до 23 до 30
Ф 1 0,8 - 0,75 0,72 0,65 0,6
Для круглых контуров площадь Рисл контакта рабочего торца
пуансона со штампуемым материалом в процессе резания опре-
деляется по формулам при отношениях:
1) -j- 1, где S — толщина штампуемого металла,
, , ___ nd3
усл >
т. е, она равна полной площади сечения рабочей части пуансона
диаметром d;
2) при -j- < 1
Р nd3 n(d — S)a
г усл 4 4 >
ИЛИ
. _ xS (2d — S)
усл — 4
(131)
т. е. исходим из того, что ширина пояска на материале под пуан-
соном (ширина ярко выраженной контактной поверхности) ориен-
тировочно равна 0.5S.
В зоне, прилегающей к блестящему пояску, пуансон также
контактирует с материалом, но без заметного следа. Поскольку
усилие, воспринимаемое пуансоном в этой зоне, незначительное, то
ее площадь в расчетах не учитывается. Данное допущение приводит
к некоторому снижению удельного усилия в зоне сосредоточения
нагрузки, что является резервом для повышения прочности рабо-
чей кромки пуансона.
Для некруглых контуров принимают: при отношении -g- 1
(где В — размер меньшей стороны сечения рабочей части пуан-
сона) Ру™ — Fce4 (полной площади сечения рабочей части) и
при -ц- < 1 площадь FyCJt равной площади контактной поверх-
151
ности между торцом пуансона и штампуемым материалом, при-
ближенная величина которой зависит от контактного пояска ши-
риной 0.5S.
Предел применяемости формулы Эйлера ограничивается отно-
сительной длиной рабочей части пуансона, выражаемой через «гиб-
кость стержня» Граничную величину последней опреде-
ляют, используя формулу Эйлера.
После подстановки значения Jmln в формулу (128) и деления
на F, получим
^кр (ст) _ Л2Е
\ ^mln/
Ркр(ст) v
—представляет напряжение акр сжатия при критической
нагрузке. Следовательно, мржно записать
_______ __ л2Е
(Укр — &сж (кр)-т j Гг' •
\ lmln /
Критическое напряжение акр принимается равным для сталей:
высокоуглеродистых закаленных (типа У10А) — 19 000 кгйсм2,
высоколегированных (типа Х12М и 9ХС) — 24 000 кгс!см2. Под-
ставим известные величины в последнее выражение и выполним
соответствующие действия:
а) для высокоуглеродистой стали
19000=
/нА \2
Mmin /
откуда
рЛ _ 9,87.2,2.10®
V 19000
б) для высоколегированной стали
pZi _ 1/ 9,87.2,2.10е
‘min V 24000
Когда гибкость стержня 4^- меньше полученных величин (34
или 30), то формулы Эйлера (128) и (128') применять нельзя.
В этом случае расчет ведется по формуле (129).
Так как относительно тонкие пуансоны выполняют с утолще-
нием в нерабочей части, то большинство их рассчитывают не на
продольный изгиб, а на сжатие. По этой же схеме проверяют пуан-
соны с длинной рабочей частью постоянного сечения, когда они
надежно направлены (например, см. рис. 108). Таким образом, на
практике пуансоны проверяют преимущественно на сжатие и
152
устойчивость по формуле (129) и только в особых случаях на про-
дольный изгиб по формулам (128) и (128'). Пуансоны с направлен-
ной рабочей частью рассчитывают только на сжатие без учета <р,
Т. е. рдоп .
Пример 1. Допускается ли нагружать усилием Рс = 5000 кгс пуансон диа-
метром d = 6 мм с длиной рабочего участка Zi =22 мм, не оснащенный специаль-
ным направлением. Материал пуансона сталь Х12М [ocsvc] = 200 кгс] мм2. Тол-
щина штампуемого материала S = 5,3 мм.
Решение
pZi _ 0,7-22
0,25d ~ 0,25-6
10,3 <34;
формула Эйлера неприменима. Проверку производим по
следовательно,
формуле (129) Риет рдоп;
= л-8(й/-8) = л-5,3(2-6-5,3) = 27>9
Рист =279^ 180 кгс/лл2;
Рдоп = Ч> при = 10,3 ф = 0,75;
•mm
Рдоп~ 0,75-200= 150 кгс!мм2.
Так как 180>150 кгс 1мм2, то пуансои с заданными параметрами недостаточно
прочен.
Пример 2. Проверим прочность пуансона в двух конструктивных испол-
нениях: без направления и с направлением при следующих данных:
d = 4 мм = 0,4 см; 8=4 мм = 0,4 см;
h = 50 мм = 5 см. Материал пуансона сталь Х12М, аср= 34 кгс/мм2.
Оборудование — кривошипный пресс, т]дин = 2, = 200 кгс] мм2-.
Решение. 1. Без направления рабочей части длиной h;
— 0’7'50 — gg. 35 > до
0,25d 0,25-4 “ dt> >
Применяем формулу (128'):
&EJmln _ 4,87-2,2-10«-0,05 (0,4? _
ДЭин(рА)2" 2-0,49-25 -ичикас.
Потребное усилие среза
Рс = 1,25-л-4,4-34 = 2130 кгс.
Так как 1140 кгс<2130 кгс, то данный пуансон без направления рабочей
части недостаточно прочен, так как в процессе нагружения усилием Рс— 2130 кгс
он будет изгибаться, что приведет к его поломке.
2. С надежно направленной рабочей частью: расчет ведется по формуле (129).
Допускаемое удельное усилие рддп = [асгж] = 200 кгс]мм2.
153
Так как —j- = 1, то
а
р тР л42 _
* ЦСЛ ~~ А ’‘= -А- “* 12,56 ММ2,
*44
2130 ,
Pucm = -12 56 = 170 кгс/мм2;
Рист<<. Рдоп (170 < 200 кгс/мм2].
Таким образом, при высокоточном направлении прочность заданного пуан-
сона вполне достаточна (при относительно коротком участке к он будет надежен
и без направления). В практике известно применение пуансонов для пробивки
отверстий в металле с оср = 34 кгс/мм2, что в среднем соответствует низкоугле-
родистым сталям при отношении 1- Однако их стойкость невысокая.
Пример 3. Можно ли пробить отверстие сечеиием 20X60 мм в металле
S = 30 мм при оср— 38 кгс/мм2 пуансонами, выполненными из сталей У10А
и 9ХС с длиной рабочей части (вне державки) к — 70 мм? 1осас]уюА= кгс/мм2,
[<W]gxc = 200 кгс/мм2.
Решение.
Рс= 1,25(20-2 + 60-2) 30-38 = 228 000 кгс;
НА _ 0,7-7 0,7-7 0,7-7 _
’mln -| Г J -tf 2-63 1,73
V ~F V 124Р2
При = 2,8 <f« 1,0; следовательно, рдоп = [осж1-
*min
Так как1, то F — 20*60 = 1200 мм2.
п ,71ЛА 228000 1ПЛ , 2
Для пуансона из стали yl0ApMCzn = -« = 190 кгс/мм2, так как рдоп^
1 2UU
< рШт, то данный пуансон из стали У10А неприемлем.
Для пуансона из стали 9ХС рист</ рдоп-
Следовательно, пуаисон из стали 9ХС вполне пригоден для заданной операции.
Допускаемая нагрузка на нож-пуансон при односторонней
отрезке материала параллельными режущими кромками может
быть определена также по формуле (129).
Условная ширина контактного пояска между ножом и штам-
пуемым материалом при беззазорной резке принимается ориен-
тировочно равной 0,45.
Пример. Можно ли отрезать прямолинейным ножом заготовку от сталь-
ного листа толщиной S = 100 мм при <гср = 42 кгс/мм2? Материал ножа сталь
У10А. За ширину реза принимаем единицу длины (В = 1). рдоп = [а<?ж1 =
= 160 кгс/мм.
Решение.
Рс = 1,25-100- 1-42 = 5250 кгс-,
5250 ,
Рисп = 100-04 * 3 'сгс/жж ’'
Так как риап < рдоп, то резка заготовок из стального листа толщиной S = 100 мм
на ножницах или в специальном штампе возможна.
154
Ve^VJeJr-f-r-^jf »*ь*АО« JWw**#®»!?* j^rv«rxw*< x*v.V'^3(*
- плита <5лбкал№№ специальная подкладка (н£тример8 ом. рис. 1€&А-
110). Критерием того Или иного варианта является величина удель-
него усилия (на смятие), приходящегося на единицу площади,
которую определяют по формуле
Рист — pi
(132)
где Рс — потребное усилие для пробивки (вырезки) в кгс,
F — площадь головки (бурта) пуансона в мм2.
При незакаленной плите блока (обычно верхней), если рист
10 кгс!мм2, то можно работать без подкладки, а при рист >
> 10 кгс!мм2 необходима подкладка. Следовательно^ нетермообра-
ботанные плиты блока (стальные или чугунные отливки) выдер-
живают напряжение до 10 кгс!мм2.
Глава II
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК
В ШТАМПАХ
БЕЗОТХОДНАЯ И МАЛООТХОДНАЯ ШТАМПОВКА
В зависимости от конфигурации изделий и требований к их
точности разделение исходного материала (листа, полосы, ленты)
на отдельные заготовки может осуществляться без отходов и
с отходами. Эти способы, в свою очередь, имеют разновидности,
которые также влияют на качество штампуемых заготовок. Менее
точные детали (7—9-го классов точности) можно изготовлять
любым экономически целесообразным способом: свободной отрез-
кой (если стороны детали прямолинейные), вырезкой на провал
и другими простыми способами. Детали 3—5-го классов точности
можно изготовлять теми же способами, но с некоторым усовер-
шенствованием конструкций штампов. Детали 1—3-го классов
точности получают только в прецизионных штампах. Последние
отличаются от обычных штампов высокой точностью изготовления
и конструктивными особенностями.
Односторонняя отрезка является простейшим способом раз-
деления листового материала без отходов. Конструкции штампов
для отрезки известны в трех исполнениях: без прижима заготовки
и отделяемой детали, с прижимом только заготовки и с прижимом
заготовки и детали.
На рис. 114 приведена конструкция штампа для отрезки за-
готовок 7 из полосы (ленты) 2, которая в процессе резки прижи-
мается к матрице-ножу 1 прижимом 4, действующим от пружин 5.
Пуансон-нож 6 вступает в работу только при зажатом материале
155
(т. е. после того, как прижим 4 вступил в контакт с материалом).
Отрезка заготовок 7 различной длины обеспечивается регулируе-
мым (передвижным) подпружиненным упором 9 в комплекте
с кареткой 10. Каретку, прикрепленную к стержням 8, можно
переставлять в соответствии с необходимой длиной L заготовки
(детали). Кроме того, штамп оснащен переналаживаемыми план-
ками 3, которые позволяют применять исходные полосы (ленты)
различной ширины в пределах заданного регулирования.
Рис. 114. Односторонняя отрезка листового материала с прижимом
исходной заготовки
Прижим 4 обеспечивает устойчивость полосы (ленты) в про-
цессе резания, так как предотвращается ее изгиб, но отрезаемая
часть длиной L остается свободной и может испытывать изгиб.
Более совершенным является штамп, в котором процесс реза-
ния осуществляется при одновременном зажиме исходного мате-
риала и отрезаемой части (рис. 115, а). Однако в этом случае,
нижний прижим 1 затрудняет удаление отрезанных деталей из
штампа и требует установки специальных механизмов для их
принудительного удаления. Поэтому штампы с приведенной схемой
односторонней резки целесообразно применять только в преци-
зионной штамповке, когда к точности деталей предъявляются
жесткие требования.
Небольшое усилие, необходимое для зажима материала, может
обеспечить его прямолинейность в процессе разделения. В соот-
ветствии с работой [491, оно должно противостоять моменту
М = PC'Z, где z — малая величина (зазор), принимаемая не бо-
156
лее (0,014-0,03) 5. Однако в процессе эксплуатации периодически
притупляются режущие кромки инструментов, что в первой
стадии резки вызывает увеличение момента М. Притупление (за-
кругление) режущих кромок гприт может достигать величины,
приблизительно равной (0,14-0,15) 5. Следовательно, максималь-
ный момент
^тах = Рс ^гприт 4" ^). (133)
Приняв гприт = 0,155, а зазор в среднем zcp = 0,025 лш, получим
Mmax = 0,32PcS,
где Рс — потребное усилие резки в кгс.
б)
Рис. 115. Односто-
ронняя отрезка ли-
стового материала
с прижимом исход-
ной заготовки и
а) детали
Минимальное усилие прижима материала в начале процесса
резания (рис. 115, б)
(134)
где I — расстояние от режущей кромки до центра приложения
силы Qnp в мм.
При работе без сильного буфера (преимущественно для верхней
части штампа, когда прижим работает от пружин) принимают
I 20-^25 мм при толщине штампуемого материала 5 <2 мм
и I (104-15) 5 при 5^2 мм, а с сильным буфером (преимуще-
ственно для нижней части штампа) принимают величину I значи-
тельно меньшей. В особых случаях она может достигать (2 4-3) 5.
При отсутствии жестких требований к точности отрезаемой
детали широко применяют штампы без прижимов. В этом случае
штампуемый материал загружают в нишу высотой /i2 жесткого
съемника 1 (рис. 116, а). Торцы деталей после отрезки в таких
штампах получаются неперпендикулярными к их плоскости.
157
Кроме того, за счет прогиба исходного материала может значи-
тельно колебаться длина отрезаемой детали, Качество среза не-
сколько улучшается, если зазор между инструментами не более
(0,01-v-0,03) S. Предельное уменьшение высоты ниши h2 и уста-
новка прижима 3 (рис. 116,6) также способствуют улучшению
качества отрезаемых деталей. Жесткие съемники 1 могут быть
а)
Рис. 116. Односторонняя отрезка без верх-
него прижима материала с применением
поддержек в виде пластинчатых пружин
сплошными в виде П-образ-
ной детали или двух Г-образ-
ных планок.
Обязательным условием
при конструировании штам-
пов, выполняющих односто-
роннюю отрезку, является
обеспечение необходимой же-
сткости системы в направле-
нии действия распирающей
силы N (рис. 115 и 116). По-
следнюю принимают ориенти-
ровочно равной (0,3-ь0,4) S.
Только при малом давле-
нии на поверхность напра-
вляющих элементов блока
(не более 0,1 кгс!мм2) можно
не применять противоот-
жимы.
Направляющие элементы
могут выдерживать значи-
тельно большую удельную
нагрузку в поперечном на-
правлении, однако это при-
водит к быстрому их износу
и, следовательно, к увеличе-
нию зазоров между ними и
режущими элементами. Вот
почему важно применять противоотжимы. Воспринимая отжи-
мающую нагрузку N, они обеспечивают нормальную работу
направляющих элементов штампа. Их целесообразно армиро-
вать стальными закаленными пленками, на трущейся поверхности
которых разделываются несквозные канавки для сохранения
смазки.
В условиях крупносерийного и массового производства сле-
дует предусматривать принудительную смазку.
С целью использования всей длины штампуемой полосы не-
обходимо встраивать в штампы специальные поддержки, например
в виде пластинчатых пружин 2 (рис. 116, а, 6) или прижимов,
сосредоточенных вблизи от режущей кромки (см. рис. 295). Когда
отрезаются относительно длинные толстолистовые заготовки, ре-
комендуется встраивать выравниватели в виде регулируемого
158
«стержня(рис. 305), который обеспечивает проталкивание заго-
товок между упором и матрицей без перекоса.
Более рациональным методом разделения листового материала
без отходов является одновременная отрезка с двух сторон.
В этом случае можно получать заготовки не только с параллель-
ными сторонами, но и с непараллельными (рис. 117). Одна отре-
занная деталь 2 падает на провал, а вторая 1 — на отвал, сос-
Рис. 117. Безотходная отрезка одновременно двух деталей из полосы
(на провал и отвал)
кальзывая по наклонной плоскости. При наклоне детали а < 90°
необходимо встраивать противоотжим 3. По аналогии с односто-
ронней резкой качество штампуемых деталей повышается, если
конструкции штампов оснащают прижимами.
Для конструкций, в которых материал продвигается до жест-
кого упора, очень важное значение имеет торможение исходной
заготовки при ее подаче. Резкое продвижение материала до жест-
кого упора всегда вызывает упругий удар с отскоком заготовки
в сторону, противоположную подаче. Величина возврата может
достигать значительных размеров (от десятых долей миллиметра
до нескольких миллиметров). Она зависит от массы исходной
заготовки и скорости подачи. При ручной загрузке возникаемый
159
удар гасится амортизаторами, встроенными в упор (см. рис. 114),
и постоянно действующими прижимами, которые тормозят заго-
товку со стороны бокового ребра. В этом случае они одновременно
фиксируют заготовку, прижимая ее к одной стороне (рис. 116, б).
Развиваемое усилие постоянно действующего прижима не
должно превышать 8—10 кгс. Иначе оператору становится трудно
продвигать штампуемый материал. Поэтому при тяжелых полосах,
когда требуется большое усилие, рекомендуется встраивать при-
жимы прерывного действия, сдвигающие полосу к одной стороне
только к моменту проведения операции. Но поскольку они не
могут выполнять функции тормоза, то конструкцию штампа
оснащают дополнительными средствами (рис. 118).
Отрезка заготовок от полосы (ленты) с малым отходом не мо-
жет быть представлена одной конструкцией штампа, так как схема
этого процесса зависит от конкретной конфигурации детали.
Например, прямоугольная деталь, приведенная на рис. 118,
выполняется с достаточной точностью из полосы с двумя неболь-
шими отходами: со стороны края полосы и в зоне вырезки паза.
Полоса продвигается до жестких упоров 1.
На автомобильном Кременчугском заводе оснастили такой
штамп (толщина полосы 5 мм) односторонним прижимом 4 пре-
рывного действия, кинематически связанным с подпружиненным
клином 3. Штамп имеет досылатель полосы 2, который периоди-
чески при опускании ползуна возвращает ее в исходное положение
после отталкивания от упора.
160
Другим примером является конструкция штампа, предназна-
ченного для получения деталей типа косынок с рациональным
раскроем (рис. 119). Полоса легкая, поэтому используют подпру-
жиненный прижим 1 постоянного действия (см. рис. 291, б и 297).
Отрезка заготовок от круглого проката (прутка, проволоки)
в принципе не отличается от листового. Высококачественный срез
также возможен только при надежном зажиме исходного мате-
Рис. 119. Штамп с прижимом 1 постоянного действия для вырезки
детали (косынки) с малым отходом
риала и отрезаемой детали. Для круглого материала соблюдение
этого условия еще более важно, чем для листового. Известные кон-
струкции штампов с дифференциальным зажимом прутка и отре-
заемой детали [74], а также конструкция с надежным подпором
торца отделяемой части металла достаточно успешно решают по-
ставленную задачу.
Если допускается некоторая неперпендикулярность торца
детали, то отрезка выполняется без прижимов. Матрицей служит
обычно закаленная втулка 1 (рис. 120). В качестве пуансона
можно применять или такую же втулку, но подвижную, или
обычный нож-пуансон 2 с рабочим профилем, соответствующим
радиусу прутка.
11 Г. Д. Скворцов 161
Особое конструктивное решение необходимо в случаях, когда
длина отрезаемой детали меньше длины втулки-пуансона (или
просто пуансона). Например, применяют автоматический регу-
лируемый упор 4 (рис. 121), который входит в полость подвижной
втулки-матрицы 1 [56]. При опускании последней вместе со всей
А-А
Рис. 120. Штамп для отрезки^заготовок^от^прутка (проволоки)
Рис. 121. Штамп для отрезки заготовок длиной меньше высоты по-
движной матрицы (/<Я) с автоматическим упором
162
подвижной системой (левой частью штампа) ползушка 5, вступая
в контакт с клином 6, перемещается вправо и закрепленный в ней
упор 4 выталкивает отрезанную заготовку из матрицы. При
возврате наверх ползушка пружиной 3 перемещается влево до
упора 2, обеспечивая исходное положение упору 4.
Совмещением процессов редуцирования (калибровки) прутка
с отрезкой можно получать срез лучшего качества, чем при диф-
ференциальном зажиме. Схема штампа аналогична схеме на
рис. 121. В этом случае втулки одновременно служат и для реду-
цирования, и для отрезки. Исходный материал проталкивается
принудительно от специальной подачи. При калибровке возни-
кают упругие напряжения сжатия прутка, обеспечивающие на-
дежное его защемление.
Калибровка материала гарантирует получение отрезаемых за-
готовок постоянного объема.
Все приведенные рекомендации по конструированию штампов
для безотходной и малоотходной штамповки во многих случаях
приемлемы и для более сложных штампов, описанных в следующих
разделах.
ВЫРЕЗКА ЗАМКНУТОГО И ПОЛУЗАМКНУТОГО КОНТУРОВ
Вырезка по замкнутому контуру — одна из наиболее распро-
страненных разделительных операций, с помощью которой можно
практически получить любую конфигурацию детали из листового
материала с достаточно высокой точностью. Самый простой ва-
риант — это вырезка детали на провал в отверстие плиты 1 штампа
(с последующим движением через отверстия подштамповой плиты
и стола пресса) со съемом отхода с пуансона 6 жестко закреп-
ленным съемником 5 (рис. 122). Обрабатываемый материал сво-
бодно проходит через щелы.съемника. Лотки 3 поддерживают по-
лосу (ленту) при заправке ее в нишу съемника и на выходе из него.
При работе вручную величина шага подачи t контролируется жест-
ким упором 4.
В зависимости от конструкции упора и схемы раскроя мате-
риала штамповка производится или с переброской через упор
полосы (ленты) или без переброски. Первое осуществляется при
жестком упоре, закрепленном в матрице 2, когда в перфорирован-
ном отходе остаются перемычки (например, см. рис. 122). Наиболее
распространенные конструкции таких упоров стандартизированы.
Их крепят запрессовкой, что является недостатком, так как за
трудняется шлифование матрицы 2. Конструкция Г-образного
упора 1 с креплением к плите блока 2 (рис. 123, а) облегчает экс-
плуатацию штампа. Однако такой упор приемлем преимущественно
для легкой полосы (ленты). При тяжелых полосах прочность упора
должна быть достаточной, чтобы выдержать толчки во время дви-
жения полосы. Обычно такие упоры выполняют массивными и уста-
навливают врезкой в плиту (рис. 123, б).
Н* 163
Рис. 122. Конструкция штампа с шаговым упором и жестким
съемником для вырезки детали по замкнутому контуру
164
Если вырезаемый контур узкий с малым размером К, то в ка-
честве упора используют штифты (рис. 124). Рекомендуемое рас-
положение непрямолинейного рабочего контура при одном упоре
Рис. 124. Схема установки штифтов-упоров для вырезаемых контуров
с малой шириной К
для относительно узких полос (вершиной контура вперед) приве-
дено на рис. 124, а и при двух упорах для широкой полосы (вер-
шиной назад) — на рис. 124, б.
Переброска полосы через упор задерживает темп работы и
утомляет оператора. Поэтому непрерывно изыскивают способы,
позволяющие вести процесс без переброски. Одним из простых
способов служит вырезка контура без отхода в направлении дви-
жения полосы (ленты), когда рабочая часть шагового упора не-
посредственно примыкает к режущей кромке матрицы (рис. 125, а).
Отход как бы раздваивается. Недостатками этого способа являются
возможные дефекты на контуре детали.
165
Более совершенная конструкция упора приведена на
рис. 125, б. Эта конструкция обеспечивает вырезку замкнутого
контура с нормальной перемычкой без переброски полосы через
упор в процессе продвижения. Упор 1 встроен во вспомогательный
пуансон 2, закрепленный (так же как основной пуансон 3 для вы-
резки контура детали) в верхней части штампа. Ход ползуна пресса
не должен превышать некоторой величины h с тем, чтобы при верх-
нем положении упор 1 слу-
жил ограничителем хода
Рис. 126. Схема штампа для вырезки детали
по замкнутому контуру с упором, вынесен*
ным за пределы матрицы
Рис. 127. Шарнирный, откиды-
вающийся упор, применяемый
при обработке тяжелых полос
опускании ползуна ^вспомогательный пуансон перерезает пере-
мычку и освобождает путь для дальнейшего перемещения полосы
на один шаг.
Успешно применяют разрезку перфорированной полосы но-
жом 2 (рис. 126) на отходы, по длине равные шагу подачи t. Ма-
териал перемещается до упора /, встроенного в жесткий съемник 3.
Положение^режущей кромки А устанавливают произвольно.
Упоры (рис. 125 и 126) позволяют производить штамповку
с применением автоматической подачи материала. Однако эти
примеры не единственные. В практике листовой штамповки из-
вестно много других конструкций, которые позволяют работать
в различных условиях на автоматическом режиме. Особую группу
представляют шаговые упоры, также работающие без переброски
полосы через упор, но требующие дополнительного ее смещения
навстречу основному движению. Одним из вариантов с шарнирным
креплением упора приведен на^рис. 127.
166
Упор 1 встраивают в жесткий съемник 2 с тыла штампа на
расстоянии, кратном шагу подачи t. При движении полосы справа
налево упор поднимается материалом на некоторую величину и
заскакивает в окно вырезки. Однако для того чтобы перемычка
вошла в контакт с упором, необходимо смещать полосу в сторону,
противоположную направлению подачи. Это движение повторяется
при каждом шаге, отчего снижается производительность. Вместе
с тем он удобен при работе с тяжелой полосой (толстолистовой).
Обычно его используют при подаче полосы не справа налево, а
от себя.
Рис. 128. Вырезка по замкнутому контуру с поворотом
полосы при временном упоре в виде двуплечего рычага
При двухрядном раскрое материала, требующем в процессе
штамповки поворота полосы (ленты), вырезные штампы дополняют
разовыми (временными) упорами. Последние устанавливают на
нижней плите блока с фронтальной стороны на расстоянии от
рабочего окна матрицы, кратном шагу подачи. Один из вариантов
такой конструкции приведен на рис. 128. Разовый упор в виде
рычага Г с шарнирным соединением. При нажатии на левое плечо
упор приводится в рабочее положение. После освобождения ле-
вого плеча, разовый упор от тяжести правого плеча поворачи-
вается по часовой стрелке, занимая нейтральное положение, пока-
занное на рис. 128 условной линией. Штифт 2 контролирует ра-
бочее и нерабочее положения. Разовым упором пользуются только
при первом ударе после поворота полосы с вырезками в первом
ряду (обозначенные цифрой Z), полученными в этом же штампе.
Разовый упор 4, приведенный на рис. 129, принципиально
отличается от рассмотренного. Он показан в рабочем положении,
в которое был выведен (из нижнего опущенного положения) на-
жатием на золотник 1. После фиксации повернутой полосы упор
167
под тяжестью продвигаемого материала и от действия пуансона 5,
преодолевая сопротивление пружины 3, опускается, при этом его
кольцевая канавка совмещается с золотником 1. Последний пру-
жиной 2 возвращается в исходное положение, автоматически за-
пирая упор в нижнем положении (лыска на золотнике 1 входит
в кольцевую канавку упора 4).
Рис. 129. Вырезной штамп с поворотом полосы, осна-
щенный двумя разовыми упорами
Кроме разового упора, предназначенного для фиксации полосы
после ее поворота, штамп имеет второй разовый предварительный
упор 6 для фиксации положения передней кромки полосы при
первом ударе в начале процесса штамповки первого ряда. Рабочее
положение создается при нажатии на упор (от себя). После первой
вырезки упор пружиной перемещается вперед. Основной шаговый
упор 7 в этом штампе вынесен за пределы матрицы.
Разовый упор для фиксации повернутой полосы также хорошо
работает при закреплении его во вращающемся (в пределах 90°)
валике 1 (рис. 130). Штамп, в который он встроен, оснащен авто-
матическим шаговым упором 2, соединенным шарниром с рыча-
гом 5. Рычаг свободно вращается на оси 6, запрессованной в крон-
168
штейн 3, установленный на съемнике 4. К началу продвижения
полосы (ленты) регулировочный винт 7, действуя на рычаг 5,
обеспечивает подъем упора 2.
Рис. 130. Вырезной штамп (с поворотом полосы) с временным упо-
ром, работающим от вращающегося валика
Высоту щели h.2 в жестком съемнике назначают при наличии
упоров:
не требующих перебрасывания полосы (рис. 126)
h2 = (1,5—2) S;
требующих перебрасывания полосы через упор (рис. 123)
Л2 = т + (1,5—2) S,
где т — высота упора (рис. 123).
169
Толщина съемника hc по расчету (как плита со сквозной нишей)
не может быть значительной, так как потребное усилие съема
полосы составляет сотые доли от необходимого усилия для раз-
деления (см. табл. 14).
Пример. Определить толщину съемника при вырезке круглой заготовки
диаметром D = 120 мм из иизкоуглеродистой стали 3=5 мм. Производство —
крупносерийное. Допускаемое напряжение на срез аСр — 34 кгс/мм2-, ширина
полосы 132 мм, размер а — 7 мм (см. рис. 7); усилие резания
Рс— 1,25-л-120-5-34 = 80 000 кгс-
усилие съема полосы с пуансона
Т = 0,01 -80 000 = 800 кгс <=& 0,01 Рс(в соответствии с табл. 14); Ь =
= 2Ь2 = 60 мм = 6 см\ материал съемника — сталь 45;
г , 1300 , „
[tfuss] = кгс/см3-
Решение. На основании рис. 7 и формулы (8) имеем
Мизгшах — л7?3<Тср-( 1,25а 0,477?).
Но поскольку отношение усилия съема к усилию вырезки равно то
такой же зависимостью связаны и соответствующие моменты:
^изг(При съеме) Т_
М«зг(При вырезке) ?с
Следовательно,
Мизг(при съеме) ~ ®>®1 -п'Р$аср (1,25а + 0,477?) =
= 0,01-л-6-0,5-3400 (1,25-0,7 + 0,47-6) = 1183,4 кгс-см.
Так как
г 1 bh2, (3 + 3) h2. ,
Мизг = W Кзг , = h2,
то
. ч/ 1183,4-1,2 ... .
hc— I/ -----——— 1,04 см, hc as 10,5 мм.
у 1 OvU
Полученная толщина hc для соответствующих размеров съемника (ориенти-
ровочно 200 X 200 мм) явно не подходит. Целесообразно принять толщину hc
не менее 15 мм (по конструктивным соображениям).
Между обрабатываемой полосой (лентой) и направляющими
закрытого съемника (со сквозной нишей) должен быть гарантиро-
ванный зазор, значения которого приведены во многих справоч-
никах. Обратим только внимание на то, что его величина может
колебаться в значительных пределах (от десятых долей до несколь-
ких миллиметров) и зависит от точности ширины исходных заго-
товок. Задача сводится к тому, чтобы материал свободно переме-
щался при малом зазоре по отношению к съемнику.
Когда полоса (лента) подается справа налево, то заднюю планку
(или стенку цельного съемника) устанавливают от ближайшей
режущей кромки на расстоянии, равном ширине перемычки b
170
- (рис. 126), заданной раскроем, Гарантированный зазор, необ-
ходимый для свободного движения полосы, выполняется за счет
передней планки (стенки). Таким образом, задняя планка является
базовой. Если материал подается от себя (с фронта к тылу), то
рекомендуется создавать направление с двух сторон с равным от-
далением их от краев
вырубаемого контура.
Однако, если базовая
опора необходима, то ее
следует располагать на
левой стороне.
Нередко в раздели-
тельных штампах при-
меняют консольные, же-
сткие съемники. При
определении их толщи-
Рис. 131. К расчету толщины hc стенки консольного
съемника
ны hc консольную часть рассматривают как балку, защемленную
одним концом. Нагрузка равномерно-распределенная (рис. 131).
При расчетах пренебрегают размером а из-за его малой вели-
чины. Изгибающий момент для сечения А—А равен сумме изги-
бающих моментов от равномерно-распределенной нагрузки на
участках cd — I, fe = I и от сосредоточенной силы Рх (участок de):
MUXA_A = 2±^ + Pxl,
т
где q = К,квр -р- 1,25Socp — интенсивность распределенной нагруз-
ки в кгс!см\ по табл. 14, /<корсм. стр. 124; 125^;
Рх — qde — усилие среза на участке de в кгс.
171
На основании формул (3) и (4) и рис. 131 имеем:
Мазгл_л = W [оцзг] кгс-см;
bh* - (B~c^ .
6 6 ’
tj _"I f____6Л403г__
C“ V (В-С^изг] •
Пример. Определить толщину консольного съемника (рис. 131) при cd =
= fe = 40 мм; de = 60 мм; В = 80 мм; S = 2 мм; <jcp = 30 кгс/мм2. Ширина
40 -1- 60
перемычек в полосе в среднем Ь = 2,5 мм; средняя длина перемычки I = —=
^25 Т
= 50 мм; —j— - -=Jr- = 0,05; 0,01 (по табл. 14). С учетом коэффициента
* Ov t Q
т
Ккор (см. стр. 124) -g- = 0,01 -0,6 = 0,006. Материал съемника — сталь 45;
“с
[Оцзг! = 1300 кгс!см2. Производство — серийное.
Решение
<7(прИ съеме) = 0,006-1,25-0,2-3000 — 4,5 кгс/см;
р1(при съеме) = 1,25-6-0,2-3000 = 27 кгс;
Мцэгд—А (при съеме) = 2 27’4 = 180 К2ОСМ",
hc=V (8-Л)81з00'= 0165 СМ = 615 ША-
С учетом некоторого дополнительного (конструктивного) запаса целесооб-
разно принять hc= Ют- 12 мм.
Консольный съемник должен быть надежно закреплен. Неза-
висимо от усилия съема следует располагать крепежные детали
в два ряда (/—I и II—II) с максимально возможным приближением
первого ряда I—I к сечению А—А (рис. 131). Располагать кре-
пежные детали в один ряд параллельно сечению А—А не реко-
мендуется. В легких конструкциях допускается крепить съемник
двумя винтами (см. вариант 2) по диагонали, а в противополож-
ных двух отверстиях устанавливать штифты.
Составные жесткие съемники выполняют из основной плиты 1
и планок 2. При двух опорах (закрытый вариант) их целесооб-
разно делать в комплекте с удлиненными планками 2, оснащенными
лотком 3 (рис. 132, а), что обеспечивает более надежное направле-
ние полосы и облегчает эксплуатацию штампа. В консольном со-
ставном съемнике (рис. 132, б) обычно не применяют удлиненных
планок. Консольные съемники удобны при вырезке деталей из
отходов.
Конструктивной разновидностью съемника является подвиж-
ный (работающий от упругих элементов) съемник. По сравнению
с жестким, он обладает тем преимуществом, что не только обеспе-
чивает съем отхода или детали с пуансона, но и прижимает исход-
172
ную-заготовку к матрице в процессе разделения, что особенно
важно при тонком материале. В зависимости от возможностей про-
изводства и от усилия съема приводом съемника могут быть пру-
жины, резина, полиуретан и другие
упругие элементы. В прецизионных
штампах целесообразно подпружинен-
ный съемник 1 (рис. 133) через шарико-
вые направляющие 2 высокоточно
направлять по колонкам 3. Стальная
Исполнение 1
А-А
а)
Рис. 132. Составные жесткие
Исполнение 2
съемники
втулка 6 съемника пригнана с пуансоном 5 по скользящей посадке.
Пружины 4 обеспечивают надежный прижим штампуемого мате-
риала к матрице 7 и съем с пуансона отхода (или детали).
Рис. 133. Вырезной штамп с пружинным съемником
Надежная фиксация съемника по колонкам гарантирует точное
совпадение режущих контуров пуансона 5 с матрицей 7, что
особенно необходимо для прецизионной штамповки.
Величину зазора между съемником и пуансоном в различных
штампах назначают в зависимости от схемы процесса, конструкции
173
штампа и от механических свойств штампуемого материала. Если
рабочая часть пуансона направлена по съемнику (рис. 133), то
зазор практически мал, так как осуществляется пригонка по сколь-
зящей посадке при любой малой и большой толщине материала S.
Когда надобность в направлении рабочей части пуансона отпадает
(например, см. рис. 126), то допускаемый зазор может быть для
мягких материалов (включая латуни) С — (0,4-5-0,5) S, для ме-
таллов типа низкоуглеродистых сталей и дуралюмина- С = (0,8-5-
-5-1,0) S и для более прочных металлов С = (1 -г-1,5) S. Однако
меньший зазор между пуансоном и съемником не ухудшает,
а улучшает работу штампа.
Рис. 134. Схема раскроя для одновременной вырезки двух
одинаковых Деталей
Ниши в съемниках располагают по отношению к рабочему
контуру таким образом, чтобы одна из стенок (обычно задняя)
оставалась базовой (рис. 128—130).
Особо следует обращать внимание на вопросы рационального
раскроя материала. Рациональный раскрой можно обеспечить без
поворота полосы в штампе с помощью нескольких пуансонов, име-'
ющих одинаковую конфигурацию. При однорядном раскрое тре-
буется два пуансона (рис. 134). Шаговый упор 1 устанавливают
(если подача ручная) от режущего контура на расстоянии шага
подачи t (см. схему раскроя). Кроме того, при ручной подаче необ-
ходимы разовые (временные) упоры 2 для двух первых ударов (они
указаны условными линиями на схеме раскроя). Рабочие контуры I
и II располагают относительно друг друга повернутыми на 180°.
Описанные выше примеры предусматривают разделение мате-
риала с опусканием вырезанной детали. Однако существо про-
цесса не изменяется, если отделяемую деталь направлять вверх.
В этом случае матрица располагается вверху, а запрессованная
в нее деталь сбрасывается жестким выталкивателем пресса или
проталкивается с помощью упругих элементов по аналогии с со-
вмещенной вырезкой деталей.
Детали с малой шириной (типа стрелок и других узких изде-
лий), когда трудно изготовить пуансон и он из-за недостаточной
прочности ненадежен в эксплуатации, целесообразно вырезать так
174
называемым обратным методом, при котором деталь образуется
перемычкой полосы, ленты. Под основным пуансоном образуется
не деталь, а отход 2 (рис. 135). В приведенной схеме деталь 1
отделяется специальным пуансоном 3, показанным условными
линиями. Шаг подачи обеспечивается шаговым ножом. Недостат-
ком такого метода является относительно большой расход металла.
Вырезка деталей из особо тонкого листового металла до 0,3 мм
отличается тем, что требуется взаимная пригонка инструментов
практически без зазора. Малейшее нарушение этого условия при-
водит к браку деталей. В обычных инструментальных штампах
трудно обеспечить такую точную пригонку и сохранить ее при
эксплуатации двух инструментов, если
они оба закалены до высокой твердости.
Поэтому при обработке цветных металлов,
низкоуглеродистых сталей и других метал- ?
лов средней прочности один из инстру-
ментов (обычно матрица или пуансон-ма-
трица) выполняют с низкой твердостью
(HRC 35-5-38, а иногда и более, но не
выше HRC 484-52). В процессе эксплуата- Рис Схема
ции штампа этот инструмент, расположен- относительно узкой детали
ный обычно в нижней части, при появлении
дефектов на штампуемых деталях, подсаживается (наклепывается)
и прошивается вторым более твердым инструментом. Таким обра-
зом, поддерживается беззазорная пригонка. Более твердые тон-
кие металлы (включая и' электротехнические стали некоторых
марок) необходимо обрабатывать в прецизионных штампах с обо-
ими инструментами, обладающими высокой твердостью (жела-
тельно применять твердые сплавы). Во всех случаях при обработке
тонких материалов рекомендуется оснащать штампы комплектом
направляющих, состоящих из четырех или трех цолонок с при-
гонкой не ниже 1-го класса точности.
Особое место среди разделительных операций занимает чисто-
вая вырезка деталей из листового металла. В отличие от обычных
способов при чистовой вырезке торцы получаемых деталей при-
обретают ровный срез по всей толщине без разрывов. Шерохова-
тость поверхности среза достигает 8—9-го классов чистоты. По-
является возможность с высокой точностью соблюдать угол 90°
между торцем и основной плоскостью детали, а также выдержи-
вать размеры контура в пределах 2—3-го классов точности. До-
стигается это за счет того, что процесс разделения ведется в усло-
виях такого напряженного состояния, при котором обрабатывае-
мый металл испытывает всестороннее сжатие. Кроме того, выпол-
няется предельно малый зазор. Независимо от толщины штам-
пуемого материала пуансон 2 (рис. 136) с матрицей 6 пригоняются
с зазором не более 0,01—0,005 мм.
Вырезаемая деталь 5 и исходный материал 4 в процессе разде-
ления прижимаются к пуансону 2 и матрице 6 значительным дав-
175
лением, достигающим в отдельных случаях предела текучести.
Вдоль линии резания (в непосредственной близости от нее) ре-
комендуется подвергать заготовку дополнительному сжатию кли-
новидным ребром 3, что ограничивает течение металла, преду-
преждая появление трещин. Ребро может находиться на матрице
или на прижиме, выступая над плоскостью на (0,2-ь0,3) S. При
толщине металла S > 4 мм целесообразно ставить ребра на ма-
трице и на прижиме. Усилие, необходимое для прижима материала,
должно быть приблизительно в два раза больше, чем на выталки-
вающем устройстве, прижимающем деталь.
Рис. 136. Штамп для чистовой вырезки с прижимами (для заго-
товки и детали) от гидравлических пружин
Для ведения процесса предпочтительно иметь оборудование,
предназначенное для чистовой вырезки и оснащенное сильными
гидравлическими (или механическими) прижимами для заготовки.
Однако при отсутствии такого оборудования можно использовать
конструкцию разделительного штампа с прижимами, действу-
ющими от тарельчатых или гидравлических пружин 1 (рис. 136).
Чистовую вырезку можно применять для металлов любой
толщины при соответствующем по усилию оборудовании.
Достаточно хороший срез на торце детали получается при за-
чистке в штампах после обычной вырезки. Процесс зачистки мо-
жет осуществляться со снятием стружки и калибровкой [70].
Зачистку со снятием стружки применяют главным образом при
относительно большом зазоре в вырезном штампе (перед зачи-
сткой). Зачистка осуществляется за несколько переходов, что не-
производительно и нерентабельно. Во многих случаях можно
многопереходную зачистку заменять на калибровку, выполняе-
176
мую за одну операцию. Для этого достаточно перейти на процесс
получистовой вырезки, которая может выполняться в обычных
разделительных штампах на универсальных прессах. Штампы,
предназначенные для получистовой вырезки, отличаются от обыч-
ных только уменьшенными зазорами между инструментами не
более (0,024-0,03) S и соответственно болыцей точностью в изго-
товлении. Процесс получистовой вырезки протекает успешнее
при штамповке не на провал с жестким съемником, а с прижи-
мом материала и детали.
Вырезанные детали при нижнем расположении матрицы могут
удаляться черезлпровальные~отверстия по наклонным плоскостям,
Рис. 137. Схемы удаления вырезанных деталей или отходов под
действием силы тяжести
а также принудительным проталкиванием. Первое возможно только
при наличии провальных отверстий в подштамповой плите и в столе
пресса с условием, если они больше штампуемой детали. В этом
случае необходимо совмещать рабочие контуры с провалом. При
небольших расхождениях размеров детали с размерами проваль-
ного отверстия подштамповой плиты 1 (рис. 137, а) надо подбирать
такую схему взаимного расположения первого со вторым, чтобы
деталь, наклонившись, свободно соскальзывала на провал. На-
пример, провальное отверстие в нижней плите 2 штампа смещено
влево по отношению к оси подштамповой плиты, поэтому необ-
ходимо соблюдать условие а > D, но D > с.
Если стол пресса не имеет провального отверстия или раз-
мер отверстия в подштамповой плите явно мал, то вырезанные
детали при нижнем расположении матрицы удаляются из рабочей
зоны по наклонной плоскости в плите 1 штампа (рис. 137, б)
или с помощью выгреба. Первое применяют в случаях, когда име-
ется возможность создать уклон под углом а не менее 35—40°.
Выгреб детали или отхода вручную через нишу нижней плиты
штампа нежелателен, так как снижает производительность и не
исключает поломки пресса от заклинивания (при оплошности
оператора, забывшего своевременно осуществить выгреб). Однако
12 Г. Д. Скворцов . 177
на производстве пока еще вынуждены применять этот метод. Ши-
рина выгребной ниши В при относительно небольших вырезаемых
контурах перекрывает всю деталь (см. рис. 281) и остается постоян-
ной по всей длине нижней плиты. При значительных размерах
штампуемой детали нишу выполняют с переменным сечением:
Рис. 138. Выполнение ниши (выгреба) переменного сечения в раздели-
тельном штампе при вырезаемом контуре больших размеров
узким по размеру Bi (с фронта) и широким по размеру В2 (с тыла),
позволяющим выводить деталь из-под штампа (рис. 138). Такая
планировка выгреба упрочняет плиту. Ось узкой части ниши долж-
на совпадать с осью детали, проходящей через ее центр тяжести.
Низ плиты в зоне ниши рекомендуется закрывать тонкой планкой.
Высота ниши h должна быть по возможности большей, но чтобы
прочность плиты оставалась достаточной.
Глава Ш
ШТАМПЫ ДЛЯ ПРОБИВКИ, ВЫРЕЗКИ
И ОБРЕЗКИ
ПРОБИВКА ОТВЕРСТИЙ И ВЫРЕЗКА ПАЗОВ
Местное отделение материала от штучных заготовок, анало-
гично вырезке деталей по контуру, производится в штампах
с неподвижным и подвижным съемником. Принципиальные схемы
процессов одинаковые, однако имеют свои специфические особен-
178
йости, которые прежде всего связаны с тем, что приходится опе-
рировать не с полосой или лентой, а с отдельными штучными за-
готовками. Последние подразделяются на плоские и формованные.
Частным вопросом является фиксация заготовок.
Плоские заготовки можно отрезать на ножницах или вырезать
в штампах. В первом случае они обычно имеют неточные габарит-
ные размеры в пределах, установленных допусками для резки на
гильотинных ножницах. Поэтому их стабильная фиксация обес-
печивается только при опоре на три базовые точки (рис. 139, а).
Рис. 139. Схемы фиксации заготовок:
а — отрезанных яа ножницах; б — после вырезки (об-
резки) в штампах
Замкнутая, жесткая фиксация непригодна, так как углы ах;
а2 и т. д. между двумя смежными сторонами не бывают одинако-
выми. Вырезанные плоские заготовки, а также отформованные
или обрезанные после формовки в штампах при отсутствии от-
верстий фиксируются надежно и точно по внешнему контуру
(рис. 139, б). Однако необязательно, чтобы фиксация была зам-
кнутой; достаточно, когда для этого используется несколько то-
чек, расположенных по периметру. Важно, чтобы деталь не могла
отклоняться ни в одном направлении в плоскости фиксации.
Для фиксации на ранее пробитые отверстия или пазы следует вы-
бирать по возможности наиболее отдаленные друг от друга точки
(отверстия). При наличии одновременно круглых и не круглых от-
верстий предпочтение отдается первым. Фиксаторы, в. которые
вкладывают деталь (полуфабрикат), должны иметь две зоны:
заходную и основную фиксирующую. При круглых фиксаторах
обе зоны располагаются по всей окружности (рис. 140, а), а при
некруглых возможно выполнение заходной части не по всему пе-
риметру (рис. 140, б, в). При этом переднюю часть фиксатора де-
лают ниже задней (по Отношению к фронту).
12* 179
Фиксаторы могут быть сборными из нескольких деталей
(рис. 140, в). Фронтальная стенка 1 их значительно ниже задней 2,
что облегчает укладку заготовок, так как задняя стенка осуще-
ствляет предварительную фиксацию. В качестве предварительной
h в мм S в мм
2 3 4 h = S До 1,5 Свыше 1,5 до 2,5 » 2,5 » 3,5 » 3,5
опоры целесообразно использо-
вать стандартизированные ци-
линдрические штифты. Угол
наклона поверхности заходной
части рекомендуется выполнять
в пределах р = (15^-30°).
Высота h фиксирующего по-
яска зависит от толщины S
материала (см. таблицу).
Излишняя высота цилиндрического (фиксирующего) пояска
затрудняет укладку и съем деталей. Высота заходной части должна
быть ^s2/i. При меньших значениях условия закладки детали
ухудшаются.
А-А
полученных в вырезных (обрезных) штампах
Иногда рабочую цилиндрическую часть фиксатора заглубляют
на некоторую величину а с сохранением высоты h в соответствии
с рекомендациями. Например, это целесообразно делать при кри-
волинейной поверхности в зоне крепления фиксатора (рис. 141, а)
или для усиления его посадочной части (рис. 141, б). Удобно,
180
если в конструкции штампа предусматривается возможность ре-
гулирования фиксатора по высоте (рис. 141, в).
Фиксаторы рамочного типа для фиксации по контуру при руч-
ной работе должны открываться с фронтальной стороны (см.
рис. 140, б), что обеспечивает элементарные удобства при укладке
и съеме детали, а это непосредственно связано с требованиями по
технике безопасности.
В условиях крупносерийного производства для стабильной
фиксации заготовок, поступающих с гильотинных ножниц, при-
Рис. 141. 'Схемы погружения ци-
линдрической части фиксатора
меняют досылатели-прижимы постоянного и прерывного действия,
аналогичные конструкциям, встраиваемым в штампы при обра-
ботке полосы, ленты.
Для фиксации тяжелых заготовок (преимущественно из тол-
столистового проката) их целесообразно укладывать свободно
(без усилия), что обеспечивается прижимом прерывного действия
(рис. 142, а). Прижим /, смонтированный на ползушке 2, при-
водится в движение клином 3 и пружиной 4. При размыкании
штампа пружина 4 перемещает ползушку 2 с прижимом 1 вправо
для свободной укладки штампуемой заготовки. Во время рабочего
хода клин 3 действует на ползушку и через прижим 1 фиксирует
заготовку с опорой у базовой планки 6. Эластичная прокладка 5
компенсирует возможные отклонения ширины загружаемой за-
готовки.
Для легких заготовок используют прижимы-досылатели по-
стоянного действия (рис. 142, б). Нередко в конструкции разде-
лительных штампов для обработки штучных заготовок встраивают
утопающие или шарнирно-рычажные упоры-фиксаторы. Их при-
меняют в случаях, когда по тем или иным причинам невозможно
пользоваться жесткими. К утопающим фиксаторам относятся пре-
жде всего подпружиненные. Оригинальная конструкция утопаю-
щего упора-фиксатора плунжерного типа приведена на рис. 143, а.
Под плунжером 1 в каналах корпуса находится небольшое коли-
чество масла, которое при опускании плунжера (инструментом
/ 2 3
б)
Рис. 142. Примеры конструкций прижимов-досылателей заготовок
штампа) поднимает поршень 2, сжимая пружину 3. При подъеме
ползуна поршень пружиной возвращает плунжер-фиксатор в ис-
ходное положение.
Шарнирно-рычажный фиксатор (рис. 143, б) широко приме-
няют в крупногабаритных штампах.
В штампах с жестким (закрытым) съемником в качестве ос-
новного фиксатора заготовки обычно используется ниша в съем-
нике. Последний с фронта освобождается на максимально возмож-
182
ную величину с тем, чтобы обеспечить удобство загрузки и безо-
пасность в работе. Это несомненно повышает эксплуатационные
качества штампа, однако во всех случаях закрытый съемник,
расположенный внизу штампа, требует значительного времени
на загрузку детали и, следовательно, снижает темп работы. Поэ-
тому жесткие съемники в основном применяют при наличии боль-
ших усилий съема деталей с пуансонов, когда технически трудно
использовать другие средства.
Рационально применять подвижный съемник, который, как
указывалось выше, способствует повышению стойкости пуансонов
Не рекомендуется
Рис. 144. Примеры правильного и неправильного размещения пружин съемника
относительно рабочих — режущих контуров
(особенно относительно тонких) и улучшает процесс резания.
Область применения подвижных съемников нельзя ограничить
какой-то определенной толщиной штампуемого материала, так
как это зависит от механических свойств последнего, от относи-
тельной площади размещения и возможностей упругого элемента.
Из практики известно, что при близком расположении пуансонов
иногда трудно создать необходимое усилие амортизатора при тол-
щине штампуемого металла 2—3 мм. В то же время есть немало
примеров, когда при относительно больших размерах деталей и
малом числе пробиваемых отверстий удается осуществлять съем
подвижным съемником при толщине металла 8—10 мм.
Для работы съемника огромное значение имеет положение
упругих элементов (пружин, резины и др.) относительно центра
давления пробиваемых (вырезаемых) контуров. Необходимо,
чтобы оба центра результирующих сил О и (амортизатора и
рабочих контуров) совпадали или были близки друг к другу.
На рис. 144 приведены схемы правильного и неправильного рас-
положения пружин 2 съемника 3, предназначенных для удаления
материала с пуансонов пробивного штампа, имеющего рабочие
контуры 1 и //. Вспомогательная деталь 1 при размерах съем-
ника Ах В (рис. 144, б) не позволяет симметрично разместить пру-
жины 2 на расстоянии, близком к рабочим контурам. В этом слу-
чае увеличивают размер В съемника до некоторой величины Blt
183
а иногда и в целом штампа, (рис. 144, а). Несоблюдение этого усло-
вия не дает должной эффективности работы упругих элементов.
Материал с пуансона можно снимать непосредственно рези-
ной или другой эластичной массой, например полиуретаном, ко-
торая в виде кольца надевается с натягом непосредственно на
пуансон, удерживаясь на нем силой трения. В большинстве слу-
чаев независимо от вида амортизатора (резина, пружины и др.)
эластичный съем осуществляется через твердый (обычно металли-
ческий) съемник. При сво-
бодном «подвешивании»
твердый съемник исполь-
зуется только для съема,
а при высокоточном напра-
Рис. 146. Прецизионный пробивной штамп
с жестким съемником, расположенным в верх-
ней части штампа
Рис. 145. Подпружиненный
съемник с высокоточным на-
правлением
влении он может обеспечивать точное совпадение инструментов
(см. рис. 133). Кроме того, появляется возможность крепить пуансон
к державке с помощью шарнира (рис. 145). При этом необходимо
соблюдать условие — пуансоны в процессе работы не должны
выходить из направления, так же как и съемник должен оставаться
постоянно направленным.
/В усовершенствованных прецизионных пробивных штампах
съем деталей с пуансонов и прижим штампуемой заготовки ори-
гинально выполняются при наличии жесткого съемника, распо-
ложенного в верхней части штампа. Типовая конструкция такого
штампа, предназначенная для пробивки отверстий в гетинаксе,
приведена на рис. 146. Прижим заготовки осуществляется с по-
мощью гидравлической системы. Съемник-прижим 5 прикрепляют
(герметически) к верхней плите. Державка 2 пуансонов и плун-
жер 1 перемещаются внутри плиты на величину h. В плунжер
ввернут хвостовик, связанный с прессом. Образовавшуюся ка-
меру 3 между державкой и съемником заполняют маслом, которое
через отверстие подается и в камеру плунжера. Съемник-прижим 5
с верхней плитой вступает в контакт с заготовкой и выстаивает
184
&
Рис. 147. Схемы полужесткого
съема деталей с пуансона после
пробивки отверстий
съемник 4 опускается
некоторое время, пока производится пробивка отверстий (от дви-
жущейся системы: плунжер с державкой). При этом масло в ка-
мере 3 осуществляет прижим изделия. Во время сжатия излишнее
масло перекачивается в камеру плунжера, а затем при повторении
циклов оно вновь стекает в камеру. Высокоточное совпадение пуан-
сонов с матрицей обеспечивается фиксаторами 4, которые перед
пробивкой совмещаются с соответ-
ствующими отверстиями матрицы.
Деталь укладывается в трафа-
рет 6.
Деталь с пуансонов после про-
бивки можно удалять механиче-
ским толкателем пресса (см. рис.
54), что целесообразно при боль-
ших усилиях, когда неподвижный
(жесткий) или подвижный съем-
ники установить невозможно или
нежелательно. Кроме того, широко
применяют так называемые полу-
жесткие съемники. Они имеют
жесткую опору только в напра-
влении съема детали (при’подъеме
ползуна), а в направлении ipa6o-
чего хода (при опускании: пол-
зуна) поддерживаются пружина-
ми 2 (рис. 147, а). Ступенчатые
винты 6 (или скобы) служат жест-
кой опорой для съемника 4.
Нетрудно ^сделать вывод, что
полужесткие съемники способст-
вуют увеличению щели ^между
съемником и зеркалом А матри-
цы 1 в момент загрузки заготовки
при нормальной длине пуансо-
нов 3. Это является большим пре-
имуществом по сравнению с непо-
движными съемниками. Во время
на некоторую величину h. под действием пуацсонодержателя 5.
Разновидностью полужесткого съемника является конструк-
ция, приведенная на рис. 147, б. Жесткой опорой при съеме детали
с пуансона 4 служат регулируемые по высоте скобы 1, закрепляе-
мые на направляющих колонках 2. Силовые возможности этой
схемы меньше, чем предыдущей схемы. Однако она обладает важ-
ным преимуществом — в процессе пробивки (вырезки) обеспечи-
вается прижим материала пружинами 3.
Пробивку отверстий в толстом листовом материале иногда
целесообразно производить с помощью пуансона-протяжки 2
(рис. 148), что обеспечивает более чистый срез. Штамп оснащен
185
прижимом 3 прерывного действия, работающим от пневмоци-
линдра 4 диафрагменного типа. Заготовка тяжелая, поэтому жест-
кий упор 1 закрепляют врезкой.
Рис. 148. Штамп для пробивки отверстия в швеллере с пуансоном-про-
тяжкой и прижимом от пиевмокамеры диафрагменного типа
Когда пробивается отверстие на краю толстой тяжелой заго-
товки, то во время съема пуансон работает не только на отрыв,
но и на изгиб (рис. 149). В этих случаях целесообразно применять
листового металла с пуаисоиа
при пробивке отверстия иа краю
тяжелой заготовки
пуансоны, рабочая часть которых на
участке I имеет поднутрение, что
частично или полностью предотвра-
щает их изгиб, так как угол подну-
трения у на пуансоне по величине
приближается к углу наклона а
штампуемой детали.
При наклонном расположении
(а >15°) обрабатываемой детали
(или ее участка) необходимо преду-
сматривать средства для удержива-
ния пуансона от сдвига. Иногда до-
статочно ограничиться применением
рабочей части пуансона, выполнен-
ие
Рис. 150. Рекомендуемая схема фик-
сации пуансона при пробивке от-
верстий в листовой заготовке, рас-
положенной под углом а> 15°
ной с тупым углом или керном (рис. 85). Однако надежнее, если
пуансон дополнительно хорошо пригнан с подвижным съемником,
который направлен по колонкам или работает с противоотжимом
(рис. 150).
Отверстия в боковых стенках
различной формы коробчатых де-
талей пробиваются в вертикаль-
ном или горизонтальном положе-
ниях. В этих случаях требуется
прижимать детали со стороны дна.
В частности, при горизонтальном
положении стенки коробчатой де-
тали 1, помимо прижима-съемни-
ка 3, целесообразно применять
подпружиненный боковой при-
жим 2, который с помощью шар-
нира закрепляют на верхней
плите 4 (рис. 151, а). Иногда применяют стандартизированные
ручные прижимы, монтируемые в нижней части штампа, подобно
конструкции, показанной на рис. 155. Для деталей с наклонной
о?
Рис. 151. Схемы фиксации полой детали при пробивке отверстия в ее боко-
вой стенке
образующей достаточно одного верхнего прижима 1, одновременно
выполняющего функции съемника (рис. 151, б). При этом он дол-
жен быть хорошо направлен и работать с противоотжимом 2.
187
> Штампы для одновременной пробивки отверстий в двух про-
тивоположных стенках детали (типа скобы, коробки и др.) от-
личаются от рассмотренных тем, что инструмент приводится в дви-
жение непосредственно не ползуном пресса, а через клиновые или
другие механизмы. Штампуемые детали располагаются преиму-
щественно вверх основанием. В большинстве случаев соответ-
ствующие штампы оснащаются прижимами 1 (рис. 152). Съем
с пуансонов обеспечивается или по схеме жесткого съемника 1
(рис. 152, а), совмещенного с прижимом заготовки, или от упру-
гого элемента 2 (рис. 152, б). Так как после пробивки могут обра-
Рис. 152. Схемы пробивки отверстий в боковых стенках П-образных деталей
с применением клиновых систем
зоваться заусенцы (при незаточенном инструменте), то необходимо
предусматривать принудительный съем детали с матрицы, напри-
мер от клиновой системы, расположенной с тыла штампа.
Максимальное усилие съема детали с матрицы в подобных кон-
струкциях определяют исходя из потребного усилия для среза
заусенца, наибольшая толщина которого равна zmax -f- гпр1ЯП.
Qmax = 1,25А (Zmax -f- Гприт) ГГсрг (135)
где L — общий периметр реза в мм;
Zmax — максимальный зазор в мм;
аср — допускаемое напряжение на срез материала детали;
Гприт. — радиус притупления режущей кромки (см. стр. 157).
Отверстия в двух противоположных стенках можно пробить
одновременным движением пуансонов 4 и 5 в штампе (рис. 153).
В нижней стенке детали отверстия пробиваются через «высечки»,
как промежуточную среду, образовавшуюся после пробивки от-
верстий в верхней стенке. Матрицу-вкладыш 1 делают «подвиж-
ной» в вертикальном направлении с помощью пружин 3 и винтов 2.
Детали с пуансонов удаляются подпружиненным съемником’^.
В штампах для пробивки отверстий и пазов в трубах различ-
ных сечений консольную матрицу выполняют неподвижной 1
(рис. 154, а) в случае необходимости ведения процесса при
188
Рис. 153. Схема сквозной про-
бивки отверстий одновременно
в двух противоположных стен-
ках П-образиой детали
1 2 J 5 6
Рис. 154. Варианты конструк-
тивного исполнения консоль-
ных матриц при пробивке
отверстий в трубах
189
неподвижной детали и плавающей (подвижной) (рис. 154, б).
Последнюю прикрепляют к державке 2, опирающейся на упругий
элемент 3. Неподвижную матрицу применяют при малом плече I,
а подвижную при значительном. Неподвижную матрицу необ-
ходимо проверять на прочность в опасном сечении А—А.
Если Оизг ^ ItfuaJ, то конструкция работоспособна, если же
визг > 1аызг], то следует применять конструкцию штампа с пла-
вающей матрицей или предусматривать дополнительную поддерж-
ку-опору 2 (в виде вертушки или ползушки), встраиваемую
в плиту под матрицей-оправкой 1 (рис. 154, в).
Рис. 155. Штамп с храповым механизмом для пробивки отверстий, равнорас-
положенных на цилиндрическом колпаке
При одновременной пробивке нескольких отверстий в трубе
рекомендуется осуществлять процесс по ступёням, которые обра-
зуются за счет разной длины пуансонов. Напряжения в опасном
сечении определяют, исходя из усилия одной (расчетной) ступени.
На практике’часто возникает необходимость пробивать отвер-
стия, . радиально' расположенные на боковой стенке полого ци-
линдра. При равномерном расположении отверстий целесооб-
разно оснащать штамп делительным механизмом. Один из дели-
тельных механизмов приведен на рис. 155. Деталь фиксируется
по отверстиям, пробитым ранее в ее основании, при надевании на
фиксаторы 3, запрессованные во фланец оси 1 храпового колеса.
Поджим детали с торца осуществляется откидывающейся (имеющей
шарнирное соединение) створкой 5 с вращающейся пятой 4. Пру-
жина 6 удерживает прижимное устройство в рабочем положении.
Перед каждым рабочим ходом храповое колесо 2 фиксируется по-
движной защелкой 8, получающей возвратно-поступательное
движение от пружины 9 и клина 7. Деталь во время обработки
автоматически поворачивается вокруг неподвижной матрицы.
Процесс загрузки (укладывания) и выноса (удаления) штучных
заготовок в штампах является наиболее опасным из всех этапов
190
работы оператора. Поэтому очень важно предусматривать в штам-
пах механизированные средства для выполнения этих операций.
Для мелких деталей целесообразно применять выдвижные фик-
саторы-трафареты. При мелкосерийном производстве достаточно
иметь ручные выдвижные каретки с фиксаторами, а при крупно-
серийном производстве следует их оснащать механическими при-
водами.
На практике широко используют клиновые устройства
(рис. 156), которые располагают на тыльной части штампа. Ма-
Рис. 156. Штамп для пробивки отверстия в согнутой детали
с механизированной загрузкой
трицу-глазок 3 с державкой 2 устанавливают на нижней плите
неподвижно. Рама-ползушка 1 с фиксатором-трафаретом 4 для
укладки детали 5 получает возвратно-поступательное движение от
клинового привода. Фиксатор 6 контролирует конечное положение
подвижной системы. Укладка и съем детали производятся в без-
опасной зоне, когда выдвигается ползушка.
Для загрузки и удаления более крупных деталей иногда при-
меняют систему с двумя комплектами клиновых устройств, на-
пример: при обработке тяжелой длинной детали (рис. 157). Кли-
новые устройства являются приводом двух ползушек 2, на которые
укладывают заготовки. Их загрузка осуществляется при выдви-
нутых пружиной 3 ползушках. При опускании ползуна клинья 1
задвигают ползушки (с заготовкой) в рабочую зону. Для уточнения
фиксации заготовки (в данном случае при резке на ножницах)
предусмотрены специальные подпружиненные досылатели 4 и
стандартизованный прижим 5.
Съем (удаление) готовых деталей можно осуществлять сбрасы-
вателями щелчкового типа. Подпружиненный сбрасыватель 1,
встроенный в жесткий съемник 3 пробивного штампа, в исходном
положении (рис. 158, а) является одновременно фиксатором за-
готовки. После пробивки отверстия в начале подъема ползуна сбра-
191
сыватель 1 благодаря имеющемуся на нем уклону, отодвигается
заготовкой влево, которая после съема с пуансона 4 выталкивается
из рабочей зоны пружиной 2 (рис. 158, б). /
А
Рис. 157. Штамп для про-
бивки отверстий в толсто-
листовой (тяжелой) заго-
товке с загрузочным уст-
ройством от сдвоенного
клинового механизма
Отходы после пробивки отверстий удаляются так же, как и де-
тали при вырезке, например: отход падает свободно на провал или
по наклонной плоскости. При значительном расстоянии от проваль-
ного отверстия подштамповой плиты или при его отсутствии мно-
192
гие отходы (особенно мелкие) могут удаляться из рабочей зоны
по наклонным отверстиям (рис. 159, а) или пазам (рис. 159, б).
Из технологических соображений целесообразно применять вкла-
дыш 1 или подкладки 2 с уклоном.
Рис. 159. Способы
удаления отходов
после пробивки от-
верстий
Если размер А, охватывающий группу рабочих отверстий
в штампе, незначительно больше соответствующего размера
в подштамповой плите (рис. 159, в), то рационально сужать ка-
Рис. 160. Выдвижной лоток для выгреба отходов
налы в виде воронок, что можно сделать при наличии вспомога-
тельного вкладыша 1 или непосредственно в нижней плите 2.
Углы наклона а выходов рекомендуется выполнять 40—45°.
Угол а = 35° является предельным для плоских отходов. Если
13 Г. Д. Скворцов 193
не удается вывести отходы из рабочей зоны штампа ни одним
из рассмотренных методов, то применяют сквозной выгреб. В не-
которых случаях при большом числе отверстий и когда невозможен
сквозной выгреб, пользуются ящиками-накопителями (рис. 160).
Особенно они рентабельны для мелких отходов в крупных штам-
пах с толстыми плитами. Однако необходимо соблюдать условие,
чтобы I js 2Ь. Такое перекрытие способствует удалению всех
отходов, находящихся в отверстии при одном движении лотка
(в сторону фронта).
Рис. 161. Вибролоток с механическим приводом для выноса
отходов из отдаленных мест от края плиты
Выгребы сквозные и несквозные малопроизводительны, по-
этому в крупносерийном производстве применяют более совершен-
ные средства, например вибролотки. Они могут быть с электро-
магнитным или с механическим приводом. Простой конструкцией
является конструкция вибролотка ЗИЛа с приводом от ребри-
стого клина 1 (рис. 161), прикрепленного к верхней плите штампа.
При движении вверх и вниз клин действует на двуплечий рычаг 2,
который сообщает колебательное движение лотку 3, соединенному
с ним шарниром. Система работает более надежно, когда угол а
между лотком и горизонтальной плоскостью более 5°. Поэтому необ-
ходимо стремиться к уменьшению длины наклонной части лотка I.
ОБРЕЗКА
Обрезка плоских полуфабрикатов, а также и формованных,
но имеющих плоский фланец, в принципе не отличается от про-
цесса вырезки по замкнутому и незамкнутому контуру. Штампы
194
выполняют как по схеме «матрица вверху, пуансон внизу», так и
по схеме «матрица внизу, пуансон вверху». Первую схему приме- '
няют для формованных заготовок, которые при укладке на пуан-
сон фиксируются часто по внутреннему контуру, редко на ранее
пробитые отверстия (рис. 162).
Удаление (съем) деталей из матрицы осуществляется жестким
выталкивателем пресса (рис. 163) или выталкивателями, работаю-
щими от упругих элементов (см. рис. 165, а). При незамкнутом режу-
щем контуре можно применять
жесткие (козырьковые) съемни-
ки. Фиксаторы по внутреннему
контуру должны иметь мини-
мальную высоту, чтобы легче
было оперировать с деталью.
Такая рекомендация относится
к случаям, когда формованная
Л-А
Рис. 162. Штамп для обрезки
формованной заготовки с фикса-
цией на ранее пробитое отверстие
Рис. 163. Схема крепления от-
носительно низкого фиксатора
в обрезном штампе
часть детали обеспечивает надежную фиксацию. При пологих, отно-
сительно неглубоких деталях возникают трудности при креплении
фиксатора к пуансону. Особенно если он небольших размеров.
В таких случаях иногда целесообразно предусматривать проме-
жуточную деталь 1, жестко связанную с фиксатором 2 (рис. 163),
что дает возможность крепить его винтом 3.
При обрезке некоторых деталей, фиксируемых на отверстия,
рекомендуется применять предварительную фиксацию, которая
облегчает процесс их укладки. Для этой цели используют про-
стейшие средства: штифты, планки, стандартизованные фикса-
торы, Их устанавливают значительно выше основных фиксаторов
и с некоторым зазором (0,5—1,0 мм, а иногда и до 3 мм.) относи-
тельно контура детали. Особенно целесообразно применять пред-
варительную фиксацию, когда отверстия для основной фиксации
малы нерасположены далеко от края или в глубине детали (т. е.
во всех случаях, когда неудобно надевать деталь на основные
13* 195
4
Фронт
Рис. 164. Схема фиксации
«на себя» при обрезке
длинных деталей
фиксаторы). Предварительная фиксация может быть в одной,
двух, трех и реже в четырех точках.
Если обрезается полосовая заготовка длиной Lo с двух сторон
за два приема до конечной длины L, то рекомендуется базировать
ее «на себя». Первая обрезка по рабочему
контуру А осуществляется с базой на
жесткие упоры 2 и 3 (рис. 164) с накры-
тием утопающего упора /. Когда обрезается
вторая сторона детали, то ранее обработан-
ный конец досылается до упора / (при этом
сохраняется прежняя база на жесткие
упоры 3). Упоры 2 и 3 устанавливают
выше упора /.
После обрезки детали в штампе с про-
талкиванием ее через матрицу с помощью
прижима-выталкивателя она удерживается
внизу от сил прилипания и сцепления
заусенцев с его режущей кромкой. В этом
случае рекомендуется ставить в нижней
части штампа отлипатели / (рис. 165),
которые приподнимают деталь на 5—
10 мм для захвата пинцетом или щипцами.
При этом допускается два варианта: с рав-
номерным подъемом всего контура и
с подъемом одной стороны (преимущест-
венно при больших размерах). Последний
вариант приведен на рис. 165, а. Но
иногда невозможно поставить отлипатели
из-за того, что деталь может оказаться
незафиксированной, например при неболь-
шой глубине или при плавной конической форме детали. В этом
случае осуществляют отлипание специальными подъемниками:
вручную рычагом 2 или механическими (рис. 165, б).
к Отходы, образующиеся при обрезке небольших деталей, в боль-
шинстве случаев снимаются с пуансона без разрезки на части
Рис. 165. Схемы подъема (отлипания) штампуемой детали после вырезки (об-
резки)
196
(см. рис. 162). Более крупные отходы обычно разрезают на не-
сколько частей специальными ножами. Дробление отходов на
мелкие части способствует повышению производительности, так
как появляется возможность их убирать не после каждого хода
пресса (как, например, в штампах со съемйиками), а периодически
после нескольких рабочих циклов. При этом облегчается брикети-
рование отходов и применение средств механизации.
Исполнение I
Вид А Исполнение 11
в)
Рис. 166. Способы разделения внешних отходов после
обрезки детали
Используют два основных метода разделения отходов на
части: рассечкой и перерезкой режущими инструментами. Первый
метод подобен процессу разрубки материала зубилом. Жесткой
опорой при разрезке служит матрица 1, а в качестве зубила ис-
пользуется специальный нож 2 (рис. 166, а). Вершина лезвия ножа
располагается ниже режущей плоскости пуансона 3 на = (2-г
-т-4) S. Меньшие значения относятся к более толстым материалам.
Таким образом, процесс разделения отхода начинается после
нескольких первых рабочих ударов. Верхние отходы остаются
197
всегда неразрезанными. Угол а между гранями ножа выполняется
в пределах 75—90°. Иногда целесообразно нож для рассечки от-
ходов погружать в тело пуансона на а = 0,3-s- 0,5 мм. Особенно
это важно при разделении мягких металлов толщиной S < 0,5 мм.
Разрезанные отходы могут двигаться со значительной скоростью
и их падение небезопасно для оператора, поэтому необходимо
устанавливать заградительные щитки.
Ножи-рассекатели применяют для металла толщиной не более
3—4 мм. При большей толщине затрудняется удаление сильно
искаженных отходов под ножом-рассекателем. Кроме того', сила
упругой деформации спрессованных отходов может поднять верх-
ний отход выше зеркала пуансона. Описанный способ разделения
отходов пригоден преимущественно для малогабаритных штампов.
В крупногабаритных штампах широко применяют способ резки
отходов встречными режущими инструментами. В нижней части
штампа в нескольких местах по рабочему периметру устанавли-
вают ножи 2 с обычной режущей кромкой (рис. 166, б), которые
спаривают с соответствующими выступами секций 1 верхнего
инструмента (обычно матрицы). В отдельных случаях эти выступы
делают в виде вставок 3 в основных секциях матрицы. Перепад А2
между основным уровнем зеркала матрицы и вершиной выступа
назначают в пределах 5—10 мм. Ножи 2 следует располагать без
поворота их на 180° с тем, чтобы разрезанные отходы не могли за-
прессовываться между ними (рис. 166, б). Располагать ножи по-
вернутыми между собой на 180° (рис. 166, в) не рекомендуется.
Независимо от способа нижние ножи устанавливают в местах ра-
бочего контура, обеспечивающих удобный съем отходов. Обычно
создаются условия, обеспечивающие принудительное смещение
отходов с мест разрезки. Г-образная и П-образная формы отходов
нежелательны.
Обрезка и разрезка сортового проката выполняются при обя-
зательном условии: форма одного или обоих инструментов должна
соответствовать профилю проката. Например, рабочие части
матрицы 1 и пуансона 2 в штампе для обрезки уголка (рис. 167)
изготовлены под углом р = 90°.
Формованные (или прокатанные) изделия, имеющие параллель-
ные вертикальные стенки (например, U-образные), обрезаются
в штампах, в которых один из инструментов преимущественно
матрица 3 (рис. 168, а) выполняют по профилю детали (рис. 168, б),
а второй преимущественно пуансон 1 имеет форму, обеспечива-
ющую резку вертикальных стенок «на развал». Боковые стороны
соответствующего инструмента заправляют под углем) а = 15-*-
ч-30°. Заточка профильного инструмента, имитирующего форму
обрабатываемой детали, производится обычно по торцу. Поэтому
целесообразно предусматривать возможность быстрой установки
инструмента после заточки с необходимым зазором.
Одним из рациональных методов является применение регули-
руемых секций 4 с шаблонами-ограничителями 5 для их установки.
19?
Рис. 167. Штамп для отрезки уголка
199
Рис 169. Разрезка согнутой детали
в штампе с нижним расположением
пуансона
В конструкциях штампов, подобно приведенной на рис. 168,
процесс резания протекает лучше, если их оснащают прижи-
мами 2.
Резка П- и _ГТ_-образных деталей при нижнем расположении
пуансона 1 (рис. 169) удобна тем, что пуансон или его державка 2
могут одновременно использоваться в качестве фиксатора для
установки деталей.
Резка деталей различного профиля без отхода требует испол-
нения обоих инструментов с формой, соответствующей полуфабри-
катам. Установка в штампе при-
жима также необходима, как при
обычной отрезке без жесткого
съемника.
Тонкостенные трубы круглого
сечения разрезают пуансонами-но-
жами толщиной 6i=»2S. При такой
малой толщине пуансона можно
не применять оправки-вкладыши
(внутреннююопору). Рабочая часть
пуансона 2 приведена на рис.
170, а. Центр радиуса R. реко-
мендуется располагать на линии,
проведенной из вершины пуансона
под углом у = 15°. Величину ра-
диуса R подбирают таким обра-
зом, чтобы касательная к точке О
(на диаметре трубы) проходила
под углом р не более 45°.
В конструкции штампа необхо-
димо предусматривать разъемную
матрицу, состоящую из секций 1 и 3, с охватом наружного
диаметра трубы (рис. 170, б). Обе секции, установленные в пол-
зушки 4, перед рабочим ходом сближаются клиньями 5 и затем
возвращаются в исходное положение пружинами 6. Качество среза
значительно повышается, если сходящиеся секции 1 и 3 произво-
дят обжим трубы с перемещением некоторого объема металла
вверх навстречу пуансону-ножу 2. С этой целью в секциях делают
фаски под углом а = 45°4-60°. Образовавшееся местное выпучи-
вание материала «гасит» возможный прогиб стенки трубы в пер-
вый момент резания. Величину фаски и степень обжатия (
«0
(обычно равная не более 0,02) подбирают из опыта таким образом,
чтобы не оставалось следов вмятины ножа (с сохранением круглой
формы трубы). Обжим трубы осуществляется только на небольшом
участке I >=& 3-^5 мм.
Тонкостенные трубы прямоугольного сечения можно разрезать
также без внутренней оправки, но только при достаточной их
жесткости. Последнее определяется опытным путем. Имеются
200
в виду трубы с относительно небольшой меньшей стороной пря-
моугольника А (ориентировочно А 20S). Сечение трубы в штам-
пе должно располагаться так, чтобы меньшая сторона прямоуголь-
ника была направлена навстречу пуансону.
Обрезка концов тонкостенных труб различного профиля —
более сложный процесс, чем разрезка, и обычно осуществляется
при внутренних оправках-матрицах с режущей кромкой, которая
спаривается с пуансоном.
вид Б
Рис. 170. Схема разрезки круглой трубы в штампе
В основу метода обрезки тонкостенных круглых труб без
внутренних оправок, разработанного автором, положен иной вы-
бор направления обработки по сравнению с существующими ме-
тодами. Если при обрезке Влтнтампах с оправкой (или при фрезе-
ровке) направление движения инструмента совпадает с осью спа-
риваемой другой круглой детали (трубы или вала) в соответствии
со стрелкой Г (рис. 171, б)\ то при данном методе пуансон дви-
жется в направлении, указанном стрелкой В (относительно трубы
меньшего диаметра).
На рис. 171, а приведен штамп для обрезки конца трубы, спа-
риваемой под углом 90° с другой трубой, имеющей больший диа-
метр. Конфигурация соответствующего пуансона 3 в плане вы-
полнена по кривой Е (рис. 171, б), а заточка боковых его сторон
аналогична заточке пуансона на рис. 170, а. Процесс резания
протекает успешно, когда ширина 6 верхней кромки трубы не
201
более (0,14-0,2) S или равна нулю. В этом случае пуансон не сми»
нает стенку трубы и создает условия для свободного отделения
отхода в виде стружки по обе стороны пуансона 3. Штамп оснащен
прижимом 4 с направлением относительно матрицы 1 по пилонам 5.
Матрица 1 выполнена в виде местной вставки. Установка противо-
отжима 2 для пуансона обязательна.
Края стенок коробок (круглых, прямоугольных и другой формы
из тонколистового материала) обрезаются в специальных штам-
пах, в которых один из инструментов совершает возвратно-посту-
пательное движение в направлении, перпендикулярном обраба-
тываемой стенке.
Рис. 171. Штамп для обрезки конца трубы
Пуансон 4 (рис. 172) закреплен жестко в верхней плите, а
матрица 1 смонтирована на подвижной державке 5. Державка
свободно опирается на плиту буфера 7. Матрица 1, державка 5 и
выталкиватель-прижим 2 могут перемещаться в горизонтальной
плоскости на величину зазора г.
Предварительно вытянутая заготовка (с неровными краями)
укладывается на выталкиватель 2, предварительно фиксируясь по
матрице 1. При опускании ползуна ловитель 3 окончательно фик-
сирует заготовку и вводит ее в матрицу на высоту изделия h,
которая контролируется ограничителем 9. После этого вся по-
движная система начинает двигаться вниз. Державка 5, имеющая
специальный профиль, при опускании скользит по кулачкам 6,
имеющим также специальный профиль. Благодаря этому матрица
получает движение в горизонтальной плоскости одновременно по
двум направлениям: справа налево (слева направо) и спереди на-
зад (и наоборот). При взаимодействии режущих кромок матрицы 1
и пуансона 4 в горизонтальной плоскости происходит срез стенок
202
коробки по высоте h. Когда ползун пресса поднимается, то пру-
жины 8 через плиту 7 и державку 5 возвращают матрицу 1 в исход-
ное положение. Одновременно выталкивателем приподнимается
готовая деталь, съем которой с ловителя 3 осуществляется отли-
пателями.
В процессе резания возникает отжимающая сила N, ей противо-
действует усилие пружин 8. Приняв силу N равной 0,ЗРс, сум-
Рис. 172. Штамп для обрезки’края стенок коробки (любой формы)
марное усилие прижима Qnp, которое должны развивать пружины 8
(или заменяющие их другие упругие элементы), определяют по
формуле
Qnp = 0,3 -у ocpS == 0,1 5LctcpS,
где L — общая длина периметра резания в мм\
аср — напряжение на срез в кгс1мм2\
S — толщина штампуемого материала в мм.
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ШТАМПЫ ОДНООПЕРАЦИОННЫЕ
ДЛЯ ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ
Глава!
ГИБКА
КЛАССИФИКАЦИЯ ШТАМПУЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
И ТРЕБОВАНИЯ К ШТАМПАМ
В штампах гибка выполняется преимущественно из полу-
фабрикатов, предварительно заготовленных в разделительных
штампах или на ножницах. Кроме того, широко распространены
заготовки из сортового проката, труб и проволоки.
Детали, получаемые гибкой, можно классифицировать по
форме изгиба и по расположению заготовки в штампе при выпол-
нении операции. Простейшей формой изгиба является одинарный
изгиб под углом у (рис. 173, / и //) с симметричным расположе-
нием полок. Штампы, в которых выполняется этот изгиб, называют
штампами для V-образной гибки. Возможны два варианта V-об-
разной гибки: с относительно малым радиусом закругления пуан-
сона Rn (обычно равным минимально допускаемому радиусу
изгиба для исходного материала) и с большим радиусом закруг-
ления Rn > 2S. В первом случае радиус изгиба образуется за
счет свободной гибки без правки материала в зоне радиуса, а во
втором — необходима правка.
Изгиб заготовки под углом у можно также получить защемле-
нием одной части заготовки при горизонтальном ее положении
или с наклоном на небольшой угол а (рис. 173, III). На практике
распространена одновременная гибка двух углов с направлением
полок в противоположные стороны (рис. 173, IV) и в одну сторону
(рис. 173, V).
Детали с числом перегибов более двух (рис. 173, VI)
обычно штампуются за несколько переходов. При наличии спе-
циального оборудования подобные детали получают в одном ра-
бочем ручье с помощью сложных механизмов.
Изделия типа свертываемых втулок, петель и т. д. выполняются
с помощью операции завивки (рис. 173, VII).
204
При относительно небольшой кривизне возможна гибка дета-
лей из трубных заготовок (рис. 173, VIII). Скручиванием плоских
заготовок получают детали криволинейной формы (рис. 173, IX).
Ряд сложных деталей, подвергаемых гибке, требует одновре-
менного выполнения других процессов (формовки, вытяжки и др.),
Рис. 173. Примеры форм деталей, получаемых гибкой
в штампах
без которых невозможно обеспечить высокую точность формы и
размеров. К ним относятся листовые детали а также^ детали,
сгибаемые из профильного проката.
При гибке, как и при любых формоизменяющих операциях,
в отличие от разделительных, не нарушается целостность заго-
товки, но изменяется ее форма.
В большинстве случаев гибочные операции выполняются с прав-
кой материала. Поэтому предъявляются повышенные требования
к прочности штампов. Жесткость конструкции штампа, как перво-
степенное условие, необходимо учитывать не только в зависимости
205
от потребного усилия, но и в зависимости от развиваемого давления
пресса. Следовательно, необходимо предусматривать повышенный
’запас прочности несущих деталей.
Работа формоизменяющих штампов, в том числе гибочных,
обычно связана со штучными заготовками, которые часто загру-
жают вручную. Поэтому необходимо обращать особое внимание
на соблюдение техники безопасности.
В конструкциях гибочных штампов следует в большей степени,
чем в разделительных штампах, использовать взаимо- и быстро-
заменяемые рабочие элементы. Частое применение буферных уст-
ройств пресса требует совмещения с ним подвижных деталей
штампа (преимущественно прижимов) с использованием отверстий
под буферные шпильки (если они имеются).
ОДНОУГЛОВАЯ ГИБКА ЗАГОТОВКИ
V-ОБРАЗНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Схемы штампов для V-образной гибки представлены на рис. 174.
Первая схема (рис. 174, а) без прижима штампуемой заготовки
применяется с относительно малой условной глубиной рабочей
полости матрицы
hycjt < 0,7 (7?„ + 5S).
Радиус закругления матрицы принимают RM = (1,5-5-2) S.
Если радиус закругления на пуансоне Rn = S, то hyCA « (4-5-5) S.
Данные рекомендации основываются исходя из наличия мини-
мально необходимой величины прямоугольного участка х 3S,
что является основой для построения рабочей полости матрицы при
любых других радиусах Rn и RM. Радиус в основании рабочей
полости матрицы Ro должен соответствовать наружному радиусу
изделия только в случаев, если RHu3d > 2S. При меньших значе-
ниях Rhus9 допускается RQ выполнять меньше RHu3d- Общая вы-
сота матрицы Н должна составлять ориентировочно 2Иусл. При
тяжелых условиях работы целесообразно производить врезку
матрицы в плиту штампа. Угол изгиба штампуемой детали можно
выполнять в значительных пределах (от угла у несколько мень-
шего 180° до угла у 15-5-20°). Малая величина у зависит от
допускаемого изгиба материала и стойкости пуансона.
Свободную гибку без прижима рекомендуется применять при
относительно длинных заготовках, когда их общая длина до из-
гиба превышает «раствор» матрицы L на (2-5-4) S. Следует отме-
тить, что заготовки при свободной гибке могут смещаться от цен-
тра изгиба. Абсолютная величина этого смещения тем меньше,
чем меньше размер L и глубина матрицы. Кроме того, при
относительно неглубоких матрицах невозможно осуществить
правку всей полки детали. Поэтому данный метод гибки приме-
няют для деталей, не требующих высокой точности.
206
Вторая схема гибки (рис. 174, б, в) более совершенна. Созда-
нием необходимого прижимного усилия можно обеспечить полу-
чение полок одинаковой высоты А с достаточной точностью.
Функции прижимов выполняют преимущественно круглые стер-
жни. Для узких деталей достаточно одного стержня в центре ма-
трицы, а для широких — не менее двух. Прижим допускает вы-
полнение матрицы со зна-
чительной глубиной Иусл
(в пределах величины хода
тарелки буфера). Возмож-
но ведение процесса с прав-
кой полок детали и, сле-
довательно, с обеспечением
их плоскостности. В рас-
сматриваемых схемах реко-
мендуется соблюдать усло-
вие, чтобы ширина пуан-
сона С не выходила за
пределы прямолинейных
участков матрицы.
Если давление на буфер
пресса передается через
отверстия подштамповой
плиты, то можно приме-
нять местные траверсы 1
с промежуточными шпиль-
ками 2 (рис. 175).
Матрицу с малой глу-
биной (рис. 174, а)
обычно изготовляют цель-
ной, а с большой глуби-
ной — секционной с при-
менением врезки (рис.
174, б). При легких рабо-
тах можно использовать
врезные шпонки. Размер
секции не должен быть менее 0,5/г^ при глубине врезки /i2^/ii- Сек-
ционный инструмент по жесткости не должен уступать цельному.
Угол между полками V-образной детали образуется по матрице
(если не учитывать пружинения), поэтому процесс формования
возможен при пуансоне с углом рабочей части <ра, меньшем соот-
ветствующего угла детали. Например, при угле детали <р = 90°
можно применять пуансон с углом <р2 = 60° (рис. 174, в). При
этом рабочая полость матрицы выполняется с углом <Pi = 90°
(если не учитывать пружинения материала). Допускается еще
меньшая величина угла <р2, но это снижает стойкость пуансона.
Любая, даже незначительная, разница между углами <pi и <р2
исключает возможность процесса гибки с правкой сторон детали.
207
V- или U-образная гибка может успешно выполняться при
верхнем расположении матрицы (рис. 176). В этом случае заго-
товка укладывается на поворачивающиеся поддержки-фиксаторы 2
или пружинные пластины (рессоры). Исходное (горизонтальное)
положение поддержек обеспечивается пружинами растяжения 1.
Данный штамп предназначен для гибки вкладышей подшипников.
Пуансон выполнен составным. Верхняя часть 3 подвижная (от
буфера пресса через шпильки 4) и служит для подъема (отлипа-
Рис. 175. Установка местной траверсы при несовпадении оси гибки с отвер-
стиями под буферные шпильки подштамповой плиты в крупногабарит-
ном штампе
ния) готового вкладыша. Приподнятый вкладыш сползает с пуан-
сона и удаляется из рабочей зоны благодаря наклону станины
пресса.
Гибка прутков и сортового проката в принципе не отличается
от гибки листов. Однако в процессе пластического деформирования
прутки и прокат легко теряют устойчивость в направлении, пер-
пендикулярном движению инструмента, поэтому следует рабочие
поверхности пуансонов и матриц выполнять с профилем (полу-
профилем) соответствующего проката. Например, при гибке прут-
ков на матрице и пуансоне разделывают полукруглые канавки (см.
рис. 204 и 208). В гибочных штампах для обработки деталей типа
уголков, швеллеров или прямоугольного проката «на ребро»
обеспечиваются условия, исключающие изгиб вертикальных
стенок.
В V-образных штампах можно получать детали гибкой в не-
скольких местах последовательным формообразованием с измене-
нием фиксации. Обработку можно производить в простых, обычно
208
переналаживаемых штампах, а также в нескольких штампах
(рис. 177, а). Для этой цели используют кромкогибочные штампы
(кант-прессы) со стандартизованными инструментами. Гибку в не-
Рис. 176. Штамп для U-образной гибки с матрицей в верхней части
штампа и подпружиненными рычажными фиксаторами
сколько приемов применяют и для получения деталей, имеющих
неполную (а иногда и полную) окружность. Обработку про-
изводят в одном штампе с помощью последовательных ударов
(рис. 177, б).
Рис. 177. Примеры гибки по V-образной схеме последова-
тельным формообразованием
14 Г. Д. Скворцов
209
Рис. 178. Эластичная матрица (из
полиуретана) в штампах для V-об-
разной гибки
Пружинение деталей в процессе V-образной гибки и меры,
принимаемые для получения правильного угла (профиля), описаны
в работе [41].
Также успешно получают листовые детали V-образной формы
в штампах с эластичной матрицей (рис. 178), например гибкой в по-
лиуретановой среде. Твердость по-
лиуретана по Шору 90—95. Обя-
зательным условием является уста-
новка контейнера. В качестве эла-
стичной массы можно использо-
вать и некоторые сорта твердой
резины. Эластичная среда способ-
ствует сохранению чистой поверх-
ности деталей без следов малей-
ших повреждений, что важно для
деталей с различными защитными,
декоративными покрытиями, нане-
сенными на исходный материал,
а также для деталей из мягких
металлов.
Потребное усилие для V-образной гибки в штампах опреде-
ляют, рассматривая заготовку как балку, свободно лежащую на
а)
Рис. 179. К оп-
ределению уси-
лия при V-об-
разной гибке:
а— пр омежуточ-
ные положения
заготовки в про-
цессе гибки; б—
расчетная схема
двух опорах. Скользя полками по рабочим ребрам матрицы, за-
готовка при гибке под действием реактивной (распирающей) силы 7?
и силы трения Т (рис. 179) подвергается внешнему изгибающему
210
Рис. 180. Изменение усилия
Р при V-образиой гибке в за-
висимости от пути t пуансона
моменту. Максимальная деформация наблюдается в тангенциаль-
ном направлении (вдоль оси заготовки). Наружная зона заго-
товки (по отношению к центру кривизны) испытывает деформацию
растяжения, а внутренняя — деформацию сжатия. Одновременно
пластическая деформация наблюдается в одном или в двух других
взаимно перпендикулярных направлениях — радиальном и по-
перечном.
Величина усилия неодинакова на всех этапах движения ин-
струмента. Она зависит от степени прогиба материала и, следова-
тельно, от изменения «плеча» х. На
ее величину влияет также расстоя-
ние L между центрами радиусов за-
кругления матрицы гм. В начале про-
цесса усилие начинает резко возра-
стать, затем оно некоторое время
остается постоянным. При касании
материала наклонной плоскости ма-
трицы оно вновь начинает быстро
увеличиваться вследствие правки
(рис. 180). Согласно работе [29], ма-
ксимальное усилие гибки будет при
угле изгиба а = 154-30°. Этому мо-
менту соответствует наибольшее
упрочнение материала. При расчетах
принимаем, что максимальное уси-
лие достигается при а = 254-30°.
Если процесс оканчивается прав-
кой, то в конце опускания ползуна
усилие еще резче увеличивается, что связано не с гибкой,
а с правкой материала и с точностью регулировки «закрытой вы-
соты» штампа. Для определения отношений между усилиями, дей-
ствующими на одной стороне изгибаемой заготовки, составим
уравнение равновесия моментов внутренних и внешних сил
(рис. 179, б):
С / 2 \
Muae = Rx + liR^- = R (136)
где Мизг — изгибающий момент внутренних сил;
цР — сила трения между заготовкой и ребром матрицы;
р — коэффициент трения, значения которого приведены
на стр. 122.
Размер х определяем из геометрических соотношений
(рис. 179, б):
+ S + <!37>
Изгибающий момент для одного изгиба детали прямоугольного
14* 211
Течения (листовой, Амосовой заготовки) рассчитывают по фор-
мулам:
а) без учета упрочнения металла [47]
М0=₽Вог^-, (138)
где от — предел текучести в кгс/см2;
В — ширина заготовки в см;
Р — безразмерный коэффициент Лодэ, для данного случая
р ~ 1,15;
S — толщина материала в см;
б) с учетом упрочнения металла [151
Alow = ^(l,5 + ee)ae. (139)
При гибке деталей из заготовок круглого сечения изгибающий
момент с учетом упрочнения рассчитывают по формуле
МОупр = 0, Id3 (1,7 + ев) <гв) (140)
где ев — относительное удлинение данного материала при растя-
жении образца в момент начала образования шейки;
d — диаметр круглой заготовки в см:
Из формулы (136) находим
Р = - (141)
после подстановки значения х получаем
R = —у-----------г. (141')
2Eos"a — $ + гм) + Н ~2~
Усилие Р, воспринимаемое пуансоном без правки материала,
определяем из уравнения проекций всех действующих сил на вер-
тикальную ось:
Р — 2R cos a — 2р. Р sin a = 0 (142)
и при прижиме (буфере)
Р — 2R cos сс — 2р7? sin a — С/буф — 0. (143)
Коэффициент 2 показывает, что силы R и р7? действуют одно-
временно на правой и левой сторонах штампа. Таким образом,
усилие гибки без правки материала определяют по формуле
Р = 2R (cos a + р sin a) $буф. (144)
После подстановки значений R и Мизг и некоторых упрощений
получим формулы для расчета усилий гибки заготовок:
212
1) прямоугольных:
а) при любом угле а
р^— (1.5 + е») ст» (cos а 4-р sin a) j & .
CqS а-3 tg a (rn + S + rM) + 1,5pS
б) при а = 30° и при среднем значении ев = 0,2
р ______ 1,7BSZ ст8 (0,866 + 0,5р) । л /1 4ra
г°шах“ 1,73 (£—^-5-^) + l,5pS ф < °'
2) круглых:
а) при любом угле а
n __ 0,2d3 (1,7 + ee) (cos a + р, sin a) a8 , n . ,1474
У О — —г-----------------------j- + Чбуф, (14/)
-2^-a- tg « + d + rM) + p-^-
б) при a = 30° и ee = 0,2
p _____ 0,66d3CT8 (0,866 4“ 0,5p) , л /. до\
°max“ L — (rn + d + rM) + 0,865pd -ГЧбуф-
Прижим с силой <2буф необходим для исключения сдвига из
зафиксированного положения заготовки в процессе гибкие что
возможно от многих причин и прежде всего от неравенства рас-
стояний между осью прижима и опорными точками матрицы) от
разной величины радиуса закругления рабочих кромок матрицы гм
и др. Это нарушает равенство угла а с левой и правой сторон и,
следовательно, создает различные силы торможения р/? на рабочих
кромках матрицы.
Если предположить, что сила торможения р/? действует только
на одной стороне штампа (условно отбрасываем действие силы рУ?
на противоположном ребре матрицы), то силу Q можно определить
из зависимости (рис. 181)
pQ рУ? cos а, (149)
где pQ — сила торможения, создаваемая буфером (прижимом).
Подставив значение 7? из формулы (142), получим
pQ> . (149')
— 2 (cos а -f- р sin а) v '
ИЛИ
Pcosa
2 (cos a p sin a)
(150)
Сдвиг детали наиболее вероятен в первой стадии процесса,
когда начинается изгиб. Для приближенных расчетов можно при-
нимать угол a = 15°. Например, в этом случае сила Q для низко-
углеродистых сталей будет
“ 2 (6,966 4- 0,35-0,259) ~
213
Высокоточным изготовлением инструментов можно снизить
усилие прижима на 25—50%.
Максимальное контактное напряжение, возникаемое на по-
верхности детали при действии прижима, можно рассчитать по
формуле ___
отах = 0,418 (151)
где Q — усилие прижима в кгс;
Е — модуль упругости штампуемого материала в кгс/мм*;
В — ширина детали в мм;
Rh — наружный радиус детали в месте изгиба в мм.
Рис. 181. К расчету усилия прижима Q при V-образной гибке
Кроме того, Отах можно также определить по формуле
tfmax = 0,59 ’|/Г, (152)
где М = + 4-; и Е2 — модули упругости соответственно
£2
материала штампуемой детали и
материала прижима в кгс!см?.
Расчеты показывают, что часто максимальное контактное нап-
ряжение превышает предел текучести оу. Однако нагрузка в основ-
ном статическая, поэтому заметных вмятин на материале не наб-
людается. Ширину и глубину вмятины на детали (рис. 181) опре-
деляют по формулам:
& = 2,14|/в^, (153)
6 = 0,65M41g^, (154)
где b — ширина вмятины в см;
6 — глубина вмятины в см.
214
ОДНОУГЛОВАЯ ГИБКА С ПРИЖИМОМ ЗАГОТОВКИ
Гибка с защемлением (прижимом) штампуемой заготовки вы-
полняется по нескольким схемам, из которых основные три: при
неподвижной горизонтальной заготовке (рис. 182, а), с опускаю-
щейся (в процессе гибки) горизонтальной заготовкой (рис. 182, б)
Рис. 182. Одиоугловая (Г-образиая) гибка с защемле-
нием (прижимом) исходной заготовки в горизонтальном
положении:
а — при неподвижном пуансоне; б — с неподвижной
матрицей
и с наклонным расположением заготовки (рис. 188). Первые две
схемы идентичны. В одном случае полуфабрикат укладывается го-
ризонтально на неподвижный пуансон 1 (рис. 182, а) и после за-
щемления прижимом 2 отгибается верхним инструментом 3. В дру-
гом случае процесс начинается с укладывания полуфабриката на
215
прижим 2 (рис. 182, б). Из схем видно, что угол изгиба детали у не
может быть менее 90°.
Для определения возникаемых усилий составим уравнение
равновесия моментов внутренних и внешних сил (рис. 183, а):
М — Rx — р7?^- = 0. (155)
Плечо х определяется расстоянием между переменными точ-
ками контакта заготовки А и Б. Эти точки опоры расположены
Рис. 183. К силовому расчету одноугловой гибки с прижимом заготовки
в горизонтальном положении:
I, II, III, IV — последовательность выполнения процесса
на поверхности закругления пуансона и матрицы. Из геометриче-
ских соотношений имеем
х = (rM + S + rn) tg . (156)
После подстановки значения х в формулу (155) и некоторых пре-
образований получим
R- М (157)
(гм + S + гя) tg + Ц -g-
Составляем вертикальную Роп уравнение проекций всех действующих ось: — 7? sin р — рД cos р — Qgj/ф = 0, сил на (158)
откуда Р 216 on = R (sin Р + |Л cos Р) + Qgytfi. (159)
После подстановки в формулу (157) значения М из формул
(139) и (140), а затем найденного значения R — в формулу (159),
получаем формулы для потребного усилия (при любом значении
угла 0) без правки детали:
для заготовок:
прямоугольных
BS2 (1,5 + Sg) (sin Р + Н COS 0)
6 [(Гя+ S -ь О1) tg + М -£-]
+ О.буф>
(160)
круглых
Ро0П
0,Id3 (1,7 -|- е8) (sin р + ц cos Р) ав
(<и + 4 + I’n) tg + М ~2~ \
+ <2буф-
(161)
X мм
Рис. 184. Изменение плеча х в процессе
гибки в зависимости от угла 0 (рис. 183)
Наибольшее усилие дости-
гается в момент, когда угол
0 = 30ч-40°, что соответст-
вует углу а = 30 ч-35° при
V-образной гибке. Однако
в отличие от V-образной гиб-
ки, более резко сокращается
плечо х при сближении ин-
струментов, которое при за-
вершении процесса перехо-
дит через нуль. С уменьше-
нием плеча х увеличивается
усилие, необходимое для гиб-
ки. Изменение длины плеча
зависит от изменения угла 0
(рис. 184). При угле 0 — 90°
xmax = rM + S+ гп, а при 0 = 0, х = 0 и момент от реактивной
силы R с плечом х исчезает. Однако после совмещения уровней
центров радиусов гм и гп при дальнейшем опускании пуансона
появляется новый внешний момент от силы R± с переменным пле-
чом у (рис. 183, б—III), которое возрастает от нуля до z/max (при
завершении процесса). Таким образом, процесс гибки в штампе
при рассматриваемой схеме с углом гибки детали у = 90° можно
разбить условно на три этапа:
1 — от начального контакта заготовки с подвижным инст-
рументом (рис. 183, б—1) до совмещения уровней центров радиу-
сов скругления рабочих элементов матрицы гм и пуансона гп
(рис. 183, б—II и III);
2 — протягивание штампуемого материала через зазор г между
матрицей и пуансоном (рис. 183, б—IV);
3 — правка защемленной полки детали (если это предусматри-
вается процессом).
В первой стадии осуществляется основной изгиб заготовки
без четкого соблюдения геометрии детали. Наибольшая реактив-
217
ная сила 7? возникает при малом значении угла р, когда плечо х
стремится к нулю. После перехода через нуль происходит догиба-
ние (спрямление) полки детали под действием момента М = Riy
со значительно меньшими усилиями. Максимальное усилие гибки
определяют при угле Р 10° по формулам для заготовок:
прямоугольных
n BS2 (1,5 + ев) (0,174 + 0,985и) ив , п
*Отах------Г--------------' 4 1 ЧбИФ
6 ^(Ли + S -f- гп) 0,0875 -|- [1 -g-j
круглых
п 0,Id3 (1,7 4-М (0,174 4-0,985р.) ав , Л
“Отах — d *” ^бУФ'
0,0875(rJ„+d4-rn)4-p~ .
Так как в процессе гибки плечо х достигает относительно малых
значений, то заготовки не скользят по ребру матрицы, а тормо-
зятся. На контактной поверхности возникают большие напряже-
ния, которые можно определить по формулам (151) или (152).
В отдельных случаях они значительно превышают предел текуче-
сти (особенно при толстых высокопластичных материалах), что
вызывает появление вмятин на внешней поверхности штампуемой
детали.
Величина контактных напряжений во многом зависит от раз-
мера радиуса закругления матрицы гм. Чем больше радиус, тем
меньше напряжение на контактной поверхности детали, поэтому
при гибке деталей из толстолистового высокопластичного металла
необходимо применять возможно больший относительный радиус
матрицы -у- (желательно -у- «=< 5ч-7).
При форме рабочей части матрицы, приведенной на рис. 195, б,
уменьшается резкость изменения плеча х и, следовательно, про-
цесс гибки проходит более плавно. Усилие проталкивания детали
через зазор матрицы (во второй стадии гибки) определяют с уче-
том силы трения
Тпрап =
г, М
но так как Ri =
то
= (164)
где М — изгибающий момент, рассчитываемый по формулам
(139) и (140).
Общее усилие, необходимое для преодоления сил сопротивле-
ния (трения) на втором этапе гибки, с учетом силы трения f между
подвижным инструментом и противоотжимом (см. рис. 185, а)
тРобЩ I1 у ' у
218
или
p’wta = T(l* + n' (16S)
Минимальное усилие буфера можно рассчитать, исходя
из условия сохранения прямолинейности заготовки и преодоления
сил сопротивления. Для того чтобы устранить прогиб заготовки,
необходимо предотвратить изгибающий момент, который мог бы
вызвать искривление материала. у
Полагаем, что прогиб возможен прежде /всего в середине
I „ .
зажатого участка на расстоянии от крайней опорной точки
(рис. 183, а) и что на всей длине I действует равномерная нагрузка,
тогда уравнением максимального момента будет
= (166)
где q — интенсивность нагрузки в кг/мм-,
I — расстояние между центром радиуса закругления детали
и крайней противоположной точкой контакта заготовки
с прижимом в мм.
Приравняем Л4тах моменту внутренних сил (138)
ql» __ l,15B<TsS2
8 “ 4
откуда
(167)
Минимальное необходимое усилие буфера
и после подстановки значения q
n 2,3BorsS2 . М . ~ ,со.
^mln —— + V(и + Z)> (168)
где os—экстраполированный предел текучести в кгс!мм?.
Найденное минимальное усилие обеспечивает устойчи-
вость заготовки в плоскости прижима с преодолением силы трения.
Усилие С^вуф можно также рассчитать, исходя из потребного
усилия для удерживания заготовки от сдвига в процессе гибки
(если она не зафиксирована на отверстия или не удерживается дру-
гими дополнительными средствами). Для того чтобы заготовка не
сдвигалась, необходимо соблюдать условие (рис. 183)
sin Р,
отку а
Фбуф R sin р,
219
но так как
п __ ____Роп____
А sin 0 + р cos 0 ’
то
®биФ = sin 0 + н cos 0 ’ (169)
где Роп — определяют по формулам (162) и (163) без последнего
члена.
Полагаем, что наибольший сдвиг вдзможен при угле 0 = 75°
(что соответствует а 15° при V-образной гибке).
Принимая значение р = 0,3 (средняя величина для металлов
средней пластичности), получим
Q Роп. -0,966 0,966РОЛ Л7СП
^буф^ 0,966 + 0,3-0,259 1,04 ’ ' '
В приближенных расчетах принимаем фбуф = Роп- Если
сравнить результаты расчета по формулам (168) и (170), то нетрудно
убедиться в том, что для большинства примеров гибки результаты
расчета по формуле (168) будут меньше, чем результаты по формуле
(170) (если не учитывать случаев, когда зажимаемая часть заго-
товки имеет относительно малую длину I, что в практике редко
встречается). Следовательно, если заготовка не удерживается,
кроме прижима, никакими дополнительными средствами (с фикса-
цией на отверстия, выступы и др.), то для большей гарантии необ-
ходимо подбирать буфер с усилием Qey* Роп-
Формулы (164) и (165), (168) и (170) пригодны для случаев,
когда между пуансоном и матрицей зазор z Smax. Если же зазор
г < Smax (что иногда необходимо для производства), то для загото-
вок толщиной Smax необходимо дополнительное усилие N для
протягивания материала через уменьшенный зазор. Это усилие
значительно превышает силу Тпрот, определяемую по формуле
(164). Усилие JVmax можно рассчитать по формуле
A^max qFlP, (171)
где q — давление, возникающее между штампуемым материалом
и инструментом при уменьшенном зазоре г, в кгс/мм2;
Fr — площадь контакта между штампуемым материалом и ма-
трицей в мм2.
Поскольку фактическая разница между 5шах и г бывает при
гибке невелика, то в приближенных расчетах можно принимать
<7 ауслсм, (172)
где оусЛсм — условное напряжение на смятие, вуслсм 0,5аг
с учетом того, что происходит местное касание.
В особых случаях (при зазоре z << Smln) давление может при-
ближаться к пределу текучести аг, но, как уже указывалось, для
220
гибки это не характерно. Общее усилие, необходимое для преодоле-
ния сил сопротивления вдоль вертикальной оси на втором этапе
гибки при гинстр < Smax, определяют по формуле /
Робщг <s = qF“Ь qFif \
£ х max У
или
Робщг<$ = q (pFi + fF2), (173)
z ° max
где F 2 — площадь контакта между подвижным инструментом и
противоотжимом.
Усилие буфера
0буфг<5 1,25g (pFj + fFs), (174)
omax
где 1,25 — коэффициент, предусматривающий минимальный запас
усилия буфера, необходимый для сообщения движения рассматри-
ваемой системе.
Конструкция штампа становится
надежнее, если защемленная часть
заготовки фиксируется на отверстие
фиксатором 2 (рис. 185, а), выступом
в пуансоне 2 (рис. 185, б) или на вы-
а) б)
Рис. 185. Штамп для гибки одного угла с фиксацией заготовки на отвер-
стие (а) и на выступ (б)
резы. Необходимо, чтобы такие штампы оснащали прижимами / .При
этом обеспечивается высокая точность размеров штампуемых дета-
лей и не требуется применения особо сильных буферов. Достаточно
ориентироваться на силу О.буф, подсчитанную по формуле (168),
а в некоторых случаях (при невысоких требованиях к точности
детали) допускается и несколько меньшее усилие для прижима
заготовки.
В частных случаях полуфабрикат удерживается от сдвига
ранее выполненными перегибами. Примером может быть штам-
повка скобы сложной формы за два перехода. Заготовка после
первого перегиба (рис. 186, а) выполнена в первом гибочном штампе
(на рис. 186 не показан). Вторая операция гибки осуществляется
в штампе, приведенном на рис. 186, б. Положение пуансона 1 и
прижима 2 соответствует началу процесса.
221
Из конструкций штампов (рис. 185 и 186) видно, что при одно-
сторонней гибке применение противоотжимов обязательно. В боль-
шинстве случаев они являются непосредственной опорой для по-
движного инструмента. Но иногда, по конструктивным соображе-
ниям, их приходится выносить в другие места, как например
в штампе, показанном на рис. 187. Пуансон 2, матрица 3, противо-
отжим 4 и прижим 1 глубоко врезаются в плиты.
Вторая принципиальная схема одноугловой гибки с наклонным
расположением заготовки (рис. 188, а) обеспечивает получение де-
Рис. 186. Пример расчлененного
процесса гибки
талей с различным углом изгиба.
Кроме того, появляется возможность
для корректировки угла изгиба у
с учетом пружинения штампуемого
материала. Подобные конструкции
позволяют производить правку одно-
временно двух полок детали, что
Рис. 187. Гибочный штамп с про-
тивоотжимом, расположенным на
некотором расстоянии от пуансона
невозможно выполнить при вертикальном расположении одной
полки детали. Эта схема более рациональна по сравнению с пер-
вой.
Уравнение равновесия моментов имеет вид
М-Я2х-1х/?24 = 0. (175)
Для вывода формул принимаем такое исходное положение ин-
струментов, при котором линия о2о2, проходящая через центры
радиусов закругления матрицы и пуансона, располагается гори-
зонтально (рис. 188, б). Из геометрических соотношений имеем
х = (rM + rn + S) tg а. (176)
На основании формул (175) и (176) получаем
^г =--------------------S-. (177)
(гм + гп + S) tg а + р -g-
222
Составим уравнение проекций всех действующих сил на верти-
кальную ось без учета сил трения между прижимом и секциями
матрицы: Э
Роп ~ Рг sin а — cos а — — pQp^-cos ф-sin ф = О,
(178)
откуда
Pon = Рз (sin а +^Р cos а) + 0,буф (1 + ц cos ф sin ф).
Рис. 188. К’силовому расчету 'одноугловой гибки с прижимом мате-
риала при наклонном положении заготовки
После подстановки значения /?2 имеем
г> М (sin а 4- и. cos а) , л ,л-ггл
Р<т = —:—S+ О.буф (1 + Р-COS ф8Ш ф). (179)
(Ги + + S) tg а -|- р. -g-
Подставляем значение М. из формул (139) и (140), тогда после
некоторых преобразований получаем для заготовок:
прямоугольных
n В32(1,5 4- 8e) (sin а 4- ttcosa)ae , „
~ - 6(^TrB+S)tga + 3pS + QW> С1 + 8111 ФC0S Ф)’ (18°)
круглых
п 0,Id3 (1,74- вв) (sin а+ ucosа)ств , „ , ,, /1О1,
РО ~ - - *----------- + <2буф (1 + р Sin ф cos ф). (181)
(Гм+ Гп+ s) tga+ix-g-
Потребное усилие буфера, минимально необходимое,
СбйФ. mm = р + Sscos фА (182)
для усиленного буфера
Qei/ф. усил сод т|) • (183)
Роп определяют по формулам (180) и (181) без последнего
члена.
223
Рис. 189. Гибка одного угла в штампе при наклоненной заго-
fei товке, зафиксированной^ на отверстия
5)
Рис. 190. Схема двустадийной гибки острого угла в листовой детали
224
Установка фиксаторов 1 в прижиме 2 повышает работоспособ-
ность штампа и обеспечивает получение высокоточных деталей
(рис. 189).
Рис. 191. Схема изгиба на 180° (до смыкания сторон детали)
Один острый угол в листовых деталях иногда целесообразно
получать в две стадии за ход пресса в одном штампе. Известно много
конструкций таких штампов, но во всех них осуществляются
Рис. 192. Схема штамповки многоугольника из
ленточного материала за несколько последова-
тельных ударов
следующие операции: зажим заготовки с помощью прижима 1,
работающего от упругого элемента 2, гибка угла на 90° (рис. 190, а)
пуансоном 3 и окончательная подгибка тем же пуансоном 3 при
участии жесткозакрепленного клина (рис. 190, б).
15 г. д. Скворцов 225
Гибка полки до смыкания с исходным'материалом (изгиб на
180°) осуществляется за два перехода: сначала получают острый
угол (рис. 191, а), а затем процесс заканчивают гладким бойком
(рис. 191, б). В обоих штампах полуфабрикат 1 при действии на
него пуансона 2 удерживается прижимом 3. Часть I заготовки, по-
ступающая в 1Йтамп для получения острого угла (рис. 191, а),
должна быть предварительно подогнута в другом штампе на 90°.
Методом гибки одного угла с защемлением исходной заготовки
можно изготовлять многоугольные детали с помощью последова-
тельных ударов (в несколько приемов по аналогии с V-образной
гибкой). Например, таким образом успешно штампуются радиаль-
ные расширители (рис. 192, а), входящие в комплект маслосъем-
ного кольца двигателя внутреннего сгорания. Лента, периодически
зажимаемая между прижимом 3 и матрицей 2, выполненными по
профилю с учетом пружинения материала (рис. 192, б), отгибается
пуансоном 1 на необходимый угол. Подача материала автоматиче-
ская. После получения нужного числа изгибов образуется много-
гранное кольцо, которое отделяется от ленты ножом. Этот процесс
обеспечивает высокую производительность быстроходного обору-
дования.
ДВУХУГЛОВАЯ ГИБКА П-ОБРАЗНОЙ ДЕТАЛИ
Одновременная гибка двух углов заготовок (листовой, круглой
или из любого профиля) возможна при различной геометрической
форме детали. Но особый интерес представляют детали так назы-
ваемой I I (П)-образной формы, когда две полки обращены в одну
сторону. На рис. 193 приведены два штампа для LJ-образной гибки
деталей из плоских заготовок без правки по радиусу изгиба детали
(рис. 193, а) и с правкой (рис. 193, б). Обе конструкции оснащены
обоймой 2 (жесткой прямоугольной рамкой) для монтажа секций
матрицы 1. В первом штампе изделие снимается с пуансона 3 меха-
ническим выталкивателем 5 пресса через шпильку-толкатель 4,
а во втором — козырьковым (жестким) съемником 3. Правку по
радиусу производят у деталей с короткими полками, у которых
высота прямолинейного участка /гх 2S и дно (J-образной формы.
Иногда достаточен жесткий съемник только с одной стороны.
Гибка LJ-образных деталей из круглого проката в принципе
не отличается от гибки деталей из плоских заготовок. Пуансон 1,
матрица 2 и съемник-прижим 3 делают с полукруглыми канав-
ками (рис. 194). Для фиксирования заготовки от сдвига рекомен-
дуется применять регулируемый фиксатор 4 (рис. 194, а). В штам-
пах для гибки относительно толстых прутков целесообразно встраи-
вать в матрицу 2 ролик 4 (рис. 194, б).
Радиус верхней рабочей кромки матрицы желательно выпол-
нять не менее (5-^7) S. Однако, чем короче полка, тем меньше для
этого возможностей. При назначении соответствующего радиуса
следует позаботиться о том, чтобы штампуемая заготовка имела
226
в начале процесса надежную опору. Не рекомендуется осущест-
влять процесс при условиях, когда края заготовки не доходят
до линии О А, проходящей через центр радиуса матрицы гм
(рис. 195, а). Выбрав минимально необходимую длину участка
б)
Рис. 193. Штампы для и -образной гибки деталей
из листовых заготовок
опоры /1т1п = О-т-S и высоту полки hlt нетрудно подсчитать пре-
дельно возможный радиус закругления гм при штамповке деталей
с относительно короткими полками.
Условимся, что rM = S и г = S, тогда
Hdem = hi + 2S; 2,353; £ = /i1 + Z2; rM = L—l1—2S.
15*
227
Рис. 194. Штампы для и-образной гибки деталей
из прутка
Рис. 195. К определению максимального радиуса мат-
рицы при относительно коротких заготовках
al
228
Начинаем расчёт со случая, когда деталь но
линейного участка (т. е. когда hr = 0):
' ht = 0; Zi = 0; ^ = /,-25 = 0,355 ^0,45;
ft = S; lr = 0; r„ = 1,355 1,45;
hr = 25; lr = 0,55; rMmax = 1,855 25;
hr = 3S; lr = 0,55; = 2,85S 2,9S;
hr = 4S; lr = S; rM = 3.35S 3,4S;
i ’ 1 ’ ^max ’ ’ ’
hr = 8S; lr = 5; rM 7S.
i * i > "max
Заметим, что значения радиуса матрицы гм менее 55 являются
вынужденными, но не рекомендуемыми. При hr > 85 для всех слу-
чаев можно принимать максимальный радиус матрицы ~ 7S.
Больший радиус обычно не требуется. Приведенные рекомендации
по подсчету гМтяг при штамповке деталей с относительно короткими
полками остаются в силе и в случае исполнения матрицы с уклоном
под углом а ^5 = 6° (рис. 195, б). При этом
______ L — 1г — 2S — а
"шах__90 — а
^—2-----
Рекомендации по выбору формы пуансона и по назначению ве-
личины зазора г приведены в работе [49].
Величина заглубления ft2 сгибаемой детали в матрицу при
параллельных инструментах и без удара по наружному радиусу
должна быть не менее (4=5) 5. Лучшим вариантом считается тот,
при котором вся прямолинейная часть полки находится в зазоре
г. Однако это удается выполнить только при относительно корот-
ких полках. Когда пуансон выполнен с поднутрением (см. рис. 205),
то излишнее заглубление приносит не пользу, а вред (так как уве-
личивает износ инструмента), поэтому можно ограничиваться вели-
чиной ft2 = (1 = 2) 5, но желательно не менее (2=3) мм.
Радиус закругления пуансона зависит также от формы детали.
Все приведенные выше штампы для I I-образной гибки выпол-
нены с секционными стальными матрицами без фиксации на
штифты, что наиболее технологично в изготовлении и при эксплуа-
тации. Вследствие относительно малой стойкости штампов целе-
сообразно применять способы, обеспечивающие быстрое восстанов-
ление изношенной поверхности. Один из таких способов приведен
на рис. 196. Секции матрицы 1 легко устанавливаются после шли-
фования в рабочем положении с высокой точностью по размеру В
двумя сухарями-шаблонами 2, жестко закрепленными в плите 4.
Расположение прижима 3 при шлифовании секций матрицы 1
остается постоянным.
Поскольку секции закрепляют без штифтов, то рекомендуется
пригонять прижим, расположенный между ними, по скользящей
229
посадке. Это способствует сохранению устойчивости секций в про-
цессе работы.
Разновидностью L1 (П)-образной гибки является 1_Г-образная
гибка, при которой, помимо основных полок, еще перегибаются
их концы (преимущественно на угол <р — 90°), образуя фланец
(рис. 197). При относительно коротких концах детали (b 5S)
а-А
Рис. 196. Фиксация секций матрицы сухарями-
шаблонами, жестко прикрепленными к плите
конструкция штампа в принципе не отличается от штампов для
LJ-образной гибки; лишь добавляется гибка фланцев при смыка-
нии пуансона 1 с матрицей 2. Кроме того, штамп необходимо осна-
щать сильным прижимом 3.
Детали с b > 5S практически невозможно выполнять по этой
схеме с высокой точностью, так как в процессе гибки происходит
защемление концов заготовки (точнее, перегиб с торможением),
которое сопровождается значительным растяжением материала.
Последнее вызывает большое отклонение размера горизонтальных
полок b от чертежного. Даже и при сравнительно небольшом раз-
230
мере b наблюдается растяжение. Оно несколько снижается при
выполнении основания пуансона 1 с уклоном (рис. 198), умень-
шающим степень защемления концов заготовки в процессе формо-
образования за счет тупого угла. Эта мера во многих случаях
бывает достаточной для получения изделий по 5—7-му классам
точности. Угол а зависит от размера b и высоты детали.
Т_Г-образные детали с большим фланцем (при b>5S) рекомен-
дуется штамповать в две операции: 1 — отгибка концов заготовки и
2 — окончательная гибка с правкой фланца (горизонтальных
Рис. 197. Штамп для I Г*-образной гибки с относи-
тельно малой величиной b фланца
полок). Кроме того, можно вести последовательно совмещенный
процесс. При угле ср > 90° условия штамповки улучшаются.
С увеличением этого угла появляется возможность гибки детали
с относительно большим размером горизонтальных полок в одну
операцию.
Особую группу представляют детали с поднутренными или
с криволинейными полками. Их можно штамповать в две (а иногда
и в три) операции с помощью простой оснастки или в одну опера-
цию при сложных штампах. Штамповка симметричных деталей
типа хомутиков обычно выполняется в две операции: 1 — подго-
товка фасонной формы обеих полок, 2 — окончательное свертыва-
ние детали.
В конструкции штампа (рис. 199, а) для окончательной гибки
хомутика (рис. 199, в) предусмотрен механизированный съем гото-
вых деталей от специального клинового устройства. Ползушка 6,
спаренная с клином 5, выполнена с двумя цилиндрическими на-
правляющими как одно целое. Левая цилиндрическая направляю-
щая ползушки проходит по отверстию стойки 4, а правая — по от-
верстию в пуансоне 2. В среднюю утолщенную часть ползушки
231
параллельно оси -запрессованы шпильки 1, которые примыкают
к поверхности пуансона. При опускании ползуна пресса ползушка
6 со шпильками 1 под действием пружины 3 отходит влево. При
Рис. 198. Рекомендуемая форма пуансона в штампе для I I -об-
разной гибки: ?
а и б . соответственно начало и конец процесса
б)
подъеме ползуна с пуансоном 2 и стойкой 4 ползушка 6, двигаясь
по клину 5, отходит вправо, и шпильки 1 удаляют хомутик из ра-
бочей зоны. Прижим 7 удерживает штампуемую заготовку в фикси -
Рис. 199; Штамп для гибки хомутика
(2-я операция) с автоматинеским съемни-
ком (сбрасывателем) детали с пуансона
232
рованном положении. Полуфабрикат после первой операции имеет
волнообразную форму (рис. 199, б).
Конструкции штампов для получения деталей сложной формы
в одну операцию разнообразны. Их обычно оснащают различными
механизмами, обеспечивающими движение инструментов в направ-
лениях, не совпадающих сдвижением ползуна пресса. Например,
небольшую скобу с криволинейными полками (рис. 200, а) изго-
товляют в штампе с двумя механизмами (рис. 200, б): кулачково-
клиновым (/, 2 и 5) и клиновым (3, 4 и 6). Первый осуществляет
Рис. 200. Штамп для гибки скобы с криволинейными полками
полную гибку прямолинейной заготовки. Процесс начинается
с U-образной гибки на развернутых кулачках 1 с помощью пру-
жин 5, а заканчивается смыканием кулачков клиньями 2.
Второй клиновой механизм обеспечивает удаление детали,
он работает аналогично конструкции, приведенной на рис. 199,
но несколько иначе устроен.
□ -образный (или V-образный) элемент детали можно получить
с помощью клинового механизма, приведенного на рис. 201, а.
Матрица 1 для подгибки является ползушкой, смонтированной
на подвижной, подпружиненной плите 6, которая имеет возмож-
ность свободно перемещаться в вертикальном направлении по
направляющим 5. На этой же плите жестко закреплен пуансон 4.
В исходном положении подвижная плита приподнята пружинами
на величину h, матрица 1 клином 2 отодвинута влево. Заготовка
(рис. 201, б) укладывается на пуансон 4 и на фиксатор 3. В этом
штампе одновременно выполняется гибка другого участка детали
обычным методом (сечение А—А).
233
Пружинение полок [_)-образной детали после гибки устраняется
несколькими способами. Одним из наиболее эффективных способов
является перегиб основания детали на угол а = 1-4-3° (рис. 202, а).
Рис. 201. Конструкция клинового устройства для подгибки полки
во внутрь детали
Соответственно и пуансон делают с поднутрением на величину
этого угла. Меньшие значения угла а относятся к более пластич-
ным материалам. Необходимый угол устанавливают опытным
б)
Рис. 202. Схема способа устранения пружинения LJ-образной детали при
гибке
путем, исходя из того, чтобы после формообразования распружи-
ненные элементы детали занимали положение, заданное чертежом.
Для получения высокоточной детали целесообразно процесс
разбивать на две операции: предварительную (рис. 202, а) и окон-
234
чательную, калибровочную, при которой производят правку осно-
вания (рис.202, б). На первой стадии правки, когда распрямляется
участок основания, действует момент от силы, потребной для рас-
прямления Рраспр, на плече
Мтахд^яр = -% = “{Г • ОЭД
Он уравновешивается моментом внутренних сил. Под действием
момента Мраспр полки детали прижимаются к пуансону, создавая
благоприятные условия для получения детали геометрически пра-
вильной формы (с соблюдением угла 90° у основания детали).
Хороший результат дает также сочетание обычной I I-образной
гибки (при прямом основании детали) с калибровочной операцией.
В первом штампе пуансон делают с радиусом закругления г„ь
большем приблизительно в 1,5 раза радиуса, заданного чертежом
изделия, т. е. rni ~ 1,5гвк.ае/п. Во втором окончательном штампе
Гп ~ ?вн. дет-
Расчет усилий, необходимых для процесса I I (П)-образной
гибки (без правки).
При выводе формул воспользуемся анализом, проведенным для
одноугловой гибки при у = 90° с горизонтальным расположением
защемленной полки.
На основании формул (159), (160) и (161) получаем
Робщ = 27? (sin Р + р cos Р) + С^вуф-,
для прямоугольных заготовок
р BS2 (1,5 + е„) (sin Р + р. cos Р) л .
— —f-----------------о------f-т + Чбуф.
3 рГи + s + rn) tg -g- + р -g-J
для круглых заготовок
р _ 0,2d3 (1,7 + ee) (sin Р + р cos Р) <тв , п
----------------------5-----я-----г Чбуф-
(rJB + d+rn)tg-|-+p-|-
Аналогично формулам (162) и (163) максимальная
потребного усилия (при р = 10°) будет для заготовок:
прямоугольных
р _ BS2 (1,5 + ев) (0,174 + 0,985р)ов . п
гmax □ —------------------------------Чбуф,
3 {гя. + S + гл) 0,0875 + р J
круглых
D _ 0,2d3 (1,7 + ев) (0,174 + 0,985р) <тв , и
“max О--------------------------j Г Чбуф-
(гм + + Гп) 0,0875 + р -g-
(185)
(186)
(187)
величина
235
Потребное усилие проталкивания детали через матрицу при
% "Smax
Тп^ = 2н4, (190)
где у — плечо (рис. 183, б) в мм;
М — момент, определяемый по формулам (139) и (140).
Минимально необходимое усилие буфера при плоском основа-
нии детали и при z Smax
n 2,3B<TsSa . о М /mix
Q<wmln = f— + 2н у > (191)
где I — расстояние между центрами радиусов перегиба детали
у ее основания в мм.
Второй вариант формулы аналогичен формуле (170).
При скругленном основании детали с одним центральным пере:
гибом (U-образная гибка) усилие буфера может быть подсчитано
по формуле (150), при этом Роп определяют по формулам (145)
и (146) без учета <Эб„ф.
При зазоре z < Smax дополнительное усилие, необходимое для
протягивания материала через уменьшенный зазор,
Mmax — 2qF 1|л, (192)
где Ft — площадь контакта между штампуемым материа-
. лом и матрицей с одной ее стороны в мм2;
q 0,5<гг — давление в кгс!мм2.
В этом случае потребное усилие буфера равно силе Afmax с учетом
коэффициента запаса 1,25:
2,5^F1p., (z <С Smax). (193)
Все вышеприведенные формулы для определения усилия гибки
при V- и I I (П)-образных деталях не учитывают правку материала,
которая часто требуется при выполнении гибочных операций (как
и других формоизменяющих операций). Здесь рассматривается
только первая стадия правки — распрямление основания детали,
изгиб которого возможен в случае недостаточного усилия при-
жима — буфера.
Удельное усилие прижима, необходимое для распрямления
штампуемого материала, определяем по формуле (167), разделив
ее на ширину заготовки В:
(194)
Минимальное усилие буфера, необходимое для распрямления
материала у основания детали, с учетом величины контактной по-
верхности и силы трения находят по формуле (191).
Съем |_1(П)-образных деталей с пуансона осуществляется
несколькими способами: жестким съемником; механическим вытал-
кивателем пресса и подвижным съемником (от упругих элементов).
236
Первый и второй способы обладают большими силовыми возмож-
ностями по сравнению с последним.
Конструкции жестких съемников разделяют на арочные в виде
рамок с симметричным расположением крепежных деталей (см.
рис. 206, а) и консольные (козырьковые) с односторонним крепле-
нием (см. рис. 193 и 194). Опорой при съеме служат торцы полок
детали. Но иногда удается использовать для опоры дно штампуе-
мой детали 7 (рис. 203).
Это целесообразно прежде
всего для относительно
низких [J-образных дета-
лей из толстолистового ме-
талла. В пуансоне 2 для
размещения съемника 3
выбирают соответствую-
щий паз.
Рис. 204. Штамп для U-образной гибки со
съемом детали от жесткого выталкивателя
пресса
Рис. 203. «Жесткий» съем
детали с пуансона после
гибки
При съеме механическим выталкивателем и упругими элемен-
тами опорой служит основание детали, но если она узкая или вы-
полняется из проволоки (прутка), то удобнее снимать с опорой
на торцы. В конструкции штампа необходимо предусматривать,
чтобы шпильки 2, имеющие непосредственный контакт с торцами
штампуемой детали (рис. .204), не. препятствовали гибке. С этой
целью система толкатель 4— траверса 3 со шпильками 2 в исходном
положении должна быть приподнята пружиной 5. При подъеме
ползуна толкатель 4, опускаясь под действием механического вы-
талкивателя пресса, через шпильки 2 снимает деталь с пуансона 1.
Число и диаметр стержней, предназначенных для непосредствен-
ного действия на деталь при съеме, зависит от конструкции,
размеров и толщины материала штампуемых деталей.
237
Задача сводится к тому, чтобы не повредить поверхность детали
и не допустить изгиба дна. Поэтому стержни следует располагать
ближе к полкам детали (по краям пуансона). Иногда применяют
съем от механического выталкивателя пресса с подвижным съем-
ником, работающим от упругих элементов.
Сила сопротивления съему возрастает с уменьшением относи-
тельного радиуса закругления детали и с увеличением тол-
щины материала. На съем также влияют механические свойства
материала. Чем мягче материал, тем меньше наблюдается пру-
Рис. 205. Пуансон гибочного штампа с подвижной секцией, уменьшающей
усилие съема детали
жинение полок и, следовательно, тем сильнее удерживается де-
таль на пуансоне. Иногда съем детали с пуансона вызывает большие
затруднения, особенно при большой толщине металла (при 3^4)
и при высоких полках, если пуансон выполнен с поднутренными
стенками. В этих случаях следует применять сборный пуансон
с подвижной секцией 3 (рис. 205), которая стыкуется с основным
пуансоном по наклонной поверхности А. В рабочем положении
подвижная секция 3 опирается на поверхности А и Б основного
пуансона 1 (рис. 205, а), а при подъеме ползуна пресса в начале
съема детали с помощью отлипателей 5 она под действием пружин 2
опускается, скользя по наклонной поверхности А. При опущенной
секции 3 (рис. 205, б) размер пуансона В2 становится меньше на-
чального на величину, необходимую для беспрепятственного
съема детали. Винты 4 устанавливаются так, чтобы секция 3 фик-
сировалась относительно рабочего контура и перемещалась сво-
бодно по пазам.
Относительная величина усилия съема □ (П)-образных де-
талей с пуансона после гибки невелика, поэтому при жестких
съемниках (рис. 206, а) и при механическом толкателе пресса ее
можно не подсчитывать. Если же производится съем с помощью
238
упругих элементов (главным образом пружин), то появляется
потребность в определении необходимых усилий. Соответствующая
методика расчета приводится ниже. Однако возможностей для по-
лучения точных расчетов недостаточно, так как такие параметры,
как толщина материала S, технологический зазор между пуансо-
ном и матрицей г и угол пружинения полок детали являются
величинами непостоянными. Поэтому нижеприведенные рекомен-
дации пригодны только для приближенных расчетов.
Рис. 206. К определению усилия съема детали с пуансона при U-об-
разной гибке
Штампуемая деталь удерживается на пуансоне силой трения,
которая возникает между стенкой пуансона и штампуемым материа-
лом. Следовательно, основной задачей является определение этой
силы. Расчет производим, исходя из предположения, что штампо-
ванная деталь плотно прилегает к пуансону, и для того чтобы ее
снять, необходимо преодолеть сопротивление усилию для разгиба-
ния полки. Последнее возможно при каком-то внешнем моменте
от условной реактивной силы (перпендикулярной полке де-
тали), равном моменту внутренних сил изогнутого участка детали.
Для определения условной реактивной силы необходимо
знать размер плеча h (рис. 206, б). При параллельных сторонах
пуансона в начале съема детали наименьшая длина плеча прини-
мается равной г„ + когда значение усилия — наибольшее.
В штампах с поднутренным пуансоном полки детали в результате
пружинения на угол у в первый момент съема опускаются свободно
239
на условную величину а (рис. 206, в). Затем соприкасаются с пуан-
соном до конца съема. Но так как невозможно подсчитать рас-
стояние а, то полагаем, что так же, как и в первом случае, ftmln —
£
= гп 4- -у. Исходя из принятых положений, составим уравнение
моментов и действующих сил в начале съема детали с пуансона
(для обоих исполнений):
M-7?1(r„+4) + ^i4==0- О95)
откуда
Ъ =-----------------------------------• (196)
О» + ~2~ К—
Составим уравнение проекций всех действующих сил на верти-
кальную ось:
Мтт - = 0, (197)
откуда
Mwu = 2Ц/?!, (198)
где Nmax — усилие, необходимое, для съема в первый момент
сдвига детали с пуансона.
Подставив значение нз формулы (196), получим
Миах =------------• (199)
Гл+4 (’-И)
Так как полки детали при съеме с пуансона отгибаются на ма-
лую величину в пределах упругой деформации, то процесс изгиба
следует рассматривать не пластическим, а упругим. Момент упру-
гого изгиба или, в данном случае, начальный изгибающий момент
определяется по уравнению
Му пр = Wynp^T, (200)
где Wynp — момент сопротивления поперечного сечения заго-
товки при упругом изгибе:
для прямоугольного сечения
W = ~ (201)
и для круглого
W = 0, Id3. (202)
Подставив значения М в формулу (199), можно определить
силу N.
Для примера выведем приближенные формулы для расчета N
применительно к деталям, штампуемым из низкоуглеродистой
стали. Учитывая приближенность расчетов, принимаем стг =
240
= 0,6ов, тогда уравнения моментов упругого изгиба будут для
прямоугольного сечения
(204)
(205)
и для круглого сечения
MynpQ ~ 0,06б/8ст„.
Подставив значения Мупр в формулу (199), получим
для прямоугольного сечения
кт
maxQ — Г 9 1
5 + -g- (1 — H)J
и для круглого
Nm3XQ =------. (206)
Гл + -|-(1-Р)
Уравнение (199) и его производные выведены из предположе-
ния, что нижний участок штампуемой детали, который контакти-
рует с прижимом, в первый момент не деформируется. Усилие
обеспечивает первоначальный сдвиг (толчок) детали. Дальнейшее
движение детали с пуансона происходит с нарастающим увеличе-
нием «плеча» h при соответствующем уменьшении потребного
усилия N. Кроме того, нижний участок детали, оторвавшись от
пуансона, может упруго деформироваться на некоторую величину
(с выпучиванием основания детали внутрь), что также способствует
уменьшению силы трения и, следовательно, снижению уси-
лия N. Это явление тем значительнее, чем больше относительная
д
ширина детали т. е. чем меньше ее жесткость. Таким образом,
для съема I I (П)-образной детали с пуансона нет надобности прила-
гать постоянную силу N на всем пути сползания полок. Потребное
усилие на выходе может быть определено из уравнения
кт ___ M-2[i
где И — полная высота полки (меньшей, если полки разной вы-
соты) штампуемой детали.
ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЙ ОДНООПЕРАЦИОННЫХ
ШТАМПОВ
Ряд деталей, получаемых в гибочных штампах, нельзя отнести
ни к одной из рассмотренных выше групп, например: многосту-
пенчатые детали с небольшим прогибом типа рычагов (рис. 207, а),
выполняемые из толстолистового металла. В них нет отверстий
16 Г. Д. Скворцов 241
для фиксации, которые могли бы удержать их от сдвига в процессе
формоизменения. Поэтому в таких случаях целесообразно произ-
водить гибку в наклоненном положении, когда заготовка стре-
мится остаться в контакте с единственным упором. При обработке
Рис. 207. Штампы для гибки ступенчатых деталей
конца длинной детали рекомендуется встраивать козырек 1 кон-
сольного типа (рис. 207, б), предотвращающий подъем противо-
положного конца детали.
Гибка детали Z-образной формы производится преимущественно
в одну операцию (рис. 208). Пружинение материала возможно
одновременно в двух углах, по-
этому отладка штампа упроща-
ется при выполнении его рабо-
чих частей секционными. Рабо-
/ 2
4 3
Рис. 208. Схема гибки Z-образных
деталей в штампе с секционными ин-
струментами
б)
Рис. 209. Штамп для гибки двух по-
лок, направленных в противополож-
ные стороны
чие участки 1 и 2 секций матриц (в верхней части) и участки 3, 4
(в нижней части) следует располагать таким образом, чтобы
гибка концов детали начиналась одновременно.
Гибка одновременно двух полок детали, направленных в про-
тивоположные стороны, возможна только в случае, если один
из инструментов не имеет жесткого крепления. Исходная заго-
товка не должна быть обязательно плоской. Например, легко под-
дается гибке Z-образная заготовка (рис. 209, а), ранее выполнен-
ная в другом штампе. Процесс начинается в момент, когда нижний
242
прижим 1, одновременно являющийся пуансоном, занимает исход-
ное верхнее положение. Вначале отгибается верхняя полка, а ниж-
ний прижим выстаивает до смыкания прижима 2 с плоскостью
плиты. Затем прижим 2 (второй пуансон) сгибает правую полку.
Нижний прижим-пуансон 1, работающий обычно от буфера, должен
быть сильнее верхнего прижима — пуансона 2.
Применение клиновых механизмов значительно расширяет
технологические возможности гибочных штампов, например
в штампе, приведенном на рис. 210, выполняется сложная деталь
за одну операцию из прямолинейной заготовки. Последняя укла-
Рис. 210. Штамп для гибки' сложной детали
дывается на нижний пуансон 2, смонтированный в прижиме 3,
работающем от буфера пресса. Вначале происходит изгиб по ра-
диусу R, затем по мере сближения инструментов, осуществляются
остальные изгибы. В последнюю очередь отгибаются вертикаль-
ные полки высотой h с помощью ползушек-пуансонов 1, которые
в конце опускания ползуна сближаются при взаимодействии с не-
подвижными клиньями 4. Ползушки-пуансоны возвращаются
в исходное положение пружинами 5. В листоштамповочном произ-
водстве широко распространены процессы штамповки свертывае-
мых втулок или деталей типа хомутиков. Многие из них выпол-
няются в две операции: первая — подготовка полуфабриката с при-
данием ему формы скобы (□-образной формы) или получение заго-
товки с реверсивным перегибом; вторая — окончательное сверты-
вание детали (см. рис. 199, где свернутая часть хомутика пред-
ставляет собой неполную втулку).
Наиболее рациональной является последовательно совмещен-
ная штамповка, при которой процесс разбивают на несколько
переходов (обычно более двух). На практике встречаются также
конструкции штампов для свертывания втулок в одну операцию.
16* 243
Рис. 211. Штамп для’свертывания втулок за
одну операцию (с применением центральной
оправки)
Процесс осуществляется преимущественно с применением внутрен-
ней (центральной) оправки (рис. 211), что обеспечивает хорошее
качество деталей. Заготовку укладывают на пружинные опоры 2
из тонких стальных пластин (в виде рессор) толщиной S = 0,1-4-
-ь0,3 мм. Оправку 3 устанавливают под заготовкой с центрирова-
нием в пазах подвижной рамы 4, которая в начале гибки припод-
нимается нижним буфером через шпильки 6 на величину h. При
опускании ползуна пуансон 1 сначала сгибает заготовку на
оправке 3, удерживающейся усилием буфера, до П-образной
формы, а затем при сближении с матрицей 5 свертывает ее оконча-
тельно на 360°. При этом
оправка 3 вместе с рамой 4
опускается вследствие сжа-
тия буфера. Точность диа-
метра штампуемой втулки
можно повысить повтор-
ным осуществлением рабо-
чих циклов с последова-
тельным поворотом оправ-
ки на произвольный угол,
не равный 360°.
При изготовлении вы-
сокоточных втулок приме-
няют операцию калибров-
ки. Калибровку целесооб-
разно выполнять с про-
тяжкой заготовки через
матрицы-фильеры (рис.
212, а, б). Обязательным
условием является применение центральной оправки (или пуан-
сона) по внутреннему диаметру втулки. При протяжке через не-
сколько фильер (рис. 212, б) предыдущая заготовка проталкивается
последующей. Технологический припуск по диаметру на калиб-
ровку колеблется от сотых до десятых долей миллиметра и уста-
навливается опытным путем в зависимости от механических свойств
материала, его толщины и степени точности заготовки.
Протяжка-калибровка на провал (на выход) не всегда обеспе-
чивает стабильный размер по диаметру из-за пружинения на вы-
ходе из матрицы. Более надежно процесс проходит, если втулка
калибруется с сильным прижимом-подпором 1, который при дей-
ствии пуансона-стакана 2 дает пластическую осадку детали по
высоте (рис. 212, в). В принципе можно производить калибровку
с жестким ударом, однако такой вариант вызывает трудности при
съеме детали с оправки 3.
Удельное усилие осадки при сильном подпоре может пре-
вышать предел текучести материала, в результате чего про-
исходит плотная заделка шва и получаются ровные (правильные)
торцы.
244
Завивка ушка петель требует индивидуального подхода к про-
ектированию. Процесс гибки ушка выполняется в одну, две или
три операции. Гибка в три операции применяется преимущественно
для петель с ушком, выступающим по обе стороны от плоскости
основания (рис. 213). В первой операции (рис. 213, а) подготавли-
вается конец ушка и делается необходимый изгиб заготовки. Во
второй выполняется второй изгиб ушка (рис. 213, б), а в третьей
в)
Рис. 212. Протяжка-калибровка свернутых втулок
(рис. 213, в) завершается завивка с правкой всего примыкающего
участка. Для обеспечения правильной формы и точных размеров
при завивке рекомендуется применять центральную оправку 1.
Наиболее распространенным вариантом является завивка
петли в две операции: в первой подготавливается конец (концы)
заготовки, а во второй осуществляется окончательное оформление.
Целесообразно вести подготовку конца с некоторым утонением,
что можно выполнять при вырезке заготовок. Завивка заготовки
с подогнутыми концами осуществляется или в горизонтальной пло-
скости ползушками 1 (рис. 214, а) или в вертикальной непосред-
ственно пуансоном 2 от хода ползуна пресса (рис. 214, б). При го-
ризонтальном расположении заготовок (рис. 214, а) необходимо
обеспечивать надежную фиксацию (например, на фиксаторы 3) и
иметь прижим 4. Основанием для укладки заготовок служит
неподвижная опора 2. В штампе, приведенном на рис. 214, б,
245
Рис. 214. Завивка
ушка петли из загото-
вок с предварительно
подогнутым концом
246
концами приведенной
а)
0
Рис. 215. Схема процесса
получения петли с двухслой-
ным участком
заготовка в процессе гибки прижимается к неподвижной стойке 1
рычагом 3 с помощью клина 5. При загрузке заготовок рычаг-при-
жим 3 отводится пружиной 4 влево.
Схема процесса штамповки петель с двуслойным участком
(рис. 215, а) отличается от рассмотренных схем. Вначале из пло-
ской заготовки выполняетсяи-образная форма в штампе,аналогич-
ном штампом на рис. 193. Затем в штампе с оправкой 1
(рис. 215, б) придается окончательная форма детали.
Завивка концов листовой заготовки требуется не только
при изготовлении петель, но и при изготовлении других дета-
лей. Например, детали с отогнутыми
на рис. 216, а. Процесс окончатель-
ной подгибки до получения полуокруж-
ности происходит в положении заго-
товки «на ребро» в нижней части штампа
между внешними фиксаторами 5 (рис.
216, б). При опускании верхней части
штампа оправки 3 окончательно фикси-
руют деталь, а ползушки 4 от клиньев 2
завершают оформление концов с высо-
той Н. Готовые детали с оправок снима-
ются механическим выталкивателем
пресса через шпильку 1.
Гибка всевозможных деталей из про-
волоки является специфической обла-
стью в холодной штамповке. Кольце-
образные детали различной формы
(рис. 217, б) с невысокой точностью можно изготовлять в так
называемых геликоидных штампах, которые отличаются от
обычных прежде всего специальной конструкцией матрицы 1
(рис. 217, а). Матрица имеет сквозное отверстие, по конфигу-
рации соответствующее детали; например, для круглого кольца
она имеет форму гильзы и с одной стороны срезается под углом а.
Срез выполняется по винтовой линии [40]. Началом среза является
верхний край рабочей полости матрицы. Прямолинейная заго-
товка из проволоки размещается возле этого края. Пуансон 2 де-
лают с уступом. Большее его сечение по размеру D пригоняется
с рабочей полостью матрицы по скользящей посадке, а меньшая
ступень размером d — по внутреннему размеру детали.
Если штампуемое кольцо — плоское, то опорную часть уступа
А в пуансоне подрезают параллельно горизонтальной плоскости.
Если требуется получить кольцо с небольшой кривизной, то соот-
ветственно и выступ пуансона должен иметь такую же кривизну.
Угол а подъема винтовой линии на матрице может быть 10—
15°, но при этом угле возникают большие нагрузки, что отражается
на оборудовании, на стойкости инструмента и качестве штампуемых
деталей. Опыт показал, что наиболее благоприятно происходит
процесс при угле а «^404-60°. В процессе опускания пуансона
247
Рис. 216. Штамп для завивки концов деталей при положении
заготовки «на ребро»
Рис. 217. Схема
геликоидного про-
цесса и образцы
получаемых изде-
лий
248
заготовка втягивается постепенно в матрицу и на выходе обра-
зуется кольцо по профилю инструментов. Если проследим, напри-
мер за процессом штамповки круглого кольца, то обнаружим, что
а начальной стадии заготовка изгибается под тупым углом, а
пройдя половину рабочего пути ее изгиб достигает 180°.
Сложные детали из проволоки некольцевой формы выпол-
няются в штампах с помощью различных поворотных механизмов.
Рис. 218. Штамп для двойного перегиба деталей из про-
волоки с байонетным механизмом
Например, для штамповки детали (рис. 218) используют поворот-
ный механизм байонетного типа, состоящий из корпуса 4, прикреп-
ленного к верхней плите, и поворотной опускающейся оправки 6,
входящей свободно в корпус. На оправке имеются два спиральных
паза, которые стыкуются со штифтами 2, прикрепленными к кор-
пусу. Заготовка из проволоки закладывается в паз матрицы 1
до упора 5. При опускании ползуна оправка 6, войдя в контакт
с заготовкой, под действием байонетной системы начинает вра-
щаться в направлении, указанном стрелкой, и запрессованные
в неедва пальца,7 осуществляют завивку концов детали. Пру-
жина 3 обеспечивает постоянный контакт оправки 6 с изделием и
возвращает оправку в исходное положение.
249
При скручивании листовых (полосовых) заготовок также
целесообразно применять поворотные механизмы, например ше-
стеренно-реечный привод (рис. 21&). Заготовка укладывается
в штамп «на ребро». Один конец вставляется в паз поворотной
оправки 1, а второй свободно укладывается на опору 3. При исход-
ном положении паз в оправке 1 располагается вертикально. Возле
оправки имеется подставка 2, являющаяся дополнительной опорой
для заготовки. При опускании ползуна до начала поворота оп-
равки 1 с правой стороны опускается подпружиненная матрица 4,
Рис. 219. Штамп для скручивания листовой заготовки с разворотом на угол 90°
запирающая своим пазом заготовку. При дальнейшем опускании
ползуна реечный механизм разворачивает заготовку на требуемый
угол.
Для скручивания листовых заготовок применяют также и более
простые конструкции штампов (без поворотных механизмов).
Однако их возможности ограничены: угол скручивания обычно
составляет менее 90°.
Гибка труб в штампах не нашла большого распространения
из-за малых технологических возможностей. С хорошим качеством
получаются только детали из толстостенных труб при относительно
малой кривизне. Штамп рекомендуется оснащать роликами. Один
из таких примеров приведен на рис. 220. Обкатной ролик 3 встроен
в поворотный рычаг 1. На ролике имеются две ступени: большая
диаметром D с радиальной канавкой, по которой обкатывается
сгибаемая труба, и меньшая диаметром d, контактирующаяся с по-
верхностью А копирного паза рамки 2, прикрецленной к верхней
плите. При опускании ползуна рычаг 1, ведомый копирным уст-
ройством (при обкатке малой ступени ролика 3 по поверхности Д),
250
поворачивается по часовой стрелке, производя гибку трубы через
большую ступень ролика 3. Заготовка трубы устанавливается до
упора 4 и в процессе гибки удерживается скобой 5. Нормальная
работа штампа возможна только при строго определенном ходе Н
ползуна.
Гибка сложных профи-
лей выполняется при на-
личии рабочих частей
штампа, обеспечивающих
устойчивость всего сечения
профиля. Особо сложные
профили иногда целесооб-
разно штамповать в два
перехода. В первом пере-
ходе производится предва-
рительная гибка по форме
«зеркала» матрицы 2 основ-
ного второго штампа (рис.
221). Окончательная форма
детали с бортами получа-
ется из предварительно
согнутой заготовки (рис.
221, в). В штампе, приве-
денном на рис. 221, а,
заготовка укладывается на
матрицу 2 между фиксато-
рами 3. Прижим 1 удержи-
вает заготовку от сдвига.
Готовая деталь с пуан-
сона 4 снимается толка-
телями 5 от пружины 6.
Аналогичная форма де-
тали может быть получена
иначе: вначале штампуется
прямолинейная П-образ-
ная заготовка, а затем^во
втором штампе выполняет-
ся деталь в окончательном
Рис. 220. Штамп с обкатным роликом и ко-
пириым устройством для гибки труб
виде (рис. 221,6)./WWei
В процессе формообразования сложных деталей из П-образных
заготовок происходит растяжение или сжатие бортов в зависимости
от того, в какую сторону они направлены. Из них к складкообразо-
ванию склонны в первую очередь детали, у которых борта при об-
щем изгибе подвергаются сжатию, т. е. детали с выпуклым дном
(рис. 222, о). Если они имеют относительно малую кривизну, то
удается сохранить устойчивость материала на бортах, обеспечив
постоянный зазор между пуансоном и матрицей. В деталях, штам-
пуемых из Т_Г-образного профиля, при выпуклом дне (рис. 222, б
251
и в) появляются складки на боковых стенках и на фланцах. Эффек-
тивным методом их устранения является применение складко-
держателя (рис. 223). Детали П- и ХГ'°бразные, получаемые с рас-
тяжением бортов (рис. 221), штампуются свободной гибкой.
Рис. 221 Штамп для гибки сложного профиля (с бортами)
Однако их боковые стенки в процессе формообразования стремятся
разогнуться наружу, поэтому необходимо создавать условия для
сохранения их устойчивости.
Изогнутые профили можно выполнять непосредственно из пло-
ских заготовок без промежуточной операции. В этом случае гибка
ведется с искусственным растяжением материала. Для деталей
сП-.илии-образным сечением целесообразно использовать искус-
ственное растяжение при следующих соотношениях (рис. 222):
^<10; 4- -ЮО <2,5.
Л л
252
Рис. 222. Сложные детали (типа профилей), требующие приме-
нения складкодержателя при их формообразовании
Рис. 223. Формообразование If -образного профиля (с выпуклым диом) со
складкодержателем на прессе двойного действия
253
Под выражением «гибка с искусственным растяжением»
следует понимать гибку с преимущественным растяжением ма-
териала в направлении продольной оси детали и гибку с растяже-
нием в поперечном направлении. Первый процесс выполняется
главным образом на специальных станках.
Процесс гибки с растяжением в поперечном направлении при-
меняется прежде всего для деталей с переменным сечением и высо-
кими полками. Одни из них имеют криволинейное дно (рис. 222, б),
другие — криволинейный фланец и дно (рис. 222, в). К ним отно-
сятся также прямолинейные профили с глубокими ребрами жест-
кости при h 5S (рис. 222, г). Гибка таких деталей в свободном
состоянии не дает хороших результатов, поэтому применяют склад-
кодержатели, которые обеспечивают растяжение материала в по-
перечном направлении. Например, в штампе со складкодержате-
лем 1 (рис. 223) получают детали, приведенные на рис. 222, б.
Оборудованием является пресс двойного действия. Прямолиней-
ная заготовка сначала прогибается складкодержателем (от на-
ружного ползуна), затем она из-под складкодержателя 1 (рис. 223)
затягивается в матрицу 2 пуансоном 3 от внутреннего ползуна-
пресса. Форма зеркала матрицы и складкодержателя предопреде-
ляется формой фланца детали.
Профили без фланцев (рис. 222, а) обрабатываются преимуще-
ственно в матрицах с прямолинейным «зеркалом». Технологиче-
ские возможности штамповки подобных деталей определяются до-
пускаемой степенью деформации (в соответствии с установленными
рекомендациями). Истинная степень деформации
= (208)
Линейная деформация
е = l» -lh . (209)
в частном случае, когда изогнутый профиль по форме является
частью окружности,
е=== J?o—(209')
Ао
где Lo и R0 — длина и радиус исходной заготовки в мм-,
LH и 7?н — развернутая длина и радиус наиболее отдаленной
части внешнего контура детали в мм.
Поскольку доминирующим процессом является гибка, а вы-
тяжка протекает при малой степени деформации, то допускаемые
радиусы закругления инструментов можно принимать по нормам
для гибочных штампов. При большой кривизне детали (в целом или
ее отдельных элементов) наряду с растяжением в поперечном на-
правлении необходимо обеспечивать растяжение вдоль продольной
оси детали. Таким образом, формообразование детали должно
254
выполняться со складкодержателем. Процесс гибки становится
сопутствующим, а вытяжка — доминирующим процессом.
Штамповка сложных открытых профилей пока еще недоста-
точно хорошо изучена для того, чтобы можно было установить
точные критерии по выбору того или иного способа их штамповки
(в зависимости от кривизны, относительной высоты и пр.)
Глава II
ВЫТЯЖКА
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Вытяжка (свертывание) полых деталей из листовых заготовок
по схеме нагружения и деформации является наиболее сложной
формоизменяющей операцией. Вытяжку можно производить на
обычных универсальных прессах, на которых выполняются разде-
лительные и формоизменяющие операции. Однако более целесооб-
Рис. 224. Основные виды переходов (форм) вытяжки, получаемых
в первых вытяжных штампах
разно осуществлять процесс на специализированном оборудова-
нии, приспособленном для вытяжки.
Номенклатура деталей, получаемых вытяжкой, очень разнооб-
разна. По форме вытяжного перехода, выполняемого в первом фор-
моизменяющем штампе, детали можно разделить на шесть видов:
1) без фланца (рис. 224, а); 2) с небольшим, горизонтально располо-
женным фланцем (рис. 224, б); 3) с фланцем, требующим примене-
ния технологических рубцов (рис. 224, в); 4 и 5) с наклонным
(рис. 224, г) или криволинейным (рис. 224, д) фланцами; 6) с боль-
шим фланцем (рис. 224, е).
255
Вытяжка осуществляется преимущественно при наличии , при-
жима, который обеспечивает устойчивость заготовки в плоскости
зеркала матрицы. В некоторых случаях можно вести процесс без
прижима (без складкодержателя). Основным критерием является
степень деформации е или коэффициент вытяжки (/( = 1 — е =
d \ л
= -=г—), рекомендуемые значения которых приводятся в рабо-
Узаг /
тах [41, 49].
Вытяжка без складкодержателя деталей без фланца возможна
только с малой степенью деформации е 0,15-=- 0,25, когда отно-
шение 0,75-^0,85. Для осуществления этого процесса
Ыааг
Рис. 225. Вытяжка без прижима
применяют простую оснастку (рис. 225, а). Штампуемая деталь
протягивается преимущественно на провал. Для обеспечения
съема детали с пуансона целесообразно встраивать внизу матрицы
подпружиненные полукольца 3. Пружина 1 выполняется в виде
пружинного кольца. Для устранения вакуума, образующегося вну-
три полости детали (при ее съеме), необходимо делать в пуансоне 2
воздушные каналы.
Превращение плоской заготовки в полую без прижима не про-
ходит гладко. Процесс втягивания материала в матрицу сопровож-
дается образованием складок (рис. 225, б). Величина складок
незначительная, они разглаживаются при протягивании колпачка
через зазор z между пуансоном и матрицей.
Детали с большим фланцем могут быть вытянуты без заметных
следов складкообразования без прижима только на малую глубину
h (3-=-6) S. Причем этого можно достичь при большой степени
деформации 0,54-0,6 или все равно, что при /С =
0,64-0,5. Большие значения h и е соответствуют более толстым
и более пластичным металлам. На основании экспериментальных
и практических данных можно отметить, что вытяжка без прижима
деталей с большим фланцем возможна только до начала уменьше-
ния размера исходной заготовки Daae. Следовательно, такой процесс
происходит преимущественно за счет местного растяжения металла.
256
Вытяжка цилиндрических деталей без фланца возможна в ма-
трице с конической заходной частью без установки складкодержа-
теля (рис. 226, а). Угол а 154-30°. При этом процесс осуще-
ствляется со степенью деформации е 0,6. Деталь получается хо-
рошего качества. Эффективность приведенного способа повышается,
если выполнять заходную часть матрицы криволинейной — по
4)
Рис. 226. Устранение складок при
вытяжке цилиндрических стаканов
через коническую рабочую полость
матрицы
эвольвенте или по кривой, близкой к трактрисе (рис. 226, б).
Указанную поверхность целесообразно изготовлять ступенчатой
или волнообразной, что способствует задержанию смазки.
Наиболее надежным и стабильным процессом является вы-
тяжка полых деталей с прижимом (складкодержателем) в зоне
Исполнение II
а)
Рис. 227. Свертывание плоской заготовки в полую при постоянном зазоре г
между матрицей и прижимом
зеркала матрицы, обеспечивающим устойчивость материала в тече-
ние всего процесса свертывания детали. Это осуществляется двумя
способами: при наличии постоянного зазора между «зеркалом»
матрицы и складкодержателем, а также с помощью подвижного
прижима. В первом случае прижим является жесткой «крышей, не
позволяющей материалу искривляться до такой величины, кото-
рая вызывала бы образование складок. Данное условие обеспечи-
вается системой матрица 1 — прокладка 3 — складкодержатель 2
(рис. 227, а). Постоянный зазор z между складкодержателем 2
17 г. д. Скворцов 257
и матрицей 1 выполняется в пределах (1,1—1,2) S. Такое конструк- •
тивное исполнение пригодно только для единичного и мелкосерий-
ного производства.
Штамповка больших партий деталей с постоянным зазором
осуществляется на прессах двойного действия (см. рис. 231 и 235),
в которых складкодержатель прикрепляется к верхней части штам-
па, связанной с наружным ползуном. Конструкция пресса преду-
сматривает выстой ползуна в течение процесса вытяжки при сохра-
нении постоянного зазора между матрицей и складкодержателем.
Рис. 228. Схема устранения складок на материале путем перегиба края
заготовки
Постоянный зазор г между складкодержателем и зеркалом
матрицы не исключает некоторого нарушения плоскостности штам-
пуемых заготовок (рис. 227, б) в пределах г—S. Одновременно
искажается форма контура заготовки. Однако в большинстве слу-
чаев удается получать высококачественные детали.
Предотвращать складкообразование с помощью прижима, дей-
ствующего от буфера, на универсальных прессах (см. рис. 229, а)
значительно хуже, чем на прессах двойного (или тройного) действия,
так как создаются дополнительные силы сопротивления, которые
препятствуют втягиванию материала в рабочее отверстие матрицы.
Кроме того, не всегда удается получать высококачественные де-
тали из-за несовершенства буферных систем. Если вытяжка вы-
полняется на универсальных прессах, то в этом случае желательно
иметь буфер постоянного давления (пневматический или пневмо-
гидравлический) .
Вытяжка на прессах двойного действия выполняется только
в положении детали дном вниз (рис. 231), а на прессах одинарного
действия преимущественно дном вверх (рис. 229, а).
Складкообразование в процессе свертывания материала можно
исключить также за счет перегиба края заготовки (рис. 228). В при-
веденной схеме это осуществляется благодаря некоторому пониже-
258
;-яию вершины пуансона 3 относительно «зеркала* матрицы 2. Ма-
ксимальную высоту борта h (рис. 228, а) принимают, исходя из
допускаемого отношения для процесса вытяжкигне требую-
щего применения складкодержателя. При этом создаются такие
условия, при которых штампуемый материал постоянно находится
в состоянии растяжения. Данный метод обычно применяется для
толстолистового металла при отсутствии прессов, необходи-
мых для вытяжки соответствующих деталей. Нижняя подвижная
деталь 1 в штампе выполняет функции не складкодержателя,
а съемника готового изделия с пуансона (рис. 228, б).
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШТАМПОВ ДЛЯ ПЕРВОЙ
ВЫТЯЖКИ СО СКЛАДКОДЕРЖАТЕЛЕМ
Типовая конструкция вытяжного штампа со складкодержате-
лем 2, действующим от буфера универсального пресса, приведена
на рис. 229, а. Передаточным звеном между буфером^пресса и
складкодержателем слу-
жат буферные шпильки 1.
Готовая деталь удаляется
из матрицы 4 в конце подъ-
ема ползуна через вытал-
киватель 5 и толкатель 6.
=5.сли дно штампуемой де-
тали плоское и располо-
жено перпендикулярно оси
вытяжки, то при сомкну-
том штампе между вытал-
кивателем 5 и верхней пли-
той 3 оставляется зазор г,
т. е. допускается работа
без «жесткого» удара.
Процесс преобразова-
ния листовой заготовки
в полую с применением
складкодержателя - сопро-
вождается сложным нагру-
жением материала особен-
но в зоне фланца. Фланец
испытывает тангенциаль-
ное сжатие от сжимающего
напряжения о, (рис. 229,6),
что является главной де-
формацией материала этой
зоны, радиальное растяже-
ние от растягивающего на-
пряжения ог и сжатие от
- 17*
Рис. 229. Вытяжка полого стакана с при-
жимом заготовки
259
нормального напряжения ог, которое имеет большое значение
для формообразования.
При применении прижимного устройства от буфера напряже- '
ние oz определяется как отношение усилия прижима Q к площади
контакта складкодержателя с заготовкой FK0Hm, т. е. оно является
удельным усилием прижима q:
___________________________________----- Q
---------------------------------------- 9ко« _ р
Г конт
я-
Чзюн
(210)
бг Ktc/MM!
Чгкон
4min
Fmm2
(при
Рис. 230. Зависимость удельного уси-
лия q прижима (складкодержателя) от
усилия буфера и от площади кон-
такта F:
/ — qcp = 0,0025 X
х[<Р»-1)2 + о-51-оДг]а‘’
II — q2 = -2- при Q — const;
Г
III — q3 — -2- при Q + const
Площадь контакта FMHm изменяется от Fmax
в начале процесса до Fmln в момент заверше-
ния вытяжки (с наличием материала под при-
жимом), поэтому и напряжение ог является
величиной переменной. При
Q = const, когда процесс осу-
ществляется с пневмогидра-
влическим буфером, изменение
удельного усилия связано
только с изменением площади
контакта Рконт. Если же буфер
переменного давления, то удель-
ное усилие q является функцией
двух переменных: Q и FK0Hm.
Наиболее быстрый рост
удельного усилия в процессе
втягивания материала в матри-
цу наблюдается при буфере
переменного давления (при
Q const). Это является недо-
статком, так как для нормаль-
ного протекания процесса тре-
буется незначительное повыше-
ние удельного усилия q (кри-
вая I на рис. 230). Несколько
в меньшей степени изменяется
удельное усилие при буфере
с постоянным давлением (при
Q = const). Увеличение удель-
ного усилия буфера с перемен-
ным давлением(пропорциональ-
но его сжатию) вызывает уве-
личение силы трения |л<2 и, следовательно, способствует допол-
нительному растяжению материала. Вот почему при буферах
с переменным давлением наблюдается больше разрывов материала
не в начале процесса, а в середине или перед завершением вытяжки.
В штампе со складкодержателем от внешнего ползуна пресса
двойного или тройного действия (см. рис. 231, 235 и др.) и в упро-
щенной конструкции с постоянным зазором (см. рис. 227) также
260
действует нормальное напряжение а2, но оно зависит не от усилия,
развиваемого прессом на внешнем ползуне, а от внутренних сил
(напряжений), возникаемых в деформируемом материале.
Материал, находясь в постоянном зазоре, теряет устойчивость
в пределах, ограниченных двумя поверхностями: «зеркалом» ма-
трицы и складкодержателем. При зазоре г — (1,1ч-1,2) S прогиб
материала без учета допуска на толщину может быть не более
(0,1 ч-0,2) S, что не препятствует нормальному течению процесса.
Волны, образованные в результате искривления материала,
распределяются веерообразно — с расширением к периферии (см.
рис. 227, б). Их вершины контактируют с матрицей и со складко-
держателем с удельным усилием q = а2. Это удельное усилие
также неравномерно, но в отличие от штампа с буфером оно зави-
сит от шага t волн (расстояние между соседними вершинами). Так
как волны распространяются веерообразно, то наибольшие напря-
жения возникают в зоне, прилегающей к радиусу закругления
матрицы, где расстояние между соседними волнами наименьшее.
К периферии (к краю) заготовки величина напряжения соот-
ветственно снижается. Напряжение а2 в каждой зоне при неиз-
менных прочих условиях является постоянным для данной зоны.
Если сравнивать процесс вытяжки деталей с одинаковым относи-
d
тельным диаметром при одном значении степени деформации е
и с одинаковыми механическими свойствами материала, то напря-
жений о2 в одной и той же зоне численно одинаково и не зависит от
толщины штампуемого материала. Например, напряжение а2 оди-
наково (или близко по значению) при штамповке круглых стаканов
из стали 08ВГ со следующими исходными данными:
S в мм d в мм
0,2 4
0,8 16
2,0 40
3,0 60
5,0 100
К такому же выводу можно прийти, проанализировав формулы
(167) и (228), которые применяются при расчете удельного усилия,
необходимого для распрямления неровностей материала. С данным
выводом с достаточно высокой точностью совпадают результаты
расчета потребного удельного усилия прижима q при вытяжке по
формуле W. Pankin (с некоторой корректировкой автора)
q = 0,0025 [(₽0 -1)2 + 0,5 -Д-] (211)
где ₽о = ;
ао
Daas — диаметр заготовки в мм;
d0 — диаметр вытяжки в мм;
So — толщина исходного материала в мм;
ов — предел прочности материала в кгс!мм2.
20,0 0,4
261
На рис. 230 представлена зависимость изменения величины
удельного усилия от площади контакта складкодержателя с заго-
товкой в соответствии с расчетом по формуле (211) и при наличии
буфера с постоянным и переменным давлением.
Величина удельного усилия (или нормального напряжения а2)
неодинакова, если сравнивать материалы различных марок, и про-
цесс осуществляется с различным коэффициентом вытяжки т =
— С увеличением т усилие q соответственно снижается.
Из табл.-17 следует, что при 0,8 значение q настолько мало,
^заг
что надобность в складкодержателе отпадает.
Таблица 17
Необходимое удельное усилие qcp при вытяжке цилиндрических
стаканов в зависимости от _ ° для заготовок толщиной 1 мм
‘-'эаг
при dp = 40 мм
Материал м ь° qcp в кгс1ммг пр ^0
0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0.7 0,75 0,8 0,85
Алюминий 10 0,04 0,03 0,02 0,016 0,012 0,01 0,008 0,007 0,006
Дур алюмин 20 0,08 0,06 0,04 0,03 0,025 0,02 0,016 0,013 0,01
Медь 22 0,09 0,07 0,05 0,04 0,03 0,02 0,017 0,014 0,013
отожженная
Латунь (Л68, Л62) Сталь низко- 32 0,13 0,1 0,07 0,05 0,04 0,03 0,025 0,02 0,019
40 0,16 0,12 0,09 0,06 0,05 0,04 0,03 0,026 0,023
углеродистая
(мягкая) Сталь средней 50 0,2 0,15 0,1 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 0,028
твердости Нержавеющая 60 0,25 0,18 0,13 0,1 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03
сталь типа
марки 1Х18Н9Т
При относительном уменьшении толщины материала значение
q несколько повышается, а при увеличении — снижается (табл, 18)
С повышением прочности материала повышается и удельное
усилие прижима [см. формулу (211)]. При вытяжке деталей из
высокопрочных металлов (например, из нержавеющих сталей)
в некоторых случаях оказывается, что потребное усилие Q для
прижима превосходит усилие, необходимое для вытяжки обраба-
тываемой детали. Формула (211) устанавливает среднюю величину
q, потребную на момент начала вытяжки, т. е. при максимальной
площади контакта FmaX заготовки. На краях заготовки удельное
262
Таблица 18
Необходимое удельное усилие дср при вытяжке цилиндрических
стаканов из стали Юкп (а« *= 40 кгс/мм2) в зависимости
от -уг и толщины заготовок
Узаг
Толщина заготовок в мм о__ в кгс/мм2 при —=—— Ср °зог
0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85
о,1 0,34 0,3 0,27 0,24 0,23 0,22 0,21 0,21 0,2
0,5 0,18 0,14 0,11 0,08 0,07 0,06 0,05 0,05 0,04
1,0 0,16 0,12 0,09 0,06 0,05 0,04 0,03 0,026 0,023
2,0 0,15 0,11 0,08 0,05 0,04 0,03 0,028 0,025 0,023
4,0 0,15 0,1 0,07 0,05 0,03 0,02 0,016 0,011 0,008
6,0 0,15 0,1 0,07 0,05 0,03 0,02 0,015 0,01 0,007
10,0 0,15 0,1 0,07 0,05 0,03 0,02 0,013 0,008 0,005
усилие меньше, а вблизи пуансона больше средней величины qcp.
Из отношения
Ях ___Rep
Яср Rx
(212)
находим
Чх =
qcpRcp
Rx
(212')
= 40 juju из заготовки D3ai
где qx и Rx — соответственно удельное усилие и радиус окружно-
сти, на которой находится рассматриваемая точка.
Например, при вытяжке круглого стакана диаметром d0 =
\ 80 мм толщиной So — 1,5 мм с ов =
= 40 кгс!мм2 в соответствии с формулой (211) требуется среднее
удельное усилие прижима qcp = 0,113 кгс!мм2. Нормальное на-
пряжение на краю заготовки
п — а — QcpRcp .
°гт1п "mln- /?тах »
D d
^P = 2-^A = -^L=30; Ятах = ~ = 40;
0,113*30 Л ЛОЕ . 2
=—ад— = 0,085 кгс/мм2,
а возле радиуса закругления матрицы
QcpRcp
^mln ’
CTzmax “ 9тах —
при радиусе матрицы гм = 6, 7?ш1п = 26
0,113-30 п ,
У птах 26 “““ ^С/ММ .
263
По данным А. А. Бебриса, потребное удельное усилие при-
„ So
жима зависит также от относительной толщины материала D
(табл. 19) [3].
Таблица 19
Удельное усилие прижима в кгс!мм* в зависимости от —5—т- 100%
Ь'о — а
D0-d 100% .Мягкая сталь Ла- тунь Алюми- ний 7Т^Ь100% Dq—а Мягкая сталь Ла- тунь Алюми- ний
4,0 0,06 0,05 0,04 1,5 0,125 о,1 0,07
2,5 0,08 0,07 0,05 0,5 0,18 0,145 0,09
В некоторых случаях при вытяжке средних и крупных деталей
не удается предотвратить складкообразование во фланце детали
плоским складкодержателем. Незначительное увеличение удель-
ного усилия q иногда мо-
жет оказаться достаточной
мерой, но резкое его повы-
шение вызывает разрыв
материала. В последнем
случае требуется приме-
нять другие эффективные
меры, например вводить
перетяжные ребра или по-
роги [41, 49, 51]. Ограни-
fl
Рис. 231. Средства искусственного торможения в штампах
чимся только показом конкретных конструкций штампов с тем
или иным видом искусственного торможения.
Степень резкости торможения (условное выражение) зависит
от числа, глубины и формы перегибов (ребер). Часто применяют
одно перетяжное ребро (рис. 231, а), которое удовлетворяет в основ-
264
ном всем случаям вытяжки глубоких деталей с вертикальными
стенками или с малым уклоном. Исключением является наличие
большого радиуса закругления на пуансоне или уклона на боковых
стенах детали под углом а 15°, а также выпуклого или вогну-
того дна. Такие формы вытягиваются преимущественно в штампах
с двумя-тремя перетяжными ребрами (рис; 231, б) или с одним по-
рогом (рис. 231, в). Ребра и пороги можно устанавливать не по
Рис. 232. Примеры размещения перетяжных ребер в тонко-
листовых деталях
всему периметру [41, 49, 51 ]. В зависимости от необходимой сте-
пени растяжения материала в одних местах ребра располагают
в два-три ряда, в других — только в ряд (рис. 232). Высоту ребер
и порогов, а также их число назначают в зависимости от потребной
степени торможения.
Пороги являются частью тела закаленной матрицы, но иногда
их выполняют в виде вставок.
При толщине материала более 2 мм средства искусственного
торможения применяют ограниченно из-за недостатка усилия раз-
виваемого прижимом для их деформирования перед началом
265
процесса вытяжки. Детали малых размеров (низкие и глубокие)
в большинстве случаев вытягиваются без ребер и порогов. Однако
при повышенных требованиях к точности формы детали необхо-
димо применять средства искусственного торможения.
Методы крепления ребер приведены на рис. 233. Расстояние
от края матрицы 1± и между ребрами /а должно быть 25—40 мм,
а их ширина 14—16 мм (подробнее см. [51 ]).
с ребром
2 Ставить с интервалом 100*150мм J
размещения ребер: одно на
Рис. 234. Технологический перегиб
края заготовки при вытяжке
Рис. 233. Основные методы крепления перетяжных ребер
Пороги располагают только на матрице, ребра — на прижиме
и на зеркале матрицы. В последнем случае допускается применять
ребра без крепления. На практике встречается смешанная схема
прижиме, второе на матрице (см.
рис. 235). В процессе растяжки
материала происходит реверсив-
ный его перегиб, имитирующий
дрессировку листа между роли-
ками. Это повышает технологиче-
ские возможности процесса вы-
тяжки и создает лучшие условия
для выправления и растяжения
материала.
Кроме изложенных методов ис-
кусственного торможения матери-
ала, в частных случаях приме-
няют другие методы, например
специально приспособленное для
этого оборудование (прессы для
вытяжки с растяжением) или сво-
бодный перегиб края штампуемой заготовки (рис. 234) перед нача-
лом вытяжки (особенно важно для сложных деталей малой глу-
бины, которые вытягиваются на прессах одинарного действия).
Вытяжка глубоких деталей возможна со складкодержателем,
расположенным горизонтально и также наклонно под некоторым
углом. В одних случаях это вызвано формой детали (рис. 235, а),
в других — желанием интенсифицировать процесс.
266
Известно [39], что рабочий участок матрицы и соответ-
ственно прижима, выполненные с уклоном, улучшают процесс, так
как при увеличении угла (J (и следовательно, при уменьшении
угла перегиба материала) снижается сопротивление деформирова-
нию. В таких штампах (рис.
235, б) вначале изгибается
или формуется плоская заго-
товка в соответствии с фор-
мой прижима и конической
частью матрицы, а затем осу-
ществляется основная вы-
тяжка.
Процесс вытяжки можно
выполнять с расчленением
на две операции: предвари-
тельную гибку (или формов-
ку) и окончательную вытяж-
ку, или с совмещением в одном
штампе. Оптимальный угол
д>
Рис. 235. Схемы вытяжки с наклонным
расположением фланца детали
уклона р плоскости складко-
держателя (и матрицы) за-
висит от относительной тол-
щины заготовки 100 и колеблется в больших пределах (от 10
до 60Q). Конусные складкодержатели позволяют выполнять про-
цесс со степенью деформации на 10—20% выше по сравнению
с обычными складкодержателями.
Рис. 236. Схема расположения вытяжного перехода в штампе
при завершении операции:
а —правильно; б —неправильно
Если деталь вытягивается не на провал (т. е. не протягивается
полностью через матрицу), то независимо от способа прижима мате-
риала и от конструкции складкодержателя необходимо, чтобы в мо-
мент завершения вытяжки фланец заготовки оставался под прижи-
мом (рис. 236,а) хотя бы с относительно небольшой площадью. Это
условие следует соблюдать и в том случае,когда не требуется фланец.
267
Рис. 237. Пример применения матрицы
в вытяжном штампе (для симметрич-
ной детали с пологой выпуклостью)
без пригонки по пуансону
Детали из тонкого металла (особенно при толщине S -5 0,6 мм)
в большей степени, чем из толстого, склонны к складкообразова-
нию и разрывам. Для улучшения процесса на некоторых предприя-
тиях применяют вытяжку одновременно из нескольких (в пачку
сложенных) тонких заготовок. Этот метод называют многослойной
вытяжкой. Наиболее удачно осуществляется штамповка из трех
заготовок, когда между двумя тонкими (предположим с S =
= 0,1 мм) укладывается более толстая (например, cS = 0,3 мм).
При этом увеличиваются тех-
нологические возможности (за
счет возрастания относительной,
условной толщины—^ и ул уч-
шается качество поверхности
штампуемых заготовок. Однако
точность штампуемых деталей
понижается. Поэтому такой ме-
тод применяют, когда не предъ-
являют высоких требований
к точности размеров детали (на-
пример, кастрюли и другой
цельнометаллической посуды).
Вытянутые детали свободно от-
деляются друг от друга благо-
даря увеличенным зазорам ме-
жду матрицей и пуансоном, а
также некоторому (допускаемо-
му) уклону на поверхности деталей.
Для первой операции толщина складкодержателя любого вы-
тяжного штампа должна удовлетворять условию — его участки
между буферными шпильками в процессе формоизменения детали
не должны прогибаться более оптимальной величины. По опыт-
ным данным, наибольший допускаемый прогиб vmax «« (0,08-=
4-0,10) S. Основная расчетная схема — балка на двух свободных
опорах (рис. 237). Нагрузка — равномерная. За интенсивность
нагрузки принимается
P = q-b,
где q — удельное усилие прижима в кгс! см2;
b — ширина сечения, перпендикулярного I, в см.
Максимальный прогиб рассчитывают по формуле
v =_______
Цпах — 3MEjx,
г bh^ 4
где Jx = -jg----момент инерции сечения в см*;
h — толщина складкодержателя в см;
Е — модуль упругости 1-го рода в кгс!см2;
I — расстояние между соседними буферными
ками в см.
(213)
(214)
шпиль-
268
Изменение толщины h влияет на прочность складкодержателя
более резко, чем изменение ширины b [см. формулу (214)]. Таким
образом, выгоднее увеличивать толщину h, но при этом не следует
упускать конструктивного фактора.
На процесс вытяжки деталей из листового материала
влияет относительная величина радиуса закругления инструмента,
особенно матрицы. В действующих РТМ и нормативах можно
встретить противоречивые рекомендации по величине радиусов
рабочих элементов штампа. Это в значительной степени объяс-
няется различием конкретных условий и требований производства.
Например, при малой глубине детали |^-у «С (2н-3)^ можно вы-
полнить радиус матрицы в два-три, а иногда и в четыре-пять раз
меньше рекомендуемого радиуса для глубокой вытяжки незави-
симо от отношения .
“выт
Радиус закругления инструмента зависит также от формы мат-
рицы, степени искусственного торможения, числа переходов, обо-
рудования и др. Важное значение имеют показатели пластичности
(относительное удлинение и др.) штампуемого материала. Чем
выше эти показатели, тем больше возможность для уменьшения
радиуса закругления инструмента. Особое влияние на радиус за-
S
кругления оказывает относительная толщина заготовки .
^заг
Чем меньше относительная толщина материала, тем больше от-
носительное закругление -у- и -у-. Например, при толщине
S — 0,14-0,3 мм рекомендуется выполнять относительный ра-
диус матрицы -у- в два раза больше, чем при S — (1,54-2) мм,
и в четыре раза больше, чем при S = (4-ь5) мм. Минимальным
радиусом закругления пуансона следует считать rn = S. Чрез-
мерное увеличение радиусов закругления матрицы и пуансона
способствует большему складкообразованию. Поэтому вновь из-
готовляемый инструмент (и прежде всего матрицу) выполняют по
возможности с меньшим закруглением, которое в процессе от-
ладки доводят до оптимального.
Детали пологой или сферической формы можно вытягивать
при наличии матрицы, выполненной по форме детали или матрицы,
имеющей сквозное рабочее окно. Первое исполнение применяют
в случае необходимости правки контура детали, когда имеются
резкие переходы, местные выступы (см. рис. 236) и углубления,
а второе исполнение — при плавной и особенно при симметричной
выпуклости детали (рис. 237). Во втором исполнении необходимо
предусматривать ограничители закрытой высоты или опускать
складкодержатель до касания с плитой.
Одним из эффективных методов интенсификации процесса вы-
тяжки является так называемая комбинированная вытяжка, сущ-
ность которой заключается в совмещении операции свертывания
269
детали из плоской заготовки с одновременным утонением стенки 1
детали [10, 21], что допускает большую степень деформации. Ис- j
следования показали, что оптимальной геометрией рабочей части
матрицы является вариант с конусом (рис. 238) под углом а «« 30°
для первой операции; ^20° для второй и ^15° для последующих
операций. Допускаемая степень деформации стенки стальной де-
тали для первой перетяжки е = 0,18-г-0,2, а для второй перетяжки
е = 0,144-0,15 и с соответствующим снижением в последующих
операциях. При штамповке материалов с высокими показателями -
Рис. 239. Применение в крупногаба-
ритном вытяжном штампе промежу-
точной плиты 2 для повышения тех-
нологичности изготовления
Рис. 238. Рекомендуемая фор-
ма рабочей части матрицы
для комбинированной вы-
тяжки
пластичности степень деформации повышается. Например, для
алюминия допускается перетяжка со степенью деформации =
= 0,5; е2 = 0,35 и т. д. Перетяжка стаканов может производиться
с изменением (уменьшением) диаметра и без уменьшения.
Вытяжка деталей с большим фланцем за одну (первую) опе-
рацию при сохранении цельной без дефектов поверхности детали
возможна только на относительно малую глубину ^до -^-=(5-f-6)J .
Технологические возможности значительно увеличиваются, если
в дне обрабатываемой детали делать надрезы, вырезы [49, 51] и др.,
так как часть материала для набора высоты поступает из дна детали.
Много специфических особенностей имеет вытяжка крупнога-
баритных деталей и, в частности, облицовочных [51, 52]. Напри-
мер, при наличии в штампе крупных, тяжелых деталей (весом в сот-
нях и тысячах килограммов) необходимо создавать технологиче-
ские удобства, обеспечивающие высоту детали с помощью введе-
ния промежуточных плит (рис. 239). Промежуточная плита 2
270
находится между выталкивателем 3 (выполняющим частично роль
матрицы) и нижней плитой 1. Промежуточная плита служит на-
дежной опорой для выталкивателя при правке дна штампуемой
детали. Вентиляционные каналы в вытяжных штампах целесооб-
разно оснащать отогнутыми трубками 4, которые предохраняют
отверстия и штамп от загрязнения.
Технологичность изготовления и эксплуатационные качества
вытяжного штампа повышаются так же при оснащении пуансона
и прижима закаленными направляющими планками 1 и 2 (по две-
Рис. 240. Пример армирования литых, спариваемых дета-
лей крупного штампа местными, направляющими планками
четыре пары в зависимости от размера и формы контура). Поверх-
ность остальной части литого контура выполняется без обработки
с некоторым зазором г (рис. 240). Более целесообразно прикреп-
лять планки к обеим спариваемым деталям. Однако не исклю-
чаются варианты с планками, закрепленными только на одной де-
тали. Рационально к трущимся поверхностям принудительно по-
давать смазку. При проектировании штампов для первого, основ-
ного, перехода следует не забывать о технической возможности и
удобстве выполнения последующей операции. Например, очень
важно предусмотреть в первом переходе базу для фиксации. Одним
из лучших вариантов является выполнение технологических от-
верстий в зоне напуска (припуска) во фланце. Для этой цели при-
меняют дыропрорыватели или дыропробиватели. После дыропро-
рывания, в отличие от пробивки, получаются отверстия с рваными
краями. На рис. 241 приведена конструкция прорывателя, встроен-
ного в штамп и закрепленного за прессом двойного действия. Пре-
рыватель срабатывает при подъеме ползуна.
Палец 1, встроенный в пуансон, поворачивает вокруг оси 2
кулачок 3, который нажимает на пуансон-прорыватель 4, обра-
зующий отверстие во фланце детали. При дальнейшем подъеме
271
ползуна вся система, заделанная в складкодержатель 7, возвра-
щается в исходное положение пружинами 5 и 6.
Приближенно потребное усилие вытяжки можно определить
по формуле
Ъыт= l,8Fce4ae\n^ + Q, (215)
“о
где Fce4 — площадь поперечного сечения детали в мм2-,
1п-^^---истинная степень деформации;
а0
ов — предел прочности штампуемого материала
в кгс/мм2-,
D3a, = ----приведенный диаметр заготовки в мм, для круг-
лого контура
D = — = D-
(216)
L — длина периметра контура заготовки в мм;
d0 — приведенный диаметр вытягиваемой детали,
определяемый по аналогии с Daas.
Рис. 241. Дыропрорыватель, встроенный в вытяжной
штамп на прессе двойного действия
272
Методика для более точного определения потребного усилия
"при глубокой вытяжке изложена в работе [71]. При вытяжке
ступенчатых или конических деталей принимают диаметр d0 сред-
него сечения.
Усилие Q для прижима заготовки следует принимать
Qnomp — Fконт Qcp
Рис. 242. Штамп для протяжки цилиндри-
ческого стакана с большего диаметра на
меньший на провал без складкодержателя
ПОСЛЕДУЮЩАЯ ВЫТЯЖКА (ПРОТЯЖКА)
Протяжка ранее вытянутых заготовок с уменьшением их по-
перечного сечения производится в штампах без складкодержателя
или со складкодержателем в зависимости от допускаемой степени
деформации (или коэффициента вытяжки). Штампы без складко-
держателя работают преимущественно на провал (рис. 242). По-
лученная в другом штампе заготовка укладывается в фиксатор 1.
Готовая деталь после вы-
тяжки снимается с пуан-
сона полукольцами 3, ко-
торые удерживаются в ра-
бочем положении пружи-
ной 2. Штампы со складко-
держателем могут работать
на провал и со съемом
детали с пуансона в рабо-
чей зоне. Штамповка на
провал практически воз-
можна только на прессе
двойного действия (рис.
243, а). Складкодержатель
делают в виде стакана 1,
на который свободно наде-
вается полуфабрикат, по-
лученный в предыдущем
штампе. Если дно полуфа-
бриката выполнено с кону-
сом, то соответственно складкодержатель 1 и матрица 2 перетяжного
штампа имеют также конус (рис. 243, б). В этом случае создаются
более благоприятные условия для ведения процесса. Фиксатор для
полуфабриката устанавливают в нижней части штампа (на мат-
рице). В штампах, закрепляемых за прессами одинарного дейст-
вия, складкодержатель одновременно выполняет роль фиксатора
для заготовок (рис. 244). Он же является съемником детали при
задержке ее на пуансоне. Стакан 3 выполняет функции складко-
держателя только в том случае, когда степень деформации до-
стигает для данной операции предельного значения (ориентиро-
вочно при е = 0,25-г-0,3). Например, при перетяжке цилиндри-
ческой детали из стали 08кп с коэффициентом К2 = 0,82 (е =
— 0,18) стакан нужен только как фиксатор. Поэтому в соответ-
18 Г, Д. Скворцов 273
ствующей конструкции штампа предусматривают принудительное 1
опережение (опускание) стакана-фиксатора стержнями 1, которые |
Рис. 243. Штамп для протяжки цилиндрического стакана
«на провал» со складкодержателем иа прессе двойного
действия
обеспечивают зазор между матрицей 2 и стаканом 3 по величине,
несколько большей толщины штампуемого материала.
Для деталей с большим фланцем рекомендуется выполнять
штамп таким образом, чтобы осуществлялась . правка фланца
Рис. 244. Протяжка детали в штампе
со стаканом-фиксатором (пресс одинар-
ного действия)
(рис. 245). Данный метод не
всегда обеспечивает правку всей
поверхности фланца, однако,
он гарантирует получение вы-
соты детали с большой точно-
стью. В приведенной конструк-
ции регулируемые стержни 1
ограждены втулкой 2.
Многооперационный процесс
вытяжки на нескольких прессах
и особенно при выполнении опе-
раций в разное время часто
требует введения промежуточ-
ного отжига заготовок (вслед-
ствие нагартовки и старения
металла). Поэтому более целе-
сообразно применять непрерыв-
ный процесс, который может
быть осуществлен несколькими
274
способами. Из них наиболее простой — это последовательная вы-
тяжка в ленте (рис. 310—313) иначе многоручьевая схема штам-
повки. Заготовкой служит^ полоса или| лента. Первый переход
вытяжки выполняется преимущественно со складкодержателем,
а последующие переходы
обычно без складкодержате-
ля. Неровности во фланцах
заготовки (как неизбежное
явление) разглаживаются при
правке. В более совершенном
виде последовательная вы-
тяжка выполняется на мно-
гопозиционных прессах.
Перетяжка полуфабрика-
тов (стаканов) с большего
размера на меньший возмож-
на реверсивным методом или
с применением так называе-
мой выворотной вытяжки
(рис. 246). В зависимости от
допускаемой степени дефор-
мации, по аналогии с обыч-
ной перетяжкой, процесс воз-
можен со складкодержате-
лем 1 (рис. 246, а) и без него
(рис. 246, б). В практике наиболее распространен последний вариант.
Особый интерес представляет сдвоенный процесс, сочета-
ющий обычную вытяжку с выворотной.
Большой эффект приносит выворотная вытяжка при штамповке
деталей параболической формы. Характерным примером является
18*
Рис. 245. Перетяжка детали с большего
размера на меньший с правкой фланца
многопереходный процесс
штамповки глубоких деталей
типа фар для автомобилей.
Вначале вытягивается ци-
линдр или полусфера, а затем
в противоположном напра-
влении (выворотно) осущест-
вляется дотяжка заготовки
с получением заданной фор-
мы изделия.
В штампах для последую-
щей вытяжки прямоугольных
коробок складкодержателя
устанавливают в четырех ме-
стах на прямолинейных уча-
стках в виде лепестков [491.
По аналогии с цилиндриче-
скими деталями складкодер-
275
жатели преимущественно выполняют роль фиксаторов. Детали,
получаемые после вытяжки,
калибровки. Применительно к
Рис. 247. Калибровка вытянутой заго-
товки в положении «дном вниз» с приме-
нением полужесткого съемника
го съемника, состоящая из
подвижной плиты 2, пружин 4 и ступенчатых винтов 1.
При калибровке цилиндрических стаканов применяют два тех-
нологических метода: с малым уменьшением сечения детали (на-
пример, с коэффициентом вы-
тяжки К = 0,95-ь0,98) или
с некоторым увеличением за
счет растяжения материала. По-
следнее дает возможность по-
лучать детали наиболее точной
формы и размеров.
Если деталь имеет несколько
ступеней, то они все одновре-
менно подвергаются правке,
включая и радиусы закругле-
ния. Предпочтительно, чтобы
штампуемая деталь занимала
положение дном вверх (рис.
248). Так как калибровка яв-
ляется завершающей операцией,
то следует обращать особое вни-
мание на обеспечение жестко-
сти штампа. В частности, в при-
веденной конструкции секции
ко врезаны. Их рабочие поверхности должны обрабатываться
до 8—10-го классов чистоты. Не допускается оставлять откры-
часто подвергаются операции
цилиндрическим стаканам про-
цесс калибровки заключается
в протяжке заготовки через
матрицу при технологиче-
ском зазоре z Smln. Одно-
временно рекомендуется осу-
ществлять правку дна детали
с оформлением необходимого
радиуса закругления. Схема
ш/ампа может быть при поло-
жении детали дном вверх или
дном вниз. Первая аналогич-
на штампу для последующей
вытяжки без складкодержа-
теля (без стакана). Вторая
схема приведена на рис. 247.
Заготовка укладывается в
фиксатор 3. Для съема детали
с пуансона предусматривает-
ся конструкция полужестко-
Рис. 248. Калибровка сложной, сту-
пенчатой детали
матрицы 2 и пуансона 3 глубо-
276
Рис. 249. К определению усилия съема
детали с пуансона после калибровки и
протяжки с утонением
тые отверстая на поверхности инструментов, поэтому винты 1
и 4 для крепления матрицы и пуансона устанавливают с нера-
бочей стороны. Штифты 5 запрессовывают в глухие (несквозные)
отверстия и шлифуют заподлицо с рабочей поверхностью.
Функции калибровочного штампа сводятся иногда только
к уменьшению радиуса закругления детали и к правке фланца.
Это, в первую очередь, относится к сложным деталям, когда прак-
тически невозможно осуществить пригонку пуансона и матрицы
по всей поверхности детали без нарушения формы, полученной в
основном первом вытяжном
штампе.
Усилие, необходимое для
съема детали с пуансона при
калибровке и при выполне-
нии завершающих операций
(а также во всех случаях,
когда замкнутый контур тон-
колистовой полой детали
с параллельными стенками
застревает на пуансоне), рав-
но силе трения Т, возникае-
мой между штампуемым ма-
териалом и инструментом.
Максимальная величина этой
силы* может быть найдена по
формуле
Т’тах = Р^Итах. (217)
где р—давление, направлен-
ное перпендикулярно
к стенке детали,
в кгс/мм2;
F — площадь контакта между пуансоном и штампуемым мате-
риалом на участке с параллельными стенками в мм2;
Р-тах — максимальная величина коэффициента трения между
штампуемым материалом и поверхностью пуансона,
значения которого приведены на стр. 122.
Давление р является неизвестной величиной. Для вывода
уравнения, характеризующего его значение, выделим из стенки
штампуемой детали цилиндрической формы элементарный объем
(рис. 249). Напряженное состояние полой цилиндрической детали—
осесимметричное, поэтому удобнее решать задачу в цилиндриче-
ских координатах. Положение любой точки в стенке цилиндра
определяется полярным углом 9, радиусом г и аппликатой г.
Введем обозначения:
аг> сте! — нормальные напряжения по соответствующим на-
правлениям;
277
т2Г и тег — касательные напряжения, действующие на пло-
щадке, перпендикулярной оси г (или на площадке, параллельной
плоскости 0г);
тг0 и тг0 — касательные напряжения, действующие на пло-
щадке, перпендикулярной оси 0 (или на площадке, параллельной
плоскости гг);
и т02 — касательные напряжения, действующие на пло-
щадке, перпендикулярной оси г (или на площадке, параллельной”-
плоскости г0);
гвн и Гц — соответственно внутренний и наружный радиусы
штампуемой детали.
Вдоль оси, проходящей параллельно вертикальной стенки де-
тали (оси г), деформацию принимаем равной нулю (е2 = 0). Сле-
довательно, деформация — плоская. При осесимметричном состоя-
нии нормальное напряжение вдоль оси стакана
_gr + ge
Ог- 2 ’
а касательное напряжение, направленное перпендикулярно глав-
ной оси, тг2 = 0.
УРАВНЕНИЕ ПЛАСТИЧНОСТИ
ое — Or = ₽ог, (218)
где Р — коэффициент Лоде, для нашего случая принимаем
9
Р = -р==1,15. (219)
При осесимметричном напряженном состоянии уравнение рав-
новесия применительно к цилиндрическим координатам будет
иметь вид
^<+^ + (Ог-ое) = 0. (220)
С учетом тг2 = 0 и на основании формулы (218) уравнение рав-
новесия для данной задачи значительно' упрощается
^г + (стг —о0) = О или -раг = 0. (221)
Выделим напряжение ог, для этого умножим каждый член
уравнения (221) на
^гЛ_₽аЛ = 0,
dr г г т г ’
откуда
дОг = ^. (222)
278
Радиальное напряжение аг — это и есть нормальное или ра-
диальное давление р внутри детали, возникаемое в процессе ее
пластического деформирования. Для определения максимального
его значения проинтегрируем выражение (222) в пределах от гвн
до г«:
г«
= <223>
гвн
или
р — о г — Ро т In —. (223')
г гтах г т Ген v '
Таким образом, максимальная величина усилия съема цилин-
дрического стакана с пуансона при условии пластического дефор-
мирования (протягивания через матрицу с отрицательным зазо-
ром) определяется по уравнению
T=l,15orFpmaxln^. (224)
гвн
При этом обязательно в пуансоне должен быть воздушный канал
(или несколько каналов). В противном случае к усилию Т добав-
ляется сила присасывания детали за счет вакуума:
Р = 0.97F, (225)
где . F — площадь сечения пуансона в см2;
0,97 — нормальное атмосферное давление в кгс/см2.
Если деталь, снимаемая с пуансона, имеет некруглое сечение, то
приближенно усилие t можно определить также по формуле (224),
но с приведением этого сечения к условному диаметру (см.
стр. 272).
При калибровке или протяжке глубоких стаканов с тонкими
стенками следует особенно тщательно выбирать место приложения
силы съема. При действии силы на торцовую кромку заготовки
возможна потеря устойчивости в виде симметричного выпучивания
или смятие кромки. Поэтому иногда целесообразно прилагать
силу одновременно к торцовой кромке и к дну детали.
Глава III
ФОРМОВКА
НАРУЖНАЯ ОТБОРТОВКА
Операция наружной отбортовки напоминает гибку в растяже-
нием или сжатием получаемого борта. Для образования борта
с прямолинейной кромкой применяют в основном простые кон-
струкции штампов. Отбортовка фланца детали с криволинейным
краем борта иногда требует сложной схемы. Один из таких штам-
279
пов показан на рис. 250, матрица 4 которого смонтирована на
ползушке 2. При опускании ползуна пресса клин 1 смещает пол-
зушку 2 влево. Ползушка перемещается в направлении, указан-
ном стрелкой Б. Благодаря этому криволинейный фланец отборто-
Рис. 250. Схема отбортовки при криволинейном
вывается равномерно по всему периметру. Штампуемая заготовка
в процессе отбортовки прижимается к пуансону 5 подпружинен-
ным прижимом 3.
При разбортовке, в отличие от наружной отбортовки обра-
зуется борт вокруг ранее полученного отверстия. Разбортовка
О)
Рис. 251. Разбортовка отвер-
стий с направлением бурта
вниз и вверх
может осуществляться по схеме с бор-
том вниз и вверх. Если при направле-
нии борта вниз (рис. 251, а) фиксация
осуществляется на обрабатываемое от-
верстие, то фиксатор 1 выполняют под-
пружиненным (в данной конструкции
установлена специальная пружина 6).
Штампуемая деталь прижимается к мат-
рице 2 и снимается с пуансона 3 при-
жимом-съемником 4, действующим от
пружины 5.
При направлении борта вверх (рис.
251, б) осуществляется фиксация отвер-
стия по пуансону 3. Прижим 4 работает
от буфера пресса или от упругого эле-
мента штампа. Готовая деталь с мат-
рицы 2 снимается выталкивателем 1
с приводом от механического выталки-
вателя пресса (обычно для мелких
деталей) или от упругих элементов
штампа.
Процесс разбортовки может проте-
кать без преднамеренного утонения и
с утонением материала. О рекомендуе-
мых зазорах и степени допускаемого
утонения см. работу [49].
280
Максимальное усилие разбортовки цилиндрическим пуансоном
^тах 1,2л$оСГв (d-изд dome) -f- О.буф> (226)
где So — толщина исходной заготовки в мм;
<ув — предел прочности материала в кгс/мм2;
dusd — диаметр борта по средней линии в мм;
dome — диаметр отверстия в заготовке в мм;
О^вуф — усилие буфера (прижима) в кгс.
Усилие разбортовки некруглого контура можно подсчитывать
также по формуле (226), подставив в нее приведенные диаметры
^издпр и dominp. В процессе разбортовки на плоскости детали,
прилегающей к зоне разбортовки, гофры не образуются. Однако
усилие, необходимое для разбортовки, обычно на столько значи-
тельно, что если не зажимать деталь, то появляются прогиб и
утяжка. Поэтому в процессе разбортовки следует прижимать де-
таль к рабочей плоскости матрицы. Одновременно прижим вы-
полняет роль съемника детали с пуансона после разбортовки.
Усилие съема детали с пуансона и проталкивания через мат-
рицу находится в прямой зависимости от величины зазора между
пуансоном и матрицей, а также от площади поверхности цилин-
дрического пояска детали. Это усилие особенно значительно, когда
процесс отбортовки сопровождается утонением. Методика опре-
деления усилия съема детали с пуансона аналогична методике,
приведенной на стр. 277—279.
МЕСТНАЯ ФОРМОВКА
Местная формовка в отличие от вытяжки изменяет форму ли-
стовой детали только на определенных участках в результате мест-
ного растяжения материала. Местным формоизменением получают
ребра жесткости (рис. 252) и различного рода выступы. Процес
местной формовки может выполняться без складкодержателя,
в этом случае нельзя гарантировать плоскостность (или первона-
чальную форму) основной поверхности детали. Поэтому рекомен-
дуется вести процесс со складкодержателем, как это показано
на рис. 252.
При близком расположении выступов рекомендуется выпол-
нять в складкодержателе не сквозные окна, а местные углубления
для соответствующих инструментов, что увеличивает прочность
складкодержателя. Ребра-пуансоны 1 делают подвижными и под-
пирают штифтами 2. Опорой штифтов служат закаленные планки 3.
Иногда при большом числе различных выступов и ребер для
предотвращения коробления материала целесообразно дополни-
тельно осуществлять перегиб края заготовки на 90° (см. рис. 234).
Процесс формовки обычно сопровождается правкой всей поверх-
ности детали, прилегающей к инструменту.
Обжим и раздача труб является обособленной областью об-
работки металлов давлением [9, 68 ]. В зависимости от характера
281
производства, конкретных условий работы и конфигурации труб
обжим и раздача выполняются несколькими способами: жестким
инструментом, с применением эластичной среды [17] и др. В книге
приведены только схемы штампов с жестким инструментом.
Рис. 252. Рабочие элементы формовочного штампа "для получения]
ребер жесткости в листовой заготовке:
а — в исходном положении; б — после формообразования
При раздаче (растяжении) трубы с коническим участком взаим-
ная пригонка пуансона с матрицей необходима в начале раструба
на участке А (рис. 253, а). В остальной, более широкой части, де-
Рис. 253. Схемы штампов:
а — для раздачи трубы; б — для обжима трубм
таль образуется по пуансону и контакт с матрицей не обязателен.
При обжиме трубы с коническим участком форма обрабатываемого
элемента образуется полностью по матрице. В этом случае процесс
возможен без пуансона (рис. 253, б). Однако, если обжимаемый
282
элемент имеет сложную форму или требуется высокая точность, то
необходимо осуществлять операцию при участии матрицы и пуан-
сона, а также завершать процесс правкой.
Относительно длинные трубы (при любой форме инструмента)
обрабатываются в горизонтальном положении с применением кли-
новых механизмов.
Местная раздача (растяжение) цилиндрической детали выпол-
няется преимущественно с применением эластичной среды (ре-
зины, полиуретана, жидкости и др.). Этот способ особенно эффек-
тивен в сочетании с жестким инструментом. На рис. 254, а при-
Рис. 254. Схемы раздачи (растяжения) на участках, расположенных на
некотором расстоянии от края заготовки
веден один из таких штампов. Цилиндрический стакан с фланцем
укладывают вверх дном на съемник-фиксатор 4 и подвергают одно-
временно осадке пуансоном 2 и раздаче резиной 3. Штамп оснащен
пуансонами-секторами 1, которые смонтированы на трех или че-
тырех ползушках. При опускании ползуна пуансоны-секторы 1
сближаются и образуют кольцевой инструмент. В отдельных слу-
чаях возможно получение местных поясков (выпучивания) только
при осадке жестким инструментом (рис. 254, б).
Известно много конструкций штампов для местного обжима
цилиндрической тонкостенной детали. В штампе (рис. 255) с раз-
движной секционной матрицей производится местное обжатие
тонкостенной втулки в сборе со шлангом. При поднятом ползуне
пружина 3 поворачивает храповик 1 против часовой стрелки,
а пружины 6 оттягивают секции (ползушки) матрицы 4, образуя
отверстие для вкладывания обрабатываемого узла. Упором-фикса-
тором служит регулируемый винт 5. При опускании ползуна стер-
жень 2 поворачивает храповик по часовой стрелке, секции мат-
рицы 4 скользят по эксцентричным поверхностям храповика 1 и,
сближаясь, обжимают втулку со шлангом.
Правка штампуемых деталей с целью обеспечения высокоточ-
ной плоскостности выполняется в штампах с двумя принципиаль-
283
ными схемами: при гладких инструментах (рис. 256, а), а также
при инструментах точечного и вафельного типа (рис. 256, б).
Шаг t между выступами равен (1—1,2)S; размер вершины при то-
Рис. 255. Штамп для обжима цилиндрической детали секционным,
раздвижным инструментом
чечном инструменте b (0,l-r-0,2)S, а при вафельном b 0,55;
глубина выступа (и впадины) h = (1-г-1,5)5.
Более эффективны точечные инструменты, однако они остав-
ляют заметные следы на поверхности деталей. Если это недопу-
? А
в} г)
Рис. 256. Схемы процессов:
at б—правки, в, г, д—чеканки н нанесения рисунков (н надписей)
стимо, то применяют вафельные и гладкие инструменты. Плоские
детали из относительно тонкого металла (S до 1 мм) обычно пра-
вятся гладкими инструментами, а более толстые — преимуще-
ственно точечными и вафельными инструментами.
284
Имеется много рекомендаций по определению усилия правки
материала. В соответствии с работой [331 процесс правки следует
считать двухстадийным: вначале происходит распрямление мате-
риала с преодолением главным образом его упругих сил, затем
наступает пластическая деформация в результате приложения до-
полнительного усилия на сжатие материала. Последнее возможно
только при высоком давлении. В некоторых случаях его величина
приближается к пределу текучести. Без соответствующих усилий
правка непригодна. Усилие правки определяют по формуле
Рпр = qFnp, (227)
где q — удельное усилие, необходимое для правки, в кгс/мм2-,
Fnp — площадь правки в проекции на рабочую плоскость
в мм2.
Например, при размере контактной поверхности одной полки
V-образной детали (рис. 179) F = Вх, где В — ширина заготовки,
площадь для правки будет Fnp = F cos а (а — угол между на-
клонной рабочей поверхностью матрицы и горизонтальной пло-
скостью). Для двух полок
FnPo6ui = 2F cos а-
Удельное усилие q можно определить по формуле
„ ___ 8ns.S2 /опо\
Яшах — др ’ (ХХО)
где os — экстраполированный предел текучести материала
в кгс/мм2-,
I — расстояние между вершинами двух соседних волн ис-
кривленной заготовки в мм.
При практических расчетах вместо crs можно принимать зна-
чения аг, приводимые в справочной литературе (заметим, что
несколько меньше as). Результаты, получаемые по формуле (228),
близки по величине к удельному усилию, необходимому для за-
щемления заготовки (с распрямлением) в штампах для L- и U-об-
разной гибок и определяемому по формуле (194).
Ввиду отсутствия методов по определению расстояния I между
вершинами волн поверхности, величина удельного усилия q уточ-
няется при отладке штампов. На основании опытных данных, по-
требная средняя величина удельного усилия при обычных работах
q «=< (0,154-0,3) ов для всех толщин штампуемого материала (ана-
логично прижиму фланца при вытяжке).
При назначении оборудования следует исходить из макси-
мально необходимого усилия, т. е. q «« 0,3crg кгс/мм2. Величина
удельного усилия может быть снижена до q (0,054-0,1) ав для
всех материалов, если невысокие требования к соблюдению пло-
скостности штампуемых деталей. Правка деталей при формообра-
зовании (вытяжке, формовке и др.) также требует меньших удель-
ных усилий, так как при получении формы в процессе пластиче-
285
ского деформирования материал частично распрямляется, В боль-
шинстве случаев для плоских заготовок величину удельного уси-
лия можно уменьшить в два раза. В некоторых случаях при правке
величина удельного усилия q требуется значительно выше.
Чеканка знаков, эмблем и надписей может производиться
с двух сторон детали (одновременно пуансоном и матрицей) иди
Рис. 257. Правка плоских деталей
с загрузкой заготовок:
а — по наклонному лотку; б — tyr тн-
берного устройства с магазинным пнта-
только с одной стороны (рис.
256, в, г, д).
Чеканка рельефов на всей или
на большей части поверхности де-
тали производится главным обра-
зом в штампах с закрытой матри-
цей (рис. 256, в), а нанесение ри-
сунков и надписей — с открытым
инструментом (рис. 256, г, д). Дан-
ная операция может сопровожда-
ться кернением (рис. 256,г), иногда
кернение выделяют в самостоя-
тельную операцию.
Удельное усилие чеканки и гра-
веровки рисунков при объемном
смещении металла обычно в не-
сколько раз выше предела проч-
телем ности материала, например для
алюминия и латуни q^ (8-J-10) о4,
а для различных сталей q (4-г 6) ов. Нанесение рисунков с по-
мощью сдвига металла при двух взаимно пригнанных инструмен-
тах (в отличие от чеканки и граверовки, когда рисунок одного
инструмента не спаривается с рисунком второго) требует значи-
тельно меньших усилий q ав. Подобная операция применяется
для относительно тонкого листового металла. Процесс происходит
без изменения его толщины. Возможны два варианта компоновки
инструментов: со взаимной пригонкой матрицы и пуансона, за-
каленных до высокой твердости, и при одном мягком инструменте
в виде подкладки. На детали толщиной до 0,5 мм рационально
наносить рисунки (или надписи) через прокладку: картон, пресс-
286
шпан или свинец (рис. 256, д'). Толщина прокладок обычно не-
сколько больше толщины штампуемой детали. Этот способ обес-
печивает лучшее заполнение и четкость рисунка.
Так как правка и чеканка требуют высоких удельных усилий
(особенно чеканка в закрытых штампах), то необходимо, чтобы
штампы обладали большой жесткостью. Соответствующие инстру-
менты и блоки должны быть массивными. Плиты изготовляют из
стали. Прессы, на которых выполняются приведенные процессы,
следует оснащать подштамповыми плитами без провальных отвер-
стий или с отверстиями малого диаметра. Пуансон и матрицу под-
вергают термической обработке до предельно возможной, высокой
твердости. Поверхность их обрабатывают до 9—10-го классов
чистоты.
Правка является одной из опасных операций, поэтому необ-
ходимо в соответствующих штампах предусматривать средства
механизации загрузки и съема штампуемых деталей, например
применять наклонные лотки 1 (рис. 257, а), для безопасной доставки
заготовок в рабочую зону. Детали после правки следует удалять
струей сжатого-воздуха или шиберным устройством с приводом
от рычагов 2, 3 и пружины 4. В более совершенных конструкциях
штампов для загрузки заготовок встраивают бункерные или мага-
зинные питатели 1 (рис. 257, б) с шиберными устройствами 2, что
наиболее доступно и надежно. Для привода ползушки с шибером
может быть использован один из механизмов, приведенных на
Стр. 73—97.
Штампы для чеканки больших партий деталей (монет, знаков,
эмблем, надписей) также необходимо оснащать средствами меха-
низации и автоматизации.
СБОРКА В ШТАМПАХ
Для сборки узлов в штампах широко применяют операции хо-
лодной штамповки. Например, листовые детали, имеющие отвер-
стия, можно соединять заклепками сплошными или пустотелыми
(рис. 258). При сплошных заклепках выполняется осадка (с рас-
плющиванием), а при пустотелых — раздача (с отбортовкой). Для
того чтобы комплектовка деталей осуществлялась не в рабочей
зоне, нижний инструмент выполняют выдвижным. Это обеспечивает
безопасность и удобство в работе.
Ползушка, несущая инструмент, должна иметь минимально
возможный вес. Перед расклепкой (процессом непосредственной
сборки) комплект деталей прижимается подпружиненным прижи-
мом 1. Ход ползушки с тыла ограничивается регулируемым упо-
ром 2, а с фронта — штифтом 4. Ползушка в рабочем положении
фиксируется подпружиненным шариком 3.
При сборке в штампах также успешно используются операции
гибки, закатки, раздачи- листовых деталей. Например, методом
закатки собирается сальник 1 (рис. 259). Выдвижной инструмент
287
Рис. 258. Штамп
для сборки ком-
плекта листовых
деталей с помощью
заклепок
Рис. 259. Штамп для сборки сальника с помощью закатки (раздачи края
цилиндрического корпуса)
фиксируется коническим пальцем 2, входящим в комплект стан-
дартизованного узла, встроенного в ползушку 3. Перемещение
ползушки осуществляется с помощью рукоятки 4 фиксирующего
узла.
288
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ШТАМПЫ, СОВМЕЩАЮЩИЕ НЕСКОЛЬКО
ОПЕРАЦИЙ
Глава I
ШТАМПЫ ПО СОВМЕЩЕННОЙ СХЕМЕ
ВОЗМОЖНОЕ ЧИСЛО СОЧЕТАНИЙ ОПЕРАЦИЙ
Одним из наиболее распространенных способов объединения
различных операций и процессов в одном штампе является совме-
щенная штамповка (без перемещения полуфабриката вдоль осей
перпендикулярных движению ползуна пресса), при которой штам-
пуемая деталь (полуфабрикат) выполняется за один рабочий ход.
Учитывая большое разнообразие элементарных операций и не-
ограниченное количество разновидностей, которые можно совме-
стить в одном штампе, заранее трудно себе представить всю гамму
возможных сочетаний. Если условно считать, что общее количе-
ство элементарных операций 15, то будем иметь:
а) двухоперационных штампов —
_ ris-2 _ 15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3 _ 1Пк.
bis - i.2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13 —
б) трехоперационных — = 454;
в) четырехоперационных — С}!-4 = 1362 и т. д.,
где т — количество элементарных операций, из которых обра-
зуются совмещенные штампы;
п — количество элементарных операций сочетающихся в од-
ном штампе;
Ст — количество разновидностей штампов из т элементарных
операций по п элементов (взятых из т).
Всевозможные конструкции многооперационных штампов опу-
бликованы во многих трудах, включая ведомственные РТМ (на-
пример, см. работы НИИТАвтопром), поэтому ограничимся рас-
смотрением только некоторых типовых представителей.
19 г. д. Скворцов 289
СОВМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Разделительные операции легко поддаются объединению как
в случае обработки ленточного и полосового материала, так и в слу-
чае обработки штучных заготовок. Точность размеров штампуемых
деталей при совмещенной штамповке зависит от точности изго-
товления рабочих частей штампа.
Рис. 260. Совмещенный штамп (вырезка контура и пробивка отверстий)
На практике широко применяют совмещенные штампы (ком-
паунды) для одиовремеиной вырезки контура и пробивки отвер-
стий при использовании первичных заготовок (ленточного и ли-
290
стового проката). В наиболее распространенной схеме (рис. 260)
матрица 3 штампа располагается вверху. Вырезаемая деталь (за-
готовка) входит (запрессовывается) в матрицу, а затем удаляется
из нее или от механического выталкивателя пресса через толка-
тели 5, 6, траверсу 4 и выталкиватель 1 штампа или съемником,
работающим от какого-либо упругого элемента.
Отходы внутренние после пробивки отверстий (в данном при-
мере от пуансона 2) проталкиваются в направлении рабочего хода,
а отход внешний остается на съемнике 9, работающем от упругого
Рис. 261. Совмещенный штамп для обработки полосы (ленты)
под некоторым углом а
элемента. Нижний инструмент 8 выполняет одновременно функции
матрицы и пуансона. Конструкция имеет подпружиненный шаго-
вый упор 7 и разовый упор 10.
Разделение материала происходит преимущественно в пло-
скости, перпендикулярной движению инструмента (как показано
на рис. 260). В случае необходимости разделяемый материал на-
правляется под некоторым углом (рис. 261). При этом срез на
торцах детали и отходов образуется в соответствии с заданным
углом а, величина которого не должна превышать 20—25°, в про-
тивном случае стойкость инструментов окажется недостаточной
вследствие появления острого угла ₽. Сдвиг верхней части инстру-
мента относительно нижней предотвращается противоотжимом 1.
Возможное сползание полосы (ленты) сдерживается упорами 2 на
съемнике. Деталь из полосы (ленты) в совмещенном штампе можно
получать вырезкой по незамкнутому контуру. В зависимости от
раскроя материала процесс может быть с внешним отходом по двум
19* 291
или трем сторонам или без отхода. В последнем случае подразу-
мевается сочетание отрезки из полосы (ленты) прямоугольной де-
тали с пробивкой отверстий. Вырезка детали по трем сторонам /,
II и III (рис. 262) выполняется с помощью секций матрицы 1 и 2
Рис. 262. Схема совмещенного раз-
деления материала с вырезкой кон-
тура не по всему периметру детали
и пуансона-матрицы 3. Штампуе-.
мый материал подается до упора 4.
Деталь при вырезке по незамкну-
тому контуру так же, как и при
полной вырезке, вначале остается
в верхней части штампа (в мат-
рице), а затем проталкивается
вниз механическим выталкивате-
лем пресса или упругим элемен-
том. Сдвигающие силы, вызван-
ные неравномерностью нагрузки,
погашаются противоотжимами раз-
личной конструкции.
В приборостроении большое место занимает совмещенная штам-
повка с возвратом готовой детали в перфорированную ленту.
Такая схема возможна только при удалении детали из матрицы
прижимом-выталкивателем 3, работающим от упругого элемента 2
a) L-rJ 6)
Рис. 263. Штамп (а) для пробивки и вырезки контура с запрессовкой детали
В перфорированную ленту (б) и верхний прижим с тарельчатыми пружинами (в)
(рис. 263). Запрессовка производится обычно на глубину h =
— (0,34-0,5)5. Запрессовывать можно и на полную толщину S,
но это нецелесообразно, так как возникают затруднения при вы-
прессовке деталей из ленты (полосы). Оптимальную глубину за-
прессовки h (рис. 263, б) устанавливают в процессе отладки
292
Рис. 264. Жесткий выталкива-
тель с пружинами в верхней
части совмещенного штампа
штампа. Поэтому следует предусматривать регулирование усилия
упругого элемента 2, что в данной конструкции выполняется
винтом 1. Если для запрессовки необходимы большие усилия, за-
висящие от размера детали, толщины и марки материала, то целе-
сообразно применять тарельчатые пружины 1 (рис. 263, в).
Потребное усилие для возвращения вырезанной детали в по-
лосу подсчитывают по формуле (105) с учетом соответствующих
рекомендаций, приведенных на стр. 120. Поскольку материал охва-
тываемой и охватывающей деталей одинаковый, то
Ег = Е2. Усилие упругого элемента 4 нижнего съемника (для
подъема отхода) на 20—30% меньше
усилия упругого элемента верхнего
съемника.
Метод совмещенной вырезки с за-
прессовкой детали в ленту применя-
ется преимущественно при малога-
баритной штамповке и малой тол-
щине материала (до S=c2 мм). При
этом методе упрощается вынос гото-
вых деталей из рабочей зоны штампа.
Выпрёссовка готовых деталей из лен-
ты может легко выполняться в том
же штампе.Механизация таких штам-
пов сводится только к автоматиче-
ской подаче исходного материала.
Кроме того, в большинстве случаев
не требуются отлипатели для отде-
ления деталей от плоскости вытал-
кивателя. Качество среза улучшается благодаря сильному дву-
стороннему прижиму (со стороны детали и со стороны отхода).
С учетом этого преимущества иногда и при использовании жест-
кого выталкивателя 1 пресса верхняя часть различных совмещен-
ных штампов дополнительно оснащается прижимом, действующим
от упругого элемента 2 (рис. 264). И, наоборот, в некоторых слу-
чаях к съемнику, приводимому упругим элементом, добавляется
жесткий выталкиватель пресса как дублирующее средство на слу-
чай несрабатывания пружин.
В прецизионных, совмещенных штампах пуансоны для про-
бивки отверстий малого диаметра направляются по выталкива-
телю непосредственно или через закаленные втулки. Выталкива-
тель пригоняется с матрицей по скользящей посадке. В некоторых
совмещенных штампах для высокоточной штамповки направляется
также пуансон-матрица, что выполнимо только при хорошо на-
правленном нижнем съемнике. Особенно это важно в совмещен-
ных многопозиционных штампах.
В совмещенных разделительных штампах полоса или лента
фиксируется задними (тыловыми) упорами, установленными на
нижнем, подвижном съемнике. Функции упоров выполняют
1256 293
штифты, стандартизованные фиксаторы, а также выступы на лот-
ках, приваренных к съемнику (см. рис. 260). Помимо этого часто
ставят дополнительные упоры-ограничители непосредственно на
нижней плите блока. В условиях механизированного производ-
ства следует прикреплять к съемникам П-образные направляющие
или ролики (см. рис. 304).
Продвижение полосового или ленточного материала в совме-
щенном штампе, работающем на двустоечном прессе, возможно
только «от себя» и редко «на себя». При автоматической подаче
материал продвигается только в одну сторону, а при ручной за-
грузке полосовых заготовок штамповка производится в два приема:
большая часть полосы пропускается «от себя», а оставшийся ко-
Рис. 265. Конструкции утопающих упоров для совмещенных штампов
нец в руках оператора доштамповывается «на себя» после пере-
кантовки ее на 180°. В обоих случаях направление по ширине
полосы выполняется с двух сторон (справа и слева) с равным уда-
лением их от оси штампа. Расход материала по ширине несколько
увеличивается вследствие увеличения перемычек в раскрое. Ша-
говые упоры в совмещенных разделительных штампах применяют
только при ручной подаче полосы (ленты). В большинстве случаев
их выполняют утопающими. Одним из простых конструктивных
исполнений является упор 1, находящийся в постоянном контакте
с резиной 3'— амортизатором нижнего съемника 2 (рис. 265, а).
Однако наиболее распространены упоры подпружиненные, встраи-
ваемые в съемники. Из них стержневые со спиральной пружиной
стандартизованы.
Для тяжелых работ (при толстом материале или больших раз-
мерах штампуемых деталей) рекомендуется применять упоры 1:
цилиндрические со спиральной пружиной 2 внутри стакана
(рис. 265, б) или сочетание двух пружин 2 и 3 (рис. 265, в).
Иногда при стесненном раскрое материала, когда невозможно
установить шаговый упор вблизи пуансона-матрицы, его выносят
на расстояние, кратное шагу подачи: 2t, 3t и т. д. (рис. 266). При
этом первые вырезки выполняют с применением предварительных
упоров, рисок на съемнике или фиксируют визуально.
Массовое и крупносерийное производства требуют более со-
вершенные конструкции упоров, обеспечивающие нормальную
294
фиксацию полосы при работе на автоматическом режиме с подачей
материала вручную. Одной из простых и надежных конструкций
является утопающий упор 1, работающий от коромысла 2
Рис. 266. Пример установки шагового упора в совмещен-
ном штампе на расстоянии, равном It от рабочего контура
(рис. 267). Левое плечо коромысла 2 несколько тяжелее правого.
При смыкании инструментов' упор 1 опускается, поворачивая
коромысло вокруг оси Здо положения, показанного на рис. 267, а.
Выступающий конец коро-
мысла входит в ранее про-
битое отверстие ленты (по-
лосы), препятствуя движе-
нию ее влево. В первый
момент продвижения штам-
пуемого материала справа
налево, когда ползун начал
подниматься, технологиче-
ская перемычка А, дотра-
гиваясь до коромысла, за-
ставляет его поворачива-
ться против часовой стрел-
ки. При этом упор 1 под-
нимается и занимает рабо-
чее положение (рис. 267,6).
Затем цикл работы штампа
повторяется.
Отход с пуансона-мат-
рицы в большинстве слу-
чаев снимается подвижным
Рис. 267. Автоматический шаговый упор
в совмещенном штампе:
а, б—в рабочем и нерабочем положениях
съемником, работающим от пружин, резины и других упругих
элементов. Только при особо тяжелых работах (при тол-
щине материала 5^4 мм) используется сильный буфер пресса.
295
В других условиях использовать буфер пресса нецелесообразно.
Во-первых, уменьшается (частично или полностью) возможность
удаления на провал отходов после пробивки отверстий. Во-вторых,
утрачивается маиевреиность в части изменения оборудования.
При отсутствии механического выталкивателя в прессе и не-
обходимого по усилию амортизатора в нижней части штампа на-
ходят специальные решения. Например, проталкивание детали
через матрицу 2 (рис. 268) и съем полосы с пуансои-матрицы 1
успешно выполняются тягами 6, связывающими верхний выталки-
ватель 5 через планку 4 с иижним съемником 7. Пружины 3 и 8
служат не для выталкивания и съема
штампуемого материала, а для прижима
его, чтобы обеспечить высокую точ-
ность детали (приведенная конструкция
штампа предназначена для прецизион-
ной штамповки).
Некоторые предприятия (фирмы) для
проталкивания готовых деталей через
матрицу и для съема отходов встраи-
вают в штампы пневматические подуш-
ки в основном диафрагменного типа.
Выталкиватели в верхней части
штампа удерживаются от выпадания
фланцами или ступенчатыми винтами.
Последние применяют в крупных и
средних штампах. Более тяжелые вытал-
киватели прикрепляют таким образом,
чтобы можно было их снимать со штам-
Рис.268. Совмещенный штамп
со специальным устройством
для выталкивания детали и
съема отхода
па непосредственно на прессе в процессе эксплуатации. В тя-
желых выталкивателях рекомендуется делать люки (окна) обес-
печивающие свободный доступ к пуансонам и державкам (рис.
269, а). Такие люки закрывают промежуточными плитами 2,
которые прикрепляют винтами к основному съемнику 1.
Наиболее удачным креплением является крепление тяжелых
выталкивателей с торцев выдвигаемыми стержнями-упорами 3
(рис. 269, б). В три кольцевые канавки стержней-упоров устанав-
ливают запорную шайбу 5. В положении стержня, приведенном
на рис. 269, б, выталкиватель 1 штампа может перемещаться вер-
тикально в пределах Н — d (т. е. сколько необходимо для работы
штампа).
При перестановке стержня влево иа шаг t до совпадения
каиавки А с шайбой 5 стержень входит в отверстие диаметром D,
что дает возможность шлифовать (затачивать) секции, ие снимая
штампа с пресса. При совмещении запорной шайбы с канавкой В
выталкиватель можно свободно извлекать из штампа. Запорную
шайбу 5 крепят к верхней плите винтами 4. Два исполнения на
рисунке показывают, что пазы и отверстия, в которые входит
стержень, можно выполнять непосредственно в теле выталкива-
296
теля / или введением вспомогательных планок (вставок) 2. По-
следнее более технологично.
В процессе разделения тонколистовых материалов изделия
могут прилипать к плоскости деталей штампов. В совмещенных
штампах местом прилипания является нижняя плоскость вытал-
кивателя. Конструкции отлипателей в принципе те же, что и при
обычной вырезке. В мелких штампах рациональным вариантом
является вариант конструкции выталкивателя с крышкой, закры-
г
WWW

Исполнение I Исполнение и
Рис. 269. Два способа крепления верхних выталкивателей от выпада-
ния в крупных штампах
вающей отлипатели 4 и одновременно выполняющей функции бур-
тиков (рис. 260). Отлипатели особенно необходимы при механи-
зированном удалении деталей из рабочей зоны: струей воздуха,
совковыми сбрасывателями и др.
Иногда целесообразно производить вырезку деталей с одно-
временным дроблением отходов на мелкие части. В этом случае
у выхода перфорированной ленты устанавливают два встречных
ножа 1 и 2 (рис. 270). Штамп имеет типовое устройство для авто-
матической подачи материала (с клещевым захватом), которое
монтируют на двух выступающих планках 11, закрепленных на
стойке 3. Подвижная каретка 5 с собачкой, б является подающей
(ведущей). Она свободно перемещается на планках 11. На не-
подвижной стойке 8 жестко закрепленной на планках 11 находится
собачка 10. При опускании ползуна каретка 5 от клина 4 продви-
гается вправо, занимая исходное положение. В это время собачка 6
297
проскальзывает по материалу, а собачка 10, заклинившись, удер-
живает его от сдвига. Когда ползун поднимается, то каретка 5
от пружины 9 продвигается влево со штампуемым материалом.
Шаг подачи регулируется винтом 7.
В совмещенных штампах, так же как и при однооперационной
вырезке заготовок, можно производить штамповку с поворотом
полосы. Для фиксации полосы (ленты) при первом ударе после
поворота применяют разовые упоры, аналогичные разовым упо-
рам в вырезных штампах (см. упор с вращающимся валиком на
рис. 260).
Рис. 270. Совмещенный штамп с разделением отходов на мелкие части и устрой-
ством для автоматической подачи материала *
Совмещенный процесс можно выполнять как при плоских де-
талях, так и при любой другой форме и с любым сочетанием раз-
личных операций. Например, широко распространены штампы
для обрезки и пробивки отверстий в полуфабрикатах после гибки,
вытяжки и других формоизменяющих операций. На рис. 271 при-
ведена конструкция штампа для обрезки с пробивкой отверстий
в заготовке для хомутика. Перед непосредственным выполнением
операции заготовка прижимается к пуансону-матрице 4 подпру-
жиненным выталкивателем-съемником 3 и дополнительно фикси-
руется досылателями 5. Пружины 2 по усилию недостаточны для
съема детали с пуансонов, поэтому штамп соединяется с жестким
выталкивателем пресса через толкатель 1.
В некоторых штампах инструменты работают под углом друг
к другу, например при одновременной пробивке отверстий и раз-
резке уголка. Пуансоны 4 (рис. 272) для пробивки отверстий дей-
ствуют непосредственно от ползуна пресса, а пуансон 2 для раз-
резки — от клина 7, спаренного с противоотжимом 8. Рабочая
298
часть матрицы 3 выполнена под углом 90° («под уголок»), В ниж-
нюю — горизонтальную ее часть впрессованы вставки («глазки») 1,
согласованные с пуансонами 4 для пробивки отверстий. Стойка 5
служит для направления ползушки-пуансона 2 и съема уголка
с пуансонов 4. Ползушка в исходное положение возвращается
пружинами 6.
В штампах, выполняющих одновременно пробивку отверстий
в дне и стенках полых деталей, часть пуансонов работает в верти-
кальном направлении, а часть — в горизонтальном (от клиновых,
А
Рис. 271. Штамп для обрезки концов и пробивки отверстий в заготовке
« для хомутика
рычажных или пневмогидравлических приводов). Степень совме-
щенности может быть расширена за счет введения обрезки стенок
(по всему периметру или частично) детали по высоте.
При совмещенной штамповке можно получать одновременно
несколько деталей, вписывающихся друг в друга. Особенностью
таких штампов является наличие группы одновременно действую-
щих пуансонов, матриц, съемников и выталкивателей. Данный
метод удобно использовать для одновременной вырезки пяти шайб
наружными диаметрами: Dlt D3, D3, Di и О5 (рис. 273). Шайбы
диаметрами Dlt D3, D3 следуют в рабочие полости /; 11 и 13 верх-
него инструмента, откуда сбрасываются механическим толкателем
ползуна пресса через ряд шпилек и траверсу 14. Две шайбы диа-
метром О2 и Dt съемниками 3, 7, 8, размещенными между пуансо-
нами-матрицами 4, 5, 6, проталкиваются в рабочие полости и
упругими элементами возвращаются в исходное верхнее поло-
жение. В этой схеме целесообразно использовать буфер пресса.
Верхние выталкиватели 2 и 9 удерживаются винтами 12, а вытал-
киватель 10 — с помощью бурта.
299
Не менее эффективна многорядная совмещенная штамповка.
В качестве примера приведем трехрядный штамп также для вы-
резки шайб (рис. 274). Группа готовых деталей удаляется из ра-
Рис. 272. Штамп для разрезки уголка с одно-
временной пробивкой отверстия
струкции штампов для мелких и средних деталей, однако имеют
свою специфику [52]. Отметим, что их выполняют преимущест-
венно однопозиционными (совмещенные штампы для обработки
одной детали), в некоторых случаях целесообразно их применять
для двух спаренных деталей
(правой и левой). Так как
крупногабаритные штампы
нередко обслуживают не-
сколько операторов, то сле-
дует создавать максимум
удобств. Например, целесо-
образно до предела упрощать
способы фиксации заготовок,
обеспечивать выталкивание
готовых деталей из матрицы
с помощью упругих элемен-
тов, а низ оснащать подъем-
никами, облегчающими уда-
ление деталей из рабочей
зоны и др. Элементы этих
требований частично нашли
отражение в данной работе
при рассмотрении некоторых
конструкций штампов для
средних и крупных деталей.
Детали из неметаллических
листовых материалов выреза-
бочей зоны с помощью за-
прессовки их в ленту (на-
личие сильных амортиза-
торов вверху и внизу).
Штамп имеет клещевую
автоматическую подачу.
Рабочий ход каретки 2
с ведущим рычагом 1 осу-
ществляется от пружин 4,
а возврат—от клина 3.
Стержень 5 с пружиной 6
выполняет функции тор-
моза материала при движе-
нии каретки вправо.
Конструкции совмещен-
ных штампов для крупно-
габаритных деталей в прин-
ципе не отличаются от кон-
Рис. 273. Штамп для одновременной вы-
резки пяти шайб
300
ются преимущественно по совмещенной схеме. В зависимости от
механических свойств обрабатываемых материалов и требований
производства соответствующие конструкции штампов можно выпол-
нять аналогично конструкциям, предназначенным для обработки
Рнс. 274. Трехрядный совмещенный штамп для вырезки шайб,
оснащенный клещевой автоматической подачей
металлического листа, и в виде специальных ножевых штампов.
Последние предпочтительно применять для разделения более мяг-
ких материалов (типа резины, кожи, текстиля, мягкого кортона,
войлока и др.). Например, если разделять резиновый лист в обыч-
ных штампах с углом резания инструментов а = 90° (для метал-
лических листов), то размеры вырезаемых контуров получаются
301
неточными и срез рваным — неровным. Несколько лучше процесс
протекает в таких штампах при выполнении инструментов с уг-
лом а <<90°. Однако при необходимости получить из мягкого не-
металлического материала детали с более точными размерами
рекомендуется вести процесс с помощью ножевых штампов. По
условию эксплуатации их можно разбить на две группы: с при-
менением подкладочных подушек из дерева твердой породы, фибры
или других материалов и без подушек. Штампы первой группы
без колонок, а второй — с колонками. В штампе с подкладочной
подушкой 1 (рис. 275, а) внутренний и наружный контуры детали
вырезаются тонкими заостренными ножами (резаками) 2 и 3.
Рис. 275. Штампы для вырезки деталей из мягких неметаллических материалов:
а — без матрицы с применением подкладочной плиты; б — с матрицей
Штамп с колонками, выполняющий одновременно вырезку
контура и пробивку отверстий, показан на рис. 275, б. Нож-ре-
зак 2 основного контура имеет рабочую кромку с углом резания а
менее 40°. Пуансоны 4 и 5 для пробивки отверстий выполнены мас-
сивными, но также заострены до рекомендуемого угла. Матрицей
служит стальная, слегка закаленная пластина 1 небольшой тол-
щины (обычно в пределах 4—8 мм). Обрабатываемый материал
прижимается к матрице и снимается с пуансонов резиновыми бло-
ками 3. Ножи-резаки во многих случаях изготовляют из ленточ-
ной стали (У7, У8 и др.) толщиной S = (1-ьб) мм с креплением
к державке 6, выполняемой часто из твердых пород дерева или
авиационной фанеры. Иногда ножи устанавливают без крепления.
Угол резания а ножа рекомендуется применять для обработки
материалов: резины 12—14°; бумаги и картона 15—20°; фетра,
сукна и другого текстиля 20—25°; войлока, асбеста 25—30°. Твер-
дость ножа после закалки HRC 47—50.
Более твердые неметаллические материалы (типа гетинакс,
текстолит, миканит, флагонит, слюда и др.) вырезаются преиму-
щественно в штампах на колонках с закаленными рабочими ча-
стями. Основные условия для получения высококачественных де-
талей из указанных материалов — это острозаточенный инстру-
302
мент и надежный прижим материала (давление q 0,54-0,8
кгс/мм2). Штамповка без прижима вызывает образование трещин,
сколов, а иногда разрушение значительной площади детали.
Если деталь подвергается несколько раз прижиму (в условиях
расчлененной штамповки), то в этом случае она также частично
разрушается (расслаивается). Поэтому для вырезки деталей,
имеющих отверстия, рекомендуется применять штампы по совме-
щенной схеме (рис. 276, а). Материал подвергается однократному
Рис. 276. Совмещенный штамп для вырезки дета-
лей из неметаллических материалов (типа гети-
накс, текстолит и др.)
прижиму. Такие штампы в принципе не отличаются от штампов,
предназначенных для обработки металлов. Режущая часть мат-
рицы 2 выполняется с углом резания а <=& 45° и закаливается до
твердости не более HRC 40—50. Пуансоны 1 для пробивки отвер-
стий также целесообразно изготовлять с углом резания а 45°
или со ступенью (рис. 276, б). Последняя создает предварительное
разрушение штампуемого материала.
Основной размер пуансона dj в этом случае производит как бы
зачистку отверстия после предварительной, грубой разделки вы-
ступающей частью диаметром d2. Размер 6 выполняется в пре-
делах (0,54-0,6)5, а высота ступени S. Зазор между основ-
ными инструментами должен быть предельно малым независимо
от толщины материала.
Прижим штампуемой детали осуществляется резиной, тарель-
чатыми или гидравлическими пружинами. Еще лучше, если предо-
ставляется возможность использовать пневматические или гидрав-
лические устройства. Однако это отрицательно влияет на стойкость
303
заостренных режущих кромок матрицы, которые при отсутствии
штампуемого материала с силой удара контактируют со съемником
штампа. Поэтому рекомендуется устанавливать отжимающие стерж-
ни 5 (рис. 276, а) ниже уровня матрицы на несколько десятых долей
миллиметра, что не ухудшает процесса резания.
Заметим, что гетинакс, текстолит и другие подобные материалы
штампуются в холодном состоянии только при малой толщине
(до 2 мм), более толстые листы обрабатываются с подогревом до
80°—120° С.
СОЧЕТАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ
В листоштамповочном производстве известно много конструк-
ций штампов, в которых совмещены формоизменяющие операции.
Например, успешно осуществляется сочетание гибки с формовкой
(рис. 277). Аналогично штампу, приведенному на рис. 209, в на-
чале процесса на нижнем прижиме-пуансоне 2 секцией матрицы 3
отгибается правая полка детали. При этом пружины 6 сжимаются,
Рнс. 277. Совмещение в одном штампе гибки с формовкой
а прижим 2 остается неподвижным. После сближения верхнего
прижима 7 с плитой 4 начинает опускаться нижний прижим 2
и секцией 8 осуществляется гибка второй полки (с левой стороны).
В конце работы штампа происходит местная формовка с участием
подвижного пуансона 5 и шпилек 1. Противоотжим 9 удерживает
верхнюю часть штампа от сдвига в процессе гибки.
Успешно совмещается вытяжка с объемной штамповкой при
наличии редуцирования и выдавливания. Характерным примером
является штамповка деталей типа корпусов ниппеля и запальной
свечи по методу изобретателя Н. И. Матвеева [27; 281. Благодаря
объемному сжатию с пластическим истечением металла в отверстие
матрицы со схемой работы, близкой к прямому выдавливанию,
304
удается получить глубокие стаканы особо малого диаметра. Ори-
гинальность этого метода заключается в том, что на завершающих
операциях происходит не вытяжка с пуансоном, опирающимся
в дно детали, а проталкивание ее в малое отверстие матрицы с опо-
рой пуансона на торец полуфабриката, что имитирует схемы об-
жима и прямого выдавливания.
На рис. 278 приведены схемы штамповки корпуса ниппеля и
гайки. Исходными заготовками являются цилиндрические стаканы
Рнс. 278. Схемы процессов формообразо-
вания листовых деталей вместе с объем-
ной штамповкой
(рис. 278, а и г), полученные из листового металла в других штам-
пах. Несколько начальных операций по перетяжке заготовки на
меньшие диаметры для корпуса ниппеля выполняются обычными
методами, изложенными в разделе III, а ряд конечных — способом,
разработанным Н. И. Матвеевым. Схема перетяжки одного из
промежуточных переходов показана на рис. 278, б, а завершающая
операция — на 278, в. В том и другом случаях рабочая часть
пуансона 1 выполняется значительно короче штампуемой детали,
так как она не участвует в формообразовании суженных участков
диаметром d и dx.
Низкие детали типа круглых гаек успешно штампуются из лис-
тового материала с применением объемной осадки (рис. 278, д').
Цилиндрическая заготовка (рис. 278, г) укладывается в при-
поднятый (на величину h) фиксатор 2. Осадка заготовки с опорой
на стержень 1 производится матрицей 3. Пуансон 4 выполняет
функции фиксатора-оправки. Благодаря пружинам 5, он в про-
цессе осадки постоянно находится в контакте с дном заготовки.
Деталь после осадки снимается с матрицы и пуансона шпиль-
кой 6 при действии на нее механическим выталкивателем пресса.
20 г. д, скворцов 305
СОВМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ
И ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ
На практике часто встречаются двух- и трехоперационные
штампы, совмещающие операции: вырезки с вытяжкой; вытяжки
с обрезкой по высоте; пробивки отверстий с разбортовкой; отрезки
с гибкой; вырезки — вытяжки с пробивкой отверстий и т. д.
Например, на рис. 279 приведена конструкция совмещенного
штампа, в котором сочетается отрезка заготовки с гибкой. Лента
(полоса) подается справа до противоотжима 2. При сближении
инструментов отрезается заготовка ножом 3, а затем сгибается
между матрицей 4 и пуансоном 1. Готовая деталь под действием
Рис. 279. Штамп для отрезки заготовки
и гибки детали с механическим сбрасы-
вателем (шиберного типа)
подпружиненных толкателей 6 остается внизу на пуансоне 1 и
шибером 5 от клинового привода удаляется из рабочей зоны.
Широкое распространение нашли штампы для одновременной
вырезки заготовок и вытяжки детали. В этих штампах отход
с пуансона-матрицы 1 может удаляться по схеме жесткого съем-
ника 2 (рис. 280, а) или подпружиненным съемником 2 (рис. 280, б).
Готовая деталь проталкивается через матрицу в малогабаритных
штампах преимущественно механическим выталкивателем пресса,
а в крупногабаритных — упругими элементами (чаще пружинами).
Складкодержатели 3 работают от буфера пресса.
В трехоперационный штамп для одновременной вырезки заго-
товок, вытяжки и пробивки центрального отверстия (рис. 281)
в отличие от штампа, приведенного на рис. 280, а, добавляют пуан-
сон 4 для пробивки центрального отверстия. Функции деталей 1,
2 и 3 остаются теми же. Отход после пробивки отверстия падает
на провал и через сквозную нишу в нижней плите 5 штампа вы-
гребается вручную. Рабочий контур жесткого съемника выпол-
няется не по всему периметру режущего контура, что обеспечи-
306
Рис. 280. Штампы для вырезки заготовки и вытяжки детали
Рис. 281. Одновременная вы-
резка заготовки, вытяжка и
пробивка отверстия в детали
при положении ее дном
вверх
20*
307
вает надежный съем отхода и создает некоторое удобство опера-
тору в процессе эксплуатации штампа.
На рис. 282 приведена конструкция совмещенного штампа для
формовки неглубокой детали непосредственно в ленте (полосе)
Рис. 282. Штамп для формовки (вытяжки), пробивки отверстия и обрезки
по высоте
с одновременным отделением ее от ленты и пробивкой центрального
отверстия. Деталь от ленты, зажатой прижимом 6, отделяется
матрицей 2, имеющей закругленную рабочую кромку по радиусу г.
Рис. 283. Одновременная пробивка, вырезка и
разбортовка по совмещенной схеме
Процесс сопровождает-
ся разрывом материала
на участке А при сбли-
жении матрицы 2 с пу-
ансоном 7. Форма штам-
пуемой детали опреде-
ляется конфигурацией
пуансона 4 и выталки-
вателя 3. Отходы после
пробивки отверстия пу-
ансоном 1 и матрицей 5
падают на провал на
лист 8, откуда удаляют-
ся струей воздуха. Го-
товая деталь остается
вверху и сбрасывается
с пуансона 1 (в конце
подъема ползуна) механическим выталкивателем пресса, затем
также удаляется сжатым воздухом из рабочей зоны.
Во многих случаях очень важно совмещать вырезку заготовки
с пробивкой отверстия и разбортовкой (рис. 283). Отделившаяся
308
от полосы (ленты) заготовка зажимается между матрицей 3 и при-
жимом 1. По мере опускания происходит формовка (вытяжка) на
некоторую допускаемую глубину по пуансону-матрице 2. Затем
пуансоном 5 пробивается отверстие и осуществляется разбортовка.
Готовая деталь из матрицы удаляется выталкивателем 4 от меха-
нического выталкивателя пресса.
Оригинально решается вопрос совмещения двух операций:
надрезки (рассечки) материала и разбортовки сот радиатора
6-6
Рис. 284. Надрезка (рассечка) материала с одновременной раз-
бортовкой (метод, применяемый при выполнении сот радиатора)
(рис. 284), при относительно малых значениях размера В разборто-
ванной части детали, когда пробивка отверстия с отходом под раз-
бортовку практически невозможна. Пуансон / выполняется в виде
зубила.
В начале процесса материал разрывается (рассекается), а затем
по мере сближения с матрицей 2 образуются разглаженные борта
детали.
Исходными заготовками в рассматриваемых совмещенных
штампах служат лента и полосы. Однако не исключено использо-
вание штучных полуфабрикатов (например, в конструкции, при-
веденной на рис. 284).
При совмещении операций следует предусматривать прину-
дительные средства для удаления готовых деталей из рабочей
зоны.
309
Глава II
ШТАМПЫ ПО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ СХЕМЕ
ШТАМПЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ
ОПЕРАЦИЙ
При последовательной схеме штампа в отличие от совмещенной
деталь штампуется за несколько ударов с шаговым перемещением
полосы, ленты. Все предыдущие (подготовительные) операции (про-
бивка отверстий, вырезка пазов и др.) выполняются преимуще-
ственно без отделения детали (полуфабриката) от полосы. Послед-
А-А
нее осуществляется только на
завершающей рабочей позиции.
Число возможных сочетаний
операций при заданных величи-
нах тип можно подсчитать по
методике, приведенной на стр.
289 для совмещенной штам-
повки.
Последовательные штампы
по внешнему виду отличаются
от совмещенных прежде всего
тем, что в них рабочие позиции
Рис. 285. Последовательная вырезка
детали с двумя отверстиями
удалены друг от друга на вели-
чину, кратную шагу подачи.
В этой группе штампов обраба-
тываются преимущественно уд-
линенные заготовки: полоса или
лента. Однако, так же как и при
совмещенной штамповке, иногда
применяют штучные заготовки.
Последовательные штампы с раз-
делительными операциями ра-
ботают или с переброской по-
лосы через шаговый упор или
без переброски.
Менее совершенные конструкции штампов с переброской по-
лосы через упор 2 (рис. 285) используют обычно для вырезки дета-
лей невысокой точности. Окончательная фиксация полосы перед
рабочим ходом осуществляется ловителями, встраиваемыми в за-
вершающем пуансоне 1. Ловители входят в предварительно про-
битые отверстия.
Ловители могут быть неподвижными (рис. 285) и подвижными
(см. рис. 287). Первые наиболее распространены. Ими оснащают
большинство последовательных штампов, работающих с ручной
подачей материала.
Ловители подразделяют на два вида: грибковые и стержневые.
Каждый вид содержит ряд конструктивных вариантов. .
310
Грибковые ловители целесообразно применять при рабочем
диаметре dr 5» 10 мм, когда имеется возможность закреплять их
винтами (рис. 286, а). При таком исполнении удобно производить
перешлифовку (заточку) пуансона. Причем лучшим считается
вариант с креплением со стороны рабочей части. Однако это воз-
можно только в случаях, когда диаметр фиксатора dr достаточен
для размещения головки винта d2-
Не рекомендуется устанавливать грибковые ловители посадкой
с натягом, так как они неудобны в эксплуатации и при малом
Рис. 286. Ловители:
а — грибковые; б — стержневые
сечении недостаточно прочны. Ловители с рабочим диаметром dr,
не позволяющим применять резьбовое крепление, выполняют
стержневыми. Более технологично исполнение с выделением по-
садочной части диаметром d3 (рис. 286, б), что создает условия для
применения посадок по системе отверстия. Рабочий участок диа-
метром dj остается независимым от посадки. Этот участок заглуб-
ляют на величину не менее 3—5 мм, что обеспечивает запас на
заточку инструмента. Некоторые исполнения требуют посадок по
системе вала, поэтому применяется только в исключительных
случаях (преимущественно при относительно малом диаметре d^).
Приемную (заходную) часть ловителя выполняют или с укло-
ном а = 154-22,5° (при dr > 10 мм) или с общим радиусом за-
кругления R — di (при di sg: 10). Высота заходной части лови-
теля 8—12 мм (рис. 286, а) обычно бывает достаточной незави-
симо от диаметра di.
Ловители 1 подвижные применяют главным образом в усло-
виях механизированной штамповки. Конструктивно их выпол-
зи
няют в виде отлипателей (рис. 287). Исполнение II со сквозной
резьбой и стопорным винтом 2 считается лучшим, так как оно
позволяет устанавливать и закреплять ловитель по высоте с доста-
точно высокой точностью. При утопающих ловителях удается
устранить повреждения штампуемой полосы (ленты) и инструмента
в случае нарушения шага подачи.
Исполнение 11
Рис. 288. Подпружиненный шаговый
упор, не требующий переброски полосы
Рис. 287. Ловители утопающие
Конструкции основных шаговых упоров аналогичны конструк-
циям шаговых упоров в вырезных штампах. Подпружиненный
шаговый упор (рис. 288) применяется преимущественно в после-
довательных штампах при фиксации полосы на отверстие малого
размера, когда переброска материала через жестко закрепленный
упор затруднительна или не-
возможна. Особенно характерно
это для обработки толстолисто-
вого металла (при 3^4 мм),
так как большая щель в съем-
нике вызывает нежелательное
удлинение пуансонов. Этот упор
встраивается в жесткий съем-
ник и к моменту фиксации
(рис. 127) он требует возврат^ полосы в сторону, противополож-
ную подачи, и, следовательно, также малопроизводителен.
Высокую производительность обеспечивают автоматические
упоры (см. рис. 130).
Последовательные штампы чаще, чем однооперационные вы-
резные штампы, в дополнение к основным шаговым упорам
оснащают разовыми (предварительными) упорами. Например,
в штампе, приведенном на рнс. 285, первый удар осуществляется
в тот момент, когда начало полосы не доведено до края рабочего
окна основного контура приблизительно на 0,5 мм. Для соответ-
312
ствующей фиксации полосы установлен разовый упор 3. В таком
положении пуансон 1 опускается при первом ходе, не касаясь
материала, в процессе продвижения которого к шаговому упору 2
обеспечивается вырезка детали по всему периметру. В зависи-
мости от числа подготовительных рабочих позиций в штампе мо-
жет быть несколько разовых упоров.
Типаж конструкций разовых (предварительных) упоров весьма
разнообразен. Все они делятся на две основные группы: с пружи-
Рис. 289. Конструкции разовых (предва-
рительных) упоров
нами (рис. 289, а, б) и без пружин (рис. 289, в). Первые считаются
более совершенными, так как оператору приходится его пере-
мещать только в одном направлении. Вместе с тем пружина иногда
ухудшает условия эксплуатации, например когда штамп не осна-
щен прижимом (или тормозом) материала. При снятии нагрузки
(отведение руки) с упора он возвращается в исходное положение,
а полоса (лента) сдвигается на некоторую величину, в результате
чего нарушается ее фиксация при первом ударе.
Предварительный упор можно применять и при жестком съем-
нике (рис. 289, а) и с прижимом-съемником (рис. 289, б).
При подаче материала от себя (с фронта к тылу) неудобно поль-
зоваться упорами, приведенными на рис. 289, поэтому применяют
предварительные упоры с управлением от рычагов. Наибольшее
распространение нашли клиновидные рычаги-переключатели
(рис. 290). Аналогично безотходной отрезке последовательная
штамповка возможна с жестким упором без периодического подъ-
ема и, следовательно, без переброски, материала через упор.
313
4-4
Б-6
£
Рис. 290. Схема применения разовых упо-
ров с ручным управлением от клинового
рычага
По этой схеме работает много последовательных штампов, типо-
выми представителями которых могут быть конструкции, приве-
денные на рис. 293—296.
Для устранения сдвига штампуемого материала в сторону, про-
тивоположную подаче, необходимо оснащать последовательные
штампы тормозами. Нежелательный возврат (сдвиг) материала
(в виде отдачи) в процессе обработки происходит дважды: при
контакте с жестким упором и в процессе отрезки. Причиной в по-
следнем случае является отжимающая сила, возникаемая в ре-
зультате деформирования ме-
талла. В рассматриваемых
последовательных штампах
отжимающая сила может из-
менять размер С в деталях
(см. рис. 294). Поэтому необ-
ходимо не только предотвра-
щать отталкивание полосы от
упора при загрузке, но и
также удерживать полосу
(ленту) в момент односторон-
ней отрезки детали.
Отжимающую силу мож-
но определить по формуле
А. И. Целикова
N = Pctgq, (229)
где Рс— усилие для отрезки
материала в кгс;
ф— угол поворота мате-
ри. рис. 294).
Сила N пропорциональна углу ф, который, в свою очередь,
зависит от величины зазора г. Так как режущие инструменты при
односторонней резке рекомендуется пригонять по скользящей по-
садке (г«« 0,014-0,03 мм), то сила N не должна быть большой.
Однако в процессе эксплуатации с увеличением зазора и при обра-
зовании закругления на режущей кромке она существенно влияет
на точность детали. Для приближенных расчетов принимаем, что
скол завершается при внедрении инструмента в материал прибли-
зительно на (0,5-r-0,6)S и что притупление режущих кромок до-
стигает гпр (0,1-J-0,15)3. При этом tg ф может приближаться
к 0,3—0,4. Следовательно, максимальная отжимающая сила Атах^
«« (0,34-0,4)/’.. Необходимое усилие для прижима полосы, ко-
торое могло бы удержать материал от сдвига, можно найти по
формуле
л _ 0,ЗРе
У f ~ f ,
в момент
скола
где f — коэффициент трения между материалом и зеркалом мат-
рицы, f 0,154-0,2, следовательно Qmax~2Pc.
314
Торможение от сдвига материала от упора обеспечивается при-
жимом или другими средствами. При легких работах применяют
постоянно действующие подпружиненные прижимы-тормоза 1
(рис. 291, а), расположенные внутри штампа или вынесенные за пре-
делы рабочей зоны с помощью удлинения направляющих планок 2
(рис. 291, б). В мелких штампах предпочтительно иметь последнее.
Иногда прижим для легких работ выполняется в виде пластинча-
той пружины (рис. 291, в). Однако более эффективно применять
рычажные прижимы, пригодные для всех видов работ (легких и
тяжелых). В них удачно сочетаются функции прижима и тормоза.
Рис. 291. Конструкции боковых прижимов постоянного действия для
легких работ
Наиболее целесообразен вариант с двумя спаренными рыча-
гами (рис. 292, б). Данные конструкции обладают тем преиму-
ществом по сравнению с прижимами постоянного действия, что
они обеспечивают минимальное прижимное усилие при надежном
торможении, которое происходит в результате самозаклинивания
заостренной части рычагов в случае движения материала в обрат-
ную сторону. Заклинивание тем сильнее, чем меньше угол а при
условии, что расстояние b меньше плеча R. На рис. 292 представ-
лены два положения рычагов: при максимальной и минимальной
ширине полосы (ленты). В первом случае тормозной эффект меньше,
чем во втором. При угле а2 не более 15—30° защемление материала
бывает вполне достаточным во всем диапазоне изменения ширины
В материала. По такой же схеме работает эксцентриковый тормоз
(рис. 292, в), который также обладает надежной работоспособ-
ностью.
Приведенные конструкции прижимов не всегда могут быть на-
дежным средством для предотвращения сдвига материала при кон-
такте с упором. При необходимости штамп оснащают дополнитель-
315
ным буфером-гасителем, состоящим из подвижного упора 2 и
амортизатора 1 (рис. 293). Сдвиг материала от отжимающей силы N
можно предотвратить только усиленными прижимами прерыв-
ного действия.
Одной из наиболее надежных конструкций является кли-
новый прижим с резиновой (или полиуретановой) прокладкой
(см. рис. 142). Однако иногда целесообразно применять прижимы
Рис. 292. Прижимы-тормозы бо-
ковые постоянного действия кли-
норычажные
прерывного действия облегченного типа подобно конструкции,
приведенной на рис. 293, сечение Б—Б. Их основной функцией
является высвобождение оператора от затраты больших усилий,
необходимых для продвижения материала в процессе штамповки
при прижиме постоянного действия. Прижим 2, выполненный
в виде ползушки, прижимает обрабатываемую полосу (ленту)
только при действии на него подпружиненным клином 3. При
подъеме ползуна пресса пружины 1 и 4 возвращают ползушку и
клин в исходное положение. В представленной конструкции пуан-
сон для перерезки полосы (ленты) выполнен с хвостовиками (А—
Л), которые при контакте со стенками окна матрицы предохраняют
его от возможного разрушения силой N, причиной появления ко-
торой является криволинейная форма режущего контура по ра-
диусу.
316
При проектировании следует учитывать, что возможность при-
менения сильных прижимов любой конструкции для тонких мате-
риалов ограничивается относительной жесткостью ленты или по-
лосы (см. раздел второй гл. I).
В последовательных штампах для пробивки отверстий и от-
резки заготовок иногда для предотвращения силы М, рекомен-
дуется применять пробивные пуансоны (или пуансон), длина
Рис. 293. Последовательный штамп (пробивка отверстия и от-
резка с отходом), оснащенный боковым прижимом прерывного
действия
которых на /гх (0,5-4-1,0)5 больше длины ножа 1, отделяю-
щего (отрезающего) заготовку (рис. 294, а). Внедряясь в мате-
риал до процесса отрезки, пробивной пуансон 2 прочно удер-
живает его от сдвига. Не следует использовать пуансоны относи-
тельно малого сечения, чтобы не привести их к поломке. Не
рекомендуется делать пробивные пуансоны короче ножа, так
как это вызывает искривление исходного материала и детали
(рис. 294, б).
При односторонней отрезке материала соответствующий пуан-
сон направляется противоотжимом 1, врезанным в плиту (рис. 295)
или встроенным в съемник (см. рис. 294). Матрицу также врезают
или вводят врезную шпонку 2.
При последовательной штамповке одновременно двух деталей
(на провал и отвал) без отхода противоотжима не требуется, на-
пример в последовательном штампе для вырезки двух прямоуголь-
317
ных гаек. Отверстия для обеих гаек находятся на рас^йЖ'нии t
друг от друга, а от позиции вырезки (отрезки) на 2t (рис. 296).
Соответственно и шаг подачи составляет 21. Первая деталь, разде-
ляемая на отвал, принудительно отталкивается подпружиненным
сбрасывателем /, встроенным в съемник. Исходный материал по-
дается до упора 2.
Рис. 294. Схема торможения полосы (ленты) от сдвига
при отрезке пуансоном для пробивки отверстия
Одним из эффективных способов работы последовательного
штампа без переброски полосы (ленты) через упор является штам-
повка с шаговым ножом. Функции последнего выполняет вспомо-
гательный пуансон, обрезающий кромку полосы (ленты) по длине,
равной шагу подачи. Опытом установлено, что наиболее распро-
страненными формами универсальных шаговых ножей являются
следующие: прямоугольные (рис. 297 и 300), прямоугольные с усту-
пом (рис. 298 и 301) и остроугольные (рис. 299). Ножи всех форм
могут работать только в комплекте с упорами.
Прямоугольный нож с уступом и без уступа непосредственно
примыкает (со скольжением) к жесткому упору. Простой прямо-
318
радиуса г, образуют заусенцы на
Рис. 295. Штамп последовательный (пробивка
и отрезка)
угольный нож наиболее технологичен в изготовлении, однако он
обладает тем недостатком, что вершины углов А и Б (рис. 297),
притупляясь до некоторого
кромке полосы (ленты) и
нарушают точность шага
подачи. Поэтому рекомен-
дуется его применять вслу-
чаях, когда невозможно
поставить ножи с уступами
или с острым углом. На-
пример, прямоугольный
нож без уступа необходим,
если обрезанная им кромка
является, прямолинейной
стороной изделия. Он ну-
жен также при толстых
металлах (3 = 34-5 мм),
при которых не может быть
гарантирована достаточ-
ная стойкость уступа и
острого угла, обязательных элементов ножей других конструкций.
Заусенцы при работе прямоугольным ножом без уступа не
только нарушают точность подачи, но и требуют приложения
значительной силы на перемещение полосы (ленты), которая может
быть подсчитана из уси-
лия, необходимого для
их среза:
Р = l,25Foep, (230)
где F—площадь сечения
заусенца у его
основания в мм,
F = 63;
6—толщина заусен-
ца у основания,
для приближен-
ных расчетов
принимают 6 ?=»
(0,14-0,3)3.
В штампе, приведен-
ном на рис.297, крайние
пуансоны 2 имеют в же-
стком съемнике надеж-
ную опору (в виде зака-
ленной планки /) от бо-
кового смещения на
случай вырезки деталей
не по всему контуру.
319
Рис. 296. Последовательная штамповка одновре-
менно двух гаек с шаговым упором, встроенным
в съемник
Рис. 297. Последовательный трехрядный
штамп с одним прямоугольным шаговым
ножом
В среднем ряду при про-
бивке отверстий осущест-
вляется правка плоскости
детали держателями-пуан-
сонами 3.
При наличии уступов
на прямоугольном ноже
образовавшиеся притупле-
ния на вершинах прямого
угла не вызывают указан-
ного дефекта, так как раз-
мер уступа a=(0,54-l,0)S
делается больше радиуса
притупления г (рис. 298).
Уступы на ноже выполня-
ют с одной или с двух
сторон. В принципе доста-
точно иметь один уступ
со стороны подачи мате-
риала.
Остроугольный нож
обычно рентабельнее пря-
моугольного, так как он
не всегда требует допол-
нительного расхода ме-
талла по ширине полосы
(ленты) [49]. Однако это
удается выполнить только
в случае, если в раскрое
материала можно размес-
тить его выступающие ча-
сти не за счет увеличения
ширины полосы В (рис. 299).
Нож, изготовленный с высокой
точностью в направлении шага по-
дачи, часто обеспечивает получе-
ние высокоточных штампуемых де-
талей без применения ловителей.
Это можно осуществить при одно-
рядной штамповке с малым числом
последовательно выполняемых по-
зиций. При большом числе рабо-
чих позиций увеличиваются по-
грешности в шаге и установка
ловителей необходима. В штампах
с ловителями размер ножа t (по
шагу) рекомендуется увеличивать
на б в следующих пределах:
Рис. 298. Схема компоновки рабо-
чих элементов в последовательном
штампе с двумя ножами, располо-
женными симметрично
320
t в мм 1 в в мм i в мм 6 в мм
До 10 0,05—0,1 Свыше 20 до 50 ... . 0,2—0,3
Свыше 10 до 20 . . . . 0,1—0,2 » 50 0,3—0,4
Размер ножа t более 60 мм встречается редко.
Шаговые ножи в большинстве случаев не требуют применения
предварительных упоров. Прн любом способе подачи они допу-
скают работу в автоматическом режиме. На практике используется
Раскрой полосы
несколько вариантов расста-
новки шаговых ножей. Наи-
более распространен вариант
с одним шаговым ножом (см.
рис. 297 и 299). Он во всех
случаях удовлетворяет основ-
ное требование, предъявляе-
Рис. 299. Раскрой полосы и схема
последовательного штампа с остро-
угольным шаговым ножом
мое ,к штампам с шаговыми ножами, — обеспечивать высоко-
точный шаг подачи. Однако при одном ноже, расположенном перед
рабочими позициями штампа, не используется до конца штампуе-
мый материал, что нерентабельно при работе с полосой. Кроме
того, не гарантируется получение высокоточного размера штампуе-
мой полосы (ленты) по ширине на выходе из штампа. Прижим по-
лосы (ленты) к одной стороне от ножа (рис. 300) частично увели-
чивает точность размера, но большая точность достигается при
двух ножах (см. рис. 298 и 301). Для прецизионной штамповки
рекомендуется применять вариант, приведенный на рис. 298, так
21 Г. Д. Скворцов 321
как он обеспечивает лучшие условия для высокоточной фиксации
материала по ширине и по шагу. При любой схеме с ножом (но-
жами) штамповка тонких металлов ($ 0,4 мм), и особенно,
если они мягкие, затруднительна, так как при контакте с упором
происходит местное смятие, что нарушает шаг подачи. Кроме
того, в этом случае целесообразнее использовать подвижный (не-
жесткий) съемник, иначе трудно оперировать с полосой (лентой)
при эксплуатации. Для металлов, толщиной более 4 мм, также
нежелательно применять ножи.
Рис. 300. Схема компоновки инструментов в последовательном
штампе для вырезки двух деталей различной конфигурации
При шаговых ножах усилие для продвижения материала не-
сколько возрастает (особенно при прямоугольных ножах без вы-
ступов вследствие образовавшихся заусенцев), поэтому при руч-
ной подаче в некоторых случаях целесообразно устанавливать
штамп с фронтом работы «от себя».
В последовательном штампе с шаговым ножом можно вырезать
одновременно несколько различных деталей, например в последо-
вательном штампе (рис. 300) с шаговым ножом 4 вырезаются две
прямоугольные детали. Одна деталь отличается от другой нали-
чием выступов (гребешков). Вначале (по ходу процесса) последо-
вательно вырезается деталь / с гребешками (рабочая позиция 1)
и падает на провал. Выступы, образовавшиеся в полосе (ленте),
срезаются промежуточным ножом-пуансоном 2, образуя прямо-
322
линейный участок для второй детали 11, которая отделяется на
рабочей позиции 3.
Последовательная штамповка позволяет получать детали с лю-
бой технологически допускаемой малой шириной стенки (пере-
мычки) за счет специальной планировки инструментов. В ра-
боте [49] приведены рекомендации по специальному размещению
пуансонов штампа для изготовления перфорированной сетки (со
скученным расположением
отверстий). Этот метод мо-
жно распространить на
многие другие случаи. На-
пример, при последова-
тельной пробивке близко
расположенных пазов (рис.
301, а) целесообразно иметь
два пуансона на расстоя-
нии 3/х (см. заштрихован-
ные участки I и II) с ша-
гом подачи материала t =
= 2tlt где £х— расстояние
между соседними пазами
(отверстиями) в детали (по-
лосе). Если такой штамп
оснастить упором для ра-
боты «с переброской» по-
лосы (при ручной подаче),
то точка (или линия) опо-
ры для него должна рас-
положиться на прямоли-
нейном отрезке поверхно-
сти А, отдаленной от пер-
вого пуансона на расстоя-
нии 2fx.
Для штамповки узкой детали (например, шириной 5—6 мм)
с отверстиями малого диаметра (рис. 301, б) рационально применять
схему расположения инструментов, приведенную на рис. 301, в.
Деталь типа звена цепи с малыми размерами (рис. 302) можно
выполнять в последовательном штампе с расстоянием между пуан-
сонами для пробивки отверстий и вырезки контура при шаге
подачи материала t = tx. В штампе, приведенном на рис. 301, а,
два пуансона, находящиеся на расстоянии 3/х, вырезают одновре-
менно два одинаковых (в ряд расположенных) контура, так что
первый не накладывается на второй, а в штампе на рис. 302 ра-
бочие контуры, также расположенные на расстоянии 3£х, должны
накладываться один на другой (так как они служат для вырезки
одной и той же детали в своем ряду). Первый рабочий контур (от-
верстие) после последовательного перемещения накладывается на
второй. Поэтому в первом случае t = 2tr, а во втором t= tx.
21* 323
ЗОЭ. Для TOfo чтобы не иметь » матрице малую стенку
|рЙной С(рис. 303, с), пуансоны для пробивки окон 1 и 2и кои-
ЙЙ<? находятся на расстояниях (рис. 303, б), обеспечивающих
таточную ширину стеики матрицы.
Расстановка инструментов иа расстояниях, превышающих по-
вальный шаг подачи' tlt увеличивает погрешности размерив
в штампе, поэтому выше-
изложенное следует ис-
пользовать только в слу-
чае действительной необ-
ходимости (как это пока-
зано в рассмотренных при-
мерах).
Рис. 302. Схемы раскроя и компоновки ин-
струментов в трехрядном последовательном
штампе для вырезки звена цепи
Раскрой
Uilenue
Рис. 303. Схема раскроя полосы
и расположение инструментов
при последовательной вырезке
детали типа «пряжка»
Направление исходного материала (полосы, ленты) в процессе
продвижения в штампе с фиксацией к одной базовой стороне обес-
печивается в основном теми же средствами, что и при выполнении
элементарных разделительных операций. При отсутствии прижима
к базовой стороне и необходимости центрировать полосу (леиту),
целесообразно применять ролики (рис. 304), встроенные в штамп
(с жестким съемником). Если необходимо центрировать полосу
(ленту) относительно продольной оси, то в этом случае нримеияют
специальные фиксаторы (выравниватели). Известно много кон-
струкций, в том числе и со сложными рычажными системами.
Рассмотрим одну простую конструкцию в виде спаренного клииа
324
(рис. 305). Для большей точности рекомендуется'встраивать его -
в двух местах — у входа и на выходе полосы (ленты). Фиксатор-'
выравниватель 4 благодаря двум клиновидным участкам улавли-
Рнс. 304. Схема установки роликов для направления ленты (полосы)
в последовательном штампе
вает и центрирует полосу относительно оси У—У до ее обработки.
Пружины 5 дают возможность режущим частям штампа сбли-
жаться (с регулированием по высоте) и обеспечивают прижим
Рис. 305. Последовательный штамп (с раскроем материала) для обработки
толстой полосы, оснащенный фиксатором-выравнивателем полосы и специальным
разовым упором
325
материала. Вес полосы большой, поэтому штамп оснащают аморти-
затором-гасителем 1 и досылателем 2. Особенностью конструкции
является полуавтоматический предварительный упор 6. Его подъем:
осуществляется от пружин 9 при оттягивании подпружиненной
защелки 7 тросом 8. Под действием пуансона 3 предварительный
упор, опускаясь, запирается защелкой 7.
Особенности удаления деталей и отходов. В отличие от одно-
операционной вырезки или отрезки заготовок (деталей) при по-
Рис. 306. Методы разделения потоков деталей и отходов в последовательных
штампах
следовательном процессе необходимо предусматривать не только-
вывод из рабочей зоны деталей и отходов, но и их группировку
в единые каналы или разделение на несколько потоков. Следует
стремиться к тому, чтобы мелкие и крупные отходы перемещались
по разным каналам. При пробивке близко расположенных отвер-
стий в детали обычно нетрудно направлять соответствующие от-
ходы через одно общее отверстие в плите штампа. Однако еще
проще, если под пробиваемыми (рабочими) отверстиями находится
провальное отверстие в подштамповой плите. Труднее исключить
смешивание отходов и готовых деталей, расположенных близко-
друг от друга. Если они находятся на краю штампа, то выполняют
раздельные отверстия или просто уклоны (рис. 306, а). На выходе
устанавливают соответствующую тару. При провальных отвер-
стиях рабочие ручьи для вырезки деталей и пробивки отверстий
рекомендуется разделять козырьками 1 (лотками), прикреплен-
ными к нижней плите 2 (рис. 306, б).
Простым, но очень важным элементом разделительных штампов
являются ограничители закрытой высоты (о. з. в.). Сам термин
разъясняет их назначение. Ограничители в виде колец (втулок)
326
фис. 307, а), надеваемых на колонки, или в виде прямоугольных
«брусков и стержней, прикрепляемых винтами (рис. 307, б), уста-
навливают в штампах, когда не допускается опускать режущие
инструменты больше установленной величины. Это бывает необ-
ходимо прежде всего в случаях, когда излишнее сближение инстру-
ментов вызывает их поломку, или при недостаточной глубине,
что приводит к браку обрабатываемой детали (из-за неполного
разделения металла). Чрезмерное опускание верха штампа по
отношению к низу может вызывать преждевременный выход из
строя пружин (или других упругих элементов).
а)
Рис. 307. Примеры конструкций ограничителей закрытой высоты в штампах
В крупногабаритных и среднегабаритных штампах ограни-
чители з. в. необходимы еще и при укладке штампов штабелем,
чтобы не позволять им под тяжестью смыкаться.
В этом случае целесообразно иметь ступенчатые ограничи-
тели з. в. (рис. 307, б). При хранении штампа их устанавливают
в положении,.показанном на рис. 307, б, а в процессе работы пере-
ворачивают на 180°. Проточка по диаметру d входит в соответству-
ющее гнездо плиты.
Ограничители облегчают установку штампа на прессе. Особая
необходимость в применении ограничителей з. в. возникает при
твердосплавных инструментах и в штампах с ножами для разделе-
ния отходов. Ограничители з. в. в виде колец, надеваемых на ко-
лонки, и стержней относительно малого сечения с резьбой при-
меняют преимущественно в мало- и среднегабаритных штампах.-
На крупных тяжелых штампах рекомендуется устанавливать более
массивные ограничители з. в. прямоугольной и круглой формы,
которые закрепляют в плитах винтами (рис. 307, б).
ШТАМПЫ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ И ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ
При последовательном выполнении нескольких операций раз-
личных процессов так же, как и в разделительной последователь-
ной штамповке, деталь выполняется за несколько рабочих циклов
с последовательным перемещением заготовки от одной рабочей
позиции к другой. Направление движения штампуемых переходов
327
преимущественно прямолинейное — вдоль продольной оси штампа.
Но иногда прямолинейность потока переходов нарушается. Это
происходит в тех случаях, когда заготовка отделяется от полосы
не на последнем переходе, а на каком-либо промежуточном. От-
деленная заготовка транспортируется внутри штампа различными
механизмами (прежде всего клиновыми и рычажными). Но так как
преимущественное развитие получили штампы с прямолинейным
Рнс. 308. Последовательно-совмещенный штамп для пробнвкн, от
резки и гибки Z-образной детали с маятниковым сбрасывателем
движением переходов штамповки, то для них наиболее характер-
ными механизмами являются устройства для автоматического
перемещения штампуемого материала. Функции последних часто
выполняют универсальные агрегаты, связанные непосредственно
с прессом. Иногда в последовательном штампе в одном или не-
скольких ручьях (позициях) совмещают по несколько операций.
Например, в одном и том же ручье (внутри шага подачи) выпол-
няются одновременно отрезка и гибка (рис. 308). Такие штампы
называют последовательно-совмещенными.
Последовательные и последовательно-совмещенные штампы по
назначению можно разбить на три вида:
328
1. С сочетанием разделительных и гибочных операций (в том
числе с завивкой и свертыванием).
2. С выполнением разделительных и формовочно-вытяжных
операций.
3. Для последовательной вытяжки в ленте.
Рассмотрим несколько типовых представителей последователь-
ных и последовательно-совмещенных штампов.
Одной из распространенных конструкций является конструк-
ция последовательного штампа, сочетающая пробивку отверстия,
Рнс. 309. Штамп последовательно-совмещенный (надрезка, пробивка от-
верстия, формовка, разбортовка и обрезка по высоте)‘с'крючковой подачей
отрезку заготовки и гибку детали. При безотходной штамповке
шаг подачи t материала (рис. 308) соответствует длине разверну-
той детали. Для работы штампа лучше, если пуансоны 1 для про-
бивки отверстий будут длиннее пуансонаЗдля гибки детали. Однако
при относительно малом диаметре d отверстия данное условие
обычно не соблюдается. Обеспечение высокоточных размеров и пра-
вильной формы детали требует применения буфера или встроен-
ных упругих элементов, которые могут передавать усилие при-
жиму 2 не менее необходимого согласно формуле (168). Приведен-
ная конструкция штампа оснащена маятниковым сбрасывателем
для удаления готовых деталей из рабочей зоны штампа. Движение
маятника 5 синхронное с ходом ползуна обеспечивается клином 6,
прикрепленным к верхней плите 4, и возвратной пружиной 7.
Последовательный процесс получения из ленты формованной
детали, требующий разбортовки, приведен на рис. 309. Штампуе-
мую ленту заправляют в протирочное устройство 1. Рабочий про-
цесс начинается с местной надрезки ленты пуансонами 2 и 14 и
пробивки отверстия диаметром d. Далее ленту вручную передви-
гают до позиции формовки и разбортовки. При этом в работе уча-
ствуют пуансоны 3, 11 и 12, матрица 6 и выталкиватель 5. Ана-
1256 329
логично схеме, приведенной на рис. 282, в процессе формообразо-
вания деталь отделяется от ленты. При подъеме ползуна от меха-
нического толкателя пресса через траверсу 4 и выталкиватель 5
готовая деталь снимается с верхнего инструмента и струей сжатого
воздуха удаляется из рабочей зоны.
Дальнейшее продвижение ленты (после первых трех-четырех
циклов работы) осуществляется встроенной крючковой подачей.
Рис. 310. Штамп последовательно-совмещевный с выполнением по-
следовательной вытяжки в ленте при положении заготовки дном вниз
Подпружиненный крючок 7 вместе с кареткой 8 перемещается
на шаг подачи i: справа налево от клинового привода 10, а слева
направо от пружины 9. Рабочий ход (справа налево) выполняется
при опускании ползуна до начала сближения инструментов, т. е.
когда съемник-прижим 13 приподнят пружинами 15.
Особо большое значение в листоштамповочном производстве
имеет последовательная вытяжка в ленте, которая применяется
преимущественно для штамповки мелких деталей. Относительно
неглубокие детали вытягиваются без введения разделительно-под-
готовительных операций, а при выполнении более глубоких —
вначале производится частичная вырезка контура заготовки
(в ленте), а затем формообразование.
Одна из конструкций штампа для последовательной вытяжки
в ленте без разделительно-подготовительных операций приведена
на рис. 310. Материал подается справа налево. В первом переходе
(пуансон 2, матрица 3) производится основная вытяжка с набором
ззо
материала в объеме, несколько превышающем расчетно-необхо-
димый для заданной детали (подробнее см. работу [49]). Прижим 1
предотвращает складкообразование. Последующие два комплекта
инструментов (пуансоны 4 и 6, матрицы 5 и 7) уменьшают диаметр
вытяжки, а на четвертой и пятой рабочих позициях осуществляются
пробивка отверстия в дне заготовки и отделение детали от ленты
(пуансонами 8 и 9, матрицами 12 и 13). В качестве шагового упора
используется штифт И. Промежуточная подпружиненная плита 10
выполняет функции съемника материала с пуансонов и при смы-
кании верха с низом проглаживает ленту (полосу).
Рис. 311. Последовательно-совмещенная вытяжка в ленте цилиндрического
стакана дном вверх с частичной вырезкой контура заготовки
Последовательная вытяжка в ленте может выполняться в по-
ложении детали вверх дном (рис. 311, а). Так же, как и в преды-
дущем штампе, имеется складкодержатель 3 (прижим). Штампуе-
мая деталь имеет относительно большую глубину, поэтому в кон-
струкции предусмотрена позиция для выполнения технологиче-
ского выреза (матрица 5, пуансон 7 и съемник 6) конфигурацией,
приведенной на рис. 311, о. Прижим 3 одновременно выполняет
функции нижнего съемника в зоне матрицы 5. Между инструмен-
тами для первой вытяжки (пуансон 4 и матрица 8) и вторым пере-
ходом вытяжки (пуансон 1 и матрица 9) предусмотрена «холостая»
позиция, на которой установлен фиксатор 2. Готовая деталь, от-
делившись от ленты, на последнем рабочем ручье (пуансон 14 и
матрица 10) поднимается и по мере накопления в каналах мат-
рицы 10 и плиты 11 удаляется по лотку 12. Конструкция имеет
подпружиненную плиту-съемник 13.
Для штамповки деталей с особо малым диаметром вытяжки ис-
пользуются многорядные последовательные штампы, например
конструкция двухрядного штампа (рис. 312) для штамповки де-
тали с диаметром вытяжки d = 4 мм. Высокоточное направление
33 Г
пуансонов обеспечивается съемником-прижимом 3 верхней части
штампа, направленным по четырем колонкам 7. К съемнику 3
прикреплена дополнительная плита 5, служащая державкой для
пуансонов 6, выполняющих технологическую надрезку, и фикси-
рующая пуансоны.
Рис. 312. Двухрядная последо-
вательно-совмещенная штампов-
ка удлиненных мелких деталей
при крючковой подаче материала

Штампуемая лента перемещается справа налево автоматически
с помощью крючковой подачи. Тянущий крючок 1 смонтирован
в каретке <8, получающей возвратно-поступательное движение от
клина 2 и пружины 9. Клин прикреплен к съемнику-прижиму 3.
Рычаги 4 обеспечивают торможение ленты от перемещения вправо
при возврате крючка 1 в исходное положение.
332
Штампы для последовательной вытяжки в ленте можно выпол-
нять с жестким съемником 5 (рис. 313), т. е. без складкодержателя.
Первый переход вытяжки осуществляется при меньшей степени
деформации по сравнению со схемой вытяжки со складкодержа-
телем. Достигается это за счет расчленения процесса на большее
число переходов. Небольшие складки (неровности) вокруг пере-
ходов вытяжки в ленте разглаживаются второй ступенью (флан-
цем) пуансонов 2, 3 и др., которые участвуют в формообразовании
штампуемой детали. Помимо увеличения числа формообразующих
переходов, целесообразно предусматривать резервные ручьи.
В приведенной конструкции нх три, между пуансонами 2 и 3.
Рис. 313. Последовательно-совмещенный штамп для детали типа пистон с роли-
коклиновой подачей
Материал (в данном примере) подается автоматическим ролико-
клиновым устройством 1. Для удобства уборки отходов перфориро-
ванная лента перерезается ножом 4 на мелкие части, которые со-
бираются в таре под лотком 6.
В особо сложных многопозиционных последовательно-совме-
щенных штампах целесообразно предусматривать быстросменные
инструменты и средства для подналадки отдельных элементов кон-
струкции. Последнее необходимо в тех ручьях (рабочих позициях),
которые создают промежуточную форму штампуемой детали. На-
пример, в последовательно-совмещенном штампе (рис. 314) для
изготовления свертных втулок пуансон 1, выполняющий отрезку
заготовок и первую гибку, можно регулировать по высоте клином-
подкладкой 3, перемещаемым винтом 2. Перешлифовка пуансона 1
по высоте оказалась возможной благодаря быстросменному креп-
лению болтом 8. Концы заготовки после первого ручья подги-
баются на пуансоне 6 рычагами 7 от ползушек 5. Вследствие малой
стойкости пуансона 6 в поперечном направлении ползушек 5,
выполняющих роль клиньев, воздействуют на рычаги 7 не
непосредственно, а через упругий элемент 4. Это оказалось воз-
можным потому, что для выполнения данной операции не тре-
буется больших усилий. Применение этой системы компенсирует
333
погрешность, вызванную неточностью изготовления взаимосвя-
занных инструментов.
Изготовление и эксплуатация сложного штампа упрощаются,
если его собирают из самостоятельных узлов-агрегатов. Инстру-
менты, выполняющие формоизменяющие операции, группируют
отдельно от разделительных, что обеспечивает возможность за-
Рис. -314. Элементы последовательно-совмещенного штампа
для получения свертных втулок (малого диаметра)
мены или быстрого восстановления менее стойких элементов кон-
струкции. Узлы механизации также группируют самостоятельно.
Каждый узел-пакет закрепляют в блоке таким образом, чтобы он
был легкоразъемным с фиксацией не на штифты с прессовой по-
садкойг а с опорой на базовые элементы. Последними могут слу-
жить выступы в плите, жестко закрепленные планки и соседние
узлы-пакеты. Одна из таких конструкций приведена на рис. 315.
Штамп предназначен для последовательной штамповки пластин-
чатой пружины. В блоке, состоящем из плит 1 и 4, направляющих
334
А-А
Рис. 315. Штамп последовательно-совмещенный, скомпонованный из отдельных,
самостоятельных узлов — пакетов
335
элементов 3, смонтировано несколько самостоятельных пакетов,
взаимосвязанных между собой дополнительными механизмами.
Вырезка заготовок выполняется в пакете, работающем по после- 1
довательной схеме. Пуансоны 6 и 7 служат для пробивки отвер-
стий, а пуансон <8 — для вырезки заготовки по наружному кон-
туру. Фиксация верха с низом осуществляется тремя пилонами-
колонками 5 небольшого диаметра. Лента проходит очистку и
Б-Б (см. рис. 3)5)
Рис. 316. Пакет с формовочными инструментами и шиберное устрой-
ство, устанавливаемые в последовательном штампе (см. рис. 315)
смазку в пакете 2. Автоматическая подача материала осуще-
ствляется стандартизованным валковым механизмом 9. Вырезан-
ные заготовки перемещаются шибером 17 (с рычажным приво-
дом 16) в пакет для формовки детали (рис. 316). В этом пакете
пуансон 13 не связан с верхней частью штампа. Он свободно
направляется в нижней части штампа по направляющим 11
и в исходном положении поддерживается пружинами 12 с опорой
на ступенчатые винты 14. При рабочем ходе пуансон опускается
промежуточной плитой 15, закрепленной в верхней плите блока.
Готовые детали сталкиваются с матрицы 10 нижней ступенью 18
шиберного устройства.
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Глава I
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ
ШТАМПА
ОСНОВНЫЕ понятия
Для правильной работы штампа и для более симметричного
нагружения рабочих органов оборудования необходимо стре-
миться К-тому, чтобы равнодействующая сил, действующих одно-
временно, совпадала с центром давления пресса. Известно, что
при взаимном совпадении линии
и направления действия ука-
занных сил повышается износо-
стойкость режущих частей раз-
делительных штампов, так как
обеспечивается более равномер-
ный срез. Качество штампуемых
деталей в формообразующих
штампах также повышается.
Если пресс имеет хвостовое
крепление, то, следовательно,
хвостовик штампа должен раз-
мещаться в центре давления
действующих сил.
Центр давления можно оп-
ределить несколькими способа-
ми: 1) моделированием; 2) ана-
литическим; 3) графическим
и графо-аналитическим.
Рис. 317. Метод отыскания центра
давления вырезаемого контура
Первый способ упрощенный и дает приближенные результаты.
Он пригоден только в случае, если штамп однооперационный,
т. е. когда имеется один рабочий коцтур. Сущность его заключается
в следующем: на ватмане, картоне или другом каком-либо плотном
материале вычерчивают контур вырезаемой детали в натуральную
22 Г. Д. Скворцов
337
величину или точно в каком-либо масштабе и вырезают. Затем
заостренным (или с малой площадью опоры) предметом отыски-
вается точка, при опоре на которую модель удерживается в равно-
весии (рис. 317). Эта точка, с достаточной для практики точностью,
служит центром тяжести фигуры (контура). На чертеже искомая
точка указывается закоординированной относительно принятых
баз.
Гораздо точнее результат, если моделью служит деталь, вы-
полненная из листового металла.
Аналитический способ, наиболее универсальный и высокоточ-
ный, является основным инженерным методом расчета. Рассмотрим
его подробнее, последовательно усложняя задачу.
ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ РЕЖУЩЕГО КОНТУРА
В геометрически правильных фигурах (контурах) центры дав-
ления совпадают с их геометрическим центром и для нахождения
центра тяжести контура не требуется проведения расчетов. На-
пример, для круглого контура центр давления лежит в центре
окружности.
При сложном контуре координаты центра, давления-опреде-
ляют по статическим моментам сил, приложенным к периметру
вырубаемого контура. Последний разбивают на ряд элементарных
участков. Определив центры тяжести всех участков и их моменты
сил, находят точку приложения равнодействующей.
Пример. Требуется определить центр давления при вырезке контура (рис. 318).
Решение. На произвольном расстоянии от контура строим прямо-
угольную систему координат х—у.
2. Периметр детали разбиваем на элементарные участки li, 1а, . . . , /8 и
определяем их центры тяжести.
У прямолинейных участков центры тяжести размещаются посередине линий.
Центры тяжести дуг окружностей радиусами Ri = 30 мм и Ra = 40 мм распо-
ложены иа осях симметрии дуг АВ и CD, а расстояние их от центров радиусов Ci
и Сз, согласно статики твердых тел, определяют по формуле
С_2К2Я
Л
При Ri = 30 мм Ci = 27 мм; при Ra = 40 мм; Са = 36 мм.
Чтобы определить координаты центра тяжести рассматриваемых дуг относи-
тельно осей х и у, вычислим вспомогательные размеры ai, bi, аа, Ьг как катеты
вспомогательных треугольников:
ai = bi= Cisin 45° = 27-0,707= 19;
аз = Ьг = Са sin 45° = 36-0,707 = 25,5. ,
3. В соответствии с чертежом детали определяем координаты центров тяжести
всех элементарных участков относительно осей координат. При этом расстояния
крайних сторон контура до координат принимаем равными 20 мм (см. координаты
х4 и уз). Готовые результаты заносим в схему расчета.
4. Определяем координаты центра тяжести всего контура из формул;
338
относительно оби у—у
к _____________________ 4~ ^а ~4~ ' * * 4~ 1п^п
° /1+ h + • + 1п :
относительно оси х—х
и == 4-. 4~ • •• -4- ^Уп
0 /14-^4-••• + /«
(231)
(232)
где Xi, ха, . . ., хп—абсциссы центров тяжести элементов контура;
У1, У г, • • У п — ординаты центров тяжести элементов контура.
В числителе приведена сумма статических моментов элементов контура,
в знаменателе — полная длина периметра контура. Длину элементарных участ-
ков подсчитываем на основании размеров чертежа детали:
Zi = /10* 4- 40« 41; /а = 180—30 = 150;
. Рис. 318. К определению центра давления сложного режущего контура
После подстановки в формулы (231) и (232) известных величии получим
41-1954- 150-125 4-47-31 4-30-204-45-40 + 50-85 + 63-124,5 4-40-170
хо----------------~ . —--------------------------------=
49496 1пс .
~ 466 ~106’
41-40 4- 150-20 4-47-31 4-30-65 4-45-90 4-50-100 4-63-74,5-|-40-60
Уа 466 “
24190
= -4бГ = 52'
22*
339
ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ МНОГОПУАНСОННОГО
РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ШТАМПА
При определении центра давления многопуансонного штампа
для разделительных операций вначале находят центры тяжести
отдельных контуров, а затем отыскивают координаты общего
центра давления для всех контуров. Возможны два случая: все
пуансоны одновременно вступают в работу и неодновременно.
Рассмотрим оба случая на примерах.
Пример 1. В прямоугольной детали (рис. 319, а) пробивается
пять различных отверстий и обрезается один угол. Требуется опре-
Рис. 319. К определению центра давления многопуансонного разделительного
штампа
делить общий центр тяжести для всех шести контуров. Все пуан-
соны вступают в работу одновременно.
Решение. Определяем центры тяжести всех шести кон-
туров. Для контуров I, II, III, V центры тяжести совпадают
с центрами тяжести их площадей. Центр тяжести обрезаемого
участка VI располагается посередине линии обрезки. Центр тя-
жести контура IV определяется аналогично с предыдущим при-
мером, для чего отдельно выполняем схему расчета (рис. 319, б).
Координаты центра тяжести контура IV относительно прямо-
угольной системы координат:
_ 25-32,5+ 10-20+ 10-15+ 10-10+ 35-27,5 + 20-45 3130 _ 9S к.
Х°“'_ 25+ 10+ 10+ 10 + 35+ 20 ПО —
_ 25-30+ 10-25+ 10-20+ 10-15 + 35-10+ 20-20 _2100_1Q
У о - ПО - НО “ •
340
Или, если принять за базы стороны А и Б (см. схему), то центр
тяжести контура IV будет находиться на расстояниях от сто-
роны А 45—28,5 = 16,5 мм и от стороны Б 30—19 =11 мм.
2. Подсчитываем длину периметров вырубаемых контуров,
пользуясь размерами чертежа:
Ц = л-20 = 62,8; £п = 2-10 + 2-20 = 60;
£ш = 6г = б.-5-^з- = 59;
Lv=2-10 + n.l0 = 51,4;
£IV = 35 + 20 + 25 + 10 + 10 + 10 = 110;
I — 10 10 — и i
bvi ““ cos 45° ” 0,707 ~ 1 **’1
3. Строим общую схему расчета для шести режущих контуров
с системой прямоугольных координат х — у (рис. 319, в). Расстоя-
ния от центров тяжести всех контуров до осей координат прини-
маем по схеме.
4. Определяем координаты общего центра давления: до оси у—у
у _ 62,8-125 + 60-125 + 59-95 + 110-53,5 + 51,4-35 + 14,1-20
Л°“ 62,8 + 60 + 59+ 110 + 51,4+ 14.1 ~
28 933 о,
~ "зетТ-8 »
до оси X—X
у _ 62,8-30 + 60-60 + 59-50+ 110-34 + 51,4-60+ 14,1-20
357,3 “
15 533 ,о с
= жт=43-5-
Пример 2/Планка (рис. 320, а) выполняется из полосы в после-
довательном штампе. Допускаемое усилие на ползуне пресса
меньше потребного давления, которое необходимо для осуществле-
ния пробивки отверстий и отрезки. Поэтому в конструкции штампа
предусмотрены две ступени инструмента, работающие неодновре-
менно. На первой ступени пробиваются контуры II и III. На вто-
рой ступени осуществляются пробивка контура IV и отрезка де-
тали от полосы (режущий контур /). Требуется определить место-
расположение хвостовика в штампе.
Решение. Центры тяжести пробиваемых контуров II,
III, IV совпадают с центрами тяжести их площадей. Центр тя-
жести режущего контура I расположен посередине линии.
2. Длина периметров режущих контуров
Ц = 60; Ln = л-40 = 125,6; Lni = 2-20 + 2-40 = 120;
LIV == 4-10 + 2-16+ 2-44 + л-16 = 210,2.
341
3. Определим общий центр давления контуров первой ступени
(рис. 320, б).
Так как центры тяжести всех режущих контуров распола-
гаются на одной общей оси симметрии, то необходимость в построе-
нии двух вспомогательных осей координат отпадает. Поэтому
через произвольную точку проводим только ординату у—г/, отно-
сительно которой производим расчет:
Y __ £nx24-Lnix8 _ 125,6-40+ 120-100 17 024 fiQ „
°l Iii + Iiii ~ 125,6+ 120 “ 245,6

У
8)
У
+/
xf-JO
______ХоВст= П8
х„‘22О
JO
г)
Рис. 320. К определению центра
давления последовательного
штампа со ступенчатым распо-
ложением режущих контуров
или от оси контура II на расстоянии 69,3—40 = 29,3 мм. Ор-
динаты оси х—х все равны нулю, следовательно, у01 — 0.
4. Определяем общий центр давления контуров второй сту-
пени (рис. 320, в).
Аналогично предыдущему решению имеем
Y Lixi + Z.iv-4 60-30 + 210,2-220
Li + Llv 60 + 210,2 “
48404 _17Q
~ 270,2 —
или от оси контура I на расстоянии 179—30 = 149 мм, уОп — 0.
5. Строим общую схему расчета (рис. 320, г) для всех четырех
контуров. Определяем месторасположение хвостовика в штампе
относительно центров тяжести объединенных контуров первой и
342
второй ступеней. При этом условно допускаем, что обе ступени
работают одновременно. Тогда
°*e ' L\ 4- Ап 4* 4- Mv *"* ^>16,8 ** ’ ^°хв ~ 0 •
Полученные координаты не определяют истинного положения
центра тяжести рассматриваемых контуров, так как они по усло-
вию задачи штампуются неодновременно. Однако при найденном
месторасположении хвостовика движущие части пресса нагру-
жаются с минимальным перекосом при равномерном распределе-
нии относительно оси симметрии пресса.
Теперь определим, изменится ли месторасположение центра
хвостовика штампа, если произвести перегруппировку контуров?
Первую ступень составим из контуров // и /V, а вторую — из
контуров I и III.
Проверим это расчетом, пользуюсь только последней схемой
(рис. 320, г) и чертежом детали:
у Mix» 4“ 56 550 i£o.
Л°1— Lii4-Liv — 335,8 — 106’
У = Lixij-Lilixs = 18600 = j03 5
11 М + 1[Ц 180
Y — (Ln + L|v^ Х°1 + <Ll + Lni) ‘ Х°п _ 75 100 __ . .
°хв Li 4- Ln 4- Мп 4- Mv 515,8
Следовательно, после перегруппировки контуров в ступенях
координаты месторасположения хвостовика остаются теми же
(х0 = 146, у0 = 0).
Нетрудно убедиться в том, что и при одновременной работе
всех пуансонов центр давления штампа находится в той же точке.
Причем в этом случае центр хвостовика совпадает с истинным
центром тяжести всех контуров.
Таким образом, в разделительных штампах независимо от
числа ступеней и при любом сочетании контуров центр нагру-
жения штампа должен совпадать с центром тяжести рассматри-
ваемых контуров.:
ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ В ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ
И В ДРУГИХ ШТАМПАХ
Центр давления в формоизменяющих штампах можно опреде-
лить также несколькими способами в зависимости от схемы про-
цесса. При этом необходимо придерживаться следующей условной
классификации: 1) правка, чеканка одного участка; 2) то же,
при нескольких участках, а также клеймение; 3) формообразо-
вание при одной или нескольких ступенях инструмента без правки;
4) формообразование с правкой.
В первом случае отыскание центра давления сводится к на-
хождению центра тяжести обрабатываемой площади. При геометри-
343
чески правильных контурах или с малым нарушением симметрии
не требуется никаких расчетов, так как центр тяжести лежит
в центре пересечения осей симметрии. Но если площадь, подвер-
гаемая чеканке, правке, явно несимметричная, то необходимо
определять координаты ее центра тяжести по формулам:
относительно оси у—у
F1Х1 ~Ь F~Ь • • • 4~ Fnxn t
F1 + F2 +------h Fп ’
(233)
относительно оси х—х
__пУп
У° Л + ^2 + +Fn
(234)
где в числителе — сумма статических моментов элементарных
площадей;
в знаменателе — полная площадь рассматриваемого контура;
Xi, х2, . . ., хп — абсциссы центров тяжести элементарных
площадей;
У1, 'Уг> , Уп — ординаты центров тяжести элементарных
площадей.
Рис. 321. К определению центра давления правочного штампа
Пример. Рычаг, приведенный на рис. 321, а, подвергается
правке. Требуется определить центр давления штампа.
Решение 1. Разбиваем деталь на элементарные площади,
центры тяжести которых можно найти по известным формулам
(рис. 321, б).
2. Определяем площади элементарных участков:
= = -352; F2 = 30-40 = 1200;
F3 = j(7?2 —г2) — ^-(402— 102) == 1180;
F. = 30 -90 = 2700; F. = = 157.
344
3. Определяем центры тяжести площадей. Для участков 11
и IV центры тяжести находятся в точке пересечения осей сим-
метрии. Центр тяжести участка 1 расположен от центра окруж-
ности на расстоянии ус — 0,4244 R = 0,4244-15 = 6,4 мм.
Центр тяжести участка III подсчитываем по формуле
2е = 38,197^=4-^?,
с ’ R2 — r2 а ’
где гс — расстояние от центра окружностей,
, _ qr 1 о? 403 —103 sin 450 _
ze — 38,197 40a _ 1Q2 • 45<> — 25.
Центр тяжести участка V расположен от центра окружности
на расстоянии хс = 0,4244-10 — 4,2 мм.
4. Зная координаты расположения центров тяжестей всех
участков (см. размеры на схеме), определяем координаты центра
тяжести всей площади угольника относительно прямоугольной
системы координат (принятые расстояния от осей до детали ука-
заны в схеме):
относительно оси у—у
Y ^1*1 + РЛ + ^з*з + Fj,xi + f5^5
° fi + ^+^з + ^ + Л
352-135+ 1200-135+ 1180-127,6 + 2700-65+ 157-15,8
— 352 + 1200 + 1180 + 2700 + 157 —
537 980 nc .
= ~5589- = 96’4 MM*
относительно оси x—x
____ Р1У1 + Р2У2 + ^зУз + РъУъ ___
У°~ Л + ^+^з + ^+^з
352-1064+ 1200-80+ 1180-42,4 + 2700-35+ 157-35 284000 С1 ....
~ ’ 5589 — 5589 — 01 ММ'
Если подвергаются правке, чеканке и особенно клеймению
несколько разрозненных участков, то вначале следует определить
отдельно их центры тяжести, а затем, построив схему общей ком-
поновки, найти координаты центра давления штампа.
Формообразование без правки часто используют при вытяжке
(и реже при гибке) или при разбортовке с направлением полок
штампуемых деталей параллельно движению инструмента. В этом
случае центр усилия, необходимого для деформирования, совпа-
дает с центром тяжести рабочего контура. Следовательно, коор-
динаты центра давления можно определять по формулам (231)
и (232).
Однако следует не забывать, что большинство процессов формооб-
разования осуществляется с участием различных амортизаторов
345
(буферов, пружин) и без их учета схема расчета Йе может быть
полной и точной.
Во всех конструкциях штампов, когда это возможно, необ-
ходимо совмещать центр тяжести штампуемого контура с центром
давления амортизатора. Но нередко рабочий контур смещается
от центра давления амортизатора и соответственно от центра дав-
ления пресса.
В этом случае отыскание общего центра давления штампа не
имеет смысла. И только когда предполагается использовать прессы
на предельных нагрузках,' то необходимо делать проверочный
расчет.
Центр давления амортизатора расположен в центре площади
опорной движущейся плиты плунжера (тарелки буфера) или в
центре подвижной детали штампа (если нет буфера).
Формообразующие штампы, в которых необходима правка де-
тали, всегда работают в две ступени. В первой ступени происходит
изменение общей формы детали, а во второй ступени правка,
чеканка. Последнее обычно сопровождается жестким ударом с ис-.
пользованием в основном всей энергии движущихся частей пресса.
Поэтому потребное усилие для второй ступени значительно больше
усилия для первой ступени. Следовательно, цён^даМения.штампа
должен или совпадать с центром тяжести площади, подвергаемой
правке, или приближаться к нему. При симметричных контурах
формуемых деталей и размещении их центра в центре давления
амортизатора необходимость в определении центра давления
штампа отпадает. Если же штампуемая деталь несимметрична, то
такое определение необходимо. В основу его принимается один из
ранее изложенных методов.
Для определения центра давления в штампах совмещенных
и последовательно-совмещенных, а также в штампах многоручье-
вых пригодны все методы расчета, которые изложены выше. Так же,
как и в обычных многопуансонных штампах, вначале определяют
центры приложения действующих сил, раздельно для каждого
контура, ручья, а затем по статическим моментам находят точку
приложения равнодействующей.
При проектировании штампов на двухстоёчные (арочные)
прессы, когда отсутствует крепежный хвостовик, необходимость
в определении центра давления отпадает. Неравномерное распре-
деление действующих сил по площади штампа уравновешивается
многоточечной подвеской ползуна и большой его массой. В таких
случаях следует уделять больше внимания рациональному рас-
положению штампа относительно пазов крепления низа и верха,
а также относительно буферных и сбрасывающих устройств.
Кроме аналитического метода определения центра тяжести,
еще имеется графический способ, который основан на применении
веревочного многоугольника. Он требует выполнения дополни-
тельных, более трудоемких графических работ и не упрощает схему
(подробнее см. работу [41]).
346
НЕКОТОРЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ И БЛОКИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Вопросы техники безопасности и облегчения условий труда
являются первостепенными. Вместе с тем, мало еще сделано в этой
области и особенно там, где труд немеханизирован. Введение
средств механизации, автоматизации значительно улучшает усло-
вия труда, однако далеко не везде они применяются и пока еще
не везде их можно применить. Поэтому проектанты не должны
Исполнение II
б)
Рис. 322. Защитные (огра-
дительные) козырьки:
а — с щелью; б — без щели
(узкие)
отказываться от любых, даже примитивных средств, которые в той
или иной степени могут способствовать улучшению труда рабо-
тающих.
Одним из простых методов обеспечения безопасности в работе
оператора является применение в штампах оградительных козырь-
ков, щитов и решеток. Наибольшее распространение они нашли
в разделительных штампах при работе е полосой. Козырьки вы-
полняют из тонколистового металла (рис. 322) и закрепляют в ниж-
ней. ПЛИТе V вход.а и иа въчх.од,е оврабатываетлоН полоса. 'К.о'этлраи.
может быть широким и узким. Широкий козырек делают^ с щелью
(пазом) в зоне прохождения полосы (рис. 322, а). Узкие козырьки
347
не имеют щелей, их устанавливают перед обрабатываемой полосой,
(рис. 322, б).
Оградительные щиты или решетки охватывают всю зону до-
ступа рук оператора. Они в плане имеют □-образную форму
(рис. 323). Их изготовляют из проволоки (рис. 323, а) или из тон-
кого листа (рис. 323, б)
с окнами. Передняя сто-
рона имеет щели, так чтобы
просматривалась рабочая
зона штампа. Удобно, ког-
а) б)
Рис. 323. Оградительные решетка (а) и щит (б), прикрепляемые к нижней плите
да она ограждается стеклом. Оградительные щиты являются обя-
зательной принадлежностью всех штампов, имеющих в нижней
части подвижные детали, работающие до смыкания обычно с жест-
Рис. 324. Ограждение
для колонки со втул-
кой из цилиндриче-
ских стакаиов-труб
ким ударом (см. рис. 237).
Опасное пространство между колонкой и
втулкой можно оградить при малых ходах
ползуна удлиненными втулками (см. рис. 11),
а при больших ходах телескопическими тру-
бами.
Последние комплектуют преимуществен-
но из цилиндрических стаканов (рис. 324).
Вопросы безопасности частично решаются
также путем соблюдения элементарных норм
по технике безопасности [61 ] при конструи-
ровании штампов. Здесь имеется в виду сле-
дующее: соблюдение рекомендуемых расстоя-
ний между жестким съемником и верхней
державкой, применение отлипателей и подъ-
емников (обеспечивающих принудительный
отрыв деталей от инструментов), введение
средств транспортировки тяжелых деталей
и в целом штампов и др.
Наиболее эффективно решаются вопросы
техники безопасности путем обеспечения та-
ких условий работы, при которых отпадает
необходимость оперировать руками в опас-
ной зоне штампа (или ручные манипуляции
348
Сводятся к лёгким безопасным движениям с относительно малой
долей затраты труда и времени). При выполнении разделитель-
ных и других операций (ленты и полосы) используют механи-
зированную подачу материала и надежные средства для уда-
ления готовых деталей и отходов.
Рис. 325. Пример компоновки средств механизации для
принудительного удаления отходов из крупногабарит-
ного разделительного штампа
Последние имеют большое значение в условиях поточного меха-
низированного и автоматизированного производства. Без прину-
дительного удаления отходов из рабочей зоны штампа невозможно
работать с высокой производительностью и нерационально при-
менять сложные механизмы для транспортирования изделия.
Один из примеров механизированного удаления отходов из круп-
ного штампа приведен на рис. 325. ‘
349
При штучных заготовках рекомендуется устанавливать шибер-
ные и револьверные питатели, полностью обеспечивающие безопас-
ность работы в зоне штампа.
В условиях действующего производства не всегда удается при-
менить средства механизации для загрузки, но в любом штампе
можно обеспечить удобную укладку и фиксацию, которые изба-
вят оператора от необходимости работать руками в опасной
зоне.
Функции оператора должны сводиться только к досыланию и
подправлению заготовки при загрузке ее в штамп. Съем (вынос)
готовой детали из штампа в большинстве слу-
| [ | чаев может быть механизирован независимо от
б)
Рис. 326. Пример электроблокировки:
а — схема; б — конструкция; / — выключатель; 2 —толкатель; 3 —кон-
трольная шпилька; 4 — пружина
весе съем осуществляется струей сжатого воздуха, а при большом
весе детали снимаются механическими руками или совковыми
сбрасывателями.
Огромное значение для техники безопасности имеют блокирую-
щие устройства, которые контролируют правильность работы
штампа, предотвращая аварии и случаи травматизма. Наиболее
эффективными являются электроблокирующие устройства. Вклю-
чение пресса осуществляется через конечные выключатели только
в том случае, если все работает исправно. Сигнал о неполадке
в штампе лучше подавать при подъеме ползуна. Однако в неко-
торых случаях он может быть подан и при опускании ползуна.
Одна из наиболее распространенных схем защитной электричес-
кой цепи для контрольно-блокирующего устройства приведена
на рис. 326, а.
При включении выключателя 1ВП подается световой сигнал
(загорается лампа ЛС). В это время выключатель 2ВП должен
350
быть разомкнут. Кнопкой 2КУ (пуск) включается магнитный пу-
скатель К, который своим нормально открытым контактом (н. о.)
блокирует кнопку пуск и включает двигатель пресса. Включение
муфты пресса производится нажатием кнопки 4КУ. При этом про-
межуточное реле РП нормально открытыми контактами блокирует
кнопку 4 КУ и включает электромагнит Э привода муфты. Данная
схема может следить за тем, чтобы в штампе не было более допу-
скаемого количества заготовок. В частности, она приемлема в сов-
мещенном штампе для вырезки заготовок из полосы (ленты) с про-
талкиванием готовых деталей через матрицу спиральной пружи-
ной (рис. 326, б)
В случае отказа пружины 4 заготовка застревает в матрице.
При этом контрольная шпилька 3 приподнимается на высоту'3
(толщина материала). После следующего рабочего хода ползуна
пресса в матрице будет уже две заготовки, что вызывает подъем
шпильки 3 на высоту 23, а при третьем ходе — на 33. Последнее
обеспечивает сближение шпильки с толкателем 2, который, при-
поднимая выключатель /, размыкает контакт датчика, что вызы-
вает разрыв цепи реле РП, отключающего электромагнит Э. Муфта
пресса выключается, предотвратив тем самым поломку инстру-
мента или пресса.
При работе без контрольно-блокирующего устройства выклю-
чатель 2ВП замыкают, благодаря чему отключается из схемы
датчик КД.
ПРОСТЕЙШИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ,
ОБЛЕГЧАЮЩИЕ УСТАНОВКУ И РЕМОНТ ШТАМПОВ
повой плите, облегчающие уста-
новку крупных штампов на пресс
Установка штампов на прессах является трудоемкой и небез-
опасной операцией. Особые затруднения вызывают крупногаба-
ритные тяжелые штампы, связан-
ные с буферами прессов. Для
облегчения их установки в нижней
плите делают базовые пазЫ (рис.
327). Они вместе с фиксаторами 2,
установленными в отверстиях под-
штамповой плиты /, достаточно
точно ориентируют штамп в необ-
ходимом положении относительно
координат отверстий подштампо-
вой плиты под буферные шпильки.
Базовые пазы в нижней плите
штампа не только облегчают труд
рабочих, но и значительно сокра-
щают продолжительность уста-
новки. Наиболее рационально соответствующие штампы (закреп-
ляемые на одном прессе) выполнять с плитами одинаковых разме-
ров (в плане).
351
Если штамп, входящий в эту группу, имеет относительно
малые размеры, то следует его монтировать на дополнительную
облегченную плиту, размеры которой позволяют применять базо-
вые пазы.
Средние и крупные штампы рекомендуется оснащать комплек-
том планок-крючков для связи верха с низом.
На рис. 328 приведены стяжные планки для облегчения
установки крупных тяжелых штампов на прессах. Четыре
планки 1 крепят с двух сторон к торцам нижней плиты. При
установке и съеме штампа один конец
планки, как крючок (на одной оси),
временно соединяют с верхней плитой.
Прикрепив штамп к ползуну, можно
безопасно поднимать и [опускать его
Рис. 328. Стяжные план-
ки для облегчения уста-
новки тяжелых штампов
на прессах
Рис. 329. Винты, облегчающие разборку
державок и секций
в процессе установки. Конец планки делают с отверстием (лучше
овальным) или в виде крючка. Первое исполнение более надежно
и безопасно.
В тяжелых и средних штампах следует принимать меры к тому,
чтобы была возможность легко заменять быстроизнашиваемые
или поврежденные инструменты (секции матриц, державки с пуан-
сонами и др.). Это важно при сборке нового штампа, его эксплуа-
тации и ремонте. В верхней части доступ к инструментам, распо-
ложенным внутри матрицы (например, совмещенного штампа),
возможен через люки выталкивателя (см. рис. 269, а). В других
случаях инструменты могут быть открытыми. Однако все инстру-
менты фиксируются преимущественно штифтами (на глухую или
прессовую посадку) и их разборка является далеко не простой
задачей.
Для облегчения труда и усовершенствования этой операции
рекомендуется в указанных деталях выполнять сквозные резьбо-
352
вые отверстия вблизи от штифтов (рис. 329). Отверстия в плитах
под штифты должны быть несквозные, что исключает возможность
запрессовки штифтов более необходимой глубины при повторном
монтаже деталей.
Процесс демонтажа державки показан на рис. 329, а и сек-
ции— на рис. 329, б с помощью вспомогательных винтов.
В’заключение отметим, что еще многое можно и необходимо
сделать для обеспечения безопасной работы и для улучшения
труда рабочих, связанных с изготовлением и эксплуатацией
штампов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аникин В. М. и Лукашин Ю. С- Справочник конструктора
для холодной штамповки. М., Машгиз, 1960.
2. Богданов В. М. Штамповка деталей по элементам в мелкосерийном
производстве. М.—Л., Машгиз, 1963.
3. Б е б р и с А. А. Определение усилий прижима в процессе вытяжки.
Сб. «Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов». Под
ред. Ренне И. П. Приокское книжное изд-во, 1968.
4. Бобрынин Б. Н., Стрельцов К. Н. Штамповка листовых
пластмасс. М.—Л., Машгиз, 1962.
5. В а с и н В. И. Клиновое устройство для регулирования шага подачи
ленты в штамп. «Бюллетень изобретений», 1962, № 6.
6. ВайнтраубД. А. Конструкция автоматического упора. М., ИТЭИН
ТЭКСО, серия 23, «Холодная штамповка», 1952.
7. Вайнтрауб Д. А. Точная координатная гибка в штампах. М.,
ЦИНИКА, 1959.
8. Г р о м о в Н. Б. Теория обработки металлов давлением. М., «Метал-
лургия», 1967.
9. Горбунов М. Н., Пашкевич А. Г. Обжим труб с осевым под-
пором «Кузнечно-штамповочное производство», 1965, № 8.
10. Г у б а и о в Г. А. Опыт внедрения комбинированной вытяжки. Сб.
«Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов». Под ред.
Ренне И. П. Приокское книжное изд-во, 1968.
11. Дурандин М. М. Кулачково-клиновый привод шиберных подач.
«Кузнечно-штамповочное производство», 1968, № 11.
12. Давыдов Ю. П., Покровский Г. В. Листовая штамповка
легированных сталей и сплавов. М., Оборонгиз, 1962.
13. Емельянов М. Ф. Механизация штамповочных работ. М., Машгиз,
1959.
14. 3 в о р о н о Б. П. Расчет и конструирование штампов для холодной
штамповки. М., Машгиз, 1949.
15. 3 у б ц о в М. Е. Листовая штамповка. М.—Л., Машгиз, 1958.
16. Зонненберг С. М., Лебедев А. С. Пневматические зажимные
приспособления. М., Машгиз, 1959.
17. И с а ч е и к о в Е. И. Штамповка резиной и жидкостью. М., «Машино-
строение», 1967.
18. Кириленко Е. Г. и др. Холодная штамповка. М.—Киев, Машгиз,
1959.
19. Конструкция автоматического упора. М., ИТЭИН ТЭКСО, серия 23,
«Холодная штамповка», 1952.
20. Л и с и ц ы н В. Д., Будзнловский А. Е., Филина И. С.
Специальные штамповочные автоматы. М., Машгиз, 1962.
354
21. Любарский Б. Н., Валиев С. А. и др. Опыт внедрения ком-
бинированной вытяжки при изготовлении деталей электротехнической арматуры.
Сб. «Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов», При-
окское книжное изд-во, 1968.
22. М а т в е е в А. Д. Предельная глубина ребер жесткости на листовом
металле. «Кузнечно-штамповочное производство», 1969, № 8.
23. М а т в е е в А. Д. Предельная глубина волн, формуемых на листе
«Кузнечно-штамповочное производство», 1969, № 1.
24. Мещерин В. Т. Листовая штамповка. Атлас схем. М., Машгиз,
1958.
25. М а л о в А. Н. Технология холодной штамповки. М., Оборонгиз,
1958.
26. М а л о в А. Н. Автоматические и полуавтоматические штампы. М.—Л.,
Машгиз, 1962.
27. М а т в е е в Н. И. Способ изготовления вентиля для пневматических
камер, например велосипедных шин. «Бюллетень изобретений», 1956, № 3.
28. М а т в е е в Н. И. Способ изготовления полых металлических изделий
с многогранником под ключ, например корпусов запальных свечей Для двига-
теля внутреннего сгорания. «Бюллетень изобретений», 1961, № 10.
29. Мошнин Е. Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах (технология
и оборудование). М., Машгиз, 1959.
30. Механизация и автоматизация процессов холодной штамповки в при-
боростроении (Обзор). М., ЦИНТИ, 1960.
31. Нор и цы н И. А. Основы теории многооперационной вытяжки ли-
стового металла. Труды МВМИ. Был. II. «Советская наука», 1955.
32. Н о р и ц ы и И. А. Теоретический анализ процесса вытяжки листового
металла. «Известия АН СССР, ОТН», 1951, № 11.
33. Н о р и ц ы и И. А. ,И/Др. Определение удельных усилий при правке
листовых заготовок в штампах. «Вестник машиностроения», 1967, № 3.
34. Недорезов В. Е. и Ж в и к И. М. Расчет усилий съема и про-
талкивания при вырубке-пробивке толстолистового материала. Труды ЛПИ.
«Пластическая обработка металлов», 1965, № 260.
35. Островский В. П. Справочник конструктора по холодной штам-
повке. М., Машгиз, 1957.
36. Последовательная вытяжка в лейте. М., НИИТАвтопром, 1970.
37. П о п"о в Е. А. Вытяжка с обжимом. «Вестник машиностроения»,
1954, № 12?
38. П о п'о bJ Е. А. «Основы теории листовой штамповки». М., «Машино-
строение», 1968.
39. П л а т о и о в М. А. Вытяжка с конусным складкодержателем. «Куз-
нечно-штамповочное производство», 1962, № 3.
40. П а п с у е в В. А., X е с и н Г. И. Опыт внедрения геликоидных
штампов для изготовления гнутых проволочных деталей. «Технология машино-
строения». М., НИИМАШ, вып. 9, 1964.
41. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. М.—Л.,
«Машиностроение», 1965.
42. Р о м а и о в с к и й В. П. Вытяжка прямоугольных коробчатых дета-
лей с фланцем. «Кузнечно-штамповочное производство», 1958, № 8.
43. Романовский В. П., Дагелайская Н. Д. Последователь-
ная штамповка в лейте. М.—Л., Машгиз, 1962.
44. Руднев Ю. М. Листовые штампы. М., «Машиностроение», 1968.
45. Р о в и н с к и й Г. М., Злотников С. Л. Листоштамповочные
механические прессы. М., «Машиностроение», 1968.
46. Р о в и н с к и й Г. М. Штамповка крупногабаритных деталей в авто-
мобильной промышленности. Под ред. Романовского В. П. М.—Л., Машгиз,
47. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов
давлением. М., Машгиз, 1957.
48. Смирнов-Аляев Г. А., Вайнтрауб Д. А. Холодная
штамповка в приборостроении. М., Машгиз, 1963,
23* 355
49. С к в о р ц о в Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной
листовой штамповки. Подготовительные работы. М., «Машиностроение», 1964.
50. Скворцов Г. Д. Опыт проектирования механизированных штампов.
Сб. «Механизация и автоматизация процессов холодной листовой штамповки»
МДНТП, 1961.
51. С е р е п ь е в В. В. Опыт построения вытяжных переходов для обли-
цовочных деталей автомобилей. М., Машгиз, 1958.
52. С о р о к и н Б. В. Штампы для облицовочных деталей автомобилей.
М., Машгиз, 1951.
53. Сагателян Л. С. Приспособление для безопасной работы на хо-
лодноштамповочных прессах. М., «Машиностроение», 1964.
54. Справочник металлиста. Т. 2. Под ред. С. А. Черновского. М., Машгиз,
1958.
55. Справочник машиностроения. Т. 3, М., Машгиз, 1955.
56. С о р о ч к и н Н. П. и др. Штамп для отрезки мерных заготовок. «Бюл-
летень изобретений», 1966, Xs 10.
57. Т о м л е н о в А. Д. Теория пластических деформаций металлов. М.,
Машгиз, 1951.
58. Т о м л е н о в А. Д. Пластическое течение в процессах сложной
вытяжки листовых металлов. «Кузнечно-штамповочное производство», 1968,
Xs 7.
59. Т а р а с е в и ч Ю. С. Конструирование штампов для холодной штам-
повки. Киев—М., Машгиз, 1958.
60. Т о м а р о в М. М. Техника безопасности при холодной штамповке
листового металла. М., Оборонгиз, 1962.
61. Технические условия безопасности к конструкциям штампов холодной
штамповки. М., ЦИНТИАМ, 1963.
62. У н к с о в Е. П. Инженерные методы расчета усилий при обработке
металлов давлением. М., Машгиз, 1955.
63. Устройства автоматические, встраиваемые в штампы для подачи ленточ-
ного и полосового материала. Расчет н конструирование. М., НИИТАвтопром,
1965.
64. Ф р е й д л и н А. Я- Расчет усилия, необходимого для резки листовой
стали на штампах. «Вестник машиностроения», 1951, № 6.
65. Ф р е й д л и н А. Я. Технические расчеты при резке и пробивке ли-
стовой стали. Сб. «Прогрессивная технология холодноштамповочного произ-
водства». Под ред. В. П. Романовского. М.—Л., Машгиз, 1956.
66. Ф и л и п п о в В. В., Ш е х т е р В. Я-, О л е н е в В. И. Механи-
зация и автоматизация листовой штамповки. М., Машгнз, 1960.
67. Ф о й г е л ь м а н Г. А. Альбом конструкций универсальных штампов
блоков и узлов для холодной штамповки. М., «Машиностроение», 1965.
68. Фролов В. Н. Штамповка полых ступенчатых деталей из труб.
«Передовой производственно-технический опыт». М., ИТЭИН, серия 9, 1956,
Xs Т-56-167/8.
69. X м а р а С. М., Коломейцев А. А., Смоляников В. П.
Определение требуемой толщины плиты штампа из условий прочности и жест-
кости. «Кузнечно-штамповочное производство», 1966, Xs 8.
70. Шишков Б. И. Точная штамповка в приборостроении. М.—Сверд-
ловск, Машгнз, 1960.
71. Шехтер В. Я. Деформирующее усилие при глубокой вытяжке де-
талей сложной формы. Сб. «Прогрессивная технология глубокой вытяжки ли-
стовых материалов». Приокское книжное изд-во, 1968.
72. Э л е р, К а й з е р. Вырубные и вытяжные штампы. Пер. с нем.
М., Машгиз, 1961.
73. Энциклопедический справочник «Машиностроение». Т- 1- М., Машгиз,
1947.
74. Я ш а е в С. Ш. Резка сдвигом. «Кузнечно-штамповочное производство»,
1965, X» 11.
75. Н i 1 b е г t Н. L. Transport-Elemente-an Stanzerei-Werkzeugen. «Werk-
statt und Betrieb», 1968, H. 3,
356
76. P e t z о 1 d Н. Untersuchungen an Gummifedern fiir den Ban von Blech-
formgebungs Werkzeugen. «Blech», 1964, Januar, H. I.
77. P e t z о 1 d H. Untersuchungen an Gummifedern fiir den Ban von Blech-
formgebungs Werkzeugen. «Blech», 1964, Januar, H. II.
78. A 1 w i n P. Verandern Polyurethan-Elastomere den Werkzeugbau?
«Maschinenmarkt», 1967, H. 73.
79. S t r a s s e r F. Wie vermeidet man das Hochkommen von Butzen und
Aussehnitten? «Werkstatt und Betrieb», 1963, H. 5.
80. Gloser-Hejl-Studutfka. Normalizovane nastroie pro bisovani za Stundena
SNTL. Praha, 1961.
81. Howard A. S. Calculating Forces for urethane Pads and Bars. «Tool
and Manufact Engineer», 1968, v. 60, p. 3.
82. Jonn Tompson Motor Pressings LTD. Stripping springs from Avothane.
«Sheet Metal Industries», 1967, v. 44, p. 482.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................... 3
Раздел первый
ДЕТАЛИ И УЗЛЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Глава I. Детали блока штампа и их расчет.......... . . . 5
Плиты штампов.............................................. .5
Направляющие элементы ....................................... 31
Хвостовики................................................... 43
Глава II. Приводы в штампах ................................... 46
Упругие элементы............................................. 46
Применение буферов н жестких выталкивателей пресса с различной
схемой нагружения........................................... 60
Клиновой привод ............................................ 73
Рычажный привод ............................................ 88
Привод гибкой связью........................................ 95
Реечный привод.............................................. 96
Привод вращения............................................. 97
Пневматический привод ....................................... 101
Разделвторой
ШТАМПЫ ОДНООПЕРАЦИОННЫЕ ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Глава I. Условия разделения материала......................... 104
Процесс резки и влияние на него внешних условий............ 104
Рациональная геометрия рабочих режущих частей ............. 107
Усилия при разделительных операциях......................... ПО
Надежность формы и прочность рабочих деталей штампов...... 131
Глава II. Способы получения заготовок в штампах............... 155
Безотходная и малоотходная штамповка....................... 155
Вырезка замкнутого и полузамкнутого контуров............... 163
Глава III. Штампы для пробивки, вырезки и обрезки............. 178
Пробивка отверстий и вырезка пазов......................... 178
Обрезка .................................................. 194
358
Раздел третий
ШТАМПЫ ОДНООПЕРАЦИОННЫЕ ДЛЯ ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИХ ОПЕРАЦИЙ
Глава 1. Гибка...............................................
Классификация штампуемых деталей и требования к штампам ... '
Одноугловая гибка заготовки V-образным инструментом.......
Одиоугловая гибка с прижимом заготовки ...................
Двухугловая гибка П-образной детали.......................
Примеры конструкций однооперационных штампов .............
Глава II. Вытяжка............................................
Общие сведения............................................
Основные элементы штампов для первой вытяжки со складкодержа-
телем .....................................................
Последующая вытяжка (протяжка)............................
Глава III. Формовка .........................................
Наружная отбортовка.......................................
Местная формовка..........................................
Сборка в. штампах.........................................
204
204
206
215
226
241
255
255
259
273
279
279
281
287
Раздел четвертый
ШТАМПЫ, СОВМЕЩАЮЩИЕ НЕСКОЛЬКО ОПЕРАЦИЙ
Глава I. Штампы по совмещенной схеме .......................... 289
Возможное число сочетаний операций ......................... 289
Совмещение разделительных операций ......................... 290
Сочетание формоизменяющих операций . ...................... 304
Совмещение разделительных и формоизменяющих операций....... 306
Глава II. Штампы по последовательной схеме .................... 310
Штампы для выполнения разделительных операций............... 310
Штампы для одновременного выполнения разделительных и формо-
изменяющих операций....................................... 327
Раздел пятый
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Глава 1. Определение центра давления штампа . .................... 337
Основные понятия............................................... 337
Центр давления режущего контура................................ 338
Центр давления многопуансонного разделительного штампа .... 340
Центр давления в формоизменяющих и в других штампах.......... 343
Глава II. Некоторые приспособления по технике безопасности .... 347
Оградительные и блокирующие устройства . ..................... 347
Простейшие приспособления, облегчающие установку и ремонт штам-
пов ........................................................ 351
Литература ....................................................... 354