/
Text
холодной
ШТАМПОВКИ
&
A. H. МАЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ХОЛОДНОЙ
ШТАМПОВКИ
Издание четвертое,
переработанное и дополненное
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 19 6 9
УДК 621.983 ВОЙ
Технология холодной штамповки. Малов А. Н., «Маши-
ностроение», 1969, 568 стр.
В книге приведена технология холодной штамповки деталей
(заготовок) из листового материала применительно к серийному
и массовому производству изделий точного машино- и приборо-
строения.
Приведены методы проектирования и расчета технологических
процессов, а также справочные материалы для проведения этих
расчетов.
Даны материалы о технологичности конструкций штампуемых
деталей.
Рассмотрены факторы, оказывающие влияние на точность
изготовления деталей.
Изложены основные сведения по автоматизации процессов
штамповки.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников,
занятых в области холодной штамповки, а также может быть
полезной студентам машиностроительных и приборостроительных
втузов.
Табл. 86, илл. 330, библ. 80 назв.
3-12-3
250-69
ПРЕДИСЛОВИЕ
В настоящей книге рассмотрена технология холодной штамповки
деталей (заготовок) из листовых материалов на заводах точного
машине- и приборостроения.
Холодная штамповка — один из основных способов обработки
давлением, при котором формообразование совершается путем воз-
действия рабочих частей штампа на материал заготовки.
Основными преимуществами холодной штамповки являются:
низкие трудоемкость и стоимость выпускаемой продукции; воз-
можность выполнения сложных формоизменений; достаточно вы-
сокая точность изготовляемых деталей (заготовок); возможность
получения легких и прочных деталей (заготовок) при незначитель-
ном расходе материала; экономичный расход материала и незначи-
тельные отходы; высокая производительность и универсальность
прессового оборудования; возможность механизации и автомати-
зации и подготовки в короткие сроки штамповщиков.
Холодная штамповка нашла широкое применение в машинострое-
нии и приборостроении.
В настоящее время в точном машиностроении методом холодной
штамповки изготовляют 55—70% деталей, в приборостроении
до 75%, а в производстве товаров широкого потребления —
до 98%.
Успешному внедрению холодной штамповки способствовали
теоретические работы советских и зарубежных специалистов, позво-
лившие понять физическую сущность процессов штамповки, упра-
влять ими и создать рациональную геометрию штампов.
К таким работам следует отнести работы А. А. -Ильюшина,
С. И. Губкина, А. Д. Томленова, Г. А. Смирнова-Аляева, Л. А. Шоф-
мана, Е. А. Попова, И. А. Норицына, Л. В. Прозорова, М. В. Сто-
рожева, Э. Зибеля, Г. Закса и др.
1
3
За последние годы освоены новые процессы штамповки, интен-
сифицированы ранее известные процессы, еще большую связь с прак-
тикой получила теория (труды В. Т. Мещерина, Б. П. Звороно,
Е. Н. Мошнина, А. Н. Громовой, Е. И. Исаченкова, М. Н. Горбу-
нова и др.).
Четвертое издание книги подвергалось существенной перера-
ботке. Заново написана глава по нормированию штамповочных
работ и расчету технологической себестоимости.
Автор будет признателен за все замечания и пожелания чита-
телей.
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
S — толщина материала в мм;
Sj — толщина материала после деформации (гибки, вытяжки и т п.)
в мм;
F — площадь поперечного сечения детали в л/л2;
V — объем детали в мм3;
у — удельный вес материала в г/см3;
Р — расчетное усилие штамповки (вырезки, вытяжки, гибки и т. д.)
в кГ;
А — работа деформирования (отрезки, вырезки, гибки, вытяжки и т. д.)
в кГ • м;
N — мощность пресса в кет;
е = 2,72 — основание натуральных логарифмов;
е — модуль упругости при растяжении в кГ/мл?;
I — момент инерции сечения в тил*4;
W7 — момент сопротивления сечения в мм?;
° Г (as) — предел текучести в кГ/мм?;
og — предел прочности в кГ/мм3;
сср — сопротивление срезу в кГ/мм2;
са — сопротивление изгибу в кГ/мм?;
[о]и— допускаемые напряжения на изгиб в кГ/мл?;
[о]сж — допускаемые напряжения на сжатие в кГ/млР;
б. б5, 610 — относительное удлинение в %;
ф — относительное сужение в %.
1
К — ~ — степень вытяжки;
т — коэффициент вытяжки;
q — удельное давление в кГ/мм3;
р, — коэффициент трения.
Глава КОНТРОЛЬ И ПОДГОТОВКА
первая МАТЕРИАЛА ДЛЯ ШТАМПОВКИ
КОНТРОЛЬ МАТЕРИАЛА
Запуску материала в производство предшествует контроль ма-
териала, который подразделяется на контроль внешнего вида
и размеров и контроль штампуемости. Контроль внешнего вида
заключается в визуальном осмотре поверхности материала на от-
сутствие свищей, раковин, надрывов, глубоких царапин. При на-
ружном осмотре обнаруживают и грубые отклонения от геометри-
ческой формы. Полосы и ленты контролируются по ширине и тол-
щине, а листы — по толщине. Контроль толщины осуществляется
специальными микрометрами.
Под штампуемостью понимается способность листового матери-
ала подвергаться различным формоизменяющим операциям штам-
повки. Существует много различных способов для оценки штампуе-
мости, некоторые из них рассматриваются ниже.
Ряд исследований показывает, что о штампуемости материала
можно судить по результатам испытаний механических свойств.
Последние не дают конкретных коэффициентов штампуемости, но
полученные при испытании этих свойств показатели позволяют
достаточно точно определить поведение материала при штамповке.
К числу показателей механических свойств, оказывающих влия-
ние на штампуемость, относятся: предел прочности ов, предел те-
кучести от, отношение предела текучести к пределу прочности;
модуль упругости; показатели полного удлинения б10 и бв, полного
поперечного сужения ф; величины равномерной Деформации драв№
И Фравн-
В общем виде влияние механических свойств на штампуемость
может быть охарактеризовано следующим образом (14]. Пределы
прочности о„ и текучести иг определяют сопротивление материала
деформированию. Чем выше пределы прочности и текучести, тем
больше сопротивление деформированию и тем выше напряжения,
испытываемые материалом при штамповке.
Металлы и сплавы, имеющие высокий предел текучести Ст, обла-
дают значительной отдачей при штамповке.
Отношение предела текучести к пределу прочности — или раз-
°в
ность ов — Ст являются показателями пластического деформирова-
6
пни материала без его разрушения. Чем выше отношение или
меньше разность ов — от, тем менее благоприятны условия дефор-
мирования, так как состояние текучести этих материалов дости-
гается лишь при напряжениях, близких к пределу прочности ма-
|грнала.
Модуль упругости е характеризует жесткость материала, т. е.
сопротивление его упругим деформациям при растяжении и сжатии.
Некоторые авторы считают, что упругая отдача и потеря устой-
чивости (выпучивание) при действии сжимающих напряжений мо-
гут быть выражены через отношение
8
—; чем больше это отношение,
|гм меньше склонность к потере устойчивости и упругой отдаче.
Таблица 1
Оценка пластичности материалов (по Я. Б. Фридману)
Группа Критерий статической пластичности Материалы Примечание
л Удлинение б и сужение ф (в рав- ной степени) Сплавы, не образую- щие при растяжении шейку (литые алюминие- вые, некоторые бронзы, сталь Гадфильда) Величина полной пластичности всегда совпадает с величи- ной равномерной пла- стичности
Б Только сужение ф, а не удлинение, кроме случаев рас- тяжения длинных равномерных сече- ний— группа В Сплавы, образующие шейку при растяжении (конструкционные стали и медные деформируе- мые сплавы) Величина полной пластичности значи- тельно превышает ве- личины равномерной пластичности и удли- нения д10 (^5)
В Только удлине- ние (а не суже- ние) Деформированные и отожженные алюминие- вые, медные и железные сплавы; при растяжении тонких сечений (листы, проволока, тросы и т. п.), у которых длина / го- раздо больше попереч- ного сечения F, влияние сосредоточенной дефор- мации на общее удлине- ние ничтожно По условиям дефор- мации может быть использована только способность к равно- мерной деформации, поэтому величина со- средоточенного суже- ния практически не имеет значения
Показатели полного удлинения б10, б5 и полного поперечного су-
жения ф позволяют оценить способность листовых материалов
пластически деформироваться под действием растягивающих на-
пряжений. Как правило, с увеличением 610 и ф технологическая
7
пластичность повышается. Следует указать, что показатели удли-
нения и поперечного сужения при различных видах обработки да-
влением, а также для разных материалов могут изменяться раз-
личным образом. Я- Б. Фридман рекомендует следующим образом
пользоваться характеристиками ф и б для оценки пластичности
(табл. 1).
Величины равномерного относительного удлинения брови и от-
носительного равномерного сужения фравн определяют область рав-
номерных пластических деформаций (до образования шейки),
Обозначения а б в, г д
гм (7 4- 8) S Задается Задается —
гп (4 4- 6) S (4 — 6) S или < : 2 Задается —
Z (1,2 4- 1,25) S (1,2 4- 1,25) S (1,2 4- 1.25) S —
Рис. 1. Схемы испытаний при исследовании штампуемости
соответствующую штамповке деформации материала без местных
утонений, которые в конечном счете приводят к разрыву материала.
Обе характеристики связаны между собой выражением брсв„ =
_ typae/t—. чем ВЫЦ]е и фрсен> тем технологичнее материал.
‘ 'Фравн
Алюминий, алюминиевые сплавы и стали имеют низкое отно-
шение и высокие б10, бровк, ф и фр авн- Исследование штампуемости
<^в
этих материалов и процесс изготовления из них деталей подтвер-
дили их высокую технологическую пластичность. Низкая техноло-
гическая пластичность и штампуемость титановых и магниевых
8
сплавов находятся в прямой зависимости от высокого отношения
и низких значений б10, брсвк, ф и ippae„.
Как указывалось выше, механические испытания, выявляя
основные характеристики материала, не дают абсолютных показа-
телей штампуемости. Поэтому для определения пригодности мате-
риалов, особенно новых, проводят комплекс испытаний, повторяю-
щих в уменьшенном масштабе конкретные операции штамповки.
11а рис. 1, а—д показаны схемы испытаний при исследовании штам-
пуемое™, включающей вытяжку, отбортовку, выдавку и гибку.
Таблица 2
Классификация листовых материалов по штампуемости
Предельный коэффициент
вытяжки отбортовки Минималь- ный радиус гиба rmin
пИямпуе- МОСТЬ ZZ вит _ _О ~ d ~ т к отб de Примечание
Высо- кая 2,0—2,2 1,4—1,8 (0,5—1,5) S Возможна штамповка са- мых сложных листовых де- талей на всех видах штам- повочного оборудования
Хоро- шая 1,9—2,0 1,3—1,6 (0,8—1,7) S Возможна штамповка сложных листовых деталей на всех видах штамповоч- ного оборудования
Удовле- твори- тельная 1,8—1,9 1,25—1,4 (1,2—2,0) S Возможна штамповка де- талей средней сложности
11<ШИ- ЖС1ПН1Я 1,65 -1,8 1,2—1,3 (2,0—3,5) S Возможна штамповка простых деталей. При штам- повке более сложных дета- лей требуется применение межоперационной термиче- ской обработки
I !изкая 1,5-1,65 1,1—1,2 (3,5—4,0) S Применяется горячая штамповка или многоопера- ционная штамповка в холод- ном состоянии с межопера- ционной термической обра- боткой
Обозначения: D-’-диаметр заготовки; d— диаметр вытяжки; DB
диаметр отбортовки; dB— диаметр отверстия под отбортовку.
9
Для испытания на штампуемость применяют специальные из-
мерительные приборы, позволяющие создавать условия для осу-
ществления операций формообразования, близкие к производствен-
ным. Конструкции таких приборов рассмотрены в литературе 114].
Приборы в основном используют для определения пригодности
материала для вытяжки, отбортовки и выдавки. Для оценки при-
годности материала к гибке используют оснастку, рекомендуемую
ГОСТами.
В табл. 2, составленной на основании практического опыта \
дана классификация листовых материалов по штампуемости.
ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА
Подготовка материала для штамповки заключается в удалении
с поверхности окалины и следов коррозии (травление).
Поверхность материала, поступающего на штамповку, должна
быть свободной от окалины, так как она не позволяет успешно
проводить любую из операций холодной штамповки. При резке,
вырезке, пробивке и т. д. окалина приводит к быстрому затуплению
режущих кромок ножей, пуансонов и матриц штампов и является
причиной шероховатости и неровности поверхности среза. При
формоизменяющих операциях (рельефная штамповка, вытяжка
и т. д.) окалина, вдавливаясь в материал, вызывает разрыв штам-
пуемой детали и портит полированные рабочие поверхности штам-
пов (пуансонов и матриц).
Коррозия материала также оказывает вредное влияние на ре-
жущую часть вырезных штампов и полированную рабочую поверх-
ность формоизменяющих штампов, так как снижает их стойкость.
Необходимо отметить, что даже при удалении следов коррозии
поверхность становится рябоватой, толщина штампуемого мате-
риала неравномерной, что при вытяжке и формовке может привести
к разрывам материала. Применение в производстве материала, по-
раженного коррозией, как правило, не рекомендуется.
Материал с металлургических заводов должен поступать без
окалины и коррозии. Поэтому операция травления листов, а иногда
полос, не носит систематического характера и выполняется в особых
случаях.
Окалину или следы коррозии удаляют с поверхности материала
травлением и реже обдувкой песком. Состав травильного раствора
зависит от материала листа (полосы). Так, для электротехнической
стали используют водные растворы фосфорной кислоты; для стали,
меди, медных сплавов — водные растворы серной кислоты; для
нержавеющей стали — водные растворы азотной и соляной кислот;
для алюминия, алюминиевых сплавов — растворы едкой щелочи
1 По данным 10. П. Давыдова и Г. В. Покровского.
10
(< ikilii натр, едкое кали и т. п.), поваренной соли и соляной
молоты.
11осле травления листы промывают чистой горячей водой, чтобы
ипатки травильного раствора не портили материал. Алюминиевые
листы после травления в щелочном растворе промывают водой, за-
км для нейтрализации остатков щелочи — слабым водным раство-
рим серной кислоты, а затем снова водой.
После промывки листы сушат при температуре 100—150° С или
чаще протирают древесными опилками лиственных пород или тряп-
ками.
РЕЗКА НА НОЖНИЦАХ
Резку листового материала ножницами производят для изгото-
вления полос и заготовок, поступающих в дальнейшем на штам-
повку, и для получения заготовок, максимально соответствующих
но форме и размерам готовой детали и поступающих прямо на сборку
пли обработку резанием. В первом случае резка сводится к полу-
чению полос с одним заданным размером (по ширине). Во втором
случае, т. е. при резке штучных заготовок, число переходов зави-
сит от формы заготовок и колеблется обычно от двух до четырех.
Для резки листов или лент используют приводные параллель-
ные, гильотинные и дисковые ножницы. Приводные ножницы с па-
раллельно расположенными ножами и наклонно расположенным
ножом (гильотинные) применяют в основном для резки полос или
заготовок с прямолинейными и открытыми сторонами, ширина ко-
торых более толщины ножа.
Схемы настройки (расположения) переднего, заднего, боковых
упоров и упоров-угольников для резки полос и простейших по
форме заготовок с контурами, образованными ломаными линиями,
показаны на рис. 2 *.
По переднему 1 и заднему 2 упорам (рис. 2, а, б) режут полосы
(или заготовки) с параллельными сторонами, по боковому 3 и пе-
реднему или заднему упорам (рис. 2, в, г) — штучные заготовки
с углом 90° между обрезаемыми сторонами; по заднему и боковым
упорам 3, упорам-угольникам 4 и добавочным упорам 5 (рис. 2, д, ё)—
разнообразные штучные заготовки, контур которых очерчен пря-
мыми, наклоненными относительно друг друга под разнообразными
углами. При резке заготовок небольших габаритных размеров
сложной формы в качестве установочных устройств используют
трафареты, закрепляемые в пазах стола ножниц.
Резку полос (или заготовок) выполняют по заднему упору, если
ширина полосы (заготовки) не превышает следующих значений:
Толщина материала S в мм.........До 0,5 0,6—1,0 1,1—1,5 1,6—2,0
Ширина полосы или заготовки в мм . . До 200 До 350 До 400 До 600
* На рис. 2 отрезаемая часть материала (отход, полоса, заготовка) заштри-
хована.
11
Более широкие полосы или штучные заготовки (детали) режут
по переднему упору (линейке), установленному на столе ножниц.
При резке по заднему упору надлежит пользоваться специальными
устройствами, исключающими провисание отрезаемой части листа
(заготовки).
Кроме обычной резки на этих ножницах при использовании
угловой подставки можно резать полосы и заготовки под углом
со скошенной кромкой (фаской) под сварку. Угол фаски не должен
превышать 25—30°.
Ножницы с параллельным расположением прямолинейных ре-
жущих кромок ножей применяют редко, главным образом для резки
Рис. 2. Настройка упоров при резке на гильотинных ножницах
тонкого материала, во всех остальных случаях используют гильотин-
ные ножницы.
Характеристиками гильотинных ножниц являются число ходов
в минуту, наибольшая ширина разрезаемого листа (длина реза),
вылет и наибольшая толщина разрезаемого материала при задан-
ном пределе прочности ов или сопротивлении срезу оср при угле
створа ф.
Если необходимо резать материал, механические свойства ко-
торого отличаются от свойств материала, записанного в паспорте
гильотинных ножниц, то максимально допустимую толщину мате-
риала которую можно резать, не опасаясь перегрузки гильотин-
ных ножниц, определяют по формуле
или
ср
12
где о'в и вер — предел прочности и сопротивление срезу мате-
риала, подлежащего резке, в кГ1мм2\
S, о», оСр — параметры материала, аналогичные указанным
в паспорте ножниц.
Приведенные формулы справедливы только при условии по-
стоянного угла створа ножей <р для обоих случаев резки.
Дисковые ножницы с прямо поставленными ножами для резки
листов на полосы и продольной резки ленточного материала изго-
товляют с одной парой ножей (парнодисковые) и с несколькими
парами ножей (многодисковые).
Количество одновременно устанавливаемых пар ножей зависит
от того, на какое число полос (лент) разрезается лист или рулон,
а также от мощности привода ножниц. Число пар ножей берется
на одну больше числа отрезаемых полос.
Характеристиками дисковых ножниц являются наибольшая тол-
щина разрезаемого материала при заданном пределе прочности ов
последнего и наибольшее число пар дисковых ножей, участвующих
одновременно в резке.
Выше указывалось, что однопарные дисковые и особенно мно-
годисковые ножницы находят применение при резке ленточного
материала в продольном направлении. Такая резка позволяет по-
лучать из рулона стандартных размеров ленты требуемой ширины,
что способствует более широкому применению ленточного материала
и его рациональному использованию.
Общая суммарная ширина отрезаемых полос (лент) должна
быть на 2—4 мм меньше ширины разрезаемого листа или рулона,
чтобы крайние ножи срезали часть материала, устраняя неровности
на кромках и повышая точность резки.
Резка ленточного материала в продольном направлении требует
специальных ножниц.
Схема таких ножниц показана на рис. 3. Ножницы состоят из
четырех механизмов: разматывания, резки, снятия заусенцев и
наматывания.
Механизм разматывания образуют два вращающихся грибковых
центра, один из которых передвижной, позволяющий заменять
бухты. Лента с бухты 1 поступает в механизм резки, где ее режут
ножи 2 (два сопряженных набора дисков). Диски сидят на валах 3,
легко вынимаемых из опор, что необходимо для переточки ножей
и для настройки на другую ширину полос. Между режущими ди-
сками (ножами) посажены стальные кольца, способствующие луч-
шему затягиванию ленты в зону резания. Кольца свободно пере-
катываются в пазу между дисковыми ножами.
Для установки оптимального перекрытия между дисковыми
ножами предусмотрена регулировка одного из ножевых валов 3
винтом 4. После резки на кромках лент остаются заусенцы, ко-
торые снимаются мелкозубыми фрезами 5 методом попутного
фрезерования. Такой метод позволяет помимо снятия заусенцев
13
создавать необходимое усилие натяжения ленты на участке от
ножей до фрез.
Фрезы получают привод от отдельного электродвигателя и ре-
дуктора (на схеме отсутствуют).
Разрезаемая лента к фрезам прижимается роликами 6, находя-
щимися под действием грузов 7. После зачистки заусенцев разрезан-
ные ленты поступают в механизм наматывания лент 8. Этот меха-
низм обеспечивает требуемое натяжение ленты для плотного на-
матывания, автоматическое изменение числа оборотов кассеты,
так как диаметр наматываемого рулона изменяется. Такие нож-
ницы высокопроизводительны и обеспечивают хорошее качество
резки лент.
Для резки лент малой ширины толщиной до 0,5 мм можно ис-
пользовать обычный токарный арматурный станок, снабженный
специальным приспособлением [28].
Резка листового материала. Процесс резки листовых материалов
на гильотинных ножницах состоит из трех последовательных ста-
дий; упругой, пластической и разрушения (скалывания).
В стадии упругих деформаций напряжения в разрезаемом ма-
териале не превышают предела упругости; в стадии пластической
деформации напряжения в разрезаемом материале, вызванные да-
влением ножей, больше предела текучести, но меньше сопротивле-
ния материала срезу, и, наконец, в стадии разрушения напряжения
в материале соответствуют сопротивлению срезу. Начало стадии
разрушения, т. е. отделения одной части разрезаемого материала
от другой, соответствует погружению верхнего подвижного ножа
на 0,2—0,5 толщины разрезаемого материала.
Рассматривая поверхность среза (рис. 4) отрезанной заготовки,
отметим следующие зоны, дающие представление о последователь-
ности процесса отрезки.
14
Зоны I и IV — зоны смятия поверхности разрезаемого мате-
риала верхним и нижним ножами. Глубина смятия зависит от
свойств разрезаемого материала и состояния режущих кромок
ножей.
Зона II поверхности среза, имеющая вид узкой блестящей по-
лоски, соответствует стадии пластических деформаций, и, наконец,
зона III, имеющая матовый (шероховатый) вид, соответствует
полному разрушению (отделению одной части от другой) разрезае-
мого материала. Зоны I, II и IV поверхности среза соответствуют
стадии пластических деформаций, а зона III — поверхности среза
стадии разрушения.
Заметим, что чем выше твердость разрезаемого материала, тем при
меньшем углублении подвижного ножа в материал заканчивается
процесс резки, а следовательно, более узкой будет блестящая
полоска и более широкой матовая, и
наоборот.
В зоне, примыкающей непосред-
ственно к плоскости реза заготовки,
материал претерпевает структурные
изменения в результате упрочнения,
получаемого в процессе резки.
Глубина слоя с измененной струк-
турой зависит от толщины разрезае-
мого материала, его механических
свойств, состояния режущих кромок
ножей (степени их остроты) и зазора
Рис. 4. Поверхность среза у за-
готовки, отрезанной на нож-
между ними в плоскости, перпенди- ннцах
кулярной к движению.
В результате структурных изменений и упрочнения изменяются
механические и физические свойства материала. В зоне резки
материал становится более хрупким, повышается его твердость;
при испытании на изгиб учащаются случаи образования трещин,
а магнитная проницаемость (трансформаторной стали) резко па-
дает. Дефектный слой устраняют обработкой резанием или чаще
термической обработкой (отжигом).
Резку металлов, за исключением магния и титана ВТ6 толщиной
более 1,5 мм, как правило, производят в холодном состоянии.
Неметаллические материалы типа гетинакса, текстолита, органи-
ческого стекла и т. д. перед резкой необходимо нагревать. Орга-
ническое стекло можно также разрезать проволокой или тонкой
стальной лентой, нагретой до 300—400° С. При этом величина по-
дачи может доходить до 0,5 м/мин. Неметаллические материалы
нагревают в печах инфракрасного облучения. Материалы типа
резины перед резкой следует смачивать, а фибру и картон увлажнять
(влажность должна составлять 10—40%).
11рн подборе ножниц потребное усилие Р в кГ и работа для резки
вычисляются по следующим формулам;
15
для ножниц с параллельно расположенными ножами
для гильотинных ножниц
р 0,582о„ . _ pl tgy.
tg <р * 1000 ’
для дисковых ножниц с прямо поставленными ножами
р___0,3S2oem _
~ tga ’
М — 0,125kS2D cos а ов,
где L — длина реза в мм;
X — коэффициент, представляющий отношение среднего уси-
лия при резке к максимальному: при S < 2 мм к =
= 0,75 4- 0,55; при S = 2 -ь 4лии X = 0,55 4- 0,45; при
S > 4 мм к = 0,45 4- 0,3;
М — крутящий момент в кГ -м;
k — коэффициент, учитывающий неравномерность свойств и
толщины материала и равный 1,2—1,4;
D — диаметр дисковых ножей в м;
Ф — угол створа ножей гильотинных ножниц в град;
т — число пар дисковых ножей многодисковых ножниц;
а — угол захвата (средний угол зоны резания), имеющий
следующие значения, в град
D__ч
D ............. 0,995 0,990 0,985 0,980 0,975 0,970
а....................... 6 8 10 11 13 14
Ножи (геометрия и конструкция). Ножи для гильотинных и па-
раллельных ножниц бывают цельные и составные. В свою очередь,
Рис. 5. Ножи для гильотинных ножниц
в каждом из указанных типов ножи подразделяются на обычные,
наплавленные и составные (рис. 5). Цельные ножи выполняют так,
как показано на рис. 5, а и б. В первом исполнении (рис. 5, о)
ножи имеют четыре режущие кромки с углом 6 = 90°, что позволяет
длительное время использовать ножи без переточки (меняя путем
16
перестановки режущие кромки), но приводит к увеличению трения
и ухудшению условий резки, а это отрицательно сказывается на
стойкости ножей и качестве поверхности среза у отрезаемых полос
(заготовок). Такие ножи применяют при резке тонкого материала.
От этих недостатков свободны ножи, показанные на рис. 5, б, имею-
Рис. 6. Ножи для дисковых ножниц
щие одну или две режущие кромки.
Ножи для резки стали, медных, алюминиевых и титановых спла-
вов выполняют со следующими углами: угол резания 6 = 75 4-
4- 85°, задний угол а = 30' 4- 3°, передний угол у = 5 15°.
Чем меньше твердость разрезаемого материала, тем меньше угол
резания 6 (для особо мягких материалов 6 = 60°).
Для магниевых сплавов угол резания 6 = 45 4- 55°, задний
угол а = 1,5 -е 2°, передний угол у = 35 4- 45°.
Угол створа ножей ср у гильотинных ножниц принимают 1—5°.
Чем больше длина ножей, тем меньше угол створа ср, так как при
большой длине ножей увеличение
угла створа <р приводит к значи-
тельному увеличению хода ножей
и высоты ножниц.
Наиболее рациональные углы
створа для материала толщиной
до 2 мм ср = 1 2°, для толщи-
ны 2—4 мм ср = 2° 4- 2°30', для
толщины 4—15 мм ср = 2°30' 4- 4°
, и для толщины более 15 мм
ср = 4 4- 5°. Зазор между ножами
Z в плоскости их движения для
стали, латуни, алюминия следует
разрезаемого материала S до 10 мм, а при S > 10 мм Z — 0,1 4-
4- 0,2 мм. Зазор между ножами при резке магниевых и титановых
сплавов равен (0,05 4- 0,02) S, для стали 1Х18Н9Т — (0,03 4- 0,05)Х.
Цельные ножи изготовляют из стали У8А, У10А, Х12, 4ХС,
6ХС, 5ХВ2С, Х12Ф1. Первые две стали после термообработки
должны иметь твердость HRC = 56 4- 58, а остальные пять HRC —
= 58 4- 62. Для повышения стойкости, особенно при резке жаро-
прочных, нержавеющих, электротехнических сталей, а также мате-
риалов, подвергаемых перед отрезкой нагреву, ножи рекомендуется
изготовлять из легированных сталей 5ХВ2С, 6ХС, Х12Ф1 или из
инструментальных сталей с последующей наплавкой рабочих кро-
мок сормайтом № 1 или с электроупрочнением твердым сплавом
Т15К6. Составные ножи (рис. 5, в) имеют такую же геометрию, как
и цельные. Режущая часть ножа изготовляется из стали 6ХС,
Х12Ф1, а остальная часть — из стали 50 или 45. Собственно ножи
состоят из отдельных секций длиной 300—500 мм, удерживаемых
заклепками или винтами.
Ножи для дисковых ножниц. Ножи для ремщ полос (рис. 6)
на однопарных ножницах представляют собЛм геящада
17
брать 5—7% при толщинах
которых зависит от ширины и толщины отрезаемых полос (лент).
Ножи по плоскости ЛЛ тщательно шлифуют, непараллельность этих
плоскостей не должна превышать 0,02 мм при D < 300 мм. Ножи
устанавливают так, чтобы они перекрывали друг друга. Величину
перекрытия ножей h берут для стали и латуни равной (0,2 ч- 0,3)
S, для меди — (0,3 ч- 0,5)5 (на рис. 6 показана утрированно).
Угол захвата а должен быть меньше 15°, а это возможно при усло-
вии, когда при резке материала толщиной менее 3 мм D-- (45 -ь
ч- 70)5; а при 5> 3 мм gs (25 30) 5.
Угол резания б = 87 ч- 90°, передний угол у = 0 ч- 3°. Между
ножами должен быть зазор 7. = (0,05 ч- 0,07)5.
Точность и качество поверхности среза. Точность резки на нож-
ницах зависит от типа ножниц, способа резки, толщины материала,
конфигурации отрезаемой заготовки (детали), состояния режущих
кромок ножей, наличия и силы прижима листа и способа установки
упора. В тех случаях, когда необходима повышенная точность резки,
следует вместо заднего упора с ручной наладкой применять упоры
с механической наладкой.
Точность резки на гильотинных ножницах соответствует данным,
приведенным в табл. 3.
Таблица 3
Точность резки на гильотинных ножницах полос длиной до 2 м
Толщина разре> заемого материала в мм Ширина полосы в мм
До 50 51-100 101—200 | 201—300 J 301—500 | Свыше 500
Точность резки в мм
До 0,5 0.5—1,0 1,1—2,0 2,1—3,0 3,1—5,0 5,1 -7,0 7,1—10,0 0.25 0.5 0,75 1,0 1,0 1,25 1,5 0.5 0,75 0,75 1,0 1,25 1,5 1,8 0,75 1,0 1,0 1,25 1,5 1,8 2,2 1,0 1,о 1,25 1,5 1,5 2,0 2,2 1,2 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 1,5 1,5 2,0 2,2 2,5 2,5 3,0
Примечания: 1. При повышенной точности ножниц и их на-
стройки приводимые данные могут быть уменьшены на 40%.
2. Непараллельность сторон полос не должна выходить за пределы
допусков.
Величина усилия прижима ориентировочно составляет (0,3 ч-
ч- 0,4 }Р (Р — усилие резки в кГ). Чем больше усилие прижима,
тем точнее резка.
При резке на гильотинных ножницах вследствие наклонного
расположения верхнего ножа происходит изгиб и скручивание
отрезаемой заготовки.
18
С увеличением угла створа ср изгиб полосы и скручивание увели-
чиваются; чем уже полоса, тем больше она склонна к скручиванию.
Величину изгиба и угол скручивания определяют опытом.
11осле резки заготовок из титановых сплавов поверхности среза
получаются шероховатыми. Для удаления шероховатости кромки
полос зачищают шлифовальным кругом. Величина припуска на
зачистку после резки зависит от того, производилась ли резка в хо-
лодном или в горячем состоянии, и от толщины материала. Для
резки в холодном состоянии принимается припуск (0,22 -> 0,25)S.
Точность резки на дисковых ножницах с прямо поставленными
кожами соответствует 7-му классу точности. На многодисковых
ножницах при ширине полосы (ленты) менее 50 мм точность состав-
ляет ± (0,05 4- 0,2) мм, чем тоньше материал и уже полоса, тем
выше точность.
Полосы, отрезаемые на дисковых ножницах, искривляются и
нуждаются в правке. На полосах часто остаются заусенцы, кото-
рые приходится удалять вручную специальными скребками. На
лентах из магнитомягких материалов заусенцы удаляют электро-
полировкой на переменном токе промышленной частоты (50 гц)
в электролите, состоящем из 70% фосфорной кислоты, 12% хромо-
вого ангидрида, 10% серной кислоты и 8% воды.
Шероховатость поверхности среза при резке на дисковых нож-
ницах соответствует 3—4-му классам чистоты (ГОСТ 2789—59).
РЕЗКА В ШТАМПАХ
Безотходной вырезкой (отрезкой) в штампах могут быть полу-
чены разнообразные по габаритным размерам детали и заготовки
толщиной от 0,2—0,3 до 5—6 мм.
При большой толщине материала в условиях односторонней резки
значительно ухудшаются форма и качество поверхности среза,
и поэтому практически детали таких толщин избегают изготовлять
этим методом. В условиях безотходной штамповки нижний предел
толщины лимитируется соображениями удобства работы с тонкими
полосами, так как подача полосы (ленты) и ее упор (фиксация) пред-
ставляют значительные трудности. Поэтому безотходной и малоот-
ходной штамповкой предпочитают получать листовые детали тол-
щиной 0,5—3,0 мм с размерами, не превышающими 120 X
X 120 мм.
На штампах режут в основном малогабаритные штучные заго-
товки (детали) из предварительно нарезанных полос. Наиболее ши-
роко резка в штампах используется для заготовок с контуром, очер-
ченным прямыми линиями. На рис. 7 приведено несколько типовых
1'м м резки в штампах от полосы без отходов. Первая схема (рис. 7, а)
показывает способ резки заготовок от полосы, ширина В которой
раина ширине заготовки (детали). Длина заготовки L получается
перемещением полосы до упора (исполнение /). Если упор и на-
19
правляющие линейки, между которыми перемещается полоса, сде-
лать регулируемыми, можно на одном штампе отрезать заготовки (де-
тали) различной ширины и длины, т. е. иметь универсальный штамп.
Недостатком такого способа резки является косой срез, вызы-
ваемый изгибом отрезаемой заготовки (детали) в начале резки.
В тех случаях, когда длина отрезаемой заготовки (детали) более
30—40 мм, этот недостаток может быть устранен применением упора
с желобком (исполнение II). Вторая схема (рис. 7,6) подобна пер-
вой, но предусматривает случай одновременной резки (за один ход
пресса) пяти прямоугольных или квадратных заготовок (шириной
В и длиной L). Третья схема (рис. 7, в) показывает принципиальное
Рис. 7. Схемы резки заготовок (деталей) в штампах:
I — линия резки; 2 — упоры
решение конструкции универсального штампа для резки прямо-
угольных и квадратных заготовок непосредственно от листа (лист
показан условным пунктиром). На таком штампе, регулируя пе-
редвижные упоры, можно резать листы на полосы, полосы на заго-
товки, можно делать угловые вырезы в прямоугольных заготовках,
резать косынки и угольники при условии, что площадь заготовок
(деталей) составляет более 200 мм2, а толщина — менее 5 мм.
Прижим в штампе обеспечивает высокую точность линейных раз-
меров, а точность угловых размеров определяется точностью по-
ложения ножей.
Четвертая схема (рис. 7, г) показывает способ резки от полосы
прямоугольников, косынок, трапеций и других подобных им гео-
метрических фигур. Этот способ резки позволяет получать за ка-
ждый ход пресса две заготовки (детали). Одна из заготовок падает
через отверстие в матрице (по профилю и размерам соответствующее
заготовке), а другая остается на поверхности матрицы и сталки-
вается с нее при очередной подаче полосы до упора или соскальзы-
вает под действием собственного веса (при наклонном расположении
пресса). Каждый раз полоса подается для резки на величину, соот-
20
iii-ii гвукмцую двум шагам. Этот способ резки, помимо более высокой
upon шодительности, обеспечивает более высокую точность.
Резка в штампах с отходом или, как чаще ее называют, двусто-
ронняя резка, применяется для заготовок (деталей), изготовляемых
я । мерной полосы или ленты без обрезки или с частичной обрезкой
вдоль длинных сторон. Ширина полос и лент обычно не превы-
шает 150 мм.
Па рис. 8 даны схемы, иллюстрирующие резку с отходом. Они
отличаются друг от друга формой рабочей части пуансона, осуще-
спшпощего резку. Необходимым условием получения качествен-
ных заготовок (деталей) является правильная установка полосы по
ширине относительно контура пуансона, так как даже незначитель-
ная асимметрия концевых участков хорошо видна. Ширина мате-
риала (отхода) К, удаляемого отрезным пуансоном, если это не
Рис. 8. Схема резки с отходом:
1 — пуансон; 2 — упор; 3 — деталь (заготовка); 4 — дыропробивной пу-
ансон; 5 — полоса (лента)
связано с формой детали, зависит от толщины материала. При резке
заготовок (деталей) от полос (лент) толщиной до 1 мм К — 3 мм,
а при толщине более 1 мм К — (2 -i- 3)S. Если одновременно с рез-
кой детали (заготовки) в ней пробивают отверстия, то допуск на
расстояние между отверстиями должен соответствовать 7—9-му
классам точности, так как расстояние между отверстиями в процессе
штамповки не фиксируется ловителями. Допуск по длине тоже гру-
бый, он соответствует 7-му классу. Штампы для резки с отходом
делают, как правило, с задним расположением направляющих ко-
лонок или с расположением их по диагонали.
Усилие при резке на штампах зависит от формы ножа (отрезного
пуансона) и способа его заточки и определяется по формулам для
резки на ножницах с параллельным расположением режущих кро-
мок ножей и гильотинных ножниц.
Качество и точность заготовок (деталей). По данным ряда заво-
дов, главным образом радиотехнической промышленности, где эти
процессы нашли широкое применение, средняя точность по разме-
рам, получаемым в направлении перемещения полосы (ленты),
21
для материала толщиной до 3 мм соответствует 5-му классу точности,
толщиной 3—5 мм — 7-му классу точности и более 5 мм — 7—9-му
классам точности. Качество поверхности среза при односторонней
резке соответствует 2—3-му классам чистоты, а при двухсторонней—
3—4-му (ГОСТ 2789—59).
При резке по схеме, показанной на рис. 7, а, точность по углу
в зависимости от толщины материала и типа штампа (без бокового
прижима или с боковым прижимом полосы) составляет от ± 40
до ± 2°. Если исходным материалом является лента, точность по
углу составляет от ±30' до ± Г 30'.
При расчете исполнительных размеров рабочих частей штам-
пов для односторонней (безотходной) резки деталей используют
формулы
L+6m = A-j-0,5A;
Г — [ _______7
п
где LM и Ln — номинальные размеры матрицы и пуансона в мм\
L — номинальный размер детали в мм;
Д — допуск на размер детали в мм;
Z — односторонний зазор между пуансоном и матрицей
В ММ;
б,и и — допуски на изготовление матрицы и пуансона в мм.
Допуск на изготовление матрицы принимается по 3-му классу
точности, но при условии, что его величина не превышает 0,2 Д
при резке без прижима и 0,3 Д при резке с прижимом.
Коэффициенты 0,2 и 0,3 учитывают появление дополнительных
завалов на кромке детали при односторонней резке. Односторонний
зазор имеет следующее значение:
S в мм . . . 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
0,025* 0,05 0,12 0,2 0.3 0,4
Z в лл . . . 0,015 0 03 0 07 Q,125 0>18 0 22
В тех случаях, когда производится двухшаговая безотходная
штамповка (см. рис. 7, г), исполнительные размеры пуансона и
матрицы рассчитывают по формулам для вырезки с замкнутым кон-
туром. Более подробные сведения о резке в штампах можно найти
в работе (8].
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА
Под общим наименованием «раскрой материала» следует пони-
мать определение размеров заготовки (полосы, ленты и листа),
а также взаимного расположения штампуемых из них деталей.
* В числителе для Z приведены максимальные, а в знаменателе — минималь-
ные значения односторонних зазоров.
22
Определяя рациональность того или иного раскроя, необходимо
учи пивать не только его экономичность с точки зрения использова-
нии материала. Раскрой должен обеспечить высокое качество де-
i.iJiH, высокую производительность при вырезке, простоту конструк-
ции штампа и наивысшую стойкость его рабочих частей, а также
удобство и безопасность работы на штампе.
Таблица 4
Сопоставление возможных вариантов раскроя для детали
Показатели Единица измерений Варианты раскроя по рис. 9
а 6 в г
Экономичность раскроя .... Экономия металла . Производительность труда (в одну смену) Потребное усилие пресса . . . Стоимость проектирования и изготовления штампа % % шт. % Г % руб. °/о 65 6000 Too- 58,5 100 166 100 70,5 5,5 6500 108 37,5 64,5 140 84 77,5 12,5 6800 113 31 53 120 72 77,5 12,5 11 000 183 62 106 180 108
На рис. 9 изображены четыре варианта раскроя для изготовле-
ния планки, а в табл. 4 приведены технико-экономические показа-
тели этих вариантов.
Наибольшую экономию материала (12,5%) дают варианты рас-
кроя на рис. 9, в и г, причем производительность труда при раскрое
по рис. 9, в составляет 113%,
а при раскрое по рис. 9, г
183% по отношению к рас-
крою по рис. 9, а.
Отсюда видно, что вариант
раскроя на рис. 9, г наиболее
рационален для крупносерий-
ного и массового производ-
ства, а вариант на рис. 9, в —
Рис. 9. Различные варианты раскроя при
штамповке планки
для серийного и мелкосерий-
ного производства.
Стоимость материала при
штамповке в среднем состав-
ляет примерно 40—60% всей стоимости детали, а иногда и больше;
эго значит, что даже небольшая экономия металла дает в сумме зна-
чительный экономический эффект.
Общая задача раскроя материала распадается на три этапа:
выбор ширины и длины полосы (ленты); выбор способа раскроя
23
листа, если он принят в качестве исходной заготовки; использова-
ние отходов после резки и вырезки.
Раскрой полосы (ленты). Под раскроем полосы (ленты) пони-
мается расположение (раскладка) штампуемых деталей (заготовок)
на полосе (ленте) материала, определяющее взаимное положение
смежных контуров, отсутствие или наличие перемычек, их величину.
Бывают следующие типы раскроев: с отходами-перемычками
по всему контуру вырезаемой детали (заготовки); с частичными
отходами и без отходов (рис. 10, а—в). В соответствии с этим ра-
скрои называются с перемычками, малоотходными, безотходными.
Экономичность раскроя полосы (ленты) характеризуется коэф-
фициентом использования материала и рассчитывается по одной
из фопмул, приведенных в табл. 5.
Рис. 10. Типы раскроев;
а — с перемычками; б— с частичными отходами;
в — без отходов
В случае использования отходов на другие детали коэффициент
использования материала корректируется. .
Расчет величины перемычки. Величина перемычки между выре-
заемыми деталями (заготовками) и по краям полосы (ленты) зави-
сит от следующего:
1) конфигурации детали (заготовки); чем сложнее контур вы-
резаемой детали (заготовки) и чем меньше радиусы закругления,
тем больше должны быть перемычки;
2) размеров детали (заготовки); с увеличением размера выре-
заемой детали (заготовки) перемычка увеличивается;
3) толщины штампуемого материала; с увеличением толщины
материала ширина перемычек возрастает; однако ширина перемычки
и толщина материала не находятся в определенной зависимости;
4) механических свойств штампуемого материала; с увеличе-
нием пластических свойств материала ширина перемычек увели-
чивается, с увеличением твердости и предела прочности умень-
шается;
5) способа подачи полосы (ленты), типа упоров (при ручной
подаче) и типа захватного органа (при автоматической подаче);
6) способа вырезки, т. е. производится обычная вырезка или
с поворотом полосы; при вырезке с поворотом полосы ширина пе-
24
|x mi.i>u*k увеличивается вследствие искривления полосы после пер-
шим пропускания через штамп;
/) необходимости последующей зачистки вырезаемой заготовки;
• тли требуется зачистка по контуру, нужно размер перемычек уве-
личить па 20—30% по сравнению с перемычками при отсутствии
мчистки;
Н) конструкции штампа; при вырезке в инструментальных штам-
па к величина перемычки меньше, чем в упрощенных (листовых
пли на резине) и пластинчатых.
Таблица 5
Формулы для расчета коэффициента использования
материала при штамповке из полосы, ленты и листа
Определяемая величина
Коэффициент использования в %
Шаговый коэффициент использования
материала при штамповке из полосы или
лепты...................................
Коэффициент использования материала
при штамповке из полосы или ленты . . .
Общий коэффициент использования ма-
териала, отнесенный к листу (при штам-
повке из листа или при резке полос от
листа) .................................
Общий коэффициент использования ма-
териала, отнесенный к листу при условии,
что лист раскраивается на полосы для
двух или нескольких различных деталей
^ш~'внш 100
tlF 1АЛ
NF
Пл = 100
С*Л^Л
л; = ^+Д№±^1Оо
Обозначения: В — ширина полосы или ленты в мм', Нш — шаг штам-
повки в мм\ п—число деталей (заготовок), получаемых из полосы или ленты;
/. -длина полосы или ленты в мм; N—число деталей из листа; Вл и
/ , - соответственно ширина и длина листа в мм.
Из сказанного можно сделать вывод, что:
а) оптимальная величина перемычек должна обеспечить вы-
сокое качество детали, экономию материала, стойкость штампа,
жесткость и прочность полосы при подаче, т. е. удобство и безопас-
ность работы с ней;
б) экономичность раскроя при вырезке мелких деталей (загото-
вок) ниже, чем при вырезке крупных, так как при прочих равных
условиях удельная величина отхода (отнесенная к единице веса
или объема детали) оказывается больше у мелких, чем у крупных
легален (заготовок);
п) жопомичность раскроя понижается при всех прочих равных
условиях с увеличением толщины вырезаемой детали (заготовки).
25
Таблица 6
Ширина перемычек в мм при вырезке мелких и средних деталей
(заготовок) из стальной полосы (ленты) в инструментальных штампах
Толщина штампуе- мого материала S в мм Для круг- лых и сваль- ных деталей (заготовок) Для прямоугольных и фасонных деталей (заготовок) длиной 1 в мм
До 60 50-100 100—200 200-300 > 300
т т «г, т т. .т тг т mt т
До 0,5 1,о 1,5 2,0 2,5 2.0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 4,0
0,51—1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 1,5 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5
1,1—1,2 1,2 1,8 1,5 2,0 1,5 2,0 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5
1,3—1,5 1,5 2,0 1,5 2,0 2,0 2,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5
1,6—2,0 Дб 2,0 .2 0 2,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 4,0
2,1— 2,5 [, 8 2,5 2,5 3,0 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,5 4,0
2,6—3,0 2,0 2,5 а, § .3,0 3,0 3,5 3,5 4,0 3,5 4,0 4,0 4,5
3,1—4,0 2.5 3,0 '3,0 3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 4,0 4,5 4,5 5,0
4,1—5,0 з;о 4,0 3,5 4,5 4,0 5,0 4,0 5,0 5,0 4,5 5,0 6,0
5,1—6,0 3,5 4,5 4,0 5,0 4,5 5,5 4,5 5,5 5,0 6,0 5.5 6,5
6,1—7,0 4,0 5,0 4,5 5,5 5,0 6,0 5,0 6,0 5,5 6,5 6,0 7,0
7,1—8,0 4,5 5,5 5,0 6,0 5,5 6,5 6,0 7,0 6,0 7,0 6.5 7,5
8,1—9,0 5,0 6,0 5,5 6,5 6,0 7,0 6,5 7,5 6,5 7,5 7,0 8,0
9,1—10 6,0 7,0 6,0 7,0 6,0 7,0 6,5 7,5 7,0 8,0 8,0 9,0
Примечания: 1. При вырезке из полосы с поворотом значения
т и тх следует умножать на коэффициент 1,3.
2. При вырезке на пластинчатых штампах при S<3 мм значения т
и тх следует увеличивать в 1,5—2 раза.
3. Ширина перемычек т для круглых деталей диаметром свыше
50 мм при толщине материала до 1 мм увеличивается до 1,5 мм, а ши-
рина перемычек — до 2 мм.
4. Для титанового сплава ВТ1 величина перемычек такая же, как и
для стали; для титановых сплавов ВТ5, ВТ6 и ВТ1, штампуемых в хо-
лодном состоянии, размеры перемычек увеличивают в 2 раза, а с подо-
гревом— в 1,2 раза; для дюралюминия табличные размеры увеличивают в
1,1 раза, для алюминия в 1,2—1,3 раза.
5. Для магниевых сплавов табличные значения следует увеличить
в 2 раза.
6. Приведенные значения междетальных перемычек даны для ручной
подачи полос (лент); для автоматической валковой или клещевой подачи
приведенные в таблице значения следует уменьшать на 20%, а для крюч-
ковых подач увеличивать на 10—20%.
7. При вырезке гетинакса, текстолита, стеклотекстолита толщиной до
1 мм размеры перемычек, приведенные в табл., следует увеличить в 1,4—
1,6 раза; при толщине более I мм — в 1,2—1,3 раза.
26
Для определения величин перемычек обычно пользуются табли-
па.мн, составленными на основе обобщения опыта определенной
отрасли промышленности (табл. 6).
Конечно, в каждом конкретном случае величина перемычки под-
лежит корректированию. При вырезке деталей небольших габарит-
ных размеров из металлов толщиной более 2 мм, а главное простой
формы, величина перемычки может быть взята равной (0,37—
0,6)5; чем толще материал, тем меньше коэффициент при S. К ис-
пользованию уменьшенных перемычек следует прибегать только
после тщательного анализа.
Необходимо указать, что величина перемычки оказывает влия-
ние на стойкость вырезных штампов. При недостаточной ширине
перемычки пуансоны смещаются в сторону перемычки, так как
сопротивление вдавливающемуся в материал пуансону со стороны
целой полосы (ленты) будет больше, чем со стороны отхода, где
имеется только тонкая перемычка.
В результате смещения пуансона происходит зарубание матрицы.
Указанное явление особенно часто встречается при вырезке мало-
габаритных деталей из материалов толщиной более 1 мм. Уменьше-
ние перемычек против оптимальных на 30% снижает стойкость
штампа на 20—30%, уменьшение на 50% — примерно на 50—70%,
а при работе без перемычки (разрубка в упор, применяемая иногда
в комбинированных штампах вырезки и вытяжки для облегчения
снятия полосы с пуансона) — в 2,5—3 раза.
Помимо размера перемычек, на использование материала боль-
шое влияние оказывает способ раскладки вырезаемых деталей
(заготовок). Междетальные отходы возникают из-за несовпадения
контуров вырезаемых деталей (заготовок), прилегающих друг
к другу, и несовпадения последних с контуром полосы (ленты),
имеющей форму прямоугольника. Междетальные отходы будут
тем меньше, чем больше форма детали (заготовки) приближается
к прямоугольнику, а также будут меньше в случае, если деталь
(заготовка) имеет совпадающие (симметричные или обратно симмет-
ричные) линии. Рациональный способ раскладки деталей (загото-
вок) определяют, учитывая форму детали (заготовки), ее размеры,
тип штампа, способ штамповки и масштабы производства.
Анализ различных форм деталей и способов раскладки показы-
вает, что не существует форм деталей, которые раскладываются
только им одним присущим способом, так же как не существует
раскладок, применяемых только для одной формы деталей.
Все многообразие штампуемых деталей можно подразделить на
девять групп, представленных на рис. 11.
Для каждой из указанных групп имеется своя индивидуальная
раскладка, она может быть прямой, наклонной, встречной (с пово-
ротом полосы) и многорядовой, при этом в зависимости от требуемой
точности деталей раскрой материала может производиться с пере-
мычками и без перемычек. Вырезка с перемычками дает более точные
27
детали (заготовки), так как перемычки по всему контуру позво-
ляют компенсировать погрешности подачи материала.
При выборе способа раскладки деталей (заготовок) на полосе
рекомендуется учитывать следующее. При раскладке деталей (заго-
товок) поперек полосы или с наклоном повышается производитель-
ность труда благодаря сокращению шага подачи и достигается
экономия при резке листов.
Ширину полосы следует стремиться назначать в соответствии
с наибольшим размером вырезаемой детали (заготовки).
При вырезке из узкой полосы стоимость детали (заготовки)
выше, так как удорожается процесс резки на ножницах, а произво-
дительность за счет более частых заправок полос будет ниже.
Узкие полосы, особенно из толстого материала, требуют удлинения
технологического процесса вследствие введения после резки на
ножницах операции правки.
В каждом конкретном случае для выявления оптимального ва-
рианта раскладки с точки зрения экономии материала необходимо
производить соответствующий подсчет. Конструкция штампа в слу-
чае использования узкой полосы и многопереходной последователь-
ной штамповки весьма неудобна для эксплуатации. Правило ра-
складки деталей (заготовок) может быть нарушено и ширина полосы
выбрана в направлении наименьшей размерности детали, если:
а) для материалов толщиной более 0,5 мм направление про-
катки ленты или полосы совпадает с направлением изгиба в после-
дующей операции, а радиус изгиба г < 0,55;
28
б) вылет пресса или ширина рабочих органов автоматической
подачи исключают возможность применения широкой полосы;
в) ширина полосы равна ширине детали, и производится резка
с пробивкой или только резка.
При раскладке деталей (заготовок) неправильной геометриче-
ской формы следует добиваться так называемого «линейного эф-
фекта», при котором экономия материала достигается благодаря
заходу деталей друг в друга (рис. 12, а).
Следует иметь в виду, что при вырезке деталей сложной конфи-
гурации наклонная раскладка обычно дает возможность лучше
использовать материал, чем прямая. При этом в начале и конце
полосы получается не менее двух деталей (при вырезке в один
1 2
Рис. 12. Примеры раскладок деталей на полосе:
а — с заходом заготовок друг в друга; б — групповая раскладка
ряд), вырезанных не полностью. Поэтому прежде чем принять такой
способ раскладки, необходимо проверить, насколько он целесооб-
разен, и подсчитать количество целых деталей, получаемых из по-
лосы, сравнив эти результаты с результатами при прямой раскладке
деталей на полосе.
Многорядовая раскладка с точки зрения экономии материала
выгоднее однорядовой. Она позволяет повысить экономичность
раскроя на 5—16%. При многорядовой раскладке деталей (загото-
вок) уменьшается величина боковых перемычек, приходящихся на
деталь (заготовку), а при смещенных рядах (шахматной раскладке)
экономия достигается благодаря уменьшению междетальных отхо-
дов и межрядовых перемычек. Однако переход на многорядовую
раскладку должен быть обоснован технико-экономическим расче-
том. Для расчета количества рядов ВНИТИПрибор рекомендует
следующую формулу [10]:
» - 1Л|3+Я ! (2B' — B')to I N
V L Q 10® J(e2-ei)(l+«)’
29
где 3 — средняя заработная плата рабочего на данной операции за
смену в руб.
Н — цеховые накладные расходы в руб.;
Q — производительность в смену в шт.;
В' — ширина полосы при однорядовой раскладке в мм\
В" — ширина полосы при двухрядовой раскладке в мм\
t — шаг штамповки в мм\
о — стоимость 1 л-t2 материала в руб.;
Ci — стоимость однорядного штампа в руб.;
с2 — стоимость двухрядного штампа в руб.;
а — коэффициент, зависящий от отношения стоимости проек-
тирования к стоимости изготовления штампа;
N — годовая программа выпуска деталей в шт.
Выше отмечалась особая выгодность шахматной раскладки де-
талей (заготовок) при многорядовом раскрое. Однако это положение
справедливо не всегда.
Для каждого количества рядов имеется предельное число дета-
лей (заготовок), меньше которого выгодность шахматной раскладки
по сравнению с раскладкой параллельной исключается. Это обязы-
вает, особенно в случае штамповки из коротких полос, прежде
чем принимать шахматную раскладку, проверить экономичность
раскроя расчетом.
Значительная экономия материала достигается при групповой
раскладке (рис. 12, б), когда междетальные отходы или технологи-
ческие отходы от крупных деталей или заготовок 1, так называе-
мых основных, используются для изготовления мелких деталей
(заготовок) 2 с учетом необходимой комплектности. Эффективна
также раскладка, при которой подбираются разные детали (заго-
товки) с взаимно вписывающимися контурами разверток. Группо-
вая раскладка широко используется при вырезке деталей на листо-
вых штампах и штампах на резине.
Если для деталей (заготовок) простейшей геометрической формы
основным способом для нахождения наиболее выгодной раскладки
их на полосе (ленте) является аналитический (расчетный), то для
фасонных деталей (заготовок) ему следует предпочесть графи-
ческий.
Для выявления графическим способом оптимальной раскладки
деталей на полосе следует вычертить деталь на кальке в двух экзем-
плярах с нанесением на ее контуре значений перемычки т (если
размеры детали небольшие, вычерчивать следует в увеличенном
масштабе).
Начерченные на кальке детали перемещают относительно друг
друга так, чтобы контур первой детали (рис. 13, а), начерченный
сплошной линией, не перекрывал контура второй детали с учетом
перемычки (этот контур нанесен штриховой линией). Затем через
наиболее выступающие точки контура вырезаемой детали проводят
касательные линии АА и ББ, которые должны быть параллельны
30
друг другу. Расстояние между касательными, увеличенное на 0,4 т,
и даст ширину полосы (ленты) В.
Зная ширину полосы, нетрудно определить площадь заготовки,
приходящуюся на одну деталь. Для этого проведем прямые через
одноименные элементы двух смежных деталей и получим прямо-
угольник абвг, который и есть площадь материала, расходуемого
па две детали. Сопоставляя площадь детали и заготовки, приходя-
щуюся на одну деталь, или,
точнее, общую площадь поло-
сы с суммой площадей выре-
заемых из нее деталей при
различных вариантах расклад-
ки, определяют коэффициент
использования материала.
Таким образом намечают
несколько возможных вари-
антов раскладки и выбирают
оптимальный.
В тех случаях, когда ре-
Рис. 13. Графический способ определения
ширины полосы:
а — раскладка на полосе; б — деталь
зультаты одного варианта
равны или почти совпадают с результатами другого, предпочтение
отдается варианту с более широкой полосой и меньшим шагом, даю-
щим экономию при резке листа на полосы и уменьшающим время,
затрачиваемое на вырезку.
Расчет ширины полосы (ленты). Зная величины перемычек
между деталями и между краем полосы и деталями, а также ра-
складку вырезаемых деталей (заготовок), можно рассчитать ширину
полосы (ленты). Формулы для расчета раскроя основных типов
деталей приведены в табл. 7 (в отличие от табл. 6 здесь перемычки
обозначены через 6 и ёф
Если полосы (ленты) поступают на штампы с обрезкой кромки
шаговыми ножами, номинальная ширина полосы В (ленты) рассчи-
тывается по формулам:
при штамповке с одним ножом (рис. 14, а).
В = b + 1,5m, 4- С -|- 0,5Дш;
при двух ножах (рис. 14, б)
В = Ь-\-\ ,Ьт1 + 2С + 0,5Дш,
где Д,„ — минусовое отклонение на ширину полосы (ленты) в мм;
С — припуск для обрезки шаговым ножом, имеющий следую-
щие значения в мм:
Толщина материала S
в мм ...................До 0.5 0,6—1,0 1,1—2,0 2,1—3,0
Припуск С для обрезки
шаговым ножом ... 1,0 1,5 2,0 2,5
31
Формулы для расчета раскроя
Таблица 7
>п > p i
IИ ирина полосы В Начальный отход д2 Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе /’а
7 я 9 10
/;, Ь | 26 + Л: / ’’ \b + 6) 6ц -|- А; />'» /'J | (В2 Bi) (И I) 62- 6 Л — 6., z- t р “nt /э «“
d + 25 4- А; /•'« (л-1)Ц-б1Гз + 4- d + 25 + А 6г = "2 + 6. у , Д ~ j- п 3 п
/(, Tl,15rf+2ft+A: вп --(«-1)Ц-6?ГЗ+ ь l,15d + 25 +А б2= | + 5 ~ ' t п p3^-nt 3 п
/Ц 2 (р £2 cos2 a 4-Z2 sin2 а+ 5); 2Bj + д/; Bn Bi + (В% — Вг) (п — 1) б2 = 6 у в-ъ Z = t п Р — t3~ п
b 1-26 + Л; 2 {Ь + ё) 4- Ц- Az 4" (^2 — Bi) (п — U 62-5 Z — •—-j—? п р Bnt Рз^~п~
2 А. Н. Малов
Группа заготовок Разновидность раскроя Эле
Продолжение табл. 7
Miiuiii раскроя
Ширина полосы В Начальный отход С. Количество дета- лей в полосе Z Площадь иа одну заготовку в полосе РQ
7 8 9 10
//, В2 = В + 26 + А; //., . 2(&+й) + 6, + А; /<я = В2 + (fi4 — В2) — 1 j б2 = С2 + 6 7 L~^ ps^ а п
И.. = 2 (/+ 6) + 6] + 4-- г + А; tgai+ tg«a «4 = 4/4-26 + 36! -f. 4 т И Д: tg »i 4- tg «2 /7Н - В2 + (В. — В2) — 1 j 62 = / + 6 + + 0,36, - 1 tgqa tg «1 + tg а2 Z= t п 3 п
b 4- 26+ А; /М — 2 (6 + 6) + 61 + А; //,,:=B1+(B2-fi1)(«-l) б2 + 6 Z~ t п р — ^nt Гэ~ п
Ну 1 + 26 + А; /<2 2 (/ + 6) + 61 + А; Нп Bi + (В2 — В]) (я — 1)
/Г.. / + b + 61 + 26 + А; 2(/ + 6 + 6) + 361 + А; П„ В8 + (Ва-В2)^-1) 62 = 6 e N ЙО 1 “ «4 Ni р — ^nt ^3~ п
й
35
Группа заготовок Разновидность раскрои Эле
Шифр Наиме- нова- ние Эскиз Шифр Эскиз Шаг раскроя t
I 2 3 4 5 6
V Скобы и полукольца С , С. А-3; Л со" < + + и и V + С) и Л «X 'J ntL ВД L f = c-b -b 26i + 7
1"
А-3; + С и + Л и и + / = / + 6,
1 -* с «о. ft
Pl! lib]
L
VI Г-образные . _ . . . А-1 тХ= t = I + Si -
1 т «Q ♦ - _r —г
1 L
А-2; /==£0,58 <с 6,
О *
г «а 1
‘ J г J J f=/ + C + 4-261
_с_ „ Л L
7 -ч -t -*
А-2; />0,58 A i = I -|- C -|- + 2d,
й Й
t L
36
Продолжение табл. 7
ii 'ptiua uuux’b 7 ii
Начальный отход в. Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе Fg
8 9 10
i b + 6t + 26 i- A; 6 J-6) , Зб^А; /Л } (Л#* — Л/в) f g — ll 62 = 6 у А - 62 Z= t п ,, 1з^= п
/ ' b | 6i | 26 | A; ' (/ + b -| 6) -}- ЗЙ! A; Ih + Uh-Hj ( j-1) 62 6 L — 62 Z=« t п l3^' II
b 1-26+A: 2(6 + 6)-| t\ + A: 7il + («2 - /Л) (Il - 1) 62 = 6 к i ©I дг I! N р ‘3 ~
, — + r:; x 1 Sr 5» й -t- 1 1 > tC i, to + » £ L ба^б Х t П г- ^nf- 1э== п
?</ + 6) + 61 +A: 4/ + 26 + 36! + A; n?+(^-zy2);'j-i) 62 = 6j N 11 + 1 to 3 F _ Bnt
37
Группа заготовок I Разновидность раскроя I Эле
Продолжение табл. 7
мт ид раскроя
Ширина полосы В Начальный отход Ъ Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе F 3
7 8 9 10
/’1 • В2 == Ь 1 + 26 + 61 + Д; //, = 2 (6 6) 361 + Д; />’и - Bz 4* (Bi — В2) [^2— 1 j 62 = 6 7 6-62 Z = 2—п 3 п
//2 - b -\-f + 26 6] 4_ Д; //1 - 2 (b 4- / 4~ 6) 4- 36i 4- Д; Ви ~ В2 + (Bi В2) ^"2 6а = 2С + 4- 6, 4- б - / 7 6-62 Z = —~t—- п Fs^=^ 3 п
It। b cos a 4- b sin a 4- 26 4- Д; /'. <2£» 4- бу) cos a 4- 26 4- 4- (2Z — C) sin a 4- Д; В» Bi 4- (Bz — £?i) (n — 1) 62 = (b-f) X X cos а 4- 6 7 L — t>Z z- t п р —
It, 6 4- 26 4- Д; B. 2 (b 4- 6) 4- 6i 4- Д: Bn Bi 4- (Bz — Bi) (n — 1) 62= 6 7 В - 6s Z- t n 3 п
/<, Bz =6 4-26 4-Д; /zt {b 4“ 6) -f- 6i -|- A; /'» Bi | (Bi-Bz)^-— ij 6 N I J* * 3 п
39
40
Продолжение табл. 7
V.
1 раскроя
Ширана полосы В Начальный отход б2 Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе 3
7 8 9 10
2 (/ + «)-!- 61 +Д; ; 2 (2/ + 6) + 361 + А: 69 — С, 4- 6 у .... L — 6г /л 3nt Гз~~п~
/^==Дг+(Я4--/Ц^ -1) Z 1 ь
Л> -/ + '> ' 26 + 6, + А; /?!-== 2 (/ -1- 6 + 6; + 36, | А: Нп ~ Иъ + (/)4 — /?») ^2 — 1 J 62-/-2С,+ + 6 4 6, Z = - L — ~ t ^3 п р 3 п
В. ^1 + С + 26 + 6, + А; /’t- 2(/+ С -|- 6) +36, +Д; 62 = 1 — 2Сг + Z Л. н 1? _ Bnt
f н \ нп = д?8 -1- (/), - Л2> - i + 6+61 t 3 11
/>. - |2 (Z - Сг) + 6,| cos а + ' 26 + (26 -3 / + 26,) sin а + А; Л, - [4 (/ — С.,} j • 36, j cos а + , 26 h С2Ь -{• 26) sin а {- А; 6а = 6 + + (l> + 6i) cos а Z- L — ~ п 13 -г
/)„ --= В2 -1- (В, - Л2) - 1)
Л, 6 -{- 26 4 А; /Л =2(6+ 6( 4 б! + А: Л’й - + (Z/s — В1) (/1—1) 62 = 6 у L — к р3^~- 3 п
Л, -• 1 + 26 4 Л
2(6 -I- 6) 4- 6, + А;
Л., Л, -I i/)2 Л,) (п — 1)
41
Группа заготовок Разновидность раскроя Эле
Шифр Наиме- нова- ние Эскиз Шифр Эскиз Шаг раскроя t
1 2 3 4 5 6
VIII Н-образные 1 , ЧЧ Ъ Iе? Г 77^ г Г— А-2; f < 0,5ft _ t t = I + c 4- 26x
*a£E_
?'U J 0 t
lU-d1, L
А-2; 7 >0,56 3, - ^=7 + 0-1-26!
Lt- t, L
А-3; > Cj 4-Са ,r t = I +
Ц|| _с.| Cj>Cj
А-3; l < Ct 4- + Ca <6, t = С + C-2 + + 2d.
’’Ц 1 C
<y?. |. t , L
A-3 *4 " Bi 7 = 64-6,
IT К i
t .
r t
42
Продолжение табл. 7
мним раскроя
Ширина полосы В Начальный отход 6. Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе Fg
7 8 9 10
В2 = ь + 26 + Д; Л4 = 2 (Ъ + 6) + 61 + Д; Bn = B2+(Bt-B2)^-\} $2 = б 4~ С$ 7 L-i>2 Z= t п F3 = ^ 3 п 1
В2 = 2/ -|- 6j + 26 + Д: /?4 = 2 (6 + 2f) 4- 36j 4- Д’. /y„ = Ba+(B4-B2) (y~1) ^2 = d 4“ 7 i-62 Z =—- п F3 = -^ п
/#2 = / 4~ 4~ 4~ 2d 4~ Л» — 2 (/ -]- Ъ 4~ d) + 3^ 4~ Д; Вп = В2+(В4-В2)(^- 1) б2 = f 4- С2 4- 6 7 L -б2 Z = —-— п F3=^- 3 п
/Л, / + /?+б1-|26 + Д; В, -2(/+Ь+б) + 361-|-Д; В« - B2+(Bi-B2)[j-l^ dg= Сз 4~ у б2 п ~~ t 3 п
/*« 2/ — G + 6j + 26 + Д; />-, 2 (2/— Cr-|-6) 4-36r-}-Д; в„ В2+(ВЛ-В2){^-^ 62 = 2 (/j -|- 4- di) 4- б ~ —7— п F3 = ~nt 3 п
43
Группа заготовок Разновидность рагкроя
Продолжение табл. 7
mi hiы раскроя
Ширина полосы В Начальный отход Се Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе Л’3
8 9 II)
7
В4 = (Ь + / -1- Si) cos а + + (С’з — 6,) sin а + 26 -|- Л; В2 = 2Bi — /, cos а + Л; Вп = В, -}- (В2 — Ву) (п — 1) — V Д-62 z t п Р ^nt 1 3 5i ' п
Bi = Ъ + 26 4- Л; (Р + 4~ 4” Д'» Яя = Я14-(Яа-*1) (я-1) 6а = 6 Z= t " г,- Вц1 13 -и
в,, = в2 = ь + 26 -|- Д; в4 - - 2 (Ь + 6) + 6i | Д; Вп = В2 + (В4 — В2) 1 j 62 С\ -I- 6 v i - б2 г-" /. /з~ "ч
ва = 2(/ + г’) + б14-Д; В4 = 2(2/+6) + 361 + Д; В„ = В2+(В4-В2)^--1] $2 = 4“ /- - б2 z= t 11 р Bnt
= f -|- ь 4~ 2d -J- Д« B4^2(J + b + dJ + ^ + A; В„ = В2-НВ4-В2)(-”--1) 63 = 1 — 2С2 + 4-6+6, у L-bz z —~r~^11 ва = — s п
45
Группа заготовок Разновидность раскроя Эле
Шифр Наиме- нова- ние Эскиз Шифр Эскиз Шаг раскроя t
1 2 3 4 5 6
Примечания: 1. Bjj ZJ2; Bn — ширина полосы соответственно при
однорядном, двухрядном и п-рядном раскрое.
2. Д—минусовый допуск на ширину полосы.
3. п — количество рядов.
4. Угол наклона а деталей при раскрое определяется по формулам:
для деталей под шифром 111 (А-4)
cos а =
J/2W6 —Vs.
б^г_/2) ;
для деталей под шифром VI (А-4)
Tga
_ С + 61
" /+61 ’
46
Продолжение табл. 7
мины раскроя
Ширина полосы В Начальный отход 6. Количество дета- лей в полосе Z Площадь на одну заготовку в полосе Fq
7 8 9 10
е^У+б + гв + ^ + Д; В4 = 2(/+Я-б) + Зб1 + Д; Вп = В2+(В,-В2){^-^ §2 = Z — 2С‘2 -|- + 6 + 61 7 L-i>2 Z —п а п
Bt = 6 sin а + cos а С + 26 4- Д; В2 = (2Ь — f) sin а + 2С cosa + + 26 + Д; Вп — Bi + (В2 — BJ (п — 1) 62 ~ b cos а + 6 7 Д-б2 Z= t п Вв = ~- 3 п
В2 = (Ь + / -|- 6j) sin а + +- (С + &i) cosa -|- 26 + Д; В4 = 2Вг — (fi + 6i) sin а; Вп = В2 + (В, - В2) - 1) 62 = b cos a -|- 6 7 1--^ Z= t П п
дли деталей под шифром VH (А-3) 7 - С - 6х tga~ 6-6, : для деталей под шифром VIII (А-4) ‘g“- с J J. б : для деталей под шифром IX <А-4) tn a = С+ С? + 61. g Л + б, • для деталей под шифром IX (А-6) , С + 1 + 261 Еа г^ + б,)-
47
Штампы с обрезкой полосы ножами применяют при многопере-
ходной последовательно!! штамповке (комбинированные штампы
последовательного действия) и штамповке сложных, но малых по
размеру деталей (заготовок) в однопереходных штампах. Наличие
шаговых ножей исключает необходимость постоянных упоров.
Штампам с шаговыми ножами присущи следующие недостатки:
а) при расположении шаговых ножей в комбинированных штам-
пах последовательного действия друг против друга исключается
Рис. 14. Схема вырезки с использованием шаговых ножей:
а — с одним ножом; б — с двумя ножами
возможность полного использования полосы по длине. При распо-
ложении же шаговых ножей по диагонали первые вырезки полу-
чаются недоброкачественными;
б) применение шаговых ножей связано с дополнительным расхо-
дом материала;
указанный недостаток можно исключить, если использовать
штампы с шаговым ножом, расположенным в отходе [281.
Раскрой листа. Вопрос о целесообразном раскрое листа сводится
к определению количества полос, получаемых из листа, а значит
и общего количества деталей (за-
готовок) и коэффициента использо-
вания материала при поперечном
и продольном раскроях. Сопоста-
вляя коэффициенты использования
листа при поперечном (рис. 15, а)
и продольном (рис. 15, б) рас-
кроях, можно решить вопрос об
экономически выгодном варианте.
Так как при обоих вариантах часто
имеются значительные потери материала, рекомендуется прибегать
к комбинированному раскрою, при котором часть полос (заготовок)
отрезают вдоль, а часть поперек листа (рис. 15, в) или лист раскраи-
вают на полосы разной ширины. В том случае, когда при па-
раллельном расположении рядов получаются большие отходы по
краям листа, а технологический процесс допускает только одно-
рядовую вырезку из полосы, можно применять косой раскрой 14].
Расчет норм расхода листового материала. Технической нормой
расхода материала (основного) называется количество материала,
Рис. 15 Раскрой листа
48
необходимое для изготовления единицы готовой продукции в соот-
ветствии с установленной конструкцией, технологическим про-
цессом и нормальными организационно-техническими условиями
производства.
Норма расхода листового материала на штампуемую деталь И,)
зависит от принятого способа раскладки деталей на полосе, раскроя
листа на полосы и рассчитывается по формуле
„_с + +
д N ~ 100CW
где G — вес листа в кг;
N — количество деталей из листа в шт.;
S — толщина листа в ему
L — длина листа в ему
В — ширина листа в ему
б и Л — положительные отклонения по длине и ширине листа
в см.
Основным показателем использования материала является ко-
эффициент 1], определяемый по формуле
Т) =
G„ ЮО 0/
где G,, — чистый вес детали в кг.
Пути снижения расхода листового материала. Экономичность
холодной штамповки во многих случаях снижается из-за недоста-
точного использования материала.
Как показывает обследование ряда заводов, потери материала
на отходы составляют 35—45%, а в других случаях и более.
Мероприятиями по снижению расхода материала, помимо эко-
номичного раскроя листа, полосы, ленты, являются: использова-
ние отходов и конструктивно-технологическая отработка штампуе-
мых деталей.
Отходы при штамповке можно подразделить на две группы:
1) постоянные отходы, включающие отходы раскроя (отходы
формы заготовок; отходы некратности; отходы, вызванные особыми
требованиями к расположению на полосе), и технологические
отходы;
2) случайные отходы в результате раскроя немерного материала
и в виде бракованных деталей (заготовок).
Отходы первой группы можно использовать путем:
а) вырезки деталей или заготовок непосредственно из отходов
одновременно с вырезкой основных деталей (для этой цели могут
быть использованы комбинированные штампы последовательного
или совмещенного действия);
б) вырезки деталей или заготовок из отходов на специально из-
готовленных для этой цели штампах;
49
в) разрезки крупных отходов на мерные полосы или карточки
с последующей вырезкой деталей или заготовок на штампах.
Об использовании случайных отходов ввиду их разнообразия
решают отдельно в каждом конкретном случае. Иногда для увели-
чения поверхности отходов их прокатывают на меньшую толщину.
Степень использования материала в значительной степени за-
висит от конструкции штампуемых деталей. Конструкция должна
не только удовлетворять служебным требованиям, но и быть тех-
нологичной.
Под технологичностью детали следует пони-
мать такое сочетание конструктивных элементов, которое обес-
печивает простое и экономичное изготовление деталей.
Основными показателями технологичности холодноштампован-
ных деталей являются: наименьшие расход материала и количество
операций и низкая их трудоемкость; отсутствие последующей ме-
ханической обработки; наименьшее количество применяемого обо-
рудования и потребной оснастки, сокращенные сроки и затраты
на подготовку производства (за счет применения групповых методов
производства); применение рабочих низкой квалификации, высокая
производительность труда, повышение стойкости штампов.
Общим результативным показателем технологичности штампуе-
мых деталей является наименьшая себестоимость их изготовления.
Большую роль в рациональном раскрое и расходе материала
играет определение оптимального контура детали. При определе-
нии наиболее выгодного раскроя ту часть контура детали, которая
не влияет на работу самой детали, можно изменить так, чтобы со-
здать лучшие условия раскроя.
Существенную экономию можно получить за счет снижения
толщины материала. Чтобы сохранить требуемую жесткость, на
детали надо выдавливать ребра жесткости, закатывать края и т. д.
Наконец, весьма большим резервом экономии материала является
правильный выбор технологического процесса.
Глава
вторая
ВЫРЕЗКА, ПРОБИВКА,
ОБРЕЗКА
ВЫРЕЗНА И ПРОБИВКА В ШТАМПАХ
ТГехнологичность детали. Габаритные размеры плоских деталей
“ (заготовок) из металлов, вырезаемых в инструментальных штам-
пах, колеблются от нескольких миллиметров до нескольких метров,
а по толщине от 0,03—0,05 до 20—25 мм и выше. Верхний предел
вырезаемых деталей (заготовок) по толщине и габаритным размерам
ограничивается мощностью имеющегося на заводе парка оборудо-
вания (прессов) и размерами стола и ползуна пресса, а нижний —
возможностью изготовления штампа. Вырезку деталей из магние-
вых сплавов толщиной более 1,5 мм производят в нагретом состоя-
нии. Температура нагрева 320—360° С. Вырезку и пробивку деталей
Рис. 16. Размер вырезаемых деталей и пробиваемых отверстий
и заготовок из титановых сплавов ВТ1-1 производят в холодном
состоянии, из титанового сплава ВТ1-2 в нагретом, из ВТ5 при
5 < 2 мм в холодном, а при 5 > 2 мм в нагретом состоянии. Тем-
пература нагрева 300—400°. При вырезке из нагретого материала
следует нагревать и штамп.
Когда вырезаемая деталь (заготовка) имеет выступы или пазы
(рис. 16,а), то они могут быть получены вырезкой, если их размеры
больше следующих значений:
/1^1,25; (1,2-i- 1,5)5.
51
Л1инимальная ширина b детали или участка контура, получаемая
вырезкой, должна быть больше 1,55- Если деталь узкая и длинная
(ширина Ъ меньше 3S), ее целесообразно получать расплющиванием
из проволочной заготовки с последующей обрезкой по контуру.
Радиус скругления наружного контура R при вырезке детали
из полосы, ширина которой равна ширине детали Ъ, чтобы избежать
образования уступов, находят из выражения R 0,6b.
Минимальные размеры пробиваемых отверстий (рис. 16, б) за-
висят от их формы и механических свойств штампуемого мате-
риала и при использовании обычных инструментальных штампов
имеют значения, приведенные в табл. 8.
Таблица 8
Минимальные размеры отверстий, пробиваемых в обычных
инструментальных штампах, в долях от S
Форма отверстия’ (см. рис, 16, б) Материал детали
Сталь в кГ[мм2 Латунь, медь Алюми- ний Титановые сплавы
>80 50-80 <50 при на- греве ВТ 1-2, ВТ5 без на- грева ВТ1, ВТ5 без на- грева ВТ4, ВТ6
Круглое d 1,5 1,2 1,о 0,8 0,7 0,75 1,75 1,0
Квадратное а ... 1,4 1,1 0.9 0,7 0.6 1,0 2,0 1,2
11рямоугольнос b . . 1,2 0,9 0,7 0,6 0.5 1,2 2,0 1,2
Необходимо отметить следующее:
1. При пробивке отверстий соотношение d > S справедливо
только для быстроходных механических прессов, в которых пуан-
сон подвергается ударной нагрузке. Применяя гидравлические
прессы, можно d брать меньше S.
2. Используя специальные дыропробивные штампы, можно про-
бивать отверстия в твердой стали d — 0,5 S, мягкой стали и латуни
d ----- 0,35S, алюминии d — 0,3S.
3. В настоящее время делают попытки использовать процесс
вибрационной пробивки отверстий. Пуансон пульсирует с частотой
50—75 ход /сек. Такой способ позволяет производить пробивку от-
верстий диаметром (0,5—0,4) S.
Если пробиваемое отверстие имеет уступы (рис. 16, в), то их
высота должна быть больше толщины штампуемого материала, т. е.
h S. При меньших значениях h получить уступы пробивкой
невозможно.
Расстояние между пробиваемыми отверстиями или между краем
детали и отверстием (рис. 17) регламентируется формой отверстия,
наружным контуром детали, толщиной и свойствами штампуемого
материала. Минимальные значения перемычек т, при которых можно
использовать пробивку для стали, составляют (0,7-<-1,5) S.
52
Величина перемычки т между отверстиями.и краем наружного
контура детали и отверстиями не только определяет возможность
пробивки, но и конструкцию штампа. Если перемычка т мала, про-
бить одновременно несколько отверстий или контур и отверстия
невозможно из-за недостаточной прочности матрицы. Детали с близ-
ко расположенными отверстиями в зависимости от условий произ-
водства штампуют на двух или нескольких штампах простого дей-
ствия или на одном комбинированном штампе последовательного
действия. В обоих случаях стоимость детали увеличивается за счет
Рис 17 Минимальные расстояния между отверстиями при пробивке
в стальных деталях
высокой стоимости штампов, а точность исполнения детали умень-
шается. Величины перемычек t в матрице, при которых возможна
одновременная пробивка двух и более отверстий или вырезка кон-
тура и пробивка отверстий в инструментальных штампах, имеют
следующие значения в долях толщины вырезаемых деталей S*:
S в мм 0,5 0.8 1,0 1.5 2,0 2,5
t в мм 1,6 2,3 2,7 3,7 4,9 5,8
S в мм 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
t в мм 6,7 7,5 8,5 9,3 10,0
Стороны вырезаемого контура (если вырезка производится
но всему контуру) или пробиваемого отверстия должны сопрягаться
плавными кривыми с возможно большими радиусами R (рис. 16, г).
Радиусы сопряжения R должны быть нормализованы, а их мини-
мальные значения в долях толщины S должны удовлетворять дан-
ным табл. 9.
* Приведенные данные относятся к вырезке и пробивке в стали с =
т 50 4- 60 кГмм^ Для материалов с <тв < 50 кГ/мм2, толщиной до 1,5 мм значе-
ния t на 15—20% ниже, а для материалов толщиной более 1,5 мм — на 10—15%.
53
Таблица 9
Значения радиусов сопряжения при вырезке и пробивке
Материал При вырезке контура При пробивке
а > 90' ct. < 90° a > 90° a < 90°
Сталь, латунь, алюминий Титановый сплав с нагревом . . . Титановый сплав ВТ5, ВТ1-2 . . . Титановый сплав ВТ 1-1, ВТ5 без нагрева 0,3S 0,5S 1,5S 0,7S 0,5S 0,7S 2,OS 0,9S 0,4S 0,6S 1,75S 0,8S 0,7S 0.8S 2,25S l,0S
Исключение из указанного правила составляют детали, получае-
мые безотходной штамповкой, или детали, контур (отверстие)
которых вырезают (пробивают) составными пуансонами; в этом
случае сопряжений по радиусу получить не удается.
В случае вытянутых и изогнутых деталей, кроме сохранения
минимальной перемычки между пробиваемыми отверстиями и между
наружным контуром и отверстиями, необходимо выдержать опреде-
ленное расстояние т1 между отверстиями и вертикальной стенкой
детали, при котором исключалась бы возможность набега края
отверстия на радиус сопряжения стенок. В противном случае
пуансон при пробивке вследствие изгиба может сломаться или, на-
скочив на режущую кромку матрицы, вызовет выкрашивание рабо-
чей кромки.
Минимальное расстояние от оси отверстия до вертикальной стен-
ки тх определяется по формулам:
для изогнутых деталей
, d
miSsr + -2 ;
для вытянутых деталей
d<D — 2г,
Dxy>D-Y2S + 2r1 + d1\ D^D^ZS+d^
(обозначения приведены на рис. 17).
Если указанные условия не выдержаны, для пробивки необ-
ходимо применять специальные пуансоны.
Вырезка и пробивка в зависимости от требований к точности
штампуемой детали и шероховатости поверхности среза могут быть
окончательными или заготовительными операциями. Если требуе-
мая точность детали или поверхности выше данных, приведенных
в табл. 12, эти операции являются заготовительными.
Приведенные сведения позволяют судить о конфигурации и
размерах деталей (заготовок), которые могут быть получены вырез-
кой и пробивкой на инструментальных штампах. Для увеличения
54
• рчка службы штампа между переточками, а главное для удешевле-
ние его изготовления, а значит и снижения стоимости штампуемых
пчалсй, необходимо в деталях избегать резких переходов, узких и
длинных открытых прорезей и обеспечить получение минималь-
ного числа отходов.
Процесс вырезки и пробивки. Последовательность процесса
вырезки и пробивки показана на рис. 18. Процесс состоит из трех
мадий: упругих деформаций, пласти-
ческих деформаций и скалывания.
В начале процесса деформирования
(рис. 18, /), что соответствует стадии
упругих деформаций, материал под
пуансоном и вблизи от него испыты-
нает упругое сжатие и изгиб и слегка
вдавливается в отверстие матрицы
(возникает «тарельчатость» штампуе-
мой детали).
В этой стадии величина напряже-
ния в материале ниже предела упру-
гости. При дальнейшем деформиро-
вании, т. е.‘ погружении пуансона в
материал, упругие деформации пере-
ходят в пластические, материал с по-
мощью пуансона продолжает вдавли-
ваться в матрицу (рис. 18, II). Процесс
вдавливания металла в матрицу со-
провождается вследствие неравномер-
ного распределения напряжений по
сечению вырезаемой детали разруше-
нием поверхностных слоев. Стадия
пластических деформаций переходит
в стадию скалывания. В этой стадии
вначале появляются микро-, а затем
макротрещины (рис. 18, III), обра- Рис‘ 18‘ Схема^процесса вы-
зующиеся у режущих кромок пуан- резки.
сона и матрицы и направленные по ли- ' ~ пуансон' 2 ~ матрица
нии наибольших деформаций сдвига
(поверхностям скольжения); скалывающие трещины быстро рас-
пространяются на внутренние слои материала и вызывают отделение
детали. Величина погружения пуансона в материал до появления
скалывающих трещин зависит от свойств вырезаемого материала и
составляет (0,25—0,6) S. При дальнейшем перемещении пуансона
он проталкивает вырезанную деталь через рабочую зону матрицы
и она падает в тару.
Сказанное относилось к вырезке или пробивке пуансонами и ма-
трицами с острыми режущими кромками. Если режущие кромки
у последних притуплены, качественная картина процесса разделения
55
материала будет такой же, как и при острых кромках. Однако
соотношение между стадиями пластических деформаций и скалыва-
ния количественно отличается. Стадия пластической деформации
увеличивается, а стадия скалывания уменьшается, что связано,
с уменьшением концентрации напряжений на режущих кромках пу-
ансона и матрицы, а это, в свою очередь, приводит к запаздыванию
момента разделения деформируемого материала. В связи с этим
материал в зоне разделения упрочняется более интенсивно, что
вызывает рост удельного сопротивления разделению. С увеличе-
нием радиуса притупления матрицы удельное сопротивление раз-
делению возрастает.
В этом случае скалывающие трещины, идущие от пуансона
и матрицы, появляются одновременно, как это имеет место у острых
режущих кромок, а со стороны пуансона они появляются позже,
чем со стороны матрицы.
у/При вырезке и пробивке образуется неровная поверхность раз-
деления материала, состоящая из блестящего пояска (зона среза)
и шероховатой части (зона скалывания), расположенной по отноше-
нию к блестящему пояску под определенным углом скола. Как
указывалось ранее, скалывающие трещины, идущие от режущих
кромок, пуансона и матрицы, направлены под некоторым углом к
поверхности детали. Для того чтобы направления этих трещин
совпали, необходимо наличие некоторого зазора между пуансоном
и матрицей. Угол наклона скалывающих трещин зависит от свойств
вырезаемого материала и составляет 3—15°. Чем тверже материал,
тем больше угол наклона скалывающих трещин. Необходимо отме-
тить, что при вырезке весьма хрупких материалов, в частности
закаленной стали, при погружении пуансона в материал на
10% его толщины процесс вырезки заканчивается. При этом
размеры вырезанной детали оказываются меньше размера мат-
рицы, так как трещины скалывания не доходят до ее режущих
кромок.
Следовательно, поверхность среза у вырезанной детали или
пробитого отверстия имеет форму конуса, а в случае использования
некоторых материалов, например красной меди, образуется даже
двойной конус. Нижний размер детали (заготовки) соответствует
размеру матрицы, а верхний — пуансону. У пробитого же отвер-
стия наоборот.
Правильно выбранные размеры (поперечного сечения) пуансона
и матрицы обеспечивают соединение скалывающих трещин и дают
чистый срез по периметру вырезаемой детали или пробиваемого
отверстия. Если же размеры выбраны неправильно, т. е. зазор
между пуансоном и матрицей мал или велик, усилие вырезки пли
пробивки будет больше усилия при нормальном зазоре, стойкость
рабочих деталей штампа в 1,5—2,5 раза меньше, качество поверх-
ности среза вырезанной детали или пробитого отверстия ухуд-
шается.
56
Исследованиями установлено, что зазор между пуансоном и
патрицей при вырезке и пробивке зависну от толщины штампуемого
материала и требований, предъявляемых к чистоте среза.
Величины диаметральных зазоров (начальных) между пуансоном
и матрицей при вырезке и пробивке металлов приведены в табл. 10.
Таблица 10
Значения минимально и максимально допустимого зазора (в мм) между
пуансоном и матрицей в вырезных и дыропробивных инструментальных
штампах для металлов
Толщина штампуемого металла в мм Металл
Алюминий Сталь 10, 15, ОЗкп, 20, 25, 30, 35, 40. латунь Сталь 45 и выше, твер- дая бронза Нержавеющие стали аустенит- ного класса
0.1 0.25 0,005—0,02 0,005— 0,02 0,005—0.02 0,005 -0,02
0,05 0,06 0,07 0.04
Свыше 0,25 -0,5 0,10 0,12 0,14 о,1
0,06 0.07 0,08 0.04
Свыше 0,5 1 0,10 0,12 0,14 0,1
0,06 0.07 0.08 0.04
Свыше 1,0—1,8
0,10 0,12 0,13 0.11
0,08 0.09 '--0.1 0.03
। Свыше 1,8 3,0 0,10 0,12 0.13 0,1
! 0,08 0.11 0,13 0.03
1 Свыше 3,0 -5 0.12 0.13 0,16 0,12
0,08 0,11 0.12
Свыше 5,0 0,12 0,15 0,16
Примечание. В числителе — минимальные, а в знаменателе —
максимальные начальные зазоры в мм между пуансоном и матрицей.
При назначении зазора следует учитывать, что минимальные
начальные зазоры являются номинальными. Если по условиям
производства необходимо получить плоскость среза, почти перпен-
дикулярную к поверхности материала, необходимо брать зазоры
на 30—40% меньше приведенных в табл. 10.
Для электротехнической стали Э4АА диаметральные зазоры со-
ставляют 10—15% толщины материала; для хромоникелевых ста-
лей 6—14%, для титановых сплавов ВТ1-1 и ВТ5 6—10%, для маг-
ниевых сплавов 3—5%, а для закаленных сталей с твердостью
HRC 30—35 зазор 15—20% толщины материала. При вырезке круп-
ногабаритных деталей из тонкого материала, штампуемых на прес-
сах с С-образной станиной, зазоры должны быть на 25—30% больше
приведенных в табл. 10.
57
При определении размеров пуансонов и матриц следует исходить
из минимальных начальных зазоров.
При увеличенных зазорах в дыропробивных штампах наблюда-
ется прилипание отхода к торцу пуансона, что может привести к по-
ломке штампа. Избежать этого можно, снабдив пуансоны отлипа-
телями. В случае пробивки в нержавеющей стали отверстий диа-
метром менее 2,5 мм при условии, что толщина материала 1—2,5 мм,
зазор между пуансоном и матрицей следует брать до 0,3 3.
Длина собственно рабочей части пуансона должна быть не более
0,5—1,2 мм-
Выполнение перечисленных условий устраняет налипание ме-
таллов на рабочую поверхность и таким образом способствует по-
вышению стойкости штампа. Если для вырезки или пробивки
используют матрицы с конусом от зеркала матрицы (матрицы без
цилиндрического пояска), то зазоры надо брать на 10—15% меньше
приведенных в табл. 10 и в тексте (стр. 57). В случае использования
для вырезки или пробивки на прессах с числом ходов пресса более
400 в минуту материала толщиной до 1 мм зазоры между пуансоном
и матрицей должны быть на 20—25% больше приведенных в табл. 10
и на стр. 57.
При вырезке деталей (заготовок) зазор следует предусматривать
за счет уменьшения размеров пуансона, а при пробивке отверстий —
за счет увеличения размеров матрицы. Размер матрицы при вырезке
берется равным наименьшему предельному размеру детали (заго-
товки), а размер пуансона при пробивке — наибольшему предель-
ному размеру пробиваемого отверстия.
Пластическая деформация отделяемых слоев металла вблизи
поверхности среза создает зону упрочненного (наклепанного) ме-
талла. Ширина зоны пластической деформации зависит от меха-
нических свойств металла (чем пластичнее металл, тем шире
зона пластической деформации); величины зазора между пуансоном
и матрицей (чем больше зазор между пуансоном и матрицей, тем
шире зона пластической деформации) и степени затупленности режу-
щих кромок (чем сильнее затуплены режущие кромки, тем шире
зона пластической деформации).
Явление наклепа при вырезке и пробивке и как следствие его
изменение механических и физических свойств металла в зоне ре-
зания в ряде случаев вносят изменение в содержание технологиче-
ского процесса. Например, если вырезаемые кружки имеют толщину
более 6 мм и в дальнейшем подвергаются вытяжке, то их после вы-
резки необходимо подвергнуть термообработке (отжигу) во избежа-
ние появления трещин на кромке колпачка. Латунные детали в це-
лях снятия напряжений, а тем самым и уменьшения склонности
к растрескиванию нагревают до 300° С. Если заготовки из титано-
вых сплавов подвергаются дальнейшей обработке, их отжигают.
Температура отжига для сплавов ВТ 1-1 и ВТ 1-2 составляет 550—
600° С, а для ВТ-5 650—700° С. Ряд деталей радиоприборов и элект-
58
|kim;hiihh (сердечники магнитной системы), изготовляемых из элект-
ротехнической стали, после вырезки подвергают отжигу и т. д.
В последнем случае необходимость отжига вызывается изме-
нением в результате наклепа физических свойств металла (сталь
получает повышенные магнитные потери; особенно велики эти по-
тери в высоких и узких зубцах роторов электрических машин,
1де имеются высокие индукции).
Когда процесс изготовления детали заканчивается вырезкой
пли пробивкой, наличие наклепанного слоя приводит к интенсив-
ному протеканию коррозионных процессов и появлению трещин
в зоне наклепа. Наклепанный слой у кромки вырезанной заготовки
или пробитого отверстия оказывает влияние на величину пластиче-
ской деформации при последующих штамповочных операциях, на-
пример при вытяжке, отбортовке, гибке и т. п.
Из описанных примеров следует, что наклепом после вырезки
или пробивки нельзя пренебрегать и в зависимости от характера
дальнейших операций или условий эксплуатации штампуемой
детали необходимо применять соответствующие меры по устранению
наклепанного слоя, например обработку со снятием стружки или
термообработку.
v Из рассмотрения явлений, происходящих при вырезке или
пробивке, можно сделать вывод, что потребное для этих операций
усилие зависит от габаритных размеров вырезаемой детали (за-
готовки) или пробиваемого отверстия, толщины и механических
свойств штампуемого материала, зазора между пуансоном и матри-
цей; формы и состояния режущих кромок пуансона и матрицы (при
затуплении режущих кромок усилие резко повышается), способа
удаления вырезанной заготовки (детали) и отхода. Существующее
среди специалистов по холодной штамповке мнение о том, что уси-
лие при вырезке (пробивке) зависит от скорости пуансона, т. е.
числа ходов пресса, не подтверждается.
При вырезке или пробивке в штампах, где заготовка (деталь)
или отход свободно падает через отверстие в матрице, а съем отхода
(в случае пробивки съем детали) производят жестким съемником,
усилие Р и работу А определяют по формулам
Р — LSG.Dk^LS<JB кГ\
А = xPh кГ м,
где L — периметр вырезаемой детали (заготовки) или пробивае-
мого отверстия в мм. Точно и безошибочно определить
длину реза сложной формы можно с помощью курви-
метра;
k — 1,1 4- 1,3 — коэффициент, учитывающий неравномерность
толщины штампуемого материала, затупление режущих
кромок пуансона и матрицы, наличие сложного напряжен-
ного состояния в процессе вырезки или пробивки;
69
х — коэффициент, равный 0,4—0,7 (чем тверже и толще ма-
териал, тем меньше х);
h — рабочий ход в м.
Величину оср при вырезке принимают равной 0,8 ов, в действи-
тельности величина оср в процессе вырезки изменяется в зависи-
мости от глубины проникновения пуансона в материал. Величина оср
может быть определена расчетным путем. Значения оср и о/( для наи-
более распространенных материалов приведены в приложениях 1—3.
v Если для вырезки и пробивки применяют штампы, в которых
детали (заготовки) и отходы удаляют с помощью резиновых или
пружинных съемников и выталкивателей, помимо собственно уси-
лия вырезки (пробивки), при подборе
пресса необходимо еще учитывать
усилие, расходуемое на сжатие рези-
ны или пружины.
После вырезки отход, а после про-
бивки деталь в силу упругих дефор-
маций штампуемого материала ос-
таются на пуансоне. Для снятия
отхода или детали необходимо при-
ложить силу Рс, величину которой
в кГ определяем по формуле
Рс = kCHP,
где kCH — коэффициент, зависящий от толщины материала и типа
штампа;
Р — усилие вырезки или пробивки в кГ.
Для однопуансонных штампов при S > 1 мм keH ~ 0,06 4-0,1,
а при многопуансонных kCH = 0,12 ч- 0,4. Чем толще материал п
больше пуансонов, тем больше численное значение /гся.
-Сила Q кГ, необходимая для проталкивания одной вырезан-
ной детали (отхода), зависит от механических свойств и толщины
штампуемого материала, зазора между пуансоном и матрицей и
может быть ориентировочно определена для матриц с цилиндри-
ческим пояском при работе на провал по формуле
q=^4’
а при обратном выталкивании
Q = КР,
где k, kr — коэффициенты, принимаемые k — 0,05 ч- 0,08, a kt =
= 0,1 ч-0,15 (большие значения принимаются для
деталей малых толщин);
h — высота цилиндрического пояска матрицы в мм.
Для уменьшения усилия при вырезке и пробивке крупногаба-
ритных деталей применяют скошенные пуансоны при пробивке и
скошенные матрицы при вырезке (рис. 19).
Рис. 19. Способы уменьшения
усилия при вырезке и пробивке
60
Величина скоса Н зависит от толщины штампуемого материала;
иля S д.оЗмм Н «с 2S, а для S, равного 3—Ю'лои, величина Н = S.
11а пуансоне или на матрице при S до 3 мм угол скоса ф берут до 5°,
л при S > 3 мм ф до 8°. При таких значениях Н и ф усилие умень-
шается на 30—60% по сравнению с усилием при обычных пуансо-
нах и матрицах.
Усилие вырезки (пробивки) Р в кГ и работа А в кГм при скошен-
ных кромках на пуансоне или матрице (ориентировочно) рассчиты-
ваются по формулам
Р — LSo k А —- хР + Н)
где L — периметр резания в мм;
— коэффициент для L, равного до 200 мм; при Н — S k{ --
= 0,4 0,6; при Н 2S = 0,2 -5- 0,4;
х — коэффициент, принимаемый для мягкой стали, латуни,
алюминия 0,5—0,6 при Н — S; 0,7—0,8 при Н — 2S;
Н — высота скоса в мм.
Для частных случаев вырезки скошенными пуансонами и ма-
трицами определенной конфигурации усилие вырезки и пробивки
можно найти по формулам, приведенным в книге
Б. П. Звороно «Расчет и конструирование штам-
пов для холодной штамповки» (М., Машгиз, 1949).
На пуансоне скос делается при пробивке,
т. е. в тех случаях, когда вырезаемая часть ма-
териала идет в отход, а на матрице — при вы-
резке, т. е. когда вырезаемая часть используется
как деталь (заготовка).
Скос пуансона при плоской матрице приме-
няют и для надрезки с отгибкой в целях обра-
зования в штампованных деталях язычков, ла-
пок (рис. 20). В этом случае угол наклона ф
определяется экспериментально.
При пробивке нескольких отверстий для
уменьшения усилий и исключения коробления
деталей, а при одновременной работе малых пуансонов с пуан-
сонами большого диаметра для исключения поломки малых по
диаметру пуансонов необходимо прибегать к ступенчатому располо-
жению пуансонов.
Смещение пуансонов по высоте должно быть в пределах 0,7—
1,1 толщины штампуемого материала.
ЧИСТОВАЯ ВЫРЕЗНА
Получение поверхности среза повышенной чистоты (шерохова-
тость 0,5—1 мк) может быть достигнуто при вырезке и пробивке
за счет прижима заготовки под высоким давлением к поверхности
матрицы или за счет изменения геометрии рабочих частей штампа.
Такие способы получили название чистовой вырезки и пробивки.
61
Сущность чистовой вырезки и пробивки под высоким давлением
состоит в том, что штампуемый материал (заготовка) прижимается
усилием более 60 кГ!мм2 к поверхности матрицы. Столь высокое дав-
ление способствует повышению пластических свойств материала,
предотвращает появление скалывающих трещин и как следствие
влияет на получение поверхности среза с малой шероховатостью.
При вырезке (рис. 21, а) один прижим 1 действует на полосу (заго-
товку) 2, а другой 3 — на собственно вырезаемую деталь. Чтобы
воспрепятствовать перемещению материала во время чистовой вы-
резки, на торцовой поверхности прижима I предусматривается
кольцевая зубчатая насечка. При таком способе вырезки ширина
перемычки должна быть в 2,5—3 раза больше, чем при обычной
Рис. 21. Схемы чистовой вырезки
вырезке, т. е. быть не менее 3S. Величина удельного давления на-
ружного прижима на этой перемычке и внутреннего прижима снизу
на пуансон должна примерно равняться пределу прочности оя
штампуемого материала.
Этот способ ограничивается толщиной и габаритными размерами
вырезаемых деталей и пробиваемых отверстий. Толщина деталей
должна быть больше 3 мм, но меньше 12 мм, размеры в плане при
вырезке sg 10S, диаметр пробиваемых отверстий (0,3—1) S, рас-
стояние между отверстиями (перемычка) > 0,8S. Уместно указать
на ряд трудностей в создании давления на материал. Разновид-
ностью рассмотренного способа чистовой вырезки является чисто-
вая вырезка при поперечной осадке, которая создается за счет
кольцевого острого ребра. При тонком материале такие ребра
делаются только на прижиме (рис. 21, б), а при толстом — на при-
жиме и на матрице (рис. 21, в). Угол у = 45°, а 6 = 30°.
Указанный способ чистовой вырезки имеет широкое распростра-
нение, однако он, как и ранее рассмотренный, требует дополни-
тельного расхода материала вследствие увеличения размеров пере-
мычек.
62
I’. горой способ в условиях вырезки имеет два решения: чистовая
|||.||н-1ка на матрице с заваленными кромками и чистовая вырезка
н\лнеоном больших размеров, чем матрица.
Второй способ в условиях пробивки имеет только одно решение:
«пн нгиая пробивка на матрицах с разваленными режущими кром-
lulM и.
Сущность чистовой вырезки и пробивки на матрицах с развален-
ными режущими кромками или, как иногда называют, чистовой
вырезки (пробивки) с обжимкой (рис. 22, а) заключается в следую-
щем. Пуансон имеет обычную форму, кромки матрицы на высоте /г,
ранной от S до 1,55, развалены, т. е. имеют закругление. Зазор
между пуансоном и матрицей в этих штампах берется до 0,01 мм.
Р.нмер матрицы должен быть на 0,02—0,Облои меньше наименьшего
предельного размера детали, это нужно для компенсации увеличе-
ния размеров детали после выхода из матрицы. Чтобы избежать
Рис. 22. Схемы чистовой вырезки:
а с обжимкой; б — пуансоном больше матрицы; е — определение размеров пуансона
изгиба штампуемой детали в процессе вырезки, применяют штампы
с прижимом и обеспечивают сильное зажатие заготовки между тор-
цовой поверхностью пуансона и выталкивателем. Точность деталей,
получаемых вырезкой с обжимкой, соответствует 3—4-му классам
точности, а шероховатость поверхности среза — 8-му классу
(ГОСТ 2789—59).
Вырезку с обжимкой применяют для деталей из мягкой стали,
нержавеющей стали 1Х18Н9Т и цветных металлов при условии, что
контур этих деталей имеет плавные очертания. Укажем, что сталь
У8А, бронзу Бр. ОФ 6,5-0,15 вырезать с обжимкой не следует.
11ри наличии острых углов на детали получить качественную по-
верхность среза невозможно. Если материал детали твердый, кон-
чик угла у детали будет сорван, а если материал детали мягкий, на
углах будет сильная утяжка.
Если штампуемая деталь имеет отверстия, то пробивать отверстия
следует одновременно с получением наружного контура, используя
для этой цели комбинированные штампы совмещенного действия.
Сущность вырезки пуансоном, сечение которого больше отвер-
стия матрицы (рис. 22, б), состоит в том, что в результате давления
63
пуансона материал течет по кромкам матрицы до тех пор, пока
между режущими кромками пуансона и матрицы не образуются
трещины скалывания. По мере дальнейшего погружения пуансона
в материал появляются трещины скалывания, деталь отделяется
от полосы и со значительным усилием (вследствие обратного конуса)
проталкивается через матрицу.
При чистовой вырезке «пуансоном полнее матрицы» может быть
два способа исполнения матрицы:
а) обычное, т. е. режущая кромка начинается от зеркала мат-
рицы;
б) с разваленной кромкой.
Во всех случаях пуансон не доходит до зеркала матрицы на
0,1 0,2 мм. Размер рабочей полости матрицы меньше наименьшего
предельного размера детали на 0,02—0,05 мм.
Первый способ чистовой вырезки «пуансоном полнее матрицы»
следует применять для алюминия, латуни, нейзильбера. Усилие
для вырезки с зачисткой для этого случая больше, чем для обычной
вырезки, и складывается из собственно усилия вырезки, усилия
для срезания излишков материала (припуска на зачистку), трения
вырезанной детали о кромки матрицы и усилия для прохождения
пуансона по конусному отверстию, образованному в полосе.
Усилие в кГ при чистовой вырезке пуансоном полнее мат-
рицы рассчитывают по формуле
P.-S -
где Р — усилие в кГ для вырезки при нормальном зазоре между
пуансоном и матрицей;
с — коэффициент, принимаемый, по данным Б. И. Шишкова,
для алюминия 1,3—1,6; латуни Л62, Л68, мягкой стали
2,25—2,8.
Приведенные значения коэффициента применимы для вырезки
с зазором между плоскостями пуансона и матрицей 0,1—0,2 мм.
При уменьшении этого зазора до величины, меньшей 0,1 мм, усилие
резко возрастает.
Второй способ чистовой вырезки пуансоном полнее матрицы
следует применять для низкоуглеродистых нелегированных сталей
и алюминия. Кромка матрицы развалена и притуплена. Для этого
способа вырезки с зачисткой усилие может быть рассчитано по фор-
муле для первого способа, но его следует увеличить на 15—30%
в зависимости от твердости материала детали, его толщины и вели-
чины развала рабочей части матрицы.
На процесс вырезки пуансоном полнее матрицы и на его силовой
режим оказывают влияние механические свойства вырезаемого
материала, форма контура штампуемой детали и размеры пуансона,
т. е. величина, на которую пуансон полнее матрицы.
Припуск на построение контура пуансона определяется по
табл. 11. Величина припуска не является постоянной и изменяется
М
в зависимости от конфигурации штампуемой детали; на прямых
участках припуск детали равен у , на внешних углах свыше 60°
припуск доходит до 2у', а на внутренних углах меньше 60° припуск
равен (0,2-4-0,5) у'.
На рис. 22, в приведены схемы контура пуансона 1 и матрицы 2
для двух деталей. При расчете размеров матрицы необходимо иметь
в виду, что деталь по выходе из матрицы увеличивается на 0,02—
0,05 мм. Точность при штамповке пуансоном полнее матрицы соот-
ветствует 3—4-му классам, а шероховатость поверхности среза —
7—8-му классам по ГОСТу 2789—59.
Помимо рассмотренных способов чистовой пробивки, применяют
еще пробивку пуансонами, рабочая часть которых имеет специаль-
ную форму. Применяют три типа пуансонов (рис. 23).
Таблица 11
Припуск / на построение контура
пуансона при чистовой вырезке
пуансоном полнее матрицы (по
данным Б. И. Шишкова)
Толщина материала в мм Припуск у' в мм
минималь- ный максималь- ный
0,5—1,0 Свыше 1,0—2,0 » 2,0—3,0 > 3,0—4,0 > 4,0—5,5 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,15 0,25 0,35 0,5
Рис. 23. Пуансоны для чистовой про-
бивки:
а — с двойными режущими кромками; б —
с конусом; е — с торцом, имеющим форму
усеченного конуса
Первый тип пуансона (ступенчатый, рис. 23, а) используется для
чистовой пробивки отверстий в деталях из медных сплавов и дур-
алюмина. Процесс пробивки состоит из двух этапов. Вначале частью
пуансона меньшего диаметра осуществляется обычная пробивка,
а затем участком пуансона с диаметром D срезается припуск, т. е.
получается отверстие заданного диаметра и требуемой шероховато-
сти поверхности среза. Недостаток такого способа чистовой про-
бивки — невозможность заточки пуансона. Пуансон с остроконеч-
ным торцом (рис. 23, б) используется для пробивки отверстий диа-
метром, близким толщине материала в деталях из вязкой латуни и
алюминия. Процесс пробивки состоит в следующем. Пуансон, углуб-
ляясь в материал на 75—90% его толщины, отрывает образовав-
шийся отход и заглаживает стенки отверстия. Пуансон с торцом,
имеющим форму усеченного конуса (рис. 23, в), используется для
пробивки отверстий в малоуглеродистой стали. Пуансон заходит
в материал примерно на 60—70% его толщины, вытесняя материал
отверстия вниз и в стороны, затем образуются трещины скалывания,
отход материала выталкивается, а стенки отверстия заглаживаются.
3 А. Н. Малов
65
Некоторые заводы делают попытку применить для получения
отверстий с высоким качеством поверхности пуансоны-прошивки
41
(рис. 24). В этом пуансоне вслед за цилиндриче-
ским выступом, осуществляющим пробивку (dj,
следуют два или три режущих зуба (d2, ds). Осу-
ществить заточку таких пуансонов затруднительно,
а потому они редко применяются.
ВЫБОР ПРЕССА
При выборе пресса исходят из следующих со-
ображений;
1) усилие, развиваемое прессом, должно соот-
ветствовать усилию, требуемому для штамповки,
или быть несколько больше его;
2) тип пресса и величина хода ползуна пресса
Рис 24 Пуан- должны соответствовать технологической операции;
сон-прошивка 3) закрытая высота пресса должна соответство-
вать закрытой высоте штампа или быть больше ее;
4) габаритные размеры стола и ползуна пресса должны обеспе-
чивать возможность установки и закрепления штампов и подачу
заготовок, а отверстие в столе пресса — свободное проваливание
штампуемых деталей (при штамповке «на провал»). Нижняя плита
штампа должна перекрывать отверстие стола пресса на 40—50 мм.
Следовательно, основными техническими параметрами для вы-
бора пресса являются усилие, мощность, величина хода, закры-
тая высота и размеры стола пресса.
Если пресс имеет арочную станину, то его подбирают исходя
только из величины рабочего усилия, т. е. Рпр 5s Р, если он имеет
С-образную станину, то Рп? 5= (1,25 -ь 1,3) Р.
Усилие пресса принимают по каталожным или паспортным дан-
ным; при отсутствии паспортных данных усилие можно определить
по прочности коленчатого вала в зависимости от его диаметра.
Основные параметры и размеры универсальных прессов, использу-
емых для вырезки и пробивки и выпускаемых заводами, регламенти-
рованы ГОСТами.
В каталожных и паспортных данных приводится величина номи-
нального усилия кривошипных прессов, создаваемого при угле кри-
вошипа 20—30°, считая от нижней мертвой точки, что необходимо
учитывать при операциях, требующих большой величины рабочего
хода, так как давление, развиваемое прессом в начале операции,
будет меньше, чем в нижней мертвой точке. Это положение особенно
важно при подборе пресса для вытяжных работ.
Необходимо учитывать, что величина работы, которую может
выполнить пресс при непрерывном действии (на самоходе), почти
в 2 раза меньше, чем величина работы того же пресса при одиноч-
ных ходах.
66
Необходимо отличать загрузку пресса по усилию от загрузки
по мощности (по работе). Первая лимитируется прочностью колен-
чатого вала или зубчатых передач пресса, а вторая — живой силой
маховых масс, мощностью электродвигателя и допустимой его пере-
грузкой. Если пресс перегружен по усилию, происходит деформа-
ция вала, а это приводит к поломке пресса.
При перегрузке по усилию и мощности заклинивается ползун
пресса в нижней точке и происходит поломка механизма включе-
ния. И, наконец, при перегрузке только по мощности падает число
оборотов маховика, перегревается обмотка и выходит из строя
электродви гател ь.
При подборе пресса в случае вырезки (или пробивки) на штампах
со скошенными режущими кромками необходимо, чтобы:
1) усилие вырезки в каждый момент рабочего пути ползуна было
меньше соответствующего усилия пресса, а максимальное усилие
приходилось на участке хода ползуна, соответствующем повороту
пала на 20—30° от нижней мертвой точки;
2) усилие вырезки и высота скоса должны быть назначены ис-
ходя из того, чтобы работа вырезки (пробивки) была меньше работы
пресса.
МНОГОСЛОЙНАЯ ВЫРЕЗНА
Многослойная вырезка (пробивка) используется при изготовле-
нии деталей из тонких и тончайших ленточных и листовых материа-
лов. К ним могут быть отнесены ленточные пружинные стали, брон-
зы, твердые латунные ленты, электротехнические стали, сплавы
типа пермендюра и пермаллоя, титан, тантал, фольговые мате-
риалы и т. д. Этот метод находит также широкое применение при
изготовлении деталей из неметаллических материалов (прессшпана,
картона, текстолита, войлока и т. д.).
Число слоев при многослойной вырезке (пробивке) зависит от
габаритных размеров, сложности контура, точности и толщины
изготовляемых деталей. При изготовлении деталей из металлов и
их сплавов толщиной 0,5—1 мм число слоев 2; для неметаллических
материалов число слоев до 10, а при штамповке деталей из фольги
толщиной 0,025—0,075 мм число слоев достигает 100—150.
Вырезка деталей в 2—5 слоев из металла толщиной менее 1 мм
осуществляется так же, как и в случае однослойной вырезки. Умест-
но указать, что некоторые заводы изготовляют штампы для одно-
слойной вырезки; после того как пуансон и матрица приработаются
и появятся необходимые зазоры, такие штампы могут быть ис-
пользованы для двухслойной вырезки и т. д.
Процесс вырезки деталей из материалов толщиной менее 0,7 мм
состоит в том, что вначале нарезают заготовки, затем их собирают
и пачки, затем склепывают их двумя фибровыми прокладками
толщиной 1,5—2 мм и из таких пачек вырезают детали, чтобы
67
исключить появление заусенцев, однослойную вырезку деталей
из фольги производят с помощью наложения на полосу (ленту)
кабельной бумаги.
Точность изготовления деталей методом многослойной вырезки
(пробивки) ниже, чем однослойной.
ШТАМПЫ ДЛЯ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
Выбор конструкции штампа зависит от величины партии и
точности изготовления штампуемых деталей, а также от толщины
и механических свойств материала, идущего на их изготовление.
В массовом крупносерийном производстве независимо от требуемой
точности и толщины деталей надлежит применять инструментальные
штампы. В серийном производстве область использования инстру-
ментальных штампов должна быть ограничена.
В серийном, мелкосерийном и опытном производстве инстру-
ментальные штампы следует заменять упрощенными, универсально-
наладочными и универсальными. В настоящей главе рассмотрены
только инструментальные штампы.
Инструментальные штампы. Основными требованиями, предъяв-
ляемыми к штампам с большим выпуском продукции, являются вы-
сокие производительность и стойкость, удобства эксплуатации,
безопасность работы и экономичность изготовления.
По способу направления рабочих деталей инструментальные
штампы для вырезки и пробивки делятся на штампы без направляю-
щих, с направляющей плитой (пакетные), с направляющими колон-
ками (блочные) и с сопряженными направляющими (блочные).
Штампы без направляющих пли открытые штам-
пы вследствие ограниченной стойкости, трудности установки на
прессе и опасности для работающего имеют ограниченное распро-
странение и применяются главным образом в мелкосерийном произ-
водстве для вырезки крупногабаритных деталей из материала
толщиной более 5 мм и для пробивки отверстий в толстом материале.
Штампы с направляющей плитой приме-
няются в серийном производстве для небольших по габаритным
размерам деталей простой конфигурации толщиной 0,6—3 мм.
Эти штампы обладают недостаточной стойкостью и имеют ограни-
ченное применение. Для получения точного направления пуансона
в плитах и крепления пуансонов в пуансонодержателе рекомен-
дуется плиты и пуансонодержатели армировать стирокрилом, ко-
торый хорошо работает на истирание. Применение стирокрила сни-
жает трудоемкость изготовления направляющих плит и пуансопо-
держателей и способствует повышению стойкости штампов.
Штампы с направляющими колонками ши-
роко используются в серийном и массовом производстве. Направ-
ляющие колонки в плитах блоков при вырезке и пробивке деталей
малых и средних размеров могут иметь осевое, диагональное и зад-
68
нее расположение. Для средних точных деталей, независимо от точ-
ности крупных деталей, блоки имеют три или четыре колонки.
Блоки выполняют с направляющими втулками скольжения и
с шариковыми направляющими. Блоки с шариковыми направляю-
щими рекомендуется применять для деталей простой и сложной
формы при двусторонних зазорах между пуансоном и матрицей
Z «С 0,014 мм и для деталей сложной формы при Z «С 0,020 мм. Эти
блоки применяются для штампов, оснащенных твердыми сплавами.
Во всех остальных случаях можно применять блоки с направляю-
щими втулками скольжения 2-го класса точности.
Рис. 25. Вырезные штампы с двумя направляющими колонками, расположен-
ными за осевой линией штампа:
а — с жестким и б — с пружинным съемниками
Блоки с двумя направляющими колонками в случае их заднего
расположения следует применять только для деталей толщиной
свыше 0,6 мм при сравнительно простой их конфигурации.
Важным конструктивным признаком штампов для вырезки и
пробивки является и тип съемника.
Штампы вырезные с жестким съемником обеспечивают более
высокую производительность штамповки. При пробивке жесткий
съемник затрудняет установку заготовок и удаление отштампован-
ных деталей. Штампы вырезные с верхним прижимом применяют при
вырезке деталей из тонких материалов, а дыропробивные штампы
с верхним прижимом применяют независимо от толщины детали.
Вырезные штампы. Схемы вырезных штампов с направ-
лением по колонкам, характерные для точного машиностроения и
приборостроения, приведены на рис. 25.
Штампы с направляющими колонками бывают с верхним и ниж-
ним расположением матрицы. Штампы с верхним расположением
матрицы используют для вырезки крупногабаритных деталей (заго-
69
товок); в точном машиностроении и приборостроении эти штампы
имеют ограниченное применение, а потому не рассматриваются.
Штампы с нижним расположением матрицы имеют много разновид-
ностей. На рис. 25, а и б показац^ырезной штамп с двумя направ-
ляющими колонками, расположенными за осевой линией штампа
(сзади). В обоих штампах вырезка осуществляется на провал.
При вырезке деталей размером свыше 200 мм, а также если в сто-
ле пресса нет отверстия, используют штампы с пружинным съемни-
ком и выталкивателем. При толщине материала менее 3 мм вытал-
кивание осуществляется при помощи пружины или резины, а при
толщине более 3 м.м — при помощи рычагов, пневматических или
гидравлических подушек.
Для деталей малых габаритных размеров и сложной конфигура-
ции используют штампы с колонками, расположенными по одной
оси штампа и по диагонали, а для крупных деталей — штампы
с четырьмя и тремя колонками. Эти штампы здесь не приведены,
так как они отличаются от показанных на рис. 25, а и б только бло-
ками. При сложной конфигурации штампуемых деталей целесо-
образно применять штампы с составными матрицами, а иногда и
пуансонами.
Составные матрицы выполняют секционными, сборными с вкла-
дышами или вставками и комбинированными.
Секционные матрицы состоят из двух или более секций, образую-
щих рабочий контур матрицы. Секционные матрицы применяют
для длинных деталей (L > 200 мм), сложной конфигурации при
наличии рабочих окон значительной длины шириной менее 2 мм
и труднодоступных для обработки в целом виде мест. Сборные
матрицы состоят из обоймы или основной матрицы, одного или
более вкладышей или вставок. Сборные матрицы применяют при
наличии у детали узких пазов, отверстий малых диаметров в ма-
трицах длиной или шириной более 200 мм, нескольких одинако-
вых по конфигурации рабочих окон и рабочих контуров с участ-
ками шириной менее 2 мм.
Комбинированная матрица состоит из двух или более секций,
в которые запрессован один или несколько вкладышей, образую-
щих в совокупности рабочий контур матрицы. Такие матрицы при-
меняют, когда необходимо сочетание секционных матриц со сбор-
ными. Пуансоны бывают секционными и сборными.
Дыропробивные штампы. Конструктивных типов дыропробив-
ных штампов значительно больше, чем вырезных. Это объясняется
большим разнообразием геометрических форм и размеров загото-
вок, поступающих на пробивку.
В зависимости от назначения дыропробивные штампы можно
подразделить на три группы: для пробивки отверстий в плоских
заготовках; для пробивки отверстий в гнутых или вытянутых за-
готовках, но на плоских поверхностях; для пробивки отверстий на
криволинейных поверхностях изогнутых или вытянутых заготовок.
70
Первая группа штампов по оформлению близка к вырезным
штампам. Они выполняются с направляющими плитами и с направ-
ляющими колонками. Заготовки в зависимости от размеров, формы
и требований к точности фиксируются между штифтами или во вкла-
дышах, расположенных на поверхности матрицы. Вкладыши бывают
открытые, полузакрытые и закрытые. Дыропробивные штампы с от-
крытыми вкладышами применяют для крупных деталей с односто-
ронним расположением пробиваемых отверстий, для деталей с грубо
выполненным контуром, но с выдержанным точно расстоянием от-
верстий от двух кромок контура, для изогнутых деталей, имеющих
форму угольника, скобы и т. д.
Штампы с полузакрытым вкладышем следует применять для
крупногабаритных деталей, имеющих отверстия, смещенные в одну
сторону. Штампы с закрытым вкладышем следует применять для
деталей, у которых отверстия должны быть точно выдержаны отно-
сительно контура. Для малогабаритных деталей в таких штампах
имеются пружинные выбрасыватели. Штампы для пробивки отвер-
стий в плоских деталях выполняют с пружинным и жестким съем-
никами.
Пружинный съемник следует применять при пробивке отверстий
в деталях пространственной формы (во фланцах или донной части
колпачков, скобах и т. д.), в плоских деталях малой толщины и
в крупногабаритных деталях независимо от их толщины, когда они
фиксируются по отверстиям или части контура.
Жесткий съемник применяют при пробивке отверстий в плоских
и изогнутых деталях из толстого материала.
При малом числе пробиваемых отверстий в плоских деталях
в серийном производстве применяют штампы с направляющей пли-
той. При большом числе пробиваемых отверстий, при сложной сетке
расположения отверстий, а также в массовом производстве приме-
няют штампы с направляющими колонками. При пробивке точных
и малого диаметра отверстий используют также штампы с сопря-
женными направляющими. В них пуансоны получают направление
в плите, которая, в свою очередь, имеет направление по колонкам.
Примеры пробивных штампов для пробивки отверстий в плоских
деталях показаны на рис. 26, а и б.
Весьма многочисленна вторая группа — штампы для пробивки
отверстий на плоских поверхностях заготовок, прошедших вытяж-
ку, отбортовку, рельефную штамповку или гибку. Фиксирование
заготовки в штампе зависит от вида заготовки и расположения
пробиваемых отверстий. Штампы бывают с жестким (рис. 27, б) и
резиновым (рис. 27, а) съемником. Штампы для пробивки отверстий
в заготовках, прошедших гибку, снабжают специальными устрой-
ствами для удерживания заготовок при пробивке.
Схема дыропробивного штампа, используемого при пробивке
отверстий на плоских поверхностях изогнутых и вытянутых заго-
товок, показана на рис. 27, а.
71
В отдельную группу (условно) выделены штампы для пробивки
отверстий, диаметры которых составляют до 1/3 толщины материала.
Эти штампы (рис. 28, а, б) всегда выполняют с сильным прижимом
А-А
Рис. 26. Дыропробивные
штампы для плоских заготовок
заготовки к зеркалу матрицы. Направление верхней части пуансона
осуществляется тремя сухарями,
а)
Рис. 27. Схема дыропробивных штам-
пов для изогнутых и вытянутых де-
талей
жение. Пуансоны в этом случае
а нижней — по отверстию под-
вижной втулки. В начале рабо-
чего хода верхней части штампа
заготовка прижимается к матри-
це 1 прижимом 2. Усилие при-
жима в зоне пробивки составляет
0,3—0,5 усилия собственно про-
бивки. По мере дальнейшего
опускания верхней части штампа
пуансон 3 выходит из подвиж-
ной втулки 4 и осуществляет
пробивку. При обратном ходе
ползуна пресса благодаря дейст-
вию пружин прижим и втулка
возвращаются в исходное поло-
изготовляют из стали ЭХА, ЭХ,
ХВГ, Х12Ф1, Р9, твердость пуансона HRC = 60 4- 62. Зазор между
пуансоном и втулкой равен примерно (0,01—0,03) диаметра пуан-
72
сона, а зазор между пуансоном и матрицей составляет (0,01 т-0,02) d
(d — диаметр пуансона в мм). Пробивку следует осуществлять со
смазкой.
Как показал опыт эксплуатации этих штампов на заводах,
стойкость пуансонов составляет 6 000—30 000 ударов. Пробивке
глубоких отверстий способствует то обстоятельство, что при уве-
S
личении относительной толщины существенно уменьшается со-
противление срезу.
Рис. 28. Штамп для пробивки отверстий малого диаметра в толстом ма-
териале:
а — общий вид штампа; б — последовательность пробивки
Рассмотренный способ пробивки можно применять и для отвер-
стий некруглой формы, а ЭНИКМАШ рекомендует использовать
его взамен сверления для получения отверстий диаметром до 8 мм
во втулках и анкерных гайках. Направление пуансонов может
осуществляться в телескопических втулках или в направляющих
штифтах. Точность отверстий, пробиваемых в плоских заготовках
или во втулках, высота которых доходит до трех диаметров пуансо-
нов, не менее 4-го класса, а шероховатость поверхности — не ниже
5-го. Усилие пробивки рассчитывается по формуле
а усилие съема с пуансона равно
Рс = 0,05Р,
где q — удельное давление в кПмм2\
d — диаметр отверстий в мм.
73
Величина удельного давления q для сталей 15, 20, 30 и 35Х при
высоте (толщине) заготовки (2 + 3) d может быть принята рав-
ной 280—300 кГ!мм2. Конструкция штампов для пробивки отвер-
стий во втулках приведена в книге «Прогрессивная технология и
вопросы автоматизации кузнечно-штамповочного производства» (Сб.
ЭНИКМАШ. М., Машгиз, 1960).
Третья группа дыропробивных штампов подразделяется на
роговые, с делительным механизмом и для одновременной пробивки
Рис. 29. Штамп с автоматическим делитель-
ным механизмом
нескольких отверстий, рас-
положенных по окружности
в одной или нескольких
плоскостях без поворота
детали или на разных пол-
ках изогнутых деталей.
Роговые штампы (рис.
27, б) применяют для про-
бивки отверстий на боко-
вой поверхности полых
цилиндрических коробча-
тых деталей и изогнутых
в виде скобки (П-образных)
деталей. Конструкция этих
штампов наиболее простая,
но в них должны быть
весьма тщательно проду-
маны вопросы фиксирова-
ния заготовки. Эти штам-
пы используют при пробивке отверстий в одной плоскости в серий-
ном и массовом производстве.
Штампы с делительным механизмом просты в изготовлении,
но обладают следующими недостатками: пониженной точностью
в работе, малой производительностью (если поворот осуществляется
вручную), трудностью обслуживания при обработке малых деталей.
Эти штампы применяются для заготовок с любым расположением
отверстий по окружности. В серийном производстве деталей, в ко-
торых отверстия расположены по окружности на равных расстоя-
ниях друг от друга, используют штампы с автоматическим управле-
нием; заготовка для пробивки отверстий получает периодический
поворот от храпового механизма. Пример штампа с автоматическим
делительным механизмом для пробивки отверстий по окружности
на плоских деталях или на фланцах и дне вытянутых деталей пока-
зан на рис. 29. Храповое колесо 1 поворачивает собачка 2, получаю-
щая перемещение от верхней части штампа через рычаг-балансир 3
и ползушку 4; фиксирует поворот защелка 5. В механизме имеется
колодковый тормоз 6.
Аналогично решается задача и в штампах для пробивки отвер-
стий на боковой поверхности вытянутых цилиндрических или ко-
74
пических деталей. В этих штампах оправка с матрицами и храповое
колесо механизма периодического поворота "заготовки горизонталь-
ны для цилиндрических деталей, а для конических наклонены под
углом,’соответствующим углу наклона образующей конуса.
Штампы для одновременной пробивки отверстий, расположен-
ных в одной и разных плоскостях, применяют в крупносерийном и
массовом производстве и в серийном, когда необходимо выдержать
точно взаимное расположение пробиваемых отверстий. Наиболее
интересными узлами в штампах для пробивки отверстий, располо-
женных в разных плоскостях, являются механизмы привода пуансо-
нов, расположенных под углом до 90° по отношению к направлению
перемещения ползуна пресса. Передача на пуансоны, расположен-
ные таким образом, осуществляется клиньями, закрепленными
в верхней части штампа.
Для управления перемещением применяют и специальные меха-
низмы — приводы гидравлические или пневматические. Ниже при-
водятся штампы для пробивки отверстий, расположенных на боко-
вых сторонах. В штампах, показанных на рис. 30, а и б, клинья 1
перемещают ползушку 2 с пуансонами 3 для пробивки отверстий на
боковой поверхности, одновременно пуансон 4 пробивает отверстия
в дне детали (рис. 30, б). Деталь удаляется съемником 5.
В штампе на рис. 30, в одновременно пробивается шесть пазов.
Перемещение пуансонов 11 и 12 после того, как заготовка установ-
лена на матрицу 6 и прижимом 7 под действием пружины 8 прижата
к опорному базовому торцу матрицы, осуществляется под воздей-
ствием клиньев 9 и 10. После пробивки пазов деталь снимают вруч-
ную при помощи двух стержней, запрессованных во втулку толка-
теля (на рис. 30, в отсутствует).
Пробивку отверстий и пазов в деталях значительных размеров
производят со стороны внутренней поверхности. Пуансоны полу-
чают перемещение от клиньев, толкателей и пружин.
При небольших размерах предварительно вытянутой заготовки
по диаметру и более четырех отверстий для перемещения дыропро-
бивных пуансонов 6 вместо клиньев целесообразно использовать
кольцо с конической расточкой (рис. 31). Кольцо 1 получает рабо-
чее перемещение от толкателей 2, закрепленных в верхней плите 3
штампа, а возврат в исходное положение осуществляется с помощью
выталкивателей 4, находящихся под действием пружин 5.
Сложность и громоздкость штампов для одновременной пробивки
отверстий в полых или изогнутых заготовках, а также нерациональ-
ное использование мощности пресса позволяют рекомендовать для
проведения этих операций (особенно для средних и крупных деталей)
специальные переналаживаемые прессовые агрегаты. При изменении
конструкции обрабатываемой детали используют основные узлы
прессового агрегата. Такое оборудование целесообразно создавать
даже при условии сравнительно частого изменения, конструкции
изделий.
75
бивки отверстий, располо-
женных по боковой поверх-
ности; б — для отверстий, расположенных по боковой поверхности и в дне;
в — для трубчатых заготовок
Рис. 31 Дыропро-
бивной штамп с
приводом пуансо-
нов кольцом с ко-
нической расточкой
На рис. 32 представлена принципиальная схема переналаживае-
мого прессового агрегата, используемого для пробивки отверстий
на боковой поверхности полой детали 1. Агрегат состоит из стола 5,
на котором установлены гндроцилиидры 4, в штоках которых ук-
реплены пуансоны; матрица 2 и направляющие втулки 3 располо-
жены на столе 5 агрегата. Пробивка может производиться либо
всеми гидроцилиндрами агрегата одновременно, либо последова-
тельно, либо группами. По-
рядок срабатывания гидро-
цилиндров выбирается в зави-
симости от конфигурации об-
рабатываемой детали.
В каждом конкретном слу-
чае приводные гидроцилиндры
4 могут быть установлены в
нужном положении и сочета-
нии. При необходимости гид-
роцилиндры могут быть де-
монтированы и смонтированы
в иную комбинацию.
Конструкция одной из го-
ловок для пробивки показана
на рис. 33. Головка состоит
из силового гидравлического
цилиндра, шток которого че-
рез промежуточный держа-
тель с Т-образным пазом пе-
редает движение пуансону.
Гидроцилиндры управляются
стандартными пультами гид-
роуправления, которые обес-
печивают нужную величину
Рис. 32. Схема переналаживаемого агре-
гата для пробивки отверстий
хода штоков гидроцилиндров
и скорость их рабочего и холо-
стого ходов, а также выдержи-
вают любую нужную последо-
вательность срабатывания гидроцилиндров. Такие агрегаты выпол-
няют и с пневматическими приводами. На рис. 34 показан пневмо-
агрегат, используемый для пробивки отверстий в стенке предвари-
тельно вытянутой цилиндрической заготовки. Агрегат снабжен дву-
мя поршневыми пневмоцилиндрами, расположенными горизонталь-
но. На рисунке изображена только левая половина агрегата (один
ппевмоцилиндр.). Обращают на себя внимание конструкция голов-
ки штока и исполнение дыропробивных пуансонов. Хвостовики пуан-
сонов выполнены сферическими плавающими и могут самоустанав-
ливаться в пуансонодержателе. Так как в процессе работы пуансоны
должны быть направлены перпендикулярно к стенке заготовки,
77
Рис. 33. Головка силовая
Рис. 34. Пневматический агрегат с горизонтальными цилиндрами для пробивки
отверстий в полой детали
в которой пробиваются отверстия, в пуансойодержателях сделаны
радиусные канавки. Применение «плавающих» пуансонов разрешает
вопрос об. одновременном пробивании всех отверстий, хотя они сме-
щены относительно друг друга по окружности. Пуансонодержатели
с пуансонами перемещаются по направляющим колонкам, а пуан-
соны — в направляющей плите. Порядок следующий. Заготовку
надевают на фиксирующие стойки 1 и матрицы 2, затем поворотом
рукоятки трехходового крана сжатый воздух из сети подают в пнев-
моцилиндры; поршни, а значит и штоки, перемещаются к штампуе-
мой заготовке и через пуансонодержатели давят на пуансоны 3,
которые и пробивают отверстия. При повороте рукоятки трехходо-
вого крана в обратное положение поршни и штоки пневмоцилиндров
отходят назад, деталь с пробитыми отверстиями снимается со
штампа и цикл повторяется. Пневмоагрегаты могут иметь и иные
конструктивные исполнения.
Для привода в пневмоагрегатах используются пневмоцилиндры,
а если ход небольшой (менее 50 мм) и потребное усилие мало, вместо
цилиндров целесообразнее использовать пневмокамеры. Для от-
верстий малого диаметра могут быть использованы агрегаты с элект-
ромагнитными приводными головками. Рассмотренные агрегаты
еще мало используются в штамповочных цехах, но рациональность
их применения очевидна.
Штампы твердосплавные. Широкое развитие холодной штам-
повки и массовый выпуск ряда изделий, а также использование
в изделиях труднообрабатываемых материалов потребовало разра-
ботки новых материалов для рабочих деталей штампов, обладаю-
щих высокой износоустойчивостью.
Такими материалами являются металлокерамические твердые
сплавы. Из большого количества металлокерамических твердых
сплавов для вырезных и пробивных штампов используются твердые
сплавы вольфрамовой группы марок ВК20 для пуансонов и ВК15
для матриц.
На рис. 35 показан штамп для вырезки прямоугольных пластин
из электротехнической стали.
Рабочее отверстие матрицы выполнено в целой твердосплавной
вставке 1, запрессованной в стальной корпус 2. Пуансон 3 представ-
ляет собой твердосплавную пластину, запрессованную в пуансоно-
держатель 4. Нагрузку при вырезке воспринимает стальная кале-
ная пластинка 5.
В связи с тем, что к стабильности размеров штампуемых деталей
предъявляются жесткие требования, вырезку деталей производят
не на провал, а с обратной выдачей ее на поверхность съемника,
откуда деталь сдувается сжатым воздухом в соответствующую тару.
Для обеспечения такой схемы ведения процесса вырезки матрица
расположена в верхней подвижной части штампа.
Еще один штамп с твердосплавными рабочими частями показан
на рис. 36. Он предназначен для вырезания Г-образных заготовок
79
Рис. 35 Штамп вырезной твердосплавный
пластин магнитопроводов трансформаторов. Упоры 7, ножи
верхние 3 и нижние 4, 6 оснащены твердым сплавом. Режущие
части штампа состоят из четырех твердосплавных пластин, две из
которых имеют Г-образную форму, а две другие — прямоугольную.
При этом первые пластины
крепят к стальным основа-
ниям 8 и 9 болтами, ввин-
ченными в твердый сплав,
вторые — к основаниям 2
и 5 припаиваются. Пуансон
и матрица имеют сборную
конструкцию. Элементы
верхнего ножа запрес-
совываются в обойму 1,
а нижнего — в нижнюю
плиту.
Штамп вырезной на
рис. 37 отличается от ранее
рассмотренных тем, что он
предназначен для трехря-
довой вырезки. В этом
штампе матрицы-вставки
(с одной рабочей полостью
и с двумя рабочими поло-
стями) запрессованы в мат-
рицедержателе, а пуансоны
в пуансонодержателе удер-
живаются пайкой.
Применению твердо-
сплавных штампов должен
предшествовать анализ де-
тали на технологичность.
Опыт показывает, что от-
сутствие острых углов у
детали имеет большое зна-
чение для стойкости штам-
па. Следует избегать отвер-
стий малого диаметра, так
как при этом затрудни-
тельно изготовить матрицу,
выступами малой высоты и
нежелательна гребенчатая форма с
ширины и т. д.
При проектировании штампов с твердосплавными рабочими ча-
стями необходимо обеспечить жесткость штампа, строгое центриро-
вание его рабочих частей, надежное крепление твердосплавных
вставок и исключение влияния погрешности движения ползуна
пресса на штамп.
80
Рис. 36. Штамп твердосплавный для Г-образных пластин
магнитопровода
Рис. 37. Трехрядовый вырезной твердосплавный штамп
Первое требование, т. е. жесткость, можно осуществить путем
сокращения вылета из соответствующих держателей рабочих эле-
ментов штампа по сравнению со стальными штампами. Жесткость
твердосплавного штампа повышается также путем увеличения тол-
щин верхней и нижней плит блока.
Второе требование выполняется в результате изготовления
колонок и втулок из стали 38ХМЮА, азотированных и закаленных
до твердости HRC = 55 н- 60. Диаметр колонок при всех прочих
равных условиях на 15—20% больше, чем у обычных штампов.
Блоки выполняют с тремя или четырьмя колонками. Они имеют
шариковые направляющие и плавающий хвостовик. Собранный блок
штампа должен удовлетворять следующим требованиям: непарал-
лельность нижней плоскости верхней плиты относительно опорной
поверхности нижней плиты не более 0,04 мм на длине 300 мм\ непер-
пендикулярность осей колонок и втулок относительно опорной
поверхности нижней плиты не более 0,005 мм на длине 100 мм.
Плиты блока следует изготовлять из стали 40Л или 45 и подвергать
термообработке для получения твердости HRC = 28 ч- 32. Мат-
рицы могут быть цельные и составные. Последние более технологич-
ны, чем цельные, но стойкость их ниже. Форму режущих кромок
матриц при вырезке выполняют конусной с углом 5—40' в зависи-
мости от толщины материала (чем тоньше матрица, тем больше
угол). Колонки и втулки изготовляются по 1-му классу точности.
При вырезке (пробивке) деталей из материала толщиной менее
1 мм следует применять шариковые направляющие. Технология
изготовления таких направляющих рассмотрена в работе Н. К- Фа-
теева «Высокостойкие штампы» (М., «Машиностроение», 1965).
Третье требование — надежное крепление рабочих частей штам-
па. Цельные малогабаритные рабочие части штампа удерживаются
в обоймах по легкопрессовой посадке. Более крупные рабочие части
соединены с обоймой горячей запрессовкой при температуре 370—
400° С с натягом 0,004 диаметра. Составные рабочие части удержи-
ваются при помощи пайки, быстротвердеющей пластмассы — сти-
рокрила или специального сплава. В ряде случаев прибегают и
к механическим методам крепления. При изготовлении вырезных
матриц из твердых сплавов, учитывая что напряжения на рабочей
кромке при вырезке твердых сплавов велики, необходимо рабочие
поверхности матриц шлифовать и полировать до шероховатости
поверхности по 11—12-му классу, обеспечить смазку поверхности
вырезаемого материала, цельные и составные матрицы с криволи-
нейным контуром заключить в обоймы с натягом, исключающим
появление растягивающих тангенциальных напряжений в процессе
резки.
И, наконец, четвертое требование — исключение влияния пере-
мещения и вибрации ползуна пресса решается применением плаваю-
щих хвостовиков. Успех работы состоит не только в рациональной
конструкции штампа, но и в состоянии пресса. Пресс, на котором
82
устанавливается твердосплавный штамп, должен быть повышенной
жесткости. Применения прессов с С-образной станиной лучше избе-
। ать, предпочтение следует отдавать двухстоечным прессам, прессам
<о стяжными болтами типа КВ235 и др., а также листоштамповоч-
пым автоматам моделей А840, А843В и др. Заслуживают внимания
и новые типы прессов с разгруженной станиной.
Целесообразность применения твердосплавного штампа должна
быть подтверждена технико-экономическим расчетом. Опыт внедре-
ния таких штампов показывает, что стоимость ножевых твердосплав-
ных штампов превышает стоимость аналогичных стальных в 1,5—
2,5 раза, дыропробивных в 2—5 раз. Расчеты показывают, что при-
менение твердосплавных ножевых штампов эффективно при выпуске
в течение года более 200—300 тыс. шт. деталей при пробивке отвер-
стий простой формы более 400—500 тыс. шт. и при изготовлении
сложнофасонных деталей партиями более 700—800 тыс. шт.
Особенно целесообразно применение твердосплавных штампов
для вырезки деталей из листовых материалов с высоким содержа-
нием кремния (электротехническая сталь) и углерода.
Наряду с этим твердосплавные штампы оправдали себя и при
штамповке толстолистовых материалов (до 5 мм). Экономическую
эффективность от внедрения твердосплавных штампов ориентиро-
вочно можно определить исходя из расчета затрат на изготовление,
ремонт и содержание обычных инструментальных и твердосплавных
штампов по формуле
— -у (С -}-Си) — -г- (Су+ £?>),
Z1 /ту
где Э — годовой экономический эффект в руб.;
N — годовое задание на изготовление деталей в шт.;
А — полная стойкость стального инструментального
штампа в шт.;
Си — стоимость стального инструментального штампа
в руб.;
С — издержки на ремонт и содержание штампа в руб.;
Ат Ст, СТи — стойкость, стоимость и издержки на ремонт и
содержание твердосплавного штампа.
ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ СРЕЗА
ПРИ ВЫРЕЗКЕ И ПРОБИВКЕ
Точность при вырезке по наружному'контуру и пробивке отвер-
стий зависит от конфигурации размера вырезаемой детали, проби-
ваемого отверстия, толщины, свойств и состояния материала, его
анизотропии, точности изготовления рабочих, фиксирующих и
направляющих деталей штампа.
Для вырезки деталей обычной точности величина допусков на
изготовление рабочих частей штампа принимается по 3-му классу,
иногда по 2-му классу точности.
83
Наблюдениями установлено, что в результате неравномерных
напряжений в материале штампуемой детали последняя получается
не плоской, а выпуклой (тарельчатой) в сторону матрицы. Этот де-
фект частично может быть устранен применением в штампе прижима.
В результате неоднородных механических свойств материала
вдоль и поперек направления проката искажается геометрическая
форма детали, особенно при штамповке крупногабаритных деталей.
При вырезке из отожженных листов форма искажается меньше, а из
наклепанных больше.
В результате упругих деформаций размеры отштампованных
деталей отличаются от фактических размеров рабочей части ма-
трицы, а после пробивки размеры
отверстий отличаются от размеров
рабочей части пуансонов. .Величина
упругих дейюрмаций зависит от:
Рис. 38. Поверхность среза при
вырезке
1) зазора между пуансоном и мат-
рицей: с увеличением зазора размер
вырезанной детали уменьшается, а
размер пробитых отверстий увеличи-
вается и наоборот;
2) рода материала детали: чем
мягче материал, тем меньше абсо-
лютные значения упругих деформаций и больше абсолютные зна-
чения остаточных деформаций;
3) линейных размеров детали: при увеличении линейных раз-
меров детали абсолютные значения деформации возрастают;
4) расположения отверстий при пробивке последних в предвари-
тельно вырезанной заготовке; если отверстия расположены от края
заготовки на расстоянии менее двух-трех толщин материала, контур
детали и отверстия будут искажены;
5) толщины материала: с увеличением толщины при всех про-
чих равных условиях максимальные значения упругих деформаций
уменьшаются, а остаточные увеличиваются.
К погрешностям формы вырезанных деталей следует отнести
погрешность профиля поверхности среза. Последняя при толщине
более 1 мм имеет следующие отчетливо выраженные элементы
(рис. 38): закругление, блестящий поясок (ободок) и зону скалывания.
Влияние остальных факторов на точность вырезаемых деталей
в силу их очевидности не рассматриваем. В табл. 12 приведены сред-
ние значения по точности вырезаемых деталей и пробиваемых от-
верстий для мелких и среднегабаритных деталей. Из таблицы видно,
что точность при пробивке выше, чем при вырезке, особенно это
относится к небольшим отверстиям.
Количественно погрешность формы в силу многообразия фак-
торов можно определить в каждом конкретном случае из опыта.
Качество поверхности. Основными параметрами, определяю-
щими качество поверхности среза, являются:
84
а) Конструкция и состояние штампов и„ особенно рабочих ча-
стей; шероховатость поверхности рабочих частей штампа при вы-
резке и пробивке деталей толщиной до 1 мм рекомендуется по 8—
9-му классу, а для деталей толщиной свыше 1 мм по 6—7-му классу
чистоты.
б) Величина и равномерность зазора между пуансоном и матри-
цей. О влиянии зазора говорилось ранее. Необходимо отметить,
что при нормальном зазоре, по затупленных рабочих кромках
штампа качество поверхности ухудшается из-за появления заусен-
цев по контуру детали или отверстий.
в) Физико-механические характеристики материала, из кото-
рого изготовляется деталь. С повышением пластичности качество
поверхности ухудшается. Плохое качество поверхности получается
при использовании титановых сплавов, нержавеющих аустенитных
сталей и материалов, склонных к наволакиванию. Вырезку (про-
бивку) деталей из хромоникелевых сталей рекомендуется произво-
дить со смазкой вязким сульфидированным маслом.
г) Число ходов пресса. Работа на прессах с числом ходов 400 и
выше при вырезке деталей из материала толщиной до 1 мм сопро-
вождается улучшением шероховатости поверхности среза.
При вырезке и пробивке на качество изготовляемых деталей и
срок службы штампов оказывает влияние правильный выбор смаз-
ки. Особенно большое значение смазка имеет при вырезке деталей
из таких материалов, как нержавеющие стали, фосфорная бронза,
электротехническая сталь. При штамповке этих материалов следует
смазывать поступающий материал.
Отдельными исследованиями установлено, что шероховатость
поверхности среза при вырезке находится в пределах 5—6-го клас-
сов, а при отрезке и прорезке — 3—5-го классов чистоты (ГОСТ
2789—59).
Допуски на изготовление рабочей части пуансонов и матриц вы-
резных и дыропробивных штампов. Величина и расположение поля
допусков на размеры рабочей части пуансонов и матриц вырезных
и дыропробивных штампов зависят от допусков на штампуемую
деталь, конфигурации, размеров, материала и величины упругих и
остаточных деформаций штампуемой детали, типа, конструкции и
стойкости штампов. В настоящее время не существует единой систе-
мы допусков на размеры холодноштампуемых деталей и на размеры
рабочих частей штампов.
При назначении допусков на размеры рабочих частей вырезных
и дыропробивных штампов необходимо учитывать, производится
ли раздельное изготовление пуансона и матрицы или они приго-
няются друг к другу.
Пригонка пуансонов и матриц друг к другу применяется при
изготовлении штампов для деталей сложной конфигурации, а также
для деталей любой формы, если они штампуются из материала
толщиной менее 1,0 мм.
85
Таблица 12
Точность, достигаемая при вырезке и пробивке на инструментальных
штампах, в мм
Размеры по контуру при вырезке
Толщина материала До 50 Свыше 50 до 120 Свыше 120 до 260 Свыше 260 до 500
Свыше 0,2 до 0,5 » 0,5 » 1,0 » 1,0 » 2,0 » 2,0 » 3,0 » 3,0 » 4,0 » 4,0 » 6,0 » 6 » 10 0,1/0,03 0,15/0,04 0,2/0,06 0,3/0,1 0,4/0,1 0,5 0,3 0,7/0,5 0,15/0,05 0,2/0,06 0,3/0,1 0,4/0,12 0,5/0,15 0,6/0,4 0,8/0,5 0,2/0,08 0,3/0,1 0,4'0,12 0,5/0,15 0,6/0,2 0,8/0,5 1,0/0,7 0,3/0,1 04/0,15 0,5 0,15 0,6/0,2 0,8/0,25 1,0/0,7 1,2/0,8
Размеры отверстий при пробивке
Толщина материала До 10 Свыше 10 до 50 Свыше 50 до 100
Свыше 0,2 до 1,0 » 1,0 » 4,0 » 4,0 » 10 0,06/0,02 0,08/0.03 0,1/0,06 0,08/0,04 0,1/0,06 0,12 0,08 0,1/0,08 0,12/0,1 0,14/0,15
Расстояния между отверстиями
Толщина материала До 50 Свыше 50 до 150 Свыше 150 до 300
До 1,0 Свыше 1,0 до 2,0 » 2,0 > 4,0 » 4,0 > 6,0 ±0,1/±0,03 ± 0,12/ ± 0,04 ± 0,15/ ± 0,06 ± 0,2/0,08 1+1+1+1+ о о о с ^1+1+1+ о О *0*0 ое о ел ± 0,2/ ± 0,08 ± 0,3,/ ± 0,1 ±0,35'±0,12 ± 0,4/ ± 0,15
Размеры от базовых поверхностей до центра отверстий
Толщина материала До 50 Свыше 50 до 150 Свыше 150 до 300
До 1,0 Свыше 1,0 до 2,0 » 2,0 » 4,0 •» 4,0 » 6,0 ± 0,5/ ± 0,25 ± 0,5/ ± 0,25 ± 0,6/ ± 0,3 ± 0,7/ ± 0,35 1+1+ 1+ 1+ рр рр О О 1+1+1+1+ о о ор 4^ сс W СЛ 1+1+1+1+ гррр 1+1+1+1+ О О О О
Примечания: 1. Величины в числителе относятся к штампам
обычной, а в знаменателе — к штампам повышенной точности.
2. При вырезке и пробивке в универсально-наладочных или в инстру-
ментальных штампах, но при вырезке по части контура точность на
10—15% ниже.
86
Размеры рабочих частей пуансонов и матриц вырезных и дыро-
пробивных штампов определяют по формулам, предложенным
II. И. Цирлиным и приведенным в табл. 13, а схемы построения до-
6)
пусков — по рис. 39, а и б.
а)
Рис. 39. Схема расположения допусков:
а — при вырезке; б — при пробивке
Обозначения, принятые в формулах табл. 13:
D* — размер рабочей части пуансона при вырезке контура;
D'^ — размер рабочей части матрицы при вырезке контура;
d°n — размер рабочей части пуансона при пробивке отверстия;
cP — размер рабочей части матрицы при пробивке отверстия;
D* — номинальный размер вырезаемого контура;
d°H — номинальный размер пробиваемого отверстия;
Zniin — допустимый минимальный двусторонний или диамет-
ральный зазор между матрицей и пуансоном по табл. 10;
Z — допустимый максимальный двусторонний или диамет-
ральный зазор между матрицей и пуансоном;
Д — общая величина допуска на размер вырезаемого контура
или пробиваемого отверстия.
Раздельное изготовление рабочих частей пуансонов и матриц
вырезных и дыропробивных штампов можно назначать лишь для
мелких деталей простой конфигурации в случае массового произ-
водства, если одновременно справедливы следующие неравенства:
2 Zmin-рб2; '
б, и ба^0,25Д, 1
где б2— допуски для номинальных размеров DKH и
При этом допуск должен быть не выше 2-го класса точности,
а допуск б2 не выше 2а класса точности, если рабочая полость
матрицы имеет вертикальные стенки, и 3-го класса точности, если
рабочая полость матрицы имеет уклон (наклонные стенки).
При изготовлении с взаимной пригонкой рабочих частей матрицы
и пуансона должен быть обеспечен зазор между ними от Zmin до Z
(значения зазоров между пуансоном и матрицей взяты по табл. 10).
87
Таблица 13
Размеры рабочих частей матриц и пуансонов вырезных и дыропробивных штампов
Характеристика штампуемой детали Рабочий элемент Раздельное изготовление
Вырезка контура Пробивка отверстия
Допуск на штампуемой детали на- правлен в минус от номинального раз- мера Пуансон ^ = (4+0Т5д)-61
&п ~ ^гшп —51 4 = (4 + отд)_61
Матрица = бг 4 = (4 + Zmin + 0,75д)+ 62
ОКи = (о„-05д)+б2 4=(4+^min + 0,7д)+ 6s
Допуск на штампуемой детали на- правлен в плюс от номинального раз- мера Пуансон ^ = (Он-^п + 0,25д)_61 <£=(<£+ О.25Л)~ 6i
^ = (я“-гтИ1 + о.2д)_О1 <£=(<£+ о.зд)_61
Матрица °м = (°Кн+ 0.25a)+6s 4 = (4 + zmin + 0,25Д)+ 62
Dm = (X + 0.2д) + 62 4 = (4 + zmin+О.ЗД)+СЙ
Допуск на штампуемой детали рас- положен симметрично относительно номинального размера Пуансон Dn — ( dh ^min ~~ i a)—6i 4 = (4+ 0,25д)_61
^min ОЛд)—5t 4=(4 + о.2д)-б!
Матрица Dm = (dKh+ 0,25д)+ Ss 4=(4 + ^т1п + 0.25д)+б2
o^ = (^+ о.зд) + б2 4 = (4 + гт1п + 0.2д)
Продолжение табл. 13
Характеристика штампуемой детали Рабочий элемент Взаимная пригонка
Вырезка контура Пробивка отверстия
Допуск на штампуемой детали на- правлен в минус от номинального раз- мера Пуансон г,к — ( пк т-Ч—0.5Д Dn ~~ \DH z )—0.75Д пк ( пк ,Д--0'55Д Dn = \dh — z)— 0.8Л .0 + 0.75Д dn = dn + 0,5Д О 0 4- 0,7 Д “п — О'П 4- 0,45 А
Матрица -К _к— 0.45Д D.H — ,к пк—О,5д dm = vh—0J£>& —
Допуск на штампуемой детали на- правлен в плюс от номинального раз- мера Пуансон пк (пк 7\+0,5Д Dn= \Dn — z)+ 0.25Д nK ( nK z\+ °-45Д Dn=\Dn~ z)+02& о 0—0.25Д dn~dH — 0,5Д .о .0 - 0.3Д dn = dH— 0.55Д
Матрица к _ к + 0,55Д Б ~ + 0>2®д Пк — г>к + О.бД4’ ~~ 4- 0.15Д —
Допуск на штампуемой детали рас- положен симметрично относительно номинального размера Пуансон ^=(Х-?)-0.25Д _ ( пк 7\—0.05Д zf— О.ЗД ,0 fl + 0.25Л dtl=dH ,о fl + 0.2Д dn — dH— 0.05Д
Матрица к к + 0.05Д DM - 0.25Д Ь. — — DM = DM—0,3b& —
Примечания: I. В числителе приведены формулы для расчета предельных размеров пуансонов и матриц для случая, когда рабочая
полость матрицы имеет вертикальные стенки, а в знаменателе — для случая, когда рабочая полость в матрице имеет уклон 15'—40',
2. Для случая взаимной пригонки приведены два вида формул. Формулы А предусматривают пригонку матрицы по пуансону, а формулы
Б — пригонку пуансона по матрице. Порядок пригонки, т. е. пуансона по матрице или матрицы по пуансону, зависит от конструкции штампа,
конфигурации и допусков на вырезаемый контур. При этом исходят из обеспечения наибольшей технологичности, простоты и дешевизны изго-
товления рабочих частей пуансонов и матриц. При пробивке отверстий матрицу всегда пригоняют по пуансону.
Для обеспечения равномерного распределения зазора между
пуансоном и матрицей при вырезке или пробивке материалов тол-
щиной до 1 мм на пуансон перед сборкой способом химического
никелирования наносят слой, равный зазору, после сборки покры-
тие удаляют.
При изготовлении вырезных штампов, как правило, матрицы
исполняют с допуском, составляющим 0,3—0,35 допуска вырезае-
мых деталей, а пуансоны пригоняют по матрицам с соблюдением
начального равномерного зазора, необходимого для вырезки ма-
териала данной толщины.
При изготовлении дыропробивных штампов пуансоны делают
с допуском, равным 0,25 допуска пробиваемого отверстия, а матрицы
пригоняют по пуансонам с соблюдением начального зазора, соот-
ветствующего данной толщине материала.
Пример. Рассчитать размеры матрицы и пуансона для вы-
резки шайбы из алюминия толщиной 3 лои. Наружный диаметр шай-
бы 80_о,74’ мм, внутренний диаметр 404"0-62 мм. Матрицу и пуансон
изготовляют раздельно. Рабочая часть матрицы имеет уклон 30'.
Зазор между пуансоном и матрицей находим по табл. 10:
Zrain = 0,085 = 0,08 • 3,0 = 0,24 мм;
Z = 0,15 ==0,1 -3 = 0,3 мм.
Размеры матрицы и пуансона для вырезки контура (см. табл. 13)
DKM = (DKH — 0,8Д)+б* = (80 —0,8-0,74)+°’®» = 79,41+«-«з мм-
D“ = (DKH~ Zniin —0,8Д)_б, =
= (80 — 0,24 — 0,8 • 0,74) 0>02 == 79,17 0>02 мм.
Размеры матрицы и пуансона для пробивки отверстия:
d° = (d° + 0,7A)_fi, = (40 + 0,7-0,62) 0.02 = 40,43_о,02 мм;
^ = (^ + /Пйп + 0,7Д)+е2 =
= (40 + 0,24 + 0,7 • 0,62)+°-^ = 40,67+0-02’ мм.
Пуансоны и матрицы некруглого кон-
тура. В практике часто встречается вырезка изделий и пробивка
отверстий, контур которых ограничен прямыми линиями и имеет
сложную форму. Размеры отдельных элементов контура опреде-
ляются по-разному, в зависимости от изменения этих размеров
в процессе износа штампа, т. е. будут ли они увеличиваться, умень-
шаться или оставаться неизменными.
При вырезке номинальный размер матрицы для изделия, размер
которого увеличивается в процессе эксплуатации, равен наимень-
шему предельному размеру вырезаемого контура.
Номинальный размер матрицы для изделия, размер которого
уменьшается в процессе эксплуатации, равен наибольшему предель-
ному размеру.
90
В обоих случаях допуск на изготовление направлен «в тело»
матрицы и численно равен 0,25 допуска на соответствующий размер
изделия.
Для изделий, размеры которых не изменяются, номинальный
размер матрицы равен наименьшему предельному размеру изделия
плюс 0,5 допуска на изделие. Допуск на изготовление матрицы
симметричный и равен ±0,25 допуска на соответствующий размер
изделия. Во всех случаях пуансон пригоняется к матрице с учетом
величины зазора.
При пробивке отверстий номинальный размер
пуансона для отверстия, размер которого уменьшается в процессе
эксплуатации штампа, равен наибольшему предельному размеру
отверстия. Номинальный размер пуансона для отверстия, размер
которого увеличивается в процессе эксплуатации штампа, равен
наименьшему предельному размеру отверстия. Для отверстий с неиз-
меняющимися размерами номинальный размер пуансона равен наи-
меньшему размеру отверстия плюс 0,5 допуска на соответствующий
размер пробиваемого отверстия.
Допуски на изготовление пуансона назначаются таким же обра-
зом, как и на изготовление вырубных матриц.
Во всех случаях матрица пригоняется по пуансону с учетом
нормального зазора.
Основные виды брака. При вырезке и пробивке по поверхности
среза штампуемой детали получаются заусенцы или неровный
Рис. 40. Виды брака при вырезке
(рваный) срез, распределенный равномерно или неравномерно по
всей поверхности (рис. 40, а).
Заусенцы или рваный край по всей поверхности среза на штам-
пуемой детали получаются, если:
а) режущие кромки пуансона или матрицы в результате из-
носа затупились (рис. 40, б, в)',
91
б) рабочие кромки матрицы с цилиндрическим пояском имеют
конус со стороны входа пуансона в матрицу (обратный конус у ра-
бочей части матрицы — рис. 40, г, д)\ ,
в) зазор между пуансоном и матрицей больше или меньше
оптимального для данной марки и толщины штампуемого материала.
Если режущая кромка пуансона затуплена, при вырезке заусе-
нец получается на детали, а при пробивке — на отходе. На от-
ходе же при вырезке, а на детали в случае пробивки будет рваный
край.
Если режущая кромка матрицы затуплена, заусенец на штампуе-
мой детали получается при пробивке, а на отходе — при вырезке.
В этом случае при пробивке рваный край будет иметь отход, а при
вырезке — штампуемая деталь.
Если затуплены режущие кромки пуансона и матрицы, то зау-
сенцы во всех случаях будут получаться на детали и на отходе.
Величина заусенца по высоте зависит от степени затупления режу-
щих кромок: чем больше затупление, тем выше заусенец.
Длительность сохранения режущих кромок у пуансонов и мат-
риц при всех прочих равных условиях зависит от правильного наз-
начения их твердости после термообработки.
Твердость у пуансона и матрицы должна быть разной, при вы-
резке твердость матрицы больше твердости пуансона на 2—4 еди-
ницы по Роквеллу (шкала С), а при пробивке твердость пуансона
должна быть больше твердости матрицы на 4—6 единиц по Рок-
веллу (шкала С).
Затупление режущих кромок пуансона и матрицы, помимо зау-
сенцев, вызывает искажение размеров вырезаемой детали. После
выхода из матрицы деталь распрямляется и ее размеры становятся
больше размеров матрицы (для деталей с габаритными размерами
более 200 мм это увеличение может достигнуть 0,2—0,25 мм). Устра-
нить описываемый дефект можно своевременной заточкой пуансона
и матрицы.
При заточке пуансонов и матриц необходимо обращать внимание
на состояние их рабочих поверхностей. Если на рабочей поверхности
пуансона или матрицы имеются продольные риски, устанавливать
такой штамп на пресс не следует, так как рабочие кромки будут
быстро выкрашиваться, а штампуемые детали получаться с рваным
краем.
Принято считать заточку неудовлетворительной, если при рас-
смотрении рабочих поверхностей пуансона и матрицы через лупу
с 10-кратным увеличением рисок, царапин и неровностей на 1 мма
будет больше 20.
Вторая причина образования заусенца — наличие обратного
конуса на рабочей полости матрицы, т. е. конуса со стороны движе-
ния пуансона (рис. 41). По мере удаления от поверхности матрицы
размер отверстия в ней уменьшается. В этом случае при вырезке на
детали, а при пробивке на отходе будет заусенец. Проталкивание
92
следует от-
вырезанная
6)
ПОЛОСТЬ
Q)
Рис. 41. Рабочая
матриц
такой детали (отхода) через отверстие матрицы затруднено; тонко-
стенные матрицы иногда разрываются.
Указанный недостаток штампа можно исправить только расшли-
фовкой отверстия матрицы (если это допускает зазор между пуансо-
ном и матрицей) или термопосадкой матрицы с последующим шлифо-
ванием до требуемых размеров.
Обратный конус наблюдается только у матриц с цилиндрическим
пояском (рис. 41, а). Режущие кромки такой матрицы быстро тупят-
ся, а потому для предотвращения появления заусенцев на штампуе-
мых деталях их следует часто затачивать, удаляя при каждой за-
точке значительный слой металла с поверхности матрицы.
К недостаткам матриц с цилиндрическим пояском
нести быстрый износ рабочей части матрицы, так как
деталь или отход проталкиваются через
псе. Применение матриц с цилиндриче-
ским пояском неизбежно, когда отштам-
пованные детали или отходы выталки-
ваются на поверхность матрицы, если
толщина штампуемой детали более 2 мм
или независимо от толщины деталь имеет
сложную конфигурацию.
Во всех остальных случаях, как по-
казала практика, лучше выполнять ра-
бочую полость матрицы с конусом от
зеркала матрицы (рис. 41, б).
Благодаря наличию угла конуса мат-
рицы а после каждой переточки размер
рабочего отверстия матрицы увеличивается, что оказывает влияние
на размер вырезаемой детали или пробиваемого отверстия. По-
этому с точки зрения постоянства изменения размера детали
в узком диапазоне этот угол желательно выполнять как можно
меньшим.
Однако при малых и при больших углах конуса матрицы наб-
людается интенсивный ее износ, что снижает стойкость штампа.
Практика показывает, что с точки зрения большей стойкости ма-
трицы наиболее приемлемым углом конуса матрицы является угол а
в пределах 30—40'. Чем толще штампуемый материал, тем больше
угол. При больших углах режущая кромка матрицы становится
слабой и не выдерживает большого количества ударных нагрузок.
В этом случае износ режущей кромки наблюдается вследствие вы-
крашивания.
При угле конуса а = 30 -г- 40' режущая кромка матрицы доста-
точно прочна и может выдержать большое число ударов. Заклини-
вания вырезки (отхода) в матрице почти не наблюдается.
Большая трудоемкость изготовления матрицы с конусом от зер-
кала окупается лучшим качеством штампуемых деталей, повыше-
нием стойкости штампа и сокращением времени на заточку. Опыт
93
эксплуатации указанных матриц показал, что они могут быть ис-
пользованы на 2/3 их высоты.
Третьей причиной появления заусенцев, равномерно распреде-
ленных по поверхности среза на штампуемых деталях, является
неправильный выбор зазора между пуансоном и матрицей. Если
зазор между пуансоном и матрицей соответствует механическим
свойствам и толщине штампуемого материала и распределен рав-
номерно, то на поверхности среза заусенцев не будет. В этом случае
на детали (отходе) со стороны, обращенной к матрице, примерно на
высоте, меньшей половины ее толщины, будет ровная блестящая
полированная полоса, а далее равномерная шероховатая поверхность
излома.
При большом зазоре деталь на поверхности, обращенной в сто-
рону матрицы, получает значительный изгиб, а по кромкам поверх-
ности, обращенной к пуансону, появляется рваный и протянутый
заусенец.
При недостаточном зазоре поверхность среза на детали вместо
одной блестящей полосы имеет две: одну сверху, а другую снизу
со значительными наплывами, а по кромке поверхности, обращенной
к пуансону, появляется протянутый рваный заусенец с небольшим
уширением кверху.
При вырезке на провал в матрице, имеющей уклон стенок непо-
средственно от зеркала матрицы, зазор будет увеличиваться после
каждой переточки. Во многих случаях такое увеличение зазора
нежелательно из-за появления заусенца и невозможности произ-
водить вырезку при штамповке тонколистовых материалов. В этом
случае зачастую можно изготовлять пуансоны, имеющие обратный
конус. Так как при переточках с пуансона снимается слой, в 1,5 раза
больший слоя, снимаемого с матрицы, то соответственно и угол
обратного конуса пуансона необходимо выполнять меньшим. В этом
случае в течение всей эксплуатации вырезного штампа пуансон и
матрица работают в наиболее благоприятных условиях, так как
зазор между ними практически не меняется.
Еще раз напомним, что, помимо ухудшения качества штампуе-
мых деталей, недостаточный зазор — одна из основных причин
снижения стойкости штампа до заточки. Более того, разрушение
(разрыв) матрицы при работе часто происходит не в результате
термической обработки, как это принято обычно считать, а от недо-
статочной величины зазора между пуансоном и матрицей.
Все сказанное относилось к случаю, когда заусенцы по поверх-
ности среза штампуемой детали были распределены равномерно.
Если же заусенцы распределены неравномерно (односторонние зау-
сенцы), то причиной брака является неправильное распределение
зазора между пуансоном и матрицей в случае, если: пуансон в про-
цессе работы сместился по отношению к режущим кромкам матрицы
или поверхность стола пресса или подштампованной плиты не па-
раллельна нижней поверхности ползуна пресса или поверхности
94
плиты матрицы, а значит, и матрица не параллельна верхней части
пиампа и, наконец, хвостовик штампа или если его нет, то верхняя
•ысть штампа закреплены неправильно, т. е. центр давления штампа
и ось ползуна не совпадают.
Рассмотрим каждую из указанных причин отдельно.
Смещение пуансона (или пуансонов) во время работы штампа по
«иношению к режущим кромкам матрицы происходит в следующих
случаях:
а) одна из режущих кромок матрицы затупилась раньше других;
у затупившегося края в этом случае возникает повышенное боковое
усилие, которое и приводит к увеличению зазора за счет смещения
пуансона и одностороннего износа направляющих; одной из при-
чин неравномерного затупления режущих кромок является их нео-
динаковая твердость после термической обработки;
б) пружинение и изгиб пуансонов малых диаметров, что может
происходить при неоднородной заточке режущих кромок;
в) неравномерное распределение усилия по периметру среза,
что особенно резко сказывается при работе матриц и пуансонов
со скошенными режущими кромками;
г) неравномерное (местами) срабатывание направляющей плиты
m-за особо неблагоприятного очертания периметра пуансона;
д) неравномерный износ направляющих колонок, который мо-
жет происходить из-за перекоса направляющих ползуна пресса
пли из-за перекоса пуансона, а также когда зазор в направляющих
устройствах больше зазора между пуансоном и матрицей;
е) пружинение станины пресса в процессе вырезки или про-
бивки, что вызывает перекос осей пуансона и матрицы, а следова-
к'льно, и неравномерное распределение зазора между пуансоном и
матрицей.
Необходимо отметить, что при всех прочих равных условиях
наибольшее пружинение у прессов открытого'типа, затем у экс-
центриковых прессов и, наконец, наилучшие с этой точки зрения
прессы, имеющие наименьшее пружинение, с арочной станиной.
В результате одной из причин, вызывающих смещение пуансона,
зазор будет с одной стороны больше нормального, а с другой —
меньше.
Односторонние заусенцы на детали получаются также при непа-
раллельности плоскости ползуна относительно стола пресса, непа-
раллельное™ рабочих поверхностей пуансона и матрицы вследствие
неправильного изготовления деталей штампов и неравномерного
затягивания скоб прихватов при креплении штампа.
Если хвостовик в штампе расположен не в центре давления,
io в процессе работы вследствие неравномерного распределения
усилия ползун пресса, а вместе с ним и верхняя часть штампа
чудут смещаться, что вызовет нарушение соосности между пуансо-
ном и матрицей. Нарушение соосности приведет к неравномерному
распределению зазора между пуансоном и матрицей, а значит, и
95
к появлению заусенцев на поверхности среза штампуемых де-
талей.
В результате перекоса быстрее изнашиваются направляющие
и тупятся режущие кромки.
Из этого следует, что в штампах с хвостовиком необходимо, чтобы
он был расположен в центре давления. В штампе без хвостовика
надо наносить риски, определяющие положение центра давления.
Координаты центра давления для контура деталей несимметрич-
ной формы или для многопуансонного штампа (рис. 42) опреде-
ляются по следующим формулам:
у __ PjXi Рг-^г -Ь • • 4~ Рпхп .
Л~ Р1+РВ + - + РЯ ’
у Р1У1 ~Ь РгУг + • • • + Р пУп
~ Р1 + Р8+- + Рп ’
где Plt Р2 ...,Рп— силы, действующие на отдельные участки llt
l2...ln вырезаемой детали (пробиваемого отвер-
стия) или на отдельные пуансоны, в кГ;
х1г х2 ,..хп;
Уъ Уъ >--Уп — координаты точек приложения указанных
сил в мм.
Координаты центра давления X, У могут быть найдены и графи-
ческим способом.
Если рассмотренные выше причины, вызывающие появление
заусенцев, не будут устранены, в технологический процесс необ-
ходимо включить после вырезки или пробивки операцию снятия
заусенцев на виброустановках в среде свободного абразива.
Неправильная форма вырезаемой детали получается вследствие
ряда причин, основные из которых:
а) заправка полосы в многорядовый штамп с шахматным рас-
положением вырезаемых деталей без использования предваритель-
ного упора и подача вновь заправляемой полосы непосредственно за
выходящей;
б) косообрезанные концы у полосы, поступающей на вырезку;
в) некратная длина полосы шагу подачи;
г) недоведение полосы до упора при ручной подаче или непра-
вильная работа механизма для автоматической подачи;
д) износ направляющих линеек штампа;
е) использование узкой или широкой полосы;
ж) использование полос со значительной серповидностью;
з) неправильная установка штампа относительно механизма
автоматической подачи;
и) затягивание перемычки при проталкивании вырезанной де-
тали через матрицу;
к) изгиб полосы (заготовки) в процессе вырезки или пробивки.
96
Рассмотрим каждую из указанных причин и способ ее устране-
ния.
В тех случаях, когда вырезка производится в многорядовых
штампах с шахматным расположением вырезаемых деталей при руч-
ной подаче полосы, необходимо устанавливать два типа упоров —
основные и предварительные, или, как чаще их называют, временные.
В тех же штампах, но с автоматической подачей полос устанавли-
вают только предварительные упоры.
Роль предварительных (временных) упоров — ограничить пере-
мещение штампуемой полосы при ее заправке в штамп. Полоса
должна быть введена только в зону первого перехода. После того
как будет сделан рабочий ход, предварительный упор освобождается.
Если полосу перемещают под первый пуансон «на глаз», возмож-
на вырезка только по части контура, в результате чего получаются
бракованные детали и наблюдаются
случаи поломки штампа.
Иногда при вырезке новую по-
лосу заправляют непосредственно
за выходящей. К этому приему
прибегают особенно часто при ис-
пользовании валковой подачи, по-
лагая, что это может увеличить
производительность труда. Дейст-
вительно, некоторого повышения
производительности достигают, од-
нако такой прием необходимо
категорически запретить. Длины
полос различны, значит, конец
полосы и начало вновь заправлен-
ной могут занять положение, при
котором получится несколько неполноценных деталей; резко сни-
зится стойкость штампа, и может произойти его поломка.
Полосы с косообрезанными концами или имеющие длину, не
кратную шагу вырезки, тоже вызывают брак.
Недоведенная до упора полоса при ручной подаче приводит
к перерезанию перемычки, а значит, и к браку. Последнее зависит
от работающего за прессом. Если же указанное случается при авто-
матической подаче, то причину следует искать в неправильности
работы механизма подачи, в результате чего имеет место перебег
или недостаточный шаг подачи полосы.
Следующий вид брака получается в результате недостаточного
контроля за поступающим материалом. Узкая полоса может стать
косо, т. е. под углом между направляющими линейками штампа,
или окажется прижатой к одной стороне. В этом случае нехватит
материала на перемычку между краем полосы и вырезаемой деталью
и детали получатся неполноценными.
Если полоса широка или серповидна, то при ручной подаче у ра-
У
---;—х8
~х5 —Z
*7^
~-*з-
Тх2^
*-л
lS
11
Рис. 42. Определение центра дав-
ления штампа
4 А. Н. Малов
97
бочего обычно создается ложное впечатление, чТо он подал полосу
до упора.
Заклинивание полосы между направляющими линейками при
автоматической подаче может вызвать проскальзывание механизма
подачи, а следовательно, и перемещение полосы на величину,
меньшую шага подачи. Предотвратить брак по этим причинам можно
только тщательным контролем размеров и формы полос, поступаю-
щих на вырезку.
Еще одна причина получения деталей неправильной формы
характерна только для вырезки в штампах с пружинными направ-
ляющими линейками и автоматической валковой подачей. Если
штамп по отношению к подающим валкам поставлен косо, то в на-
чале подачи перекос полосы не сказывается, но как только полоса
выйдет из подающей пары валков и останется в тянущей паре вал-
ков, она давлением пружины направляющей линейки будет повер-
нута, в результате чего несколько деталей окажутся вырезанными
не по полному периметру. Очевидно, что правильной установкой
штампа в отношении валковой подачи можно легко устранить эту
причину брака.
В заключение остановимся на причинах получения деталей
неправильных размеров. Это может произойти, если пуансон после
заточки имеет выпуклый торец (выполнен по радиусу). Торец
такого пуансона в первый момент изгибает полосу материала и за-
тягивает ее в матрицу и только после этого вырезает деталь. Если
деталь выпрямить или если она по выходе из штампа выпрямится
в силу своей упругости, очевидно, что размеры детали не будут со-
ответствовать заданным размерам отверстия в матрице.
Пуансоны после заточки должны иметь прямолинейный или
вогнутый торец.
Причиной получения зазубрин по кромке детали является выкро-
шившаяся режущая кромка пуансона или матрицы. При вырезке
алюминиевых деталей и деталей из нержавеющей стали зазубрины,
помимо указанной причины, могут появляться вследствие налипа-
ния штампуемого материала на режущие кромки. Для исключения
налипания необходимо своевременно смазывать режущие кромки
пуансона и матрицы машинным маслом.
Смещение осей отверстий относительно контура штампуемой де-
тали и относительно друг друга происходит из-за неточной фикса-
ции детали в пределах зазоров между ею и фиксатором или ловителем
и пробитым отверстием.
Форма отверстий искажается, если она расположена от края
детали на расстоянии менее двух-трех толщин штампуемого ма-
териала
На стойкость мелких пуансонов большое влияние оказывают
конструкция и качество изготовления съемников Подвижный съем-
ник во избежание поломки пуансонов должен перемещаться по на-
правляющим.
98
ВЫРЕЗКА НА НОЖНИЦАХ
Для вырезки дисковых и фасонных заготовок используют ди-
сковые ножницы с одним (рис. 43, а) и двумя (рис. 43, б) наклонно
поставленными ножами и вибрационные ножницы (рис. 43, в). В
дисковых ножницах на рис. 43, а наклон нижнего ножа р составляет
20—30°, а в дисковых ножницах на рис. 43, б ножи расположены
под углом р = 45° и смещены по вертикали на величину с = (0,3-4-
4-0,35) S, а по горизонтали на b = (0,24-0,25) S. Наклонное распо-
ложение ножей позволяет легко поворачивать заготовку и вырезать
самые разнообразные детали с криволинейными контурами. Мини-
мальные радиусы кривизны контура вырезаемой детали (заготовки)
зависят от диаметра дисковых ножей и составляют 30—90 мм при
диаметре ножей 50—125 мм. Чем больше диаметр ножей и толще
Рис. 43. Схема ножниц для вырезки фасонных заготовок
вырезаемая деталь, тем больше минимальный радиус кривизны
у вырезаемой детали. Вырезка фасонных заготовок на ножницах
с наклонно поставленными ножами производится по разметке с пе-
ремещением заготовок вручную, а кругов — на специально уста-
навливаемых устройствах с перемещением заготовки автоматически.
Скорость резания на дисковых ножницах с наклонно поставлен-
ными ножами составляет 4—8 м!мин. Ножи для ножниц с наклонно
поставленными ножами (см. рис. 43, б) имеют угол резания б =
— 75 -г- 95°, у дисковых ножниц с одним наклонным ножом (см.
рис. 43, о) 6 — 85 4- 87°. Диаметр ножей D — (204-15) S. Ножи
изготовляют из стали У8А, Х12Ф1, термически обрабатывают до
твердости HRC = 58-4- 62. Потребное усилие для резки на этих
ножницах рассчитывается по формуле
р___0,55Чтв
tga ’
а — угол захвата;
. с4 S
cos а — 1------.
Вибрационные ножницы используют для вырезки заготовок
(деталей) из листового материала толщиной до 6 мм, имеющих кри-
4*
59
волинейную форму с малыми радиусами закругления, для вырезки
внутренних контуров (фасонных отверстий), а также для надрезки
заготовок.
Вибрационные ножницы имеют два коротких ножа специальной
формы (см. рис. 43, в), из которых нижний неподвижный, а верхний
имеет 2000—7000 и более возвратно-поступательных движений
в минуту. Наличие ножей небольшой длины (35—45 мм) специальной
формы (угол створа ср = 20 ч- 30°) и незначительный заход ножей
друг за друга позволяют вырезать контуры по кривым малых ра-
диусов (12—15 мм), а при вырезке внутренних контуров (отверстий)
не прибегать к предварительному сверлению. Работа на вибра-
ционных ножницах производится по разметке или по специальным
шаблонам-копирам.
Недостатками вибрационных ножниц, ограничивающими их при-
менение, являются быстрое затупление ножей, заусенцы и зарубы
по линии вырезки контура заготовки (детали), вызывающие необ-
ходимость последующей ручной опиловки или зачистки контура за-
готовки.
Ножи для вибрационных ножниц имеют угол резания у верхнего
ножа 6 — 80 ч- 82°, а у нижнего 82—86°, передний угол у — 4 ч- 7°
и угол створа ср = 20 ч- 30э. Зазор между ножами в плоскости,
перпендикулярной к движению, составляет (0,06-4-0,07) S. Мате-
риал ножей — сталь У8А, 6ХС и Х12Ф1. Потребное усилие для
резки (в кГ) на вибрационных ножницах рассчитывается по формуле
Р = S2oe.
СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ~
Одним из путей расширения области применения холодной
штамповки является замена отдельных операций резания при из-
готовлении деталей на металлорежущих станках. К числу таких
операций в первую очередь следует отнести пробивку отверстий
во фланцах втулок, замену фрезерования фасонных фланцев вырез-
кой, обрезку граней на гайках и болтах вместо фрезерования, сня-
тие фасок, лысок и прорезку пазов у корончатых и круглых гаек
вместо фрезерования и т. д.
В настоящее время на отдельных приборостроительных заводах
широко заменяют обработку резанием холодной штамповкой, неко-
торые примеры такой замены приводятся ниже.
Фаски на плоских деталях, лыски на валиках и пазы незамкну-
того контура (шлицы на корончатых гайках, втулках с торцовыми
пазами) и подобных им деталях обрабатывают на большинстве за-
водов фрезерованием. Эта работа более производительна на штам-
пах, схемы которых показаны на рис. 44 и 45. Штампы на рис. 44, а, б
предназначены для выполнения фасок на пластинах.
В первом штампе (см. рис. 44, а) есть пуансон, а матрица отсут-
ствует. Заготовку устанавливают на подставку 1 под заданным
10Q
Рис. 44. Штампы для снятия фасок на плоских деталях
малых и средних размеров:
а — одноместный; б — двухместный
Рис. 45. Штамп для снятия лысок на осях и валиках;
а — общий вид; б — обрабатываемая детали
углом а и зажимают прижимом. При опускании верхней части
штампа пуансон 3 срезает фаску на заготовке. После снятия детали
цикл повторяется.
Во втором штампе (см. рис. 44, б) одновременно срезаются фаски
у двух заготовок. Заготовки ставят на подставку 1, где от поворота
их предохраняет козырек 2. При опускании верхней части штампа
на матрице 4 пуансонами 3 срезаются фаски. Штамп с сопряженными
рабочими деталями (см. рис. 44, б) дает более качественную поверх-
ность среза, чем только с одним пуансоном (см. рис. 44, а).
Штампы для снятия лысок на осях и валиках (рис. 45) состоят
из матрицы 1 и подставки 4, куда вставляется штампуемый валик,
рукоятки 2 для заталкивания до упора и пуансона 3. Пуансон 3
в зависимости от типа валика имеет вид одностороннего или виль-
чатого ножа.
На подобных штампах прорезают шлицы в стержнях заклепок.
В штампах для этих деталей необходимо особое внимание обратить
на надежность крепления заготовки и правильный выбор материала
для пуансонов.
Опыт эксплуатации описываемых штампов показывает, что пуан-
соны следует изготовлять из стали ХВГ и термически обрабатывать
до твердости HRC = 58 -=- 62.
Штампы могут успешно применяться для прорезки пазов (шли-
цев) у корончатых гаек с диаметром резьбы более 20 мм.
Рассмотренные приемы штамповки позволяют во многих случаях
отказаться от обработки резанием и, не снижая качества, повысить
производительность труда в 4—8 раз..
ОБРЕЗКА
Обрезка применяется для удаления неровных краев у полых де-
талей (заготовок) после вытяжки, формовки или отбортовки, рельеф-
ной штамповки, выдавливания, а также для удаления излишков
материала (заусенца) после других различных операций объемной
штамповки (холодной или горячей).
Значения припусков на обрезку приводятся при рассмотрении
основных операций, которые вызывают необходимость обрезки.
Например, припуск для обрезки вытянутых деталей приводится
в гл. «Вытяжка», прессованных деталей — в гл. «Прессование»
и т. д.
Полые детали обрезают на специальных обрезных станках,
дисковых ножницах с одним или двумя наклонно поставленными
ножами, вибрационных ножницах, универсальных металлорежу-
щих станках (токарных, сверлильных и фрезерных) и на кривошип-
ных и эксцентриковых прессах в штампах.
Обрезка на специальных станках применяется в массовом
производстве главным образом деталей, имеющих формы поверхно-
стей вращения, и реже деталей овальной, прямоугольной и квадрат*
102
Ной формы. Обрезка осуществляется Дисковыми ножами. Точность
обрезки производится по 5—7-му классам точности. Обрезка на нож-
ницах применяется для средних и крупногабаритных деталей после
вытяжки и формовки, особенно если детали сложной конфигурации
или коробчатые. Точность обрезки — по 7—9-му классам точности.
В дальнейшем рассматривается обрезка только в штампах.
Установочную базу для обрезки в штампах выбирают в зависимости
от требуемого положения обрезаемого контура по отношению
к другим поверхностям заготовки, допускаемых отклонений разме-
ров, эксцентричности и т. п. Для фиксации обрезаемой заготовки
используют наружный, внутренний контуры заготовки или предва-
рительно пробитые отверстия.
Обрезку полых заготовок с фланцем производят на штампе типа,
показанного на рис. 46. Обрезку фланца осуществляют, если вы-
тяжку производят в штампах простого дей-
ствия или комбинированных штампах сов-
мещенного действия. В зависимости от
высоты обрезаемой детали (заготовки) штам-
пы бывают с верхним или нижним распо-
ложением обрезной матрицы.
В результате обрезки фланца на штампе
(см. рис. 46) на пуансоне 1 остается кольце-
вой отход, для удаления которого приме-
няют съемники или разрубные ножи 2 зу-
билообразной формы. Отход разрезают на
две или три части в зависимости от числа
ножей. Чтобы ножи не тупились от удара
о верхнюю плоскость обрезной матрицы
Рис. 46. Штамп для об-
резки заготовок с фланцем
3, их высота несколько меньше обрезного пуансона; отход они раз-
резают после того, как на обрезном пуансоне наберется несколько
кольцевых отходов. Усилие обрезки для штампов такого типа при
выборе пресса рассчитывают по формулам для вырезки (стр. 59),
но с учетом добавочного усилия, затрачиваемого на разрезку отхода.
Если на фланце или дне заготовки, подлежащей обрезке, имеются
отверстия, целесообразно обрезку фланца и пробивку отверстий
совместить, т. е. производить эти операции одновременно в одном
комбинированном штампе совмещенного действия.
Точность обрезки для деталей с круглым фланцем соответствует
4—5-му классам точности, а с фасонным или граненным фланцем —
5—7-му классам точности. Указанный способ может быть использо-
ван для деталей любых размеров и масштабов выпуска.
К указанным выше штампам относятся штампы для обрезки за-
готовок после объемной штамповки (рис. 47). Усилие для обрезки
рассчитывается по формуле для вырезки (стр. 63). Режущий
контур отверстия матрицы изготовляется по размерам заготовки,
а контур пуансона отличается от матрицы на величину зазора
Z = 0,3 -г- 0,5 мм. Пуансон имеет углубление по форме заготовки.
103
Матрицы выполняются цельными или разъемными. Точность обрез-
ки в зависимости от размеров и сложности заготовки соответствует
5—7-му классам точности.
Помимо обрезки заусенцев, штампы, подобные тем, которые пока-
заны на рис. 46 и частично на рис. 47, могут быть использованы для
образования (обсечки) граненых головок и высаженных заготовок.
Обрезка граней на штампах может быть применена, если в результате
высадки получают круглую головку и на заводе отсутствуют спе-
циальные прессы для обрезки (обсечки).
Обрезка заготовок без фланца, т. е. с гладкими стенками, может
осуществляться несколькими способами.
Первый способ — обрезка частями, т. е. последовательным пово-
ротом обрезаемой заготовки относительно неподвижного и подвиж-
ного специальных ножей штампа, выполненных по форме заготовки.
Основными недостатками этого способа является малая произво-
дительность и неровная кромка у детали после обрезки вследствие
Рис. 47. Схема штампа для обрезки после горячей [или
холодной объемной штамповки
погрешности, связанной с неточной ее установкой. Этот способ
применяется при малом числе обрезаемых заготовок небольшого
и среднего размеров, у которых обрезаемые кромки (не находящиеся
в одной плоскости) имеют ступенчатую или фасонную форму.
Второй способ — обрезка предшествует последней вытяжке
или калибровке. В этом случае на предпоследней вытяжке или
перед калибровкой заготовку изготовляют с малым фланцем, затем
на обрезном штампе (см. рис. 46) ее обрезают и подвергают вытяжке.
Так как вытяжка происходит при малой степени деформации, по-
лучают деталь с относительно ровным краем. Этот способ может
быть рекомендован для небольших деталей из тонкого материала и
деталей с грубыми допусками по высоте. Особенно широко им поль-
зуются при изготовлении деталей на многооперационных вытяжных
прессах-автоматах или деталей со ступенчатым торцом.
Второй способ позволяет получать цилиндрические детали с
любой формой кромки со стороны открытого конца, включая и
детали с узкими пазами по кромке. Точность по высоте соответ-
ствует 7—9-му классам точности.
Третий способ — обрезка совмещается с вытяжкой. Существует
несколько конструктивных решений штампов для такой обрезки.
104
Если производится вытяжка с утонением „(деталь имеет разную
толщину дна и стенок) и толщина стенки у вытягиваемой детали
менее 1,5 мм, на вытяжном пуансоне делают выступ (рис. 48, а),
диаметр D которого больше внутреннего диаметра d обрезаемой
заготовки, но несколько меньше рабочего диаметра вытяжной мат-
рицы. При вытяжке (когда заготовка уже вытянута на требуемую
длину) кольцевой уступ А на пуансоне, входя в цилиндрическую
часть матрицы, сжимает стенки вытянутой заготовки обычно более
чем на половину их толщины, и от заготовки отделяется (откусы-
вается) кольцевой отход. Для легкого удаления отхода и детали
Рис. 48. Обрезка одновременно с вытяжкой:
а — при вытяжке с утонением; б — при вытяжке без утонения; в — при вытяжке
без утонения из полой заготовки
вытяжку и обрезку наиболее целесообразно производить на гори-
зонтальных прессах.
На вертикальных прессах необходимо устанавливать специаль-
ные сбрасыватели для отхода.
Ориентировочно усилие Р обрезки в процессе вытяжки рас-
считывают по формуле
Р =- LtaJi,
где L — периметр обрезки в мм\
t — толщина стенки в мм\
k—коэффициент, принимаемый 1,65—1,8.
При этом способе обрезки необходимо следить за состоянием
кромки (остротой) уступа на пуансоне. Затупление режущей кромки
приводит к образованию заусенцев и неровному торцу.
Заготовки со стенкой толщиной 0,3—1,5 мм, вытягиваемые без
утонения стенок, рекомендуется обрезать на штампе, приведенном
на рис. 48, б.
В начале рабочего хода ползуна пресса пуансон-матрицей 1
на матрице 2 вырезается заготовка, которая затем из-под прижим-
ного кольца 3 обтягивается по вытяжному пуансону 4. В конце
вытяжки пуансон-матрица 1 срезает излишек материала с помощью
режущей кромки обрезного пуансона 5.
105
Для обрезки в процессе вытяжки из полой заготовки исполь-
зуют штамп, схема которого показана на рис. 48, в. Здесь заготовка,
имеющая вид колпачка, фиксируется кольцом 6; вытяжка осущест-
вляется матрицей 9 и пуансоном 7, а обрезка — пуансоном 8 и
матрицей 9. Такой способ обрезки применяют при значительной
разнице диаметров предварительной и окончательной вытяжки.
Если разница в диаметрах вытяжек незначительна, заготовку
следует располагать вниз дном. Обрезку в процессе вытяжки целе-
сообразнее применять для деталей без фланца, цилиндрических.
Второй и третий способы, называемые чаще обрезкой в штампах
со скругленной кромкой матрицы, используются не только для
цилиндрических деталей, но и деталей коробчатой формы из алюми-
ния и алюминиевых сплавов толщиной до 2 мм, малоуглеродистой
стали толщиной до 1,5 мм и нержавеющих сталей 0X18TI, 1Х18Н9Т,
1Х14Г14НЗ и других толщиной до 1,2 мм.
Зазор между матрицей и вытяжным пуансоном определяется по
формулам, приведенным в третьей 1 главе, а между пуансоном обрезки и
матрицей составляет (0,02-т-0,04) S. Радиус скругления вытяжной
матрицы может быть рассчитан по эмпирической формуле [79]:
ЯЛ = (2,65 + МИ4--Ц^)Г$,
где dH — диаметр вытягиваемой детали; для коробчатых деталей
= 2гу (гу — радиус углового закругления детали);
k — коэффициент, принимаемый для обрезки одновременно
с вытяжкой цилиндрических и коробчатых деталей из
плоской заготовки равным 0,035; для обрезки одновремен-
но с вытяжкой из полой заготовки 0,06;
т — коэффициент вытяжки (см. третью главу).
В процессе обрезки матрица испытывает значительные распор-
ные усилия, поэтому при обрезке коробчатых крупногабаритных
деталей на штампах с секционными матрицами крепление послед-
них надо осуществлять способами, обеспечивающими высокую
жесткость.
В штампах для крупных деталей пуансон укрепляют в верхней
части штампа, а матрицу — в нижней. Пуансон, как правило,
делается из двух частей — обрезного кольца и вытяжного пуан-
сона. Такое исполнение пуансона позволяет многократно затачивать
обрезное кольцо. Четвертый способ — обрезка в специальных
штампах с планетарным движением режущих деталей.
Штамп на рис. 49, а имеет планетарное движение рабочих ча-
стей, осуществляющих обрезку, и используется для обрезки полых
деталей, главным образом коробчатых со стенками толщиной
до 3 мм. Штамп работает следующим образом. Предварительно вы-
тянутая заготовка закладывается в матрицу 8 донышком вниз на
выталкиватель 7, расположенный на слабых пружинах сжатия.
106
При опускании ползуна пресса, а значит и верхней части штам-
па ловитель 9 фиксирует заготовку и вводит её в матрицу на глу-
бину (высоту готовой детали), ограничиваемую упорами 10. Не-
обходимо отметить, что ловитель относительно пуансона 1 может
перемещаться в горизонтальной плоскости. Свобода перемещения
Рис. 49. Штамп для обрезки прямоугольных коробок по высоте
достигается благодаря достаточно большим зазорам между отвер-
стиями в ловителе и винтами 11. При дальнейшем опускании верх-
ней части штампа вниз происходит обрезка заготовки благодаря
горизонтальному перемещению матрицы копирами 6, смонтирован-
ными на матрицедержателе 3. Копиры, опускаясь вниз, скользят
по четырем кулачкам 2.
Матрицедержатель 3, имеющий соответствующий профиль по
четырем сторонам, опускаясь вниз, скользит по четырем кулачкам 2,
107
перемещая матрицу 8 относительно пуансона 1 в горизонтальном
направлении. Таким образом осуществляется срез стенок коробки.
При подъеме ползуна пружины 4 через траверсу 5 поднимают
матрицу в первоначальное положение. Выталкиватель 7 выталки-
вает из матрицы обрезанную деталь, которую удаляют со штампа
пинцетом или сжатым воздухом. Величина перемещения в горизон-
тальной плоскости матрицы с матрицедержателем относительно
пуансона должна быть равна удвоенной или утроенной толщине
стенки обрезаемой заготовки. На рис. 49, б показаны в плане обре-
заемая заготовка, копиры 6 и кулачки 2. При проектировании
противолежащих пар копиров А — В и С — D должны исходить
из того, чтобы между ними и кулачками всегда был контакт. При
ходе матрица перемещается по сторонам В и С в положение, указан-
ное штриховой линией. Вначале обрезается припуск на угле I и на
сторонах В и С, затем при дальнейшем опускании верхней плиты
штампа обрезается угол II со сторонами А и D и, наконец, припуск
на углах III и IV. Такой способ обрезки применяют в крупносерий-
ном и массовом производстве для деталей средних размеров. Точ-
ность обрезки по высоте соответствует 7—9-му классам точности.
Глава
третья
ЗАЧИСТКА
ЗАЧИСТКА ПО НАРУЖНОМУ КОНТУРУ
СНЯТИЕМ ПРИПУСКА
*Эачистку по наружному контуру снятием припуска применяют
*^для деталей с периметром до 300 мм, толщиной до 10 мм в
случаях, когда требуется повышенное качество поверхности среза,
когда контур детали или его элемент являются базой для дальней-
шего выполнения ряда операций с высокой точностью и когда тре-
буется повышенная точность наружного контура на штампуемых
деталях (3—4-й классы).
Конструкция зачищаемых деталей должна быть жесткой. На-
пример, длинные пазы, отделенные от наружного контура детали
Рис. 50. Процесс зачистки снятием припуска:
а — последовательность процесса резания на обычной матрице; б — по-
следовательность процесса резания на ззчистной матрице с заваленной
кромкой
узкой перемычкой, не поддаются зачистке, так как пуансон, входя
в паз, раздвигает его, не снимая стружки, а после удаления пуан-
сона из детали паз принимает первоначальные размеры.
Зачистка со снятием припуска осуществляется резанием со
снятием стружки. В отличие от резания резцом в штампах стружка
чаще всего снимается по замкнутому контуру. Схема процесса
резания при зачистке со снятием припуска показана на рис. 50, а.
Процесс зачистки состоит в том, что предварительно вырезанная
и выправленная заготовка, уложенная в фиксатор штампа под
действием пуансона 1, погружается в матрицу 2, режущая грань
которой врезается в металл, сминая его, и постепенно отделяет
109
от слоя (припуска), подлежащего удалению, первый, второй и т. д.
элементы л, которые перемещаются в радиальном направлении по
стрелке F. Последний элемент стружки в конце процесса отделя-
ется от зачищаемой детали несколько иначе, чем в начале и сере-
дине процесса резания. В конце зачистки из-за отсутствия противо-
давления со стороны верхнего слоя стружки последний элемент
скалывается не под углом, как ранее, а вырубается с очень малым
зазором (между пуансоном и матрицей), что приводит к неудовлет-
ворительной поверхности среза и к образованию вырывов в теле
детали. Величина вырывов при прочих равных условиях будет тем
больше, чем больше припуск на зачистку. Поэтому у большинства
зачищенных деталей в верхней плоскости имеется шероховатый
поясок.
При установке заготовок следует учитывать направление за-
чистки. Для деталей с толщиной более 3 мм направление зачистки
должно совпадать с направлением вырезки, т. е. та сторона детали,
которая при вырезке обращена к матрице, должна и при зачистке
прилегать к ней, а при зачистке деталей толщиной менее 3 мм
лучшие результаты дает зачистка в направлении, обратном направ-
лению вырезки. В этом случае происходит не только зачистка, но
и правка зачищаемой детали. Если зачистка производится на вибро-
прессе, направление зачистки независимо от толщины детали долж-
но совпадать с направлением вырезки.
Рассмотренный процесс зачистки используется для латуни,
нейзильбера и алюминия; при зачистке стальных деталей, особенно
из стали 20Г, У10А, ШХ15, следует применять матрицу с завален-
ной кромкой (рис. 50, б). В таких матрицах в верхней плоскости
происходит снятие стружки, а на скошенной кромке А — обжатие
(коническая поверхность). Угол развала а и высота h, на которой
матрица имеет коническую поверхность, зависят от толщины зачи-
щаемой детали * и имеют следующие значения:
S в мм До 1 1—2 2-3 3—4 4-5 5—6 6—7 7—8 8—10
а 6° 6° 7° 7°30' 7°30' 7°30' 7”30’ 7°30' 8°
h в мм 0,3 0,7 ОД—1 1,1—1,5 1,6—1,8 1,9—2,5 2,6—3 3,1-4 4,1—5,5
Зачистка по наружному контуру снятием припуска может
осуществляться на обычных кривошипных прессах и на вибрацион-
ных прессах. Сущность метода вибрационной зачистки заключа-
ется в том, что пуансон (или матрица, если она укреплена на пол-
г = (0,1 -з- 0,2)Л; чем толще материал, тем меньше коэффициент при h.
110
зуне) в процессе поступательного движения совершает быстрые
колебания (800—1000 в минуту) и погружается за каждое колебание
на 0,05—0,07 мм. В результате нажатий, следующих друг за другом,
заготовка проталкивается в матрицу, а припуск от нее отде-
ляется при благоприятных для пластической деформации и обра-
зования среза условиях, т. е. без вырывов, сколов, что наблю-
дается при зачистке сталей У10, 65Г, 4X13 на универсальных
прессах.
Устройство для вибрационной зачистки деталей приведено на
рис. 51. Пуансон 1 закреплен в вибрационном
шипным валом 3 сообщается возвратно-посту-
пательное движение с определенными частотой
и амплитудой. На колебательное движение
пуансона накладывается необходимое для сня-
тия припуска с заготовки поступательное пе-
ремещение главным ползуном 4, приводимым
в действие кривошипным валом 5.
Режим вибрационной зачистки: 10—20 ко-
лебаний инструмента на 1 мм рабочего хода
при колебаниях вибрационного ползуна с ча-
стотой 20—30 гц и соответствующем числе
ходов главного ползуна. При этом способе
зачистки пуансон не доходит до поверх-
ности матрицы на 0,05—0,1 мм. При вибро-
зачистке вначале происходит вдавливание
ползуне 2, криво-
Рис. 51. Схема пресса
для вибрационной за-
чистки
заготовки в матрицу без образования стружки;
затем отделяется стружка, причем она зави-
вается по рабочей плоскости матрицы. Далее
отделение стружки сочетается со сдвигом
металла и, наконец, остаток срезается с образованием трещины.
Исходя из требований к шероховатости поверхности и точности
размеров детали по контуру производят однократную или много-
кратную зачистку. Дать исчерпывающие указания о числе операций
трудно, этот вопрос приходится решать применительно к каждому
конкретному случаю. Исходя из практики ряда заводов можно
сделать следующие общие замечания. Однократную зачистку сле-
дует применять для деталей с плавным очертанием наружного
контура (радиусы сопряжения элементов контура больше 4—5 тол-
щин зачищаемой детали или углы больше 90° и закруглены по ра-
диусу) при условии, что толщина зачищаемой детали меньше 5 мм,
а при использовании матриц с заваленной кромкой — и для дета-
лей больших толщин.
Многократную зачистку следует применять для всех деталей
толщиной более 5 мм, для деталей со сложной конфигурацией и
деталей с острыми углами, а если по условиям эксплуатации детали
утяжка (завал) недопустима, — то для всех деталей независимо от их
толщины.
111
Указанные параметры зачищаемых деталей даны для обычных мат-
риц и матриц с заваленной кромкой при условии, что зачистка осу-
ществляется на обычных прессах. Зачистка на вибропрессах незави-
симо от формы и толщины детали чаще выполняется однократной.
Все сказанное относилось к заготовкам, полученным вырезкой
по всему наружному контуру (раскрой с перемычками). Если за-
готовка под зачистку получена вырезкой по части наружного контура
(малоотходный или безотходный раскрой), то вследствие ухудшен-
ной поверхности среза и пониженной точности размеров зачистку
желательно производить в две операции. Опыт показывает, что если
нужна многократная зачистка, число зачистных операций должно
быть не более двух, так как дальнейшее их увеличение при постоян-
ном припуске не повышает точности обработки.
Необходимыми условиями качественной зачистки по наружному
контуру, помимо зачистных операций, являются обязательная прав-
ка заготовок и правильный выбор припуска А., под зачистку. При-
пуском под зачистку называется разность между наименьшим раз-
мером заготовки, поступающей на зачистку, и наибольшим разме-
ром детали, получаемой после зачистки.
Величина припуска под зачистку и его распределение по контуру
зачищаемой детали оказывают существенное влияние на чистоту
поверхности среза и точность размеров.
Величина припуска под зачистку зависит от погрешности формы
заготовки, поступающей на зачистку, состояния поверхности среза
и способа базирования заготовки в зачистном штампе.
Таблица 14
Двусторонние припуски на зачистку снятием припуска в обычных
матрицах
Толщина детали в мм Припуск на зачистку в мм
Латунь, нейзяльбер, мягкая сталь, алюминий Сталь средней твердости Твердая углеродистая и высоколегированная стали
min max min max min max
0,5—1,4 0,1 0,15 0,15 0,2 0,15 0,25
Свыше 1,4 до 2,8 0,15 0,2 0,2 0,25 0,2 0,3
» 2,8 » 3,8 0,2 0,25 0,25 0,3 0,25 0,35
» 3,8 » 5,2 0,25 0,3 0,3 0,35 0,3 0,4
» 5,2 » 7,0 0,3 0,35 0,4 0,45 0,45 0,5
7,0 » 10 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,6
Примечание. При многократной зачистке общая толщина сни-
маемого слоя может быть рассчитана по формуле
ДЕ = Д3 (0,7л + 0,3) + Z,
где п—число зачистных операций;
Z — величина скола, равная зазору между пуансоном и матрицей
(см. табл. 10).
112
Величину двустороннего припуска для зачистки в обычных
матрицах Аэ можно определить по табл. 14;” если имеет место дву-
кратная зачистка, то припуск на первую зачистку следует назна-
чать по таблице, а припуск на вторую и последующую зачистки
брать на 40% меньше, чем на первую.
Распределение припуска под зачистку следующее. Если кон-
тур плавный с радиусами закругления более 55, распределение
равномерное; если заготовка получена безотходной вырезкой или
отрезкой, зачистка осуществляется в две операции, припуск рас-
пределяется в зависимости от контура зачищаемой детали, и,
наконец, если контур зачищаемой детали сложной формы или име-
ет острые или тупые углы, за-
чистка осуществляется в две опе-
рации. Распределение припуска
показано на рис. 52.
Если деталь подвергается
однократной зачистке в матри-
цах с разваленной кромкой, при
определении размеров матрицы
необходимо, чтобы припуск на
обжатие составлял не более
0,04—0,25 мм на сторону для
деталей толщиной до 5 мм и
0,25—0,8 мм для деталей толщи-
ной свыше 5 мм. При зачистке
Рис. 52. Распределение припуска под
зачистку
па вибрационных прессах припуск может быть рассчитан из вы-
ражения
Л3 = (0,012 4-0,02)5.
Для особо точных деталей величина припуска должна быть
увеличена.
Знание величины припуска под зачистку дает возможность
определить размеры пуансона и матрицы вырезного штампа, а зна-
ние процесса зачистки позволяет определить размеры пуансона
и матрицы зачистного штампа. Для удобства пользования расчет-
ные формулы приведены в табл. 15.
На ряде заводов зазор Zmlll берут в 2 раза меньше значений ZmIn,
приведенных в табл. 10.
Способ уменьшения величины Zrain еще недостаточно проверен
в производстве. Усилие зачистки меньше усилия вырезки при всех
прочих равных условиях и составляет 30—37% усилия вырезки.
Усилие в кГ для зачистки по наружному контуру снятием при-
пуска находим из формул:
для штампов обычных, работающих на провал,
Ра = ALocp (1 +с);
из
для штампов, имеющих матрицу с заваленными кромками (для
стали),
Р = ALocp/(,
где А — односторонний припуск, снимаемый при зачистке, в мм
(А - 0,5А3);
L — длина периметра зачищаемой детали в мм\
с — коэффициент, принимаемый для стали 1,0—1,2, латуни
1,5, алюминия 3,0—3,6;
/< — коэффициент, равный для стали 2,4—2,6, для алюминия
4,6—5,0.
Таблица 16
Размеры пуансонов и матриц вырезных и зачистных штампов для
деталей, подзергаемых зачистке снятием припуска, в мм
Вырезной штамп для заготовок
Определяемые величины под зачистку под многократную зачистку Зачистной штамп
Размер матрицы d =й + Д +Zmi„ М 1 3 1 ПИП йж=й+иД3+^ш!п d ~ d,- м шш
Размер пуансона &П — & 4“ ^3 — —
Зазор (двусто- ронний) между пуансоном и матрицей Zmin (По табл- 10) Zmin (по табл’ 10) Для малогабарит- ных деталей Zg = 0,006 4- 4- 0,01 мм и для среднегабаритных деталей Z3 = 0,008 4- 4- 0,03 мм
Припуск под за- чистку Л3 (по табл. 14) Д3 (по табл. 14) —
Суммарный при- пуск на зачистку Д X ~ ^min + Д3 ДХ ==-Zm5n+ иДз —
Примечания: 1. При определении размеров рабочих частей за-
чистного штампа следует учитывать, что размер детали по выходе из
матрицы увеличивается на 0,005—0,02 мм.
2. Обозначения в формулах: Дз — припуск на зачистку; Zrain — наи-
меньший зазор между пуансоном и матрицей в вырезном штампе;
d — наибольший предельный размер детали после зачистки; п — число
зачистных операций; dlnln — наименьший предельный размер детали;
Zg — зазор между пуансоном и матрицей в зачистном штампе.
При зачистке деталей с выталкиванием на поверхность матрицы
(с прижимом) формула усилия имеет вид
Ps = ALoep(14-c)+2Q,
где 2Q — сумма усилий на сжатие пружин в кГ.
114
ШТАМПЫ ДЛЯ ЗАЧИСТКИ
Штампы для зачистки аналогичны вырезным штампам, но их
всегда изготовляют с направляющими колонками, расположенными
симметрично оси или по диагонали штампа (для виброзачистки
следует применять блоки с колонками и втулками с шариками, т. е.
направляющие устройства, как у твердосплавных штампов). Верх-
нюю часть штампа с ползуном пресса для увеличения срока служ-
бы штампа желательно соединять при помощи плавающего хвосто-
вика.
Если зачищаемая деталь не имеет отверстий, размеры ее в плане
малы (ширина в наиболее узком месте не более 5—8 толщин) и
толщина более 1,0—1,5 мм, следует применять штампы, работающие
на провал. Во всех остальных случаях независимо от толщины и
размеров в плане зачищаемой детали необходимо применять штампы
с прижимом заготовки. Конструкция штампов с прижимом заго-
товки является более сложной и менее производительной по срав-
нению со штампами, работающими на провал, но они обеспечивают
большую точность, так как заготовка в процессе зачистки остается
плоской.
Способ фиксирования заготовки в зачистном штампе относи-
тельно пуансона и матрицы оказывает сильное влияние на каче-
ство поверхности среза, точность размеров зачищаемой детали
и производительность. В штампах для зачистки со снятием припуска
используют раздвижные, выдвижные, съемные, постоянные пла-
ночные фиксаторы и штифты; некоторые из них показаны на рис. 53.
При ручной загрузке заготовок и при условии, что к шероховатости
поверхности среза и точности размеров требования невысокие,
используют раздвижные, выдвижные и съемные фиксаторы. При
ручной и автоматической загрузке и повышенных требованиях к
качеству поверхности среза и точности размеров используют посто-
янные фиксаторы. И, наконец, если на зачищаемой детали имеются
отверстия, то их следует использовать для фиксации, установив на
прижим штифты. Способ удаления стружки, срезанной в процессе
зачистки, оказывает влияние на производительность труда. Наибо-
лее совершенным способом удаления стружки в зачистных штампах
следует считать выбрасывание ее струей сжатого воздуха, подава-
емого в рабочую зону штампа.
Зазор между пуансоном и матрицей при зачистке не зависит от
толщины зачищаемой детали и составляет 0,006—0,01 мм для
малогабаритных деталей и 0,008—0,03 мм для среднегабаритных.
Зазор оказывает влияние на величину заусенца, появляющегося на
торцовой поверхности детали, соприкасающейся с пуансоном,
поэтому он должен быть минимальным.
В случае несимметричного расположения зачищаемых поверх-
ностей во время зачистки возникают односторонние усилия, сдви-
гающие деталь. Чтобы уравновесить действующие на заготовку
115
Рис. 53. Штампы для зачистки снятием приписка
усилия, следует зачищать противоположные части детали или весь
ее контур.
Рабочие части (матрицы и пуансоны) изготовляют из стали
9ХВГ, Х12ТФ.
В последнее время для повышения стойкости зачистных штампов
матрицы изготовляют из металлокерамических твердых сплавов
ВК12 или ВК15. Применение твердых сплавов позволяет увеличить
стойкость штампа для латунных деталей в 25—30 раз, а для сталь-
ных деталей до 50—60 раз. На рис. 53 приведено несколько наибо-
лее часто применяемых конструкций зачистных штампов.
На рис. 53, а показан штамп с выдвижным планочным фиксато-
ром. В этом штампе фиксатор 1 перемещается по поверхности матри-
цы 2 между направляющими планками 3. В положении загрузки
деталь в фиксаторе поддерживается лотком 4, верхняя поверхность
которого совпадает с поверхностью матрицы. Перемещение фикса-
тора ограничивается упором (штифтом) 5. Этот же упор обеспечи-
вает и грубую установку фиксатора относительно матрицы. Точное
же положение фиксаторной планки относительно пуансона и матри-
цы обеспечивается ловителями, установленными в верхней части
штампа и заходящими в соответствующие отверстия 6 фиксатора
и матрицы. Для повышения точности фиксирования необходимо
стремиться к тому, чтобы расстояние между ловителями было по
возможности большим.
Такие штампы наиболее целесообразно применять для зачистки
малогабаритных деталей небольшой толщины (менее 1 мм). Не-
достаток этой конструкции — затрудненная наладка.
Штамп, показанный на рис. 53, б, отличается от рассмотренного
наличием постоянного фиксатора, установленного на прокладки
таким образом, что между нижней поверхностью фиксатора 1 и
поверхностью матрицы 2 имеется зазор, величина’ которого несколь-
ко меньше толщины зачищаемой детали.
В рассмотренных штампах зачищаемая деталь проталкивалась
через матрицу, т. е. осуществлялась зачистка на провал, что допу-
стимо для деталей малых размеров. В остальных случаях применя-
ют зачистные штампы с прижимом. Типовой штамп для зачистки
с прижимом показан на рис. 53, в. Прижим работает от пружинного,
резинового буфера или от пневматической подушки (на рисунке
не показано). Эти штампы всегда выполняют с постоянным фикса-
тором или со штифтами на прижиме, если на зачищаемой детали
есть отверстия.
Штампы с прижимом независимо от размеров детали следует
рекомендовать в тех случаях, когда припуск менее 0,1 мм на сторону,
толщина детали менее 1,5 мм и зачистке подлежит часть контура.
В приведенных на рис. 53 зачистных штампах матрица распо-
ложена в нижней части. В тех случаях, когда необходимо выдер-
жать расстояние зачищаемых кромок относительно предварительно
пробитого отверстия, применяют штампы,, в которых матрица
117
расположена в верхней части. Зачистные штампы имели ручную за-
грузку заготовок. В условиях крупносерийного и массового про-
изводства они вытесняются штампами-автоматами и полуавтоматами,
Рис. 54. Зачистной штамп с двумя
матрицами для многократной зачистки
позволяющими повысить произ-
водительность труда в 2—4 раза
по сравнению с обычными.
Рассмотренные конструкции
штампов предназначались для
однократной зачистки. Много-
кратная зачистка производится
на этих же штампах или на
штампах с двумя матрицами.
Один из таких штампов, выпол-
няющий последовательно два
зачистных перехода за один ход
ползуна пресса, показан на
рис. 54. Зачищаемые заготовки
загружаются в гнездо фиксато-
ра 1 и пуансоном проталки-
ваются за ход пресса через
первую зачистную матрицу 2.
Последующие заготовки проталкивают предыдущие через вторую
зачистную матрицу 3. Стружка с первой матрицы сдувается сжа-
тым воздухом, а со второй удаляется самопроталкиванием. Для
разрубки стружки, что облегчает ее удаление, на поверхности
фиксатора 1 смонтирован нож 4, а на поверхности матрицы 2 — нож
5. Верхняя матрица изготовлена из легированной стали, а нижняя —
из твердого сплава.
ЗАЧИСТКА НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБЖАТИЕМ
Зачистку наружных поверхностей обжатием применяют для
плоских мелких деталей сложной конфигурации толщиной 3—7 мм.
Зачистка наружных поверхностей деталей из мягких материалов
обжатием отличается от обычного процесса зачистки тем, что в дан-
ном случае не имеет места отделение материала в стружку. Сущность
процесса зачистки наружных поверхностей обжатием состоит в том,
что предварительно вырезанная или изготовленная на металло-
режущих станках заготовка проталкивается пуансоном через мат-
рицу, имеющую рабочую полость в виде цилиндра с закругленными
рабочими кромками.
Если зачистка производится проталкиванием через матрицу
(на провал), толщина калибруемой детали изменяется неравномернс
и торцовые поверхности искажаются. В связи с этим зачистку обжа-
тием деталей во избежание искривления плоскостей и искажения
формы необходимо производить с подчеканкой на «жестком» вытал-
кивателе. Схема и размеры рабочей части такого штампа показань
118
на рис. 55. Рабочую часть штампа монтируют на блоке с направля-
ющими колонками. Заготовку укладывают в фиксатор 2, который
обычно из соображений безопасности работы делают выдвижным
или откидным (в рассматриваемом случае фиксатор выдвижной).
Применение выдвижного фиксатора облегчает удаление отштампо-
ванной детали. Заготовка из фиксатора пуансоном 1 пвоталкига-
ется через матрицу 3 и на ее закругленных кромках обжимается,
затем в конце хода она обжимается (чеканится) между торцом пуан-
сона и выталкивателем 4. Двусторонний зазор между матрицей
и пуансоном в штампах для зачистки принимают равным 0,01 —
0,02 мм.
Если обжатие происходит с подчеканкой, то усилие Р в кГ для
подбора пресса рассчитывают по
формуле
P — qF,
где q — удельное давление, прини-
маемое для мягкой стали
и латуни 35—45 кГ/мм\
для стали средней твердо-
сти 50 — 65 кПмм*\
F — площадь калибруемой за-
готовки в лш2.
Радиус закругления R для мат-
риц первой зачистки берется рав-
ным 3 мм, для второй зачистки
2,5 мм и, наконец, для третьей
Рис. 55. Схема штампа для зачист-
ки обжатием и подчеканки
1,75 мм. Протяженность рабочей полости матрицы берется (1,2-5-
1,5) S. Для получения чистой поверхности на зачищаемой детали
и исключения налипания материала на поверхность-матрицы шеро-
ховатость поверхности рабочей полости должна быть не ниже
9—10-го классов чистоты, а твердость HRC — 63 ч- 65. Матрицу
изготовляют из легированных сталей; для деталей простых конфи-
гураций матрицы изготовляют цельными, а для сложных — состав-
ными. Стойкость матриц в среднем составляет 25 000—30 000 де-
талей.
Количество операций при зачистке обжатием зависит от со-
стояния заготовки, величины припуска на зачистку, требований к
точности и чистоте поверхности изготовляемой детали и устанав-
ливается исходя из того, что припуск па каждой операции не дол-
жен превышать 0,2 мм на сторону.
Заготовка должна иметь срез, перпендикулярный к плоскости,
не имеющий на своей поверхности волосовин и задиров; кромки
нижней плоскости заготовки не должны иметь замятии, вмятин
и срывов углов. Срывы углов вызывают необходимость несколько
изменять форму заготовки, если на готовой детали нужно получать
острые углы менее 60°. В этом случае на заготовке, подлежащей
119
калибровке, вершину острого угла следует делать с закруглением
радиус которого около 1,5 мм, так чтобы высота хорды от образу-
ющих углов составляла 0,2—0,3 мм. Размер плоской заготовка
D3 в мм рассчитывают по формуле
Ds~ d — 0,8fi + Z+K,
где d — номинальный размер детали в мм\
б — допуск по размерам в мм\
Z — зазор между пуансоном и матрицей в вырезном штампе в мм\
К — дополнительный припуск, принимаемый 0,2—0,4 мм (чем
толще зачищаемая деталь, тем больше величина дополни-
тельного припуска К).
Чтобы гарантировать на заготовке, подвергаемой зачистке,
необходимый припуск, надо технологический зазор в вырезном
штампе выполнять за счет матрицы, а не за счет пуансона, как это
обычно делается при вырезке по наружному контуру.
Стальные заготовки, поступающие на зачистку обжатием не-
зависимо от числа операций, обезжиривают, фосфатируют или
омедняют и смазывают.
Фосфатирование и омеднение исключают налипание металла
заготовки на поверхность матрицы и способствуют получению чи-
стой поверхности.
ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Точность зачистки по наружному контуру со снятием при-
пуска зависит от ряда факторов, основными из которых являются:
а) размеры зачищаемой детали в плане, степень сложности кон-
тура детали и толщина ее;
б) механические свойства материала детали;
в) точность исполнения и правильность формы заготовки;
г) число зачистных операций (однократная или многократная
зачистка);
д) тип зачистного штампа (т. е. зачистка на провал или с при-
жимом) и точность его изготовления;
е) изменение размера детали по выходе из матрицы после
зачистки.
До настоящего времени отсутствует количественный анализ
каждого из приведенных факторов и не установлена степень вли-
яния их па точность; имеются лишь суммарные значения, приведен-
ные в табл. 16.
Качество поверхности среза после зачистки по наружной по-
верхности зависит от исполнения рабочих поверхностей пуансона
и матрицы, материала зачищаемой детали, величины припуска и
типа смазки.
При полированной рабочей поверхности матрицы (10-й класс
чистоты) и пуансона (9-й класс чистоты) высота неровностей по-
120
верхности среза зачищаемой детали составляет.. /?г — 4 10 мк
(что соответствует 6—8-му классам чистоты по ГОСТу 2789—59).
При доведенных рабочих поверхностях пуансона и матрицы по-
верхность среза зачищаемой детали составляет Rg = 5 -ь 10 мк,
что соответствует 6—7-му клас-
сам чистоты. Уместно указать, Таблица 16
что лучшее качество поверхно- Точность зачистки по наружному
сти получается у латунных де- контуру снятием припуска
талей, на класс ниже у деталей
из дуралюмина и мягкой стали.
В качестве смазки при зачистке
стальных деталей надо приме-
нять смесь керосина с минераль-
ным маслом, минеральное масло
или смесь сурепного масла с ми-
неральным, а для латуни — ке-
росин с добавлением 30 %-кого
скипидара. Виды и причины
брака при зачистке по наружной
поверхности снятием припуска
следующие:
1. Несоответствие размеров
зачищаемой детали чертежным
размерам. Этот вид брака имеет
место при неправильном изго-
товлении рабочих частей штам-
Толщина зачищае- мой детали в мм Размеры зачищаемой детали в мм
До 10 10 50 50-100
До 1,0 1,0-2,0 2,0—4,0 4,0—6,0 8,0—10,0 0,012 0,015 0,025 0,020 0,025 0,03 0,04 0,055 0,025 0,035 0,045 0,055 0,065
Примечания: 1. Приве- денные данные охватывают детали средней сложности. Для деталей сложной конфигурации точность ниже на 25%. 2. При зачистке в штампах на провал точность ниже на 25—30%.
па, смещении фиксатора штампа относительно пуансона и матрицы
и при недопустимом износе пуансона и матрицы.
2. Некачественная поверхность среза и вырывы на детали.
Этот вид брака возникает при неправильно выбранных припуске на
зачистку и числе зачистных операций и, наконец, при неправиль-
ной укладке заготовки в фиксатор штампа. Если припуск на зачи-
стку недостаточный, часть поверхности зачищаемой детали остается
незачищенной. Если припуск Дэ велик, на поверхности среза будет
шероховатый поясок и вырывы. Необходимо отметить, чтс, помимо
неправильно начисленного припуска, вырывы получаются, если
зачищаемую заготовку укладывают широкой стороной, т. е. блестя-
щим пояском, в сторону пуансона.
Только при правильно выбранном припуске получается каче-
ственная поверхность. Наконец, риски на поверхности детали
имеют место при наросте металла на пуансон в тех случаях, когда
рабочая поверхность пуансона не доведена.
3. Заусенцы по контуру зачищаемой детали. Этот вид брака
имеет место в тех случаях, когда зазор между пуансоном и матрицей
при изготовлении или в результате их износа велик.
4. Погрешность положения зачищенной поверхности относи-
тельно базовой плоскости. Этот вид брака бывает при отсутствии
121
строгой перпендикулярности между торцовой поверхностью пуансо
на и направлением его движения. Необходимо иметь в виду, чт<
зачищаемая деталь при соприкосновении с пуансоном всегда ус-
танавливается по его торцовой поверхности и в таком положена
проталкивается через матрицу.
ЗАЧИСТКА (КАЛИБРОВКА) ОТВЕРСТИЙ
Зачистку отверстий малого диаметра на штампах производят
после сверления или пробивки. Зачистке могут быть подвергнуты
отдельно взятые отверстия и группы отверстий одновременно.
Образование стружки при зачистке отверстий происходит таким
образом, как и при наружной зачистке, с той лишь разницей, что
последовательное образование кольцевых элементов стружки про-
текает внутри отверстия, вследствие чего стружка не разрывается,
а сохраняется целой в виде трубочки с блестящей внутренней и
Рис. 56. Схема зачистки отверстия:
1 — зачистные пуансоны; 2 — ловитель; 3. — зачищаемое от-
верстие
шероховатой наружной поверхностью. На рис. 56, а показаны в
увеличенном виде три последовательных момента образования
стружки.
Ввиду снятия малых припусков пуансон и матрица могут со-
прягаться режущими кромками при сквозном отверстии в матрице
диаметром в 1,2—1,3 раза больше калибруемого отверстия или по
лункам, сделанным в матрице. Диаметр лунки для выхода стружки
принимается равным D > 1,5 d (d — диаметр отверстия). При
зачистке пробитых отверстий деталь укладывается на матрицу за-
кругленными кромками к пуансону.
В тех случаях, когда зачищают отверстие с центрированием по
ловителю, припуск (в мм) на диаметр рассчитывается по формуле
у — 2 (е 0,05),
где е — смещение зачищаемого отверстия на одну сторону при
предварительном получении и установке при зачистке;
0,05 — гарантийный припуск.
122
Возможное смещение е (в мм) зачищаемого отверстия на одну
сторону определяется по формуле
„ ^шах — Йщ'П . . С . б . б'
где dmax — наибольший диаметр базового отверстия под ловитель
пуансона (рис. 56, 6) в мм;
d'min — наименьший диаметр ловителя в мм;
С — допуск на координаты между базовым и зачищаемыми
отверстиями, полученные в кондукторе или на штампе,
в мм;
С — допуск на координаты зачистного пуансона штампа
в мм;
6 — допуск на изготовление зачистного пуансона в мм;
6' — допуск на предварительно зачищаемое отверстие в мм.
Пример. Расчет припусков под зачистку отверстий.
Для отверстия диаметром 10 +о'|чо мм с допуском на координаты отверстий
•»_ 0,015 мм принимаем: диаметр ловителя 8z8;g?| мм, диаметр базового отверстия
8 |-° > мм.
Следовательно,
dmax = 8 + 0,1 = 8,1 мм;
^min = 8 — 0,015 = 7,85 мм;
С = 0,015 мм; С = 0,01 мм;
б = 0,003 мм; б = 4- 0,1 мм.
Тогда смещение зачищаемого отверстия относительно зачистного пуансона
па одну сторону составит
8,1 —7,985 , ПП1- . 0,01 , 0,003 ,
е = - — g-----1- 0,01э + —|- + 0,1 = 0,173 мм.
Отсюда припуск для зачистки на диаметр
у = 2 (0,173 + 0,05) = 0,446 мм,
принимаем у равным 0,4 мм.
Для зачистки без центрирования по ловителю оставляют при-
пуск, величина которого зависит от длины зачищаемого отверстия,
т. е. толщины детали; диаметра зачищаемого отверстия; механиче-
ских свойств материала детали; неточностей, допущенных при
подготовке отверстия под зачистку; способа зачистки.
Если величина припуска не перекроет накопившейся суммарной
ошибки при предварительной обработке, то после зачистки воз-
можно получение эллиптического отверстия.
Величину припуска при зачистке отверстия малого диаметра на
основании данных практики для отверстий длиной до 3,5 лш при
расстоянии между центрами не более 40 мм принимают после свер-
ления 0,1—0,15 мм на диаметр, а после пробивки — 0,15—0,2 мм.
Отверстия под зачистку, как указывалось, получают пробивкой
или сверлением,
123
Если диаметры отверстий в изготовляемой детали больше тол-
щины детали, их пробивают, а если меньше, их следует сверлить
по кондуктору или по кернам, т. е. по разметке. Разметка осущест-
вляется в керновочных штампах.
Применение операции кернения под сверление ограничивается
толщиной обрабатываемых деталей и составляет для деталей из
стали 3 мм, а из латуни и алюминия 3—5 мм. При сверлении без
кондуктора (по кернам) деталей большей толщины наблюдается
увод сверла более чем на 0,05 мм, что при точном сверлении недо-
пустимо.
Если в детали пробивают несколько отверстий, то на точность
и стабильность расположения отверстий влияет анизотропия мате-
риала обрабатываемых деталей.
Весьма важно ориентировать ослабленное сечение детали от-
носительно направления проката.
При выборе диаметра зачистных пуансонов необходимо учиты-
вать изменение отверстия после зачистки вследствие упругой дефор-
мации зачищаемой детали.
Диаметр зачистного пуансона D (в мм) определяют из выражения
/ 9 \
= — 6П,
где Do — номинальный диаметр зачищаемого отверстия в мм;
6 — допуск на отверстие в мм;
i — величина усадки отверстия в мм-,
— допуск на изготовление пуансона в мм.
Величина i для латуни составляет 0,007—0,012, для алюминия
0,005—0,01, для мягкой стали 0,008—0,015 мм.
Усилие Р (в кГ) для зачистки отверстий малого диаметра рас-
считывается по формуле
Р = ndyqn,
где d — диаметр зачищаемого отверстия в мм;
у — припуск на зачистку отверстия в мм;
q — удельное давление зачистки в кГ/мм2, значение которого
приводится в табл. 17;
п — число одновременно работающих зачистных пуансонов.
Таблица 17
Значения удельных давлений q в нГ/мм2в зависимости от сечения
стружки, снимаемой при зачистке, и толщины зачищаемой детали
Толщина зачищаемой детали в мм Сечение стружки / = itdy в мм%
0,05 0.1 0,15 0,2 0,25 0.27 0.3
0,4—0,5 200 180 160 140 120 ПО 100
0,6-2,0 215 195 170 150 125 115 105
2,1—3,0 230 205 180 155 130 120 ПО
124
Штампы для зачистки отверстий малого диаметра делают с
направляющими колонками. Эти штампы бывают с верхним и с
нижним расположением пуансонов. В штампе (рис. 57, о) пуансоны
/ вместе со съемником 2 расположены в верхней части штампа. За-
чищаемую деталь устанавливают на матрицу 3, где фиксируют по
технологическим отверстиям или по контуру. При опускании верх-
ней части штампа 4 деталь окончательно фиксируется ловителя-
ми, расположенными в верхней части штампа, и при дальнейшем
опускании происходит зачистка. Преимущества этой конструкции
состоят в соблюдении единой системы базирования и зачистки,
Рис. 57. Рабочая часть штампов для зачистки отверстий малого
диаметра:
а — с верхним и б — с нижним расположением пуансонов
что позволяет получить высокую точность межцентровых расстоя-
ний у отверстий.
В штампе на рис. 57, б матрица 3 закреплена в верхней части
штампа. Пуансонодержатель 5, прокладка 6, съемник 2 и пуансон
7 закреплены в нижней части штампа. Съем деталей с пуансонов
после зачистки осуществляется рычагом. Подлежащую зачистке
деталь устанавливают на поверхность съемника и фиксируют по
наружному контуру или по технологическим отверстиям.
Достоинством этой конструкции штампа следует считать ком-
пактное расположение всех деталей узла, в котором происходит
зачистка, в неподвижной части штампа, что позволяет изготовить
штамп с высокой точностью. Недостаток штампа — возможность
выпадения стружки из отверстия матрицы на поверхность зачи-
щаемой детали и появление на ней вмятин.
Точность зачистки отверстий малого диаметра составляет 0,01—
0,02 мм на диаметр при шероховатости поверхности среза по 7—8-му
125
классам (ГОСТ 2789—59). В тех случаях, когда осуществляете^
одновременная зачистка группы отверстий, помимо повышения точ-С
ности по диаметру, имеет место и повышение точности межосевых
размеров.
На часовых заводах при изготовлении плат и мостов для повы-
шения точности отверстия (если их несколько) зачищают два, а в
отдельных случаях три раза. Припуск на последнюю зачистную
операцию назначается 0,01—0,015 мм на диаметр. Для повышения
качества поверхности зачистку следует производить со смазкой, при
этом пуансоны должны иметь хорошо доведенную торцовую поверх-
ность.
Если на грани пуансона будут зазубрины или вырывы, то при
зачистке образуется нарост металла и на поверхности отверстия
появляются глубокие продольные риски.
Зачистка отверстий диаметром 3—12 мм в деталях толщиной
менее 3 мм может быть осуществлена в штампах, совмещающих про-
бивку и зачистку. Пуансон такого штампа показан
на рис. 58. Участок III пуансона предназначен для
пробивки, II — для предварительной зачистки и I —
для окончательной калибровки.Для того, чтобы исклю-
чить деформацию детали в процессе пробивки с зачи- :
сткой, ее следует производить при сильном прижиме
детали к поверхности матрицы.
Калибровка отверстий дорнами и шариками (бес-
штамповая калибровка давлением). Цель калибровки
дорном или шариком — получение точных сквозных
и глухих отверстий у деталей, которые в дальнейшем
не подвергаются термообработке, и у деталей, под-
вергаемых термообработке и шлифованию, уменьшение
припуска на шлифование на 50—70% и получение стабильных раз-
меров. Наиболее хорошие результаты калибровки отверстий ша-
риком и дорном получаются в деталях, изготовленных методом
порошковой металлургии, затем из алюминия, латуни, бронзы,
мягкой стали и т. д.
При калибровке очень важно, чтобы металл детали был одно-
роден и не имел раковин и твердых включений. Калибровка (лор-
нирование) шариком или дорном заключается в том, что инструмент
определенной формы (дорн или шарик) проталкивается через обра-
батываемое отверстие, размеры которого несколько меньше разме-
ров шарика или дорна. При этом за счет пластических деформаций
диаметр отверстия упрочняется, а значит повышаются износостой-
кость, прочность и т. д. После калибровки микронеровности умень-
шаются в 2—3 раза, а микротвердость поверхности калибруемого
отверстия повышается на 30—50%. Принципиальная схема‘калиб-
ровки отверстия шариком показана на рис. 59, а, дорном — на
рис. 59, б. При калибровке шариком калибруемую деталь устанав-
ливают в гнездо приспособления, закрепленного на столе эксцентрц-
+
Рис. 58. Пу-
ансон для
пробивки и
зачистки
126
Нового пресса. Калибрующий шарик соответствующего размера
накладывают на отверстие калибруемой детали и продавливают
сквозь отверстие пуансоном, закрепленным в ползуне пресса. По
выходе из отверстия детали ша-
рик скатывается в желоб при-
способления и смазывается имею-
щейся там смазкой.
Для калибровки отверстий
во втулках можно использовать
специальные устройства типа,
показанного на рис. 60. В этом
устройстве калибруемая втулка
устанавливается в приспособле-
ние /, шарик 2 подается што-
ком 3 пневмоцилиндра (на схеме
отсутствует). После калибровки
шарик возвращается по короб-
чатому лотку 4.
Процесс калибровки отвер-
стия дорном аналогичен. Дорном
Рис. 59. Калибровка отверстий:
а — шариком; б — дорпом; 1 — опорный
торец
принято называть однокольцевые или многокольцевые прошивки.
Типовые конструкции дорнов показаны на рис. 61.
Первый тип (рис. 61, а) — цельный дорн из инструментальной
легированной стали (Х12М, ХВГ, ШХ6, ШХ9, ШХ15, твердость
Рис. 60. Установка для калибровки втулок шариком
HRC — 62 -г- 64) применяется для глухих отверстий независимо от
отношения ~ и для сквозных отверстий диаметром d менее 15 мм и
^<^3-?-5 (/ — длина отверстия в мм).
127
Второй тип (рис. 61,6) — цельный дорн из того же мате
риала, что и первый тип, применяется для отверстий •
у^>3-5-5и4< 15лш.
Третий тип (рис. 61, в) применяется для сквозных отверстий
диаметром более 15 мм. Особенностью дорна является исполнений
рабочей части в виде колец / из твердого сплава ВК8, ВК15 иле
Т15К6. ‘
Необходимо обратить внимание на правильность запрессовку
колец из твердого сплава на стержень ловителя. Если натяг при
запрессовке отсутствует и имеется зазор более 0,03 мм, то при
калибровании детали кольца могут лопнуть. Трещины могут обра-
зоваться и при большом натяге в момент запрессовки.
Четвертый тип (рис. 61, г) дорна тоже оснащен твердым сплавом,
но рабочая часть его 2 удерживается на оправке 3 пайкой латунью
или медью. Такие дорны при--
Рис. 61. Дорны для калибровки отверстий
меняют только для сквозных
отверстий малого диаметра и
длины.
Независимо от типа дорна'
рабочая часть его должна
быть полированной, а шеро-
ховатость поверхности соот-
ветствовать 12-му классу.
При массовом производстве .
деталей предпочтение следует ''
отдать дорнам из твердого сплава, имеющим больший срок службы.
При калибровке дорнами заготовку следует устанавливать так,
чтобы она могла самоустанавливаться по дорну.
Собственно процесс калибровки состоит из смятия гребешков
поверхности отверстия, упругой деформации стенок детали и пла-
стической деформации детали при продолжающемся смятии гре-
бешков до окончательного расширения отверстия в соответствии
с размером калибрующего шарика или дорна.
Выбор шарика или дорна для калибровки зависит от формы
отверстия. Очевидно, что глухие отверстия могут калиброваться
только дорном, а сквозные с криволинейной осью — только шариком.
Сквозные отверстия с прямолинейной осью и длиной более (6-i-7) d
могут калиброваться только дорном, длиной менее (6-1-7) d —
шариком и дорном (d — диаметр отверстия). Калибровка ша-
риком дает наилучшие результаты в диапазоне диаметров 1,6—
25 мм. Но готовые шарики обычно трудно подобрать в соответствии
с диаметром отверстия. Изготовление же точных шариков на не-
специализированном оборудовании весьма затруднительно и дорого.
Поэтому для калибровки чаще используют дорн.
Если отверстие сквозное и длина его менее (З-г-5) d, дорнирова-
ние осуществляется вталкиванием дорна в отверстие (дорн работает
128
ha сжатие); при большей длине дорн протаскивается через отверстие
|(дорн работает на растяжение).
Калибруют отверстия шариком или дорном со смазкой. При
обработке стали в качестве смазывающих веществ применяется от-
фильтрованное машинное или веретенное масло. Хорошие резуль-
таты с точки зрения чистоты обрабатываемой поверхности полу-
чаются при смазке касторовым или осерненным маслом. Калибров-
ка отверстий в чугуне производится при смазке керосином, в ду-
ралюмине — при смазке мыльной водой, в латуни, бронзе, меди —
веретенным маслом или эмульсией, состоящей из 15% касторового
масла, 30% эмульсола, 54,5% воды и 0,5% кальцинированной
соды.
Влияние смазки на точностные показатели еще мало исследовано.
Калибровку производят за одну или несколько операций. Число
операций определяется припуском на обработку. Припуск на
калибровку зависит от рода материала детали, его состояния и
размера отверстия. Для отверстий диаметром 5—30 мм и длиной
5—40 мм (3-го и 2-го классов точности) припуск берется 0,05—0,2 мм,
а для отверстий диаметром до 5 мм и длиной отверстий (2 ч- 8) d
(где d — диаметр отверстия) припуск составляет 0,03—0,1 мм. Шеро-
ховатость предварительно обработанной поверхности отверстия под
калибровку должна быть не ниже 5—6-го классов. Основными па-
раметрами режима калибровки дорнами или шариками являются
натяг или величина превышения рабочего диаметрального размера
дорна (шарика) над размером исходного отверстия и скорость
калибровки. Для отверстий диаметром до 5 мм натяг составляет
0,02—0,04 леи, а для диаметров более 5 мм — 0,04—0,07 мм. Ско-
рость калибровки деталей из вязких металлов 2—5 м!мин, а дета-
лей из менее пластичных материалов 5—7 м/мин.
Точность калибровки отверстий дорном или шариком зависит
от натяга калибровки, точности предварительной обработки отвер-
стия, материала-детали и ее формы, профиля заборной части дорна
и др. При увеличении допуска на предварительно обработанное
отверстие точность после калибровки дорном уменьшается; таким
образом, грубо выполненные отверстия не следует калибровать
дорном или шариком. Для обработки отверстий с грубыми допуска-
ми необходимо иметь комплект дорнов (шариков) с постепенно
увеличивающимся диаметром, например через 0,02—0,04 мм. Дета-
ли, поступающие на калибровку, разбивают по размеру на партии
и каждую из партий обрабатывают соответствующим дорном (шари-
ком). При таком варианте калибровки каждая партия будет калиб-
роваться с необходимым натягом, что обеспечивает точность изго-
товления всех отверстий.
Точность обработки отверстия при калибровке шариком или
дорном увеличивается по сравнению с точностью предваритель-
ной Обработки на 30—60%. Погрешности формы отверстия до лор-
нирования (конусность и эллипсность) в процессе калибрования
б А. Н. Малов
129
частично исправляются, а непрямолинейность и волнистость даже
частично не устраняются.
Вследствие упругой деформации отверстие после прохода шари-
ка или дорна несколько сокращается, поэтому для получения
требуемого размера отверстия диаметр шарика или дорна должен
быть несколько больше окончательного диаметра отверстия. Кроме
того, происходит искажение наружных размеров и торцов калибру-
емой детали; наружный диаметр детали увеличивается, торец со
стороны входа шарика (дорна) получает вогнутость, а торец со
стороны выхода — выпуклость. Величина искажения после калиб-
ровки в среднем составляет 0,4—0,5 припуска на калибровку.
Величина искажения параметров калибруемой детали в основ-
ном зависит от материала детали, ее формы и величины припуска
на калибровку и в каждом отдельном случае устанавливается экспе-
риментально.
Если отверстия цилиндрической формы, точность обработки
соответствует 2-му классу точности, если детали тонкостенные
или имеют разную толщину стенок, точность соответствует 3-му
классу и, наконец, при калибровке точных отверстий дорнами
с малым перепадом диаметральных размеров (0,004—0,01 мм) прак-
тически может быть достигнут 1-й класс точности.
Шероховатость поверхности отверстия после калибровки дор-
ном или шариком зависит от материала детали, шероховатости
поверхности подготовленного отверстия и припуска и обычно со-
ответствует 7—9-му классам и реже 10—11-му классам чистоты.
Глава
четв е ртая
ГИБКА
ПРОЦЕСС ГИБКИ
Гибка является одной из наиболее распространенных формо-
изменяющих операций холодной штамповки, которая широко
используется для получения разнообразных деталей из листового
материала, профильного проката, труб и. проволоки.
Удельный вес гибочных работ непрерывно увеличивается за
счет новых принципов конструирования и технологии изготовле-
ния машин и приборов. Литые и кованые заготовки вытесняются
штампосварными, изготовляемыми из гнутых элементов; профиль-
ный прокат из легких профилей заменяется заготовками, получен-
ными посредством гибки из полосы или ленты; вырезка колец боль-
шого диаметра из листового материала заменяется гибкой полос
па ребро и т. п.
В зависимости от размеров и формы детали, профиля исходной
заготовки и характера производства гибка осуществляется в штам-
пах, на кривошипных, эксцентриковых, фрикционных и гидравли-
ческих прессах; на специальных ручных или механизированных
устройствах и на специальных гибочных и профилировочных стан-
ках. Гибку на малые радиусы деталей мелких и средних размеров
осуществляют, как правило, в штампах.'Операция гибки характе-
ризуется относительным поворотом части заготовки вокруг некото-
рой линии, называемой линией гиба- Гибкой без нагрева заготовок
изготовляют из листового материала детали (заготовки) различных
габаритных размеров толщиной 0,01—100 мм, имеющие в продоль-
ном и в поперечном сечениях разнообразные профили.
Для обеспечения достаточной точности высота Н прямой части
отгибаемых стенок (полок) детали (рис. 62, а) должна быть больше
двойной толщины полок, т. е. Н — r^2S (при условии, что
S < 5 мм).
Если это условие не выполнено, т. е. деталь имеет меньшую
высоту полок И, необходимо в заготовке, поступающей на гибку,
предварительно выдавливать канавки (рис. 62, б) шириной b S
и глубиной h — (0,1—0,3) S или изготовлять деталь с удлиненными
полками (Н > 2S) и фрезеровать их после гибки, что удлиняет
технологический процесс и удорожает стоимость изготовления.
.Если деталь имеет П-образную форму и боковые стороны ско-
шены до зоны деформации (рис. 62, в), обеспечить качественную
гибку невозможно. На концах скошенных полок в месте изгиба
б* 131
получается смятие заготовки, изгиб ее неполный. Такие детали сле-
дует конструировать так, как показано на рисунке условно тонкой
линией.
Для точного фиксирования заготовок в штампах и предотвра-
щения их сдвига в момент гибки желательно предусматривать в
деталях технологические отверстия.
Весьма важным параметром, определяющим содержание и про-
должительность технологического процесса изготовления детали
и конструкцию гибочных штампов, является внутренний радиус
гибки на детали (см. рис. 62, а).
Рис. 62. Детали, подвергаемые гибке
Максимально допустимый радиус гибки, при котором гибка
сохраняется, определяется из выражения
г
Гщад — 2af.
Минимальный радиус гибки г устанавливается по предельно
допустимым деформациям крайних волокон. При переходе за них
материал детали переходит в область разрушения, что выражается
в появлении трещин на наружной поверхности детали.
Минимальный радиус гибки зависит от механических свойств
материала детали, угла гибки, обуславливающего напряжение
растяжения внешних волокон материала, направления линии гиб-
ки относительно направления прокатки, состояния кромок изги-
баемой заготовки (имеются ли по кромке заготовки заусенцы или
нет и их расположение при гибе).
Влияние каждого из приведенных факторов следующее:
а) радиус гибки тем больше, чем меньше удлинение металла;
б) с уменьшением угла гибки, особенно у металлов с малым
относительным удлинением, величина радиуса г должна быть
увеличина;
в) наименьшее значение при всех прочих равных условиях
радиус гибки г имеет в случае, когда линия гибки расположена
поперек направления прокатки; при расположении линии гибки
под углом 45° или по направлению прокатки радиус гибки должен
быть увеличен;
132
г) наличие заусенцев на кромке вырезанной или отрезанной
заготовки при условии, что гибка производится с расположением
заусенцев наружу, т. е. в сторону матрицы, требует значительного
увеличения радиуса г.
Значения минимально допустимых радиусов гибки г для зачи-
щенных от заусенцев заготовок (или не зачищенных), но с заусен-
цами, обращенными в сторону гибочного пуансона в долях толщины
5 изгибаемой заготовки, приведены в табл. 18 или могут быть рас-
считаны по формуле
где 6 — относительное удлинение (в относительных единицах).
В тех случаях, когда радиус г меньше значений, приведенных
в табл. 18, необходимо в зоне гибки выдавливать канавки (см.
рис. 62, б) после предварительной гибки или чеканить (высажи-
вать) угол.
Приведенные минимальные радиусы гибки относились к ради-
усам, оформляемым пуансоном. Если деталь имеет форму скобы
с горизонтальными полками (рис. 62, а) и получается в одном штам-
пе, то радиус гм, обращенный в сторону матрицы, должен быть
больше 3S.
Если гм <. 3S, то в процессе гибки на боковых полках детали
возможны вмятины и задиры, что особенно опасно для металлов,
имеющих плакирующий покров. При необходимости малого радиуса
па детали процесс гибки следует производить за две операции:
гибка в матрице с rM > 3S и посадка до заданного радиуса.
Радиусы закругления у скоб должны быть равными, если это
условие нарушено, получить деталь с одинаковой высотой полок
трудно.
В случае отгибки язычков у деталей толщиной свыше 1,5—2 мм
необходимо предусматривать местные вырезы для предупреждения
разрывов и трещин (рис. 62, б); ширина выреза b = S, глубина
k Sa г. При гибке узких полос шириной В < 25S имеет место выпу-
чивание в зоне гиба. Если такое выпучивание недопустимо, необхо-
димо предусмотреть специальные вырезы типа показанных на
рис. 62, д.
Если необходимо осуществить гибку плоской детали (полосы)
на ребро, то радиус гибки должен быть больше четырех ширин
детали (полосы) при гибке в штампах и трех ширин при гибке на
роликовых машинах.
Чтобы избежать значительного изменения размеров детали в
результате пружинения, надо на детали выдавливать одно или
несколько ребер жесткости поперек линии гиба (рис. 63, а) или
образовывать на детали борта (рис. 63, б). Необходимо отметить,
что пружинение может быть уменьшено и за счет применения для
изготовления детали материала с малым пределом текучести, но с
наибольшим модулем упругости,
133
Таблица 18
Минимальные радиусы г при гибке листовых заготовок в долях $
(для угла гибки 90°)
Материал Состояние материала
отожженный или норма- лизованный наклепанный
Расположена линии гибки
поперек воло- кон проката вдоль волокон проката поперек воло- кон проката ВДОЛЬ волокон проката
Сталы 05; 0,8 кп 0,3 0,2 0,5
08; 10; Ст. 1; Ст. 2 — 0,4 0,4 0,8
15, 20, Ст. 3 0,1 0,5 0,5 1,0
25, 30, Ст. 4 0,2 0,6 0,6 1,2
35, 40, Ст. 5 0,3 0,8 1,0 1,5
45, 50, Ст. 6 0,5 1,0 ‘ 1,0 1,7
55, 60, Ст. 7 0,7 1,3 1,3 2,0
Сталь нержавеющая — — 2,5 6,5
Медь Ml, М2, М3 0 0,3—0,5 1,0 2,0
Латунь Л62, Л68 0 0,3—0,4 0,5 0,8
Латунь ЛС59-1 0,2 0,5 0,8 1,4
Мельхиор, Нейзильбер, 0,3—0,6 0,5—1 — —
Монель (МН 19, НмЦ 15-20, НМЖМц 28-2,5-1,5) Бронзы Бр.ОФ 6,5-0,15, ОД 1,2
Бр.КМц 3-1 Бр.А5 Бронза БрОЦС 4-4-2,5, 1,0 2,5 —
Бр.Б2 Бронза Бр.АМц 9-2 1,5 3
Алюминий 0 0,3—0,4 0,5 0,8
Алюминиевые сплавы 0,5 1,0 1,5 2,2
Д1 Д16М 1,0 1,5 1,5 2,5
Д16Т 2,0 3,0 3,0 4,0
Примечания: 1. Для гибки под углом до 45° к направлению про-
ката следует брать средние промежуточные значения г в зависимости
от угла наклона линий гибки.
2. Если имеются заусенцы, расположенные на наружной стороне де-
тали, значения радиуса гибки следует увеличивать в 1,5—2 раза.
3. Минимальный радиус гибки для титановых сплавов ВТ1-1 при
гибке без нагрева составляет (2,54-3)5, (2—3) S с нагревом 300—500° С;
для сплавов ВТ5 при холодной гибке (5 4- 6) S, (2 4- 3) S при нагреве до
температуры 600—700° С, Минимальные радиусы гибки магниевых спла-
вов МА1 и МА8 без нагрева (5 4-10) S и (2 4-3) S с нагревом до 250—
300°. Чем больше угол гибки, тем больше г, а чем выше температура
нагрева, тем меньше г.
4. Когда угол гибки составляет 120—150°, приведенные значения сле-
дует умножать на 1,2—1,3, а если меньше 90°, то на 0,8—1,0.
134
Весьма важным при конструировании деталей, получаемых гиб-
кой, является возможность придать форму с возможно малым чис-
лом перегибов, так как каждый перегиб не только удорожает де-
таль, но и является до-
полнительным источни-
ком погрешностей.
При наличии несколь-
ких линий гиба жела-
тельно, чтобы их длины
резко не отличались
между собой. При гибке
деталей типа показан-
ных на рис. 64, а деталь
будет стягивать в сторо-
ну участка с более длин-
ной линией гиба.
В деталях с полкой,
имеющей разную высоту
(рис. 64, б), участок пол-
ки, изгибаемый неодно-
временно с остальной
частью, получится урод-
ливо искривленным.
Минимально допусти-
мые радиусы гибки труб
зависят от механических
свойств металла, от ве-
Рис. 63. Ужесточение изгибаемых деталей:
а — ребра жесткости; б — борта
личины допустимого уто-
нения стенок, от угла
изгиба, а также от до-
пустимой величины волн
на вогнутой стороне и
допустимой овальности.
Минимальный радиус
гибки должен быть боль-
ше 4—5 диаметров тру-
бы, при меньшем радиусе
овализация круглого
профиля трубы, при этом
происходит заметная
Рис. 64. Детали, неблагоприятные для гибки:
а — большая разница в длинах линии гиба; б — не-
равномерная высота полки
у тонкостенных труб мо-
жет наблюдаться образование складок на внутренней стенке. Более
подробные данные о гибке труб можно найти в литературе 111],
146Т- При гибке тонкостенных профилей на специальных профиле-
гибочных станках минимальный радиус для симметричных про-
филей г = (8 -5- 10) h, а для несимметричных профилей г =
= (20 -J- 25) h (высота профиля).
135
Гибка листового материала представляет собой процесс упруго-
пластической деформации, протекающей различно с обеих сторон
изгибаемой заготовки. Технологический процесс гибки осуществля-
ется преимущественно посредством поперечного пластического
изгиба.
Наблюдения за процессом гибки (рис. 65, а, б) показывают, что
слои металла, расположенные ближе к внутренней поверхности
аа (с меньшим радиусом кривизны), испытывают сжатие, а слои,
расположенные у внешней поверхности ЬЬ (с большим радиусом
кривизны), — растяжение.
В результате гибки заготовок, имеющих незначительную шири-
ну В относительно толщины S, сечение их искажается, происходит
некоторое увеличение ширины ВА заготовки вблизи внутренней
Рис. 65. Схема процесса гибки
поверхности загибаемого угла, некоторое уменьшение ширины Ва
вблизи наружной поверхности и образование поперечной кривизны
с радиусом Rn. Кроме того, происходит некоторое уменьшение
толщины S. Иначе говоря, вместо прямоугольника в сечении полу-
чается искривленная трапеция. Это необходимо учитывать при раз-
работке технологического процесса, особенно деталей с малой ши-
риной, большой толщиной и малыми радиусами гибки. Если выпу-
чивание сторон недопустимо, необходимо предусматривать меха-
ническую обработку для удаления получившегося в результате
гибки выпучивания (строгание, фрезерование или зачистку на
шлифовальном камне) или предварительную (до гибки) вырезку
канавок.
При гибке широких полос имеет место только уменьшение тол-
щины (утонение), искажения же поперечного сечения ничтожны,
так как деформациям в поперечном направлении противодействует
сопротивление материала большой ширины.
Механические свойства материала в зоне гибки изменяются,
материал наклепывается, однако этот наклеп неравномерен. Чем
дальше слои расположены от нейтрального слоя, тем сильнее на-
136
клеп. Поэтому в зоне гибки после отжига образуется неравномер-
ная структура с участками крупного зерна.
Между растянутыми и сжатыми волокнами (слоями) металла
находится нейтральный слой оо (рис. 65, а), который, претерпевая
изгиб, не изменяет первоначальной длины. Следовательно, длина
нейтрального слоя равна первоначальной длине заготовки.
Нейтральный слой не проходит по середине сечения изгибаемой
заготовки, а в зависимости от величины отношения смещается
в сторону малого радиуса. Формула для расчета радиуса кривизны
нейтрального слоя при чистом изгибе образцов прямоугольного
сечения приведена в работе [46]. Радиус кривизны нейтрального
слоя при изгибе широких прямоугольных заготовок может быть
ориентировочно определен по формуле
р = r-pxS,
где г — внутренний радиус гибки в мм;
х — коэффициент, определяющий расстояние нейтрального слоя
от внутреннего радиуса изгиба в мм.
Изменение ширины заготовки учитывается коэффициентом уши-
рения
Вср
==~В^'
где В — начальная ширина заготовки в мм;
Вер — средняя ширина заготовки после гибки в мм;
где В± и В2 — соответственно ширина заготовки по наружной и
внутренней кромкам в месте изгиба.
Ниже даны значения коэффициента х при гибке на 90° заготовок
из стали 10 и 20:
г s’ 0,1 0,25 0,3 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 5,0
X 0,30 0,35 0,36 0,38 0,405 0,42 0,44 0,455 0,47 0,48
С увеличением относительной ширины заготовки коэффициент
О
уширения уменьшается. Для прямоугольных заготовок из стали
10 и 20 при -| = 0,5 0 = 1,09; при = 1 0 — 1,05; при -^ == 2
о О 0
В = 1,01; при^ 3=3 0 = 1.
О
137
Следовательно, при $ 3 уширения изгибаемой заготовки
вообще не происходит.
Изменение толщины заготовки определяется коэффициентом
§
утонения а, который равен у (5г — толщина изогнутой заготовки
в зоне изгиба в мм). Утонение тем больше, чем меньше отношение
г
У
Гибка на 180° производится обычно обжатием предварительно
изогнутых заготовок. При гибке на 180° с радиусами г <Z S или
вплоть до соприкосновения сторон материал в зоне изгиба сильно
сплющивается. При этом, как установлено, в средней части зоны
изгиба происходит не утонение, а утолщение материала.
Значения к для определения радиуса нейтрального слоя (см.
стр. 137) относятся к гибке прямоугольных заготовок плашмя
(-у 1У Гибка на ребро еще мало исследована. Однако для гиб-
ки на ребро для ориентировочных подсчетов можно принимать г =
= (3-4) В.
Радиус нейтрального слоя при гибке деталей из проволоки
диаметром 3 мм и более определяется по той же формуле, что и при
гибке прямоугольных; при этом считают, что нейтральная линия
5
проходит на расстоянии 0,4166 d от внутренней линии
гиба (d — диаметр проволоки в мм).
При гибке деталей с малыми радиусами сечение в зоне гибки
получается овальным.
Сказанное относилось к определению положения нейтрального
слоя деформации, от этого слоя следует отличать нейтральный
слой напряжений, в котором происходит перемена знака напряже-
ний (сжатие — растяжение). Положение нейтрального слоя напря-
жений может быть рассчитано по формуле И. П. Ренне
где рв — радиус кривизны нейтрального слоя в мм.
Нейтральные слои напряжения и деформации не совпадают.
Процесс гибки, как и любое пластическое деформирование,
сопровождается упругими деформациями, величина которых пропор-
циональна напряжениям. При разгрузке (снятии внешних сил) пла-
стически деформированное тело восстанавливает объем и частично
форму. Это явление получило условное название пружинения.
Пружинение приводит к необходимости корректирования рабочих
частей штампа, а если к этому не прибегать, к ручной доводке
изгибаемых деталей. Для оценки величины пружинения при гибке
по сравнительно небольшим радиусам введено понятие угла пружи-
нения, который представляет собой разность между величинами
138
угла детали (после гибки) и угла пуансона гибочного штампа.
Искажением радиуса гибки пренебрегают. При гибке же по боль-
шому радиусу изменяется не только угол детали, но и радиус ее
кривизны. Следовательно, чем меньше радиус гибки при всех про-
чих равных условиях, тем меньше пружинение.
Величина пружинения при гибке зависит от ряда факторов,
основными из которых являются механические свойства и толщина
материала детали, радиус гибки, форма детали, тип штампа, спо-
соб гибки и др. Чем выше предел текучести изгибаемого металла,
модуль упрочнения металла, чем больше отношение-^- и меньше
толщина S, тем больше пружинение при прочих равных условиях.
Существенное влияние на величину пружинения оказывает одно-
родность механических свойств материала. Многообразие форм
деталей и факторов, оказывающих влияние на величину пружинения,
исключает возможность создания расчетных формул для всех слу-
чаев гибки. Пружинение обычно определяют на основе опытных
данных с последующей доработкой размеров рабочих частей штампа.
Таблица 19
Угол пружинения f при V-образной гибке
Сталь Угол гибки в град
30 60 90 120
Ст. 4, 25 и 30 1,59 4— 1.03 О 0,95-^- —0,94 О 0,78-^- — 0,79 О 0,46 4—1.36 О
Ст. 1,08кп, 0,75-^- —0,39 0,58-^- —0,80 0,43 4—0,61 0 36 4— 1,26
Юкп и 10 S S S
15, 20, Ст. 3 0,69 4 - 0,23 О 0,64 4— 0,65 *3 0,434 4 — 0,36 О 0,37 4 — 0,58 О
В табл. 19 приведены полученные Б. В. Рябининым [46] фор-
мулы для расчета углов пружинения для мягкой стали при V-образ-
ной гибке стальных деталей, а в табл. 20 — значения углов пружи-
нения при гибке деталей из стали, цветных металлов, легированных
сталей и титановых сплавов.
В таблицах и графиках приведены опытные данные по углам
пружинения при свободной одноугловой гибке. При гибке в упор
(с подчеканкой) угол пружинения при всех прочих равных условиях
меньше, поэтому приведенными в табл. 19, 20 данными пользоваться
нельзя. В указанном случае угол пружинения может быть установ-
лен при испытании штампа. Необходимо указать, что чем больше
отношение усилия подчеканки к усилию собственно гибки, тем
меньше угол пружинения.
139
Таблица 20
Углы пружинения Р при V-образной гибке
Отношение Г S Точность материала в мм
Материал До 0.8 0,8 до 2 Свы- ше 2
Углы пружинения (3 в град
Сталь, О в до 35 кГ[мм2 Латунь, ов до 35 кГ]мм2 Алюминий, цинк До 1 Свыше 1 до 5 Свыше 5 4 5 6 2 3 4 0 1 2
Сталь, oe = 40-j-50 кГ1мм2 Латунь, ов — 35 -5- 40 кГ]мм2 Бронза До 1 Свыше 1 до 5 Свыше 5 5 6 8 2 3 5 0 1 3
Сталь, ое > 55 кГ/лш2 До 1 Свыше 1 до 5 Свыше 5 7 9 12 4 5 7 2 3 5
Жаропрочная сталь До 1 Свыше 1 до 5 Свыше 5 1 4 5
Сталь ЗОХГСА До 2 Свыше 1 до 5 Свыше 5 2 4,5 8
Дуралюмин Д16 До 2 Свыше 2 до 5 Свыше 5 Отож- женный 2 4 6,5 Нагартован- ный 4,5 8,5 14
При расчете угла пружинения П-образных деталей его значения
можно брать по табл. 19 (умножив на коэффициент 0,6—0,7) или
найти из формулы В. П. Романовского [46]
tg₽ = 0,75^,
где Р — угол пружинения (односторонний) в град;
k — коэффициент, определяющий положение нейтрального
слоя в зависимости от равный 1—х (значения приве-
дены выше);
/г — плечо гибки, равное гм 4- г + 1.2S в мм;
гм и г — радиусы матрицы и пуансона в мм.
140
При гибке деталей со значениями -^'>5— 8 для расчета пру-
о
жинения можно воспользоваться диаграммой’ на рис. 66 [50].
Диаграммой пользуются следующим образом. По известным
маркам материала детали
и отношению у находим
на оси ординат отношение
“,5. Разделив величину на-
чального угла на это отно-
шение, находим величину
угла ар пуансона с учетом
распружинивания.
Радиус гп на пуансоне,
изготовляемый с тем, чтобы
получить на детали тре-
буемый угол распружини-
вания, рассчитывается по
формуле
где А — коэффициент, зна-
чения которого приведены
ниже.
Рис. 66. Диаграмма для расчета пружинения
при гибке
Материал АХ ЮО Материал АХ ЮО
Алюминий Дуралюмин Д16М . . . Дуралюмин Д16Т . . . Латунь Л62 мягкая Бронза БрОФ Сталь 08 и 10 0,1 0,7 2,60 0,48 1,50 0,30 Сталь 20 Сталь 40 Сталь 65Г отожженная . . Сталь нержавеющая на- гартованная Сталь нержавеющая раз- дирочная 0,30 0,52 0,76 1,80 0,44
В литературе приводятся расчеты, отличные от приведенного
способа [1, 46, 50].
РАСЧЕТ ЗАГОТОВОК
Для расчета длины заготовок (развертки, рис. 67), обеспечи-
вающих после гибки получение заданных размеров деталей, необ-
ходимо:
а) определить положение нейтрального слоя деформации (нейт-
ральной линии) в зоне деформации, который сохраняет свою длину
неизменной после гибки;
141
б) разбить контур штампуемой детали на элементы, представ-
ляющие собой отрезки прямой и части окружностей;
в) просуммировать длины этих отрезков. Длины прямых участ-
ков суммируются без изменения, адлины криволинейных участков—
с учетом деформации материала и соответственного смещения ней-
трального слоя.
При расчете возможны два случая: детали с r>0,1S (гибка
с закруглением) и детали с г <0,15 (гибка без закругления).
Длину L развертки для детали, подвергнутой гибке, при г > 0.1S
рассчитывают по нейтральному слою (рис. 67):
L = jgg (г +xS).
Для случая многоугловой гибки имеем
L = + Z2 + /в 4- Z<Pi + /<рг -{-... + Z(pn
или
L = 2li + 2 Т80 <Гг + ~ 2 Z‘- + 2 • °.°17<Р* (о + */$)•
Значения Z{, гг, аг и ср,- = 180° — а; даны на рис. 67, а значения
х приведены на стр. 137.
В приложении 4 приведен расчет элементов часто применяемых
сопряжений дуг и прямых участков.
Рис. 68. К расчету размеров заготовки для
деталей, подвергаемых гибке
Для упрощения расчетов по определению размеров заготовок
при гибке под углом 90° с малыми радиусами сопряжения можно
пользоваться номограммой, приведенной в нормалях AWF 5975*,
или таблицей поправок, составленной Д. А. Вайнтраубом. В этом
случае к сумме длин прямолинейных участков Ц и Z2 детали, изме-
ренных до внутренних поверхностей ее сторон (рис. 68, а), прибав-
ляют поправку А по табл. 21 (поправка А в зависимости от сопро-
вождающего ее знака прибавляется или отнимается от длин Zx
и Z2 прямых участков). Следовательно,
l = z1 + z2±a.
* Э. Кайзер Вырубные гибочные и вытяжные штампы. М., Машгиз,
1961.
142
Таблица 21
Поправка Д при расчете заготовок, изогнутых под углом 90
S
0,1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.S 1,0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 4,0
0,3 0,13 0,10 0,07 0,03 0.00 —0,14 —0,21 —0,30 —0,42 —0,63 —0,84 1,06 —1,50
0,4 0,18 0,16 0,12 0,09 0,06- —0,06 —0,13 —0,22 —0.35 —0,56 —0,76 —0,98 —1,42
0,5 0,23 0,21 0,18 0,15 0,12 0,00 —0,07 —0,17 —0,28 —0,49 —0,70 —0,92 —1,34
0,8 0,37 0,36 0,34 0,32 0,29 0,19 0,16 0,03 —0.08 —0,28 —0,48 —0,70 —1,12
1,0 0,47 0,46 0,44 0,42 0,40 0,30 0,24 0,16 0,05 —0,14 —0,35 —0,55 —0,98
1,2 0,56 0,56 0,54 0.52 0.50 0,42 0,36 0,28 0,18 —0,02 -0,21 —0,42 —0,84
1,5 0,69 0,70 0,69 0,67 0,61 0,58 0,53 0,46 0,36 0,17 —0,00 —0.22 —0,63
^0 0,94 0,99 0,94 0,93 0,92 0,86 0,80 0,74 0,65 0,47 0,30 0,11 —0,31
2,5 1,15 1,16 1,17 1,16 1,15 1,10 1,06 1,01 0,92 0.77 0,60 0,41 0,02
3,0 1,38 1,39 1,39 1,40 1,39 1,35 1,31 1,27 1,19 1,05 0,89 0,71 0,32
4,0 1,83 1,85 1,86 1,86 1,86 1,84 1,80 1,78 1.71 1,59 1,45 0,28 0,95
5,0 2,30 2,32 2,32 2,33 2,33 2,32 2,30 2,27 2,23 2,12 1,99 1,85 1,53
Пр и м е ч а н и е. Величина поправки Д рассчитана по формуле Д+ а •о 1 (р — радиус кривизны нейтраль-
кого слоя в мм', г — внутренний радиус гибки е мм).'
Таблица 22
Формулы для расчета длины заготовок при гибке деталей из
проволоки
Эскизы и формулы для расчета
= i _|_ h — (0,429г + l,346d) £ = Z + Л + й2 — (0,858г + 2,692 d)
z, = z_|_ л 4- 1,1415г— 0,691 Id L— I + h — 2(г + d) tg| -j- 0,01745₽r + 0,00727pd
L — l-\-h~2r — 2d4-0,0175r₽4- Z = Z-H-j-ft —d(3tg-|- — 0,0145 P) — 2n;
4-0,00727 dp n = (2 tg (J — 0,01745(1) r
В тех случаях, когда гибку ведут до соприкосновения сторон
(рис. 68, б), длину заготовки рассчитывают по формуле
L =/,|-/2 —C,43S.
Длину заготовки для гибки деталей под углом без закругления,
т. е. при г < 0,15, рассчитывают по формуле, составленной на основе
равенства объема заготовки и детали с учетом утонения в зоне гибки:
L = /14-/2+- • - + ^л + ^ — 1)>
где kS (п — 1) — прибавка на образование углов;
п — число прямых участков.
Величина k на образование каждого из углов зависит от радиуса
пуансона. Приг=0,055 k—Q,58-4-0,4, а при г = 0,15 &=0,45 -4- 0,48.
Как и указывалось на стр. 138, расчет развертки при гибке
деталей из проволоки отличается от расчета деталей из листа положе-
нием нейтрального слоя. Формулы для расчета длины деталей из про-
волоки наиболее часто встречающихся форм приведены в табл. 22.
144
УСИЛИЕ ГИБКИ В ШТАМПАХ
Усилие гибки в штампе складывается из усилия свободного
изгиба и усилия правки материала. Величина усилия правки зна-
чительно превосходит величину усилия свободного изгиба. Характер
изменения усилия при одноугловой гибке показан на рис. 69.
Конечное усилие гибки Рк (в кГ) е правкой материала для
V-образных деталей рассчитывается по формуле
PK = k~-Bog-[-qFt
где k= 1,33 при и k— 1,26 при\<^> 12; I—расстояние
между опорами в мм; В — ширина изгибаемой детали в мм; q —
Рис. 69. Изменение усилия при одноугловой гибке в зависимо-
сти от хода пуансона
удельное давление правки в кПмм2 (табл. 23); F — площадь правки,
находящаяся под пуансоном, в мм2:
при а = 60° F = В [21 — 3,5 (г + S + /?да)[;
при а = 90° F = В [1,4/ — 2 (г+S -|»/?,,)];
при а = 120° F ±= Й[1,1/ —(r + S + ^jj;
г — радиус гибочного пуансона в мм;
RM — радиус скольжения матрицы в мм.
Основными факторами, влияющими на усилие гибки, являются
отношения r/S; US; Ur.
Для уменьшения усилия одноугловой гибки в случае после-
дующей правки на пуансоне иногда выполняют вырезы, уменьшаю-
щие площадь соприкосновения (правки) F (рис. 70).
145
Таблица 23
Удельное давление правки q (в нГ!мл?) в процессе гибки в штампах
Материал изгибаемой детали Толщина материала Отношение О
В ММ 1 2 3 5
Сталь 0,8; 15 1-3 3—5 7—9 2,0 3,0 4,0 4,5 1,5 2,3 3,0 3,5 1,2 2,0 2,5 3,0 1,0 1,5 1,8 2,2
Сталь Ст. 3 Щ QJ — II 1 1 (С М СП со 2,5 4,0 4,5 5,0 2,5 3,0 3,5 4,0 1,8 2,4 3,0 3,5 1,2 1,8 2,2 3,0
Примечание, маются без пересчета Приведенные величины удельных давлений прини- на нормальные к рабочей поверхности матрицы.
Если производится U-образная гибка с проталкиванием детали
через матрицу, имеем
Рк — 0,4oe BS.
Необходимо отметить, что в формулах для С-образной гибки
принят^ допущение, что у 0,15 ч- 0,2; если у2>0,2, усилие
Рис. 70. Пуан-
сон для гибки с
уменьшенной по-
верх ностыо со-
прикосновения с
деталью
Рк меньше, а если у <^0,15, усилие больше. Для
свободной гибки, если толщина материала S ^3 мм,
усилие рассчитывается по формуле
при S > 3 мм
э = 2,2с „В S2
К 3 >
Zs
, = l,3oeBSa
К 3
/2
Следует указать, что по этим формулам полу-
чают не всегда удовлетворительные результаты.
Конечное усилие гибки Рк (в кГ) П-образных деталей рассчиты-
вают по формуле
р 0,43 (1,3 4-0,8 6)Д5аОй р
« 0,3г 4- Z
где 6 — относительное удлинение (в относительных единицах);
В — ширина пуансона в мм-,
146
q — удельное давление правки (табл. 24) в кПямг',
F — (L — 2г) В — площадь правки под пуансоном в лш2;
L — размер пуансона или расстояние между боковыми полка-
ми детали в мм;
Z — зазор между пуансоном и матрицей в гибочном штампе в мм.
Таблица 24
Удельное давление правки q (в нГ/мм*) при гибке П-образных деталей
в штампах
Материал изгибаемой детали Толщина материала S в мм
До 3 Свыше 3 до 5 Свыше 5 до 7 Свыше 7—Ю
Сталь 0,8, 15 Сталь 20, Ст. 3. Ст. 4 2—3 3—4 3—5 4—6 5—8 6—9 8—10 9—12
Величину зазора Z между пуансоном и матрицей при П-образной
гибке можно определить по формуле
Z = (S+A— КЗ),
где Д — верхнее отклонение допуска на толщину заготовки в мм;
X — коэффициент (табл. 25).
Таблица 26
Значение коэффициента X для определения зазора между пуансоном
и матрицей в гибочных штампах
Высота полки В мм Толщина полки в мм
До 3 Свыше 3 до 5 Свыше 5 до 7 Свыше 7 до 10
До 25 Свыше 25 до 50 » 50 » 100 » 100 » 200 0,08 0,1 0,15 0,18 0,07 0,08 0,1 0,12 0,06 0.07 0.09 0,11 0.06 0,06 0,08 0,1
В случае свободной гибки при расчете усилия Рк надо восполь-
зоваться только первым слагаемым приведенных выше формул.
Радиусы на матрице оказывают влияние не только на величину
усилия при гибке, но и на качество поверхности деталей. Чем
меньше радиус на матрице, тем больше усилие гиба вследствие
большого сопротивления скольжению изгибаемого материала по
матрице.
Работа, необходимая для осуществления гибки, рассчитыва-
ется по формуле
А = Ph кГ-м,
где Р — усилие гибки в кГ;
h — длина хода пресса, на котором приложено это усилие, в м.
147
ТОЧНОСТЬ ГИБКИ
Точность при гибке в инструментальных штампах зависит от*
ряда факторов, основными из которых являются:
1) форма и размеры изготовляемой детали;
2) однородность механических свойств заготовок, поступающих-'
на гибку;
3) колебания по толщине изгибаемых заготовок (величины от-
клонений толщины заготовок от номинального размера);
4) число переходов (операций) при гибке, т. е. производится
ли гибка в один или несколько переходов (операций);
5) тип гибочного штампа и точность его исполнения;
6) наличие операции калибровки после гибки;
7) точность базирования заготовки при гибке;
8) точность установки штампа (взаимное расположение пуан-
сона и матрицы) в случае, если в последнем отсутствуют направля-
ющие колонки.
Ориентировочные данные, касающиеся точности изготовления
деталей малых и средних размеров простой формы, приведены в
табл. 26 и 27.
Таблица 26
Допуски на углы при гибке
Материал детали До 1 S 1-2 2—4
Сталь мягкая, латунь мягкая, <тв eg 30 кГ1мм2 ±15’ ±30’ ±1°
Сталь средней твердости, ов — 40 кГ/мм2 ±30' ±1"30’ —3'
Латунь полутвердая, ов = 35 кГ/мм2, сталь твердая, ов = 60 кГ1мм2 — ±3’ ±5”
Шероховатость поверхности при гибке зависит от шероховатости
поверхности заготовки, поступающей на гибку, геометрии матрицы
(радиусов схода), величины зазора между пуансоном и матрицей,
колебания толщины материала, характера смазки и шероховатости
поверхности рабочей полости штампа и обычно ниже на один-два
класса шероховатости поверхности исходной заготовки. Из этого
правила следует исключить детали, полученные в штампах со
«складной матрицей», где шероховатость заготовки и детали тож-
дественна.
Брак при гибке. Основными видами брака при гибке в штампах
являются: искажение формы штампуемой детали вследствие пру-
жинения; вмятины на поверхности детали, царапины и задиры,
148
Табл а _ а 27
Допустимые отклонения размеров деталей, получаемых гибкой
1 ! fa -fa —4 — пп Ej - 0
В в мм Толщина материала S в мм А в мм L в мм
Свыше До. Свыше До До 50 50-100 100—150 150—250 250—400 400—700 До 50 50-100 100—150 150-200 200—400 400—700
— 100 1 3 6 1 3 6 10 1+ 1+1+1+ о ор р 'bobs сл со ±0,4 +0,6 ±0,8 + 1 +0,5 +0,8 + 1 + 1,2 1+1+1+1+ Г-РР 00 СЛ 1+1+1+1+ н-О -J ND Со + 1 ±1,2 + 1,5 +2 +0,5 ±0,8 + 1 + 1 1+ 1+ 1+ 1+ г-г-»-р Сл Си ос 1+ 1+ 1+ 1+ co-r-j-* — Сл сл 1+ 1+ 1+ 1+ КЗ СП СП 1+!+ 1+ 1+ К- Ю't- Сл о 1+ 1+ 1+ 1+ OJ ND ND ND СЛ ND
100 200 1 3 6 1 3 6 10 1+ 1+ 1+ 1+ о о Ор ooestnlc»- +0,5 +0,6 +0,8 + 1 +0,6 +0,8 + 1 + 1 1+1+1+1+ Г- ND 1+1+1+1+ J-.-f-.O СЛ Ю № 00 см ю 1П QO +1+1+1+1 +0,1 + 1 + 1 ±1 1П iO tn +1+1 +1+1 1+ 1+'+ 1+ ND МГ sT Сл Сл 1+1+1+1+ Сл 1+1+1+1+ ND ND ND ND | СЛ СЛ 1+1+ 1+1+ ' QJ GC ND ND I СЛ ND
200 400 1 3 6 1 3 6 10 1+ 1+ 1+ 1+ и- орр СО С5 сл 1+1+1+1+ 1 »— о о nd 00 о 00 СМ 1П +1+1+1+1 1+1+1+1+ ND — и- о I Сл 00 СМ^СО^ +I+1+I+I + 1,2 + 1,5 +2 +2,5 СО Ю i +1+1+1+1 +1 ±1,5 + 1,5 + 1 1+1+ 1+1+ ND ND h-j- Сл СП Сл 1+1+1+1+ р NSJ-— Сл сл Сл 1П CM CM CM co +1 +1 +1 +1 1+1+1+1+ CC QJ ND ND СЛ СП СЛ
400 700 1 3 6 1 3 6 10 1+1+1+1+ «— О о nd ооЪ) оо СМ^Ш +1+1+1+1 + 1 ±1,2 + 1,5 ±2 1+1+1+1+ р to — ~ СЛ ел 1+1+1+1+ JOM-r сл оо to + 1,5 ±2 +2,5 +3 in +I+I+I+I 1+1+ 1+1+ ND ND^*— J— ' СП СП Сл 1+1+1+1+ СО ND ND^- СЛ СИ to tn СМ см см со +1 +1 +1 +1 in in CM CM 00 co +1 +1 +1 +1 in in CM co co M* +1 +1 +1 +1
трещины по линии гибки, изменение толщины материала в зог
гибки, смещение изгибаемых участков относительно друг друг
(перекос).
Причина искажения формы детали вследствие пружинения зг
ключается в том, что при проектировании и изготовлении штамп
были не учтены или были неправильно определены величина npj
жинения и разброс в свойствах материала и размерах изгибаемы
заготовок.
Если радиус закругления матрицы сделать по размерам детали
то вследствие неточности штампуемого материала по толщине
неточности изготовления штампа, загрязнения матрицы может быт
недогиб детали. Устранить брак возможно,
если радиус на. матрице сделать несколько
меньше радиуса на детали.
Вмятины на поверхности изгибаемой
детали обычно бывают при гибке деталей из
мягких металлов. Причиной вмятин являют-
Рис. 71. Форма рабочей части матрицы
для гибки:
а — с закруглением; б — с эллиптическим
контуром
Srnin
Sman
S<Z
Рис. 72. Влияние за-
зора Z на форму дета-
ли при гибке
ся малые радиусы схода на матрице и износ штампа. Царапины и
задиры являются следствием загрязнения смазки или налипания
частиц штампуемого металла на стенки матрицы, некачественной
смазки или отсутствия ее. Чтобы исключить вмятины и отпечатки
на поверхности изгибаемой детали, необходимо на матрице иметь
радиусы, составляющие > 3S (рис. 71, а); еще лучшие резуль-
таты получаются, если рабочий профиль матрицы выполняется по
трактрисе или по кривой, близкой к дуге эллипса (рис. 71,6).
В тех случаях, когда на боковой полке П-образной детали име-
ются наплывы, на отдельных участках наблюдаются утонения или
искривления полок в результате неправильного выбора зазора
между пуансоном и матрицей и недостаточной глубины матрицы.
При зазоре между пуансоном и матрицей меньше толщины детали
наблюдаются наплывы на участке А и утонение на участке Б
(рис. 72, а). При зазоре между пуансоном и матрицей больше
толщины детали вертикальные или наклонные полки ее не получат
правильной формы (рис. 72, 6) [50].
150
Все приведенные виды брака относились к “листовым деталям.
При гибке труб основным браком является искажение поперечного
сечения, изменение толщины и складкообразование в зоне гибки;
при гибке же профилей — искажение поперечного сечения, склад-
кообразование и разрывы в зоне гибки. Более подробные сведения
о браке при гибке труб и профилей изложены в работах [11].
Возможность налипания можно уменьшить тщательной полиров-
кой рабочей полости штампа, правильным выбором зазора и смазки.
Трещины появляются в результате неправильного выбора ра-
диуса закругления пуансона, пороков в материале, а также распо-
ложения линии вдоль направления прокатки. Перекос — непра-
вильное расположение заготовки относительно пуансона и матрицы.
Причины утонения металла при гибке весьма разнообразны, ос-
новными из них являются малые радиусы сопряжений рабочих
частей пуансона и защемление заготовки между матрицей и пуан-
соном при гибке фасонных деталей (рис. 73, н).
Чтобы избежать описываемых явлений, необходимо видоизме-
нить штамп по одной из схем, показанных на рис. 73, б и в.
При гибке П- и V-образных деталей часто получаются полки
разной высоты (рис, 73, в) вследствие неправильной установки фик-
сатора относительно матрицы, сдвига заготовки в процессе гибки
из-за разных радиусов закругления (/?, /?г) рабочей части матрицы,
различной степени отделки или износа радиусов матрицы. Сдвиг
заготовки может быть и при одинаковых радиусах, особенно если
рабочая полость матрицы достаточно глубокая. Избежать сдвига
заготовки, а значит и большого рассеивания размеров можно, если
в конструкции штампа предусмотреть керны или прижим заготовки.
ТЕХНОЛОГИЯ ГИБКИ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
Гибка деталей из листовых заготовок может осуществляться
в штампах на универсальных прессах, в гибочных приспособлениях
и па роликовых приспособлениях.
Гибка в штампах простого действия на универсальных прессах.
JJ зависимости от габаритных размеров детали, толщины изгибае-
151
мого материала, типа производства для гибки используются инстру
ментальные, упрощенные, универсально-наладочные и универсаль
ные штампы.
Число переходов для гибки той или иной детали зависит от кон
фигурации и ее размеров, числа изготовляемых деталей и требуемо]
точности.
Детали (заготовки), имеющие простой профиль поперечного ил]
продольного сечения, получают однопереходной гибкой. Детал]
(заготовки) сложного профиля или простого профиля, но требующи!
гибки в продольном и в поперечном сечениях, в зависимости от ха
рактера производства, габаритных размеров изгибаемой детал!
и имеющегося оборудования изготовляют однопереходной гибко!
в сложном штампе или гибкой за несколько операций в просты:
штампах.
Ниже приводятся примеры технологических процессов и схег»
инструментальных штампов для гибки типовых деталей.
Гибка V-образных деталей (заготовок). Существует два способе
гибки V-образных деталей (заготовок): до соприкосновения (свобод-
ная гибка) и с правкой.
При первом способе (рис. 74,о), т. е. при гибке до соприкоснове-
ния, процесс гибки заканчивается в тот момент, когда полки изгиба-
Рис. 74. Гибка угольников
емой детали (заготовки) будут параллельны боковым сторонам рабо-
чего профиля матрицы, радиус изгиба будет несколько больше
радиуса пуансона и между деталью (заготовкой) и пуансоном обра-
зуется зазор.
При втором способе (рис. 74,6), т. е. при гибке с правкой, процесс
гибки заканчивается калибровкой радиуса изгиба по пуансону,
когда полки детали (заготовки) зажимаются между рабочими плос-
костями пуансона и матрицы.
Усилие правки зависит от наладки штампа, жесткости пресса,
колебаний размера толщины материала.
Выбор способа гибки V-образных деталей зависит от требуемой
точности изгибаемой детали. Гибка с калибровкой более качественна,
а потому имеет большее распространение, чем гибка до соприкосно-
вения.
При гибке до соприкосновения точность радиуса и угла изгиба
на детали зависит от ширины зева / матрицы и механических свойств
152
и пибаемого металла. Путем подбора величины зева / заданный
радиус можно получить близким радиусу пуансона.
При гибке V-образных деталей с калибровкой весьма важен
правильный выбор конструкций штампа. Если к прямолинейности
полок не предъявляется повышенных требований, размеры рабочей
полости матрицы (рис. 74,в) можно рассчитать по следующим фор-
мулам. Радиус пуансона г берется по детали, но не менее данных
1абл. 18. Радиус матрицы находим из выражения
Я = (0,6-1-0,8) (r + S).
размер зева (ширина)
I = 2b sin^-.
Глубина матрицы h при известном b может быть рассчитана по
формуле
h = b cos — rJ—— — 1 \
2 1 . «
I Sin тг I
\ Z /
или взята в зависимости от толщины материала:
S До 1 1—2 2—3 3—4 4—5 5-6 6—7 7—10
h 4 7 12 15 18 22 25 30
Величина опорной поверхности заготовки Л должна быть больше
2S.
Если полки изгибаемой детали должны быть прямолинейными,
необходимо рабочую часть штампа выполнять так, как показано
па рис. 74,г, т. е. величина b должна быть больше длины полки Lj.
Отсутствие полного «перекрытия» заготовки приводит к ломаным
полкам.
В тех случаях, когда осуществляется гибка деталей с радиусами,
близкими к толщине материала, в целях уменьшения пружинения
пуансону придают форму, показанную на рис. 70.
В зависимости от соотношения размеров полок изгибаемой де-
тали гибку V-образных деталей следует производить на штампах,
схема рабочих частей которых показана на рис. 75.
Штампы, как правило, выполняются с направляющими колон-
ками. Мелкие и средние детали гнут в штампах с задним располо-
жением колонок. Схема рабочих частей штампа на рис. 75,а исполь-
зуется в основном для гибки деталей, имеющих одинаковую длину
полок. Рабочая часть штампа состоит из матрицы 1, пуансона 2
и фиксатора 3. Готовая деталь сбрасывается сжатым воздухом или
соскальзывает под действием собственного веса в случае наклонного
153
расположения стола пресса. При таком способе гибки получеш
одинаковых деталей затруднено, так как возможно смещение зап
товки при гибке. Схема штампа, показанная на рис. 75,6, отличаете
от первой тем, что в гибочном пуансоне 2 установлены два-три керн
4, выступающие из его поверхности на 0,3—0,4 мм. Концы этих кер
нов, вдавливаясь в изгибаемую заготовку, исключают возможност
смещения изгибаемой заготовки в матрице / по выходе ее из фик-
сатора 3, а значит, и получения неправильной формы детали. Штампы
с таким исполнением надо применять для деталей, изгибаемых
из материала толщиной более 1 мм, при условии, что ширина зева
матрицы составляет более восьми толщин изгибаемого материала.
Керны могут быть расположены и в матрице, будучи выполнен-
ными в виде шпилек. В этом случае шпильки-керны получают необ-
ходимое усилие для нажатия на заготовку от пневматического уст-
ройства (подушки пресса).
Иногда вместо шпилек-кернов в матрице устанавливают вытал-
киватель, на торце которого делают V-образное углубление с на-
сечкой. Выталкиватель получает перемещение от буфера или пнев-
матического- устройства.
154
Как видно из рис. 75,а, матрица и пуансон выполняются из стали
пли с пластинками из твердых сплавов. Пластинки твердого сплава
па матрице удерживаются пайкой, а на пуансоне — винтом, ввинчи-
ваемым во втулку, запаянную в пуансоне.
Третья схема (рис.75,в) штампа используется для гибки V-об-
разиых деталей с разной длиной 4 и /2 полок. Конструкция такого
штампа подобна штампу, показанному на рис. 75,а. Все замечания,
сделанные по оформлению штампов по схеме рис. 75,а, необходимо
отнести и к схеме на рис. 75,в.
Четвертая схема (рис. 75,а) штампа используется в основном для
деталей с малой толщиной и разной длиной полок. Отличительной
особенностью этого штампа является наличие прижима 5, работаю-
щего от пружинного, резинового буферов или пневматического
устройства. Если в заготовке есть отверстия, то их следует исполь-
ювать для фиксации. Для увеличения стойкости матрицы гибочного
штампа заготовку надо располагать под углом а = 5°, для чего
рабочие поверхности пуансона, прижима 5 и матрицы скашивают
иод этим углом.
Перед гибкой заготовку плотно зажимают между пуансоном 2
н прижимом 5, на поверхности которого (если фиксация не произ-
водится на отверстие) делают насечку.
Пятая схема штампа (рис. 75,5) предусматривает случай гибки
малогабаритных деталей сложной формы, у которых величина
опорной поверхности недостаточна для надежного прижима и ко-
роткие участки сочетаются с длинными. Штамп для таких деталей
следует снабжать складной матрицей, т. е. матрицей 1, состоящей
из двух шарнирно соединенных пластин. В верхнем положении
матрица удерживается толкателем 6, получающим перемещение
от пружинного или резинового буфера (на рисунке не показан).
Складные матрицы следует использовать и при гибке деталей,
у которых необходимо линию гибки ориентировать относительно
отверстий, пробитых в плоской заготовке.
При гибке V-образных деталей на штампах со складной матрицей
необходимо учитывать растяжение металла в зоне гибки, для чего
ось вращения полуматриц должна быть расположена несколько
выше опорной поверхности складной матрицы, на которую уклады-
вается деталь. Положение оси вращения полуматриц для случая
гибки под углом 90° можно найти по формуле
где А — поправка, которая может быть взята по табл. 21.
Шестая схема штампа (рис. 75, ё) отличается от предыдущей тем,
что рабочая часть матрицы имеет полу цилиндрические кулачки.
Такая конструкция позволяет производить одним пуансоном с углом
60° гибку угольников толщиной 0,13—6 мм на ряд углов.
155
Седьмая схема штампа (рис. 75,ж) используется для гибки д
талей, у которых одна из полок малой высоты < 4S). В это
случае заготовку укладывают наклонно в П-образную матриц
с шириной зева, равной длине длинной полки детали.
Восьмая схема штампа (рис. 75,з) применяется в тех же случая!
что и седьмая, но при условии, что высота отгибаемой полки мене
трех-четырех толщин материала. В этом случае заготовку закладь
вают в матрицу сбоку и вначале загибают, в затем правят посред
ством торцового давления пуансона.
При использовании восьмой схемы штампа для гибки уголко.
следует иметь в виду, что ширина отгибаемой полки должна быт:
не больше вертикальной полки. Кроме того, если в вертикально!
полке есть отверстия, то они при гибке могут быть искажены вслед
ствие ее осадки.
Практически допустимым уменьшением сечения за счет отвер-
стий, при котором не происходит существенного изменения их фор-
мы и размеров, следует считать 10—15%, а высоту вертикальной
полки — не более (25-4-30) S; в противном случае эта часть детали
становится недостаточно жесткой и вместо гибки малой полки про-
исходит осадка вертикальной полки.
Девятая схема штампа (рис. 75,и) используется в случае одно-
временной гибки двух деталей. Такая схема применяется при гибке
деталей неодинаковой длины или с несимметрично расположенными
линиями гиба.
При необходимости получения угла с малым радиусом прибе-
гают к штамповке детали в две операции: гибка под углом меньше
90° в обычном открытом штампе и разгибание детали в обратную
сторону с одновременной чеканкой острого ребра.
К подобному приему гибки V-образных деталей прибегают и в тех
случаях, когда необходимо при малом радиусе сопряжения полок
получить увеличение толщины металла в зоне гибки. Известно, что
при малых радиусах гиба в зоне гибки происходит утонение матери-
ала; если это недопустимо, то после гибки надлежит произвести
высадку угла.
Если в изгибаемой V- или Z-образной детали имеются отверстия,
то необходимо стремиться к пробивке их в плоской заготовке.
Пробивка отверстий в плоской заготовке, как правило, в несколько
раз дешевле пробивки их в изогнутой заготовке. Отверстия проби-
вают после гибки (рис. 76,а) в тех случаях, когда деталь требует
сложной гибки; необходимо соблюдать жесткие допуски на взаимное
расположение отверстий или на расстояние оси отверстий до внутрен-
ней полки; имеются значительные колебания толщины заготовки;
отверстия расположены на расстоянии менее двухкратной толщины
материала от линии гиба.
Для предотвращения искажения формы отверстия, расположен-
ного близко к линии изгиба tn < (1,5-4-2) S, рекомендуется про-
бивка дополнительных (технологических) отнерстцй (рис. 76,6);
156
серпообразного отверстия в непосредственной близкости от основ-
ного отверстия (рис. 76,в) и пробивка овального отверстия (рис. 76,г)
нместо круглого.
Первые два приема предохраняют основное отверстие от иска-
жения его формы при гибке, а третий прием позволяет использовать
деформацию металла при гибке для получения правильной формы
отверстия. В этом случае овальное отверстие в результате гибки
становится круглым.
Гибка Z-образных деталей. Число переходов при гибке Z-образ-
11 ых деталей зависит от размеров полок (llt 12, /3), толщины исходной
laroTOBKH S и точности размеров и формы. Независимо от типа ис-
пользуемого штампа гибка Z-образных деталей должна происходить
с обжатием по всей поверхности, так как гибка с частичным обжа-
тием не обеспечивает точности размеров и формы. На точность раз-
меров и формы оказывает влияние способ фиксации заготовки.
Лучшие результаты дает фиксация на отверстия в средней полке
а)
Рис. 76. Предохранение отверстий от искажения при гибке
изгибаемой детали. Фиксация по контуру, а в случае гибки в два
перехода по контуру и отогнутой полке дает более низкую точность.
Первая схема (рис. 77,о) — гибка в открытом штампе без при-
жима в один переход используется для деталей, у которых длина
средней полки /3 больше длины полок /х или /2. Такой способ гибки
не обеспечивает получения точных размеров по длине полок и /2,
так как предотвратить смещение заготовки при гибке невозможно.
Вторая схема (рис. 77,6) — гибка в штампе с прижимом в два
перехода с перевертыванием, т. е. за первый переход гнется полка
длиной /1; затем полученный полуфабрикат укладывают так, что
полка заходит в паз Л прижима, после чего за второй ход пресса
гнется полка длиной /2. Используется в тех же случаях, что первая
схема, но точность гибки выше.
Третья схема (рис.77,в) используется для деталей малой тол-
щины. Гибка происходит в один переход с прижимом средней полки.
Если высота одной из полок мала (менее 3 S), она не может быть
оформлена. Исключить этот недостаток можно только увеличением
высоты полки.
Четвертая схема (рис. 77,г) применяется для деталей, у которых
отгибаемые полки длиннее средней полки. В этом случае гибку
во избежание искажения углов производят в штампе открытого
157
типа за два перехода. За первый переход в первом ручье штампа
плоскую заготовку пуансоном 1 на матрице 2 подвергают гибка
в обычный угольник, а затем, переложив предварительно изогнутую
заготовку отогнутой полкой вниз во второй ручей, производят окон-
чательную гибку тем же пуансоном 1 (второй переход). Обращаем
внимание, что в пуансоне 1 установлены керны, исключающие сме-
щение заготовки в момент гибки, а в зоне участка матрицы для!
Рис. 77. Схемы рабочих частей штампов для гибки Z-образных
деталей
второй гибки установлен прижим 3, обеспечивающий плотное при-
легание заготовки к фиксатору.
Гибка скоб (П- и Ll-образных деталей). Скобы или подобные им
детали, допускающие наличие выпуклости средней полки, подвер-
гаются гибке на штампах без прижима со сквозной матрицей
(рис. 78,«). В таких штампах, кроме искажения формы средней
полки заготовки, может произойти и ее смещение в процессе гибки,
в результате чего боковые полки будут разной длины.
В тех случаях, когда средняя полка изгибаемой детали должна
быть прямолинейной, а боковые полки одинаковой длины (или
158
отличаться друг от друга на вполне определенную величину), гибка
производится в штампах с выталкивателем-прижимом.
Штампы с выталкивателем-прижимом имеют широкое примене-
ние. Для выталкивания лучше применять пластину, под которой
установлены выталкивающие штифты, а не просто штифты, так как
последние при перемещении пуансона вниз будут оставлять метки
на поверхности изгибаемой детали. Выталкиватели-прижимы рабо-
инот от пружинного, резинового или пневматического буферов
(на рисунке отсутствуют). В штампах с прижимом для уменьшения
Рис. 78. Схемы рабочих частей штампов для П-образных деталей
величины пружинения детали пуансону придают одну из форм,
показанных на рис. 79, а—в, или выполняют штамп так, как пока-
зано на рис. 79,а.
Если материал пластичный и толщина заготовки менее 1,0 мм,
делают чеканящие кромки (рис. 79,а), вытесняющие материал в уг-
лы, что способствует уменьшению пружинения.
Для материалов средней твердости и главным образом деталей
с высокими полками применяют пуансоны с поднутрением (рис. 79,6).
Угол поднутрения (3 принимают равным 2—4°. Зазор между матри-
цей и пуансоном делают равным наименьшей толщине изгибаемой
детали с тем, чтобы полки детали, зажимаясь лишь между пуансо-
ном и матрицей, поворачивались и охватывали пуансон. После гибки
в результате распружинивания боковые полки становятся верти-
кальными.
159
Для упругих материалов используют гибку с обратным выгй
бом дна (рис. 79,в), что достигается приданием соответствующе
формы выталкивателю. Этот прием применяют и для деталей со стей
ками толщиной более 3 мм, но тогда гибку производят за две оперэ
ции. Первую операцию производят в штампе с радиусным выталки
вателем, вторая операция заключается в правке средней полкй^
Радиус кривизны выталкивателя подбирают опытным путем. Пб
лучить детали с точными угловыми размерами при гибке возможна
если выталкиватель-прижим в гибочном штампе установить нижЙ
зеркала матрицы. Однако при этом затрудняется удаление детали)
Для этой же цели, т. е. для получения деталей с прямыми углами-
применяют штамп, показанный на рис. 79,а. В штампе предусмот’
рены боковые подвижные губки, которые поворачиваются буртов
гибочного пуансона, сжимая тарельчатые пружины и обжимая бей
ковые полки по пуансону. Стороны пуансона наклонены на угол
Рис. 79. Способы компенсации пружинения при гибке П-образных деталей
пружинения. В момент подъема пуансона подвижные губки воз-
вращаются в первоначальное положение, а изгибаемая деталь полу-
чается с точными углами.
При П-образной гибке средних и крупных деталей, требующих
значительных усилий гибки, рабочая часть матрицы выполняется
с врезными секциями из стали Х12ТФ, твердых сплавов (рис. 78,в)
или используются ролики (рис. 78,г).
Размеры рабочей полости матриц для гибки П-образных скоб
с длинными полками в штампах с прижимом следует брать по
табл. 28. При гибке с прижимом вместо закругления кромок матрицы
радиусом RM рекомендуется применять матрицы со скосом или очер-
ченные по кривой, очертания которой близки дуге эллипса (см.
рис. 71). Зазор Z между пуансоном и матрицей при гибке рассчиты-
вается, как указывалось ранее (стр. 147), по формуле
Z== (S + Д —ZS).
Глубину матрицы Н находят по табл. 28 только для случаев,
когда к прямолинейности боковых полок не предъявляется жестких
требований. Если полки должны быть прямолинейны или высота
полок небольшая, глубина полости матрицы должна быть больше
высоты полок, т. е. размер Н + RM > L. При малой высоте полок
160
Таблица 28
Размеры рабочей части матрицы для П-образной гибки с прижимом
L S
До 1 1-2 2—4 4-6 6-10
н н RM н н «л. н
<50 3 15 5 20 8 25 10 30 12 35
Свыше 50—75 3 20 5 25 8 30 10 35 12 40
> 75—100 3 25 5 30 8 35 10 40 12 40
» 100—150 3 30 5 35 8 40 10 50 12 50
» 150—200 3 40 5 45 8 55 10 65 12 65
(Л < 3S) для придания детали правильной формы необходимо
одновременно с гибкой производить калибровку, а это возможно,
если матрица выполнена так, как показано на рис. 78,5. В описывае-
мом штампе выталкиватель меньше ширины детали, средняя полка
оформляется в рабочей полости матрицы, а не по пуансону, как это
было в предыдущих конструкциях. Ниже приведены размеры рабо-
чей полости матрицы при гибке с короткими полками.
5 1 1-2 2—3 3—4 4—5 5—7 7—8 8—10
R 3 5 7 9 10 12 13 15
т 3 4 5 6 8 12-15 20 25
Глубина матрицы
где R — радиус на матрице в мм;
т — расстояние от конца отогнутой полки до точки приложе-
ния радиуса R.
Размеры рабочих частей штампов типа показанных на рис. 78,а,г
при гибке П-образных деталей рассчитываются по формулам:
для получения деталей с точными наружными размерами
^ = (4k-A)+6m;
B„ = G4„-A-2Z)_6j
6 А. Н. Малов
161
для получения деталей с точными внутренними размерами
AM = (BK + 2Z)+SM,
где Ам и Вп — размеры матрицы и пуансона в мм;
Ли и Вк — соответственно номинальные наружные и внутрен-
ние размеры детали в мм;
Д — допуск на изготовление детали в мм;
Z — односторонний зазор между пуансоном и матрицей
(см. стр. 147) в мм;
8М и — допуски на изготовление пуансона и матрицы в мм.
Штампы, подобные показанным на рис. 78,д,б, можно применять
для деталей, не требующих точного расстояния между полками,
и при условии малых допусков по толщине заготовок. Если допус-
ки по толщине заготовок, поступающих на гибку, грубые, а необхо-
димо выдержать точное расстояние между изгибаемыми полками
и толщина полок менее 2 мм, можно использовать штампы, схемы
которых показаны на рис. 78,е,ж.
Штампы отличаются друг от друга тем, что в первом случае
(см. рис. 78,е) используют раздвижной пуансон, а во втором (см.
рис. 78,ж) — раздвижную матрицу. Штампы с раздвижным пуансо-
ном и прижимом применяют для получения точного наружного раз-
мера у скоб, а с раздвижной матрицей и прижимом — для получения
точного внутреннего размера. В штампе, показанном на рис. 78,е,
секции пуансона раздвигаются клином, а в штампе, показанном
на рис. 78,ж, секции матрицы, скользя по наклонной поверхности,
сближаются и обжимают изгибаемую деталь по пуансону.
Если в П-образных деталях, изгибаемых на штампах типа пока-
занных на рис. 78,б,в,г,»с, имеются отверстия, их желательно из
экономических соображений пробивать в плоских заготовках, т. е.
до гибки. Это возможно только в том случае, если координация от-
верстия осуществлена от центра его до края детали (рис. 80,а),
так как этот размер в процессе гибки не изменяется. Если же коор-
динация отверстий произведена так, как показано на рис. 80,6,
отверстия пробивают после гибки.
Рассмотренные схемы штампов с раздвижным пуансоном, или
матрицей применяют для деталей с малой толщиной полок. Для де-
талей, подвергаемых гибке из материалов толщиной более 3 мм,
рекомендуется применять клиновые штампы. В этом случае гибку
осуществляют в две операции: предварительная гибка в обычном
штампе и окончательная в клиновом.
При малой высоте отгибаемых полок и необходимости сохранить
соосность отверстий, пробиваемых в плоской заготовке, могут быть
использованы штампы с прижимом и со складной матрицей (см.
рис. 78,з). Штамп работает следующим образом. В исходном поло-
жении полуматрицы развернуты и прижим, находящийся под дей-
162
ствием пружинного или резинового буфера (на рисунке не показан),
совпадает с рабочей поверхностью полуматрицм. Заготовку фиК'
пируют по контуру или по отверстиям. При смыкании штампа пуаН'
сон сначала прижимает заготовку к прижиму, а затем начинае1,
опускать последний. При этом полуматрицы, края которых опирЭ'
ются на края обойм, начинают поворачиваться вокруг своих oce[i
и производить гибку боковых полок, т. е. придают детали форйУ
скобы. Гибка заканчивается, когда полуматрицы займут вертикаль'
ное положение, а прижим дойдет до нижней плиты. При подъеМе
верхней части штампа прижим с полуматрицами возвращается
в исходное положение, при этом полуматрицы раскрываются. Для
удовлетворительной работы
штампа необходимо, чтобы оси
Рис. 81. Схема смещения осей полу-
матрицы шарнирной матрицы
а) б)
Рис. 80. Координация отвер-
стий в изогнутых деталях
шарниров от базовой плоскости были смещены на величину Н
(рис. 81):
И = 0,215r +S (1 — 0,785х),
где г — радиус пуансона в мм.
Значения х приведены на стр. 137.
К штампам с раздвижными пуансонами или матрицами и со скЛЯД'
ными матрицами следует прибегать только в крайних случаЯх>
так как они дороги в изготовлении, трудоемки в наладке и быстр0
изнашиваются.
В тех случаях, когда полки у скобы наклонены внутрь, т- е<
деталь имеет угол менее 90°, гибка может быть осуществлена за оДнУ
операцию на штампах с поворотными матрицами (рис. 78, и) йли
с подвижными от клиньев горизонтальными матрицами (см'
рис. 78, к). Штампы с поворотными матрицами не следует примеПЯтЬ
для деталей, изготовляемых из мягких материалов, так как кроМкИ
матриц оставляют вмятины на поверхности полок.
При гибке деталей, подобных показанным на рис. 78, л (условн0
отнесена к скобам), заготовку обычно фиксируют по отверстию
и наружному контуру. Если шпилька, на которую фиксируют заго'
товку, неподвижна, возможен брак детали из-за смещения отверстия
и разрывов, так как при этом не обеспечивается свободное течение
материала с обоих концов. Такие детали необходимо гнуть на щТам"
пе, схема которого показана на рис. 78, л. На штампе заготовка
д, 163
фиксируется по штифту /, который закреплен в подвижной части
матрицы 2. В неподвижной части матрицы 3 имеется углубление
для гибки пуансоном 4. Матрица 2 в отжатом состоянии до штифта-
упора 5 удерживается пружиной 6. Винт 7 определяет крайнее
левое положение подвижной матрицы 2 при штамповке. На пуан-
соне закреплен подвижный пружинный прижим 8. При ходе пол-
зуна пресса вниз, а значит и верхней части штампа прижим 8 при-
жимает заготовку к верхним плоскостям обеих половинок матрицы 2
и 3, в то время как пуансон затягивает в углубление участок заго-
товки, подлежащей гибке. Так как при этом заготовка перемещается
с обеих сторон, то конец ее, посаженный на штифт 1, преодолевая
сопротивление пружины 6, притянет подвижную часть матрицы 2
к неподвижной части матрицы 3. Незадолго до того, как пуансон
займет самое нижнее положение, винт 7 упрется в неподвижную
часть матрицы 3 и остановит дальнейшее перемещение подвижной
части матрицы. В дальнейшем заготовка несколько растягивается,
но так как крайнее положение матрицы 2 контролируется винтом 7,
то при окончательной гибке сохраняется постоянство размеров
между отгибаемой частью детали и отверстием.
Помимо обычной гибки, П-образные детали могут быть получены
с различной толщиной средней и боковых полок. В этом случае
используются штампы с прижимом, но с отрицательным зазором
между пуансоном и матрицей (зазор t равен толщине боковых полок,
которая меньше толщины S исходной заготовки, см. рис. 78, м).
Максимальное утонение боковых полок за одну операцию гибки
зависит от механических свойств материала изгибаемой детали
и может быть принято для мягкой стали равным 25—30% S; для ла-
туни 20—25% S; для алюминия 27—35% S (S — толщина исходной
заготовки или, что то же самое, толщина средней полки в мм).
В результате гибки с утонением происходит упрочнение металла
(наклеп) на боковых полках изгибаемой детали, которое можно
устранить отжигом.
При гибке с утонением пружинение изогнутой детали по выходе
из штампа отсутствует или, что бывает чаще, имеет отрицательную
величину.
Гибка скоб с горизонтальными полками. При малых количествах
штампуемых деталей и при условии, что высота детали небольшая
(до 15 мм), а допуск на расстояние между полками грубый, ее из-
готовляют за одну операцию, но за два перехода на штампе (рис. 82,а).
В этом штампе изгибаемую заготовку закладывают в окно Л, ширина
которого равна ширине заготовки, на поверхность матрицы 1.
При опускании верхней части штампа пуансон 2 придает заготовке
Z-образную форму, вначале одному концу, а при повороте заготовки
и повторном ходе пресса — второму.
Если необходимо получить скобы с горизонтальными полками,
к точности которых предъявляются повышенные требования, а вы-
сота полок скобы более 12—15 толщин материала и размеры средней
164
полки более 30 мм, гибку проводят за три операции по следую-
щей схеме (рис. 82, б). Первой гибкой на штампе с прижимом оформ-
ляют наружные углы, т, е. заготовке придают П-образную форму,
второй гибкой (окончательной) на штампе с прижимом оформляют
внутренние углы (обращаем внимание на положение предвари-
тельно изогнутой заготовки).
Третья операция — калибровка, осуществляемая обжатием всех
поверхностей в клиновом штампе.
Если высота полок менее указанных выше величин, гибку скобы
следует производить за две гибочные операции в штампах с прижи-
мом (рис. 82, в). Скобы можно гнуть и в одном двухпозиционном
штампе. В первой позиции заготовка получается с наклонными
полками, а во второй — правится, т. е. полки делаются горизон-
тальными.
Наконец, скобы также могут быть изготовлены за одну гибоч-
ную операцию, если использовать штамп, показанный на рис. 82, г.
Рис. 82. Схема рабочих частей штампов для гибки скоб
Работает штамп следующим образом. Заготовку укладывают
на поверхность нижнего выталкивателя 3 и фиксируют на штифтах
по предварительно пробитым отверстиям. При опускании ползуна
пресса вниз, а значит и верхней части штампа, верхний выталкива-
тель 5 подходит к заготовке и зажимает ее. Так как нижнее буфер-
ное устройство (на рисунке буфер не показан), воздействующее
на выталкиватель 3, слабее тарельчатых пружин 6, выталкиватель
5 вместе с пуансоном-матрицей 4 продолжает опускаться и осуществ-
ляет П-образную гибку заготовки. Когда выталкиватель 3 дойдет
до упора, выталкиватель 5 остановится, а пуансон-матрица 4, про-
должая двигаться вниз, произведет окончательную гибку (придаст
вид скобы с горизонтальными полками), а при смыкании рабочих
частей штампа откалибрует изгибаемую скобу по высоте.
Радиусы закругления углов рабочей части должны быть больше
толщины изгибаемого материала.
При малых радиусах гибка коротких полок сопровождается
их выпучиванием, а окончательная гибка — повреждением наруж-
ной поверхности детали.
Успех работы на штампе, приведенном на рис. 82, г, зависит
от правильного подбора пружин. Эти штампы следует применять
J65
только для деталей, изготовляемых из материала толщиной менее
1,5—2 мм.
Однооперационная гибка скоб с горизонтальными полками
по сравнению с многооперационной или многопереходной гибкой
позволяет получать высокую точность и производительность.
В тех случаях, когда небольшие по габаритным размерам V-,
П- или Z-образные детали должны иметь повышенную точность,
используют два способа их изготовления. При первом способе про-
цесс изготовления детали состоит из трех операций: вырезки (от-
Рис. 83. Схемы штампов для калибровки деталей
резки) заготовки, гибки, калибровки согнутых деталей в штампах
(рис. 83).
При втором способе процесс изготовления детали состоит из од-
ной операции, осуществляемой в комбинированном штампе совме-
щенного действия. Схемы рабочих частей этих штампов показаны
на рис. 84. Штампы, показанные на рис. 84, а и б, предназначены
для V-образных деталей; в первом штампе (рис. 84, а) производится
отрезка и гибка, а во втором (рис. 84, б) П-образная гибка с после-
дующей разрезкой на две детали.
Рис. 84. Схемы рабочих частей штампов для изготовления уголков и скоб
Штампы, показанные на рис. 84, ей г, предназначены для отрезки
и гибки Z- и П-образной деталей.
Изготовление деталей типа втулок, колец, хомутиков малых
и средних размеров. Структура технологического процесса изготов-
ления деталей типа втулок, колец, хомутиков и т. д. зависит от раз-
меров детали, наличного парка оборудования и характера произ-
водства.
Втулки малых и средних габаритных размеров и толщин стенок,
кольца и подобные им детали из полосового и ленточного материала
166
можно изготовлять раздельной или одновременной штамповкой.
Раздельная пооперационная штамповка используется главным
образом в серийном производстве при изготовлении всех размеров
втулок, колец и т. д. а также втулок с относительно небольшими
диаметрами и высотой, колец со стенками толщиной более 3 мм —
в массовом производстве. Штамповка в одном штампе является
наиболее прогрессивной и используется для втулок небольших
размеров, колец и т. д. со стенками толщиной более 3 мм в условиях
крупносерийного и массового производства.
Деталь
Ниже рассматривается изготовление этих деталей только штам-
повкой. Штамповка в одном штампе, так называемая комбинирован-
ная штамповка из полосы (ленты) и из штучных заготовок, рассмат-
ривается в гл. VIII «Комбинированная штамповка».
Раздельная штамповка колец и втулок в зависимости от их раз-
меров производится в одном или нескольких гибочных штампах
из предварительно отрезанной или вырезанной заготовки. Малые
втулки со стенкой толщиной 0,7—2 мм получают в одном из ги-
бочных штампов (рис. 85). Гибка, вернее завивка, производится
в штампе (рис. 85, о) вокруг оправки 1 между пуансоном 2 и матри-
цей 3.
167
При гибке большое значение имеет пружинение, поэтому в тех
случаях, когда к точности размеров и формы предъявляют повы-
шенные требования, гибку производят в штампах с перемещением
полуматриц 4, осуществляющих окончательную гибку от клина 5
(рис. 85,6), или в штампе с качающимися полуматрицами-кулачками
(рис. 85, в). В штампе на рис. 85,в предварительно изготовленная
заготовка укладывается на поверхность кулачков (полуматриц) 6.
При опускании верхней части штампа, а значит и гибочного пуан-
сона 7 вначале заготовка получает U-образную форму, а затем
кулачки поворачиваются на осях 8 и осуществляют окончательную
гибку. При подъеме верхней части штампа кулачки возвращаются
в исходное положение пружиной 9 через толкатель 10. Недостатки
штампов с кулачками — большая стоимость их изготовления и уско-
ренный износ подвижных частей при гибке толстых и жестких
материалов.
Изготовление трубок из плоских заготовок в одну операцию
внахлестку для сварных трубок и встык при толщине материала
0,6—1 мм, диаметре втулок до 40 мм и длине до 250 мм осуществля-
ется на штампах, последовательность работы одного из которых
показана на рис. 86. Заготовка, поданная до упора в рабочую зону
штампа, сначала подвергается предварительной гибке между мат-
рицей / и оправкой 2. Затем подвижная полуматрица 3 подгибает
левую, а неподвижная 4 — правую полки заготовки. При нижнем
положении ползуна пресса происходит окончательная гибка (обжа-
тие) заготовки полуматрицами на оправке. Освобожденная от полу-
матриц деталь (втулка) распружинивается и легко удаляется с оп-
равки штампа в отводной лоток струей сжатого воздуха.
Аналогичные штампы используются и для изготовления втулок
обычной формы (несварных). При проектировании штампов, пока-
занных на рис. 86, профиль рабочей части матриц обычно устанав-
ливают опытным путем в процессе отладки штампа. Более крупные
168
кольца и втулки изготовляют в две и более, гибочных операций.
11а рис. 87,а показана последовательность гибки втулки или кольца
и две операции. После первой гибки заготовка приобретает волнис-
тую форму, размеры которой рассчитывают по формулам
Яа = (у-1)Я1; I = 2sin4(7?,+^); a = sin-|-(/?a4-^).
В результате второй гибки получают втулку или кольцо заданных
размеров. Втулка и кольца диаметром 80—150 мм, изготовляемые
из листового материала толщиной 5—10 мм и более, получают в три
гибочные операции. В результате первой гибочной операции под-
гибаются продольные кромки, в результате второй операции заго-
товке придают корытообразную форму. Из этой формы в результате
третьей операции получается втулка
(кольцо), поступающая на сварку.
В тех случаях, когда диаметр, тол-
щина и длина детали велики, для гибки
используют гидравлические прессы,
а когда эти размеры сравнительно не-
большие, применяют кривошипные
прессы. При больших длинах и диамет-
рах, а главное толщинах используют
Рис. 87. Последовательность гибки втулок в две и более операции
секционный метод гибки на универсальных штампах (рис. 87, б).
В этом случае гибка осуществляется следующими друг за другом
нажатиями ползуна пресса и перемещением заготовки после каж-
дого нажатия. Секционным методом гнут заготовки значительной
толщины (до 100 мм). Кольца и втулки довольно больших диаметров
гнут на гибочных трехвалковых и четырехвалковых вальцах, а не
на прессах. Описание процесса гибки на гибочных вальцах и необ-
ходимые расчеты технологических параметров гибки приведены
в работе [27].
169
Хомутики. В зависимости от габаритных размеров и мас-
штаба производства хомутики изготовляют одновременной или раз-
дельной штамповкой. Одновременная (однооперационная) штам-
повка осуществляется в комбинированных многопереходных штам-
пах последовательного действия. Штамповку в комбинированных
штампах подобного типа применяют для хомутиков небольших раз-
меров, изготовляемых из ленты толщиной менее 2 мм. Этот вид
штамповки описан в гл.VIII.
Раздельная штамповка хомутиков применяется в массовом
производстве, если толщина исходного материала более 2—3 мм,
независимо от толщины для хомутиков средних или больших габа-
ритных размеров и, наконец, для всех типов и габаритных размеров
хомутиков в серийном и тем более в мелкосерийном производстве.
Несколько схем последовательности изготовления хомутиков пока-
заны на рис. 88, а—-г.
Из приведенных схем видно, что вначале вырезается плоская
заготовка, после чего в зависимости от типа лапок для крепления
производится: вырезка, предварительная и окончательная гибка;
вырезка, завивка лапок, предварительная гибка (придание вол-
нистой формы) и окончательная гибка; вырезка и гибка в клиновом
штампе.
В зависимости от требований, предъявляемых к точности испол-
нения, иногда после окончательной гибки деталь подвергают ка-
либровке. Если в лапках хомутиков имеются круглые отверстия
и межцентровое расстояние регламентировано допуском, их сле-
дует пробивать после окончательной гибки или после калибровки
(если есть эта операция). Если же в одной лапе отверстие круглое,
а в другой овальное, то такие отверстия могут быть пробиты в про-
цессе вырезки, т. е. до гибки. Наличие в одной из лапок овального
отверстия позволяет компенсировать погрешность, получаемую
от смещения концов детали во время гибки. В тех случаях, когда
гибка хомутиков осуществляется в две операции — предваритель-
ную, в результате которой заготовка получает волнистую форму,
и окончательную, для придания формы готовой детали применяют
штампы, подобные штампам для втулок. В тех случаях, когда име-
ется одна гибка, применяют штампы типа, показанного на рис. 89.
Штамп универсально-наладочный; работу его можно проследить
по схемам на рис. 89, а и б. Заготовку укладывают на подвижные
ползуны 4 между упорами 3. При включении хода пресса сменная
оправка 1, форма и размеры которой соответствуют внутренним
размерам детали, вдавливает заготовку в паз, образованный суха-
рями 6. Изгиб верхней части детали выполняется торцовыми поверх-
ностями ползунов 4, сдвигаемыми в конце хода пресса вниз рыча-
гами 5, которые поворачиваются упорами 2, расположенными на
верхней части штампа. На рис. 89, б изображен момент окончания
гибки хомутика. Изменяя положение упоров 3, можно получать
хомутики с симметричными и несимметричными полками.
170
На рис. 89, в дана конструкция рассматриваемого штампа.
Нижняя плита 7 имеет паз, выполненный в форме «ласточкина хво-
ста». В этом пазу находятся сухари 14, которые связаны с винтом 13
гайками 12, неподвижно закрепленными на сухарях. Настройка
сухарей на размер, равный наружному диаметру изгибаемой детали,
Рис. 88. Последовательность гибки хомутиков:
I—IV — операции
производится маховичком 18 и контролируется по шкалам. После
установки сухари неподвижно закрепляют винтами 9. В Т-образ-
ных пазах, находящихся на боковых поверхностях сухарей, за-
крепляют упоры 10. Положение упоров в соответствии с длиной
заготовки контролируют по шкалам. Ползуны 8, изгибающие верх-
нюю часть детали, получают перемещение от упоров 16, располо-
171
Рис. 89. Универсальный штамп для гибки хомутиков
172
женных на верхней части штампа, через рычаги 15. Величина хода
ползунов 8 устанавливается выдвижением упоров 16 при помощи
гаек 17. Это регулировочное перемещение контролируют по шкалам,
имеющимся на упорах. Перемещение каждого из ползунов 8 может
быть полностью остановлено, для чего соответствующий рычаг 15
сдвигается в сторону. Гибочная оправка 11 является сменной де-
талью штампа. Ее размеры и форма соответствуют внутренним раз-
мерам изгибаемой детали. Точное взаимное расположение нижней
и верхней части штампа при установке его на прессе и в процессе
работы обеспечивается втулками, запрессованными в плиту 7,
и направляющими колонками, закрепленными на верхней части
штампа.
На рис. 89, г показаны примеры конфигурации хомутиков, ко-
торые можно получить на штампе, и сечение оправок-
Рис. 90. Изгибаемые детали
Гибка деталей сложного профиля. Эта группа деталей (рис. 90)
наиболее многочисленна. Процесс штамповки подобных деталей
обычно осуществляется по трем схемам:
а) вырезка заготовки и последующая гибка ее за несколько опе-
раций в простых штампах;
б) вырезка заготовки и последующая гибка в сложном штампе;
в) полное изготовление в одном многопереходном комбиниро-
ванном штампе последовательного действия.
Первая схема изготовления обычно используется в условиях
серийного производства. Штампы для гибки отдельных участков де-
тали выполняются по типу схем, показанных на рис. 75, 77, 78, 82, 85.
Вторая схема характерна для серийного и массового производ-
ства. Штампы для собственно гибки бывают двух типов: с матрицей
на шарнирах и с расположением гибочного пуансона в плоскости
движения ползуна пресса; с расположением одного или нескольких
пуансонов (матриц) в плоскости, перпендикулярной к движению
ползуна пресса. В этом случае гибочные пуансоны (матрицы) при-
водятся в движение специальными клиньями, укрепленными в верх-
ней части штампа, от пневмокамер или пневмоцилиндров.
Штампы первого типа используют для получения деталей с углом
наклона полок менее 90°, для гибки омегообразных скоб и хомути-
ков скоб с горизонтальными полками и подобных им деталей.
173
Деталъ
Рис. 91. Штамп для окончательной гибки кон-
цов контактной планки на 180°
Конструктивное оформление второго типа штампов весьма раз-
нообразно, их используют для гибки деталей с поднутрениями.
Особенностью этих штампов следует считать перемещение пуансонов
или матриц в плоскости, перпендикулярной к движению ползуна
пресса, а следовательно, и к верхней части штампа.
Ниже приводится опи-
сание работы штампов для
гибки деталей сложного
профиля.
Штамп, показанный на
рис. 91, предназначен для
окончательной гибки кон-
цов на 180°. Предваритель-
но изогнутая заготовка,
имеющая вид П-образной
скобы, закладывается в
фиксатор штампа. При опу-
скании верхней части при-
жим 1 прижимает заготовку
к матрице, а плита 2 пово-
рачивает кулачки 3 из на-
клонного положения в горизонтальное, осуществляя тем самым
догибку полок до 180°. Кулачки возвращаются после подъема верх-
ней части штампа в исходное положение пружинами 4.
Т-образная скоба изготовляется в следующей последовательно-
сти: вырезка заготовки; предварительная гибка с приданием
П-образной формы и окончательная гибка (если на боковых пол-
ках есть отверстия, их пробивают после гибки).
Рис. 92, Последовательность работы штампа для окончательной гибки
Т-образной скобы
Последовательность работы штампа для окончательной гибки
Т-образной скобы показана на рис. 92.
Заготовку, имеющую вид П-образной скобы, устанавливают
вручную на оправку (позиция 7); при опускании верхней части
штампа вниз матрицы 2 скользят по наклонным упорным планкам 5,
смонтированным в нижней плите 4 штампа, и, поворачиваясь на
174
осях 5, изгибают заготовку вокруг оправки 1 (позиции II—IV).
Когда ползун пресса, а вместе с ним и верхняя часть штампа под-
нимаются вверх, матрицы 2 под действием пружины 6 возвраща-
ются в исходное положение, а отштампованная деталь с оправки 1
снимается вручную, после чего цикл
повторяется в описанной последова-
тельности.
Штамп, показанный на рис. 93,
предназначен для гибки специаль-
ного угольника. В этом штампе пуан-
сон 1 на матрице 2 осуществляет
предварительную гибку плоской за-
готовки, а качающийся пуансон 3
посредством клина 4 подгибает де-
таль, т. е. осуществляет окончатель-
ную гибку.
Рассмотренные схемы штампов
для гибки деталей сложного про-
филя предназначались для раздель-
ного (операционного) изготовления.
Эти же детали могут быть получены
Рис. 93. Штамп для гибки спе-
циального угольника
и в комбинированных штампах (третья схема) непосредственно
из ленты и реже из полосы (см. гл. VIII «Комбинированная
штамповка»).
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СЛУЧАИ ГИБКИ
В этом разделе рассматриваются способы изготовления деталей,
требующих двусторонней гибки, скручивания, гибки на ребро
и т. д.
Изготовление деталей, требующих двусторонней гибки. Этот
способ включает получение заготовки (отрезка, вырезка и т. д.)
и собственно гибку. Гибка в зависимости от формы и размеров штам-
пуемой детали осуществляется в одном из штампов, схемы которых
приведены на рис. 94,а,б. В штампе, показанном на рис. 94,а, за-
готовка вставляется в паз корпуса 1 и зажимается планкой 2, по-
лучающей перемещение от стержня 3. Гибка лапок после зажатия
заготовки осуществляется качающимися рычагами 4. В штампе,
показанном на рис. 94,6, гибка собственно угольника осуществля-
ется пуансоном 5 в матрице-6, а лапки отгибаются качающимися
пуансонами 7, получающими поворот от стержней 8.
Если детали требуют скручивания, т. е. поворота одной части
заготовки относительно другой (рис. 95, а), то оно осуществляется
в штампе типа, показанного на рис. 95, б. В этом штампе взаимный
поворот одной части заготовки относительно другой осуществляется
за счет придания рабочей части пуансона и матрицы специальной
формы. Заготовка в исходном положении занимает горизонтальное
175
Рис. 94. Схемы рабочих частей гибочных штампов для двусторонней гибки
Рис. 95. Схема рабочих частей
штампа для скручивания:
а — деталь; б — схема штампа
положение, при воздействии пуансона оба конца заготовки повора-
чиваются одновременно. Такой прием гибки может быть использо-
ван при углах поворота 90° и менее. Помимо штампов для скручи-
вания деталей, для этой цели используют специальные ручные или
механизированные приспособления. Приспособления используют
чаще в серийном производстве.
Рис. 96. Штамп для гибки полос на ребро
Гибка на ребро за последнее время получила широкое примене-
ние. Этот процесс позволяет получить значительную экономию
металла при изготовлении секторов, колец и подобных им деталей.
Штамп для гибки на ребро показан на рис. 96. Заготовки поштучно
или пакетом (в зависимости от их толщины) укладывают в паз А,
после чего подвергают гибке пуансоном 1 на матрице 2. Гибка на
Рис. 97. Последовательность гибки кольца из полосы:
1 — место стыка с фасками
ребро осуществляется в холодном состоянии и с нагревом заготовки.
Последний способ широко используется -для получения фланцев
(колец). Процесс изготовления кольца гибкой на ребро (рис. 97)
состоит из следующих операций (I—IV): резки полос на ножницах,
177
скашивании фасок, подгибании концов предварительной гибкой
окончательной гибки. Такой способ изготовления пригоден, есл|
размеры кольца (фланца) 200—400 мм. При больших диаметра
(500—2000 мм) гибка колец на ребро ведется на специальных гибоч
ных станках, в которых полоса-заготовка с помощью ролика огибз
ется вокруг диска.
Гибка деталей из проволоки на прессах в штампах. Гибку деталей
из проволоки на прессах в геликоидальных (завивочных) штампа?
применяют для деталей простой формы типа колец, петель, рамо?
и т. д. (рис. 98,а) при диаметре проволоки менее 3 мм. На рис. 98,d
показана рабочая часть геликоидального штампа для изготовления
кольца.
Пуансон /, закрепленный в верхней части штампа, имеет сту-
пенчатую форму, профиль и размеры нижней рабочей части пуансона
аналогичны профилю и размерам внутреннего контура штампуемой
детали, остальная часть пуан-
сона соответствует форме и на-
ружным размерам штампуемой
детали. Матрица 2 смонтирова-
на на нижней плите штампа,
6)
Рис. 98. Схема рабочей части штампа для гибки детали из проволоки
задняя стенка матрицы служит базой для заготовки, пода-
ваемой до упора 3, а наклонная поверхность является рабочей
и предназначена для завивки детали. Собственно процесс завивки
состоит в том, что уступ пуансона 1, нажимая на проволоку, сго-
няет ее по наклонной плоскости матрицы 2, рабочие кромки которой
закруглены. Проволока обивается вокруг пуансона, а последний
проталкивает завитую деталь через цилиндрический участок ма-
трицы до тех пор, пока она не окажется ниже выточки в матрице.
Пройдя калибрующий участок матрицы, деталь вследствие упру-
гости немного распрямляется и при обратном ходе ползуна пресса
легко снимается с пуансона. Наиболее тяжелой в работе штампа
является завивка концов детали. Когда основная завивка детали
по контуру заканчивается, концы проволоки стремятся подняться
кверху и в результате срезаются. Для предотвращения этого в ма-
трице предусматривается так называемый приемник 4, облегчающий
ввод концов проволоки в матрицу в последней стадии завивки.
Форма такого приемника устанавливается практически в процессе
178
ннладки штампа. Завивать детали из Проволоки следует на тихо-
.Mif inux прессах. С построением формы рабочей части таких штампов
мшкно ознакомиться в специальной литературе Ч
Усилие гибки в кГ на геликоидальных штампах рассчитывается
tin формуле
р__ kae - 0,2d3
~ A? tg а ’
1Др k — коэффициент, равный для латуни 1,95—2,0; для стали
10,15,20 составляет 1,9—2,2; алюминия 1,85—1,9;
d — диаметр проволоки в лш;
R — средний радиус рабочего ребра в мм\
а, — угол подъема винтовой линии в среднем сечении рабочего
ребра в градусах.
Угол подъема а винтовой линии рабочего ребра штампа прини-
мают 40—60°. Чем меньше отношение радиуса гибки к диаметру
проволоки, из которой изготовляют деталь, тем больше значение
угла а.
В штампе на рис. 98,6 деталь изготовляют из заранее отрезанной
iaготовки; чаще в этих штампах, помимо собственно гибки, произ-
водят и отрезку. Для этого в нижней части устанавливают матрицу-
нтулку для отрезки, а в верхней части пуансона — нож.
Такой способ штамповки деталей из проволоки может быть ре-
комендован только в том случае, если детали имеют простую форму,
потребность в деталях велика и отсутствуют гибочные автоматы.
ГИБОЧНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАНКИ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Гибочные автоматические станки нашли широкое применение
в массовом производстве мелких деталей разнообразной конфигу-
рации, получаемых из ленты и штучных заготовок.
Из большого разнообразия гибочных автоматов ниже рассма-
триваются автомат, предназначенный для гибки деталей из штучных
заготовок, и универсально-гибочные автоматы для изготовления
деталей из проволоки и ленты.
На рис. 99 показан роторный автомат для гибки заготовок.
Заготовки закладываются, в магазин / и под влиянием собствен-
ного веса опускаются в гнезда фиксаторов 3 ролика 2. Захваченные
фиксаторами заготовки удерживаются на поверхности ролика
и вводятся затем ими в зону соприкосновения изгибающих их ро-
ликов. Пройдя эту зону, изготовленная деталь под влиянием соб-
ственного веса выпадает. Из схемы процесса гибки заготовок между
роликами следует, что в отличие от гибки в штампах здесь процесс
1 А. А. Б л о х. Изготовление деталей из прутка на геликоидальных
штампах. ЛДНТП, 1961.
179
протекает непрерывно, а следовательно, производительность пД
всех прочих равных условиях значительно выше. Однако облает»
применения таких автоматов ограничена, они применяются преиму
щественно для узких деталей открытого профиля малой высоте»
2 3
Рис. 99. Схема роторного гибочного автомата
для штучных заготовок
Схема еще одного гибочного полуавтомата, используемого ДЛ5
гибки малых угольников с короткими полками и подобных им дета-
лей, показана на рис. 100. Заготовки, подлежащие гибке (отгиба-
ется полка 4), вставляют в радиальные пазы барабана 1, непрерывне
вращающегося со скоростью 3—4 об/мин. Глубина паза в барабане
равна размеру длинной полки /2 изгибаемой
детали; заготовки, проходя под верхний ро-
лик 2, загибаются им и при дальнейшем
вращении барабана под действием собствен-
ного веса падают в тару. Гибка на таком уст-
ройстве позволяет повысить производитель-
ность в 5—8 раз по сравнению с гибкой
в штампах.
Гибочные механизированные приспособле-
ния. Наряду со специальными гибочными
автоматами рекомендуется создавать специ-
альные механизированные приспособления,
заменяющие с успехом громоздкие прессы и
сложные штампы при изготовлении деталей сложной конфигура-
ции. В первую очередь такие приспособления следует использо-
вать для гибки деталей типа колец, хомутиков и т. п.
На рис. 101,6 показан насосодержатель велосипеда, изготовление
которого обычными приемами штамповки (в штампах), особенно
180
Рис. 101. Пневматическое приспособление для гибки насосодержателя
при формообразовании двух кольцевых участков и обжатии конусу
представляет весьма трудную задачу. Для гибочных операций
требуется несколько штампов сложной конфигурации. Настройка»
таких штампов, как и сама штамповка, весьма трудоемка. На ряде
заводов при изготовлении подобных деталей отказываются от штамч
пов и переходят на ручные гибочные приспособления. Однако работа
на них трудоемка и малопроизводительна. Подобные детали необ^
ходимо обрабатывать на устройствах, оснащенных силовыми го-
ловками с пневмокамерами или поршневыми пневмоцилиндрами.
На рис. 101, а приведено устройство для изготовления насосодер-
жателя, состоящее из трех пневмокамер, рычага управления и ме-
ханизмов, передающих движение рабочим элементам, которые осу-
ществляют процесс формоизменения.
Предварительно изогнутую заготовку устанавливают вручную
в положение, определяемое оправками 8 и 9 (на которых осуществ-
ляется формоизменение колец насосодержателя), и штифтом, за-
ходящим в отверстие, предварительно пробитое в заготовке. В этом
положении заготовку вначале зажимают плунжером 4, а затем под-
вергают гибке поворотом рычагов с сухарями 6 и 10, собственно
и производящими гибку заготовки.
Поворот рычагов и зажим заготовки производят от пневмокамер
1 и 2. При повороте рукоятки пневматического крана 11 через ры-
чажную систему поворачивается эксцентрик 3, зажимающий через
плунжер 4 заготовку, а затем при подаче сжатого воздуха в пневмо-
камеру 2 приводится в движение рейка 7. Так как последняя сцеп-
лена с зубчатым колесом, насаженным на конец рычага с сухарем 6,
то последний поворачивается, в результате чего заготовка изги-
бается вокруг оправки 8.
Подобным же образом происходит изгиб и около второй оправки
9, когда рукоятка крана поставлена в положение, при котором
подключается пневмокамера 1.
Рейки и рычаги с сухарями, осуществляющие изгиб заготовки,
после выпуска воздуха из пневмокамер возвращаются в исходное
положение пружинами 5 и 13. Выше указывалось, что, кроме гибки,
необходимо выполнить обжим на конус. Обжим осуществляется
пуансоном 14, получающим перемещение от пневмокамеры 12, уста-
новленной на стойках.
Приспособление, показанное на рис. 102, также используется
для гибки деталей сложной формы. Заготовка устанавливается
между поводком и оправкой. При пуске сжатого воздуха из сети
в цилиндр 1 шток 2 последнего перемещает рейку 3, которая вра-
щает зубчатое колесо 4 с поводком 5, а последний осуществляет
гибку около оправки 6.
Таким образом, в приспособлениях, предназначенных для гибки
деталей типа колец, втулок, хомутиков, гибка осуществляется су-
харями, получающими перемещение по части окружности. Гибка
происходит вокруг оправки.
182
Рис. 102. Пневматическое
приспособление для гибки
хомутика
Для гибки П-образных, Г-образных и коробчатых детаЛ
используются приспособления, в которых рабочий инструме
получает возвратно-поступательные перемещения от пневмокам
или поршневых пневмоцилиндров. Уместно указать, что в качесз!
привода рабочих инструментов при гибке малогабаритных детали
из тонкого материала могут быть использованы электромагнит!
Универсально-гибочные автоматы. На универсально-гибочн^
Рис. 103. Схема процесса
гибки шплинта на гибоч-
ном автомате
автоматах или, как их иногда называют, многоползунковых авт,
матах можно изготовлять детали разнообразных форм и размере
из проволоки диаметром до 6 мм и ленты толщиной до 2 мм и шир)
ной до 70 мм. На автомате, кроме изготовления деталей из лент|
можно осуществлять соединение их кроме)
швом в замок или прошивкой. Оснащени
автомата загрузочными устройствами даб
возможность изготовлять и собирать узль!
состоящие из двух-трех деталей.
Отечественные заводы выпускают ря>
универсально-гибочных автоматов (А910
А921, А912, А913, А914), размеры и ха»
рактеристики которых регламентировань
ГОСТом.
Для универсально-гибочных автомате!
характерны высокие производительность
стойкость инструмента и качество, эконо-
мичное использование металла и малая
стоимость изготовляемых деталей.
Рассмотрим порядок изготовления
шплинта на автомате (рис. 103).
Проволока через правильные ролики
подается до упора, после чего ножом от-
резается заготовка требуемой длины.
Во избежание сдвига в обратном направлении прово-
лока удерживается механизмом зажима. Отрезанная заготовка
удерживается планками 1 и 2 и подвергается первой гибке вокруг
оправки 3; затем получают перемещение ползуны 4 и 5 с призмами 6
и 7, которые и производят окончательную гибку шплинта. По окон-
чании гибки оправка 3 выходит из шплинта, а штамп 8, закреплен-
ный на ползуне 9, придает шплинту окончательную форму. Шплинт
сталкивается в тару, все механизмы возвращаются в исходное по-!
ложение, и цикл изготовления повторяется. Еще два примера изго-
товления деталей, требующих гибки, показаны на рис. 104 и 105.
В обоих случаях от выправленной проволоки отрезается заготовка,
которая прижимается к оправке, после чего изгибается.
Как и указывалось выше, универсально-гибочные автоматы
могут быть использованы для изготовления деталей из ленты.
На рис. 104 показана последовательность изготовления хомута
стартеров. Лента подается и отрезается перед гибочной секцией
184
Переднего ползуна (I переход). Пружинный прижим 6 предназна-
чен для поддержания заготовки в рабочем положений после ее
(ирезки от ленты.
Па переднем ползуне установлена гибочная секция 5, опираю-
щаяся на две пружины 7 в державке 1 и производящая U-образную
liifiKy заготовки (II переход). Вслед за этим боковые секции 2
И 7 загибают хомут (за исключением концов) вокруг оправки 10
(III переход). Оправка состоит из нескольких деталей, смонтиро-
щшиых на прямоугольном шипе 9, неподвижно закрепленном в крон-
П и ей не вертикального механизма.
Рис. 104. Последовательность изготовления хомута на универсально-гибоч-
ном автомате
Рабочая часть оправки 10 в виде кольца соответствующим окном
посажена на пуансон 11 и может скользить по нему между двумя
установочными кольцами 12 и 13.
Диаметр рабочей части оправки для удобства в работе делается
немного большим диаметра хомута.
Пуансон 11 закреплен в нижней части шипа 9. На заднем пол-
зуне укреплена секция 3, в которой выполнена вытяжная матрица
по форме двух ушков. Зеркало этой матрицы представляет собой
часть наружной поверхности хомута. Когда задний ползун приво-
дится в действие, он прежде всего поджимает выступающие концы
хомута к оправке, а затем заставляет оправку отодвигаться вместе
с передней секцией за счет сжатия пружин 8. Оправка скользит
185
по шипу Р и как бы служит прижимом для пуансона 11, выступу
щего из окна оправки и вытягивающего два ушка (IV nepexoj
Когда секция возвратится в исходное положение, пружины 7 пр
водят секцию 5, а с ней и оправку в исходное положение, пуанс(
выходит из вытянутых им ушков. Возврат всех ползунов в исхр
ное положение позволит снять хомут с оправки.
Рис. 105. Последовательность изготовления и сшивки анода на универсаль]
но-гибочном автомате
Последовательность изготовления и сшивки анода показана
на рис. 105.
Лента со смоточного устройства узлом подачи подается через
вырубную коробку, в которой образуются контуры заготовки,
к узлу отрезки 1, где происходит отрезка ножом 2 и прижим отрез-
ной заготовки к центральной оправке 3. Затем подходит упор 4,
образующий ребра анода при ходе пуансона 5. Пуансон 6 загибает
четвертую сторону, а пуансон 7 замыкает контур. Сшивка осущест-
вляется иглами 8, прокалывающими ребро, а также иглами 9. Пуан-
соны возвращаются в исходное положение, и готовая деталь сни-
мается съемщиком 10.
Расчеты, связанные с наладкой гибочных автоматов, изложены
в литературе [67].
ПРОФИЛИРОВАНИЕ
Под общим названием «профилирование» в практике штамповоч-
ных работ подразумевается получение из листовых заготовок жест-
ких и легких профилей большой длины и разнообразной конфигу-
рации.
Профилирование осуществляется четырьмя способами: в штам-
пах на кривошипных прессах, в штампах на специальных гибочных
прессах, на универсально-гибочных машинах (кантовках), на про-
филировочных роликовых станках.
Первый способ — профилирование на кривошипных прессах
используется для сложных полузакрытых и открытых профилей
сравнительно небольшой длины, если отсутствуют специальные
гибочные прессы или профилировочные машины.
Полосу-заготовку профилируют в штампе (рис. 106), предло-
женном Л. А. Зиминым, не по всей длине одновременно за один ход
186
ин-пуна пресса, как обычно при гибке, а за несколько ходов при
пня 1агелыюм перемещении изгибаемой полосы на заданную вели-
чину после каждого рабочего хода пресса. Длина штампа (пуансона,
м.ирицы) меньше длины профилируемой детали. Профиль рабочей
чш nt пуансона и матрицы в направлении, перпендикулярном к пе-
ремещению полосы, изменяется (см. сечения с А-А по Е—Е). Число
Переходов, а значит и число ходов пресса и измененных сечений
иакисит от сложности профиля детали.
Второй способ — профилирование на специальных гибочных
прессах — используется для открытых и полузакрытых профилей
длиной до 5 мм. Преимуществом таких прессов является возмож-
ность применения простых, а следовательно, и дешевых в изготов-
лении инструментов.
Рис. 106. Штамп для гибки профилей
На гибочном прессе профили простой формы получают в штам-
пах однопереходной гибкой, а профили сложной формы — в не-
скольких штампах многопереходной гибкой. Число переходов рав-
но числу перегибов на детали. При многопереходной гибке на спе-
циальных гибочных прессах используют обычно универсальные
штампы. Пуансоны универсального штампа отличаются друг от
друга радиусами и формой рабочей части. Они бывают прямые
и изогнутые. Прямые гибочные пуансоны обычно применяют на
первых операциях гибки высоких и узких профилей, а также на
вторых и последующих гибочных операциях при гибке угольников
и широких деталей коробчатого типа. Изогнутые же пуансоны при-
меняют на вторых и последующих операциях при гибке высоких
и узких деталей коробчатого типа. Радиус рабочей части пуансона
берется равным внутреннему радиусу изгибаемого профиля и ко-
187
Рис. 107. Схема гибки профилей на гибочном прессе
л«’Ги1ется в пределах 1—7 мм. Угол между гранями рабочей части
пуансона 15°.
Матрицы в зависимости от рабочей части бывают с прямым,
узловым или фасонным пазом. Первые более универсальны, а вто-
рые имеют больший срок службы.
Па рис. 107 показаны детали и последовательность их гибки
при использовании универсальных штампов, устанавливаемых
па гибочных прессах (приведенной схемой можно пользоваться
п при разработке процесса гибки в обычных штампах). Необходимо
tn метить, что при не длинных деталях на прессе можно устанавли-
вать несколько инструментов, осуществляющих последовательно
И1бку (I—IV).
Третий способ — профилирование на универсальных гибочных
машинах (кантовках) используется для гибки деталей (профилей)
гипоиило
OVVC2V\u?5>/
ЛЛАЛЛии’.:SLJ
Рис. 108- Профили, изготовляемые на универсальных профилеги-
бочных машинах
простой формы по прямым линиям с различными радиусами сопря-
жения, определяемыми радиусом линейки машины, для чего на
последней имеется комплект линеек. Гибочные машины позволяют
изгибать материалы небольшой толщины. Малая производительность
п необходимость затраты физического труда ограничивают приме-
нение этих машин.
На профилегибочных машинах по шаблону гнут движением по-
воротной траверсы листовые заготовки для получения профилей
с различным контуром поперечного сечения. Некоторые из профи-
лей показаны на рис. 108. Процесс гибки на таких машинах заклю-
чается в следующем. Заготовка устанавливается на неподвижной
траверсе (столе) 1 (рис. 109, а,б) и зажимается прижимной травер-
сой 2, несущей шаблон—вставку 4; вращая поворотную (гибочную)
траверсу 3,[изгибают выступающую часть заготовки вокруг шаблона.
На рис. 109,6 показаны примеры гибки типовых деталей. Основ-
ное условие гибки заключается в том, что центр закругления шаб-
лона должен быть совмещен с центром вращения поворотной тра-
версы. Это условие вызывает необходимость иметь в гибочной ма-
шине регулируемые траверсы. За счет соответствующей регулировки
положения траверс осуществляется настройка машины на заданный
189
профиль изгибаемой детали. Гибка сложных деталей осуществляет^
за несколько гибочных операций.
Универсальные профилегибочные машины выполняются с руч
ным приводом и с приводом от электродвигателя. Описание и хара*
теристика этих машин даны в литературе [46].
Четвертый способ — профилирование на роликовых станка!
используется для открытых, полузакрытых и закрытых профилей
Сущность процесса профилирования заключается в постепенном и?
менении сечения плоской ленты на заданный профиль при ее после
довательном перемещении через несколько пар фасонных роликов
Рис. 109. Схема универсальной профилегибочной машины:
а — машина; б — способы гнбкн типовых деталей
расположенных последовательно друг за другом в одной плоскости
и вращающихся с одинаковой скоростью.
В процессе профилирования площадь поперечного сечения исход-
ного материала (ленты) остается практически неизменной.
Исходными материалами для профилируемых деталей служит
холоднокатаная сталь 08, а также алюминий, латунь и другие
цветные сплавы толщиной 0,02—2,0 мм и более и шириной до 400—
500 мм.
Образующая роликов соответствует контуру того сечения, кото-
рый желательно придать заготовке. Образующие каждой пары ро-
ликов имеют сопряженную конфигурацию и в диаметральном сече-
нии напоминают пуансон и матрицу гибочного штампа. При профи-
лировании лента проскальзывает между роликами. Проскальзы-
вание и возможность его регулирования являются необходимым
190
условием, благодаря которому профиль мож^т формироваться одно-
временно в нескольких парах роликов. Проскальзывание регули-
руют изменением расстояния между роликами.
Профилировочные станки имеют основные и вспомогательные
ролики, а также направляющие устройства. Вспомогательные ро-
лики служат для получения дополнительных перегибов, которые
по могут быть выполнены на основных роликах.
Основные ролики вращаются вокруг горизонтально расположен-
ных осей, а вспомогательные — вокруг вертикально расположенных
«ИТ’Й.
При профилировании положение профиля относительно осей
роликов зависит от положения основной оси профилирования.
11од основной линией профилирования понимается линия, лежащая
в постоянной для данного профиля плоскости (параллельной пере-
мещению ленты) и проходящая через такие точки технологических
переходов профиля, которые не подвергаются деформации в про-
цессе его формообразования. В пределах ленты эта ось совпадает
<• плоскостью, высота которой равна толщине ленты, и проходит по
ее длине, причем указанная плоскость, начиная от первого и до
последнего технологического перехода профилирования, не изме-
няет своего первоначального вертикального положения. Для сим-
метричных деталей основные оси совмещаются с осью симметрии
готового, профиля. При выборе основной оси для несимметричных
деталей необходимо стремиться к тому, чтобы количество изгибае-
мых элементов профиля и степень деформации исходного материала
были по возможности одинаковыми по обеим сторонам основной оси
профилирования. Необходимая ширина ленты для получения за-
данного профиля рассчитывается аналитически по тем же форму-
лам, что и для гибки в штампах, а для сложных профилей опреде-
ляется графическим или графо-аналитическим методом. В дальней-
шем найденная ширина ленты корректируется опытным путем при
наладке комплекта роликов.
При определении количества переходов или, что то же самое,
пар деформирующих роликов и их профилей необходимо руковод-
ствоваться следующими положениями:
1) число переходов, а значит, и число пар роликов должно быть
наименьшим, но таким, при котором отсутствует надлом или надрыв
профилируемого материала;
2) профиль роликов следует строить от выбранной оси из-
готовляемого профиля, неизменной для всех переходов. Сум-
марная ' длина участков профиля, находящихся справа или
слева от выбранной оси, должна быть постоянной на всех пе-
реходах;
3) угол изгиба стенок профиля в каждой паре роликов не дол-
жен превышать 20—30°;
4) угол поворота концевых закруглений профиля в одной паре
роликов не должен превышать 45°;
191
5) изгиб вертикальных стенок следует производить отдельно о^
изгиба концевых закруглений;
6) углы наклона профиля верхнего ролика рекомендуется»
делать на 1,5—2° больше нижнего;
7) при малых радиусах гибки допускается предварительное
выдавливание канавок;
8) профиль последней пары деформирующих роликов должен-
быть сделан с учетом величины упругой деформации;
9) для исключения осевого смещения ролики следует изготов-
лять с бортами, а для исключения скручивания или изгиба после»
Рис. ПО. Примеры гибки профилей на профилировочных станках
среднего и легкого типа
выхода профиля из роликов нужно устанавливать планки, выпрям-
ляющие профили.
На рис. 110 показаны примеры последовательности изготовле-
ния разнообразных профилей.
Существуют профилировочные станки трех типов. Станки тяже-
лого и весьма тяжелого типа предназначены для производства про-
филей из материала толщиной более 4 мм для полос шириной до
1000 мм. Станки среднего типа предназначены для профилей сред-
ней сложности и сложных профилей с полузакрытой и закрытой
формой сечения при толщине ленты до 2,5 мм и ширине до 150 мм.
Станки легкого типа предназначены для производства простых
профилей с полузакрытой и открытой формой сечения при толщине
ленты менее 1 мм и ширине менее 50 мм.
ГИБКА ТРУБ
Способ гибки труб зависит от размеров изгибаемой трубы,
ее конфигурации, требований к точности формы сечения трубы в
зоне гибки, материала трубы и т. д.
В холодном состоянии без наполнителя гнут трубы из дуралю-
мина Д16, стали 20А и 1Х18Н9Т, латуни с наружным диаметром
трубы D > 10 мм, толщиной стенки t = 0,5 -4- 1,5 мм и радиусом
192
изгиба г > 4D, а трубы — из сплава АМГ-М, если D < 20 мм,
I - 1 -е- 2 мм и г < 10D.
В тех случаях, когда параметры отличны от указанных или
требуется сохранение сечения трубы в холодном состоянии, послед-
нюю гнут с наполнителем.
В качестве наполнителя применяют просушенный, просеянный
морской песок, канифоль, свинец, легкоплавкий сплав, состоящий
из 25% олова, 12,5% свинца, 50% висмута и 12,5% кадмия (по
весу), с температурой плавления около 70°С, гибкие оправки и пла-
стины. Трубы в горячем состоянии всегда гнут с наполнителем.
Исключение составляют толстостенные трубы, изгибаемые по боль-
шому радиусу. Гибка труб происходит в штампах и на специальных
станках. Устройство станков и штампов рассмотрено в специальной
литературе [11].
7 А. Н- Малов
Г лава
пятая
ВЫТЯЖКА
Эытяжкой называется процесс превращения плоской или поло1
^•заготовки в открытую с одной стороны полую деталь замкну
того контура.
Вытяжкой можно изготовлять детали из материала толщиной от
0,02—0,03 до 30 мм с размерами от нескольких десятых долей мил-
лиметра до нескольких метров и весом до 1 т. Вытяжка произво-
дится на эксцентриковых, кривошипных, кривошипно-шарнирных
прессах простого действия, кривошипных прессах двойного дейст-
вия и гидравлических прессах.
Различают вытяжку без утонения стенок, с утонением стенок
и особые приемы вытяжки. Трудоемкость процесса и способ вы-
тяжки зависят от материала и конструктивного оформления изго-‘
товляемой детали (соотношения размеров, характеризующих попе-
речное сечение и высоту детали; радиусов сопряжения дна, стенок
и фланца; конфигурации фланца).
Некоторые указания по оформлению наиболее распространен-
ных типов деталей, получаемых вытяжкой в инструментальных
штампах, приводятся ниже.
Оптимальной является конструкция детали, которая может быть
получена за одну операцию вытяжки. Число вытяжных операций,
необходимых для изготовления цилиндрических деталей без фланца
(рис. 111, я), зависит от отношения высоты вытягиваемой детали h
к диаметру d, отношения толщины S заготовки к диаметру и значе-
ния радиуса перехода от дна к стенке при условии, что дно детали
плоское, а радиусы перехода от дна к стенке составляют (1,5 ч- 2) S.
Число потребных вытяжных операций деталей из материалов с
удовлетворительными пластическими свойствами (сталь для глу-
бокой вытяжки, латунь) может быть ориентировочно определено
из следующих данных:
h d <0,6 1,4 2,5 4 7 12
Число вытяжных операций . . . 1 2 3 4 5 6
194
Если деталь имеет фланец, число вытяжных операций, помимо
параметров, указанных для цилиндрических деталей без фланца,
зависит от отношения диаметра фланца Оф к диаметру цилиндри-
ческой части d и значения радиуса перехода гм от фланца к стенкам;
последний должен быть (3 -ь 2) S (чем толще стенки детали, тем
меньше коэффициент).
Число операций ориентировочно может быть определено из дан-
ных табл. 29.
При вытяжке деталей с фланцем следует избегать глубоких
деталей с широким фланцем, требующих большого числа операций
и трудоемких в изготовлении;
здесь имеет место значительный
брак по обрывам. Если деталь
с фланцем изготовляется за одну
вытяжную операцию, фланец сле-
дует делать плоским (рис. 111, б)
с Dtp 2г d + 12S. За одну опера-
цию могут быть получены флан-
цы типа усеченного конуса (рис.
111, в). Однако в этом случае
возможно образование гофров,
для устранения которых необхо-
димо включение в процесс доде-
лочных дорогостоящих операций.
В деталях с фланцем радиусы сопряжения стенок и фланца гм,
стенки и дна гп могут быть уменьшены до следующих величин:
гп 0,25 S; гм (0,1 -ь 0,3) S, но за счет дополнительных опера-
ций по подсадке (калибровке). В тех случаях, когда необходимо
получить деталь без закруглений между фланцем и стенкой или
между дном и стенкой или с сопряжением по радиусу, величина
которого весьма мала, что имеет место при ряде соединений с ост-
рокромочными деталями, конструкцию детали следует оформлять
так, как показано на рис. 111, а, т. е. выдавливать кольцевые ка-
навки, что приводит к дополнительным затратам. Прибегать к та-
кому оформлению деталей можно в исключительных случаях.
Если в дне детали по условиям ее работы должны быть бобыш-
ки, их следует делать как можно мельче с наклонными стен-
ками (рис. 111, д). Малая глубина. бобышек обусловливается тем,
что они получаются за счет растяжения материала в зоне бо-
бышки. Детали с фланцем (рис. 111, е) сложны в изготовлении,
особенно, если разность между Dud мала. В таких случаях
целесообразнее изготовлять две детали, соединяя их напрессовкой
(рис. 111, ж) с последующей сваркой.
В деталях, подобных показанным на рис. 111, з, при условии,
что они изготовляются за две вытяжные операции, переходная зона
между первой и второй вытяжками должна представлять собой кони-
ческую поверхность с углом 35—45°, а разница между диаметрами D
7* 195
и d должна быть незначительной. При большой разнице диаметров
изготовление детали усложняется и сопровождается большим
процентом брака.
На продолжительность технологического процесса изготовле-
ния полых тел вращения и качественные показатели оказывает
влияние оформление контура вытягиваемой детали. Детали с фа-
сонной образующей или конические детали требуют большего числа
вытяжных операций.
Следовательно, если по условиям эксплуатации нет необходи-
мости в использовании конических деталей, деталей с криволиней-
Рис. 111. Технологичные конструкции вытягиваемых деталей
ной образующей, деталей ступенчатых и с наклонно расположен-
ным дном или фланцем, их изготовления следует избегать.
В коробчатых деталях (рис. 111, и) радиусы сопряжения между
дном и стенкой следует брать гд > 1,5 S, а между стенками rc > 3S.
В местах резкого перехода контура (что имеет место при местных
вытяжках), т. е. на участках, где можно ожидать наибольшего уто-
нения стенок и образования складок, рекомендуется предусматри-
вать местные вырезы или технологические отверстия (рис. 111, к).
Наличие вырезов или отверстий способствует лучшему течению ма-
териала, а следовательно, уменьшению брака и увеличению стой-
кости вытяжных штампов. В этом случае формообразование выступа
происходит не только за счет утонения материала, но и за счет ра-
стяжения отверстия.
196
ВЫТ ЯЖКА БЕЗ УТОНЕНИЯ СТЕНОК
В ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ШТАМПАХ
Прямая вытяжка. При вытяжке без утонения плоская заготовка
или полуфабрикат, имеющий вид полого тела замкнутого контура,
превращается в полую деталь без обусловленного изменения тол-
щины стенок. Существует два способа вытяжки без утонения сте-
нок в инструментальных штампах: прямая и обратная (реверсив-
ная).
При прямой вытяжке из плоской заготовки цилиндрической
полой детали пуансон втягивает заготовку в матрицу, в результате
чего наружный диаметр заготовки
непрерывно уменьшается (рис. 112).
Во фланце заготовки возникают
нормальные напряжения ах, действую-
щие в радиальном направлении,в ко-
тором заготовка растягивается, и
Рис. 112. Схема прямой вы-
тяжки:
а — без прижима; б — с прижимом
Рис. 113. Распределение нор-
мальных напряжений во флан-
це круглой заготовки при
вытяжке из нее цилиндриче-
ской детали (£)г — текущий
диаметр плоской заготовки)
нормальные напряжения о3, действующие в окружном направ-
лении, в котором заготовка сжимается.
Величина этих напряжений зависит от отношения диаметра за-
готовки D к диаметру вытягиваемой детали d. Чем больше это отно-
шение, тем, при прочих равных условиях, выше напряжения.
Напряжения распределяются во фланце заготовки неравномерно
(рис. 113). Растягивающее напряжение с^, если не учитывать тре-
ния, равно нулю у края заготовки и увеличивается по мере при-
ближения к кромке матрицы, где оно достигает максимума. Сжимаю-
щее напряжение <т3, наоборот, возрастает по мере удаления от
кромки матрицы и достигает максимума у края заготовки, становясь
здесь приблизительно равным 1,1 от (от — предел текучести мате-
риала, наклепанного в процессе вытяжки).
197
Ввиду незначительной величины сжимающих напряжений о31’
возникающих в вертикальном направлении от действия силы при-
жима, ими обычно пренебрегают и считают, что материал фланца
имеет плоскую разноименную схему напряженного состояния
(рис. 114, а). Дно вытягиваемой детали имеет плоскую одноименную
схему напряженного состояния, характеризующуюся весьма не-
большими растягивающими напряжениями. В вертикальных стен-
ках действуют продольные растягивающие напряжения, которые
равномерно распределены по окружности; величина этих напряже-
ний определяется значением радиальных растягивающих (идеаль-
ных) напряжений Oj и дополнительными вредными сопротивлениями,
связанными с трением от действия силы прижима, трением и изги-
бом при перемещении заготовки через вытяжное ребро матрицы.
Растягивающие напря-
жения приводят к уто-
нению стенок вытяги-
ваемой детали у дна, а
сжимающие напряжения
во фланце — к утолще-
нию стенок у кромки.
Напряженно-деформиро-
ванное состояние при
вытяжке цилиндриче-
ских деталей является
осесимметричным.
Напряженно - дефор-
мированное состояние
при вытяжке коробчатой детали более неравномерно, чем при вытяж-
ке цилиндрических деталей. Неравномерности в этом случае зависят
главным образом от геометрических соотношений между элементами
вытягиваемой коробчатой детали. В элементах фланца, из которого
в процессе вытяжки образуются углы радиуса коробчатой детали,
имеет место плоская разноименная схема напряженного состояния
(рис. 114, б) с растягивающими сц и сжимающими о3 напряжениями,
аналогичными напряжениям, возникающим при вытяжке цилинд-
рической детали такого же радиуса и той же высоты (см. рис. 114, а),
но меньшей величины. По мере удаления от углов напряжения
и о3 падают. В середине прямых сторон фланца вытягиваемой короб-
чатой детали они наименьшие. Продольные растягивающие напря-
жения, действующие в вертикальных стенках, также распреде-
ляются неравномерно по периметру детали. Величина этих напря-
жений так же, как и в случае вытяжки цилиндрических деталей,
функционально связана с растягивающими напряжениями в соот-
ветствующих местах фланца и напряжениями, связанными с допол-
нительными вредными сопротивлениями на трение и изгиб. Дно
коробчатой детали имеет плоскую одноименную схему напряжен-
ного состояния с незначительными растягивающими напряжениями.
198.
Сжимающие силы при относительно тонком материале заготовки
и большой степени деформации будут образовывать складки на
поверхности той части заготовки, которая расположена на мат-
рице. При малой степени деформации и тонком материале заго-
товки или при толстом материале и даже значительной степени
деформации складкообразования практически не происходит.
Для предупреждения складкообразования заготовку тем или
иным способом прижимают к поверхности матрицы. Прижим услож-
няет процесс вытяжки, вызывая необходимость использования
прессов двойного действия или более сложных по конструкции штам-
пов для прессов простого действия.
Рис. 115. Характер деформации делительной сетки при вы.
тяжке:
а — заготовка; б •— стакан
Общую картину течения металла при глубокой вытяжке дает
рассмотрение деформации делительной сетки, нанесенной на по-
верхность заготовки. На рис. 115, а показана заготовка с прямо-
угольной сеткой и концентрическими’окружностями, расположен-
ными на равных расстояниях друг от друга; на рис. 115, б показан
цилиндрический полый стакан, полученный из этой заготовки.
На центральном участке заготовки, ограниченном диаметром (1г
окружности, прямоугольная сетка после вытяжки не претерпевает
существенного изменения. Окружности с первоначальным диамет-
ром, большим диаметра dlt уменьшились, но не изменили своей
формы. Расстояния между двумя окружностями по образующей
полого цилиндра стали больше первоначального радиального рас-
стояния между ними. Прямоугольная сетка превратилась в систему
пересекающихся гиперболических линий на стенке полого цилиндра.
Изучение делительной сетки показывает, что деформация при
вытяжке неравномерна, если рассматривать участки, расположен-
199
ные на различном расстоянии от центра заготовки, но она осесим-
метрична.
О характере изменений, происходящих при вытяжке, можнс
составить представление, сравнив толщину и структуру различных
участков заготовки, поступившей на вытяжку, и вытянутой детали.
Степень деформации материала, образующего стенку, возрастает
по мере удаления от дна к кромке детали. Поэтому у кромки мате-
риал претерпевает наибольшие структурные изменения, и если
измерить его твердость по образующей детали, то она наиболее вы-
сокая у кромки. В донной части материал почти совсем не испыты-
вает пластической деформации, поэтому его структура и твердость
не изменяются и остаются такими же, как и у исходной заготовки.
Толщина материала плоской заготовки и вытянутой детали раз-
лична (рис. 116): в донной части она остается такой же, как и в ис-
ходной заготовке, в местах перехода (сечение АА) к стенкам имеет
Рис. 116. Изменение толщины стенки вытянутой детали
место утонение, а со стороны открытого конца детали — утолщение
на 15—20%.
Наибольшее утонение имеет опасное сечение, представляющее
незначительно наклепанный участок заготовки и находящееся выше
места сопряжения стенок и дна (сечение АА). В ряде случаев утоне-
ние достигает 30%, обычно же оно не превышает 10—25%.
Достижимая предельная степень деформации определяется пре-
дельной величиной растягивающих напряжений в стенке и ограни-
чивается прочностью деформируемого материала в этом опасном
сечении.
Основными факторами, определяющими величину утонения,
являются:
1) радиус закругления рабочей части вытяжной матрицы:
чем меньше радиус закругления рабочей части вытяжной матрицы,
тем больше утонение при всех прочих равных условиях;
2) смазка; наличие и правильный подбор рецепта смазки умень-
шают величину утонения;
3) степень деформации: чем больше степень деформации, тем
больше утонение;
200
4) зазор между пуансоном и матрицей: с уменьшением зазора
утонение увеличивается;
5) усилие прижима заготовки; при вытяжке со складкодержа-
телем чрезмерная величина прижима увеличивает утонение и мо-
жет привести к отрыву дна детали. Необходимость применения
складкодержателя (прижима) можно установить на основании сле-
дующего.
Для цилиндрических колпачков вытяжка без прижима возможна
при первой операции, если
100>2,0, a g 0,55,
или высота Л^О.ЗуЛdn X;
при n-й операции, если
-Д100>1,5, а 0,78.
“Л-1 “л-1
Если 100 1 —5— 1,25, а <^0,78, применяется вытяжка с
n 1 п-л
прижимом, а при -т—100 = 1,25-4-1,5 возможны оба варианта, т. е.
“л-1
с прижимом и без прижима —диаметр полуфабриката после пер-
вой вытяжки в мм; dn — диаметр детали после n-й операции в мм;
dn-i — диаметр полуфабриката после (и — 1)-й операции в мм).
Вытяжка коробчатых деталей из плоской заготовки без при-
жима возможна, если Н : Х^ 14 при условии, что Д:В<^0,7 и
rt: X 1 (Н — высота коробки в мм, В — ширина коробки в мм,
гс—радиус сопряжения стенок в мм).
Давление прижимного кольца на поверхность заготовки Р„р
в кГ определяют по формуле
Pnp = Fq,
где q — удельное давление прижима в кГ/мм\ зависящее от коэф-
фициента вытяжки, толщины и свойств вытягиваемого
материала и зазора между пуансоном и матрицей. Значе-
ния q приведены в табл.- 30;
F — площадь, на которую распространяется прижим в началь-
ный момент вытяжки, в мм2 '(без учета закругления мат-
рицы); при вытяжке цилиндрических деталей из плос-
кой заготовки
а при вытяжке цилиндрических деталей из полых заготовок
где гм — радиус закругления на матрице в мм.
201
Величина удельного давления прижима q может быть рассчи-
тана по формуле, предложенной Л. А. Шофманом:
9 ,== <VPi ~ ф!) фГ 7^а>
где <pu ф! — коэффициенты, значения которых приведены в табл. 31;
— коэффициент, равный 0,006—0,008.
Хорошие результаты получаются при расчете начального давле-
ния прижима по формуле Зибеля
P„O.25[(4-l),+O,S1is]«..
Расчет прижима имеет смысл, если вытяжка ведется на прессах
простого действия. Для прессов двойного действия с жестким при-
жимом важно не давление, а ус-
тановление минимально необхо-
димого для данной толщины
заготовки зазора между поверх-
ностями прижима и матрицы,
при котором исключается обра-
зование складок. Обычно этот
зазор составляет (1,03-1-1,07) S.
Для вытяжки деталей из тон-
кого материала и особенно с ши-
роким фланцем, когда необходи-
мо выдержать равномерное дав-
ление прижима во время всего
Таблица 30
Удельное давление прижима q
(по Л. А. Шофману)
Материал вытяги- ваемов детали Удельное давление q при вытяжке в кГ(мм2
обычной с подогре- вом
Алюминий и алюминиевые сплавы АМц и AMS Дуралюмин свежезакален- ный и отож- женный Магниевые сплавы Латунь Медь Сталь жаро- упорная Сталь мягкая Сталь ЗОХГСА Титановые сплавы: ВТ1 ВТ5 0,08—0,12 0,12—0,18 0,15—0,2 0,12—0,18 0,28—0,35 0,25—0,30 0,25—0,30 0,25—0,35 0,02—0,04 0,3—0,1 0,09—0,11 0,13—0,15 0,1—0,15 0,12—0,18
Таблица 31
Значение коэффициентов <р, и <р;
при вытяжке
Материал Т1 VI
АМцМ, МА1, МА8 0,75 0,96
Дуралюмин Д1, Д16, сталь 10, 15, 20 0,78 1,0
Латунь Л68 . . 0,85 1,15-1,20
Медь, латунь Л62, нержавеющая сталь 1Х18Н9Т . . 0,82 1,1
хода пуансона и предотвратить слишком сильный зажим 'заготов-
ки, применяют прижимы с ограничителем. Ограничителем прижима
материала служат опоры, прокладки или кольца, смонтированные
202
на матрице или прижиме. Зазор между прижимом и матрицей
принимают от S Ц- (0,05-4-0,1) до 1,1 S.
В прессах простого действия прижимные кольца (складкодер-
жатели) работают от пружины, резины или сжатого воздуха (пнев-
матические устройства), жидкости и воздуха (гидропневматические
устройства). Лучшие результаты получаются при использовании
сжатого воздуха (пневматические устройства).
В пневматических устройствах или, как их чаще называют,
подушках давление воздуха, а следовательно, и усилие прижима
остаются неизменными в течение всего времени рабочего хода пресса.
Более того, усилие прижима можно легко отрегулировать путем
установления требуемого давления воздуха в компенсирующем
резервуаре (ресивер). Если же использовать для прижима заготовки
устройства, работающие от пружинных или резиновых буферов, то
давление прижима по мере перемещения ползуна пресса увеличи-
вается, что часто приводит к разрывам вытягиваемых деталей.
Степень деформации при вытяжке и качество вытягиваемых де-
талей зависят от величины зазора между пуансоном и матрицей.
Зазор между пуансоном и матрицей (односторонний) Z при обыч-
ной вытяжке деталей 7-го и грубее классов точности без преднаме-
ренного утонения стенок с прижимом заготовки рассчитывают по
формуле
z = =(i +zq/4)s,
где k — коэффициент, равный при вытяжке без прижима для
стали 0,07 — 0,05, алюминия 0,02, латуни 0,04.
При вытяжке деталей 4 и 5-го классов точности зазор меньше
на 10—15%. При вытяжке без прижима зазор на первой операции
для стали (1,3 -е 1,5) S, для последующих операций (1,2 4- 1,3) S,
для алюминия и латуни на первой операции (1,2 4- 1,3) 5, а на по-
следующих операциях (1,15 4- 1,2) S. Зазоры при вытяжке без
прижима можно брать и по табл. 32. При калибровке независимо от
материала зазоры между пуансоном и матрицей следует брать рав-
Односторонние зазоры между Пуансоном и матрицей при вытяжке без
прижима
Материал Вытяжка
первая последующие окончательная (калибровка)
Сталь мягкая (1,2 4- 1,4) 5 (1,1 4- 1,2) 5 (1,05-4-1,1) S
Латунь, алюминий .... (1,14-1,2)5 (1,1 4-1,2)5 (1,05-4-1,1)5
Если вытягиваются коробчатые детали, то зазор между пуансо-
ном и матрицей на прямых участках составляет Z ;= (1,0 4- 1,05)5тах»
а на углах Z = (1,1 4- 1,3) Smax (чем выше коробка, тем больше
203
зазор). В процессе вытяжки действительная величина зазора ко-
леблется вследствие имеющегося отклонения по толщине заготовок,
что приводит к браку по разрывам при малом зазоре и образованию
складок при большом зазоре. Брак таких деталей можно избежать
только за счет ужесточения допусков по толщине для исходного
материала.
В отношении направления зазора между пуансоном и матрицей
следует руководствоваться следующим правилом. Если произво-
дится последняя вытяжка и необходимо получить точные наружные
размеры на детали, то зазор делают за счет уменьшения размеров
пуансона, а если необходимо получить точные внутренние размеры,
то за счет уменьшения размера матрицы.
Если вытяжка промежуточная, то выбор направления зазора
безразличен, т. е. зазор можно брать за счет уменьшения размеров
пуансона или матрицы.
Рис. 117. Схема рабочих частей штампов для обратной вы-
тяжки
Обратная (реверсивная) вытяжка применяется для получения
средних и крупных по размеру цилиндрических полых деталей с
двойной стенкой (двухстенных деталей) при относительной толщине
заготовки 2)100 >0,15; для объединения двух операций вы-
тяжки в одну, т. е. для получения первой вытяжки большей глу-
бины, чем это достижимо при нормальной .вытяжке; для подготовки
к вытяжке ступенчатого полого колпачка и при изготовлении
тонкостенных деталей сферической и параболической формы, когда
требуется создание большого радиального натяга материала. За
одну операцию можно получить деталь высотой h 0,25 d.
На рис. 117 показаны некоторые схемы штампов для обратной
(реверсивной) вытяжки.
Штамп, показанный на рис. 117, а, предназначен для вытяжки
детали с двойной стенкой. Штамп установлен на прессе простого
действия, заготовка в виде колпачка надевается на матрицу 1 и
втягивается- пуансоном 3. Готовая деталь удаляется выталкивате-
лем 2, работающим от пневматической подушки или буфера (на
204
рисунке не показаны). Штампы на рис. 117, б, в используются для
получения деталей с двойной стенкой и высоких- деталей, у которых
после первой вытяжки глубина больше достигаемой при нормаль-
ной вытяжке. Оба штампа установлены на прессах двойного дейст-
вия, исходной заготовкой является кружок (диск). Отличие штам-
пов заключается в том, что один из них (см. рис. 117, б) выполнен
без нижнего складкодержателя, а второй (см. рис. 117, в) с нижним
складкодержателем. Из рис. 117, б видно, что вначале пуансон-
матрица вытягивает колпачок диаметром, большим заданного, а
затем пуансон 5 превращает этот колпачок в деталь нужного раз-
мера. В зависимости от длины хода пуансона 4 может быть полу-
чена полая деталь или деталь с двойной стенкой.
Обратную вытяжку производят на тихоходных кривошипных
прессах, или еще лучше, особенно для получения первой вытяжки
увеличенной высоты, на гидравлических прессах. Наименьший до-
пускаемый диаметр колпачка, получаемый обратной вытяжкой,
t/.2 = (40 -=- 60) 5, а наименьший радиус закругления /?^>6Х.
Для получения колпачка, имеющего высоту h, необходим пресс
с величиной хода Н > 2 h. Способы использования обратной вы-
тяжки для получения ступенчатых и сферических деталей будут
описаны ниже.
ВЫТЯЖКА С УТОНЕНИЕМ
В общем виде (рис. 118) вытяжка с утонением стенок может быть
представлена так. В матрицу закладывают заготовку, имеющую
вид колпачка. Пуансон заходит в колпачок-заготовку с небольшим
зазором. При рабочем движении ползуна пресса пуансон 1 протал-
кивает колпачок-заготовку через одну или две (а иногда и три)
матрицы 2, расположенные друг над другом на одной оси с пуан-
соном.
Так как диаметр рабочей части у всех матриц меньше наруж-
ного диаметра колпачка-заготовки, а зазор между пуансоном и
матрицей меньше толщины стенки колпачка-заготовки, изменяется
сечение (т. е. уменьшается диаметр колпачка заготовки и толщина
стенки) и одновременно увеличивается длина вытягиваемой детали.
Вытянутая таким образом деталь плотно прилегает к поверхности
пуансона.
Непосредственно за матрицами устанавливают кулачковый
съемник 3, охватывающий пуансон. При обратном ходе пуансона
деталь опирается на нижнюю кромку съемника и снимается с пуан-
сона.
Изучению процесса вытяжки с утонением посвящены исследо-
вания Е. А. Попова, М. И. Свердлова, Г. А. Смирнова-Аляева и др.
Ниже приводятся данные исследований Е. А. Попова.
При вытяжке с утонением через одну матрицу (рис. 119) тол-
кающее усилие Q пуансона встречает сопротивление дна колпачка.
205
Вследствие этого возникают растягивающие напряжения q в той
части стенок, которые прошли зону деформирования или находятся
ниже ее (на переходе от конической части матрицы к цилиндриче-
скому пояску). Они заставляют материал стенок колпачка-заготовки
втягиваться в зазор между пуансоном и матрицей.
Так как зазор между цилиндрической частью матрицы и пуан-
соном меньше толщины стенки колпачка заготовки, то в зоне дефор-
мирования по мере продвижения пуансона уменьшается толщина
стенки колпачка-заготовки.
Сопротивление стенок колпачка-заготовки уменьшению тол-
щины в зоне деформирования, естественно, вызывает появление
Рис. 118 Схема штам-
па для вытяжки с уто-
нением
Рис. 119 Схема напряженного со-
стояния при вытяжке с утонением
стенок через одну матрицу
сжимающих напряжений, перпендикулярных к конической поверх-
ности матрицы и поверхности пуансона.
Суммарное воздействие осевых растягивающих напряжений q
и радиальных сжимающих напряжений р, приложенных к элемен-
там зоны деформирования, приводит металл стенок колпачка-заго-
товки в пластическое состояние, осуществляя деформирование,
характеризующееся уменьшением толщины стенок и увеличением
их длины.
Кроме указанных напряжений, воздействующих на стенки кол-
пачка-заготовки, в зоне деформирования имеются напряжения
трения рр (р— коэффициент трения). Напряжения трения направ-
лены в обратную сторону относительно перемещения поверхности
колпачка-заготовки по рабочей поверхности инструмента (штампа).
Напряжения трения на внешней поверхности колпачка-заготовки
ориентированы обратно направлению вытяжки (или движению
пуансона), а на внутренней поверхности они ориентированы по на-
правлению вытяжки.
206
Следовательно, усилие вытяжки должно создать напряжения,
достаточные для деформирования стенок колпачка-заготовки, а
также преодолеть напряжения трения. При малых размерах детали
вытяжку с утонением ведут через две и более матриц при неболь-
шой конусности на пуансоне. Это позволяет повысить допустимую
степень деформации и качество полученной детали, хотя в рас-
сматриваемом случае максимальное усилие вытяжки с утонением
будет больше, чем при вытяжке через одну матрицу с той же сте-
пенью деформации.
Возможность увеличения допустимой степени деформации обус-
ловлена напряжением трения на внутренней поверхности колпачка-
заготовки в той части стенок, которые находятся в промежутке
между цилиндрическими поясками матриц. Эти напряжения трения
ориентированы по направлению вытяжки и разгружают стенки
детали.
Вытяжка с утонением нашла широкое применение в производ-
стве гильз оболочек пуль, сильфонов, цилиндрических деталей типа
термостатных трубок и т. п.
По сравнению с обычной вытяжкой без принудительного утоне-
ния стенок вытяжка с утонением стенок имеет следующие преиму-
щества:
а) не требует применения сложных штампов (отпадает необхо-
димость в складкодержателях, направляющих устройствах);
б) производится на прессах простого действия, в то время
как обыкновенная вытяжка глубоких полых деталей без принуди-
тельного утонения стенок ведется обычно на прессах двойного
действия;
в) при правильно выбранной степени деформации число вытяж-
ных операций для изготовления полых деталей меньше;
г) качество металла в результате вытяжки с утонением улуч-
шается; объясняется это тем, что при нескольких вытяжках с уто-
нением, чередующихся с отжигом, структура металла делается более
мелкозернистой (исключение составляет зона дна, где наблюдается
рост зерна).
При вытяжке с утонением трубчатых деталей необходимо стре-
миться к сокращению числа операций, производимых предваритель-
ной вытяжкой без утонения, а это возможно в том случае, если
выбрать заготовку в несколько раз толще (обычно в 5—10) стенок
готовой детали.
ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ВЫТЯЖКИ
Вытяжка с подогревом вытягиваемой заготовки применяется
для получения широкого круга деталей со значительным отноше-
нием высоты к размеру, характеризующему поперечное сечение
(диаметр, сторона квадрата, сторона прямоугольника и т. д.), изго-
товляемых из листовых материалов. Этот способ вытяжки является
207
Рис. 120. Схема штампа для вытяжки
с подогревом
единственным для получения полых деталей из магниевых и многих
титановых сплавов и других материалов, переходящих в состояние
текучести при напряжениях, близких к пределу прочности, что
создает незначительный диапазон пластических деформаций без
разрушения.
Применение вытяжки с подогревом, как показывают исследова-
ния К. И. Макарова, В. Я. Шехтера, М. Н. Горбунова, В. Ф. Кат-
кова, О. В. Попова и др., позволяет получать в одном штампе зна-
чительные степени деформации, а это значит, что большинство дета-
лей можно получать за одну вытяжную операцию.
Например, при вытяжке цилиндрических полых деталей с диа-
метром d в зависимости от свойства материала можно за одну опе-
рацию с подогревом получить
высоту h = (l,3-s-2,3) d, а при
обычной вытяжке h = (0,6 -=-
-ь 0,73) d. Особые преимущества
вытяжки с подогревом прояв-
ляются при получении деталей
коробчатых и сложных форм,
когда может быть сокращено
несколько операций.
Сущность вытяжки с подо-
гревом (рис. 120) основана на
получении наибольшей разницы
между прочностью донной части
и вертикальных стенок вытяги-
ваемой детали и сопротивлением
деформированию фланцевой ча-
сти заготовки. Для этого фла-
нец заготовки, являющийся ос-
новным очагом деформаций, в
процессе вытяжки нагревают
с помощью трубчатых электронагревателей 1, вмонтированных
в матрицу 2 и складкодержатель 3, до температуры, превы-
шающей температуру рекристаллизации, а стенки и дно вытягивае-
мой детали, через которые передается усилие, искусственно охлаж-
даются за счет отдачи тепла пуансону 4, который охлаждается во-
дой, что сохраняет прочность деталей примерно такой, какой она
была до нагрева. При малом количестве выпускаемых деталей для
удешевления изготовления штампов вместо электронагрева сопро-
тивлением можно использовать газовые горелки или индукторы
(ТВЧ). Создание переменного поля температур на заготовке, согла-
сованного с ее напряженно-деформированным состоянием в процессе
формоизменения, позволяет в какой-то степени выравнить удель-
ные нагрузки по сечениям и разгрузить опасные зоны. При вытяжке
цилиндрических деталей нагружают весь фланец, а при вытяжке
коробчатых деталей — только его угловые участки.
208
Чтобы предотвратить распространение тепла от матрицы и склад-
кодержателя на остальную часть штампа, они разделяются тепло-
изоляционными прокладками.
Для интенсификации процесса целесообразно нагревать отдель-
ные участки до различных температур или создавать переме н гое
давление прижима в различных участках заготовки для выравнива-
ния в них напряженного состояния.
Вытяжка с подогревом может быть эффективно использована
для алюминиевых сплавов, латуни, малоуглеродистой стали при
условии, что толщина заготовки составляет 0,5—2 мм. Темпера-
тура нагрева фланца заготовки, как указывалось ранее, должна
быть выше температуры рекристаллизации; она зависит от мате-
риала детали. Для алюминия AM, АМцМ и дуралюмина Д16-М она
равна 310—340° С, для Д16А-Т 380—400° С, магниевых сплавов
MAI, МА8 360—380° С, латуни Л62 480—500° С, стали 08 кп и де-
капированной 550—580° С, титановых сплавов 650—700° С. Вы-
тяжку деталей с подогревом следует производить на гидравличе-
ских прессах или на кривошипных, но тихоходных (15—20 ход/мин)
прессах.
При внедрении вытяжки с подогревом рекомендуется оборудо-
вать специальную вытяжную установку, включающую следующее
оборудование и приборы:
1) пресс с пневматическим прижимным устройством, обеспечи-
вающим регулирование давления прижима;
2) трансформатор мощностью 7—10 кет с вторичным напряже-
нием 24—36 в;
3) терморегулятор с термопарой и магнитным пускателем;
4) коммуникации для подвода и отвода воды.
Вытяжка с охлаждением. Охлаждая центральную часть заготовки
до —160—170° С,в товремя как часть заготовки под прижимом сохра-
няет температуру цеха, можно значительно упрочнить опасное сече-
ние (предел прочности возрастает почти в 2,5 раза) и повысить
прочность стенки вытягиваемой заготовки, а следовательно, уве-
личить нагрузку, которую она способна выдержать, не разрушаясь,
при вытяжке. Так как сопротивление деформации фланца при этом
способе вытяжки остается неизменным, ибо деформация его проис-
ходит при комнатной температуре, можно на каждой операции уве-
личить глубину вытяжки на 20—30% по сравнению с обычной вы-
тяжкой и тем самым сократить количество операций или получить
детали, для изготовления которых потребовалась бы не одна, а
несколько операций.
Опыты, проведенные с вытяжкой деталей из сталей типа Х18Н9Т
и других, подтверждают сказанное. При вытяжке с охлаждением
в качестве охладителя используется жидкий кислород с температу-
рой кипения —183° С, подаваемый в полость пуансона, или жидкий
азот с температурой—195° С. Вытяжку следует вести на гидравли-
ческих прессах со скоростью ОД 5—0,2 м!мин.
209
Многослойная вытяжка. Многослойной называется вытяжка^,
применяемая для деталей толщиной менее 0,5 мм, у которых допу*
скаются значительные отклонения по размерам диаметров. Уместно,
указать, что рассматриваемый метод может быть использован без
ограничения для предварительных операций вытяжки. При вытяжке
заготовки накладываются одна на другую в два-три слоя. При мно--'
гослойной вытяжке в два слоя заготовки, имеющие выпуклость,4
складываются выпуклыми сторонами внутрь, иначе остающаяся
воздушная подушка между ними вызывает образование складок
(гофров) на верхней заготовке.
Помимо повышения производительности, этот способ позволяет
получать детали без складок (гофров) и других внешних пороков.
Гидравлическая вытяжка представляет собой сравнительно
новый технологический процесс изготовления полых деталей раз-
нообразной формы. Этот способ вытяжки наиболее эффективен при
Рис. 121. Последовательность гидравлической вытяжки сфе-
рического колпачка
изготовлении деталей сложных очертаний и применяется в тех
случаях, когда детали трудно или невозможно получить с помощью
обычного способа вытяжки. Сущность гидравлической вытяжки
заключается в том, что на плоскую или полую (предварительно вытя-
нутую) заготовку действует непосредственно или через резиновую
диафрагму жидкость высокого давления, которая придает заготовке
форму внутренней полости матрицы или наружного контура пуан-
сона.
На рис. 121 показана последовательность процесса гидравличе-
ской вытяжки сферического колпачка из плоской заготовки. Заго-
товка 1, очищенная от загрязнений и заусенцев, после смазки укла-
дывается на поверхность прижимного кольца 2 (рис. 121, а), и пол-
зун пресса вместе с матрицей 3 опускается вниз и запирается в ниж-
нем положении (рис. 121, б). Затем в полость над резиновой диаф-
рагмой 4, выполняющей роль матрицы, нагнетается рабочая жид-
кость до тех пор, пока в ней не установится требуемое начальное
давление, достаточное для предварительного обжатия заготовки по
пуансону 5 (рис. 121, в).
По окончании этой стадии процесса пуансон 5 получает переме-
щение вверх и, преодолевая гидравлическое давление в полости над
диафрагмой 4, заставляет заготовку 1 принять форму пуансона, т. е.
210
в этой стадии процесса происходит окончательное деформирование
(рис. 121, г). Затем матрица и пуансон возвращаются в исходное
положение, а деталь снимается со штампа (рис. 121, д).
Рассмотренный пример показывает только один из способов
гидравлической вытяжки, возможны и другие способы [18].
Преимуществами гидравлической вытяжки являются:
а) простота оснастки; стальной пуансон применяется только
для вытяжки деталей из стали, причем термообработке он не под-
вергается. Для остальных материалов пуансоны могут быть изго-
товлены из алюминиево-цинковых сплавов, из пластиков типа бали-
нита или из фенольных, эпоксидных и полиэтиленовых смол (пласт-
массовые штампы);
б) равномерное давление со стороны матрицы по всей поверх-
ности заготовки;
в) хорошее крепление заготовки, исключающее возможность
смещения ее относительно пуансона, особенно при штамповке
деталей из несимметрич-
ных заготовок;
г) относительно вы-
сокая точность истабиль-
пость размеров штампуе-
мых деталей и высокое
качество их поверхности.
Вытяжка резиной.
Вытяжка на штампах с
матрицей из резины по
жесткому пуансону с
прижимом (рис. 122) наш-
ла широкое применение
в мелкосерийном произ-
водстве при изготовле-
нии разнообразных по
форме и габаритным размерам полых деталей из алюминиевых
сплавов малой толщины (менее 3 мм).
Для вытяжки применяют специальную установку для универ-
сального пресса или специальные прессы.
Штампы для вытяжки деталей 1 состоят из металлического
прижимного кольца 2 (или втулки), резины 3, выполняющей функ-
ции матрицы, корпуса (контейнера) 4 и металлического пуансона 5.
Недостатком вытяжки на резиновой матрице является необ-
ходимость создания высоких удельных давлений, а также регули-
рования этих давлений в процессе вытяжки.
При вытяжке резиной имеет место значительное утонение за-
готовки, достигающее в отдельных случаях 40%, которое ограни-
чивается допустимым растяжением материала, что и дает основание
рекомендовать этот способ для деталей относительно небольшой глу-
бины.
Рис. 122. Схема рабочих частей штампа с рези-
новой матрицей:
а — для первой вытяжки; б — для последующих
вытяжек
211
Этот способ вытяжки в настоящее время широко применяется
в самолетостроении, но может быть рекомендован и в других отрас-,
лях промышленности, в частности в приборостроении для деталей,!
изготовляемых в небольших количествах из тонкого материала.,
В приборостроении и точном машиностроении этот способ можно'
рекомендовать для изготовления коробчатых и различного рода
фасонных несимметричных деталей.
Успешное проведение процесса вытяжки зависит от выбора
сорта резины. Для вытяжки следует применять резину с твердо-
стью по Шору 30—60; при вытяжке с повышенными давлениями
(до 400 кПсм2) применяют резину марок 56, 1847, 3687, 3311. По-
мимо вытяжки резиновой матрицей по жесткому пуансону, в по-
следнее время начинает получать распространение вытяжка рези-
Рис. 123. Схема штампа
для вытяжки «пластиче-
новым пуансоном из плоской заготовки в
жесткой матрице.
В этом случае заготовка, облегая жест-
кую матрицу, деформируется давлением
резины, заменяющей жесткий пуансон.
Форма детали определяется размерами ра-
бочей части матрицы, так как в конце
процесса внешняя поверхность детали
плотно прилегает к матрице.
Вытяжка резиновым пуансоном по жест-
кой матрице осуществляется на прессах,
ским металлом»: а еще чаще на падающих молотах.
1 — свинец На молотах особенно целесообразно
производить вытяжку деталей с подогре-
вом, т. е. из титановых и магниевых сплавов. Кратковременный
контакт резины с вытягиваемой заготовкой предотвращает раз-
рушение резины. Кроме того, требуется меньшее число перехо-
дов, так как трение между пуансоном и заготовкой разгружает
опасное сечение, позволяя достигать более высоких степеней дефор-
мации, не опасаясь разрыва материала.
Вытяжка пластическим металлом. При этом способе вытяжки
матрица (рис. 123) изготовляется из инструментальной стали, ее
рабочая полость соответствует наружной форме и размерам вытя-
гиваемой детали. Матрица сопрягается по посадке скольжения
с внутренней поверхностью контейнера, заполненного свинцом.
Высота свинцовой подушки в контейнере составляет (0,8 4- 1,2) DB
(De — внутренний диаметр контейнера в мм). Заливка свинца
в контейнер должна быть непрерывной. При порционной заливке
возможно расслоение. На поверхность свинцовой подушки уклады-
вается листовая заготовка, после чего матрицу вводят в контейнер
и, постепенно опуская ее вниз, выдавливают свинец, а вместе с ним
и заготовку в полость матрицы, получая деталь заданной формы.
После вытяжки деталь снимают, а контейнер нагревают, и свинец,
расплавляясь, приобретает исходную форму. Вытяжка производится
212
Энергоноси- тель Передача давле- ния на заготовки вид заготр&ки
Плоская Пространственная
Газовые смеси (а- горючие газовые смеси; в-кислород) Через жидкость a s
Непосредственно
Через поршень-воду ЕЛ —
Пороха Непосредственно
Через жидкость ЗУ № Г Л ।. 1' ! | X/ Шг iJlJr/z
Через инструмент m
БВВ Непосредственно —
Через воздух г ШШ
|ГКЖЖЖЖЖ»|| ШОШМОШШИЙМЙМЛ
Через жидкость Ullin
Через сыпучую среду £ 1 55 1
Рис. 124. Классификация методов формообразования деталей
с использованием газовых смесей, порохов и БВВ
на гидравлических прессах. Такой способ вытяжки применяют
для конических и фасонных деталей в условиях мелкосерийного
производства.
Новые методы формообразования изделий с использованием им-
пульсной энергии высокой концентрации. Энергоносителями для
этих методов штамповки являются взрывчатые газовые смеси,
метательные (пороха) и бризантные взрывчатые вещества, высоко-
вольтные электрические разряды в жидкости, волна расширяющихся
сжиженных газов при переходе из жидкого в газообразное состоя-
ние, магнитное поле большой напряженности, ультразвук и др.
Некоторые из методов формообразования с указанными энергоно-
сителями и будут рассмотрены ниже.
Формообразование деталей с использованием газовых смесей,
метательных и бризантных взрывчатых веществ. Классификация
этих методов и принципиальная схема различных способов формо-
образования приведены на рис. 124. Некоторые из них будут рас-
смотрены.
Формообразование деталей с использованием газовых смесей.
Используемые для вытяжки взрывом горючие газы являются газо-
Рис. 125. Схемы установок для штамповки:
а — с использованием горючих смесей; б и в — с использованием испарения сжи-
женных газов
образными соединениями в виде паров бензина, ацетилена, метана,
пропана, бутана и других с воздухом. Наиболее Целесообразно при-
менять смеси, состоящие из природного газа и кислорода. На
рис. 125, а показана схема установки для вытяжки с использова-
нием горючих смесей. Газы поступают в смесительную камеру 10
головки 1, установленной на заготовку 11, которая, в свою очередь,
находится на поверхности матрицы 12. Необходимая герметич-
ность соединения обеспечивается уплотнениями 8 и 9. Из рабочей
214
полости матрицы удаляется воздух вакуумным насосом, подсоеди-
ненным к линии 13. Кислород в смесительную камеру поступает по
трубке 5, а водород — по трубке 6. Соотношение составляющих
газовой смеси регулируют впуском в камеру через трубку 3 одного
из инертных газов — азота, гелия, аргона или двуокиси углерода.
Зажигание смеси осуществляется нитью накала от запальной све-
чи 4. Контроль процесса осуществляется контрольным клапаном 7.
Отработанные газы удаляются через трубку 2. Такой способ штам-
повки может быть использован для вытяжки деталей малой тол-
щины, так как при непосредственном соприкосновении газовой смеси
с заготовкой повышение давления при взрыве невозможно. На
рис. 125, б показана установка для вытяжки испарением сжижен-
ных газов. В этой установке применяются инертные газы — азот,
кислород и др. Процесс формообразования основан на возникнове-
нии давления порядка 500—600 кПсл? при мгновенном превраще-
нии жидкого газа, заключенного в замкнутый объем, в газообраз-
ный. Установка для вытяжки состоит из крышки 15, стального
кольца 18 и матрицы 17, изготовленной из дерева или гипса. Заго-
товка 16 устанавливается на поверхность кольца 18, после чего
накрывается крышкой. Порция сжиженного газа через дозатор 14
подается в полость крышки; газ, испаряясь, вызовет деформацию
заготовки.
Установка, показанная на рис. 125, в, предназначена для штам-
повки двух деталей.
Использование взрывной волны для вытяжки и формовки.
При этом способе используется в качестве деформирующей силы
давление волны, образуемой при взрыве взрывчатых веществ или
другим способом. Штамповка высокопрочных металлов и крупно-
габаритных деталей требует мощных прессов.
Небольшие объемы взрывчатых веществ обладают запасом энер-
гии. Эта энергия выделяется при взрыве в течение очень короткого
времени, что дает возможность получить огромные мощности. При
штамповке взрывом значительно упрощается основное оборудование
и штамповая оснастка.
Для штамповки взрывом применяют два типа основных взрыв-
чатых веществ (ВВ) или смесей: метательные (порох или быстрого-
рючие смеси) и бризантные (быстродействующие ВВ и смеси).
В зависимости от типа ВВ и условий его применения взрывные
процессы протекают с различной скоростью. Основными характе-
ристиками ВВ является теплота взрыва, скорость детонации или
горения, чувствительность к различного рода воздействиям. Наи-
большее распространение получил метод листовой штамповки с по-
мощью подводного взрыва бризантных ВВ. Бризантные ВВ выпу-
скаются в различной расфасовке. Для штамповки наиболее удобны
пластичные ВВ, легко разминаемые вручную, что облегчает дози-
ровку и создание зарядов. При взрыве энергия заряда передается
через среду заготовке, которая, деформируясь, принимает форму
215
матрицы. Необходимость промежуточной среды между ВВ и заго-
товкой вызвана двумя причинами. Во-первых, это повышает долю
энергии, идущей на деформирование, во-вторых, среда устраняет
контакт продуктов взрыва с заготовкой.
Штамповку взрывом с использованием бризантных ВВ осущест-
вляют в бассейнах, заполненных водой, в бронеямах с бассейнами
одноразового действия, изготовленных из полиэтиленовой пленки.
Ниже приведена схема установки для вытяжки, выполненная
В. И. Ереминым и Ю. Г. Навагиным. Матрица / (рис. 126) с заготов-
кой 5, зажатой прижимом 2, погружается в воду или в другую
рабочую жидкость на глубину примерно 1,5 м. На расстоянии
200—250 мм от заготовки в воде устанавливается шашка 3 из прес-
сованного тротила (тэна, гексогена,
тетрила, аммонита, аммонала
и т. п.). Взрыв инициируют
с помощью электродетонато-
ра 4. В результате взрыва в
воде образуется ударная вол-
на, которая, воздействуя на
заготовку, производит необ-
ходимую деформацию. Глуби-
на вытяжки ограничивается
пластмассовым диском 6, при-
клеенным ко дну матрицы.
В последнее время для
изготовления деталей взрыв-
ной штамповкой стали ис-
пользовать также электро-
гидравлический метод.
Формообразование деталей электроискровым разрядом в жид-
кости или гидроэлектрический метод формообразования (вытяжка,
формовка) основан на мгновенном разряде электроэнергии, накоп-
ленной в батарее конденсаторов.
При электрическом разряде между погруженными в жидкость
электродами образуется быстрорасширяющаяся дуга, создающая
ударную волну сжатой жидкости, воздействующей на заготовку.
Этот способ штамповки используется для формообразования трубча-
тых и плоских заготовок. Образцы деталей, полученных гидро-
электрическим методом формообразования, показаны на рис. 127, а,
а схема установки для их формообразования — на рис. 127, б.
Установка (см. рис. 127, б) состоит из источника питания 1,
включающего в себя высоковольтный трансформатор с выпрямите-
лем 2; конденсаторных батарей 3, накапливающих энергию; шаро-
вого разрядника 5 с резистором 4‘, блока-матриц 6; рабочих элек-
тродов 7, расположенных в резервуаре 8 с водой; вакуумного
насоса 9.
Для формовки деталей из трубчатых заготовок используют бло-
ки, подобные показанным на рис. 127, в, а для вытяжки деталей из
216
мВ
J- в) г)
Рис. 127. Схема формообразования деталей электроискровым разрядом
в жидкости (гидроэлектрический метод):
а — образцы деталей; б — схема создания высоковольтного электрического
разряда в жидкости; в — блок для формообразования из полых заготовок; г —
блок для формообразования из плоских заготовок
листовых заготовок — блоки, подобные показанным на рис. 127, г.
Они состоят из нижней крышки 10, разъемной матрицы //, электро-
дов 12, вентиляционных каналов 13, обоймы 14, уплотнения 15, верх-
ней крышки 16, резервуара 17, матрицы 18 и матрицедержателя 19.
Деформация металлов электроискровым разрядом в жидкости
не только прогрессивный, но и высокоэкономический процесс из-
готовления деталей небольших габаритных размеров.
РАЗМЕРЫ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК
Правильное определение размера и формы плоской заготовки
для вытяжки полых деталей разнообразной формы позволяет наи-
более полно использовать процесс вытяжки и уменьшить, а под-
час и исключить затраты на экспериментальную отладку контура
и размера заготовки, а значит, и штампов для ее изготовления.
Конфигурация и размеры заготовки в основном зависят от формы
Рис. 128. Различные способы изготовления ступенчатого колпачка
и размеров вытягиваемой детали, свойств материала с учетом его
анизотропии, способа вытяжки (с подогревом или без него), вели-
чины и характера прижима, геометрии рабочих частей штампа,
смазки и т. д. С достаточной для практики точностью можно утвер-
ждать, что размер и форма заготовки определяются формой в плане
и размерами вытягиваемых деталей.
Определению формы и размеров заготовки предшествует вы-
черчивание вытягиваемой детали в том виде, в каком она получается
после собственно процесса вытяжки. Из этого следует, что для опре-
деления размера и формы заготовки необходимо знать маршрут-
ный технологический процесс изготовления детали.
Деталь, приведенную на рис. 128, можно получить следующими
четырьмя способами:
1. Вытяжкой ступенчатой заготовки с последующей обрезкой
края на величину Ай по линии ВВ и отрезкой донной части на ве-
личину Айх по линии АА (рис. 128, а).
2. Вытяжкой ступенчатой заготовки с последующей пробивкой
218
отверстия в дне полученной заготовки, зачисткой по линии А А
и обрезкой края на величину Дй по линии ВВ (рис. 128, б).
3. Вытяжкой цилиндрического колпачка с последующей пробив-
кой-отбортовкой указанного отверстия и обрезкой краев на вели-
чину Дй и Дйх по линии ВВ и АА (рис. 128, в).
4. Растяжкой и обжимом отрезка трубы с последующей подрез-
кой торцов ступенчатой заготовки по линии ВВ и АА (рис. 128, г).
В первых двух способах корректировка чертежа вытягиваемой
детали для расчета размеров-заготовки проста и предусматривает
увеличение высоты h детали на величину элементов Ah и Ahu уда-
ляемых обрезкой.
Для третьего способа, т. е. вытяжки цилиндрического кол-
пачка с последующей отбортовкой, необходимо произвести специ-
альный расчет, в результате которого можно определить размер
цилиндрического колпачка, диаметр отверстия под отбортовку и вы-
соту припусков на обрезку.
Наконец, для четвертого способа даже характер исходной за-
готовки отличен от первых трех случаев.
Этого примера достаточно, чтобы понять необходимость со-
ставления чертежа полуфабриката, получаемого в результате по-
следней вытяжки, который собственно и явится основанием для рас-
чета размера заготовки и выбора исходного профиля материала.
При вытяжке могут встретиться следующие случаи, требующие
различных способов расчета размера заготовок:
а) детали, являющиеся телами вращения;
б) коробчатые (прямоугольные, квадратные и треугольные) детали;
в) несимметричные детали произвольной формы.
Детали, имеющие форму тела вращения. Заготовки имеют форму
круга Ч Расчет диаметра заготовки для этой группы деталей осно-
ван на равенстве поверхностей, объемов и веса заготовки и вытяги-
ваемой детали (с учетом припуска на обрезку).
Расчет по равенству поверхностей приме-
няют для деталей со стенками одинаковой толщины, т. е. деталей,
вытягиваемых без принудительного утонения стенок. Диаметр за-
готовки в миллиметрах рассчитывают по формуле
Р = ]/ = 1,13/27ЙТа,
где S7W—сумма элементарных поверхностей Мъ М2... Мп, со-
ставляющих вытягиваемую деталь, с учетом припуска
на обрезку в мм1 2;
S7W = М± + + ... -|- М (элементарные поверхности рас-
считываются по формулам, приведенным в табл. 33);
а — коэффициент, учитывающий утонение стенок детали
при вытяжке, равный 0,9—1.
1 Для экономии материала при вытяжке с утонением применяют граненую
заготовку (квадрат, шестигранник).
?19
Таблица 3|
Поверхности простых геометрических форм
Шаровой сегмент
M = ntf.ft = 2л/?Л = ~ (dE + 4Л«)
Шаровой пояс
М = пйгК
Цилиндр
Четверть сферического кольца (выпуклая)
Конус
/И = ndh
М =5- (2ndrH-8rS)
Четверть сферического кольца (вогнутая)
Усеченный конус
/И = ~ (dl + dj) V(d2 - dtf 4- 4ft® =
= 2 (ds -f- ^i) i
Полушарие
2И=^-
М = “ (2nd,r — 8г2) = (ndr + 2,28г2)
Часть выпуклого сферического кольца
220
Если деталь после вытяжки обрезается, коэффициентом утоне-
ния а пренебрегают и диаметр заготовки рассчитывают по фор-
муле
_ D = = 1,13/ЁМ.
Для расчета диаметра заготовок наиболее часто встречающихся
тел вращения, получаемых вытяжкой, имеются формулы, приве-
денные в справочниках по холодной штамповке [46], [55].
Если вытягиваемая деталь имеет сложную форму, для расчета
ее поверхности следует использовать правило Гюльдена, по кото-
рому «поверхность тела вращения Л1, описываемого плоской кривой
при вращении ее около оси, лежащей в плоскости этой кривой и не
пересекающей ее, равна произведению длины кривой L на длину
окружности, описываемой при этом
вращении центром тяжести кривой»,
т. е.
М = 2nLX,
где L — длина образующей вытяги-
ваемой детали в мм;
X — расстояние от оси детали до
центра тяжести образующей
в мм.
Диаметр заготовки находят по
формуле
D = V8LX.
Диаметр заготовки на основе приведенного правила рассчиты-
вают следующим образом. Расчетную линию контура (образующую)
вытягиваемой детали с учетом припуска на обрезку, вычерченную
в зависимости от размеров детали в масштабе 2 : 1; 5 : 1 или 10 : 1
(рис. 129), разбивают на отдельные участки /2, 13 и т. д. исходя из
того, что они представляли собой отрезки прямых линий или части
окружности, а затем определяют их длины. На участки наносят
положение центра тяжести.
Для отрезков прямой центр тяжести находится посредине;
для отрезков, являющихся частью окружности, положение центра
тяжести приведено в табл. 34.
Затем умножают длину каждого участка на расстояние его
центра тяжести от оси вращения (радиус центра тяжести дуги).
Радиус центра тяжести дуги для выпуклых закруглений составляет
х = В Н- А; для вогнутых закруглений х = В — А (В — расстоя-
ние от оси детали до центра закругления).
Произведения для каждого участка заносят в расчетную таб-
лицу и подсчитывают их сумму:
%LX = /jXj -ф-... -J- InXiv
221
Таблица 34
Положение центра тяжести отрезка дуги
Центральный угол дуги а в градусах Расстояние А до вертикальной сен у'у для углов, примы- кающих Расстояние от центра тя- жести дуги до центра за- кругления
к вертийали lAiy / /с?, \ к горизонтали г, d ,,У "Т" У*
30 45 60 90 0,2567? 0,3737? 0,4737? 0,6377? 0,9557? 0,9017? 0,8277? 0,6377? 0,9887? 0,9787? 0,9557? 0,907?
Зная SLX, определяют диаметр искомой заготовки:
Z) = /8SLX.
Поверхность детали с криволинейной образующей (рис. 130)
можно найти и следующим образом.
Поверхность, описываемая элементом кривой,
dM — 2nxdS.
Поверхность же, описываемая всей кривой, у которой ординаты
начальной и конечной точки А и В, уг и у2, а центр тяжести в точке С,
может быть найдена из выражения
Уя Уя Уя ___________
М — 5 dM = 2л xdS = 2п § х у dx2 \-dy2 =
У> Уг
Уа _______________
= 2зт § dy.
я
В ряде случаев для деталей, образованных кривой или лома-
ной линией с криволинейными сопряжениями, аналитический рас-
чет диаметра заготовки может быть заменен графическим или графо-
аналитическим расчетом.
При графическом расчете диаметра заготовки образующую
(линию расчетного контура) вытягиваемой детали (рис. 131), вычер-
ченную в увеличенном масштабе (масштаб выбирают в зависимости
от размеров вытягиваемой детали), делят на возможно большее
число отрезков, с тем чтобы они представляли собой прямые линии
222
или части окружности, длины которых и положение центров тяже-
сти известны. Пусть эти участки будут АВ, ВС, CD и т. д., а их
центры тяжести $х, S2, S3 и т. д.
Отложив на прямой F'A', проведенной параллельно оси вытя-
гиваемой детали YY, длины отрезков и взяв произвольный центр О,
проводят лучи, соединяющие центр и точки раздела длин участков,
нанесенных на линии F’A’. Такими лучами будут OF', ОЕ', 0D',
ОС', OB’ и ОА'. Далее из центра тяжести каждого отрезка линии
расчетного контура Sx, S2, S3 и т. д. проводят прямые, параллель-
ные линии F'А', а следовательно, и параллельные оси вытягивае-
мой детали, и от произвольно выбранной точки 0г строят веревоч-
ный многоугольник, у которого линия OiAz параллельна лучам ОА'.
В многоугольнике сил
OJB21| ОВ',В2С' || ОС'ит.д.
Затем определяют точку S,
г. е. точку пересечения
прямых ОгА2 и E2F2.
Рис. 131. Графический способ расчета диа-
метра заготовки для вытяжки
Рис. 130. Расчетный кон-
тур детали
Точка S есть точка приложения равнодействующей всех сил, а
следовательно, центр тяжести линии расчетного контура (точка S)
будет находиться на прямой SS, параллельной F'A’ и YY, на рас-
стоянии от оси вытягиваемой детали YY, равном X. Зная X и длину
линии расчетного контура L— 1Г + 12 + ... + 1п, легко определить
и диаметр заготовки, подставив найденные величины в известную
уже нам формулу.
Диаметр заготовки D можно найти и графическим путем. Для
этого на продолжении прямой A'F' наносят величину 2Х, равную
двойному расстоянию от центра тяжести образующей до оси враще-
ния.
На полученной прямой А’М строят, как на диаметре, полуок-
ружность. Затем из точки F' восстанавливают перпендикуляр до
223
пересечения с полуокружностью. Полученный отрезок F'K и буд
г> D
искомым радиусом заготовки R = у.
Графическим способом часто пользуются для проверки резул»
татов, полученных при расчете диаметра заготовки деталей слозв
ной конфигурации аналитическим способом.
Кроме графического и аналитического способов определений
положения центра тяжести линии расчетного контура вытягивав
мой детали, как и указывалось ранее, существует графо-аналитичё
ский способ. Однако им пользуются редко, поэтому он здесь не рае
сматривается.
Диаметры заготовок, рассчитанные аналитическим, графо-ана?
литическим или графическим способами для деталей сложной форма
или независимо от формы, не подвергающихся после вытяжю
обрезке, являются только предварительными. Диаметр заготовка
окончательно устанавливают экспериментально. При необходимо*
сти экспериментальной проверки размера заготовки вначале изго-
товляют вытяжные штампы, заготовку вырезают вручную по раз-
метке и только после проверки и окончательного установления раз-
мера изготовляют штамп для вырезки заготовки.
При установлении линии расчетного контура вытягиваемой
детали можно пользоваться следующими правилами:
а) припуск на обрезку края Ah (см. рис. 128) зависит от формы,
и высоты вытягиваемой детали h (диаметра фланца) и определяется
по данным табл. 35 и 36;
Таблица 35
Припуск на обрезку ДА в мм
полых цилиндрических деталей бёз
фланца при вытяжке
Высота детали h в мм _ h Относительная высота детали -у а
0,5-0,8 0,8-1,6 1,6—2.6 2.6-4
10 1,о 1,2 1,5 2,0
20 1,2 1,6 2,0 2,5
50 2,0 2,5 3,3 4,0
100 3,0 3,8 5,5 6,0
150 4,0 5,0 6,6 8,0
200 5,0 6,3 8,0 10,0
250 6,0 7,5 9,0 11,0
300 7,0 8,5 10,0 12,0
Таблица 36
Припуск на обрезку ДА в мм
полых цилиндрических деталей с
фланцем при вытяжке
Диаметр фланца в мм Относительный диаметр фланца ——
1.5 | 1,5—2 | 2-2,5 2,5—3
25 1,6 1,4 1,5 1,0
50 2,5 2,0 1,8 1,6
100 3,5 3,0 2,5 2,2
150 4,3 3,6 3,0 2,5
200 5,0 4,2 3,5 2,7
250 5,5 4,6 3,8 2,8
300 6,0 5,0 4,0 3,0
б) если высота вытягиваемой детали меньше 0,5 диаметра де-
тали и толщина стенок меньше 1,0 мм, можно пользоваться чертеж-
ными размерами (внутренним или наружным). Ошибка при та кол
224
допущении составляет не более 0,75—1,5%, и только для мелких
деталей она достигает 3%;
в) если высота вытягиваемой детали больше 0,5 диаметра детали,
а толщина стенок меньше 1,0 мм или независимо от отношения вы-
соты к диаметру, но при условии, что толщина стенок детали больше
1,0 мм, линия расчетного контура соответствует средней линии де-
тали;
г) радиусы, если их величина меньше 0,2—0,3 толщины дета-
ли, при условии, что толщина не более 2 мм, в расчет не прини-
маются;
д) при наличии на чертеже вытягиваемой детали размеров с до-
пусками расчет производйтся по номинальным размерам.
Расчет по равенству объемов или весов
та готовки и детали. Применяют в основном для деталей,
имеющих разную толщину стенок и дна.
В этом случае формула для расчета диаметра заготовки имеет
вид
где Vg — объем заготовочного кружка с учетом отходов при обрезке
в мм3.
Припуск на обрезку принимается равным 8—10% высоты дета-
лей при h < 50 мм, 5—6% при h = 50 -ь 150 мм и 4—5% при h =
150 -т- 250 мм.
Расчет размеров и формы заготовок для коробчатых (прямоуголь-
ных, квадратных) и им подобных деталей осуществляется исходя
из условий равенства площадей заготовки и вытягиваемой детали
с учетом припуска на обрезку.
Припуски на обрезку Л/i, если деталь вытягивается за одну
вытяжную операцию, составляют (0,03 ч- 0,05) Н, за две — (0,04 -е-
-5- 0,06) Н, за три — (0,05 ч- 0,08) Н и за четыре — (0,07 -г- 0,1) Н.
Уместно указать, что некоторые авторы устанавливают припуск
в зависимости от отношения высоты коробки к радиусу сопряже-
Н
ния стенок —.
Гс
В зависимости от размеров детали и способа ведения процесса
вытяжки (без подогрева или с подогревом) можно использовать
один из приводимых ниже способов расчета размеров и форм заго-
товки.
Для квадратных и прямоугольных полых деталей (коробок)
при <^0,6 и относительно малых радиусах угловых закруглений
используют способ Б. П. Звороно и производят расчет и построение
заготовки следующим образом (рис. 132, а).
1. Определяют длину отгибаемой части стенок I, включая за-
кругление у дна:
8 А. Н. Малов
225
для коробчатой детали без фланца
I = Я + 0,57га = h+ 1,57 гд,
где Н — полная высота коробки с учетом припуска на обрезку в
Гд — радиус сопряжения боковой стенки вытягиваемой короб!
чаюй детали с дном в мм.
2. Определяют радиус условной заготовки /? так же, как этф
делалось при вытяжке цилиндрического колпачка диаметром 2^
и высотой Н, четвертой частью которого является угол вытягиваем
мой коробчатой детали:
при Гс -= Гд
R^VZrJi-,
при разных радиусах закругления, т. е. гс Гд
R = Vri+2rcH - 0,86га(гс+0,16гД
3. Из центра О проводят две взаимно перпендикулярные пря-
мые линии ОЬ и Od. Затем из центра О проводят четверть окружно-
сти радиусом R, равным радиусу условной заготовки.
Построение контура заготовки для низ- 1
Зчатых деталей по способу Б. П. Звороно
4. Отрезки ab и ad делят пополам и через их середину (точки п
и р) проводят касательные к дуге окружности с радиусом R.
5. Углы, образованные касательными и линиями контура за-
готовки на прямолинейных участках детали, закругляют радиу-
сом R.
Полученный контур (обведен жирной линией) и представляет
собой контур заготовки.
Как видно из рис. 132, б, дуга радиуса R является здесь частью
контура заготовки. Закругления на отгибаемых стенках вполне
достаточны для компенсации распространяющегося на них явле-
ния вытяжки.
226
Пределом применимости этого способа построения контура заго-
товки является случай, когда обе касательные сольются в одну
прямую линию, что может быть при И = 5ге. Указанный способ
можно использовать для коробчатых деталей с Н/гс 5.
Если Н1гс> 5, контур заготовки строят так, как показано
па рис. 132, б. В этом случае точки пересечения касательных к ок-
ружности радиусом R, проведенных через середины отрезков ab
и ай, округляются радиусом R.
При вытяжке коробки с обрезкой размер I подсчитывают с уче-
том припуска на обрезку. В этом случае большой точности построе-
ния контура заготовки не требуется. Можно использовать прямо-
угольную заготовку со срезанными углами.
Способ AWF, описанный Е. Качмареком (откорректирован
В. Я- Шехтером). Порядок расчета по этому способу (рис. 133, а, б)
следующий:
1. Определяют диаметр (условный) заготовки D = 27? так же,
как и при вытяжке цилиндрического колпачка диаметром d = 2гс
Рнс. 133. Построение контура заготовки для коробчатых
деталей по способу AWF:
а — деталь; б — заготовка
и высотой h, четвертой частью которого является угол вытягивае-
мой коробчатой детали (формулы для расчета R приведены на
стр. 226, см. способ Б. П. Звороно).
2. Найденную величину радиуса 7? заготовки корректируют
на плавность сопряжения с боковыми стенками детали, т. е.
R' = ТО = 2у7?,
где у — коэффициент, определяемый из выражения
у = 0,009 + 0,491;
d — диаметр цилиндрического колпачка, составленного из
угловых участков вытягиваемой коробчатой детали, в мм.
8*
227
3. Определяют величину отгибаемой части 1в и 1а исходя из’
условий гибки по формулам
П2
lb = h-№rd-k—
la = h-0,43rd—kj-^,
где k — вспомогательный коэффициент;
k = 0,785 (у2 — 0,25);
-у = 0,0090^ + 0,491.
Имея величины ha, hb и R и размеры вытягиваемой коробчатой
детали, можно построить контур заготовки. Построение заготовки
ясно из рис. 133, б (показана только четверть заготовки). Полу-
ченный контур АБВГДЕЖИ сглаживается проведением касатель-
ных БГ и ДЖ-
Этот способ следует применять для деталей с Н/b до 1,5.
Рис. 134. Построение контура
лей со значительными
заготовки для коробчатых низких дета-
радиусами угловых закруглений:
а — квадратная и б — прямоугольная коробки
В тех случаях, когда у коробок с Н/Ь < 0,6 имеются закругле-
ния со значительными радиусами угловых сопряжений, расчет и
построение заготовки ведут следующим образом (рис. 134).
1. «Определяют длину развертки прямых стенок I и радиус заго-
товки в углах R по приведенным формулам на стр. 225 и 226.
2. Строят заготовку со ступенчатым переходом от закругления
к прямым стенкам.
3. Определяют увеличенный радиус в углах развертки 7?г — xRs
для компенсации металла, вытесняемого в боковые стенки:
х = 0,074 (ФУ + 0,982.
228
4. Ширину полосок hb и ha, отрезаемых от развертки прямых
сторон для компенсации металла, перемещаемого йз угловых за-
круглений (см. рис. 134), определяют по формулам
, А2
hb — yB_2rc‘
Па А-2гс‘
коэффициент у находят из табл, 37 по относительным размерам
коробок или по формуле
у — 0,785 (х— 1).
5. Корректируют развертку, увеличивая радиус до Rt и умень-
шая высоту на hb и ha-
Таблица 37
' Значения коэффициента у
Относительный радиус гс углового закругления и Относительная высота коробки
0,3 0,4 0,5 0,6
0,10 0,12 0,15 0,20 0,27
0,15 0,08 0,12 0,17 0,20
0,20 0,06 0,09 0,12 0,17
0,25 0,05 0,08 0,10 0,12
0,30 0,04 0,06 0,08 0,10
6. По полученным размерам развертки строят плавный контур,
применяя сопрягаемые дуги окружностей, радиусы Rb и Ra. Это
построение может быть применено для прямоугольных коробок
А
с соотношением сторон у = 1,54-2,0.
Для квадратных полых деталей с у >0,64-0,7 и прямоуголь-
ных полых деталей с отношением сторон у = 1,14-1,15 (рис. 135, а)
форма заготовки — круг диаметром
D = 1,13 — 0,86г2е + 4 (6 — 0,43ге) (Я — 0,43^)-
Для прямоугольных полых деталей с у >0,6 4-0,7 до-^ =
— 2 4 2,5 форма заготовки — эллипс, построенный на основании
следующих расчетных зависимостей (рис. 135, 6), предложенных
Д. А. Вайнтраубом!
Bo = yT27F-0,5Ci;
229
где
Со = (а — b) (а + b — 0,76rc),
F = ab — О,86гс + 2 {a + b — 0,86rc) (H — 0,43r6).
Для облегчения изготовления эллипс заменяют овалом с радиу
сами
О,71Во
п ___ ^0 Fq -- 4AgFb
*а~ 4(5й-2/?ь) •
Если прямоугольные коробчатые детали получают вытяжко!
с подогревом фланца, т. е. по способу, описанному на стр. 207, т<
Рис. 135. Построение контура заготовки для высокой ко-
робчатой детали:
а — квадратные коробкн; б — прямоугольные детали
размеры заготовки и ее форма рассчитываются на основе формул,
предложенных Поповым О. В.:
lb = (1 -1,8) + 0,4] £>; kb = 0,95 (^У’88;
Порядок построения заготовки следующий:
1) вычерчивают контур детали в плане и на соответствующих
сторонах периметра откладывают значения 1а и /й;
230
2) из точки М, расположенной на биссектрисе угла на расстоя-
нии 27? от точки О, проводят дугу радиусом R и плавно ее сопря-
гают радиусами 1Ь и 1а, центры которых расположены на периметре
детали в плане с участками сторон. Этот способ пригоден при
“= 1-5-3,0 и при условии,что 0,55= у 5=0,55; 0,253= у 5=0,028.
Помимо приведенных здесь расчетных зависимостей и способов
Рис. 136. Построение заготовки для сложной детали,
подвергаемой вытяжке
построения формы заготовки, в литературе имеются и другие спо-
собы. Наиболее полно расчет заготовок для коробчатых деталей
рассмотрен В. П. Романовским х, А. А. Соколовым и Г. Ф. Босым.8
Расчет размеров и форма заготовок для деталей сложной и несим-
метричной конфигурации. Если деталь имеет небольшую высоту
и изготовляется за одну вытяжную операцию, то расчет размеров
и построение формы заготовок осуществляются по способам, изло-
женным на стр. 226, 227 и 228.
Пример определения размеров и формы заготовки для полой де- .
тали сердцевидной формы приведен на рис. 136 [79].
1 Справочник по холодной штамповке. М., Машгиз, 1963.
2 Вытяжка деталей сложной формы. М., Машгиз, 1955.
231
Порядок построения следующий:
1) вычерчивают деталь в плане с разверткой прямолинейного'
участка стенок. Длину развертки определяют с учетом радиуса
перехода от дна к стенке, как при обычной гибке;
2) находят диаметры заготовок для вытяжки криволинейных
участков (/—///);
3) вычерчивают предварительную форму заготовки, получая кон*
тур — Л2 —- Bz — Вг — Сх — С2 —D2 — D1 — Еу — Е% F% — Рх;
4) получившиеся уступы делят пополам и через точки раздела'
проводят касательную или линию сопряжения, получая контур
заготовки.
Полученную форму следует считать предварительной и ее над-
лежит проверить опытом, т. е. вырезать несколько заготовок по
разметке и подвергнуть их вытяжке, по результатам которой и
осуществить корректировку формы и размеров заготовки.
Для деталей сложной конфигурации несимметричной формы
определение размеров и формы промежуточных вытяжек и заготовки
осуществляют на моделях. Для окончательной вытяжки изготов-
ляют модель или штамп, наносят на поверхность модели или мат-
рицы разделительный состав (масло, тальк) и покрывают грубой
марлей, пропитанной воском, плотно отжимая последнюю руками
так, чтобы были заполнены все выступы и углубления модели или
матрицы. На первый слой марли накладывается второй и третий
слои. Толщина слепка составляет 2—3 мм. После застывания слепок
снимают с модели (матрицы) и, руководствуясь характером дефор-
мации и главным образом опытом вытяжки подобных деталей, рас-
прямляют слепок, определяя форму рабочей части штампа для про-
межуточных вытяжек и изготовляя для этой цели по частично
выпрямленному слепку гипсовую модель. Далее производят полное
распрямление слепка и определяют с некоторым приближением
форму и размеры заготовки. Окончательная форма и размеры заго-
товки уточняются после изготовления формоизменяющих штампов.
КОЭФФИЦИЕНТ ВЫТЯЖКИ И ЗАВИСИМОСТЬ ЕГО
ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
Расчет числа потребных операций вытяжек при превращении
плоской заготовки в пространственную деталь — одна из наиболее
ответственных задач, решаемых технологом при разработке техно-
логического процесса. От правильности решения этой задачи зави-
сит длительность технологического процесса изготовления, по-
требное число штампов и величина брака в процессе производства.
Наиболее удобными показателями при вытяжке являются коэф-
фициент вытяжки т, степень вытяжки К и степень деформации е.
При вытяжке цилиндрических деталей без фланца указанные пока-
затели рассчитывают по формулам
d „ 1 D D—d.
т = v;; л =-= -7; е = —= 1 — т,
D т d ’ D ’
232
где d — диаметр детали после вытяжки в мм;
D — диаметр заготовки, поступающей на вытяжку, в мм.
Значение коэффициента вытяжки т находится в пределах
1 > т > 0.
Дробные значения коэффициента вытяжки т и степени дефор-
мации е показывают, что большим степеням деформации е соответ-
ствуют малые значения коэффициента вытяжки т и наоборот.
Величина коэффициента вытяжки зависит от формы и размеров
вытягиваемой детали, механических свойств и состояния поверх-
ности вытягиваемого материала, ^толщины материала, геометрии
рабочей полости матрицы и пуансона, величины зазора между
пуансоном и матрицей, способа вытяжки (с прижимом или без
прижима), числа и порядкового номера вытяжки, материала и со-
стояния поверхности рабочих деталей вытяжного штампа, смазки,
применяемой при вытяжке.
Рассмотрим влияние на коэффициент вытяжки каждого из пере-
численных факторов, за исключением формы и размеров детали,
влияние которых описано на стр. 265 и т. д.
Механические свойства и состояние поверхности вытягиваемого
материала. Для вытяжки деталей применяют разнообразные кон-
струкционные материалы; каждый из них обладает специфичес-
кими особенностями, влияющими на возможность осуществления
вытяжки.
Рассмотрим влияние механических свойств применяемых мате-
риалов на их штампуемость при вытяжке.
1. Пределы прочности ав и текучести аТ (или приближенно ат) —
основные характеристики, определяющие сопротивление материала
деформированию. С увеличением ав и ат сопротивление деформиро-
ванию повышается, возрастает мощность потребного оборудования,
увеличивается упругое действие материала. Отношение ат1я8 или
разность а8 — ат — показатели пластического деформирования ма-
териала без его разрушения. С уменьшением ат/о„ или увеличе-
нием разности с8 — ат технологическая пластичность материала
возрастает.
По относительному удлинению ё10 и относительному сужению ф
оценивается способность листовых материалов пластически дефор-
мироваться под действием растягивающих напряжений. Как пра-
вило, с увеличением ё10 и ф технологическая пластичность повы-
шается. Величины равномерного относительного удлинения bpaRH и
относительного равномерного сужения фравк * определяют область
* Относительное равномерное удлинение (или кратко равномерное удлине-
ние) бра8Н — относительное удлинение образца при испытании на растяжение
в момент начала образования шейки, а относительное равномерное сужение (или
кратко равномерное сужение) фра8н — относительное уменьшение площади
поперечного сечения образца в этот же момент. Обе характеристики связаны
между собой выражением б„а8„ = $₽ов«_. Более подробно см. ниже.
1 — ФРавя
233
равномерных пластических деформаций (до образования шейки),
соответствующую при штамповке деформации материала без мест-
ных утонений, в конечном случае приводящих к его разрыву. Чем
выше брови и фровн, тем технологичнее материал.
Алюминий, алюминиевые сплавы и стали имеют низкое отно-
шение ат1ав и высокие б10, брови, Ф и фрави-
Исследование штампуемости материалов и процесс изготовления
из них деталей подтвердили высокую технологическую пластич-
ность материалов. Низкая технологическая пластичность и штам-
пуемость титановых и магниевых сплавов находятся в прямой
зависимости от высокого отношения бт/ов и низких значений б10,
брови, Ф В Фрави-
Следует отметить, что способность материалов к вытяжке,
характеризуемая приведенными выше показателями, является
грубо ориентировочной, так как во многих случаях могут быть
исключения.
Как установил А. Д. Томленов, следует различать два различ-
ных по характеру процесса вытяжки: вытяжку деталей типа полых
цилиндров и призм с вертикальными стенками и вытяжку деталей
типа оболочек сложной формы (поверхности двойной кривизны).
Детали первого типа вытягиваются в штампах с гладкими матри-
цами, так как при их вытяжке основная пластическая деформация
сосредоточивается на поверхности матрицы; детали второго типа —
в штампах с перетяжными ребрами или порогами. Назначение поро-
гов и ребер — создать затруднение перемещению материала и этим
увеличить его натяжение.
При определении штампуемости материала применительно к
деталям первого типа наилучшим показателем штампуемости
является коэффициент вытяжки. Для оценки же штампуемости.
материалов при вытяжке деталей второго типа единого показателя
вытяжки нет, и количественно оценить их способность к вытяжке
пока нельзя. Качественную характеристику штампуемости может
дать число Эриксена (глубина лунки), отношение предела теку-
чести о,, к пределу прочности ое и твердость, например, HRB. Чем
выше число Эриксена, тем "лучше при прочих равных условиях
штампуется материал. Чем ниже отношение ст1ав, тем лучше штам-
пуемость. Например, малоуглеродистая сталь 08 при ат1ае sg; 0,65
штампуется очень хорошо, а при ат1се 3s 0,8 плохо. Чем ниже
твердость, тем лучше штампуемость. Эта же сталь при твердости
HRB 42 штампуется хорошо, а при твердости HRB 3s 51 плохо.
По-видимому, для оценки штампуемости материалов применительно
к вытяжке деталей второго типа потребуется не один показатель,
а комплекс показателей. В этом направлении проводятся исследо-
вания..
2. Для обеспечения вытяжки деталей из магниевых и титановых
сплавов независимо от их размеров и формы прибегают к подогреву
заготовки (вытяжке с подогревом).
234
3. Листовые нержавеющие и жаропрочные стали перед вытяж-
кой для получения максимальной пластичности необходимо под-
вергать закалке и отпуску.
4. Термоупрочняемые сплавы получают наибольшую прочность
после закалки и старения. Для технологов важно знать, с какой
скоростью упрочняется свежезакаленный материал, используемый
для штамповки. Наиболее быстро старятся после закалки сплавы
Д1 и Д16, поэтому штамповка деталей из этих сплавов должна
производиться в течение первых 2 ч после закалки.
5. Неоднородность размеров зерен, смешанное или пестрое
зерно, а также крупное зерно понижают способность к вытяжке.
Увеличение размера зерна металла улучшает штампуемость,
но ухудшает качество поверхности и снижает прочностные харак-
теристики.
Мелкозернистый материал при деформации упрочняется быстрее,
чем крупнозернистый.
Размер зерна в структуре металла можно выразить диаметром d
зерна в мм, или числом зерен п, приходящихся на 1 мм2, или сред-
ней величиной площади поверхно-
сти зерна а, выраженной в мкм2.
Соотношение между ними следую-
щее:
11 \2 1 000 000
П=Ы = а = ~
Как показывает практика, раз-
мер зерна для стали рекомендуется
брать 5—7 баллов по стандартной
цветных металлов 0,030—0,035 мм
Рис. 137. Диаграмма растяжения
стали
восьмибалльной шкале, а для
Разнозернистость металла приводит к, неоднородности дефор-
мации и даже к разрушению материала.
6. Кристаллографически ориентированная структура приводит
к анизотропии механических свойств листового металла, понижаю-
щей его вытяжные свойства.
7. Листовая малоуглеродистая сталь после длительного хра-
нения на складах, а также в промежутках между последователь-
ными операциями вытяжки «стареет» и становится менее пригодной
к вытяжке;
8. Во многих случаях к качеству поверхности деталей предъ-
являются высокие требования. Крупнозернистый металл при вы-
тяжке образует грубую шероховатую поверхность типа апельси-
новой корки, поэтому для вытяжки таких деталей не пригоден.
У малоуглеродистых сталей, имеющих на диаграмме растяжения
площадку текучести (рис. 137, а), при вытяжке на поверхности
появляются полосы деформации (линии Чернова — Людерса), ухуд-
шающие качество поверхности отштампованной детали. Чтобы пре-
235
дотвратить образование таких полос при вытяжке, материал необ
ходимо непосредственно перед вытяжкой слегка наклепать, на
пример путем вальцовки или дрессировки; при этом на диаграмма
растяжения площадка текучести будет отсутствовать (рис. 137, б)
Если такой материал некоторое время полежит (2—3 ч), он соста
рится, и на диаграмме растяжения вновь образуется площадка
текучести, а на поверхности штампуемой детали — полосы дефор
мации. В настоящее время выпускается специальная нестареющая
малоуглеродистая сталь, качество которой при длительном хра-
нении не ухудшается.
9. Чем лучше (чище и ровнее) поверхность вытягиваемого
материала, тем меньший коэффициент вытяжки может быть взят
Практикой установлено, что окалина на поверхности заготовки
повышает величину коэффициента вытяжки на 25—30%, более того,
окалина в ряде случаев вообще исключает возможность вытяжки.
Толщина материала. С увеличением отношения толщины вытя-
гиваемого материала к диаметру заготовки чивловое значение коэф-
фициента вытяжки т уменьшается. Уменьшение коэффициента
вытяжки при переходе от одной толщины материала к другой должно
зависеть от диаметра заготовки. При малых диаметрах коэффициент
вытяжки уменьшается значительнее, чем при больших диаметрах.
Геометрия рабочей части матрицы и пуансона. Малый радиус
входного закругления на матрице затрудняет втягивание заготовки
в нее, вызывает в матрице повышение напряжения и может привести
к отрыву дна. С увеличением радиуса закругления рабочей кромки
вытяжной матрицы численная величина коэффициента вытяжки т
может быть уменьшена при всех прочих равных условиях процесса
вытяжки по сравнению с табличными данными.
Радиусы закругления на вытяжной матрице для первой вытяжки
гм1 цилиндрических колпачков без фланца и с фланцем можно
найти из формул
^ = 0,05 [50 +(D-d)] /S?
rMl — CxS,
где D — диаметр заготовки в мм;
d — диаметр вытяжки в мм;
С — коэффициент, характеризующий материал; для мягкой
стали, дуралюмина С = 1; для алюминия, меди, латуни
С — 0,8; для нержавеющей стали С — 1,1 1,2; для
титановых и магниевых сплавов в холодном состоянии
С — 1,05 -ь 1,1; для этих же сплавов с подогревом С =
= 1,15 = 1,20;
х — коэффициент, принимаемый по табл. 38.
Если толщина материала 5 более 3 мм, радиусы для стали имеют
следующие значения:
S в мм Свыше 3—6 Свыше 6—10 Свыше 10—15
гд(1 в мм (3-=-4)$ (1,8 = 2,5)5 (1,6 = 1,8)S
236
Таблица 38
Значение коэффициента х в зависимости от толщины металла,
диаметра вытягиваемой детали и коэффициента вытяжки
Толщина материала 5 в мм Диаметр вытягиваемой летали в мм Коэффициент вытяжки
0,48—0.55 0,55—0.6 0.6 и выше
До 0,5 Свыше 0,5- 1,5 Свыше 1,5—3 До 50 Свыше 50—200 » 200 До 50 Свыше 50—200 > 200 До 50 Свыше 50—200 » 200 7—9,5 8,5—10 9—10 6—8 7—9 8—10 5—6,5 6—7,5 7—8,5 6—7,5 7—8,5 8—10 5-6,5 6—7,5 7—9 4,5—5,5 5—6,5 6—7,5 5—6 6—7,5 7—9 4- 5,5 5—6,5 6-8 4—5 4,5—5,5 5—6,5
Хорошие результаты дает расчет радиусных входящих закруг-
лений по формуле, предложенной И. А. Норицыным:
= (0,73D-d-2Z),
где D — диаметр заготовки;
d — диаметр вытяжки;
Z — зазор на сторону между пуансоном и матрицей.
Радиусы закругления на вытяжных матрицах для последующих
вытяжных переходов определяются по формуле
''™ = (0,7-v-0,8)rB1.
Значения радиусов на матрицах следует рассматривать как ориен-
тировочные и при их выборе учитывать, помимо свойств вытягивае-
мого материала, смазку, условия вытяжки и т. д.
Ограничение верхнего предельного значения радиуса объяс-
няется тем, что увеличение радиуса закругления рабочей кромки
матрицы уменьшает площадь заготовки, находящейся под при-
жимом, что приводит к увеличению складкообразования в конце
вытяжки, когда фланец заготовки выйдет из-под прижима.
Радиусы закругления на пуансонах для первой вытяжки состав-
ляют гп — (0,5 4- 1) гМ1, а для промежуточных желательно, чтобы
они были равны гп = 0,5 (dnl 4- dn). Для последней вытяжки ра-
диус на пуансоне берется по чертежу вытягиваемой детали (dn. i,
d„— диаметры, вытяжек). При значительном перепаде размеров
диаметров предыдущей и последующей операций вытяжки закруг-
ления на пуансоне предыдущей операции, чтобы предотвратить
появление кольцевых следов на боковой поверхности детали, сле-
дует выполнять двумя радиусами (рис. 138).
237
При вытяжке коробчатых деталей на первой операции радиус
закругления рассчитывают по эмпирическим формулам:
для меньшей стороны
= 0,05 [50 + 2 (Л-/-<,)]/S;
для большей стороны
г мл = 0,05 [50 4- 2 — га)] V S,
в углах
4 = 2,5гл(1,
где h — высота коробки в мм;
ге, — радиус сопряжения стенки и дна в мм.
Влияние зазора между пуансоном и матрицей на величину коэф-
фициента вытяжки понятно, однако количественной оценки этого
фактора до сих пор нет. На основании опыта можно утверждать,
что недостаточный зазор между пуансоном и мат-
рицей, несомненно, вызывает увеличение числен-
ного значения коэффициента вытяжки т. Значения
зазора между пуансоном и матрицей в вытяжных
штампах приведены на стр. 203.
Способ вытяжки оказывает весьма существенное
влияние на численную величину коэффициента
вытяжки т. При вытяжке с прижимом коэффи-
циент вытяжки т больше на 5—8%, чем при вы-
тяжке без прижима. При вытяжке без прижима
наибольшее усилие наблюдается в конце вытяжки,
это дает возможность вытягивать ряд фасонных
ступенчатых и конических деталей при малых зна-
чениях коэффициента вытяжки.
Скорость вытяжки еще недостаточно изучена, и
ее влияние весьма спорно, однако некоторые ис-
следователи склонны утверждать, что скорость вытяжки начинает
сказываться со значений 15 000—20 000 мм!сек.
Существует мнение, что скорость не влияет или во всяком слу-
чае незначительно влияет на коэффициент вытяжки. Анализируя
опыт заводов, можно установить, что детали простой формы могут
вытягиваться при скоростях 750—1000 мм/сек (скорость ползуна
в начале вытяжки) и более. Для деталей большой высоты или при
вытяжке с утонением скорость вытяжки должна быть 400—
600 мм/сек. Вытяжка на многопозиционных прессах должна произ-
водиться со скоростями 250—300 мм/сек. С такими же скоростями
следует вытягивать крупногабаритные детали сложной формы.
При вытяжке деталей из титановых сплавов скорость вытяжки
должна быть небольшой, поэтому лучше использовать гидравличе-
ские прессы. Аустенитную сталь также следует подвергать медлен-
ному формоизменению. Уместно указать, что при вытяжке полых
сон
23«
деталей сложной конфигурации следует стремиться к небольшим
скоростям, что способствует уменьшению уто’лщения материала,
а также браку по отрывам.
Приведенные скорости относятся к перемещеньям рабочего
органа машины (пуансона) и называются скоростями деформирова-
ния. Однако, как известно из теории пластических деформаций.
скорости деформирования
не позволяют судить о влия-
нии скорости на процесс
пластической деформации,
хотя и функционально с ней
связаны. Чем выше ско-
рость деформирования, тем
при прочих одинаковых
условиях выше скорость
деформации. Скорость пла-
стической деформации
должна оцениваться скоро-
стью относительной дефор-
мации в единицу времени.
Согласно формуле, вы-
веденной В. Я. Шехтером,
при вытяжке цилиндриче-
ских деталей из плоской
Рис! 139. Положение кольцевого элемента
заготовки на закруглении кромки матрицы,
отвечающее максимальной скорости дефор-
мации
круглой заготовки в пред-
положении, что деформированное состояние плоское, максимальная
скорость относительной деформации (в l/сек) будет у элементов
заготовки, перемещающихся по закруглению кромки матрицы:
<р = т^-Vcosa,
где г = — радиус вытягиваемой детали (рис. 139) по средней
линии в мм;
V — скорость перемещения пуансона в мм в момент, когда
скорость относительной деформации максимальна;
RMa — текущий радиус кольцевого элемента заготовки в мм,
который переместился из начала закругления кромки
матрицы, когда его радиус был равен RM, в положе-
ние, соответствующее максимальной скорости относи-
тельной деформации, определяемое углом а:
RMa = г + (гм +у) 0 — sina)>
где гм — радиус закругления кромки матрицы в мм.
239
Угол а, при котором скорость относительной деформации макси
мальна, может быть найден из выражения
/7 । . «V
1/ I Г Гм ~2|
sina-J/ \ 2^ + sJ +2~
г + гм + "2'
2гл/-рХ ‘
В качестве характеристики деформации при определении ско-
рости относительной деформации принята истинная (аддитивная)
характеристика
где R# — начальный радиус любого кольцевого элемента заго-
товки в мм;
R-i.T — текущий радиус того же кольцевого элемента в любой
момент вытяжки в мм.
Из приведенной выше формулы следует, что- если не учитывать
радиус закругления кромки матрицы, то для грубых ориентировоч-
ных подсчетов можно принять, что максимальная скорость относи-
тельной деформации при вытяжке равна
К сожалению, до последнего времени влияние скорости относи-
тельной деформации на процесс вытяжки еще мало исследовано.
Согласно, например, данным И. Новотного, при изменении скорости
относительной деформации от 0,05 до 900 Нсек, и соответственно
при изменении скорости перемещения пуансона от 0,2 до 3500 мм!сек
коэффициент вытяжки почти не изменяется. Не обнаружено значи-
тельного влияния на коэффициент вытяжки и более высоких ско-
ростей деформации, которые в опытах Р. В. Пихтовникова при
штамповке снарядом-пуансоном достигали 100 000 мм!сек. Однако
при еще более высоких скоростях (300 000 мм!сек), когда силы
инерции становятся очень большими, численная величина коэффи-
циента вытяжки увеличивается, так как нагрузка на опасное сече-
ние сильно возрастает.
В последнее время начинает внедряться вибрационная штам-
повка, при которой нагрузка имеет пульсирующий характер.
Впервые такой процесс был исследован И. А. Норицыным, Имеются
данные о том, что повышенные скорости при вибрационной штам-
повке не оказывают отрицательного влияния на коэффициент вы-
тяжки и его численная величина может'быть меньше, чем при вы-
тяжке на обычных прессах.
Об остальных факторах, влияющих на коэффициент вытяжки,
можно сказать следующее. Гладкая поверхность вытяжных матриц,
правильно подобранный состав смазки способствуют лучшему
формообразованию, а следовательно, численная величина коэффи-
циента вытяжки может быть взята меньшей.
240
В результате вытяжки изменяется структура, повышается пре-
дел прочности, упругости и уменьшается пластичность. Последую-
щие операции находятся в менее благоприятных условиях вытяжки
(имеется в виду напряженное состояние в опасной зоне) по сравне-
нию с предыдущими.
Следовательно, при вытяжке за несколько операций без проме-
жуточного отжига численная величина коэффициента вытяжки т
на последующих операциях должна увеличиваться, так как спо-
собность материала к деформации ухудшается. Если общий коэф-
фициент вытяжки меньше 0,35, следует прибегать к отжигу.
Численные значения коэффициентов вытяжки приводятся в даль-
нейшем при рассмотрении вытяжки типовых деталей.
В заключение укажем, что расчет числа вытяжных операций по
коэффициентам вытяжки является приближенным. Естественно,
что в результате такого приближенного расчета технологический
процесс может содержать недостаточное или излишнее число опе-
раций, что приводит к увеличению стоимости изготовляемых дета-
лей в первом случае из-за массового брака, а во втором из-за необ-
ходимости изготовления лишних штампов.
Значительный интерес для осуществления более точного расчета
количества и размеров вытяжных переходов представляют формулы,
основанные на определении действительных напряжений, возни-
кающих при вытяжке в заданных условиях.
Из анализа баланса напряжений, возникающих при вытяжке,
следует, что уменьшить коэффициент вытяжки за одну операцию
при вполне определенном значении разрушающего напряжения
в цилиндрической части вытягиваемой детали можно при следую-
щих условиях:
I) снижении коэффициента трения между штампуемым материа-
лом и рабочими поверхностями вытяжного инструмента;
2) установлении минимально допустимых удельных давлений
прижима заготовки;
3) увеличении радиуса вытяжной кромки матрицы до оптималь-
ного значения;
4) снижении сопротивления материала пластическому дефор-
мированию во фланцевой части заготовки;
5) увеличении прочности цилиндрической части вытягиваемой
детали.
Для расчета коэффициента вытяжки можно использовать фор-
мулы, предложенные И. А. Норицыным
для однооперационного или многооперационного процесса вы-
тяжки при применении отжига
0.95S
0,05 - 0,9 -
/^ = 0,856 s'p 2rMi + s-
1 О вытяжке по способу И. А. Норицына см. стр. 269—270.
241
для первой вытяжки в многооперационном процессе при уело-:
вии, что межоперационный отжиг отсутствует, <
0,953
0,05 - 0,9 -
mt = e 2rM+s-,
для второй и последующих операций при S< 1,5 мм и rna >2S
а. 1.53
0.03-0,95-^- + ^.
тг — е scp + 5;
для S > 1,5 мм и гпм S
0.03 - 0,95 ^- +2-1^’
тп — е &ср ™+ ,
где — коэффициент вытяжки на первой операции;
тп — коэффициент вытяжки на второй и последующих
операциях;
Sep — истинные напряжения, определяемые по кривым
упрочнения;
г ли. гпм — радиус на матрице первой и последующих вытяжек
в мм.
СМАЗКА
Смазка оказывает влияние на силовой режим при вытяжке,
так как значительная доля усилия расходуется на преодоление
сопротивления трения, возникающего в процессе деформирования.
Применением смазки может быть достигнуто следующее.
1. Уменьшение коэффициента трения между рабочими поверх-
ностями штампа (пуансоном и матрицей) и вытягиваемой деталью,
что позволяет увеличить степень деформации при вытяжке или,
что то же самое, уменьшить численную величину коэффициента
вытяжки.
2. Облегчение деформации металла за счет содержания в при-
меняемых смазках поверхностно-активных веществ.
3. Повышение стойкости штампа за счет меньшего износа пуан-
сона и матрицы.
4. Уменьшение утонения исходной заготовки в месте перехода
от дна к стенкам вытянутой детали.
5. Улучшение качества поверхности вытягиваемой детали.
Требования к смазке, используемой при вытяжке, весьма раз-
нообразны и в основном сводятся к следующему:
а) должна давать прочную непрерывную пленку между штам-
пуемой заготовкой и рабочей полостью штампа, легко наноситься
на заготовки, поступающие на вытяжку, и хорошо прилипать;
б) должна легко удаляться;
в) не должна вызывать коррозии вытягиваемого материала и
быть безопасной для здоровья рабочего.
242
На основании исследований разнообразных смазок можно
установить некоторые общие положения по‘выбору типа и состава
смазки в зависимости от условий вытяжки.
При вытяжке без преднамеренного утонения стенок у вытяги-
ваемой детали с напряжениями материала, близкими к предель-
ным, необходимо применять смазки со значительным содержанием
порошкообразных наполнителей (мел, графит, тальк, древесная
мука и т. д.); при вытяжке с небольшими напряжениями материала
допустимо применение растворимых смазок без наполнителей; при
вытяжке деталей (куполообразных), в процессе формообразования
которых необходимо создать искусственное торможение под при-
жимом (складкодержателем), а также когда для охлаждения необ-
ходима непрерывная подача смазки в штамп, следует применять
эмульсии мыла, растворенного в воде, эмульсии на основе паст
«Т», «Л» или эмульсии мыла, растворенного в легком минеральном
масле.
При вытяжке высокопрочных стальных и других сплавов на
рабочей кромке матрицы возникают очень высокие контактные дав-
ления между заготовкой и инструментом, поэтому для предохране-
ния поверхности вытягиваемой детали от надиров и налипов при-
меняют эластичные разделители трущихся поверхностей заготовки
и инструмента в сочетании с машинным или веретенным маслами.
При вытяжке с утонением стенок у вытягиваемых деталей
смазка не только уменьшает трение, но и охлаждает инструмент;
применяемая смазка не должна допускать «сухого» трения. При
вытяжке стальных деталей этого можно достигнуть омеднением,
фосфатированием и т. п., в результате которых на поверхность
заготовок, поступающих на вытяжку, наносится пленка материа-
лов, удерживающих смазку и обладающих «самосмазывающими»
свойствами.
На основании испытания различных смазок Л. А. Шофман при-
водит следующие значения коэффициента трения р при вытяжке
без преднамеренного утонения деталей из стали 08ВГ: при смазке
с наполнителями (графит, мел, тальк — не менее 20% общего веса)
р — 0,06 ч- 0,10; при смазке минеральными маслами (без напол-
нителей) р = 0,14 4- 0,16; без смазки р = 0,18 -5- 0,20.
При вытяжке алюминия без смазки р — 0,35, а со смазкой
р = 0,1 4- 0,15. Ниже приводятся рецепты смазочных составов
для вытяжки без утонения.
Материал детали — малоуглеродистая сталь, смазочные составы:
1) 43% минерального веретенного масла «3», 8% рыбьего жира,
15% графита, 8% олеиновой кислоты, 5% серы, 6% зеленого мыла,
15% воды; 2) 53,5—51,6% минерального веретенного масла «3»,
ГЗ—1;6% талька марки «А» или «Б», 2,5—3,5% гипса формовочного
белого, 20% (щелочность до 0,1—0,15%) мылонафта, 5% каолина
и 6—5% (группа IV, № 180) древесной муки; 3) 37% эмульсола
жидкого, 45% мела, 1,3% кальцинированной соды, 16,7% воды;
243
4) 52,5% минерального веретенного масла «3», 20% мылонафта
(щелочность до 0,1—0,15%), 25% талька марки «А» или «Б», 2,5%
гипса формовочного белого; 5) 90% 6%-ной масляно-мыльной
эмульсии, 3% графита, 7% отрубей; 6) 87% 6%-ной масляно-
мыльной эмульсии, 3% графита, 5% отрубей, 5% огнеупорной
пластинчатой глины.
Для вытяжки стали можно успешно использовать смазки,
содержащие дисульфид молибдена.
Материал детали — жаропрочные и нержавеющие стали; сма-
зочные составы: 1) 50% асфальтового битума, 50% окисленного
петролатума; 2) перхлорвиниловый лак ХВЛ-21*. Раствор лака
наносят на чистые заготовки перед штамповкой. Защитная пленка
образуется на заготовках после высыхания раствора в течение
5 мин при комнатной температуре. В зависимости от размеров за-
готовок раствор лака на их поверхность наносят погружением,
кистью или распылением. Перед штамповкой рабочие части штампа
смазываются веретенным или машинным маслом. Пленку лака
с поверхности отштампованных деталей удаляют растворением ее
в органических разжижителях Р-4 или Р-5, а также шлифовкой
войлочным кругом. Если вытяжка производится в несколько опе-
раций с межопёрационными отжигами, раствор лака после каждого
отжига наносится вновь. Лак ХВЛ-21 используют и при вытяжке
титановых сплавов без нагрева; 3) фосфатные покрытия, пропитан-
ные машинным или касторовым маслом.
Материал детали — латунь; смазочные составы: 1) 20% зеле-
ного мыла, 80% воды; 2) сурепное масло; 3) 0,010% соды, 0,8% мыла,
0,12% растительного масла, 0,1% олеиновой кислоты, остальное
вода.
Материал детали — алюминий и его сплавы; смазочные составы:
1) машинное масло № 6 с графитом; 2) 30—50% воска, 70—50%
скипидара; 3) вазелин технический; 4) 15—20% графита в смеси с
окисленным петролатумом или технический вазелин и веретенное
масло (1 : 1); 5) 50—80% окисленного петролатума в веретенном
масле; 6) 75% масла соевого, 25% воды.
При вытяжке с утонением для цветных металлов и сплавов
используют те же смазки, что и при вытяжке без утонения, а для
стали производят фосфатирование или контактное омеднение. Заго-
товки, подвергнутые фосфатированию, перед вытяжкой погружают
на 20 мин в мыльный раствор (60 г хозяйственного мыла на 1 л воды).
При вытяжке деталей из магниевых сплавов с подогревом
(350—375° С) в качестве смазки следует применять цилиндровое
масло или масло «вапор».
При вытяжке деталей из титановых сплавов без подогрева
или с нагревом до 650—700° С в качестве смазки следует применять
* 13% перхлорвиниловой смолы, 5% дибутилфталата, 82% растворителя
Р-4. Растворитель Р-4 состоит из 38% ацетона, 12% бутилацетата и 50% ксилола.
244
лак XВЛ-21 или графитовый коллоидный водный препарат марки
ВО или В1 (ГОСТ 5245—50). Указанную смазку наносят на поверх-
ность заготовки, где она высыхает при 20° С в течение 15—20 сек,
после чего на заготовке остается сухая плотная пленка графита.
После штамповки графит удаляют обычным способом.
При вытяжке деталей из титановых сплавов, требующих нагрева
до 300° С, применяют лак ФГ-9 или термостойкие эмали К-1 и К-2
с добавкой акриловой смолы и этилцеллюлозы. Покрытия из этих
эмалей высыхают при нормальной температуре, а из лака ФГ-9 —
при температуре 150° С.
УСИЛИЕ И РАБОТА
Вытяжка деталей без утонения стенок. Установлению расчетных
зависимостей, характеризующих силовой режим вытяжки, посвя-
щены работы С. И. Губкина, Л. А. Шофмана, Г. А. Смирнова-
Аляева, И. А. Норицына, Е. А. Попова, А. Д. Томленова и др.
Существуют теоретические и эмпирические формулы для опре-
деления усилий вытяжки.
Теоретические формулы выводятся составлением дифференциаль-
ных уравнений равновесия бесконечно малого элемента, выделен-
ного в зоне деформации, и решением их с уравнением пластичности.
Теоретические формулы позволяют устанавливать количественные
и качественные значения факторов, участвующих в процессе вы-
тяжки. Эти формулы способствуют пониманию физической сущ-
ности процесса вытяжки и сознательному управлению им.
Эмпирические формулы получают на основе ряда эксперимен-
тов, они проще теоретических, но не дают полного анализа процесса,
для которого они составлены. Эмпирические формулы используют
для ориентировочных расчетов.
Полное усилие вытяжки, необходимое для подбора пресса,
определяют по формуле
Р выт Г>14-Е>г + Г>3 + Р 4,
где Рх — усилие вытяжки в кГ\
Р2 — усилие прижима в кГ;
Ps — усилие выталкивателя в кГ\
Р4 — прочие усилия, противодействующие одновременно уси-
лию пресса, в кГ.
Вытяжка полых цилиндрических деталей. Усилие первой вы-
тяжки Pt (вытяжка из плоской заготовки) определяют по теорети-
ческой формуле, приведенной Л. А. Шофманом:
Р1 — К°1 + °mp) (1 + 1,6р) + °г] ndS,
где Oi — напряжения вытяжки без учета изгиба и сил трения
в к,Пмл?, т. е. радиально растягивающие напряжения,
непосредственно связанные с сопротивлением деформи-
рованию материала;
245
gtp — напряжение от действия сил трения в кПмм2;
Gr — напряжение от изгиба в кГ / мм?",
|л — коэффициент трения;
d — диаметр вытягиваемой
Таблица 39
Значения коэффициентов а и ₽
при вытяжке
Уравн в % а Р
10-15 0,75 0,96
15-20 0,75 1,00
25—30 0,80 1,10
35—40 0,85 1,15-1,20
детали (полуфабриката) после
первой вытяжки в мм.
Для определения напряжения
вытяжки согласно Л. А. Шоф-
ману можно воспользоваться за-
висимостью
где т — — коэффициент вы-
тяжки (£) — диа-
метр плоской за-
аир — коэффициенты, характеризующие интенсивность
упрочнения деформируемого материала при вытяжке.
Коэффициенты приведены в табл. 39 в зависимости от
величины равномерного сужения фрав„. Значения ав
и фравн могут быть взяты из табл. 40 и 41.
Таблица 40
Значения ов и ^>равн при комнатной температуре
Материал в исходном состоянии °вв кГ/ммй 71) ^равн В % Материал в исходном состоянии °в в кГ}ммл 71) ^-равн В %
Сталь: Дуралюмин Д16-М 20 10
10 36 25 Никель (техни- 50 26
20 41 25 чески чистый)
25 48 20 Олово (технически 3 39
45 60 15 чистое)
Нержавеющая 60—80 25—Зэ Цинк (технически 11 5
Хромистая — 18—24 чистый)
Медь (технически 22 34 Титановые сплавы 80 . 3—6
чистая) (ОТ4-1, ВТ5)
Латунь Л62 42 24 Титановый сплав 45—60 8—9
Алюминий АДМ и 8 17 ВТ1
АД1М Алюминиевый сплав АМц-М 12 11 Магниевые сплавы 20—30 8—10
Согласно В. Я- Шехтеру, зависимость между ох и ов удобно
представить в виде
О1 = koe,
где k — коэффициент, зависящий от коэффициента вытяжки т и
равномерного сужения фрая„. Значения этого коэффициента,
полученные В. Я. Шехтером аналитически, приведены в
табл. 42.
246
Значения а„ и typaeH при различных температурах
Таблица 41
Материал Температура в °C
20 150 200 250 300 350 400 450
Алюминий ов в кГ/мм2 8,0 5,7 4,3 3,2 2,4 1,55 1,1 0,8
АДМ и АД1М Фраеп в °/о 17 19,1 18,6 15,6 12,7 5,7 2,8 2,2
Алюминиево- ов в к Г) мм2 12 8,9 6,8 5,5 4,5 3,6 3,1 2,7
марганцевый сплав АМц-М typaeH в % 11,0 15,0 14,5 13,8 12,1 4,8 2,6 1,8
Дуралюмин ов в к Г;мм2 20 — 15,4 9,2 6,1 4,7 3,7 3,0
Д16-М Фраем в % 10,0 —- 9,3 8,3 1,7 1,0 0,7 0,7
Медь (техни- t в ’С 20 160 300 410 555 650 790 970
чески чистая) ое в к Г) мм2 22 18,4 13,2 8,5 4,9 3,3 1,9 0,8
Фраен в % 34,0 30,9 29,4 19,1 14,2 — 13,6 5,9
Значения коэффициента к (по В. Я. Шехтеру)
Таблица 42
^раен в '°
т 0 1 3 5 9 14 18 22 26 30 33 36 39 42
0,20 1,77 1,82 1,91 1,99 2,15 2,29 2,43 2,55 2,66 2,75 2,83 2,90 2,97 3.02
0,25 1,52 1,56 1,62 1,68 1,80 1,90 1,99 2,06 2,13 2,19 2,23 2,27 2,30 2,33
0,30 1,32 1,35 1,40 1,43 1,52 1,59 1,64 1,69 1,73 1,76 1,78 1,80 1,81 1,82
0,35 1,16 1,17 1,20 1,23 1,29 1,33 1,37 1,39 1,41 1,42 1,43 1,43 1,44 1,44
0,40 1,01 1,02 1,04 1,06 1,10 U2 1,14 1,15 1,16 1,15 1,15 1,15 1,13 1,20
0,45 0,88 0,88 0,90 0,91 0,93 0,94 0,95 0,95 0,95 0,94 0,92 0,91 0,90 0,88
0,50 0,76 0,77 0,77 0,78 0,79 0,79 0,79 0,78 0,77 0,76 0,74 0,72 0,71 0,69
0,55 0,66 0,66 0,66 0,67 0,67 0,66 0,65 0,64 0,62 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53
0,60 0,56 0,56 0,56 0,56 0,55 0,55 0,53 0,52 0,50 0,48 0,46 0,44 0,42 0,41
0,65 0,47 0,47 0,47 0,47 0,46 0,44 0,43 0,41 0,39 0,38 0,35 0,34 0,31 0,30
0,70 0,39 0,39 0,38 0,38 0,37 0,35 0,33 0,32 0,30 0,28 0,27 0,25 0,24 0,22
0,75 0,32 0,31 0,31 0,30 0,28 0.27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,13 0,18 0,16 0,15
0,80 0,25 0,24 0,24 0,23 0,21 0,20 0,19 0,17 0,16 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10
0,85 0,18 0,18 0,17 0,17 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 0,07
По табл. 42 можно брать коэффициент k для расчета напряжения
вытяжки не только при комнатной температуре, но и с подогревом,
когда коэффициент вытяжки т принимает значения ниже 0,45,
а равномерное сужение фрявЛ уменьшается, приближаясь к нулю.
Напряжение от трения определяют по формуле
_ 2рА
тР ~ ndS ’
где Р2 — давление прижима при вытяжке, определяемое, как по-
казано выше (см. стр. 206).
247
Напряжение от изгиба определяют по формуле Л. А. Шофмаш
где гм — радиус вытяжного ребра матрицы в мм.
Подставляя в формулу для Рг значения ох, отр и ог, получив
Для второй и последующих операций усилие вытяжки состав-
ляет
P1^2ndn[l,2-^Sue,
где dn — диаметр получаемого колпачка в мм;
dn-i — диаметр полуфабриката, (колпачка), из которого данный
колпачок вытягивается, в мм.
Необходимо учитывать, что напряжение в опасном сечении, ко-
торое обычно расположено на стенке вытягиваемой детали возле
дна, не должно превосходить предела прочности для данного мате-
риала, так как в противном случае произойдет разрушение стенки
(отрыв дна). Необходимо, чтобы на каждом переходе было соблю-
дено условие
р «.-< р
1 1 ~~~ разр’
причем
Рра3р = l,15nd„Sae,
где dn — диаметр получаемого колпачка на каждом переходе,
в том числе и на первом, в мм.
Коэффициент 1,15 принят исходя из того, что, как показывают
эксперименты, вследствие трения стенок вытягиваемой детали
о пуансон происходит некоторая разгрузка опасного сечения.
Иногда эту формулу используют для приближенного подсчета
необходимого усилия пресса. Принимая
Р — Р
1 г равр >
получим, что усилие пресса
Рпит ~ Рразр ~РР2 + Ря + Рi-
Такой ориентировочный подсчет называется «расчетом на отрыв
дна» и в случаях, когда коэффициент вытяжки намного больше пре-
дельного, приводит к значительному завышению потребного усилия.
При вытяжке с подогревом фланца заготовки и с одновремен-
ным охлаждением стенки вытягиваемой детали такой ориентиро-
вочный подсчет совершенно недопустим, так как подсчитанное уси-
лие пресса получится чрезмерно большим. В этом случае следует
248
пользоваться только формулами, приведенными выше, подсчи-
тывая Pt и принимая для оя и фровй значения, соответствующие тем-
пературе фланца заготовки.
Усилие Рг для первой и последующих операций вытяжки без
подогрева можно подсчитать также и по эмпирическим формулам
Рг = ndjSdgX; Р2 =
где dj и d2 *— диаметры деталей после первой, второй и последую-
щих вытяжек в мм",
х и хг — поправочные коэффициенты, имеющие следующие
значения:
т 0,55 0,575 0,60 0,625 0,65 0,675 0,70 0,725 0,75 0,775 0,80
X 1,00 0,93 0,86 0,79 0,72 0,66 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40
Х1 — — — — — — 1,0 0,95 0,90 0,85 0,80
О характере изменения усилия при вытяжке без прижима и с
прижимом можно судить по рис. 140.
При вытяжке без прижима в матрицах, рабочая часть которых
состоит из усеченного конуса, радиусного перехода и цилиндриче-
ского пояска, максимум усилия совпадает с моментом втягивания
Притимное
Рис. 140. Изменение усилия при вытяжке:
а — без прижима: б — с прижимом
заготовки в цилиндрическую часть (поясок) матрицы. Следует
указать, что этот момент является наиболее опасным, так как он
при неправильно выбранной степени деформации или неправильно
выполненном сопряжении конуса и цилиндра приводит к сильному
утонению стенки вытягиваемой детали в зоне перехода от дна,
а иногда и к отрыву дна.
В начальный момент усилия при вытяжке с прижимом возра-
стают быстрее, чем при вытяжке без прижима, и достигают макси-
мума в момент, когда центры закругления входной части матрицы
249
и пуансона совпадут, т. е. окажутся на одной горизонтали. Затем
кривая усилия несколько падает, после чего имеет место подъем
кривой усилия; он наступит тогда, когда край заготовки будет
находиться на линии центра закругления входной части матрицы.
Все сказанное относилось к вытяжке полого колпачка из плоской
заготовки; при последующих вытяжных операциях, т. е. когда за-
готовкой является колпачок, усилие быстро возрастает в началь-
ный момент вытяжки, затем оно плавно возрастает до максимума,
который наступает в конце деформирования, когда утолщенная и
наиболее наклепанная часть полой заготовки (верхняя часть со.
стороны открытого конца) будет находиться на линии центра за-
кругления входной части матрицы.
Усилие для вытяжки с подогревом фланца. Для ориентировочного
определения собственно усилия вытяжки можно использовать фор-
мулу
Р2 = LSa'e,
где L — длина контура вытягиваемой детали в мм;
и’е — предел прочности опасного сечения в кГ!мм\
При оптимальных температурах о' имеет следующие значения
в кГ!мм2: 4—6 для алюминия; 8—10 для дуралюмина Д1А-М и
Д16А-Т; 18 для дуралюмина Д16А-Т; 7 для магниевого сплава и
20 для мягкой стали.
Вытяжка коробчатых деталей. Расчет усилия вытяжки коробча-
тых деталей основан на предположении, что прямые участки стенок
этих деталей в процессе деформирования испытывают напряжения,
связанные с трением и изгибом на вытяжном ребре матрицы, в то
время как в закруглениях углов действуют напряжения, равные
напряжениям, возникающим при вытяжке цилиндрического кол-
пачка, составленного из этих закруглений и имеющего высоту,
равную высоте вытягиваемой коробчатой детали. Такое деление
детали на равнонапряженные участки с равномерным распределе-
нием напряжений не отвечает фактической картине распределения
напряжений, но удобно для расчета усилия вытяжки.
Усилие вытяжки в кГ для подбора пресса рекомендуется рассчи-
тывать по формуле Крейна
Pi = Sue (2nrfi1 + LC2),
где гс — радиус сопряжения стенок у вытягиваемой детали в мм;
L — суммарная длина прямых участков контура коробча-
той детали в мм;
L = 2(а+Ь —4гс);
а и b — ширина и длина детали в мм;
Cj — коэффициент, равный 0,5—2; меньшее значение прини-
мают для мелких деталей, максимальное — для дета-
лей высотой, превышающей в 5—6 раз радиус сопря-
жения гс;
250
С2 — коэффициент, равный 0,2—1,0; меньшее значение при-
нимают при малых радиусах гс, достаточном зазоре
между пуансоном и матрицей без прижима (в этом
случае Р2 = 0). Значение 0,3 — также при достаточ-
ном зазоре, но при применении прижима, однако при
условии, что давление прижима не превышает 0,ЗРх;
максимальное значение 1,0 соответствует случаю вы-
тяжки с недостаточным зазором.
Вытяжка полых тел любой сложной формы. Из-за отсутствия
достаточно простых формул для расчета усилий при вытяжке дета-
лей сложной формы определять Ру следует приближенно из предпо-
ложения, что в углах (на закруглениях) происходит вытяжка,
а на прямых участках — гибка. Таким образом, для первой вы-
тяжки
Р1 = (Рвыт + Рцзг)
где Роыт — усилие, необходимое для вытяжки углов (закругле-
ний), в кГ с учетом трения и изгиба; подсчитывают по
формуле для вытяжки цилиндрических деталей (см.
стр. 249);
Ризг — усилие в кГ, необходимое для изгиба прямых участков,
с учетом трения;
k — коэффициент, равный 1,1—1,2.
Величину Ризг определяют по формуле
Разг = LScr + С«зг (1+1,6р) Ц,
L — длина прямых участков сечения вытягиваемой детали
в ММ;
S — толщина стенки в мм;
ог — напряжение гибки в кПмм2, подсчитываемое по фор-
муле
гм — радиус вытяжного ребра матрицы в мм;
Qu^ — давление прижима на участке фланца заготовки, под-
вергающемся только гибке, в кГ;
р, — коэффициент трения.
Такой метод подсчета можно применять при вытяжке при ком-
натной температуре и при вытяжке с подогревом. При вытяжке
с подогревом значения и р, должны соответствовать температуре
нагрева фланца заготовки.
При вытяжке без подогрева деталей достаточно глубоких слож-
ных форм или при наличии на поверхности матрицы перетяжных
ребер (порогов), повышающих нагрузку на стенку вытягиваемой
детали, усилие ориентировочно можно определить по формуле
P! = LSae,
где L — периметр поперечного сечения вытягиваемой детали в мм.
251
Если вытягиваемая деталь сферическая, коническая или имеет
наклонные стенки, периметр поперечного сечения L следует прини-
мать наибольший, т. е. по размеру матрицы.
Усилие Рг для второй и последующих вытяжек деталей сложных
форм, включая и прямоугольные, следует подсчитывать по этой
формуле.
Работа при вытяжке. Для подбора пресса для вытяжки нужно
знать не только величину наибольшего усилия, но и работу. При-
веденные выше формулы дают только максимальное усилие. Для
определения же работы нужно знать характер изменения усилия
во время хода пресса, с тем чтобы подсчитать площадь диаграммы.
Приближенно принимают, что работа А в кГ -м, затрачиваемая на
вытяжку, составляет
А
п ~ 1000’
где Р — наибольшее усилие вытяжки в кГ;
h — ход пуансона в мм;
k — коэффициент, определяемый в зависимости от коэффи-
циента вытяжки т:
т 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80
k 0,80 0,77 0,74 0,70 0,67 0,64
К рассчитанной по приведенной выше формуле работе прибав-
ляют работу, затрачиваемую на сжатие буфера выталкивателя
(Д$), и сравнивают с работой, которую может произвести пресс
за один рабочий ход Апр;
А 4-Д^-^ АЯр-
Мощность эффективную Na, мощность на маховике N и мощность
электродвигателя NM рассчитывают по формулам
ДГ = - • дт = 1,здп •
э 60-75 ’ 60-7511’
N =
м 1,36т]/
где п — число ходов в минуту;
т) — к. п. д., равный 0,6—0,8;
т]1 — к. п. д. передачи к электродвигателю.
Вытяжка деталей с утонением стенки. Для определения усилий
при вытяжке с утонением можно воспользоваться формулами
Е. А. Попова.
Вытяжка через одну матрицу (рис. 141). Уси-
лие, необходимое для вытяжки с утонением, с учетом потерь на
трение составляет
Р =-= FLc>Ta (1 + ~4- [induTh (1 — а),
\ Lg СЛ/
252
причем
И
а =
д __1_ I___и____
cos а ‘ sin a tg а ’
2г
где а у— предел текучести при данной степени деформации (истин-
ное сопротивление деформированию) в кГ!мм2;
р — коэффициент трения;
а — половина угла конуса матрицы в градусах;
d — диаметр цилиндрического пояска матрицы в мм;
h — высота цилиндрического пояска матрицы в мм;
— конечная площадь поперечного сечения заготовки в мм2;
Fo — начальная площадь поперечного сечения заготовки в мм2;
г — радиус пуансона в мм;
R — радиус (колпачка) полуфабриката до вытяжки в мм;
Rx — радиус детали после вытяжки в мм.
Рис. 141. Схема процесса
вытяжки с утонением че-
рез одну матрицу
Рис. 142. Схема про-
цесса вытяжки с уто-
нением через две мат
рицы
Вытяжка через две матрицы (рис. 142). Усилие,
необходимое при вытяжке с утонением, с учетом потерь на трение
составляет
Р = F^ay ( 1 4-д^У -J-fxndjoHl —a) hi +
+ рл/г2с/аог (1 — ах) + 2npr1/ay,
253
где F2 — площадь поперечного сечения вытягиваемого кол»1
пачка (после второй матрицы) в jwjw2;
и /г2 — высота цилиндрического пояска соответственно верх»
ней и нижней матриц в мм;
dx и d2 — диаметры цилиндрического пояска соответственно
верхней и нижней матриц в мм;
о'т — предел текучести после деформации в верхней мат-
рице в кПмм2 (истинное сопротивление деформиро-
ванию);
ст — предел текучести после деформации в двух матрицах
в кПмм2;
а и — коэффициенты (а — после верхней матрицы, —
после двух матриц, аг рассчитывают по формуле
для а с подстановкой соответствующих данных);
4 — толщина стенки после верхней матрицы в мм;
I — расстояние между зонами деформирования в верх-
ней и нижней матрицах в мм.
Усилие и работа для вытяжки с утонением
по эмпирическим и приближенным форму-
лам. Для ориентировочного определения усилия при вытяжке
могут быть использованы формулы
P = ct(Fq — Л)(— + ----------
J ' 0 17 \ cos а 1 sin a tga/’
. F s= 2 л/*iCyffiiy
где Gym — сопротивление деформации при утонении, которое при-
нимается для латуни 0ут = (1,6 ч- 1,8) сге; для стали
Оут = (1,8 ч- 2,25) ов;
I — величина утонения стенки, равная t0 — tz (t0 — началь-
ная, t,2 — конечная толщина стенок), в мм.
Работу при вытяжке с утонением можно рассчитать по формуле
А __ О,63РН
Л ~ 1000 •
где Н — высота вытянутого колпачка в мм.
Пример. Рассчитать усилие для вытяжки через одну матрицу. Размеры заго-
товки и детали следующие.
Деталь DH *= 27,92 мм; DBH = 27,2 мм; t = 0,36 мм
Заготовка — 28,44 мм; D — 27,4 мм; 1= 0,52 мм.
ijifn
Материал — латунь Л68, ой = 30 кГ /мм?; ат = 27,6 кГ 1мм?
Угол вытяжной матрицы равен 10Q; коэффициент трения р=0,1;Л= 1,5 мм.
254
Для расчета усилия вытяжки через одну матрицу находим сначала значения
величин -i-, А и а, входящих в формулу для определения Р:
1 , ^ср , , 0,44
k
Д = —4—L
cos а
А
а^А-1
-1-03;
sin a tg^ = (W + 0j74 — 1,03-0,176 = 1,036:
1,036
- 0,036
0,1
0,1
= 0,374;
______________V|1_____— л 535-
/Atga 1,036-1,03 - 0,176 ’ ’
Р = Р1Ста ^1 + + lindhcT (1 — а) =
= л • 27,6 0,36 - 30 0,374 -1,535 + 0,1 Л 27,92 -1,5 - 30 • 0,426 700 кГ.
Вытяжка резиновой матрицей по жесткому пуансону. Усилие
пресса рассчитывается по формуле
Р = qF,
где q — удельное давление резины в кГ/см2‘,
F — площадь резины в см2.
Удельное давление резины зависит от формы, материала вытя-
гиваемой детали, коэффициента вытяжки и относительной толщины
заготовки.
При вытяжке цилиндрических деталей из дуралюмина удельное
давление имеет следующие значения:
Коэффициент вытяжки................... 0,6 0,5 0,44
Удельное давление в кГ[ся? ........ 260—360 280—380 300—400
§
Чем меньше 100, тем больше величина q.
При вытяжке прямоугольных коробок из алюминия q =
— 350 кГ/см2, из дуралюмина q — 500 кГ/см2, из стали 20 q — 600 -е
-т- 700 кГ/см2, из нержавеющей стали 1Х18Н9Т q — 700 -е
1200 кГ/см2.
Для. цилиндрических деталей q может быть рассчитано и по
формуле
„.... aeS(2/?B + S)
4 $Rn+r)(r+rSy
где Rn — радиус пуансона в см-,
г — радиус заготовки стенки детали и фланца в см.
Выбор пресса для вытяжки. Выбор пресса следует производить
по усилию и по мощности (работе).
При подборе кривошипного пресса по усилию следует иметь
в виду, что в каталогах и паспортах приведена величина номиналь-
255
ного усилия, создаваемого при угле кривошипа 20—30° от нижней
мертвой точки.
В связи с этим при использовании кривошипного пресса номи-
нальное усилие последнего может быть уменьшено. Приближенно
можно считать, что наибольшее усилие при глубокой вытяжке
должно составлять (0,5 ч- 0,6) Рном и при неглубокой вытяжке
(0,7 ч- 0,8) Рном.
Величина хода пресса для вытяжных работ берется в 2,5 раза
больше высоты вытягиваемой детали, чтобы обеспечить удобство
установки и удаления готовой детали.
Все остальные соображения по выбору пресса изложены на
стр. 66—67.
ШТАМПЫ ДЛЯ ВЫТЯЖКИ
Штампы вытяжные инструментальные для прессов простого
действия бывают без складкодержателя (без прижима) и со складко-.
держателем (с прижимом).
На рис. 143 показаны схемы
штампов без складкодержателя,
предназначенные для вытяжки
без утонения.
Рис. 143. Штампы для вытяжки без прижима
Штампы отличаются друг от друга по способу расположения
матрицы, удалению вытянутой детали из матрицы и по направляю-
щим устройствам.
Штамп, показанный на рис. 143, а, предназначен для первой
операции вытяжки, т. е. для вытяжки без преднамеренного утоне-
ния стенок из плоской заготовки с расчетом работы «на провал».
Съем вытянутой детали производится кромкой А на матрице или
специальными кулачковыми съемками (на рисунке не показаны).
Штамп, показанный на рис. 143, б, может быть использован
для первой и второй вытяжек и является типовым для штамповки
256
цилиндрических деталей. В этом штампе, как и в только что рас-
смотренном, вытяжка производится без прижима штампуемого
материала. Кольцо 7, действующее через шпильку 6 от пневматиче-
ского пружинного или резинового буферов пресса, в данном штампе
не является складкодержателем, а выполняет роль съемника детали
с пуансона 5. Ход кольца 7 лимитируется длиной шпилек и вин-
тами 4. Для фиксирования штампуемой заготовки имеются три
утопающих фиксатора, расположенных на кольце 7 и действующих
от пружины. Вытянутая деталь в конце обратного хода выбрасы-
вается из матрицы 1 выталкивателем 2, действующим от планки
пресса через шпильку 3.
Штамп для работы на провал применяют для деталей, вытяги-
ваемых без преднамеренного утонения стенок, если не предъяв-
ляются требования к плоскостности дна и отсутствует фланец у вы-
тягиваемой детали. Штамп для вытяжки с утонением показан на
рис. 118. Вытяжка с утонением всегда происходит на провал.
При выборе типа прижимного устройства следует руководство-
ваться следующими соображениями. При всех прочих равных усло-
виях наиболее целесообразным является прижим, работающий от
сжатого воздуха (пневматической подушки), так как он обеспечи-
вает постоянство давления прижимного кольца, а значит, и заго-
товки к поверхности матрицы во время всего процесса вытяжки.
Прижимы, работающие от пружины и резинового буфера, дают
неравномерное давление: в начале вытяжки сила прижима недоста-
точная, что приводит к образованию складок, а в конце вытяжки
она может быть чрезмерно большой, что приводит к обрыву вытяги-
ваемых деталей.
Если вытяжка производится на незначительную глубину,
иногда используют штампы с прижимом, работающим от резины
или пружины, и с верхним расположением пуансона.
Штампы для прессов двойного действия приведены на рис. 144.
Штамп, показанный на рис. 144, а, предназначен для первой вы-
тяжки при работе на провал. Вытянутая деталь (заготовка) с пуан-
сона снимается кулачковыми съемками 1 (на рисунке показано
только кольцо кулачковых съемок). Прижимное кольцо 2 закреп-
ляется на наружном, а пуансон 3 на внутреннем ползуне пресса.
На прессах двойного действия на первых вытяжках иногда
используют вытяжные штампы с конусным прижимом. В таких
штампах при опускании прижима плоская заготовка превращается
в конусную чашку, которая затем вытяжным пуансоном превра-
щается в цилиндрический колпачок.
В ряде случаев для увеличения степени деформации прибегают
к увеличенным радиусам матрицы и использованию двух поочередно
действующих прижимов (рис. 145, а). Один из прижимов 1 пло-
ский, а другой 2 сферический, обеспечивающий прижим заготовки
по радиусу закругления матрицы 3. Недостаток этих штампов —
сложность изготовления.
9 А. н. Малов
257
Для этой же цели применяют конусные прижимы (рис. 145, б, в),
На рис. 145, б показан обычный прижим. Прижим и матрица вы-
полнены конусными с углом а = 10 ч- 15° при коэффициенте
вытяжки 0,6—0,5. При меньших значениях т угол конуса больше
Заслуживает внимания и штамп с конусной матрицей и двойные
конусным прижимом (рис. 145, в).
Штамп работает следующим образом. Заготовку устанавливаю!^
на поверхность матрицы. При опускании наружного ползуна коль-
цевой прижим, нижняя плоскость которого при открытом штампе
Рис. 144. Схема рабочих частей вытяжных штампов
для прессов двойного действия
расположена ниже торца прижима 2 (рис. 145, а), зажмет край за-
готовки. Конусный прижим 2, перемещаясь в нижнее положение,
превращает плоскую заготовку в коническую полую деталь, затем
опускается внутренний ползун, и пуансон осуществляет вытяжку.
При подъеме ползунов деталь из матрицы удаляется выталкива-
телем.
Штамп, показанный на рис. 144, б, предназначен для второй и
последующих операций вытяжки. Штампы, приведенные на
рис. 144, б, предназначены для второй и последующих операций
вытяжки. Штампы, приведенные на рис. 144, в, г, отличаются от
258
рассмотренных тем, что вытянутая деталь из матрицы 4 удаляется
выталкивателем 5, работающим от пружинного или резинового бу-
фера. Такие штампы применяют для вытяжки ступенчатых, кони-
ческих и цилиндрических деталей с фланцем, или когда требуется
после вытяжки получить деталь с плоским, а иногда и рельефным
дном.
В условиях крупносерийного и массового производства исполь-
зуют штампы с матрицей из твердого сплава. Пуансон, как мало-
изнашиваемая деталь, изготовляется из легированной стали.
Штампы с матрицами из ме-
таллокерамических твердых
сплавов применяют только
для малогабаритных деталей
(d < 50 мм). Для средних и
крупных деталей используют
матрицы, наплавленные ли-
тым твердым сплавом.
Рис, 145. Двойной прижим
Штампы для обратной вытяжки на прессах простого и двойного
действия были показаны на рис. 117.
Штампы для гидравлической вытяжки. Штамп для гидравличес-
кой вытяжки приведен на рис. 146. В штампе использован резино-
вый мешок /, исключающий утечку рабочей жидкости, так как со-
здать уплотнение очень трудно. Прижим заготовки для предупреж-
дения складкообразования во фланце создается клиновым устрой-
ством 2. Такие штампы следует применять для крупногабаритных
деталей, требующих небольшого давления.
Штампы вытяжные с использованием резины. Типовая конструк-
ция универсального штампа для вытяжки резиной полых деталей
небольших размеров показана на рис. 147. Штамп состоит из уни-
версальной матрицы, гидравлического агрегата с регулятором да-
вления и гидроаккумулятора. Контейнер 1 с резиновой матрицей 2
крепят к ползуну пресса. Заготовку 3, подлежащую вытяжке,
укладывают на поверхность складкодержателя 4. При опускании
9* ’ 259
ползуна пресса вниз складкодержатель 4 в результате воздействие
контейнера с резиной опускается вниз и вытесняет жидкость из-под
поршня 5 агрегата 6, а резиновая матрица 2 обжимает заготовку 5
по пуансону. Жидкость из агрегата перетекает в аккумулятор 7
по трубопроводам 8—11 только в том случае, если давление жид-
кости оказывается достаточным для преодоления сопротивления
пружины 12 и подъема золотника регулировочного клапана 13.
Вместе с контейнером опускается
кронштейн, который, оказывая
давление на шток 14, сжимает
пружину 12, в результате чего
усилие, необходимое для подъ-
ема золотника, увеличивается.
При этом возрастает противодав-
ление в гидравлическом агрегате,
что приводит к увеличению дав-
ления со стороны складкодержа-
Рис. 146. Штамп для гидравлической Рис. 147. Штампы для вытяжки ре-
вытяжки ЗИНОЙ
теля, которое передается на резиновую матрицу. Таким образом, ре-
гулировочный клапан является частью штампа, которая в процессе
вытяжки обеспечивает изменение удельного давления со стороны
матрицы по определенному закону. Вытянутая деталь снимается
в крайнем верхнем положении складкодержателя. Прижим подни-
мается при открывании крана 15, в результате чего жидкость из
аккумулятора перетекает по трубопроводам 11 и 16 в гидравлический
агрегат. После подъема прижима кран 15 закрывают, и штамп го-
тов для вытяжки следующей детали. Универсальный штамп может
быть установлен на гидравлических и механических прессах.
ТОЧНОСТЬ ПРИ ВЫТЯЖКЕ И ВИДЫ БРАНА
Точность по размерам, характеризующим наружный контур
вытягиваемой детали, зависит от:
1) точности изготовления рабочих деталей штампа (пуансона
и матрицы) и степени их износа;
260
2) зазора между пуансоном и матрицей:
3) распружинивания вытянутой детали по выходе из штампа
(если оно не учтено).
Уместно указать, что иногда наряду с распружиниванием
(в особенности при вытяжке без фланца) вследствие анизотроп-
ности свойств штампуемого материала деталь может приобрести
овальную форму. На первой вытяжке распружинивание и оваль-
ность больше, чем на последующих. Величину распружинивания и
величину овальности определяют опытным путем.
С учетом всех изложенных факторов достижимая точность вы-
тяжки деталей по диаметру (размеру поперечного сечения) ориен-
тировочно соответствует 4—5-му классам. Для цилиндрических
деталей без фланца допустимые отклонения по внутреннему диа-
метру (без калибровки) можно определить по табл. 43.
Таблица 43
Допустимые отклонения диаметра цилиндрических
полых деталей без фланца (по данным В. И. Кухтарова)
Толщина стенкн в мм Вытягиваемая деталь Толщина стенки в мм Вытягиваемая деталь
Диаметр в мм Диаметр в мм
До 50 50—100 100-300 До 50 50-100 100-300
0,5 0.12 , 2,0 ±0,4 ±0,5 ±0,7
0,6 + 0,15 4-0,2 —. 2,5 ±0,45 ±0,6 ±0,8
0.8 + 0,2 4- 0,25 4-0,3 3,0 ±0,5 ±0,7 ±0,9
1,0 -»-0,25 4-0,3 4-0,4 4,0 ±0,6 ±0,8 ±1,0
1,2 4-0,3 4-0,35 ±0.5 5,0 ±0.7 ±0.9 ± 1,1
1,5 ±0,35 ±0,4 ±0,6 6,0 ±0,8 ± 1,0 ±1,2
С допусками по 2-му и 3-му классам точности вытяжкой изгото-
вляют детали с применением дополнительной калибровки на спе-
циальных штампах.
Точность по высоте при вытяжке деталей с гладкими стенками
зависит от:
а) точности по толщине материала, поступающего на вытяжку;
б) точности изготовления и степени износа рабочих частей
вытяжного штампа;
в) геометрии рабочих частей штампа, т. е. радиуса закругления
кромки матрицы, зазора между пуансонами и матрицей;
г) наличия или отсутствия прижима,' типа прижима и давления;
д) качества и состояния смазки;
е) точности установки заготовки относительно рабочих частей
штампа.
Точность по высоте деталей с фланцем зависит от точности
изготовления рабочих частей штампа и точности проката материала.
Допустимые отклонения высоты цилиндрических деталей без фланца
приведены в табл. 44 и с фланцем — в табл. 45.
261
Таблица 44
Допустимые отклонения высоты цилиндрических
полых деталей без фланца (по данным В. И. Кухтарова)
Толщина материала в мм Высота вытягиваемой детали в мм
До 18 18—30 30-50 50—80 80—120 120—180
До 1 ±0,5 ±0,6 ±0,8 + 1,0 + 1,2 ± 1,5
1—2 ±0,6 ±0,8 + 1,0 ± 1,2 ± 1,5 ± 1,8
2-4 + 0,8 ± 1,0 ± 1,2 ±1,5 ± 1,8 ±2,0
4—6 ± 1,0 ±1,2 ± 1,5 ± 1,8 ±2,0 ±2,5
Таблица 45
Допустимые отклонения высоты цилиндрических
полых деталей с фланцем (по данным В, И. Кухтарова)
Толщина материала в ММ Высота вытягиваемой детали в мм
До 18 18—30 30-50 50—80 80—120 120—180
До 1 ±0,3 ±0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,8 ± 1,0
1—2 + 0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,9 ± 1,2
2—4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,8 + 1,0 ±1,4
4—6 ±0,6 ±0,7 + 0,8 ±0,9 ± 1,1 ± 1,6
При необходимости получения размеров по высоте, более точ-
ных по сравнению с приведенными в табл. 44, надо произвести об-
резку после вытяжки. Следует указать, что получить ровный край
у детали после вытяжки трудно, так как кроме перечисленных
факторов еще оказывает влияние анизотропия материала.
Качество поверхности деталей, получаемых вытяжкой, зависит
от состояния поверхности исходного материала (листа, полосы лен-
ты) и величины зазора. Внутренняя поверхность детали, соприка-
сающаяся с пуансоном, сохраняет качество исходного материала,
а на наружной поверхности детали остаются следы, отражающие
влияние процесса вытяжки на качество поверхности. Весьма часто
на наружной поверхности бывают задиры и царапины.
Виды брака. Основными видами брака при вытяжке без предна-
меренного утонения стенок являются разностенность и косина,
трещины и обрывы, неправильная высота вытягиваемой детали,
складки (гофры) и царапины на боковой поверхности, кольцевые
отпечатки на поверхности детали.
Косина и сопутствующая ей нередко разностенность получаются,
если оси пуансона и матрицы не совпадают, матрица установлена
с перекосом относительно пуансона, неправильно установлен фик-
сатор относительно матрицы.
262
В результате несоосности или неперпендикулярности пуансона
относительно матрицы не обеспечивается равномерность зазора
между ними. Поэтому толщина стенок у вытянутой детали будет
разная, а верхний край соответственно косой.
В результате неправильной установки фиксатора относительно
матрицы, несмотря на то, что зазор между пуансоном и матрицей
будет равномерным, деталь все же получается с косиной.
Брак по косине и разностенности может получиться, если да-
вление прижима (складкодержателя) на заготовку распределено
неравномерно.
Неправильная геометрия вытяжной матрицы, разная высота
калибрующего пояска по окружности, несоосность калибрующей
приемной части матрицы и т. д. часто служат причиной косины и
разностенности.
Трещины и разрывы появляются вследствие чрезмерной твер-
дости металла, крупнозернистой структуры, нечистой или покры-
той коррозией поверхности, неправильно подобранной смазки.
Завышенная или недостаточная сила прижима приводит к тре-
щинам и разрывам детали. Особенно часто брак по указанным при-
чинам наблюдается при использовании резиновых и пружинных бу-
феров. Если вытягиваемая деталь при использовании резинового
или пружинного буфера надрывается в начале процесса вытяжки,
это указывает на чрезмерно большой предварительный натяг,
а если в конце вытяжки, это говорит о недостаточной эластичности
применяемого буфера (резины или пружины). В случае применения
резиновых буферов необходимо, чтобы они были достаточной вы-
соты, а общее сжатие резины не превышало 25—30% первоначаль-
ной высоты буфера.
Если поверхности матрицы или складкодержателя, соприка-
сающиеся с вытягиваемой заготовкой, недостаточно хорошо обра-
ботаны, это приводит к увеличению трения и появлению трещин на
вытягиваемой детали. Причинами появления трещин и разрывов
могут быть и недостаточный (малый) зазор между пуансоном и мат-
рицей, неравномерность зазора вследствие эксцентричного распо-
ложения пуансона относительно матрицы или неперпендикуляр-
ности пуансона и матрицы, малый радиус вытяжного ребра на
матрице.
Если деталь после вытяжки имеет высоту меньшую, чем задано
по чертежу, то причинами этого может быть использование заго-
товки, размер которой меньше требуемого, и чрезмерно большой за-
зор между пуансоном и матрицей. В этом случае деталь имеет бочко-
образный вид, а верхний край — волнообразный выступ.
Если же высота детали после вытяжки больше,- чем это преду-
смотрено по чертежу, то причинами являются использование размера
заготовки больше требуемого; зазор между пуансоном и матрицей
меньше толщины материала, поступающего на вытяжку; завышен-
ная сила прижима, малый радиус вытяжного ребра матрицы.
263
Причинами появления морщин (гофров) на боковой поверхност|
детали являются недостаточные давления прижима и толщины за*
готовки (меньше минусового допуска), большой зазор между пуансо*
ном и матрицей или излишне большой радиус вытяжного ребрйГ
матрицы. При большом радиусе вытяжного ребра матрицы складки,
образуются только на краях детали.
Причинами появления морщин на части боковой поверхности’
детали являются неравномерность толщины заготовки, поступаю-
щей на вытяжку; неравномерность прижима заготовки складкодер-
жателем по периметру (с одной стороны прижим слабее, чем с дру-
гой); эксцентричная установка матрицы относительно пуансона
(зазор с одной стороны больше, чем с другой).
Царапины и задиры на поверхности вытягиваемых деталей
появляются вследствие налипания материала заготовки на поверх-
ность матрицы и загрязнения поверхности заготовки или смазки,
а также вследствие дефектов на рабочих поверхностях инструмента.
Налипание имеет место, если высота h цилиндрического пояска
рабочей полбсти вытяжной матрицы больше следующей величины:
ft > (5-г-10) S,
(большие значения коэффициента для тонкого материала).
Основная причина появления на поверхности детали кольцевых
отпечатков при вытяжке в несколько вытяжных операций заклю-
чается в том, что радиус закруглений пуансона мал, кроме того,
распределение радиусов по операциям сделано неверно. Смятие дна
происходит в результате большого зазора между шайбой толкателя
и матрицей.
Брак при вытяжке с утонением по причине разностенности, ко-
сины и горбатости является результатом:
а) неравномерности механических свойств материала заготовок
вследствие несовершенства отжига;
б) неравномерности смазки заготовки и инструмента;
в) несовпадения осей пуансона и матрицы;
г) скольжения торца пуансона по дну колпачка при наклонном
положении колпачка в матрице вследствие отсутствия направляющей
части в матрице или большого диаметрального зазора между пуан-
соном и колпачком;
д) перекоса опорной поверхности матрицы или непараллель-
ное™ плоскостей одной из матриц в случае вытяжки через две мат-
рицы;
е) эллипсности матрицы или пуансона.
Обрыв при вытяжке является результатом:
а) заниженного диаметра матрицы и завышенного диаметра пуан-
сона;
б) неправильной длины рабочего конуса пуансона, слишком
широкого цилиндрического пояска на матрице (калибрующий уча-
сток) или малого угла конуса матрицы;
264
в) неправильного режима отжига полуфабриката, поступаю-
щего на вытяжку;
г) неправильной формы колпачка, наличия скоса или отпечатков
по окружности колпачка, полученных на предшествующей операции
вытяжки.
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫТЯЖКИ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
В зависимости от масштабов производства вытяжка осущест-
вляется на обычных кривошипных прессах простого или двойного
действия, в обычных штампах или на многопозиционных прессах-
автоматах. Вытяжка на многопозиционных прессах имеет ряд осо-
бенностей и рассматривается в гл. VIII.
Вытяжка цилиндрических деталей без фланца в инструменталь-
ных штампах. В зависимости от соотношения высоты и диаметра
вытягиваемой детали, а также от относительной толщины заготовки
вытяжка может быть осуществлена за одну или несколько вытяжных
операций. Для расчета потребного числа операций при вытяжке,
как указывалось ранее, наиболее целесообразно использовать рас-
чет по коэффициентам вытяжки, которые характеризуют допустимую
величину деформации.
Следует отметить, что этот метод является приближенным;
более точным, но вместе с тем и более трудоемким методом, исполь-
зование которого в цеховых условиях исключается, следует считать
метод, основанный на определении действительных напряжений
(возникающих при вытяжке) и использующий основные законы
теории пластичности.
Общий итоговый коэффициент вытяжки
где dn — наружный диаметр вытягиваемой детали в мм\
D — диаметр заготовки в мм.
Вычислив значение коэффициента вытяжки, сопоставляют его
с минимально допустимым коэффициентом на первой операции
(табл. 46).
Если окажется, что итоговый коэффициент вытяжки, рассчитан-
ный для данного конкретного dnnD, меньше значения тх по табл. 46,
то вытянуть деталь за одну операцию невозможно.
При вытяжке детали за несколько операций необходимо уста-
новить коэффициенты вытяжки для каждой- отдельной операции
исходя из того, что их произведение должно быть равно итоговому
коэффициенту вытяжки, т. е.
тхт2... тп-^тп -- т,
265
где ту = — коэффициент вытяжки первой операции;
т2 = — коэффициент вытяжки второй операции;
d2 — диаметр полуфабриката после второй операции.
Количество потребных операций вытяжки рассчитывается по
формуле
п^1+- , - ^1 +
Ig^n —lg (гпгР)
lg тср
где mx — коэффициенты вытяжки первой операции;
тср — среднее значение коэффициента вытяжки на второй и
последующих вытяжках.
Значения и т2 приведены в табл. 46.
При вытяжке за несколько операций помимо диаметра необ-
ходимо установить форму сопряжения стенки и дна и рассчитать
Рис. 148. Вытягиваемые детали
высоту промежуточных вытяжек. Знание высоты необходимо для
определения величины рабочего хода и закрытой высоты пресса,
а также для конструирования штампа.
Сопряжение стенок и дна по радиусу (рис. 148, с), как правило,
применяют для колпачков диаметром менее 60 мм и в случае, когда
нижнее расположение пуансона не зависит от диаметра. Для боль-
ших же параметров колпачков предпочтение следует отдать сопря-
жению по конусу (рис. 148, б). Меньший диаметр конуса принимают
равным диаметру последующей вытяжки, а угол конуса равным
45°. Следует указать, что конусная форма дна колпачка позволяет
увеличить поверхность прижима и улучшить условия для вытяжки.
При сопряжении по радиусу стенок и дна детали у полуфабриката
первой вытяжки г принимают равным 0,5 гм, a-на последующих вы-
тяжках значения г постепенно уменьшают до приведенных на чер-
теже, но не более 0,25 диаметра пуансона. Любой промежуточный
радиус можно рассчитать по формуле
г _ — S
г,— 2
266
Таблица 46
Коэффициенты вытяжки тх и для цилиндрических
деталей без фланца, вытягиваемых в инструментальных
штампах при комнатной температуре
Материал детали Операции вытяжки
Первая Последующие
Алюминий АДМ, АД1М и сплавы АМцМ 0,52—0,55 0,70—0,75
Дуралюмин Д16М и Д1М 0,56—0,58 0,75—0,8
Ковар .’ 0,65—0,67 0,85—0,9
Латунь:
Л62 0,52—0,54 0,70—0,72
Л68 0,50—0,52 0,68—0,72
Медь 0,50—0,55 0,72—0,80
Никель 0,48—0,53 0,70—0,75
Ниобий 0,65—0,67 0,84—0,87
Сталь: декапированная 0,54—0,58 0,75—0,78
08 холоднокатаная для глубокой вы- тяжки 0,52—0,56 0,75—0,78
1X13 (ЭЖ1) 0,56—0,58 0,75—0,78
1Х18Н9(ЭЯ) 0,50—0,52 0,70-0,75
1Х18Н9Т 0,52—0,55 0,78—0,81
ЭИ401 (ЭЯ1Мо) 0,51—0,54 0,77—0,8
Х18Н11Б, Х23Н18 (ЭИ147); Х20Н80Т. . 0,52—0,55 0,78—0,8
ЗОХГСА (ЭИ 179) 0,62—0,7 0,80-0,84
Тантал 0,65—0,67 0,84—0,87
Титановые сплавы:
ВТ1 (без подогрева) 0,58—0,6 0,80-0,85
ВТ5 (без подогрева) 0,60—0,65 0,80—0,85
Цинк 0,65—0,7 0,85—0,9
Примечания: 1. При вытяжке с подогревом коэффициенты вы-
тяжки на первой операции тх принимаются следующие: 0,4 для алюми-
ния AM и АМц; 0,37 для дуралюмина Д16М и Д1М; 0,32—0,36 для магние-
вых сплавов МА1 и МА8; 0,4—0,45 для титановых сплавов ВТ1 и ВТ5
(о температурах подогрева см. стр. 214).
2. Меньшим значениям коэффициентов вытяжки соответствуют по-
вышенная величина радиусов г„^(14-8)S закругления рабочей кромки
матрицы, а большим — малая величина радиусов закругления на матрице
(rM < 6S).
3. Меньшие значения коэффициентов вытяжки для 100 = 0,624-2,0,
а большие для 0,1—0,6.
267
Высоту вытяжки для деталей, стенки которых с дном сопря
гаются по радиусу, находим из выражений [50]:
для первой вытяжки
Нг = 0,25 (£ - d/H 0,43 £ (dx + 0,32г,);
для любой промежуточной вытяжки
Hi = 0,25 (--------dt} +0,43 9- (di + 0,32r,).
Высоту вытяжки для деталей, боковые стенки которых соприка-
саются с дном по конусу, находим из выражений:
для первой вытяжки
Нг = 0,25 - d^ + 0,57 g (d, + 0,86а,);
для любой промежуточной вытяжки
Н‘ °’25 m----------+ °’57 f + № +ОЖ).
Исполнительные размеры рабочей части
пуансонов и матрицы вытяжных штампов.
При расчете исполнительных размеров рабочей части матриц и пуан-
сонов вытяжных штампов в зависимости от условий эксплуатации
штампуемой (вытягиваемой) детали можно столкнуться с двумя
случаями: вытягиваемая деталь в процессе сборки сопрягается по
наружному диаметру и по внутреннему диаметру.
Формулы для расчета исполнительных размеров рабочих деталей
вытяжных штампов задаются в соответствии с допуском на вытяги-
ваемую деталь с учетом износа штампа и упругой деформации детали
и имеют следующий вид:
для вытягиваемой детали, сопрягаемой по наружному диаметру,
Dn= (d — 0,8А — 2Z)_en;
DM = (d —0,8Д)+Ч
для вытягиваемой детали, сопрягаемой по внутреннему диаметру,
= (d+0,5A)_6n;
Z^ = (d + 0,5A + 2Z)+f4
где Dn и DM — исполнительный размер пуансона и матрицы в мм;
d — номинальный диаметр (для первого случая наруж-
ный диаметр, а для второго — внутренний диаметр
штампуемой детали) в мм;
А — допуск по диаметру d на детали в мм;
Z — односторонний зазор между пуансоном и матрицей
вытяжного штампа в мм;
6„ и 8М — допуск на изготовление пуансона и матрицы в мм.
268
Расчет размеров вытяжных пуансонов и матриц на ряде заводов
производят по формулам, предложенным Н. И’. Галкиным. Для слу-
чая, когда деталь сопрягается по наружному диаметру, формулы
имеют вид
DM = [dmax - (0,2 + 0,8) Д]+ <4
Dn — —вя! Scp = 0,5 (Smax + Smin),
где dmax — наибольший предельный размер деталей в мм;
Д — допуск по диаметру детали в мм;
Smax и Smin — наибольшая и наименьшая толщины материала
детали в мм.
На результаты вытяжки существенное влияние оказывает гео-
метрия рабочей полости матрицы и рабочей части пуансона. При-
менение матрицы в штампах с прижимом с малыми радиусами на
входе и пуансонов с малыми радиусами сопряжений в рабочей части
не только увеличивает число вытяжек, но приводит к увеличению
поверхности заготовки вследствие интенсивного утонения материала
при вытяжке в зоне сопряжения дна и стенок даже в случаях отно-
сительно небольшого уменьшения диаметра вытяжки.
Вытяжка без прижима, как указывалось ранее, применяется
при изготовлении цилиндрических деталей без фланца из относи-
тельно толстого материала.
Для первой вытяжки без прижима применяют матрицы с кони-
ческим (рис. 149, а) и эвольвентным профилями (рис. 149, б).
Как показывает опыт ряда заводов, лучшие результаты дает
эвольвентный профиль. Иногда вытяжка без прижима производится
в матрице, рабочая полость которой выполнена в виде ступеней, рас-
положенных по эвольвенте (рис. 149, в). Такая форма рабочей по-
лости матрицы позволяет достичь высокой степени деформации за
одну вытяжку. Ступенчатая форма профиля способствует удержа-
нию смазки на поверхности штампуемой детали.
Верхний радиус матрицы типа, показанного на рис. 149, в,
чтобы избежать получения кольцевой вмятины вдоль торцового
269
среза, следует брать (0,7 -ь 1,2) S. Значения радиуса и угла конуса
приведены на рис. 149, а.
В тех случаях, когда для получения заданных размеров детали
необходима многооперационная вытяжка и применение промежуточ-
ных отжигов нежелательно, для уменьшения опасности обрывов на
каждой из вытяжных операций (переходах) коэффйциенты вытяжки
принимаются (по численной величине) больше обычных, что поз-
воляет получить значительную суммарную деформацию
т = тгт2...тп = 0,20 и менее.
При таком способе изготовления’ И. А. Норицын рекомендует
брать следующие
0,2~U.J
Рис. 150. Профили матриц
при вытяжке с прижимом:
I, II — операции
выполнять и пуансон
значения коэффициента вытяжки: для первой
операции т1 — 0,6, для второй и после-
дующих 0,80; 0,81; 0,83 и т. д. или для
второй и последующих операций тп =
= 0,83 + 0,86.
Помимо рекомендуемых коэффициентов
вытяжки, необходимо для промежуточных
операций применять вытяжные матрицы
с глубокой реактивной полостью (рис. 149,г).
Такая матрица предохраняет краевую
часть предварительно вытянутого колпачка
от разрушающего его изгибающего момента.
Угол наклона конической части матри-
цы а = 12°, высота заходной части
П
Н 0,6 dn (dn — диаметр рабочей части
матрицы для данной операции). Радиус за-
кругления матрицы g = (8 -г 10) S, пуан-
сона rn = 6S.
При вытяжке со складкодержателем
(прижимом) применяют матрицы с радиус-
ным профилем для первой вытяжки или
конус с переходом в радиусный профиль
для промежуточных вытяжек (рис. 150).
Рабочие поверхности матрицы следует вы-
полнять с шероховатостью .не менее 10-го
класса. С такой же шероховатостью надо
за исключением участка перехода от торца
к стенке (радиус закругления), который для снижения напряжений
в вытягиваемой детали, а это возможно при условии увеличения
трения, выполняют с шероховатостью по 3—4-му классам.
Вертикальные стенки пуансона следует изготовлять с небольшим
уклоном для облегчения снятия детали и уменьшения трения.
Величина уклона зависит от допусков на размеры вытягиваемой де-
тали, но не должна быть меньше 3'.
После вытяжки производится обрезка, а затем, если в дне детали
или на боковых стенках имеются отверстия, пробивка.
270
При изготовлении деталей малой высоты за одну операцию
вытяжки в донной части могут пробиваться отверстия вместе с вы-
тяжкой на комбинированном штампе совмещенного действия, про-
бивка на боковой поверхности всегда выделяется в самостоятельную
операцию.
Колпачки с утонением стенок (рис. 151). При вытяжке с утоне-
нием стенок число операций определяют по допустимой степени де-
формации е или по коэффициенту утоне-
ния kn. Степень деформации е при вы-
тяжке с утонением рассчитывают по
формуле
1 п-1
а коэффициент утонения kn
где Fn и Fn_! — площади поперечного се-
чения до и после данной
деформации в мм2',
tn и tn-i — толщины стенок до и
после вытяжки в мм.
Для практических расчетов поль-
зуются средними значениями е и kn
(табл. 47).
Число вытяжек, толщина стенок и
высота вытяжек рассчитываются по фор-
мулам
„ - !g — 'g — 'g Fi.
n~ 100 100
lg 100 — e lg 100 — e
Рис. 151. Последовательность
- вытяжки с утонением:
1 — припуск на обрезку; 2 —
деталь; 3 — заготовка
ty — ^15, ^tl kjfn-l’
h = 0,25
D
mn
%1 + S.
ln
Последовательность вытяжки с утонением осуществляется в сле-
дующем порядке:
а) рассчитывают диаметр заготовочного кружка Z);
б) определяют диаметр d^ полой детали (колпачка) при условии,
что осуществляется обычная вытяжка без преднамеренного утоне-
ния стенок:
= miD’ d'cp = d1 — S,
где d'cp — средний диаметр в мм-,
«i! — коэффициент вытяжки (по табл. 46).
271
Таблица 47
Средние значения к и kn при вытяжке с утонением
Материал Операции
первая последующие
е кп е kn
Сталь мягкая Сталь средней твер- дости Латунь Алюминий 55—60 35—40 60—70 60—65 45—45 65—60 30—40 40—35 35—45 25—30 50—60 40—50 65—55 75—70 50—40 60—50
Если полученное, значение dcp значительно отличается от сред-
него диаметра готовой детали, необходимо произвести одну или
несколько (в зависимости от размера) обычных вытяжек без утоне-
Рнс. 152. Инструмент для
вытяжки с утонением
ния. Расчеты вытяжек производить по фор-
мулам, приведенным на стр. 265—266.
Если же разница этих диаметров незначи-
тельна, все дальнейшие вытяжные операции
производятся не только в результате из-
менения диаметров, но и утонения стенок.
Если для подготовки под вытяжку с
утонением достаточно одной вытяжной опе-
рации, ее следует выполнять с утонением
стенок для сокращения числа вытяжных
операций с утонением. При вытяжке с уто-
нением происходит интенсивное упрочнение
(наклеп) металла, и последний теряет спо-
собность к вытяжке. Это особенно быстро
проявляется при вытяжке деталей из лату-
ни, сталей аустенитного класса, титановых
сплавов и несколько медленнее при вытяж-
ке деталей из мягкой стали и алюминия.
Для восстановления пластических свойств
металла его подвергают рекристаллизаци-
онному отжигу или закалке. На рис. 151
показана последовательность вытяжки детали с преднамеренным
утонением стенок.
Рабочий инструмент для вытяжки с утонением показан на
рис. 152. Рабочая полость матрицы состоит из конуса и цилиндра;
коническая часть имеет угол 10—15°, высота цилиндрического по-
яска 3—5 мм. В крупносерийном и массовом производствах приме-
няют матрицы, армированные твердым сплавом.
272
Рассмотренный процесс вытяжки с утонением может быть ре-
комендован для получения деталей, к ме-ханическим свойствам
которых не предъявляются определенные требования.
При необходимости получения вытягиваемой детали с определен-
ными механическими свойствами расчет процесса ведется несколько
иначе. В зависимости от окончательных размеров детали и желае-
мых механических свойств определяют степень деформации, а за-
тем размеры, которые должен иметь полуфабрикат после предпослед-
ней операции вытяжки. Дальнейший расчет процесса производится
Рис. 153. Диаграмма истинных на-
пряжений
аналогично изложенному ранее.
Механические свойства при вытяжке с
утонением. В ряде случаев при вытяжке с утонением необ-
ходимо заранее хотя бы приближенно выяснить, какими механи-
ческими свойствами будет обладать
полученная деталь. Это нетруд-
но сделать, если воспользоваться
диаграммой истинных напряже-
ний, у которой по оси абсцисс от-
ложены истинные деформации <р*,
а по оси ординат — истинные на-
пряжения о* (рис. 153). Истинные
напряжения — это напряжения, от-
несенные не к начальной площади
поперечного сечения, как это при-
нято при определении предела
прочности св и предела текучести
о г, называемых условными напря-
жениями, а к текущей площади поперечного сечения, которое при
растяжении уменьшается. Размерность истинного напряжения, как
и условного, кПмм2. Истинная деформация, называемая также ад-
дитивной деформацией, определяется по формуле
<р = In^Fl,
г п
где — начальная площадь поперечного сечения образца, под-
вергаемого растяжению, в мм2;
Fn — текущая площадь в мм2.
Истинная деформация выражается в относительных единицах
или, если помножить на 100, в процентах.
На диаграмме истинных напряжений почти всегда бывает отме-
чена равномерная деформация (рраан, соответствующая началу
появления шейки на образце при испытании на растяжение. Истин-
ное напряжение, отвечающее этому моменту of, называется истин-
ным пределом прочности.
Между условным напряжением о и истинным о* существует за-
висимость
О = ч>.
273
Как указывалось, степень деформации при вытяжке опреде-
ляется выражением
по — — это относительное сужение ф.
* П-1
Поэтому
е = ф = ^А^=1-А!п.
ГЛ-1
Сужение ф связано с истинной деформацией ф выражением
1 1 , е? —Г
Ф = 1п т--г, или ф = - м-
v 1 —гр ’ с'Р
Основываясь на свойствах диаграммы истинных напряжений,
согласно В. Я- Шехтеру, можно следующим образом приближенно
определить механические свойства (например, ат и ое) детали, по-
лученной вытяжкой с утонением.
Если степень деформации при вытяжке, выраженная характери-
стикой истинной деформации, не превышает равномерной деформа-
ции (ф! < фрави), ТО (см. рис. 153)
о т = ч’*; ив — о*е~ ^равн t
где е — основание натуральных логарифмов;
ог — истинное напряжение, отвечающее деформации (ордината
точки кривой, абсцисса которой (pj.
Если степень деформации при вытяжке равна равномерной де-
формации (ф2 = фрав«), ТО
о г = ов = а*е— ®рын.
Если степень деформации при вытяжке больше равномерной
деформации (ф3 > фравн), то
= °в — °*е~~ *4
где а* — истинное напряжение, отвечающее деформации (ордината
точки кривой, абсцисса которой ф3).
Для проведения этих расчетов необходима кривая истинных
напряжений материала, из которого вытягивается деталь.
В литературе чаще всего приводятся кривые истинных напряже-
ний не в координатах ф, а*, а в координатах ф, о* и б, о*, где ф —
сужение, а б — полное удлинение связаны с истинной деформацией
выражением
Ф = 1п(1 + б) или б = -[-^ = 6^ —1
и
. ef — 1 в
с? ~ 1 + Л-
274
Это позволяет легко перестраивать кривые с координат ф, а*
и 6, о* в координаты <р, а* и уже по послёдним кривым вычислять
механические свойства получаемой детали.
Применение характеристики деформации <р удобно, так как она
аддитивна, т. е. допускает сложение последовательных деформа-
ций. Так, если на первой операции при вытяжке была достигнута
степень деформации ср', а на второй <р" и между ними не было осу-
ществлено отжига, то общая степень деформации будет равна сумме
Ф = ф' + ф".
По этой суммарной деформации <р можно теперь легко определить
механические свойства детали после двух операций вытяжки, ис-
пользовав диаграмму <р, о*.
Характеристики деформаций ф и б аддитивностью не обладают,
поэтому их суммировать нельзя.
На рис. 153 показаны кривые истинных напряжений для ряда
металлов, перестроенные в координаты <р*, о* по кривым, приведен-
ным С. И. Губкиным в коорди-
натах ф, о*. Наряду с ов и ог
можно вычислить и НВ, так как
НВ = \
с ’
Рис. 154. Кривые истинных напряже-
ний:
1 — алюминий; 2 — медь; 3 — мягкая
сталь; 4 — латунь; 5 — никель
где с — коэффициент.
Для малоуглеродистых ста-
лей с = 0,34 4- 0,36, для меди
и латуни Л62 и Л68 с — 0,33 4-
4- 0,35, для деформируемых алю-
миниевых сплавов, в том числе
для отожженного дуралюмина
с = 0,24 4- 0,27. Необходимо
иметь в виду, что значения с,
приводимые в различных лите-
ратурных источниках, для од-
них и тех же металлов и сплавов, особенно для цветных, сущест-
венно различаются. Поэтому вычисленные величины НВ должны
рассматриваться лишь как ориентировочные.
Определение механических свойств значительно упрощается,
если имеются диаграммы, на которых показано влияние степени
деформации (ф, б или <р) на механические показатели (ов, ог, НВ
и др.). В этом случае по степени деформации материала вытягивае-
мой детали можно сразу, пользуясь диаграммой, получить соот-
ветствующие механические показатели. Такие диаграммы в каче-
стве примера приведены на рис. 154 и 155.
Кривые истинных напряжений и диаграммы типа приведенных
на рис. 155 позволяют не только определять механические свой-
275
ства, но и решать обратную задачу, заключающуюся в нахождений
такой степени деформации, при которой полученная деталь будет
обладать желательными механическими свойствами.
Все эти способы определения механических свойств справед-
ливы, разумеется, лишь в тех случаях, если между переходами,
а также после окончательной вытяжки не производится отжиг де-
тали, который, как известно, снимает наклеп и возвращает деформи-
рованному материалу первоначальные свойства.
Рис. 155. Диаграмма зависимости механических свой-
ств от деформации:
а — латунь; б — сталь (0,18% С); 1 — предел прочности;
2 — полное удлинение
Цилиндрические детали с фланцем. При малом размере фланца
число вытяжных операций и размеры вытяжек рассчитываются
так же, как и для вытяжки цилиндрических полых деталей без
фланца. Для деталей с широким фланцем наибольшее допустимое
отношение глубины первой вытяжки к диаметру /ij/dj приведено
в табл. 48. Детали, у которых значения больше приведенных
в табл. 48, вытягиваются за несколько операций (табл. 49).
Коэффициент вытяжки на первой операции следует брать по
табл. 46 (по верхнему пределу), для второй и последующих опера-
ций вытяжки — по табл. 50.
Число вытяжек п для получения цилиндрической детали с ши-
роким фланцем рассчитывается по формуле
п lg — lg (”h£>) । j
lg rncp -r
276
Таблица 48
Относительная глубина первой вытяжки для цилиндрических
“1
деталей с фланцем (по данным В. П. Романовского)
Относительный диаметр фланца d Относительная толщина заготовки 100
2-1,5 1,5—1,0 1,0-0,6 0.6-0.3 0,3-0,1
До 1,1 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,0 0,90—0,75 0,80—0,65 0,70—0,58 0,58—0,48 0,51—0,42 0,45—0,35 0,35—0,28 0,27—0,22 0,22—0,18 0,82—0,65 0,72—0,56 0,63—0,50 0,53—0,42 0,46—0,36 0,40—0,31 0,32—0,25 0,24—0,19 0,20—0,16 0,70—0,57 0,60—0,50 0,53—0,45 0,44—0,37 0,38—0,32 0,33—0,27 0,27—0,22 0,21—0,17 0,17—0,14 0,62—0,50 0,53-0,45 0,48—0,40 0,39—0,34 0,34—0,29 0,29—0,25 0,23—0,20 0,18—0,15 0,15—0,12 0,50—0,45 0,47—0,40 0,42—0,35 0,35—0,29 0,30—0,25 0,26—0,22 0,21—0,17 0,16—0,13 0,13—0,10
Примечание. Большие значения соответствуют увеличенным ра- диусам закругления ^от г (1O-J-12)S для -д- 100 = 21,5 до г = о = (20 25) S для 100 = 0,2 -г- 0,06 при уменьшении г до г 0,5 h по мере увеличения диаметра фланца и уменьшения относительной глубины вытяжкиМеньшие значения соответствуют уменьшенным радиусам за- круглений у дна и фланца [г =« (4 8) S].
Таблица 60
Коэффициент последующих вытяжек для
цилиндрических деталей с фланцем
(по данным В. П. Романовского)
Коэффи- циент вытяжки Относительная толщина заготовки 4 l(w
2.0-1,5 1.5-1.0 1,0—0,6 0,6-0,3 0.3-0,15
0,73 0,75 0,76 0,78 0,80
т3 0,75 0,78 0,79 0,80 0,82
т4 0,78 0,80 0,82 0,83 0,84
тъ 0,80 0,82 0,84 0,85 0,86
Таблица 49
Зависимость числа
операции вытяжки от
размеров детали
с фланцем
D, Ф d jC
0,5 1.0 2,0
1,5 1 2 3
2 2 3 4
3 3 4 5
Высота же вытяжки после первой операции hx рассчитывается
по формуле
Й! = 0,25 — £^+3,44/1),
1 ’ \mj di 1/’
277
а высоту hi для любой из последующих вытяжек находим из вы*
ражения
[ П ГР \
hi = 0,25---------------/ 4- 3,44г,- ,
где dn — диаметр готовой детали;
D —диаметр заготовки;
т1г т2 ... тп — коэффициенты вытяжек;
—диаметр фланца в мм;
rlt ri — радиусы закругления у дна на первой и пром
жуточной вытяжках в мм.
При определении размеров промежуточных вытяжек необхо
димо руководствоваться следующими общими положениями:
1. После первой вытяжки диаметр фланца должен быть равен
требуемому с учетом припуска на обрезку, при последующих вы-
тяжках (после первой) он не подвергается значительным измене-
ниям.
2. За первую операцию необходимо вытягивать на 5—10%
больше (по поверхности металла), чем это требуется для оконча-
тельно вытянутой детали.
На второй и последующих операциях излишек металла нужно
перегонять из центральной части во фланец с таким расчетом, чтобы
диаметр фланца остался неизменным. Если фланец детали находится
под углом к образующей, отличным от 90°, то уже с первой опе-
рации фланец должен иметь заданный наклон.
3. При изготовлении крупных деталей с фланцем высота вы-
тяжки по операциям изменяется незначительно или совершенно
не изменяется, собственно же вытяжка получается за счет измене-
ния радиусов закругления.
4. При изготовлении деталей малых и средних размеров высота
вытяжек по операциям постепенно увеличивается, а радиусы за-
кругления изменяются незначительно.
5. При изготовлении деталей с отношением = 1,1 -s- 1,4 при
ап
> 1 (h„ — высота детали), т. е. деталей с небольшим фланцем,
на первой операции получают цилиндрическую заготовку без фланца;
на промежуточных вытяжках образуется конический фланец, кото-
рый в процессе вытяжки правят на плоскость.
Иллюстрацией к сказанному являются схемы последователь-
ности штамповки деталей, показанные на рис. 156.
На рис. 156, а показана последовательность операции вытяжки
детали с фланцем; фланец образуется, начиная с третьей операции
вытяжки, в результате вытягивания заготовки из-под конусного
прижима. Сначала образуется конический фланец (операции III—
VII), который на последней, т. е. на VIII операции вытяжки, пра-
вится на плоскость; после правки фланец обрезают. На третьей
278
операции вытяжки угол конической части равен 60°, на четвертой
операции 75°, на пятой 90°, на шестой и седьмой по 120° и, наконец,
на восьмой операции вытяжка совмещается с отбортовкой фланца.
В процессе, схема которого показана на рис. 156, б, фланец
образуется на промежуточных вытяжках изменением наклона стенки
и радиуса закругления (см. операции III—VI). Ступенчатую форму
фланца получают на шестой операции. В процессе, схема которого
показана на рис. 156, в, фланец требуемого размера с припуском на
обрезку образуется на первой операции вытяжки, а цилиндриче-
ская часть детали — на промежуточных вытяжках путем после-
довательного изменения диаметра, высоты и радиусов скругления
Рнс. 156. Последовательность изготовления деталей с фланцем
сферической выштамповки центральной части детали, полученной
на первой операции. Схема процесса, показанная на рис. 156, г,
от рассмотренной отличается только числом операций.
Если фланец детали находится под углом к образующей, отлич-
ным от 90°, то фланец должен иметь заданный наклон с первой опе-
рации вытяжки.
Пример последовательности вытяжки детали с наклонным флан-
цем приведен на рис. 156, д. Наличие наклонного фланца вносит
дополнительные осложнения не только в конструкцию штампов, но
и в собственно процесс вытяжки.
Положение, при котором у деталей с наклонным фланцем задан-
ный наклон должен получиться на первой вытяжке, не является
обязательным. Детали небольших размеров с наклонным фланцем
на Горьковском автомобильном заводе вытягивают иначе, чем при
способах, рассмотренных выше. На рис. 156, е показана последо-
вательность осуществления такого процесса. На первой операции
происходит вырезка и вытяжка. Под углом, заданным по чертежу
279
детали, вытягивается форма, переходящая в сферу, которая закан»
чивается вертикальной стенкой. Вторая вытяжка аналогична пер-
вой, полученный полуфабрикат представляет собой комбинацию'
наклонного и вертикального цилиндров. После третьей операций;
полуфабрикат получает форму окончательно вытянутой детали.;
с увеличенными радиусами перехода цилиндра во фланец. Четверо
тая операция калибровочная; в результате ее окончательно форми-
руются радиусы сопряжения фланца и цилиндра, происходит правка
фланца и калибровка цилиндрической части детали. Дальнейшая
обработка состоит в обрезке фланца и, если необходимо, в пробивке
отверстий.
Пробивку отверстий во фланце и на боковых стенках всегда
осуществляют на отдельных штампах, т. е. выделяют в самостоятель-
ную операцию.
а)
Рис. 157. Ступенчатые полые детали (колпачки)
Вытяжка ступенчатых полых деталей. При разработке технологи-
ческого процесса вытяжки ступенчатых полых деталей (рис. 157, а)
необходимо решить, возможно ли вытянуть заданную деталь за
одну операцию или требуется несколько вытяжных операций, а
также определить последовательность получения ступеней.
Возможность вытяжки за одну операцию устанавливают путем
сопоставления значения коэффициента вытяжки для первой опе-
рации простой цилиндрической детали без фланца (стр. 267) и
условного коэффициента вытяжки (пропорционально-суммарный
коэффициент вытяжки), вычисляемого по формуле
+ ^2 + • • + ^n-i -jy +
т,у + • • - + + kn '
где D — диаметр заготовочного кружка в мм;
dlt dz ... dn — диаметры ступеней вытягиваемой детали в мм;
kt, k2 ... ktl — коэффициенты пропорциональности, выражающие
отношение высот соответствующих ступеней:
hlt h2 ...hn — высоты ступеней вытягиваемой детали в лш.
280
Если ту больше или равен коэффициенту вытяжки одноступен-
чатой детали диаметром d из заготовки того же размера D, которая
фебуется для вытяжки ступенчатой детали, последняя может быть
получена за одну вытяжную операцию.
Вытяжка производится на тихоходных прессах в штампах
типа, показанного на рис. 158.
Пример. Определить, можно ли вытянуть за одну операцию ступенчатую
d
дегаль (рис. 157, б), если mt = р = 0,5, a D — 103 мм;
hi di h2 d2 dn 10-70 10-58 46
h2 ’ D' h2 ‘ D+ D 10-103 + 8-103+103 1,83 „ cc
- =ад=°'56-
h2 1 h2 ' 10
Полученный условный коэффициент больше расчетного тъ следовательно,
вытяжка возможна за одну операцию.
Рис. 158. Штамп дли вытяжки ступен-
чатой детали
Рис. 159. Последовательность вы-
тяжки ступенчатых деталей
Если вытянуть деталь за одну операцию нельзя, то общее число
вытяжных операций определяют исходя из отношения наименьшего
диаметра вытягиваемой ступенчатой детали к начальному диаметру
заготовки.
Размеры и форму промежуточных вытяжек определяют с учетом
следующего:
а) вначале вытягивают ступени больших диаметров, а затем
меньших, постепенно увеличивая их высоты (рис. 159, а—г).
б) если разница между ступенями по диаметру значительна,
то вначале вытягивают внутренние элементы, а затем наружные;
281
в) независимо от формы вытягиваемой детали объем вытягивае-
мого металла на всех операциях должен быть равен объему металла
окончательно оформленной детали.
Если штампуемая деталь имеет допуски по 2-му или 3-му клас-
сам точности, то кроме вытяжки необходима еще дополнительная
операция калибровки соответствующих поверхностей детали до
требуемых размеров на специальных калибровочных штампах.
Вытяжка конических деталей (деталей, имеющих форму усечен-
ного конуса). Число вытяжных операций, размеры и форма про-
межуточных вытяжек при условии, что деталь изготовляется за
несколько операций, зависят от конфигурации детали, соотношения
параметров и механических свойств материала детали. Если высота
детали h (0,1 4- 0,3) d6 (de — больший диаметр конуса), а угол
образующей с вертикалью 50—80° (пис. 160, а) при условии хорошей
пластичности материала, то она вытягивается за одну операцию.
S
Если относительная толщина заготовки 100 > 2,5, вытяжка
производится без прижима, а если 100 < 2, то с прижимом.
При вытяжке деталей этой группы для исключения возможности
образования складок и потери формы вследствие распружинивания
необходимо создать увеличенный прижим заготовки. Это дости-
гается использованием в штампах перетяжных ребер или порогов,
расположенных по краю рабочей полости матрицы, фонического-
прижима или прижима, получающего перемещение от пружины и
состоящего из нескольких колец с конической поверхностью (см.
рис. 161, а). Для деталей с большим фланцем перетяжные ребра
монтируются на прижиме. Однако отладка такого прижима яв-
ляется трудоемкой, так как даже наличие прижима в полной мере
не устраняет складкообразования на поверхности детали. Поэтому
детали, к поверхностям которых предъявляются повышенные тре-
бования, необходимо подвергать проглаживанию на токарно-да-
вильных станках. Если высота конической детали h = (0,4 ч- 0,7)d5
и фланец отсутствует (рис. 160, б) или размеры его малы при от-
носительно толстом материале, вытяжка производится за одну
282
операцию (рис. 161, а). Если же относительная толщина материала
мала и деталь имеет фланец, она изготовляется в несколько опера-
ций (рис. 161, б, в).
В схеме процесса (рис. 161, б) в результате первой операции
вытяжки получают колпачок с фланцем и криволинейной образую-
щей поверхностью, которая равна поверхности готовой детали;
затем этот колпачок на второй вытяжной операции перетягивается
Рис. 161. Схема штампов для вытяжки
комических деталей
Рис. 162. Последовательность
изготовления комической де-
тали по способу последова-
тельных цилиндров (I—X —
операции)
на конус прямой, а еще лучше обратной вытяжкой- в схеме на
рис. 161, в вначале получается сфера, а затем конус-
Если коническая деталь не имеет фланца, ее высота h больше
0,8 d (d — наименьший диаметр детали) и угол между образующей
и осью менее 30° (рис. 160, в), вытяжка происходит за несколько
операций. Существует два способа вытяжки деталей подобного
типа. При первом способе, получившем название способа последо-
вательных цилиндров (рис. 162, а и б), вначале вытяГивают цилин-
дрический колпачок, диаметр которого примерно соответствует
диаметру основания конуса детали dlt а затем уже за несколько
операций вытягивают ступенчатый колпачок, профиль которого
вписан в контур готовой детали, и, наконец, в калнбрУю[цем штампе
разглаживают ступени, т. е. придают детали окончательную форму.
Перед калибровкой рекомендуется осуществить от>£иг.
Недостаток приведенного способа вытяжки конических деталей
заключается в том, что толщина стенки детали по высоте неодина-
283
кова, деталь имеет разностенность и искривленность образующей
Кроме того, на поверхности детали остаются кольцевые отпечатки
т. е. следы многоступенчатой вытяжки.
Ниже приводится пример расчета числа и размеров вытяже!
для конической полой детали.
Пример. Определить число операций вытяжки и размеры полуфабриката!
по операциям для детали, показанной на рис. 163, а. Материал детали — стал!
10кп толщиной 1,5 мм. Диаметр заготовки D = 101 мм.
Рис. 163. Последовательность изготовления конической детали
(/—VIII —операции)
1. Из плоской заготовки за две вытяжные операции вытягивается цилиндри-
ческий стакан. Диаметр стакана после первой вытяжной операции
rfj = mrD — 0,65 • 101 г» 65 мм.
Диаметр стакана после второй вытяжной операции
d2 = m2d1 = 0,77 65 = 50,5 мм.
На второй операции вытяжная кромка пуансона имеет конус, уклон
которого такой же, как у конической части детали по ее внутренней поверхности.
2. Коническая часть вытягивается из стакана за пять операций (рис. 163, б).
Диаметры нижней части полуфабрикатов, из которых образуется конус, следую-
щие:
d3 = tn3d2 = 0,75 50,5 = 38 мм;
d^ ~ tntd3 — 0,75 38 = 28 мм;
d3 = m3dt = 0,75 • 28 = 21 мм;
d6 — m6d3 = 0,75 • 21 = 15 мм;
d7 = m7d3 = 0,75 • 15 = 11 мм.
При всех этих вытяжн ых операциях диаметр верхней части стакана остается
постоянным (d2 = 50,5 мм), высота же уменьшается лишь на первой операции
образования конуса и становится равной 27 мм, оставаясь затем при всех после-
дующих вытяжных операциях постоянной (27 мм). При этих вытяжках уклон
конической части кромки пуансона такой же, как и у внутренней поверхности
конической части детали, а Диаметр дна пуансона на каждой данной операции
равен диаметру вытяжки следующей операции.
Образование сферического дна начинается с шестой штамповочной (пятой
вытяжной) операции и заканчивается на восьмой штамповочной (седьмой вытяж-
ной) операции.
3. Последняя штамповочная операция — калибровка с разглаживанием
складок на конической части.
4. Отжиг производить после второй, четвертой и шестой вытяжных операций-
284
При втором способе изготовления конических полых деталей,
получившем название способа «параллельных конусов» (рис. 164, а),
вместо многоступенчатой формы промежуточные вытяжки имеют
форму конуса и цилиндра, причем на каждой последующей опера-
ции поверхность конуса за счет
увеличивается до образования
полного конуса. Это обуслов-
ливает одинаковые наклоны
и ровную поверхность стенок
детали. Второй способ изго-
товления полых конических
деталей совершеннее первого
и рекомендуется для широко-
го применения.
Число операций для по-
лучения полой конической
детали по способу параллель-
ных конусов определяют сле-
дующим образом.
Вначале вытягивается ци-
линдр, поверхность которого
равна поверхности дета-ли,
а диаметр — большему диа-
метру конуса (рис. 164, б).
Число операций на этой ста-
поверхности цилиндра
Рис. 164. Последовательность изготовле-
ния конической детали по способу «па-
раллельных конусов» (/—V — операции)
дни процесса определяется
так же, как и для обычных цилиндрических колпачков без фланца
(стр. 265—268). Затем вытягивается конусная поверхность.
Число операций п на этой стадии процесса определяется по
формуле
где Z — допустимый зазор в мм [при штамповке без прижима Z =
= (8 -г- 10)5, при дробных значениях п следует принимать ближай-
шее большее число].
Допустимый зазор Z зависит также от коэффициента вытяжки
и относительной толщины -г- Г00:
при m=sC0,8 и -^-100==^1% Z = 85;
ап
при т^0,9 и — 100=^2% Z = 105.
Радиус перехода от дна к стенке гъ г2 принимается равным 85.
Диаметр плоской части дна предыдущей заготовки должен превы-
шать диаметр такой же части последующей заготовки. Радиус пе-
рехода от дна к стенке на предпоследней вытяжке должен быть ра-
285
вен соответствующему радиусу готовой детали. Предельная высота
конической детали h, получаемой вытяжкой, может быть рассчи-
тана по формуле
Рис. 165. Схема
рабочих частей
штампа для вы-
тяжки сфериче-
ской детали
/i^0,5^-v . d',
сг tg(a-f-p)’
где d' — диаметр дна детали в мм;
а — угол наклона стенки детали в град;
р — коэффициент внешнего трения детали о стенку матрицы
при вытяжке со смазкой 0,1—0,15.
О вытяжке глубоких конических деталей можно сделать сле-
дующий вывод. При вытяжке конических деталей с h > 0,8<7 при
равном наибольшем диаметре и высоте требуется
большее число вытяжных операций по сравнению
с вытяжкой цилиндрических полых деталей.
Вытяжка сферических и куполообразных деталей.
Основные трудности вытяжки деталей этой группы
заключаются в склонности материала выпучиваться,
образовывать складки и значительно утоняться
в донной части. Для устранения этих дефектов при
вытяжке прибегают к следующему.
1. Увеличивают размер плоской заготовки про-,
тив заданного размера детали, избыток металла
удаляют при последующей обрезке.
Если этот прием не дает положительных ре-
зультатов и складки не исчезают, прибегают к до-
полнительной отбивке на фрикционных прессах
в штампах или к проглаживанию поверхности на
токарнодавильных станках.
2. Увеличивают размер заготовки против необходимого задан-
ного размера детали и осуществляют вытяжку в матрице с перетяж-
ными ребрами.
3. Вытяжку производят в две операции. После первой операции
полуфабрикат имеет сферическое (рис. 165) дно; за вторую операцию
производят обратную вытяжку, в результате которой получают де-
таль заданной формы и размеров; после вытяжки по любому из
вариантов необходима обрезка.
Глубокие сферические и куполообразные детали вытягивают
одним из трех способов, показанных на рис. 166.
При первом способе (рис. 166, а) из плоской заготовки вытя-
гивают за две операции полый сферический колпачок. Так как на
колпачке неизбежны складки, необходимо их разгладить и обре-
зать на токарно-давильном станке.
При втором способе (рис. 166, б) из плоской заготовки вытяги-
вают полый цилиндрический колпачок с плоским или выпуклым
дном, который на последующих операциях., в штампах обратной
вытяжки вытягивается до требуемых размеров и формы. Этот способ
обладает следующим преимуществом: контур полуфабриката имеет
286
:. 166. Последовательность изготовления
куполообразных деталей
плавную форму, и складки вследствие надежного зажатия прижим-
ным концом выглаживаются при обратной вытяжке.
При третьем способе (рис. 166, в) из плоской заготовки произ-
водят вытяжку за несколько операций в штампах с порогами или
перетяжными ребрами.
Третий способ — наибо-
лее рациональный.
Вытяжка коробчатых
деталей. При технологи-
ческих расчетах вытяж-
ки коробчатых деталей
следует различать вы- й
тяжку низких и высоких
коробок.
Вытяжка н и з -
ких кор о б о к
0,6-i-0,8). ЕслиD
Гс
<10 (гс — радиус со-
пряжения стенок в мм),
деталь может быть полу- / ,
чена за одну операцию
вытяжки. Если это ус-
ловие не выдерживается,
необходимо две и более I
операций вытяжки. Ко-
личество вытяжных опе-
раций определяется по диаметру условной заготовки, площадь ко-
торой равновелика площади цилиндра, образованного четырьмя
углами готовой детали, и диаметрам условных цилиндров, обра-
зующих углы в плане на соответствующих операциях вытяжки
(расчет рекомендуется вести по средней линии детали).
Диаметр условной заготовки определяют по формуле
D = у/4dnH 4- 2ndord 4- 8г% 4- dl
(обозначения даны на рис. 167, припуски на обрезку по размеру
Н приведены на стр. 224).
Диаметры условных цилиндров, образующих углы в плане, на
соответствующих операциях вытяжки рассчитывают по формулам
• di — mjD; dz — = mjtnJ);
dn ~ т^п_i,
где dlt dz, dn_t — диаметры условных цилиндров в мм;
тг и т2 — коэффициенты вытяжки на соответствующих опе-
рациях (табл. 51).
Предельная величина вытяжки прямоугольных деталей за одну
287
операцию характеризуется условным коэффициентом вытяжк!
в углах заготовки:
Гс 1
где гс — радиус сопряжения сторон в мм; j
R — условный радиус в угловом закруглении заготовки в мм;
Н — высота коробки в мм.
Таблица 61
Коэффициенты вытяжки, применяемые при расчете
низких прямоугольных коробок
Материал детали mt на первой операции тг на второй и последую- щих опера- циях
одноопера- ционная вытяжка многоопера- ционная вытяжка
Сталь мягкая, латунь Алюминий и алюминиевые сплавы Сталь нержавеющая 0,35—0,4 0,4 —0,45 0,4 —0,42 0,40-0,45 0,45—0,5 0,45-0,48 0,5 —0,55 0,55—0,6 0,45—0,6
Если вытягиваемая деталь имеет фланец, то коэффициенты вы-
тяжки берут по верхнему пределу, а при большом фланце на 10—
15% больше верхнего предела, приведенного в табл. 51.
Рис. 167. Эскиз коробки и условного цилиндра для
расчета промежуточных вытяжек
Вытяжка высоких коробок. Существует несколько
способов для определения количества операций и размеров вытяжек
на промежуточных операциях (Д. А. Вайнтрауба, В. П. Романов-
ского, AWF и др.).
В дальнейшем излагается способ Д. А. Вайнтрауба, который
по мнению работников заводов и автора данной книги дает наиболее
хорошие результаты. Способ, предложенный В. П. Романовским,
приведен в работе [46].
288
Разработка технологического процесса многооперационной вы-
тяжки высоких коробок состоит из установления максимальной
глубины вытяжки за первую операцию, предварительного подсчета
количества операций вытяжки и определения формы и размеров
вытяжек по операциям. Максимально допустимая глубина вы-
тяжки коробчатых деталей, получаемая за одну операцию, опре-
деляется в соответствии со следующими данными:
а) если у 100 = 1 -т- 1,5%, то для квадратных коробок
v 0,65 0,7,
ь
а для прямоугольных коробок 1 при той же относительной тол-
S Н
щине у значение у изменяется следующим образом:
а ~Ь 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3 и более
н ь 0,7 0,75 0,8 0,9 0,95 1,0
5
б) если у 100 < 1,0, предельная высота вытяжки снижается,
что учитывается введением поправочного коэффициента k, который
имеет следующие значения:
S ь 1,0—0,6 0,6—0,3
k 0,9 0,8
При установлении возможности вытяжки коробчатых деталей за
одну операцию необходимо еще, чтобы отношение Н/гс не превы-
шало 7,5—9 для стали 08 холоднокатаной; 9—10 для латуни Л62,
Л68; 7—8 для алюминия AM, АМц; 4,5—5 для дуралюмина Д16М;
радиусы закругления дна должны быть более 0,Згс, но не менее
3,55, в противном случае потребуется больше одной вытяжки.
Для удобства расчетов при определении возможности вытяжки
высоких прямоугольных коробок за одну операцию составлена
табл. 52.
Данные, приведенные в табл. 52, являются ориентировочными
и относятся к случаю вытяжки в обычных инструментальных штам-
пах.
1 Н — высота коробки в мм\ b — малая сторона прямоугольника и сторона
квадрата в мм\ а — большая сторона прямоугольника в мм.
10 А. Н. Малоа
289
Таблица
Предельные отношения , определяющие возможность
вытяжки высоких коробок за одну операцию
Отношение сто- рон в плане а b £ Относительная толщина материала 100 Отношение •« с *
1.5-1,0 1.0-0,6 0,6-0,3
1,0 0,70 0,63 0,56
1,2 0,75 0,67 0,60
1,5 0,80 0,71 0,64
2,0 0,90 0,81 0,72 ДО LO
2,5 0,95 0,85 0,76
3,0 1,00 0,90 0,80
Если вытяжка производится на штампах с подогревом фланца
то за одну операцию может быть получена глубина
Н = (1,5-:-5,0) Ь.
Особенно большой эффект от применения вытяжки с подогревом
получается на прямоугольных деталях с отношением сторон 3 : 1
и более.
Если для вытяжки коробчатой детали требуется несколько вы-
тяжных операций, то их число можно определить по табл. 53.
Для пользования табл. 53 необходимо вычислить следующие
вспомогательные величины:
L = 2(ап+Ьп)-, Dy = 1,13 /Ё; тс ~;
v п ' у с Dyn 1,75/Л
F = апЬп — 0,86г? + 2 (ап + Ьп — 0,86/Д (Н — 0,43гб),
Таблица 53
Количество операций вытяжки в зависимости от суммарного
коэффициента тс и относительной толщины условной
заготовки (вытяжка с прижимом)
Количе- ство операций £ Относительная толщина / = 100 У У
2-1,5 1,5-1,0 1-0,6 0,6-0,3 0.3-0.15 0.15-0,08
L n L
2 3 4 5 6 7 0,44 0,33 0,26 0,21 0,17 0,14 0,46 0,38 0,28 0,23 0,19 0,16 0,48 0,38 0,3 0,25 0,21 0,18 0,5 0,4 0,32 0.27 0,23 0,22 0,52 0,42 0,35 0,3 0,26 0,22 0,55 0,45 0,38 0,33 0,29 0,25
290
где L — периметр детали в мм;
ап, Ьп— длина и ширина коробки в плане*, в мм;
Dy — диаметр условной заготовки в мм;
F — сумма поверхностей вытягиваемой детали в мм2;
тс — суммарный коэффициент вытяжки;
Н — высота коробки с учетом припуска на обрезку в мм.
Табл. 53 можно пользоваться при условии, что радиусы закру-
гления в углах гс не меньше указанных ниже; если же радиусы
в углах гс меньше, число вытяжек увеличивается на одну. Если
/^>(6-5-8), необходим промежуточный отжиг. При наличии
фланца число операций увеличивается.
Оптимальные радиусы закругления в углах
Нп ьп 0,6 1,0 1,5 2 3 4 5
гс 0,05— 0,06— 0,07— 0,08— 0,09— 0,1— 0,11—
t>n 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12
При вытяжке квадратных коробок за две операции форма полу-
фабриката после первой вытяжки — квадрат с выпуклыми стен-
ками или круг (рис. 168, а).
При вытяжке квадратных коробок за три и более операций
форма полуфабриката на промежуточных операциях — круг, а на
предпоследней — квадрат с выпуклыми стенками (рис. 168, б).
При вытяжке прямоугольных коробок за две операции форма
полуфабриката после первой вытяжки — прямоугольник с незна-
чительно выпуклыми сторонами.
При вытяжке прямоугольных коробок за три и более операции
форма полуфабрикатов на промежуточных операциях — овал со
значительной выпуклостью сторон (рис. 168, в).
Расчет размеров промежуточных полуфабрикатов производят
от предпоследней вытяжки к первой.
Квадратные коробки (см. рис. 168, б). Предпослед-
няя вытяжка имеет форму круга.
Радиус круга и высоту рассчитывают по формулам
н^-о&н.
Расчет остальных промежуточных полуфабрикатов производят
так же, как и для случая вытяжки цилиндрических деталей, но
коэффициент вытяжки принимают равным 0,75—0,80, тогда 1
- ^bn-2~ пг^р’ ШпрН^,
1 В зависимости от количества необходимых операций вытяжки аналогично
определяются Rb , Н , и так до первой операции вытяжки, получаемой из
плоской заготовки.
10*
291
Rb„_2 — РаДиУс промежуточной вытяжки в мм;
Rb — радиус предпоследней вытяжки в мм;
тпр — коэффициент вытяжки на промежуточных операциях
(табл. 54);
Нп__2 — ориентировочная высота на промежуточных вытяжках
в мм;
Рис. 168. Расчетные схемы для определения размеров и формы вытяжек квад-
ратных и прямоугольных коробок
НпЛ — ориентировочная высота предпоследней вытяжки в мм;
Н — высота вытянутой квадратной коробки с учетом при-
пуска на обрезку в мм;
т — коэффициент вытяжки для перетяжки с круга на квад-
рат (табл. 54);
Прямоугольные коробки (см. рис. 168, в). Как
указывалось ранее, форма полуфабрикатов на промежуточных
292
Таблица 54
Коэффициенты вытяжки для полых коробчатых деталей
(сталь 10)
№ операции £ Коэффициент вытяжки т при относительной толщине заготовки -р— 100
2—1,5 1.5-1.0 1,0-0.6 0,6-0,3 0.3—0,15
1 0.50 0,53 0,55 0.58 0,60
2 0,75 0,76 0.78 0,79 0,80
3 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82
4 0.80 0,82 0,83 0,84 0,85
5 0,82 0,82 0,85 0,86 0,87
операциях при вытяжке прямоугольных коробчатых деталей —
овал с размерами на предпоследней операции:
ап 1 = — Ьп 4- 2Rbn х; ьп х = Уа2п1 — 4;
с0 = V(ап — Ьп) (ап — Ьп — 0,7Ъгс)-,
°>25 (aLi + bn J — ап-^ь
= ъп_г - 2Rb •
П-1
^ = 0,707^-0,26/7;
Н^ = (0,86 -ь 0,88) Нп.
После расчета размеров предпоследней вытяжки проверяют,
можно ли получить такую коробку непосредственно из заданной
плоской заготовки, используя для этого указанный критерий
с введением соответствующих поправок на форму и относитель-
ную толщину (см. табл. 52). Критерием также может быть коэф-
фициент вытяжки ть = —к Если вытянуть за одну операцию
невозможно, рассчитывают размеры полуфабриката, который мо-
жет быть получен после второй от конца вытяжной операции:
или
1
«Я-1 ’
0,707/>„
0,25 (о“_2 + />“,_,) — в„. ^ьп
= 6я-2- ‘^Rb
1 — ОТп-1
«я-1
г — ®л-14“ ^п-1
2 — ^я-1 йп-1
\&F-Q,25(an_z+bn_tf
2 (an-2 + Ьл_2)
F = anbn - 0,86/7 + 2 (ал ±bn- 0,86rc) (H - 0,43rd).
293
В тех случаях, когда радиусы закруглений в углах малы, гс
=С(0,074- 0,08) b или гс<(4ч-5)5 и, наконец, (0,005 4-0,006) £>„•
4- 0,002 ап + 0,002/7.
Для получения из овальной формы прямоугольной с выпуклым
стенками (рис. 168, г) приходится вводить промежуточную операций
вытяжки.
Размеры указанного полуфабриката рассчитывают по формулам
= 0.5 (а„+а^2); = 0,5 (bn + bn2)-, гс = (1,06 ч- 1,08) гс;
г> _ (0,5д„ — гс)2 + (rf — о,07гс)2 . П7 .
'Ч-т ~ 2 (ап - 0,07rc) Г
р _ (0,5/>я-гс)2+(Л-0,07гс)2 । 1 Л7г
Kbn-i ~ 2 (k — 0,07г£) + 1 ,U /Гс,
где ап 2 и Ь„_2 — размеры овала, рассчитанные по приведенным
выше формулам:
d = 0,5 (&„_! — bn)\ k = 0,5 (a„_t — ап)\
= 0,94/7.
Обозначения, принятые в формулах, имеются на рис. 168.
Все сказанное относилось к вытяжке коробчатых деталей в обыч'
ных инструментальных штампах.
Расчет размеров и полуфабрикатов при вытяжке с подогревом
фланца не приводится, так как она используется для первой one*
рации, т. е. для превращения плоской заготовки в полый полуфаб-
рикат (деталь). Следовательно, промежуточные вытяжные операции,
если они необходимы, производят в обычных штампах и рассчиты-
вают по приведенным выше формулам.
Пример. Произвести технологические расчеты для вытяжки прямоугольной
детали из алюминиевого сплава АМц (рис. 169, а).
Высота детали дана с учетом припуска на обрезку:
а = 29,8 мм\ b = 11,8 мм-,
ге= 1,6 мм; Н = 27,2 мм;
S <= 0,8 мм; гд = 1,6 мм.
Перед определением количества операций устанавливаем размеры детали по
средней линии. Устанавливаем возможность вытяжки детали за одну операцию..
В соответствии с данными табл. 52 определяем, что при отношениях
аЛ 29,8 _
Ъп~ 11,8 ~
ип 11,0
И - 27’2 ^2 20
Ьп 4- 2S “ 11,8 + 2 • 0,8 ’
деталь не может быть изготовлена в одну операцию.
Количество операций вытяжки устанавливаем в соответствии с табл. 53,
для чего находим относительную толщину условной заготовки и суммарный
коэффициент вытяжки.
294
Относительную толщину условной заготовки рассчитываем по формуле,
приведенной в табл. 53:
t __________________ 100S,____________________________
У ~ 1,13 Уanbn - 0,86г2 4- 2 (о„ + - 0,86г£) (Я - 0,43гй) “
100-0,8
~ 1,131/29,8 • 11,8 — 0,86 • 1,62 + 2 (29,8 + 11,8 — 0,86-1,6) х
=========== = 1,41-
X (27,2 — 0,43 • 1,6)
Суммарный коэффициент вытяжки вычисляем также по формуле, при-
целенной в табл. 53:
т = an + bn — C>fibrc =
1,75 УапЬп — 0,86г2 + 2 (ап + Ьп — 0,86гс) (Я — 0,43гб)
________________________29,8+ 11,8-0,86- 1,6_________________________
1,75 ]/29,8 -11,8 — 0,86 • 1,6® + 2 (29,8 + 11,8 — 0,86 • 1,6) (27,2 — 0,43 • 1,6)
29,8+11,8 - 0,86-1,6
— —-—1.-----------------=0,46.
1,75 J/2484
Согласно величинам, полученным по данным табл. 53, деталь должна вытя-
гиваться за две операции; но в соответствии сданными, приведенными на стр. 294,
Рис. 169. Прямоугольная коробка и по-
следовательность ее вытяжки
увеличиваем количество операций на одну. Деталь должна быть получена за три
операции. В соответствии с данными на стр. 230 форма плоской заготовки пред-
ставляет собой овал (рис. 169, б), оси которого определяем по формулам
До = У 1,27Д+0,5с2 = У 1,27/=’+ 0,5 (о„ + Ьп) (ап + Ьп - 0,76гс) =
= /1,27 2484 + 0,5 (29,8 — 11,8) (29,8 + 11,8 — 0,76 • 1,6) = 59,3 мм:,
B0 = l/l,27F —0,5с§ =
= У 1,27 - 2484 — 0,5 (29,8 — 11,8) (29,8 + 11,8 — 0,76 • 1,6) = 52,8 мм.
Радиусы овала заготовки рассчитываем по формулам
0,707Д0
0,707 - 52 - 8
мм",
п 0,25 (Д2 + В1 - До) 0,25 (59,32 + 52,82)-59,3 - 25 к
КАо = о ob---------------= --------= 33-5 мм.
До ~~
52,8 -2-25
291
Начинаем расчет Заготовки с предпоследней, т. е. со второй операции. Форма
заготовки в плане представляет собой овал (рис. 169, в), оси которого определяем
по формулам
а2 = ап — Ьп + 2 (0,707йп — 0,26гс) = 29,8 — 11,8 +
4- 2 (0,707 • 11,8 — 0,26 • 1,6) = 33,8 мм;
Ь2 = /«I — (ап — Ьп) (ап + Ьп — 0,76гс) =
= /33,82 — (29,8 + 11,8) (29,8 + 11,8 — 0,76 1,6)= 20,4 мм.
Радиусы закругления овала на второй операции определяем по формулам
= 0,707Z»„ — 0,26гс = 0,707 • 11,8 — 0,26 • 1,6 = 7,9 мм;
0,25 (а2 + ft|) — a2R. 0,25 (33,82 -ф 20,42) — 33,8 7,9
D __________ . “ _______ = _________________________________ 9ft R ИЛ 9Л
Высоту вытяжки на предпоследней операции рассчитываем по формуле
Н2 = 0,86// = 0,86 • 27,2 = 23,4 мм.
Профиль дна вытяжки на предпоследней операции выполняем по контуру
дна готовой детали (размеры b2 и R на рис. 169, в). Для перехода от контура
дна к расчетным размерам предусматривается в вытяжке скос под углом 45°.
Радиусы сопряжения дна и боковой стенки назначаются в соответствии сформулой
^ = (3 4-5)5 = 0,8-3 = 2,4 мм.
Переходим к расчету размеров вытяжки на операции, предшествующей
первой. Форма вытяжки представляет собой овал (рис. 169, е), оси которого вы-
числяем по формулам
а, = а2 + Ь2 = 33,8 4- 20,4 1 ~0^ = 38,9 мм,
1 “ т2 0,8
= Ь2 + й, = 20,4 + 33,8 1 ~о0,8- = 28,9 мм.
1 л т2 0,8
Радиусы овала вычисляем по формулам
0,707/>г 0,707-28,9
12,3 мм;
0,25 (a2 -J- bl) — atRbi 0,25 (38,92 -ф 28,92) — 38,9 -12,3
br — 2/?ft] = 28,9 — 2-12,3
Высоту вытяжки на первой операции вычисляем по формуле
а2”-^+ад+2.<,,8-|6.6з.»
Z (ftL -J- Pjj £ (об,У ^о,У)
Радиус сопряжения дна и боковой стенки на данной операции принимаем
равным 45 = 4 • 0,8 = 3,2 мм.
Глава
шестая
ФОРМОВКА
Под общим наименованием «Формовка» подразумеваются опе-
" "рации, характеризуемые местным изменением формы заготовки
или полуфабриката и сопровождаемые изменением толщины мате-
риала. К таким операциям относятся рельефная формовка, пуклевка,
правка, отбортовка, формовка растяжением и обжим.
РЕЛЬЕФНАЯ ФОРМОВКА
Рельефная формовка применяется для придания жесткости де-
талям, изготовляемым из тонкого листового материала штамповкой
элементов жесткости; получения различного рода рисунков; предот-
вращения «хлопунов» (местных бугроватостей) у вытяжек, имею-
щих большие поверхности, штамповкой элементов жесткости в виде
пересекающихся ребер; выдавливания выступов, используемых
в качестве соединительных звеньев, упоров, фиксаторов, опорных
и установочных поверхностей, а также для электросварки листо-
вых деталей и т. п. Рельефная формовка осуществляется местным
растяжением материала и сопутствующим этому растяжению уто-
нением материала, а потому необходимо строить рельеф так, чтобы
напряжения, возникающие в заготовке, были минимальными
в процессе штамповки.
На рис. 170, а, б, показаны примеры исполнения элементов
жесткости и выдавок. Размеры выдавок, показанных на рис. 170, а,
находят по формулам
A sg (1,5 4-2) 3; г = (1 4- 1,5) 3; £>5s3A;
а> 154-20°.
Размеры выдавок, показанных на рис. 170, б, находим по фор-
мулам
А<23; (0,84-1)3; /? = (34-4)3.
Если формуются ребра жесткости для расчета размеров, ре-
комендуется применять следующие формулы (рис. 170, в):
г = (2 ч-5)3; /? = (5 4-15)3; В = (10 4- 25)3;
Я = (5 4-15)3.
297
Рельефную формовку осуществляют на эксцентриковых криво-
шипных и фрикционных прессах. При штамповке крупных деталей
из материалов толщиной более 2 мм, где требуется значительное
усилие, рельефную формовку выполняют на чеканочных и гидра-
влических прессах; при штамповке крупных деталей из материала
толщиной меньше 1,0 мм в условиях мелкосерийного или серийного
производства формовку выполняют на падающих молотах.
При рельефной формовке в инструментальных штампах на
эксцентриковых и кривошипных прессах во избежание поломки
пресса, поскольку работа осуществляется «в упор», необходимо
предварительно сортировать заготовки по толщине, применять ма-
териалы с повышенной точностью прокатки или монтировать в штам-
пе резиновый амортизатор.
Материал, поступающий на рельефную формовку, должен обла-
дать хорошими пластическими свойствами, так как образование
местных выступов или углублений происходит за счет растяжения,
а значит, и утонения материала.
Потребное усилие Р в кГ для рельефной формовки малогабарит-
ных деталей из материала толщиной до 1,5 мм с целью подбора
пресса ориентировочно рассчитывается по формуле
Р = Fqk,
а усилие Р в кГ для штамповки ребер жесткости
Р = (0,7-4- l)LSoe,
где F — площадь штампуемого рельефа в мм2;
q — удельное давление, принимаемое для алюминия равным
10—20 кПмм2, для латуни 20—25 кПмм2, для мягкой
стали 30—40 кПмм2;
k — коэффициент при толщине до 1 мм, равный 0,7—0,8 и
1,0—1,6 при толщине 1—1,5 мм;
L — длина периметра ребер жесткости в мм.
В тех случаях, когда формовка ребер жесткости осуществляется
за две операции, усилие на второй операции определяется по фор-
муле
Р = (0,2 -4-0,3) LSoe.
298
Предел возможной деформации материала для той или иной
формы рельефа за одну операцию можно найти по формуле
- 100^0,756^ 15 — 18%,
где Lj —длина материала повыбранному сечению штампуемого рель-
ефа (по месту наибольшей глубины) после рельефной фор-
мовки в ММ',
L — длина того же участка до рельефной формовки в мм.
Более глубокий и сложный рельеф можно получить за несколько
операций с применением межоперационного отжига для восстано-
вления пластических свойств материала.
При формовке ребер жесткости, чтобы исключить искривления
детали, необходим прижим заготовки с удельным давлением 15-—
25 кПсм2.
В тех случаях, когда рельефная формовка осуществляется за
несколько операций, вначале необходимо отштамповать наиболее
Рис. 171 Последовательность рельефной формовки
детали
Рис. 172. Искаже-
ние контура заго-
товки в связи с
утяжкой материала:
/ — утяжка; 2 —кон-
тур заготовки
удаленные от края заготовки элементы, а затем постепенно пере-
ходить к краю. При таком способе штамповки утонение материала
незначительно и разрывы отсутствуют.
Сказанное иллюстрируется примером штамповки детали, пока-
занной на рис. 171. Рельеф у этой детали получается за первые
три операции, четвертой является операция обрезки, а пятой —
отбортовка.
Процесс рельефной формовки сопровождается утонением и утяж-
кой материала. Утяжка вызывает искажение контура плоской части
штампуемой заготовки (рис. 172), устраняемое последующей об-
резкой. Из-за обрезки следует при расчете размера заготовки
учитывать дополнительный расход материала. Очевидно, что утяжка,
а следовательно, и припуск С на обрезку будет тем больше, чем
сложнее форма и больше глубина наносимого рельефа и чем ближе
ш расположен к наружному контуру. Величину припуска С на об-
>езку и распределение его по контуру в зависимости от конфи гура-
тии и положения штампуемых элементов детали определяют опытом.
299
В приборостроении рельефная формовка широко используется
для изготовления мембран. Мембраны — это чувствительные эле-
менты приборов, представляющие собой круглые металлические
пластины, толщина которых во много раз меньше диаметра (эти
отношения колеблются от 1 : 20 до 1 : 5000). Мембраны имеют
концентрично нанесенные гофры (элементы жесткости) различного
профиля синусоидальные, угловые, плоские и т. д., в зависимости
от назначения и требований, предъявляемых к мембране. Мембраны
изготовляются из фосфористой бронзы Бр. ОФ6,5-0,4, оловянистой
бронзы Бр. ОЦ4-3, латуни Л62, нейзильбера и нержавеющей стали
1Х18Н9Т. Нанесение рельефа, или, как часто говорят, гофрирова-
ние, осуществляется в инструментальных штампах стальным пуан-
соном на свинцовой матрице, стальным пуансоном на резиновой
матрице и в штампах с помощью жидкости и на токарно-давильных
станках.
В инструментальных штампах в зависимости от высоты гофров
и точности исполнения по размерам и свойствам производят гоф-
рирование за одну, две или три операции на гидравлических
прессах.
Схемы рабочих частей инструментальных штампов для гофриро-
вания мембран приведены на рис. 173, а, б.
Для гофрирования мембран толщиной более 0,4 мм применяют
штампы без складкодержателя (рис. 173, а). Штамп состоит из
пуансона 1 и матрицы 2. Небольшие складки, образующиеся в на-
чальный период гофрирования, легко расправляются при жестком
ударе в конце хода пуансона. Рабочая поверхность гофра при этом
не повреждается, так как жесткий удар воспринимается только
бортом мембраны.
Для гофрирования мембран из заготовок толщиной 0,4 мм и
меньше применяют штампы со складкодержателем (рис. 173, б).
В этих штампах заготовка устанавливается на опорное кольцо 5,
которое является прижимом. При движении пуансона 3 пружины 6
сжимаются и опорное кольцо опускается до соприкосновения
с уступом матрицы 4. Для выхода воздуха в пуансоне и матрице
предусмотрены отверстия, расположенные в местах возможного
скопления воздуха.
Гофрирование в инструментальных штампах обеспечивает высо-
кую производительность и точность.
Гофрирование стальным пуансоном на свинцовой матрице при-
меняют для мембран толщиной менее 0,25 мм без резких переходов
гофров с радиусами закруглений более 4S. Точность гофрирования
низкая.
• Гофрирование стальн ым пуансоном на ре-
зине (рис. 173, в). В этом штампе заготовка устанавливается на
резиновую матрицу 8, закрепленную в корпусе 7. Гофрирование
производится пуансоном 10, кольцо 9 прижимает заготовку к кор-
пусу и препятствует образованию складок. В зависимости от глу-
бины профиля и толщины мембраны гофрирование производится
за одну или несколько операций.
При гофрировании мембран стальным пуансоном на резине по-
следняя берется более жесткой для ’первых операций по сравнению
с последующими.
Гофрирование стальным пуансоном на резиновой матрице при-
менимо для мембран невысокой точности с пологими гофрами и
Рис. 173. Гофрирование мембран в штампах:
а — без прижима; б — с прижимом; в — на резине ; г — типы
мембран
большими радиусами закругления при мелкосерийном производ-
стве. На отдельных заводах гофрирование производят на специаль-
ных гидравлических установках в штампах. В этом случае гофри-
рование происходит в результате непосредственного воздействия
жидкости на заготовку. Этот способ наиболее совершенный с точки
зрения точности, но менее производителен, чем гофрирование
в инструментальных штампах.
В связи с возможным изготовлением мембран из металлов и
сплавов высокой прочности рекомендуется использовать штамповку
взрывом и электроискровым разрядом в жидкости.
301
При гофрировании мембран гидравлическим способом наблю-
дается равномерное изменение толщины по всему сечению заго
товки. Поэтому толщину заготовки S следует брать на 5—15^
больше средней толщины мембраны.
Диаметр заготовки для мембран определяют по методу объемов
т. е. принимают,, что объем металла гофрированной мембраны ра-
вен объему заготовки диаметром D и толщиной S. Основываясь
на этом положении, диаметр заготовки для наиболее часто встре-
чающихся типов мембран (рис. 173, г, I—VI), приборов рассчиты-
вают по следующим формулам, предложенным С. А. Майоровым и
Ху Дзюн-Гуеном:
для мембран с прямоугольным профилем гофра
Д« ф- 4/7 (2м ф-1) Dp — 2 У, z (Z ф-1) о ф-1
для мембран с пилообразным профилем
nD-2<2,'+
»=1 J.
для мембран с трапецеидальным профилем
для мембран с синусоидальным профилем
для мембран с круговым гофром
для мембран с тороидальным краевым гофром
+ 8лг A (Dp _ar)|,
где DH — наружный диаметр мембран в мм;
Dp — рабочий диаметр мембран в мм;
d — диаметр плоского центра мембран в мм;
Н — высота гофра в мм;
i — длина волны гофра в мм;
г — радиус дуги в мм;
п — число гофров;
0о — наклон гофра в градусах;
hM — толщина мембраны в мм.
302
ЛУКЛЕВКА
Пу клевками называются круглые выдавки небольших размеров.
Пуклевки обычно используются как фиксирующие выступы для по-
движных деталей, как опорные поверхности (в контактах) и т. д.
Пуклевки выполняют на плоских и сферических поверхностях.
Штамповка пуклевок в большинстве случаев производится за одну
операцию, исключение составляет штамповка пуклевок с отноше-
нием hid > 0,6 (/г — высота в мм, d — диаметр в мм) или пукле-
вок, имеющих точный диаметр и прямоугольное или трапециевид-
ное сечение. Такие пуклевки штампуются за две операции и более.
Штампы для изготовления на поверхности деталей пуклевок напо-
минают дыропробивные штампы. Если пуклевку (одну или не-
сколько) необходимо изготовить на плоской детали, используют
штамп с направляющими колонками и пружинным съемником, а
если на боковой поверхности полой детали, то используют роговой
или клиновой штамп.
Роговой штамп применяют независимо от количества формуе-
мых пуклевок в деталях при изготовлении их в серийном производ-
стве и при одной формуемой пуклевке в деталях при изготовлении
их в массовом производстве. Клиновой штамп применяют в массовом
производстве, если на детали имеется несколько пуклевок. Штампы
для изготовления пуклевок отличаются от дыропробивных формой
рабочей части пуансона и матрицей. Как пуансон, так и матрица
имеют скругленные рабочие кромки.
Из-за формы пуклевок (окружность, овал) условия их образо-
вания менее благоприятны по сравнению с ребрами жесткости.
ПРАВКА (РИХТОВКА)
Листы после прокатки, полосы после отрезки и большинство
заготовок (деталей) после вырезки бывают искривлены и нуждаются
в правке.
Причины искривления плоских заготовок весьма разнообразны,
и основные из них являются следствием отрезки на ножницах с ту-
пыми ножами; неправильно выбранного угла наклона подвижного
ножа на гильотинных ножницах; износа или неправильной уста-
новки вырезных штампов (центр давления и центр ползуна не сов-
падают); плохого состояния прессов; изготовления сложной детали
за несколько операций на штампах простого действия; неправиль-
ного использования скоса пуансона или матрицы для уменьшения
усилий вырезки на вырезных штампах; большого зазора между
вырезным пуансоном и матрицей и др.
’ Правку плоских заготовок в зависимости от их размеров и ко-
личества производят вручную молотками, на прессах в штампах,
на молотах и специальных станках.
303
Ручную правку применяют в мелкосерийном производстве для)
листов, полос и крупных заготовок на чугунных правильных пли-;
тах ударами кувалд весом 3—5 кГ или молотками из мягких метал-
лов или твердых пород дерева (бук, самшит). Для того чтобы на
поверхности выпрямляемой заготовки не оставалось забоин, при
применении металлических кувалд бьют не непосредственно по
заготовке, а по гладилке или железной полосе, подкладываемой под
удар кувалды. Силу удара кувалды или молотка необходимо соиз-
мерять с величиной выпуклости, а также с толщиной выпрямляемой
заготовки (листа или полосы). Удары при правке начинают наносить
от края заготовки (листа), постепенно приближаясь к середине.
Если удары наносить непосредственно по выпуклости, она не
уменьшится, а наоборот увеличится. Если на поверхности выпрямляе-
мой заготовки (листа) имеется несколько выпуклостей, то вначале
их собирают в одну нанесением ударов по перешейкам между
ними, растягивают их, а затем уже устраняют получающуюся вы-
пуклость.
Если лист имеет волнистость, то правку следует начинать с на-
несения ударов по средней части листа, постепенно приближаясь
к краям. Сила удара в средней части больше, чем по краям.
В тех случаях, когда необходимо устранить серповидность по-
лосы, удары наносят по короткой внутренней, а не по внешней
кромке.
Наряду с ручной правкой крупных и толстых листовых загото-
вок, листов и полос широкое применение получили пружинные и
пневматические молотки.
Правка листов и полос описана в работе (151.
Правка на правильных вальцах получила еще большее распро-
странение, чем правка на приводных молотках. Правка на вальцах
в силу непрерывности процесса наиболее производительна .хороша я
их наладка обеспечивает высокое качество правки.
Вальцы для правки могут быть двухвалковыми, четырехвалко-
выми и многовалковыми. Чем больше пар валков, тем выше качество
правки.
Для выпрямления листы или полосы пропускают через валки
несколько раз. Число проходов через валки зависит от степени
искривления и толщины листа или полосы, от механических свойств
материала.
Если правке предшествует рельефная формовка, заготовки соби-
рают по нескольку штук в пачки, сверху на них накладывают ша-
блон с вырезами по форме и положению элементов жесткости, а
снизу — лист. Такую пачку пропускают между валками листопра-
вйльного стана.
Для правки полос применяют специальные станки, работающие
на растяжение.
Рассмотренные способы правки охватывают главным образом
правку листов, полос и крупных штучных заготовок, полученных
304
вырезкой на штампах, отрезкой или вырезкой на ножницах. Мелкие
заготовки, полученные вырезкой на провал (без прижима) и в ком-
бинированных штампах последовательного действия, правят в штам-
пах или на специальных агрегатах. Правочный (рихтовочный)
штамп для плоских заготовок (рис. 174) состоит из двух массивных
плит, одна из которых крепится на столе пресса, а другая на пол-
зуне. Правку в штампах производят сжатием заготовки между
плоскостями верхней и нижней плит. Сила нажатия зависит от мно-
гих факторов. Чем больше поверхность выпрямляемой заготовки
и ее твердость, тем больше должна быть сила нажатия.
Рабочие поверхности плит правочных штампов изготовляют
трех типов: гладкие, точечные и вафельные.
Рис. 174. Рабочие поверхности штампов для рихтовки плитами:
а — гладкими; б — точечными; в — вафельными
Правочные штампы с гладкой рабочей поверхностью (рис. 174, а)
применяют для заготовок из мягких материалов (алюминия, мяг-
кой латуни, стали) в тех случаях, когда к точности правки не
предъявляют повышенных требований, а толщина детали более
1 мм.
Так называемые точечные правочные штампы (рис. 174, 6)
имеют на рабочей поверхности зубцы с углом профиля 60—90°
с притупленной вершиной. Высота зубцов, имеющих форму четы-
рехгранных пирамид, h. — (1 4- 2)S мм. Расстояние между ост-
риями двух рядом расположенных зубцов I = (1 -ъ 1,2)S.
Править на таком штампе можно только в том случае, если
острия зубцов верхней плиты будут расположены напротив зубцов
нижней плиты. При несоблюдении этого условия вместо правки,
если деталь малой толщины, получится только вдавливание зуб-
цов в материал. Правочные, точечные и вафельные штампы должны
иметь направляющие колонки.
Точечные штампы применяют главным образом для относитель-
но толстых заготовок средних размеров из материалов средней
твердости и твердых, требующих повышенной точности правки.
305
Их недостаток заключается в том, что на поверхности заготовки
остаются следы в виде ямок незначительной глубины.
Плиты вафельных правочных штампов (рис. 174, в) также имеют
зубцы, высота h которых равна толщине рихтуемой заготовки,
но вершины их срезаны и имеют площадку размером 6—15 мм2.
Применяются они для деталей такого же типа, как и точечные
штампы.
Кроме штампов с ручной загрузкой заготовок, широко исполь-
зуют штампы-полуавтоматы и автоматы.
Правку в штампах плоских заготовок лучше всего производить
на фрикционных или чеканочных прессах, от применения криво-
шипных и эксцентриковых прессов следует воздерживаться. Если
Рис. 175. Правка деталей, прошедших формоизме-
няющие операции
же применение их неизбежно, необходимо, чтобы ползун пресса был
снабжен предохранителем от перегрузки или под нижнюю плиту
был поставлен резиновый буфер. Отсутствие буфера или предохра-
нителя может привести’ к поломке пресса.
Усилие правки плоских заготовок Р в штампах для подбора
пресса находят по формуле
Р = Fq кГ,
где F — площадь детали в мм2; .
q — удельное давление для мягкой стали и латуни в кПсм2
(для гладких плит 5—10; для точечных плит 10—20; для
вафельных плит 20—30).
Кроме штампов, для правки плоских заготовок применяют спе-
циальные станки непрерывного действия. Эти станки представляют
собой стальные валки диаметром 150—300 мм, между которыми
и пропускают детали.
306
Помимо правки плоских заготовок, производят правку загото-
вок, подвергнутых гибке, вытяжке, отбортовке и тому подобным
формоизменяющим операциям.
В этом случае основная задача правки состоит в получении
повышенной точности и взаимного расположения отдельных по-
верхностей. При этом прав-
ку иногда называют калиб-
ровкой.
На рис. 175 показаны
схемы рабочих частей штам-
пов для деталей, прошед-
ших формоизменяющие опе-
рации. Детали, подвергну-
тые гибке (см. рис. 175),
правят за счет обжатия
всех плоскостей заготовки.
Детали, полученные вы-
тяжкой, обычно правят
растяжением, величина ко-
торого принимается не бо-
лее 3% (рис. 176).
Рис. 176. Правка после гибки и сварки
РАЗБОРТОВКА ОТВЕРСТИЙ
Под разбортовкой отверстия следует понимать увеличение пе-
риметра предварительно изготовленного отверстия за счет образо-
вания борта.
Разбортовку применяют в следующих случаях:
а) для сокращения технологического цикла при изготовлении
кольцевых деталей с фланцем взамен вытяжки с последующей от-
резкой дна (рис. 177, а);
б) для образования уступов в плоских деталях, необходимых
для нарезания резьбы, сварки или сборки;
в) для получения в сочетании с вытяжкой кольцевых деталей
и деталей класса колец и втулок с'фланцем (рис. 177, б);
г) для соединения деталей.
Разбортовкой могут быть получены борты круглые и некруглые
без преднамеренного утонения стенок и с утонением.
Процесс разбортовки без преднамеренного утонения стенок
происходит следующим образом. Опускаясь одновременно с ползу-
ном пресса, пуансон давит на часть плоской заготовки, расположен-
ной над отверстием матрицы. Под действием пуансона участки за-
готовки, лежащие на кромках матрицы и пуансона, подвергаются
сложному изгибу с растяжением. Процесс деформирования при
разбортовке заканчивается в момент, когда нижний торец пуан-
сона опускается ниже кромки борта на величину радиуса скругле-
ния пуансона.
307
При разбортовке отверстий происходит удлинение (растяжение)
волокон в тангенциальном направлении и уменьшение толщины
материала. При разбортовке круглых и овальных отверстий пла-
стическая деформация имеет место по всему периметру отверстия.
При разбортовке прямоугольных отверстий зона наибольшей пла-
стической деформации сосредоточена в основном в углах.
Рис. 177. Детали, получаемые разбортовкой
До разбортовки
В-----1----п
После разбортовки
В процессе разбортовки изменяется толщина материала. Наимень-
шая толщина получается у края борта и для круглых отверстий
рассчитывается по формуле
с ( d V’76 с
или Oj = (-=-) <5,
где d — диаметр отверстия под разбортовку в мм;
D — диаметр (средний) борта в мм.
Разбортовку производят на эксцентриковых, кривошипных,
гидравлических и фрикционных прессах.
Усилие разбортовки круглых отверстий цилиндрическим пуан-
соном для подбора пресса Р в кГ рассчитывают по формуле
Р — 1,1 л8оТ (Р — d) = 3,458ог (О — d)
или с учетом упрочнения металла при разбортовке
Р = 1,5л(О — d)SuT.
Для прямоугольных отверстий усилие разбортовки может быть
ориентировочно рассчитано по формуле
Р = Sgt |б,28гс (1 — + (а + b — 0,9гс) 7^$},
где а и b — размеры борта по осям симметрии в мм;
гс — радиус сопряжения стенок в мм;
г — радиус на пуансоне в мм.
308
Форма и размер отверстия под разбортовку зависят от харак-
тера разбортовки и формы поверхности, на которой она делается.
Если борт круглый, а поверхность, на которой он делается, пло-
ская, то отверстие под разбортовку круглое и его диаметр рассчи-
тывается с учетом последующих операций. Если имеется операция
обрезки, то с достаточной для практики точностью размер отверстия
под разбортовку находят по формуле (рис. 177, а)
d = D1 — |n(/' + |-) + 2A|;
d = D — 2 [Н — 0,43r — 0,725].
Если же обрезка не предусмотрена, то d находим по формуле
d = У Df — 2nDl (г + у) + 8 [г + 4У — 4/г (£>! — 2г — 5)
(обозначения, принятые в формулах, см. на рис. 177, а).
При разбортовке круглых отверстий на сферической поверхности
для получения равновысокого борта отверстие следует делать
овальным с направлением большей оси овала вдоль продольной оси
детали.
Размеры круглых отверстий на сферической поверхности под
разбортовку устанавливают опытным путем.
При разбортовке некруглых отверстий в заготовках, имеющих
отверстие, эквидистантное контуру получаемого борта, высота
борта получается неравномерной по периметру. Неравномерность
высоты борта по контуру можно уменьшить увеличением ширины
разбортовываемой части заготовки в участках, дающих при разбор-
товке отверстия уменьшенную высоту, эквидистантную контуру
борта, или, не изменяя формы отверстия, уменьшением радиуса
скругления рабочей кромки пуансона, разбортовывающей эту часть
заготовки. В обоих случаях форму отверстия или пуансона уста-
навливают опытным путем. Следует указать, что толщина стенок
по разбортованной кромке получается тоже неодинаковой.
Успешное проведение процесса разбортовки, как показали опыты,
зависит от способа получения отверстия под разбортовку. Отверстие
под разбортовку может быть получено пробивкой, сверлением, фре-
зерованием. Первый способ более производительный, но допускает
меньшую степень деформации при разбортовке из-за наклепа,
заусенцев и микротрещин, второй и третий — менее производи-
тельны, но допускают большую степень деформации. Для круглых
отверстий иногда прибегают к комбинированному способу, т. е.
вначале пробивают, а затем рассверливают пробитое отверстие.
Наибольшую допустимую высоту' борта для определенной кон-
фигурации отверстия и материала определяют максимально допу-
стимой степенью деформации или допустимым коэффициентом раз-
бортовки.
309
Коэффициент разбортовки для круглых отверстий определяй
отношением диаметров отверстий до и после разбортовки (cib
рис. 177, а), т. е.
d
m = D'
для круглых отверстий, получаемых из овальных отверстий (ра^
бортовка круглого отверстия на сферической поверхности), имее>
b + ^(a-b)
где b — меньшая ось овального отверстия в мм;
а — большая ось овального отверстия в мм;
D — диаметр отверстия после разбортовки в мм.
Коэффициент разбортовки зависит от механических свойсп
материала разбортовываемой детали и состояния материала у кромку
отверстия, т. е. способа получения, формы и размеров отверстие
под разбортовку, отношения толщины заготовки к диаметру отвер'
стия под разбортовку и формы рабочей части пуансона для разбор-
товки.
Влияние каждого из указанных факторов можно оценить сле-
дующим образом.
Чем выше относительное удлинение материала заготовки, тем
меньше коэффициент разбортовки. При установлении коэффициента
разбортовки необходимо учитывать состояние кромки разбортовы-
ваемой заготовки. Если кромка наклепана, что имеет место при из-
готовлении отверстия пробивкой, численная величина коэффи-
циента разбортовки при всех прочих равных условиях больше, чем
при изготовлении отверстия сверлением.
Из сказанного можно сделать следующий вывод: чтобы избежать
разрыва при разбортовке, особенно при предельном коэффициенте
разбортовки, в заготовках необходимо снимать заусенцы, а при
использовании заготовок толщиной более 3—5 мм применять от-
жиг для снятия наклепа с кромки заготовки после пробивки отвер-
стия. Для этой же цели рекомендуется принимать направление
разбортовки противоположным направлению пробивки.
При разбортовке прямоугольных и фасонных отверстий коэффи-
циент разбортовки незначительно отличается от коэффициентов
разбортовки круглых отверстий и определяется из выражения
тср = (0,850,9) т.
Чем больше относительная толщина заготовки, т. е. отношение
Sid для круглых отверстий и отношение минимального радиуса
криволинейного участка к толщине заготовки, т. е. rc/S, тем меньше
величина коэффициента разбортовки.
310
Коэффициент разбортовки при использовании сферического
пуансона при всех прочих равных условиях меньше, чем при исполь-
зовании цилиндрического пуансона.
В табл. 55 приведены значения коэффициентов разбортовки для
круглых отверстий, разбортовываемых цилиндрическим пуансоном.
При использовании на практике приведенных в табл. 55 значе-
ний коэффициентов разбортовки на кромке детали получаются
незначительные надрывы и трещины и значительно утоняется мате-
риал. Если надрывы и трещины недопустимы, а также если жела-
тельно иметь незначительное утонение стенки детали на кромке, не-
обходимо численную величину коэффициента увеличить.
Таблица 55
Коэффициенты разбортовки
Материал Коэффициент разбортовки
т mmin
Сталь мягкая с относительным удлинением 20—ЗО°/о 0,72 0,68
Сталь мягкая с относительным удлинением 20—25°/0 0,78 0,75
Латунь Л62, Л68 0,68 0,62
Алюминий й АМц 0,70 0,64
Титановые сплавы: ВТ1 в холодном состоянии . . 0,64—0,68 0,55
ВТ5 в холодном состоянии 0,85—0,9 0,75
ВТ1 при нагреве на 300—400° 0,6 —0,5 0,45
ВТ5 при нагреве на 500—600° 0,7 —0,65 0,55
Примечания: 1. Значения mmin следует принимать лишь в слу-
чаях, если отверстие под разбортовку получают сверлением.
2. Таблица составлена для относительной толщины заготовок
5 5
—— 100 < 5. Если 100 > 5, коэффициент разбортовки меньше на
5—15«/о-
3. Приведенные данные относятся к материалам толщиной S до
6 мм.
Исходя из принятых значений коэффициентов разбортовки, при-
водим формулу расчета высоты борта деталей с круглым отверстием,
которая может быть получена за одну операцию:
И = + 0,43г + 0.72S ;
H = h + r + S-,
D2^.d2_ 2Г1 [£) (л _ 2) + 2Г1 (л — 3)]
П~ 4D ’
гх = r + 0,5S.
311
Обозначения, приведенные в формуле, даны на рис. 177, 0
Все сказанное относилось к разбортовке плоских заготовок, т. у
к деталям, показанным на рис. 177, а. Если разбортовка испол|
зуется для увеличения высоты стенок у кольцевых деталей идет!
лей с фланцами, т. е. типа показанных на рис. 177, б, то необхЦ
димо выбрать коэффициент разбортовки и, кроме того, рассчитаТ
радиус закругления под разбортовку. Радиус закругления загс
товки под разбортовку зависит от толщины разбортовываемоп
металла:
при ...................S < 2 мм
при ..................S > 2 мм
/? = (3 -4- 5) S;
/? —(2-j-3) S.
После выбора радиуса закругления заготовки необходимо про-
верить, удовлетворяет ли выбранный радиус неравенству
R>
D — d — S
2
Высоту разбортовываемого участка рассчитывают по формуле
h = 4-0,577?,
или
, _ D2 — rf2 + 2/?! [£) (л — 2) — 2/?х (л — 3)1
П~ 4D ’
R^R +0,53.
Обозначения в формулах даны на рис. 177, б. При разбортовке
мелких отверстий, в которых будет нарезаться резьба, диаметр от-
верстия под разбортовку принимают равным d = 0,45 dx (dx — внут-
ренний диаметр резьбы в мм); наружный диаметр разбортовки d3 =
= d1 + 1,33 и высота разбортовки /7= (2 4- 2,5)3. Рассмотрен-
ные отверстия получали и после предварительной пробивки.
Для разбортовки мелких отверстий, особенно отверстий в мате-
риале большой толщины, т. е. когда
^<1,7^2
и разбортовываемая часть не получает должного оформления вслед-
ствие смятия краев стенки, необходимо совмещать пробивку и
разбортовку, придавая пуансонам одну из форм, показанных на
рис. 178, а—г. Особенностью пуансона, показанного на рис. 178, а,
является конусная вершина с углом 120° и диаметром у (dx — диа-
метр отверстия после разбортовки в мм).
Форма пуансона (см. рис. 178, б) представляет собой сочетание
цилиндра и конуса; она облегчает съем, но не обеспечивает полу-
чения цилиндрического отверстия.
312
Пуансон, показанный на рис. 178, в, заканчивается острием.
Угол конуса а для заготовок толщиной S > 1,5 мм равен 60°,
и для S < 1,5 мм он равен 55°. Пуансон направляется втулкой.
Матрица в этом случае имеет ступенчатую форму. В расточке диа-
метром D2 размещается весь борт детали. Форма пуансона, пока-
щиная на рис. 178, г, подобна показанной на рис. 178, б, но рабочая
полость матрицы выполнена конусной с углом 15°. Усилие разбор-
товки с помощью пуансонов, осуществляющих одновременно про-
бивку и разбортовку, в 2—2,5 раза больше усилия обычного пуан-
сона для пробивки отверстий под разбортовку.
Пуансоны на рис. 178, д, е используются при наличии предва-
рительно пробитых отверстий до 10 мм, когда требуется примене-
ние ловителя.
Рис. 178. Схема рабочих частей штампов для разбортовки
Разбортовка прямоугольных и овальных отверстий. Форму от-
верстия и высоту борта, получаемую за одну операцию, обычно
определяют опытом.
Максимальную высоту борта при прямоугольной разбортовке
можно рассчитать по формуле (обозначения даны на рис. 177, г).
Н,пах = Ry — Ro + 0,43r + 0,72S.
Разбортовка с утонением стенок. При разбортовке с утонением
стенок достижима более высокая степень деформации, чем при
обычной разбортовке, а это значит, что при одном и том же коэффи-
циенте разбортовки можно получить более высокий борт.
Высоту борта в этом случае рассчитывают по формуле
где Н — высота борта без утонения в мм;
Z — зазор между цилиндрической частью пуансона и
матрицы в мм;
hx — —часть высоты борта, не подвергаемая утонению, в мм;
— толщина стенки детали в мм.
313
Штампы для разбортовки. Разбортовочные штампы, как правило,
выполняют с направляющими колонками. Они бывают с прижимов
и без прижима. Штампы без прижима заготовки применяют прй
разбортовке крупных деталей, где нет опасности перетяжки заго
товки во время разбортовки, в остальных же случаях применяю?
штампы с прижимом. На рис. 179, а показан штамп для разбортовки
Штамп состоит из матрицы /, пуансона 2 и прижима (съемника)
3, действующего от пружинного или резинового буфера или ой
пневматической подушки (на рис. 179, а не показаны). Заготовка
фиксируется по ловителю на пуансоне. Диаметр ловителя paneij
Деталь
диаметру отверстия в заготовке. При опускании матрицы вниз
происходит процесс разбортовки, а при подъеме вверх — снятие
разбортованной детали с пуансона и выталкивание ее из матрицы.
Оригинально решена задача разбортовки двух отверстий, при-
чем борта направлены в штампе, показанном на рис. 179, б, в разные
стороны.
Штамп работает следующим образом. Заготовку, имеющую два
предварительно пробитых отверстия, надевают на ловитель 8 и
матрицу 5. Во время хода пресса заготовка до разбортовки фикси-
руется вторым ловителем 6 и прижимается прижимом 7. Затем
опускается верхняя матрица 9, а вместе с ней верхний пуансон 10,
которые одновременно разбортовываю^ два отверстия в противо-
положные стороны.
Съем разбортованной детали производится матрицей 5, связан-
ной через пальцы 4 с буфером пресса и выталкивателем 11.
314
Рис. 180. Рабочая часть штампа для
разбортовки с утонением
С верхней части штампа разбортованная деталь сбрасывается
прижимом 7, который через тягу связан с неподвижной поперечи-
ной пресса.
Рассмотренные штампы предназначались для разбортовки без
преднамеренного утонения стенок. Разбортовку с преднамеренным
утонением стенок производят в штампах (рис. 180, а) на прессах
двойного действия с сильным прижимом заготовки. Для разбортовки
используют обычные матрицы-кольца и ступенчатые пуансоны
типа показанных на рис. 180, б.
Первая ступень на пуансоне производит обычную разбортовку,
а последующие ступени — постепенное утонение стенок, а значит
и увеличение высоты борта штам-
пуемой детали. Допустимое уто-
нение борта за одну операцию
= 2,2 -г- 2,5.
Усилие для разбортовки с
утонением Р в кГ приближенно
рассчитывается по формуле
P = 3,45|~or(D — d),
где D — диаметр после раз-
бортовки в мм;
d — диаметр отверстия
под разбортовку
в мм;
S и Si—толщина стенок до
и после разбортов-
КИ В ММ.
Отбортовка-(наружная) применяется для полых дета-
лей с бортами небольшой высоты. Для получения четкого борта,
сопрягающегося с дном под прямым углом, высота его должна быть
не меньше И — (2,5 -5- 3)5.
Коэффициент отбортовки (наружной) для некруглых деталей при
сопряжении выпуклых и вогнутых участков принимают
тн ~ (0,9 ч- 1)т,
а при сопряжении вогнутых и прямолинейных участков
=||(1-ь1,1)т,
где R3 — радиус плоской заготовки в мм;
R6 — радиус борта в мм.
Наружная отбортовка выпуклого или вогнутого контура вы-
полняется на кривошипных прессах в инструментальных штампах,
315
конструкция которых подобна штампам с прижимом для неглубо1
кой вытяжки. Эта же отбортовка может выполняться в штампа»
с резиной на гидравлических или фрикционных прессах.
Наружная отбортовка широко применяется в автомобильной и
авиационной промышленностях.
Специальные виды отбортовки. К процессам по разбортовке
условно можно отнести процесс получения колец из заготовки типа
шайб. Последовательность процесса получения кольца из шайбы,
чаще называемого «выворачиванием», показана на
рис. 181. Шайбы имеют опору по внешнему диа-
метру DM; усилие пуансона прилагается по
внутреннему периметру шайбы с диаметром dM.,
Процесс выворачивания можно рассматривать
как поворот сечения шайбы вокруг точек, рас-
положенных по окружности. Диаметр этой ок-
ружности d0 является функцией ряда факторов,
которые связаны с физико-механическими свой-
ствами материала шайбы и геометрическими со-
отношениями инструмента.
Приближенно можно принять, что для пол-
ного выворачивания шайб из стали диаметр
этой окружности будет равен
d0 = (0,9 -ь 1,05) - dL).
При этом необходимо, чтобы было соблюдено
условие
= А = i,2-s-1,5,
Рис. 181. Разбор-
товка кольца Где а — заплечик (уступ) на пуансоне;
Ь — заплечик (уступ) на матрице.
Размеры шайбы рассчитывают по формулам, предложенным
А. В. Абрамовым, И. Н. Козловым, И. А. Саусканом:
8 = В — (0,5-j-I);
dm ~ 0,5 (DK + dK)
V
0.785S
(DK + dK)_
0,785s + rf“’
где S — толщина заготовки шайбы в мм;
В — толщина кольца в мм;
DK — наружный диаметр кольца в мм;
dK — внутренний диаметр кольца в мм;
316
V — объем штампуемого кольца в мм3',
(1Ш — внутренний диаметр шайбы заготовки в мм',
Du, — наружный диаметр шайбы заготовки в мм.
Чтобы избежать разрыва шайбы в процессе выворачивания,
необходимо
<1Ш 5*0,&DK,
а для осуществления выворачивания
Если это условие не соблюдено, т. е. ширина фланца меньше
1.5S, то вместо выворачивания произойдет обычное обжатие по
пуансону. В дальнейшем вывороченным кольцам путем выдавли-
вания или осадки придают требуемую форму.
Получение колец выворачиванием заготовок типа шайб в штам-
пах особой конструкции используется в производстве наружных
и внутренних колец радиально-упорных подшипников с наруж-
ными диаметрами 30—130 мм, обручальных колец и других кольце-
вых деталей (изделий).
ФОРМОВКА РАСТЯЖЕНИЕМ
Формовку растяжением (выпучивание) применяют для полу-
чения полых деталей путем растяжения сваренных колец предва-
рительно вытянутых заготовок (колпачков) или отрезков труб. На
рис. 182, а показаны детали, полученные формовкой растяжением.
Таким же путем получают фасонные колпачки, пустотелые детали
типа фляжек и др. Формовку и калибровку растяжением осущест-
вляют на гидравлических, кривошипных прессах простого действия
и прессах двойного действия в штампах с раздвижными пуансонами,
с резиновыми или жидкостными пуансонами, а также штамповку
взрывом с передачей давления газов непосредственно на заготовку
или с передачей давления на заготовку через жидкость.
На рис. 182, б показана схема штампа для формовки растяже-
нием, используемого для изготовления конических и фасонных
колец и калибровки цилиндрических колец. В этом штампе матрица
отсутствует. Штамп состоит из раздвижного пуансона 1, образующая
которого соответствует форме детали; конуса 2, нажимной плиты 3
и кольца 4 для подъема пуансона. С тем чтобы исключить гране-
ность формуемой поверхности при использовании штампов с раз-
движным пуансоном, на последний следует надевать резиновый
бандаж толщиной 1—2 мм или проводить формовку за два перехода.
Величина огранки зависит от степени деформации и количества
секторов у пуансона.
В тех случаях, когда формовка производится за два перехода,
на первом переходе пуансон не полностью разжимают. Затем
317
снимают давление пресса и поворачивают заготовку так, чтобы гра-
неные места попали на поверхность секторов, после этого осуще-
ствляют окончательную формовку.
В результате формовки растяжением изменяется толщина стенки
заготовки: чем больше степень деформации, тем больше утонение
стенок. При формовке фасонных-, ступенчатых и конических деталей
толщина стенок по сечению неодинаковая. Толщину стенки в наи-
более деформированной зоне ориентировочно можно найти по форт
муле
где S — толщина стенки у заготовки в мм-,
d —диаметр заготовки в мм;
dx —диаметр детали в мм.
- Предельная степень деформации за одну операцию для сплава
ЭИ435-10 составляет 12%, 6—8% для стали ЗОХГСА, до 18% для
«) 5)
Рис. 182. Детали, полученные формовкой растяжением
стали 1Х18Н9Т, стали 20, латуни, алюминия. Если детали калиб-
руют растяжением, то степень деформации должна быть 0,5—3%.
Длину заготовки под формовку находят из равенства объемов
заготовки и детали с учетом припуска на обрезку. При расчете
заготовки обычно утонение стенок детали не учитывают.
Процесс формовки- растяжением обеспечивает высокую точность
изготовляемых деталей. 1При отладке процесса необходимо учиты-
вать, что после снятия нагрузки происходит сокращение размеров
деталей вследствие упругих деформаций, а это значит, что их диа-
метр в конечный момент деформирования должен быть больше раз-
мера по чертежу. Величина упругой деформации (пружинения)
компенсируется увеличением размера пуансона по диаметру или
дополнительным опусканием разжимного пуансона по конусу.
818
Усилие пресса для формовки растяжением разжимным пуансо-
ном может быть рассчитано по формуле
Р = 2kLSuBn sin ,
где k — коэффициент, учитывающий влияние угла конуса и коэф-
фициента трения;
__ sin ос 4* И cos а
cos ос — р sin ос — р2 cos а*
В связи с тем, что количество секторов берется не менее 8 —12,
п sin j примерно равно л, тогда
Р = 2knLSae,
где а — угол конуса разжимающего пуансона в градусах;
И коэффициент трения сектора о конус и прижим;
п — количество секторов;
L — длина образующей заготовки в мм;
S — толщина стенки заготовки в мм;
се — предел прочности в кГ/мм2.
Формовка разжимными пуансонами производится на гидравли-
ческих, кривошипных или специальных прессах конструкции
НИАТ.
Исследование процесса формообразования деталей замкнутого
контура растяжением разжимными пуансонами приведено в работе
А. М. Абрамова (филиал ВИНИТИ, 1957).
Следует указать, что детали, показанные на рис. 182, а, можно
получить и методом формовки жидкостью. Этот метод, как правило,
используется для изготовления крупногабаритных деталей из мало-
прочных материалов. Для прочных материалов используется фор-
мовка электроискровым разрядом в жидкости (см. стр. 216) или
формовка взрывом.
Использование формовки растяжением позволяет в случае
изготовления кольцевых деталей получить значительную экономию
материала и снизить трудоемкость и затраты на оснастку-
Наилучшими способами сварки заготовок, подвергаемых фор-
мовке и калибровке, являются аргоно-дуговая, контактная и дуго-
вая, т. е. способы сварки, у которых зона термического влияния
наименьшая.
Размеры трубчатой заготовки для формообразования выбирают
следующим образом. Заготовка по диаметру должна вписываться
в диаметральные размеры детали. Длина образующей заготовки
определяется в зависимости от длины образующей стенки детали
по формуле
319
где L, — длина образующей заготовки в мм;
Ld — длина образующей детали в мм;
а — припуск на обрезку в мм;
е2 — средняя относительная деформация заготовки вдоль обра-
зующей, выбирается по наибольшей тангенциальной де-
формации ех; б2 — (0,4 т- 0,5)ех;
г — радиус сечения детали в месте наибольшей деформации;
г3 — радиус исходной заготовки в этом же сечении.
На ряде заводов формовка осуществляется на токарно-давиль-
ных станках. По сравнению с этим вариантом изготовления формовка
растяжением имеет преимущество как более производительный
процесс, в котором исключается тяжелый физический труд.
Для изготовления деталей за-
крытой формы применяют штам-
IV V
Рис. 183. Изготовление детали с использованием резинового пуансона
на операции VI
пы с резиновым или жидкостным пуансонами и жесткими матрицами.
Вследствие того, что размеры готовой детали закрытой формы
больше диаметра вытяжного ребра матрицы, необходим разъем
матрицы. Способ разъема выбирают в каждом конкретном случае
в зависимости от формы и размеров детали. Штампы с резиновым
пуансоном устанавливают на универсальных прессах и используют
для небольших деталей, требующих малой степени деформации при
формовке, а штампы с жидкостным пуансоном — для крупногаба-
ритных деталей и деталей, требующих значительной деформации.
Для них нужна специальная-установка.
Пример процесса изготовления деталей, когда для формовки
используется штамп с резиновым пуансоном, показан на рис. 183.
Диаметр dp и высота Н резинового цилиндра рассчитываются
по формулам инж. В. Н. Фролова:
^ = 0,985^-0,35; Н = ^,
где dCH — внутренний диаметр заготовки в мм;
S — толщина стенки в мм;
L —длина заготовки в мм.
320
Усилие формовки резиновым пуансоном ^рассчитывается по фор-
муле
с S D2
Р = 200^л-^ = 50гатв$ЯобУ,
Моб 4
где S — толщина стенки детали в мм\
Dоб —диаметр заготовки в мм.
Усилие пресса следует брать в 2—2,5 раза больше расчетного
усилия формовки.
Процесс формовки с помощью жидкости применяется не только
для изготовления деталей закрытой формы, но и широко исполь-
Рис. 184, Схема установки для гофрирования сильфонов
зуется для гофрирования сильфонов (рис. 184, а). В зависимости
от коэффициента формовки (гофрирования), т. е. отношения
применяют однократное 1,3^ или многократное гофрирование
(при -^^1,3^ с проведением промежуточных отжигов заготовок.
Гофрирование сильфонов проводится на специальных установках,
схема одной из них показана на рис. 184, б. Установка предста-
1‘1 А. Н. М^лов 321
вляет собой гидравлический цилиндр 1, шток которого сообщав’
поступательно-возвратные движения ползуну 2 и формующим кас-
сетам 3, смонтированным на направляющих скалках 6 головки 7
Головка 7 неподвижна и снабжена специальной цангой для закре-
пления заготовки 9, внутренняя полость которой через трубопроводы
и редукционный клапан 8 связана с гидравлической системой уста-
новки. В установке имеется гидравлический цилиндр 5, шток кото-
рого сообщает перемещение ползуну с клиньями 4, осуществляющими
базирование формовочных кассет. Цилиндры 1, 5 и полость головки
7 соединены с общим распределителем 10, который, в свою очередь,
связан с насосом трубкой. Процесс формовки заготовки разбивается
на три этапа. На первом этапе (рис. 184, в) жидкость подается
в цилиндр 1, внутреннюю полость заготовки и цилиндр 5, в резуль-
тате чего происходит первоначальное выпучивание заготовки. При
этом расстояние I между формующими кассетами сохраняется по-
стоянным благодаря введению между ними клиньев 4. На втором
этапе (рис. 184, а) клинья отводятся и под действием штока цилиндра
1 заготовка сжимается в осевом направлении. Одновременно проис-
ходит постепенное сближение формующих кассет, давление в по-
лости заготовки сбрасывается через редукционный клапан 8. Пос-
ледний этап — окончательное образование гофров (рис. 184, д).
Есть и другие устройства для гофрирования.
ОБЖИМ
Обжим — операция, цель которой изменить форму, а следова-
тельно, и поперечное сечение краевой части заготовки (отрезка
трубы или колпачка). В результате обжима краевая часть заготовки
принимает форму усеченного конуса, конуса и цилиндра или сферы
(рис. 185).
Деформирование заготовки при обжиме заключается в том, что
полая заготовка с обязательно ровным торцом вталкивается в мат-
рицу или матрица напрессовывается на заготовку, имеющую опору
со стороны торца. Рабочая полость матрицы имеет конфигурацию
штампуемой детали.
Наиболее характерные схемы штампов для обжима показаны
на рис. 186. Штампы подразделяются на штампы для свободного
_обжима и с подпорами заготовки.
Конструкция штампа на рис. 186, а наиболее проста и состоит
из матрицы 1 и втулки 2. Такие штампы выполняют в двух вариан-
тах. В первом варианте матрица подвижная, а во втором — матрица
неподвижная. В штампе на рис. 186, б кроме матрицы 3, секторов 4
и кольца 5 имеется плавающий обжимной стержень 6. Штамп на
рис. 186, в отличается от предыдущего. Он состоит из матрицы 7,
основания 8 и наружной втулки 9, получающей перемещение от
пружинного буфера (на рисунке отсутствует) через стержни 10.
Втулка 9 выполняет роль подпора. Штамп на рис. 186, г отличается
от только что рассмотренного тем, что внутрь заготовки заходит
322
обжимной стержень. Штампы первого типа (см. рис. 186, а) исполь-
зуют при малом обжиме краевой части заготовки. Если обжимают
конец заготовки, применяют штампы с подвижной матрицей; при
обжатии на цилиндр используют штампы с неподвижной матрицей.
Штампы второго типа (рис. 186, б) используют для деталей, обжи-
Рис. 185. Детали, получаемые обжимом
маемых на конус и цилиндр; штампы третьего типа.(см. рис. 186, в) —
для значительных обжатий заготовок, имеющих форму колпачка,
а четвертый тип штампа (рис. 186, г) — для этих же целей, но при
условии, что заготовка трубчатой формы.
Обжим производят на кривошипных, гидравлических, и как
исключение, на фрикционных прессах.
Рис. 186. Схемы рабочих частей штампов для обжима
Исследованию процесса обжима посвящены работы А. Надаи,
Г. Зоннатага, Е. А. Попова, Ю. А. Аверкиева, Е. В. Крейна, В. Н.
Фролова, М. Н. Горбунова и автора данной книги.
Для расчета усилия обжима Р деталей типа показанных на
рис. 185, а при условии неизменности толщины стенки заготовки
в процессе обжима Е. А. Попов предложил формулу
P = fc[l,bTL>Sor(l— -^(l+Hctga)^].
11*.
323
При расчете усилия обжима деталей типа показанных на
рис. 185, б в приведенную выше формулу следует ввести величину
дополнительного усилия для компенсации изгибающего момента на
кромке матрицы:
Р = / 1 — 4А (1 +pctga) —-—h
(’ ' \ D Jv ' cos a 1
l,82crys^ [d + rM (1 — cosa)J)
-----------------------(k,
I'm--------------------J
где D — средний диаметр заготовки до обжима в мм;
S — толщина стенки заготовки в мм;
d — диаметр обжатой части детали в мм;
ит — условный предел текучести в кГ/мм*;
р — коэффициент трения на поверхности контакта заготовки
и матрицы;
a — угол конуса матрицы в град;
от — сопротивление деформированию материала заготовки,
упрочненного обжимом, в кГ/мм? (приближенно можно
принять равным пределу прочности ов);
S] — толщина стенки на кромке детали после обжима в мм;
гЛ1 — радиус кромки матрицы в мм;
k — скоростной коэффициент; при работе на кривошипных
прессах k = 1,15.
Высоту заготовки, необходимую для получения обжатой части
детали, находят из условий равенства объемов заготовки и обжа-
той детали по одной из формул, приведенных в табл. 56 (формулы
выведены Ю. А. Аверкиевым).
В процессе деформирования в обжатой части заготовки утол-
щается стенка. Наибольшая величина утолщения Sx будет по краю
заготовки:
Sj = S j/"~ мм,
где S — толщина стенки заготовки в мм;
D — наружный диаметр заготовки в мм;
d — диаметр отверстия в обжатой части в мм.
Число обжимных операций определяют по формуле
п lg d ~ !g (??|хД)
lg mcp
d
где ;
d — диаметр после обжима в мм;
D — диаметр до обжима в мм;
тср — средний коэффициент обжима; на каждой операции
d, dn
Met) = И Т. д.
cf> D dr м
Величина тср зависит от механических свойств штампуемого
материала, соотношения диаметра и толщины стенки, конструкции
324
Таблица 56
Формулы для расчета высоты заготовки при ‘обжиме
Формула Рисунок
D2 — d2 / п /7=1,05 hx + - 1 + [ * 1 8D sin а \ | 1 d / 185, а
t-Z 1 & Г й 1 Г 1 /1 1 1 И = 1,05 hy -- h 1/ . 1 -Г L г D ' 8D sin а \ | (Л — высота обжатой части детали, конус и диаметром d в мм) /4)] цилиндр 185, б
(/?! — высота цилиндра в мм) 185, в
штампа, геометрии рабочей полости матрицы, коэффициента трения
на поверхности контакта.
Ориентировочно коэффициент обжима может быть принят в со-
ответствии с табл. 57.
Таблица 57
Коэффициенты обжима
Материал детали Без подпора Тип штампа С подпором снаружи С подпором снаружи и изнутри
Сталь мягкая 0,70—0,75 0,55 0,60 0,30—0,35
Латунь Л62, Л68 0,65—0,70 0,50-0,55 0,27—0,32
Алюминий и АМн 0,68—0,72 0,53—0,57 0,27—0,32
Дуралюмин: отожженный 0,73—0,80 0,60-0,63 0,35—0,40
закаленный 0,75—0,80 0,68—0,72 0,40—0,43
заготовки в штам-
Рис. 187. Последовательность
изготовления детали:
/ — III — операции
Из приведенных данных следует, что
пах с устройствами, ограничивающими
складкообразование, дает возможность
значительно уменьшить численную вели-
чину коэффициента обжима, а значит
значительно сократить диаметр заготов-
ки за одну операцию. В качестве смаз-
ки при обжиме латуни применяют мыль-
ный раствор, а при обжиме стали —
омеднение или холодное фосфатирова-
ние с мыльным раствором.
Пример технологического процесса
изготовления детали, требующей операции обжима при условии,
что она осуществляется в инструментальных штампах, приведен
на рис. 187.
' 325
В описываемом процессе последовательность изготовления де-
тали следующая: вырезка кружка и первая вытяжка колпачка со
сферическим дном (I), вторая вытяжка колпачка (II), обезжиривание,
промывка и сушка, обрезка, обжим (III), обрезка после обжима.
В случае, когда необходимо обжать заготовки на значительную
величину, следует применять штампы с местным электроподогревом
и охлаждением. Как показали опыты, при угле наклона образую-
щей матрицы 15—20° можно производить обжим со степенями де-
формации 0,27—0,3. В заключение отметим, что обжим можно
осуществлять не только на прессах и штампах, но и на ротацион-
ных машинах.
ЗАВИВКА КРАЕВ
Завивка краев (закатка) на вытяжных деталях — операция,
цель которой увеличить жесткость борта тонкостенных деталей.
/, 2 — соответственно деталь / и 2; 3 — изделие
В зависимости от масштаба производства и главное размеров
детали завивка осуществляется в штампах на эксцентриковых и
кривошипных прессах или роликами на специальных закаточных
станках. На рис. 188, а, б показаны примеры выполнения рабочей
части штампов для завивки.
Завивка осуществляется давлением пуансона на торец полой
заготовки, в результате чего материал, заворачиваясь, образует
борт требуемой формы.
Профиль рабочей части пуансона и матрицы обычно определяют
опытным путем.
Глава
седьмая
КАЛИБРОВКА, ЧЕКАНКА,
КЕРНЕНИЕ, КЛЕЙМЕНИЕ,
ВЫСАДКА, ПРЕССОВАНИЕ
И ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
КАЛИБРОВКА
Калибровка — операция, заключающаяся в обжатии до задан-
ного размера части заготовки или всей заготовки между рабо-
чими полостями штампа. Калибровку производят на фрикционных
и специальных чеканочных прессах.
Различают три вида калибровки: плоскостную, объемную и
комбинированную.
При плоскостной калибровке обжатию подвергаются отдельные
плоскости заготовок, полученных литьем, горячей штамповкой
или обработкой резанием, лишь в одном вертикальном направлении
для получения заданной толщины. Плоскостная калибровка ха-
рактеризуется свободным течением материала в направлениях,
перпендикулярных к усилиям, воздействующим на заготовку. Сте-
пень осадки по высоте при плоскостной калибровке обычно не пре-
вышает 5—10% начального размера заготовки.
Объемная калибровка в отличие от плоскостной заключается
во всестороннем обжатии заготовки или части ее; при этом избы-
точный материал вытесняется в заусенец, для чего между рабочими
плоскостями штампа предусматривается зазор.
Комбинированная калибровка всегда состоит из двух, операций.
На первой операции заготовка подвергается объемной калибровке;
по отдельным наиболее точно обрабатываемым поверхностям оста-
вляют припуск, равный 0,2—0,3 мм. На второй операции этот при-
пуск удаляют в процессе плоскостной калибровки.
При калибровке деформация материала происходит неравно-
мерно по высоте и по ширине. Так, при плоскостной калибровке
слои материала, расположенные у краев заготовки, деформируются
сйльнее средних слоев. Вследствие этого после калибровки толщина
детали получается неравномерной. Выпуклость торца /, особенно
заметную у сплошных заготовок с большой площадью (рис. 189, а),
можно предотвратить, если калибровку плоскостей производить
плитами с выпуклыми рабочими поверхностями Выпуклость торца
имеет место и при калибровке кольцевых заготовок, но в меньшей
степени, чем у сплошных.
При калибровке, помимо искажения формы торца калибруемой
поверхности, искажается форма детали в направлении, перпенди-
327
кулярном к направлению обжатия. При калибровке рычага
(рис. 189, б) головки приобретают эллиптическую форму; начальное
расстояние Zo между головками увеличивается до величины I. Кроме
указанных искажений, при калибровке двуплечих рычагов (189, в)
искажается начальный угол (угол а0 увеличивается до а). Величина
искажений устанавливается опытным путем.
Рабочая часть штампа для плоскостной калибровки показана
на рис. 190, а и состоит из двух плоских или ступенчатых плит
Рис. 189. Искажение формы заготовки при калибровке
1 и 2. Штамп для объемной калибровки аналогичен штампу для
плоскостной калибровки и отличается от него исполнением рабочей
части (рис. 190, 6).
Усилие, потребное для калибровки, зависит от ряда факторов,
основными из которых являются механические свойства материала
детали, подвергаемой калибровке, величина осадки, конфигурация
детали, необходимая точность калибровки и условия течения мате-
риала. Чем выше предел прочности при разрыве материала детали,
Рис. 190. Рабочие части штампов для калибровки
тем выше усилие калибровки; чем больше величина осадки, тем
выше усилие калибровки. Детали сложной конфигурации, осо-
бенно с переменным сечением и ребрами жесткости, требуют боль-
шего усилия калибровки; чем больше площадь калибруемой де-
тали, тем затруднительнее течение материала, а следовательно,
требуется более высокое усилие калибровки, и, наконец, чем выше
точность калибровки, тем выше усилие при всех прочих равных
условиях.
328
Ориентировочно усилие пресса Р в кГ' и работу А в кГ -м для
плоскостной и объемной калибровки рассчитывают по формулам
Р — Fq\ А = О.б/5/?,
где F — начальная площадь поверхности калибровки в лш2;
q — удельное давление в кГ/мм2 (по табл. 58);
h .— рабочий ход в м.
Калибровка может быть осуществлена при условии, что удель-
ные давления менее 300 кГ/мм2, так как при больших давлениях
стойкость штампов неудовлетворительна.
Характер протекания процесса калибровки; требуемое усилие и
качество деталей после калибровки зависят от состояния поверх-
ностей заготовок, поступающих на калибровку, и величин припу-
сков и допусков. Поверхность заготовок должна быть без следов
грязи, окалины или ржавчи-
ны. В противном случае зат-
рудняется течение материала,
а следовательно, и заполнение
рабочих полостей штампа и
наступает быстрый износ ра-
бочих поверхностей штампов.
Заготовки очищают травле-
нием, обкаткой в барабанах
или обдувкой в пескоструй-
ных камерах.
Перед очисткой поверхно-
стей стальные заготовки, со-
держащие более 0,4% угле-
рода, а также стальные заго-
товки, требующие значитель-
ного обжатия, независимо от
содержания углерода должны
Таблица 68
Материал калибруе- мой детали q при калибровке в кГ[мм*
плоско- стной объемной
Алюминиевые сплавы АМц, Д1, Д6 ' Сталь: 100 120 140—170
10 и 15Х 130—160 180—220
20 и 25 180—220 250- 300
35, 40, 45, ЗОХГСА 250—300 300- 350
Жароупорная 250—300 300—350
быть подвергнуты отжигу. Если
калибруют за несколько операций, то независимо от материала
для снятия наклепа после каждой операции калибровки необ-
ходим отжиг для восстановления пластичности.
Припуски на калибровку задаются только в направлении обжа-
тия. Припуски на калибровку меньше припусков на механическую
обработку резанием (фрезерование, строгание и т. д.). Чем меньше
величина припуска на калибровку, тем больше стойкость штампов,
ниже усилие и выше точность детали после калибровки. Припуск
на калибровку складывается из номинального припуска и допуска
на заготовку под калибровку. Припуски и допуски на заготовку
под калибровку (отливку, горячую штамповку и т. п.) должны на-
значаться исходя из того, чтобы при минимально допустимой тол-
щине штампуемой детали припуск составлял 0,2—0,3 мм, а при
максимально допустимой толщине штампуемой детали не более
0,8 мМ для точной калибровки и 2,0 мм для грубой.
329
Зная величину припуска, можно рассчитать размер заготовки
в направлении обжатия по формуле
Д max := Л Ч" 2 -|- Д ММ,
где h — наименьший размер детали в мм;
Z — припуск на калибровку в мм;
Д — допуск на заготовку под калибровку в мм.
Размеры заготовок в направлении, перпендикулярном к направ-
лению обжатия, должны быть несколько меньше этих же размеров
деталей. Уменьшенные размеры заготовки в направлении, перпен-
дикулярном к обжатию, нельзя определить из условия равенства
объемов заготовки и детали (в целом или в части), так как увели-
чение этих размеров при калибровке по всему контуру неодина-
ково. Уменьшение размеров заготовки не должно превышать ми-
нусовый допуск на размер детали после калибровки. Очевидно,
что при этих условиях размер детали будет находиться в допус-
тимых пределах, если даже не произойдет его увеличения при ка-
либровке. Размеры заготовок, перпендикулярные к направлению
обжатия в случае плоскостной калибровки, и размеры заготовок
для объемной калибровки устанавливают опытным путем.
Прежде чем рекомендовать значения припусков и допусков на
заготовки, подлежащие калибровке, рекомендуется сортировать их
на группы по толщине через 0,1—0,2 мм для плоскостной калибровки
и до 0,1 мм для объемной. Для каждой размерной группы заго-
товок должен быть соответственно отрегулирован пресс (расстоя-
ние между рабочими поверхностями штампа по вертикали). Это
способствует повышению точности калибровки и увеличению стой-
кости калибровочных штампов.
Величины припусков и допусков для калибровки зависят от
конфигурации детали, подвергаемой калибровке, размеров в на-
правлении обжатия и в направлении, перпендикулярном к обжа-
тию, и точности калибровки.
В табл. 59 и 60 приведены припуски на калибровку и допуски
на размеры заготовок, составленные по данным В. Н. Степанова,
и указаны две степени точности калибровки: обычная и повышенная.
При обычной точности калибровки основным требованием является
получение гладкой поверхности детали.
В случаях, когда требуется повышенная точность и высокое
качество поверхности, следует производить калибровку за две опе-
рации. Первая калибровка обычно осуществляется без смазки, и за-
готовка осаживается на половину припуска под калибровку; вто-
рая калибровка производится со смазкой до заданного размера.
Установлено, что калибровка смазанных деталей дает худшие
результаты по чистоте поверхности, так как частицы масла, за-
полняющие «карманы» на поверхности, препятствуют сглажива-
нию неровностей.
ззо
Таблица 59
Припуски и допуски на размеры стальных заготовок
для деталей типа зубчатых колес, дисков, втулок, крестовин и т. д.,
подвергаемых калибровке
Диаметр детали в мм Размеры по толщине (в направлении обжатия) в мм
До 18 18—50 50-120
Припуск на калибровку Z Допуск на размер заготовки Д Припуск на калибровку Z Допуск на размер заготовки Д Припуск на калибровку Z , Допуск на размер заготовки Д
обычная точность повышен- ная точ- ность обычная 1 точность повышен- ная точ- ность обычная точность повышен- ная точ- ность
До 30 0,3 0,1 0,4 .— ,
30—50 0,4 0,2 0,5 од 0,25 0,6 — — —
50-80 0,5 0,25 0,6 0,6 0,3 0,8 0,8 0,4 1,о
80—120 0,6 0,3 0,8 0,8 0,4 1,0 1,0 0,5 1,2
Примечание. Заготовки получены горячей штамповкой.
Таблица 60
Припуски и допуски на размеры стальных заготовок
для деталей типа шатунов, рычагов, кронштейнов, коромысел,
лопаток и т. д., подвергаемых калибровке
Длина деталей в мм Размеры по толщине (в направлении обжатия) в мм
До 10 10—30 30—80
Припуск на калибровку Z Допуск на размер заготовки Д Припуск на калибровку Z Допуск на размер заготовки Д Припуск на калибровку Z Допуск на размер заготовки Д
обычная точность повышен- ная точ- ность обычная 1 точность повышен- । ная точ- ность обычная точность повышен- ная точ- ность
До 30 0,30 0,10 0,40 0,40 0,20 0,59
30 -80 0,40 0,20 0,50 0,50 0,25 0,60 0,60 0,30 0,8
80—120 0,50 0,25 0,60 0,60 0,30 0,80 0,80 0,40 1,0
120—180 0,60 0,30 0,80 0,80 0,40 1,00 1,00 0,50 1,2
Примечание. Заготовки получены горячей штамповкой.
При калибровке в качестве смазки применяют смесь парафина
и машинного масла или стеарина, вазелина и хозяйственного мыла,
или рыбьего жира и стеарина.
Точность и качество поверхности после калибровки зависят
от мощности и состояния пресса, качества и точности изготовле-
331
ния штампа, точности установки и наладки и колебания разме-
ров припуска на калибровку. Отклонения по высоте при калибровке
при обычной точности составляют от ±0,1 до ±0,25 мм, а при
повышенной точности от ±0,05 до ±0,15 мм. Отклонения на раз-
меры деталей в плоскости, перпендикулярной к направлению об-
жатия, зависят от размера детали (диаметра или ширины) и отно-
шения толщины детали к диаметру или к ширине (чем больше это
отношение, тем меньше отклонение) и колеблются для обычной точ-
ности калибровки от +2,0_О15 до -|-1,0_о,5 мм и для повышенной
точности от -|-1,2-0,3 до +0,8_о з мм. Шероховатость поверхности
при калибровке соответствует 6—7-му классу (ГОСТ 2789—59).
ЧЕКАНКА, КЕРНЕНИЕ, КЛЕЙМЕНИЕ
Чеканка — операция, цель которой получить на поверхности
детали выпукло-вогнутый рельеф. Чеканку производят на специ-
альных чеканочных, фрикционных и гидравлических прессах в за-
крытых штампах. Различают чеканку открытую, т. е. без ограни-
чения растекания металла в стороны, и закрытую, осуществляе-
мую в замкнутую полость штампа. Усилие пресса Р в кГ для че-
канки рассчитывают по формуле
где q — удельное давление, принимаемое в зависимости от мате-
риала детали и сложности рельефа 120—300 кПмм\
F — площадь заготовки, на которой штампуется рельеф, в мм2.
Кернение, т. е. разметка отверстий под сверление при помощи
керновочных штампов, применяется в серийном и массовом произ-
водствах на приборостроительных, главным образом часовых, за-
водах при изготовлении мелких плоских деталей с большим коли-
чеством отверстий и сложной сеткой их расположения, толщиной
менее 3 мм для стали и менее 5 мм для латуни в тех случаях, когда
отверстия не могут быть получены пробивкой. При кернении от-
падает необходимость сверления по кондукторам, что значительно
облегчает операцию сверления и увеличивает ее производитель-
ность. Угол керна меньше угла при вершине сверла и обычно ра-
вен для латуни 80°, а для стали 90°. Потребное усилие пресса Р
в кГ для кернения ориентировочно можно рассчитать по эмпири-
ческой формуле
Р = 50d,
где d — диаметр отпечатка керна в мм.
Клеймение, т. е. штамповка цифр и делений, в зависимости от
типа поверхности детали (плоской или сферической) осуществля-
ется в штампах на прессах или специальных станках.
332
Для клеймения применяют открытые штампы с гладкой мат-
рицей, если высота ральефа (буквы, цифры) меньшей = (0,3-е 0,4)8,
а если h больше, то на матрице делают углубление.
ВЫСАДКА
Высадка имеет целью за счет перераспределения материала по-
лучить на плоских, гнутых и вытянутых заготовках или заготов-
ках из прутка местное утолщение той или иной формы.
На рис. 191, а и б показаны две полые детали, полученные вы-
садкой. Часть высоты заготовки длиной L, необходимой для полу-
чения бурта высотой h и толщиной /С, рассчитывают по формуле
т (D2 — d2) h
D2 — d2 '
Число операций высадки зависит от размера высаживаемого
бурта (К и й) и толщины заготовки 8. Если К > 1,5S, a L = (2-е-
-е2,5)8 или К 1,58, a L = (2,5ч-2)8, высадка производится без
Рис. 191. Заготовки и детали, полученные высадкой
нагрева за одну операцию. При больших значениях этих парамет-
ров необходимы нагрев заготовки или высадка -за несколько опе-
раций.
Холодная высадка головок винтов, заклепок и им подобных
деталей обычно осуществляется на холодновысадочных автоматах
или в штампах на эксцентриковых и кривошипных прессах.
Для высадки используют калиброванный материал преимуществен-
но круглого сечения: сталь от 08 по 45, 20Х, 40Х, ЗОХГСА, ШХ9,
ШХ15, 1Х18Н9Т, У10А, дуралюмин марок Д1 и Д17, латунь
ЛС59, Л62, Л68, медь и др.
В зависимости от характера высадки (головки, внутренней по-
лости и т. д.) последняя осуществляется за одну операцию, но
с одним, двумя, тремя и более переходами или за несколько опе-
раций. Иногда вместе с высадкой производят и другие переходы:
редуцирование, обрезку и др.
При определении числа переходов (операций) высадки стан-
дартных стержневых деталей можно пользоваться данными табл. 61.
333
Таблица 61
Относительные размеры высаживаемой части заготовки
и высаженной головки
Число переходов Hdm т D/1 Did т
1 2,5 4,5 2,2
2 2,5-5 4,5—8,5 2,2—2,6
3 5—8 8,5—10 2,6-4
Значения I для наиболее часто встречающихся типов головок
приведены в табл. 62. В ряде случаев при l/dm < 2,5 высадка про-
изводится за два перехода. Это имеет место, когда к точности го-
ловки предъявляются повышенные требования или когда головка
относится к разряду плоских, т. е. при ^^>4,5.
В тех случаях, когда высадка осуществляется за два или три
перехода, на первых переходах головке придают коническую форму.
Рис. 192. Схема промежуточного пере-
хода при двухударной высадке:
I — матрица; 2 — пуансон; 3 — упорный
палец; 4 — пуансон второго перехода
Размеры промежуточных пе-
реходов (рис. 192) находим из
формул:
для первого перехода при
а — 6°
DK1 = yo,4V + d* — 0, In;
для второго перехода при
а = 12°
DKS = + — 0,2n.
Высота рабочей полости пу-
ансона составляет
H = l(DK-dK)ctg(^-б),
где DKl и DKi — диаметры конусов первого и второго переходов;
V — объем деформируемой части заготовки;
dK — диаметр цилиндрического отверстия конического
пуансона или наименьший диаметр заготовки
п — недоход конического пуансона до основной плос-
кости;
а — угол конуса;
6 — половина допуска на угол а конуса.
Величины DK для наиболее часто изготовляемых крепежных де-
талей приведены в табл. 63.
334
Таблица 62
Формулы для расчета длины заготовки, идущей на
образование головки при высадке болтов, винтов и заклепок
Форма головки
и формулы
Форма головки
и формулы
2Л {|£)з + й2)
Потайная
l=^(D* + Dd + d*)
Полупотайная
~djn'
L-i J
+4г(о,+“+‘,,)
Плоская цилиндрическая
Шестигранная
Примечание.
dm— диаметр заготовки в мм;
D — диаметр головки в мм;
h — высота головки в мм;
I—длина заготовки, необходимая для высадки головки,
/ = ЛЕ_
где V—объем высаживаемой головки.
335
Таблица 63
Формулы для расчета диаметра большего основания конуса
рабочей полости пуансонов при многопереходной высадке
Высадка на холодновысадочных автоматах производится в цель-
ной или разъемной матрице. Цельную матрицу применяют при
длине стержня менее 8d, а разъемную — при длине стержня более
Рис. 193. Редуцирование
заготовки под резьбу
8d (d — диаметр стержня).
Если диаметр резьбы должен быть ра-
вен или меньше диаметра стержня болта
(винта), участок, на котором должна быть
резьба, подвергается редуцированию до
диаметра d2 (рис. 193). Редуцирование про-
изводится одновременно с высадкой или
одновременно с обрезкой граней, или как
отдельная операция. Примеры последовательности переходов при
высадке крепежных деталей приведены на рис. 194, а—в. Более
подробные сведения по высадке крепежных и специальных деталей
приведены в работах [40, 57]. Иногда высадку производят с на-
гревом (электровысадка); это позволяет осуществить большую сте-
пень деформации за один переход.
Усилие высадки крепежных деталей ориентировочно может
быть найдено по формулам, приведенным в табл. 64.
Конструкции инструмента для холодновысадочных автоматов
описаны Г. А. Навроцким г.
1 Холодная высадка деталей на прессах-автоматах. М., Машгиз, 1955.
386
Таблица 64
Формулы для определения деформирующих усилий Р при
холодной высадке и холодной объемной штамповке
Процесс формирования Формула
Высадка головок в виде тел вращения Р= 20^(1-1-0,05-^— \f. \ ,1прив / Приближенная формула Р = 0,5oTZJ2 (ат — в кГ(мм2, D — в см)
Высадка шестигран- ных головок Р = 0.785Z52 (1 +0,2 + 0,06 , где Ош — приведенный диаметр головки в мм; ^ш='|/'о,785-^
Примечание. аТф — истинное сопротивление деформированию с учетом упрочнения; D— диаметр головки; hnt)Ue — приведенная высота Id2 головки; hnpuB = ; 1—длина высаживаемой части заготовки; dm — исходный диаметр заготовки.
Номенклатура деталей, получаемых холодной высадкой, может
быть расширена, особенно за счет более широкого использования
многопозиционных холодновысадочных автоматов последователь-
ного действия или специальных многопозиционных штампов на
универсальных прессах. (Особенность этих штампов состоит в том,
что нижняя часть штампа, в которой установлены матрицы, пово-
ротная.
На рис. 195, а показан автоматический револьверный штамп
для двухсторонней высадки латунного полупустотелого винта.
Штамп двенадцатипозиционный, заготовки в штамп подаются из
бункерного загрузочного устройства (на рисунке отсутствует).
В верхней части штампа закреплены пуансоны, а в нижней —
матрицы. Матрицедержатель вместе с матрицами получает при каж-
дом ходе пресса поворот на 30° специальным механизмом, состоя-
щим из штока 3 со спиральным пазом, втулки 2 с пальцем 6, за-
ходящим в паз штока, и собачкой 5, сцепленной с храповым коле-
сом 4, установленным на матрицедержателе J.
При рабочем ходе ползуна пресса вниз, а значит, и верхней
части штампа шток 3, в пазу которого находится палец 6, повора-
чивает-втулку 2 на угол 30°; втулка с помощью собачки 5, вошед-
337
Рис. 194. Примеры последовательности высадки крепежных и конструкционных
деталей на холодновысадочных автоматах
Рис. 195. Миогопозиционный автоматический штамп для высадки полупустоте--
лого винта:
а — общий вид; б — развертка
шей в зацепление с зубом храпового колеса 4, поворачивает колесо,
а вместе с ним и матрицедержатель 1 с матрицами.
При обратном ходе ползуна пресса вместе с верхней частью
штампа шток 3 возвращает втулку 2 в исходное положение, при
этом матрицедержатель остается неподвижным. Чтобы исключить
возможность перебега матрицедержателя на угол более 30°, в верх-
ней части штампа установлен ловитель, заходящий в соответствую-
щие отверстия матрицедержателя.
Последовательность работы штампа проследим по схеме, при-
веденной на рис. 195, б. На первой позиции заготовку загружают
в матрицу 10, после чего заготовка поступает на вторую позицию
высадки головки. При рабочем ходе ползуна пресса вниз державка
8 давит на торец матрицы 10 и последняя перемещается вниз вместе
с заготовкой. Заготовка, встречая на пути пуансон 11, осаживается,
образуя головку; одновременно пуансон 9, закрепленный в дер-
жавке верхней части штампа, рихтует торец заготовки и произво-
дит центровку. При обратном ходе ползуна пресса вверх втулка 12
пружиной 13 возвращает матрицу 10 в исходное положение. За-
тем (после поворота обоймы с матрицами) заготовка поступает на
третью позицию — предварительную высадку отверстия в стержнг.
На высадке отверстия втулка 12 за счет разности усилий сжа-
тия пружин 13 и 7 (верхняя пружина 7 сильнее нижней 13) пере-
мещает матрицу с заготовкой на опорный пуансон 15. Когда за-
готовка придет в соприкосновение с пуансоном 15, перемещение
матрицы прекратится, пружина 7 при дальнейшем ходе ползуна
пресса сожмется, и пуансон 14 произведет высадку отверстия в
стержневой части заготовки. Аналогично производится работа
и на последующих позициях — до десятой. На десятой позиции,
кроме высадки отверстия, высаживается шлиц в головке. На один-
надцатой позиции толкатель выталкивает изготовленную деталь
через отверстие нижней плиты в тару.
Заготовки для высадки отрезают на специальном отрезном
штампе, после отрезки галтуют в барабане, а затем обязательно
отжимают. Подача заготовок в штамп может быть ручной и авто-
матической. В последнем случае пресс снабжается бункерным за-
грузочным устройством. На подобном штампе могут быть высажены
и пустотелые заклепки.
Для высадки полупустотелых заклепок используют и специ-
альные автоматы.
Штамп-автомат (конструкции И. Н. Чаброва) для высадки по-
лупустотелых заклепок показан на рис. 196, а. В этом штампе
полупустотелая заклепка изготовляется из прутка.
Порядок изготовления следующий: подача прутка на заданную
величину до упора, отрезка заготовки, четыре перехода двухсто-
ронней высадки (высадка головки с одновременной высадкой глу-
хого отверстия) и выталкивание готовой заклепки (рис. 196, б).
Штамп работает следующим образом. При подъеме верхней части
339
штампа рейка 7 поворачивает зубчатое колесо 8, свободно сидя-
щее на валу, которое через двухзубую муфту 9, жестко связанную
с валом, передает одностороннее вращение последнему. Вал выпол-
нен как одно целое с червяком 1. Вращение червяка передается
а — общий вид; б — последовательность высадки
червячному колесу 2 и закрепленному на нем диску 3, выполняю-
щему функции матрицы. В диске имеется 40 отверстий, диаметр
которых равен диаметру стержня заклепки. Высадка, как ука-
зывалось, осуществляется за четыре перехода. Пуансоны, осу-
ществляющие высадку внутренней полости заклепки, закреплены
в верхней части штампа. Головка заклепки оформляется снизу,
для этого в нижней части штампа установлены четыре нижних
340
пуансона 15 и стержни с головками' 13, регулирующие удар каж-
дого из них и действующие через качающиеся рычаги 14. Подача
материала осуществляется в момент рабочего хода верхней части
штампа. На рейке 7 закреплен палец, 5, который нажимает на
рычаг 4 с собачкой, а последняя сцеплена с храповым колесом,
скрепленным с зубчатым колесом 6, которое сидит на валу 16.
Зубчатое колесо 6 сцеплено с зубчатым колесом 11, которое сидит
на валу 12. На противоположных концах валов 16 и 12 сидят ро-
лики 10, они захватывают материал и подают до упора. Когда
диск 3 поворачивается, от поданного прутка отрезается заготовка
нужной длины. Возврат рычага с собачкой в исходное положение
в момент подъема верхней части штампа производится пружиной.
Производительность штампа ПО шт/мин. Диаметральные размеры
при высадке могут быть получены по 3—4-му классам точности,
а при более тщательном изготовлении и при несколько меньшей
стойкости выездного инструмента — по 2-му классу. Размеры по
длине могут быть получены по 4—5-му классам точности. Шеро-
ховатость поверхности при холодной высадке соответствует 6—7-му
классам чистоты (ГОСТ 2789—59).
ПРЕССОВАНИЕ
Прессование (выдавливание) полых деталей по сравнению с обыч-
ной вытяжкой и вытяжкой с утонением позволяет снизить общую
трудоемкость изготовления в 3—4 раза, затраты на штампы в 2—3
раза, получить значительную экономию материала, а значит,
и значительно снизить себестоимость изготовляемых деталей. Ме-
тод холодного выдавливания позволяет изготовлять детали с ми-
нимальным припуском, повышенной прочности’ и с хорошим ка-
чеством поверхности. Применяемый для холодного прессования ме-
талл должен обладать хорошей пластичностью, низким пределом
текучести, большим удлинением. Исходная структура должна быть
мелкозернистой и равномерной (диаметр зерна для стали 0,02—
—0,04 мм, для алюминия 0,05—0,08 мм).
Холодное выдавливание в настоящее время применяют для де-
талей из алюминия А00, А1, АД1, АД, сплава АМц, дуралюмина
Д16, меди Ml, М2, М3, латуни Л62, Л68, цинка Ц1, Ц2 и ЦЗ, маг-
ниевых сплавов и мягкой стали, конструкционных сталей, содер-
жащих до 0,45% углерода, и низколегированных сталей. Номен-
клатуру материалов, из которых изготовляют детали, особенно ста-
лей, ограничивает высокое удельное давление при холодном прес-
совании. При удельных давлениях свыше 220 кПмм2, и допускае-
мой деформации менее 75% за одну операцию стойкость штампов
низкая, а следовательно, процесс нерентабелен. Прессование ис-
пользуется для изготовления осесимметричных полых деталей
с различной формой дна, с гладкой и ступенчатой внутренней
поверхностью, с’двойными кольцевыми стенками; осесимметрич-
341
ных деталей со сплошным стержнем: с головкой различной
формы, с различной ступенчатостью стержня (наружной по-
верхностью) и с продольными ребрами на наружной поверх-
ности; биметаллических деталей, т. е. деталей, имеющих вставку
из другого материала в виде шпилек, выступающих из конца труб-
чатых деталей, втулок, соединений с охватывающими их деталями
и т. д. Формы деталей, получаемых холодным выдавливанием, при-
ведены на рис. 197, а—г, а их размеры — в табл. 65.
Размеры деталей, получаемых холодным прессованием, лимити-
руются мощностью наличного оборудования и стойкости рабочих
частей штампов.
Рис. 197. Детали, получаемые холодным прессованием
Чертеж детали, подлежащей выдавливанию, необходимо про-
верить на возможность изготовления и правильность сопряжения
поверхностей. На основании этого чертежа составляется чертеж
заготовки, получаемой в результате холодного выдавливания. На
чертеже заготовки предусматриваются припуски на последующую
обработку (обрезку, обточку, расточку). Припуск на механическую
обработку предусматривается в тех случаях, когда класс точности
и шероховатость поверхностей должны быть более жесткими по
сравнению с теми, которые могут быть обеспечены холодным вы-
давливанием или когда нельзя получить некоторые элементы кон-
фигурации детали (канавки, безрадиусное сопряжение поверхностей,
тонкие стенки или тонкое дно). Стальные детали в основном из-
готовляют малых размеров со стенками толщиной более 0,7 мм.
В литературе есть данные об изготовлении стальных деталей ди-
аметром до 120 мм.
342
Таблица 65
Размеры элементов деталей в мм, получаемых прессованием
Наименование элементов Способ прессований Свинец, олово, цинк, алюминий Алюминиевые сплавы, медь - Латунь -
* От До От До От До
Диаметр цилиндрических деталей Прямой 2 100 3 100 3 80
Обратный 5 100 8 80 10 60
Сечение прямоугольных деталей Прямой 2x4 70x80 3X4 70 X 80 3X4 50 х 60
Обратный 4X6 70x80 5x7 60 х 70 8 X Ю 40 X 50
Толщина стенок Прямой Обратный 0,7 Не ограни- чивается 0,3 Не ограни- чивается 0,5 Не ограни- чивается
Толщина фланца Прямой 0,2 То же 0,3 То же 0,5 То же
Толщина основания Обратный.
Отношение длины детали к диа- Прямой 5d 60d 3d 40d 3d 40d ,
метру Обратный — 6 — 4 — 3
Радиус сопряжения стенок и дна Прямой Обратный' 0,3 Не ограни- чивается 0,5 Не ограни- чивается 0,8 Не ограни- чивается
Радиус сопряжения сторон короб- чатых деталей Прямой 0,5 То же 0,8 То же 1,0 То же
Обратный 1,0 1,5 2
Для выдавливания наиболее целесообразно использовать шар-
нирно-коленчатые и чеканочные прессы с большим ходом или быст-
роходные кривошипные двухстоечные прессы с П-образной стани-
ной, с числом ходов до 150 в минуту, с ходом ползуна 200—300 мм,
гидравлические прессы и, в порядке исключения, эксцентриковые
.прессы. Наряду с прессами, имеющими вертикальное исполнение,
применяют горизонтальные прессы типа ДА-120, А-121Б, АА129
и др. Чтобы избежать применения больших усилий, заготовки
иногда нагревают (при прессовании деталей из цинка, магниевых
сплавов нагрев заготовок обязателен независимо от усилия).
Кроме снижения потребного усилия, нагрев заготовки позво-
ляет повысить допустимую степень деформации.
Существует три способа прессования: прямой, обратный и ком-
бинированный (рис. 198). При прямом способе (рис. 198, а) направ-
ление течения материала совпадает с направлением движения пуан-
сона, при обратном (рис. 198, б) течение материала обратно движе-
нию пуансона и при комбинированном (рис. 198, в) материал те-
чет одновременно и в направлении движения, и в обратном направ-
лении.
В последнее время начинает применяться еще один способ, по-
лучивший название радиального прессования (рис. 198, г). Он пред-
ставляет собой сложный случай комбинированного выдавливания,
когда формоизменение происходит с помощью специального ин-
струмента — фасонных плашек, которые, вдавливаясь со всех сто-
рон в заготовку в направлении к ее центру, заставляют течь металл
1 в полости, образующейся между плашками 2. Для этого способа
применяются клиновые штампы.
Характер изменения усилий при прямом холодном прессовании
показан на рис. 199, а.
В первой стадии прессования, характеризующейся непрерывным
возрастанием давления, происходит осаживание заготовки с по-
степенным заполнением объема между матрицей и пуансоном.
Вблизи выходного отверстия матрицы объем металла захвачен наи-
более интенсивной пластической деформацией. Этот объем, имею-
щий определенную форму и размеры, принято называть очагом
деформаций. В данном случае в начальный момент прямого прес-
сования очаг деформации сосредоточивается вблизи выходного от-
верстия матрицы. При дальнейшем продвижении пуансона металл
начинает вытекать в кольцеобразный зазор между матрицей и пуан-
соном.
Во второй стадии прессования металл продолжает течь в зазор
между матрицей и пуансоном. В период уменьшения высоты заго-
товки на 2/3 усилие прессования остается почти постоянным. Это
объясняется тем, что размер очага деформации не изменяется.
Пластическая деформация охватывает не весь объем 'металла.
Слои металла, непосредственно прилегающие к углам матрицы,
составляют так называемую «мертвую зону».
344
в)
Рис. 198, Способы холодного прессования
В третьей стадии прессования течение металла сопровождается
понижением усилия. Это понижение усилия прекращается в мо-
мент, когда толщина дна заготовки становится равной толщине
стенки штампуемой детали. Причиной падения усилий прессова-
ния является начало движения в слое металла мертвой зоны, кото-
рое сопровождается выделением тепла и уменьшением силы трения
металла о матрицу.
В четвертой стадии при дальнейшем прессовании металла, когда
толщина дна заготовки становится меньше толщины стенки детали,
наблюдается резкое возрастание усилия. В этот период очаг дефор-
мации охватывает всю толщину заготовки, причем поверхностные
слои металла текут медленнее внутренних, что увеличивает тре-
ние и приводит к росту усилия.
Рис. 199. График изменения усилия при холодном прессовании:
а — прямом и б — обратном
При продолжении процесса может произойти поломка инстру-
мента, так как в штампуемом металле возникает повышенный на-
клеп, вызываемый высокими удельными давлениями. Характер из-
менения усилий при обратном прессовании показан на рис. 199, б.
В первой стадии с момента соприкосновения пуансона с заго-
товкой происходит осадка последней до полного заполнения объема
между торцом пуансона и дном матрицы. Эта стадия характери-
зуется непрерывным увеличением напряженного состояния металла
и ростом неравномерности распределения деформации В резуль-
тате этого усилие выдавливания резко возрастает.
Вторая стадия характеризуется началом истечения металла в за-
зор между матрицей и пуансоном, сопровождающегося увеличе-
нием очага пластической деформаций и увеличением поверхности
трения по мере заполнения металлом зазора, вследствие чего уси-
лие выдавливания продолжает возрастать. Усилие прессования воз-
растает до тех пор, пока металл не пройдет пояска пуансона (т. е.
до тех пор, пока высота стенки выдавливаемой детали не превы-
сит ширины пояска пуансона).
В третьей стадии металл продолжает выдавливаться в зазор
между пуансоном и матрицей. В этой стадии величина и форма
346
очага деформации, перемещающегося по высоте заготовки, остаются
постоянными^ При этом остается практически постоянной
и величина поверхности трения, так как она ограничена шириной
пояска пуансона. В связи с этим усилие выдавливания сохраняется
практически постоянным.
Третья стадия в дальнейшем будет называться установившейся
стадией процесса выдавливания. Она продолжается до тех пор,
пока толщина дна и толщина стенки детали не станут равными.
В четвертой стадии в зазор между пуансоном и матрицей вы-
тесняются слои металла, прилегающие к торцу пуансона, при
этом толщина дна детали становится меньше толщины стенки детали.
Очаг деформации распространяется в этой стадии на весь объем
металла, лежащего между торцом пуансона и дном матрицы, что
вызывает резкое повышение усилий выдавливания.
Усилия для прессования. На величину усилия при прессовании
оказывают влияние:
1) Механические свойства материала заготовки: чем ниже пре-
дел текучести материала заготовки, тем меньше усилие при задан-
ной степени деформации. Помимо предела текучести, следует учи-
тывать и способность материала к упрочнению. Наиболее полную
картину влияния свойств материала на усилие можно получить из
диаграмм истинных напряжений.
2) Отношение между толщиной стенок или толщиной дна детали
и толщиной заготовки: чем меньше это отношение, тем большее
требуется усилие; величины радиуса сопряжения дна (фланца)
и стенок. Существуют оптимальные соотношения между радиусом
и остальными геометрическими параметрами, выше и ниже которых
усилие прессования увеличивается.
3) Отношение p_~f (F и f — площади заготовки и пуансона):
чем больше это отношение, тем больше усилие.
4) Способ прессования: прямой, обратный или комбинирован-
ный. При прессовании по комбинированной схеме удельное
давление меньше, чем при прессовании по прямой и обратной
схемам.
5) Форма рабочего профиля инструмента. При любом из спо-
собов прессования конфигурации детали существует оптимальная
форма инструмента, при которой величина усилия наименьшая;
при прямом прессовании необходимо, чтобы матрица имела вход-
ной конус с углом 90—110°. Если конус отсутствует, удельное дав-
ление на 15—20% больше. При обратном прессовании торец пуан-
сона должен быть.конусным, углы конуса 172—176°.
6) Состояние поверхности заготовки и рабочих деталей штампа:
чем меньше шероховатость поверхности заготовки и рабочих дета-
лей штампа, тем меньше усилие. Обычно рабочие детали штампа,
участвующие, в формоизменении, полируются до зеркального блеска
(шероховатость поверхности \7 12 или \7 13 по ГОСТу 2789—55).
347
7) Наличие и тип смазки: удачно выбранная смазка понижает
потребное усилие, отсутствие смазки приводит к надрывам и цара-
пинам на поверхности штампуемых деталей и быстрому выходу
штампов из строя из-за налипания деформируемого металла.
Еще одним физико-механическим фактором, сопровождающим
процесс холодного прессования, является разогрев металла заго-
товки при деформировании. Механическая работа, затраченная
прессом, переходит в тепло, которое, не успевая рассеяться в ок-
ружающую среду, разогревает деформируемый металл. Экспери-
менты по определению температуры с помощью термокрасок, про-
веденные Л. В. Прозоровым, показали, что при прессовании алю-
миниевых стаканов со стенкой толщиной 2 мм температура при
прессовании составляла 200°'С, а у таких же стаканов, но из ла-
туни, 350°. С уменьшением толщины стенок температура повысилась.
Для расчета температуры Л. В. Прозоров предложил формулу
/о = „А_. = F*P 1000 = (Do-^Piho-h) 1000
pVoYC nFohoyC ' iiDohyC
где А = Fnp (h0 — h) — механическая работа выдавливания
в кГм;
Fn — площадь поперечного сечения пуансона в лгж2;
р — удельное давление при установившемся процессе
прессования в кГ 1мм2;
р. = 427 кГ -м!кал — механический эквивалент тепла;
у — удельный вес металла заготовки в кг/дц3;
С — теплоемкость металла заготовки в кал!{кг -° С);
Do и h0 — диаметр и высота заготовки в мм;
h — толщина дна опрессованной детали в мм;
Vo — объем заготовки в мм3;
— толщина стенки опрессованной детали в мм.
Усилие при холодном прессовании Р в кГ для установившейся
стадии процесса определяется по формуле1
Р = qpn,
где Fn — площадь поперечного сечения пуансона в жж2;
q — удельное давление прессования для установившейся ста-
дии процесса в кПмм2.
Удельное давление прессования при прямом способе по формуле
С. И. Губкина (с упрощениями В. Е. Фаворского) составляет
q = 2oe (kiy+erf- Kv
1 При обратном способе прессования усилие обычно резко возрастает, когда
толщина дна заготовки становится меньше толщины стенки получаемой детали.
Для прямого способа прессования такую границу установить труднее.
348
При обратном способе прессования по формуле Л. А. Шофмана
удельное давление равно
q = koe ln-^Лу,
где F — начальная площадь поперечного сечения заготовки в мм2;
f — конечная площадь поперечного сечения заготовки на вы-
ходе из деформирующего участка матрицы в мм2;
р — коэффициент трения (при наличии смазки длй стали и ду-
ралюмина ц = 0,12-5-0,15, для алюминия и других спла-
вов алюминия ц = 0,15-5-0,20, для меди ц — 0,08-5-0,10,
для латуней ,и = 0,10-5-0,13);
Ь — ширина цилиндрического пояска матрицы в мм;
dj — диаметр цилиндрического пояска матрицы в мм;
d — диаметр полости детали в мм (при прямом прессовании
сплошных заготовок d = 0);
= 1,1 -5-1,2 — коэффициент неравномерности распределения
напряжений;
k — коэффициент, зависящий от рода материала (для сталей,
латуней и меди k — 2,5 -5-3; для алюминия и его сплавов
k = 3,5-5-4).
Площади поперечного сечения при прессовании составляют:
при прямом способе
F ~ 4
при обратном способе
Таблица 66
Удельное давление q для
холодного выдавливания в нГ/мм*
Материал Способ
прямой обратный
Алюминий . . Медь Латунь Л68 . . Сталь 10—15 40—70 80—100 100—160 120—200 80—120 150—200 180—250 200—300
где D — диаметр заготовки в мм.
Удельное давление прессования q для прямого и обратного спо-
собов можно также принимать по экспериментальным данным, при-
веденным в табл. 66. Существуют
и другие формулы для расчета
усилий прессования (табл. 67).
Работу при обоих способах
прессования подсчитывают по
формуле
А - Р • h кГм,
где/i—рабочий ход пуансона влг.
Заготовки для прессования.
В качестве заготовок при прес-
совании используют плоские
заготовки (с отверстиями или без них), сплошные параллелепи-
педы или цилиндры и полые колпачки.
Размеры заготовок рассчитывают исходя из равенства объемов
заготовки и получаемой детали с учетом потерь материала на по-
следующую обработку (Обрезку, обточку, пробивку отверстий и т. д.).
349
Таблица 67
Сводка формул для расчета усилий при прессовании
(холодном выдавливании)
Автор формулы или источник Формула
Говард Ф. Р = 1,56Р„ С1п 4-в)
Барановский М. А. (для стали). Технология листовой штамповки. ГИЗ, БССР, 1957 Р=(е — Ю)о„А„/г
По данным заводов ЧССР (для стали) Р = 17,6 F
Большаков Г. П. Р = F - X i-in-4- р р
е x{,„£+ws[(rty sin а 4- /s-l] р, cos а / а . ; „ — ctg а } \sin2 а & /1
Зибе,р Р. p=pu/<7(in^+ о,( A R 25 п («4 4- d) J ’ Ро J
Зибер — Дипер / Q \ 1 P=FnKf 2 4-0,25 4- - \ J / ь
Обозначения:
Fn— площадь поперечного сечения пуансона в лаг2;
Ро— площадь поперечного сечения заготовки в лаг2;
F—площадь поперечного сечения детали в лгл/2;
. /о — /7
е — степень деформации е = —v—;
с о
— диаметр цилиндрического пояска матрицы в мм',
d— диаметр полости детали в мм (при прямом прессовании сплош-
ных заготовок d — 0);
а — половина входного угла матрицы в град',
В и С — опытные коэффициенты, имеющие следующие значения в кГ/лш2.
Марка стали в С
10 22 63
20 23 71
30 25 80
k — коэффициент, зависящий от способа прессования, степени де-
формации, толщины стенок t (k = 0,05 4- 0,15, меньшие значе-
ния — для прямого прессования, большие — для обратного прес-
сования тонкостенных деталей);
Ау — коэффициент, рассчитываемый по формуле
з/ Т~
К/ = ]/ 3Q 1п -А + <тг,
где Q — постоянная материала, определяемая испытаниями на растяжение;
Zx — конечная длина детали в мм\
70 — длина заготовки в мм:,
S — начальная высота заготовки перед прессованием в мм.
350
Форма и размеры заготовки. В зависимости от
размеров детали исходной заготовкой может' быть листовой или
прутковый материал. В тех случаях, когда высота заготовки менее
10 мм и отношение sC0,7 4- 0,8, она вырезается из листового
материала, в остальных случаях заготовку отрубают (отрезают) от
прутка. Форма заготовки и ее размеры в плане для полых деталей
без фланца (см. рис. 197, а) соответствуют наружным размерам прес-
суемых деталей; для деталей с круглым фланцем размер заготовки
равен диаметру фланца, а для деталей с граненым фланцем (см. рис.
197, б) он равен диаметру окружности, вписанной во фланец. Для
деталей стержневого типа размер и форма заготовки соответствуют
размерам головки, для деталей типа, показанного на рис. 192, г,
форма заготовки — цилиндрическая; диаметр ее равен наибольшему
диаметру детали.
Во всех случаях для свободного вхождения в матрицу расчетный
параметр заготовки должен быть меньше размера матрицы на 0,05—
0,08 мм, а размер отверстия в заготовке на 0,05—0,06 мм больше.
Расчетный размер заготовки необходимо уточнить по применяе-
мому сортаменту материала, при этом берется ближайший мень-
ший размер.
При получении детали за несколько операций необходимо со-
ставить пооперационные чертежи и размер исходной заготовки оп-
ределить по размерам полуфабриката, получаемого на первой
штамповочной операции.
После определения параметра и объема заготовки определяют
ее высоту h3 по формуле
. 4У„
= мм’
где V3 — объем заготовки в лои3;
D3 — диаметр заготовки в мм.
В табл. 68 приведены расчетные формулы высоты заготовки
для деталей наиболее часто встречающихся типов, получаемых
ударным выдавливанием.
Заготовки из листового алюминия (плоские заготовки) получают
вырезкой и последующей зачисткой или чистовой вырезкой. Же-
лательно, чтобы заготовка имела вогнутую форму и укладывалась
при прессовании на дно матрицы штампа выпуклой частью, что
исключает образование воздушных пробок. Кромки заготовок жела-
тельно притупить галтовкой в барабане. После галтовки заготовки
должны быть обезжирены в щелочном растворе, промыты, подверг-
нуты отжигу, затем опять обезжирены и, наконец, смазаны. Твер-
дость заготовок должна быть НВ 18—20. Отжиг производят по
следующему режиму; нагрев 10—15лшн до температуры 390—400°,
выдержка прц этой температуре 50—60 мин с последующим охлаж-
дением на воздухе.
351
Таблица 68
Формулы для расчета толщины заготовок деталей
Деталь ' - Заготовка Расчетные формулы
г-1— р- h <? Ла — | d о) 21
J Tf u ♦ E J. s? I 1 03 1 As=(l-- при A = йа=[1- ab АВ t В и f о /71 + < а = b Гр1-Н
Н"
13 Ej I p jj E D— й.=(,_ен^)«1+(
Hi' ^4- Qt ITIL1 Jra <&r t k—//jr* r* Л 7/1(Дв-ДП + яв(^-<д) , . D^ — dl 1 f
352
Продолжение табл. 68
Деталь
Расчетные формулы
HAD^-DD + HA^-dl)
--------------- + *
а*-0,785^
3-1 Л2 -0,785г/2 Тг
Примечание. Fo— поверхность заготовки; F—поверхность де-
тали.
Все сказанное относится к заготовкам из алюминиевых сплавов,
но с незначительными изменениями процесс подготовки штампо-
ванных заготовок может быть использован и в случае применения
других материалов.
Основываясь на опыте заводов, применяющих прессование,
можно рекомендовать смазки следующего состава:
1) для алюминия и его сплавов:
0,9 кг талька, 1,1 кг цилиндрового масла, 0,03 кг глицерина,
0,3 кг топленого сала, 10 л гидрированного кашалотового жира;
20%-ный раствор животного жира в бензоле; смесь цилиндрового
масла № 6 с воском или парафином в соотношении 1:1; смесь из
75% цилиндрового масла и 25% пчелиного воска; бараний жир,
кашалотовый саломас, ланолин в смеси с бензином;
2) для меди и латуни — 5 частей графита, 2 части машинного
масла; 20% жира и 80% бензина;
3) для стали — фосфатирование с последующим погружением
в мыльно-известковый раствор; лужение.
Если в качестве исходного материала для заготовок (высокие
заготовки) используется пруток, подготовка материала к прессо-
ванию включает следующие операции: правка и обдирка прутков
для удаления поверхностных пороков, разрезка их на заготовки,
термическая обработка (отжиг), удаление окалины, очистка и
смазка.
12 A. JI. Малов
353
Правку прутков производят только в том случае, если прутки
искривлены. Для правки используют правильные станки или роли-
ковые машины. Обдирать прутки следует на обдирочных или бес-
центровошлифовальных станках только в том случае, если они го-
рячекатаные. Разрезают прутки на штучные заготовки на специаль-
ных отрезных токарных станках или на прессах в штампах.
Если отрезка производится на прессах в штампах, необ-
ходимо ввести дополнительную операцию — выравнивание торцов
заготовки осаживанием. Термическая обработка (отжиг) заготовок
имеет целью придать заготовкам свойства, наиболее пригодные для
холодного прессования. Отжиг следует производить в электрических
печах сопротивления в нейтральной атмосфере. Температура от-
жига и время выдержки зависят от материала заготовки и ее раз-
меров. Окалину, ржавчину и загрязнения удаляют путем обра-
ботки в галтовочных барабанах. Травление заготовок не рекомен-
дуется, так как поверхностный слой заготовки вследствие наводо-
раживания получается хрупким.
Число операций прессования. При прессовании большинства де-
талей степень деформации составляет 60—95%. Чем выше степень
деформации, тем выше при всех прочих равных условиях удель-
ное давление. Следовательно, высокая степень Деформации может
быть допущена только для материалов с низким сопротивлением
деформации (низким пределом текучести и невысокой интенсив-
ностью упрочнения). Для прочих материалов, в первую очередь
для стали, прессование часто приходится осуществлять за две и бо-
лее операций с промежуточными отжигами для снятия наклепа.
Размеры полуфабрикатов по операциям прессования определяют
от готовой детали к заготовке. Уменьшение удельного давления
достигается не только разбивкой процесса на несколько операций,
но и комбинированием способов обратного и прямого прессования,
применением фасонных заготовок, улучшением конструкции штам-
пов и т. д.
Степень деформации при прессовании определяется либо как
относительное уменьшение площади поперечного сечения (прямое
и обратное прессование)
ф = -^Ю0%,
1 о
либо как относительное уменьшение высоты (только обратное прес-
сование)
е = ^=^-° 100%,
пО
где Fo и F — площади начального и конечного поперечного се-
чений заготовки и детали или полуфабриката в мм2
(при обратном выдавливании Fo принимается для
стенок детали или полуфабриката);
Но и Н — начальная и конечная высота заготовки и дна де-
тали или полуфабриката в мм.
354
Степени деформации, допускаемые при выдавливании, приве-
дены в табл. 69.
Штампы для прессования выполняют только с направляющими
колонками.
Таблица 69
Наибольшие степени деформации при прессовании
(выдавливании)
Материал Наибольшая степень деформации при прессовании в %
прямом обратном
Алюминий А00, АО, Al, А2, АД 98 96
Алюминиевые сплавы АВА-М, АВА-Т, АМц, ДМ2 95 92
Медь Ml, М2, М3 90 85
Латунь Л68, Л62 85 80
На рис. 200 показан общий вид универсального блока штампа
для прессования деталей по обратному способу, а на рис. 201, а
11 в — схемы различных вариантов исполнения рабочих частей
штампа. Блок штампа (см. рис. 200) состоит из нижней плиты 1,
в гнезде которой прихватами (или кольцом и болтами) удержива-
ется матрица 2 (показана условной линией). В нижней плите за-
креплено восемь колонок: четыре колонки 4 для направления
верхней плиты 7, а четыре колонки 3 — для регулирования по
высоте плиты 5 со съемкой. Верхняя часть штампа состоит из
плиты 7 и пуансона 8 (показан условной линией), закрепленного в
цанговом патроне 6. Этот блок может быть использован для
обратного прессования деталей большой номенклатуры по форме
и размерам. При переходе на другую деталь необходимо заменить
пуансон, матрицу, съемку, и отрегулировать положение плиты
съемки по высоте.
На рис. 201, бив показаны пуансоны и матрицы для обратного
прессования. Рабочая часть пуансона имеет поясок высотой h.
Для цветных металлов h = 1,5-ъ2 мм, а для стали — до 4 мм. Раз-
мер пуансона за цилиндрическим пояском берут меньше послед-
него на 0,5—1,0 мм на сторону. Для улучшения течения материала
торец пуансона делают для цветных металлов и сплавов кониче-
ским (см. рис. 201, а, б) и на него наносят риски для удержания
поверхностного слоя заготовки из листового материала, имеющего
мелкие царапины, пленки окислов и другие дефекты, и для обес-
12*
355
печения возможности течения внутренних слоев заготовки, что
предотвращает образование трещин на деталях. Риски снижают
также опасность увода пуансона в сторону и тем самым уменьшают
возможность его поломки или изгиба. Для круглых пуансонов рис-
ки кольцевые, а для прямоугольных или квадратных — прямые.
Рис. 200. Штамп для прес-
сования по обратному
способу
в)
Рис. 201. Различные варианты исполнения рабо-
чих частей штампа, показанного на рисл 200:
а, б — для низких заготовок; в — для высоких за-
% готовок; г — для самоустанавлнвающихся матриц
Матрица для плоских заготовок выполняется цельной (см. рис.
201, а) или составной (см. рис. 201, б), целесообразнее использо-
вать составную матрицу, обеспечивающую больший срок службы
и возможность ремонта.
Рабочие отверстия в верхней части матрицы меньше отверстий
в нижней части, что исключает затекание металла встык, а значит,
и образование заусенца. Отверстие в матрице для заготовок из
листового материала выполнено в виде конуса и цилиндра. Высота
конуса й2 составляет 1,5—2 толщины'заготовки, а цилиндра —
— 0,6-;-0,75 толщины заготовки.
Для высоких заготовок используется всегда цельная матрица
(см. рис. 201, в); для небольших по высоте деталей нижний тореп
356
Рис. 202. Штамп для прямого прес-
сования
цельной матрицы иногда выполняют конусным (угол 30', рис. 201,г).
Такое исполнение позволяет компенсировать перекосы, возника-
ющие во время работы при прогибах пуансона или стола пресса.
Иногда для таких заготовок матрицу выполняют в виде кольца,
а выталкиватель устанавливают в опорной пластине. Рабочие части
штампа следует изготовлять из сталей Х12М, Х12Ф1, 4ХВС, ШХ15
и верхнюю часть матрицы закалять до HRC 56—58, нижнюю часть
до HRC 58—60, пуансон до HRC 60—62. Рабочую полость матрицы
полируют (V 12 — V 13).
Типовой штамп для прессования по прямому способу показан
на рис. 202. Штамп состоит из нижней плиты 1, матрицы 2 и аморти-
зационной пластины 3 из тексто-
лита. В матрице расположен вы-
талкиватель 4, получающий необ-
ходимое перемещение от верхней
части штампа через регулируемые
тяги 5. Верхняя часть штампа со-
стоит из плиты 6, прокладки 7, пу-
ансонодержателя 8 и пуансона 9. -
Пуансон входит в отверстие мат-
рицы с малым зазором, чтобы ис-
ключить процесс обратного прессо-
вания части заготовки. Проходное
очко матрицы имеет высоту не бо-
лее (0,3-J-0,5)d. Основание загру-
зочной камеры должно быть кони-
ческим с углом наклона 5—7°.
При прессовании большое зна-
чение имеет прочность штампов,
особенно пуансона, матрицы и вы-
талкивателя. Эти детали воспри-
нимают нагрузки с удельным давлением около 220 кГ/мм2 и пере-
дают их опорным частям штампа. Поэтому весь штамп должен
быть достаточно жестким. Опорные плиты пресса, на котором уста-
навливают штамп, изготовляют из высокопрочной стали, закален-
ной до HRC 60—64.
Матрица изготовляется составной (бандажированиой) из сталей
Х12Ф1, Х12М, 9ХС и ШХ15.
Если штампы для прямого и обратного прессования устанавли-
вают на прессы с недостаточно жесткой станиной (например, С-образ-
ная станина) или ползун пресса не имеет строгого направления, то
для исключения влияния упругих деформаций станины и переко-
сов ползуна на прочность и стойкость инструмента, в котором при
этом могут возникнуть изгибающие моменты, необходимо, чтобы
штампы имели четыре, колонки диаметром не менее 50 мм с удлинен-
ными втулками. При этом пуансон должен быть плавающим, а ниж-
няя и верхняя плиты штампов массивными.
357
Размеры рабочей часта пуансонов и матриц рассчитывают при
прямом прессовании по формулам
I>+6--Z>-(0,8A+f/);
D«_6 =Z?4*A+F»
п
где DM и Dn — размеры матрицы и пуансона в мм;
D — номинальный размер прессуемой детали в мм;
А — допуск на изготовление детали в мм;
у — упругая деформация детали после удаления ее из
штампа (у — 0,1ч-0,2% D) в мм;
8М и 6„ — допуски на изготовление матрицы и пуансона в мм.
Примеры технологических процессов изготовления деталей прес-
сованием. На отечественных и зарубежных заводах освоено изготов-
Рис. 203 Холодное прессование стакана анода
ление прессованием разнообразных деталей из цветных металлов
и сплавов и из стали.
На рис. 203, а показан стакан анода, изготовленный из алюминия.
На внутренней поверхности стакана имеются зубцы. Заготовка (рис.
203, б) представляет собой цилиндр диаметром 21,5 лои и высотой
16 мм. Заготовку получают отрезкой на токарном или отрезном
358
станках. Перед прессованием заготовку галтуют в барабане и сма-
зывают. Рабочие части штампа для прессования анода, пуансон 1,
съемник 2, матрица 3, опора 4 й выталкиватель 5 показаны на рис.
203, в. Рабочие части штампа монтируют в универсальном блоке
с направляющими колонками (см. рис. 201).
Корпус анода прессуют комбинированным способом.
Заготовки из алюминиевых сплавов после рубки и отжига перед
прессованием анодируют, обрабатывают в хромпике и покрывают
в горячем виде тонким слоем животного жира. Заготовки, изго-
товленные из латуни, пассивируют. В тех случаях, когда для прес-
сования деталей необходимо использовать заготовки, высота ко-
торых равна или больше диаметра, особое внимание должно быть
обращено на центровку заготовок в штампе и выталкивание от-
прессованной детали из матрицы. Задача центровки, а вместе
с этим и выталкивания решается путем придания заготовке и мат-
рице необходимой конусности (до 1,5°).
Прессование алюминиевых туб. Последова-
тельность изготовления туб следующая:
1) вырубка заготовок из алюминиевых полос А00 или АО;
2) галтовка заготовок в течение 10 мин;
3) отжиг заготовок в шахтных печах при 520—560° С в тече-
ние 90—120 мин (более высокая температура не рекомендуется,
так как будет крупным зерно);
4) промывка заготовок в содовом растворе в течение 15—20 мин;
5) нанесение слоя смазки в барабанах (гидрированный кашало-
товый жир, кислотное число жира не должно быть выше 6,0, иод-
ное число не выше 20,0 и не менее 25% высокомолекулярных спир-
тов). Заготовки после смазки необходимо сразу же использовать
в производстве. Расход жира: 1 г на 1 кг заготовок. Прессование
осуществляется на горизонтальных прессах-автоматах.
Прессование деталей-счетчиков. На рис. 204, с
показан цифровой барабан, а на рис. 204, б — трибка, изготов-
ленная из алюминия.
Барабан изготовляют из круглой заготовки с отверстием. Прес-
сование производится на прессе в штампе (рис. 204, в).
Заготовка загружается в углубление А матрицы. При опуска-
нии пуансонов 2 и 3 металл течет в верхнем направлении, в резуль-
тате чего получается ободок и утолщение и в нижнем направлении
в матрицу для образования 20 выступов и утолщения. Отверстие
доводится до требуемого размера при помощи штифтовой вставки 4,
которая входит в отверстие заготовки и отверстие вставки 6;
последняя используется как выталкиватель. Кроме того, имеется
20 выталкивателей 5, определяющих длину выдавленных выступов.
Барабай после прессования выталкивается из матрицы встав-
кой 6 и выталкивателями 5, расположенными на кольце 7, приво-
димыми в действие от верхней части штампа через систему рыча-
гов (на схеме отсутствуют).
359
Съем детали с пуансона производится пуансоном 2, перемещаю-
щимся от пружины 1.
Трибка прессуется из заготовки, обработанной на автомате.
Штамп для изготовления трибки показан на рис. 204, г.
Заготовка
Рис. 204. Прессование цифровых барабанов и трибок
Прессование деталей с двойной стенкой.
На рис. 205 показан штамп для получения стакана с двойными
стенками из кольцевой заготовки по методу обратного прессования.
Ранее эта деталь изготовлялась резанием на станках токарной
группы, на что требовалось много времени.
360
Штампуема? деталь
Рис. 205. Прессование деталей с двойной
стенкой
В результате перевода детали на изготовление методом холодного
прессования значительно снижена трудоемкость и повышено качество.
При холодном прессовании деталей с двойной стенкой необходимо
заранее в определенных величинах задавать скорость и желаемое
направление течения металла. Достигается это созданием затруднен-
ных условий (искусственного торможения) течения металла в опре-
деленных зонах штампа. В то же время в других зонах штампа
создаются наиболее благоприятные условия течения металла. Для
достижения указанного эффекта пуансону обычно придают соот-
ветствующую геометрию, выполняют отдельные элементы рабочей
поверхности пуансона с различной шероховатостью и, наконец,
наносят неодинакового слоя
смазку на поверхность за-
готовки.
На рис. 206, а показаны
два пуансона. В первом
случае благодаря измене-
нию величины радиуса и
направления угла а давя-
щей поверхности пуансона
материал более интенсивно
будет течь к наружной по-
верхности, а во втором слу-
чае — к внутренней. Чем
больше угол а, тем интен-
сивнее происходит опереже-
ние течения металла. При
конструировании штампов,
а главное при их отладке,
для прессования деталей
типа, показанного на рис.
206, б, необходимо подби-
рать наиболее целесообраз-
ную геометрию рабочей
части пуансонов.
Пример оформления ин-
струмента для прессования
коробчатой детали со средним ребром показан на рис. 206, в. Деталь
изготовляется по методу обратного прессования. Среднее ребро де-
тали оформляется в щели А пуансона. Для того чтобы высота наруж-
ных стенок и ребра была одинаковой и деталь после прессования
легко снималась с пуансона, торец последнего имеет внешний поясок
высотой 2 мм, а формующий поясок в средней щели 1,5 мм; кро-
ме того, торсщ пуансона имеет заходные уклоны с углом 3°. Уста-
новлено, что материал при прессовании таких деталей сначала те-
чет в верхних слоях, а затем с двух сторон в щель, где и создается
поперечина, состоящая из двух слоев металла.
36)
При большом числе изготовляемых деталей рекомендуется при-
менять штампы-автоматы, т. е. штампы, в которых подача заготовок
в рабочую зону штампа и удале-
ние из нее детали после прессо-
вания автоматизированы.
Рис. 206. Пуансоны для прессования:
а — для деталей типа маховичка; б — маховичок; е — оформление инструмента для прес-
сования коробчатой детали со средним ребром
6)
Холодное прессование стальных дета-
лей. За последнее время проведено много работ по холодному
прессованию стальных деталей. На рис. 207, а показан колпачок
из стали 20, получаемый за одну операцию прессования. Штамп
(рис. 207, б) устроен следующим образом. Пуансон из стали Х12Ф1
Рис. 207. Прессование стальной детали
крепится в обойме коль-
цом и гайкой. Матрица
состоит из_ вставки и
опорного кольца, в кото-
рое она запрессована го-
рячим способом. В свою
очередь, кольцо кре-
пится обоймой в корпу-
се. Выталкивание гото-
вой детали осуществляет
толкатель, работающий
от ползуна пресса через
тягу.
Заготовки для прес-
сования получают руб-
кой в штампе или отрез-
кой на станке. После
рубки или отрезки заго-
товки подвергают отжи-
гу для придания металлу
мелкозернистой струк-
туры (величина зерна 7—8 баллов по ГОСТу 5639—65) и твердости
для стали \0HRB 50—55, для стали 15 HRB 65—70. Структура за-
готовки — феррит с равномерно распределенными зернами зернис-
того или сорбитообразного перлита.
362
В число операций по подготовке заготовок к прессованию вклю-
чают и галтовку. Галтовка производится в барабанах абразивной
крошкой, занимающей 60% объема барабана. Зернистость абра-
зива № 5—4 (по ГОСТу 3647—59). Объем заготовок составляет
20% объема крошки. Число оборотов барабана 50—60 в минуту.
После галтовки заготовки фосфатируют и смазывают. Смазка —
80% мыльной эмульсии, 15% коллоидного графита, 5% мела или
10%-ная мыльная эмульсия, подогретая до 40° С.
Подготовленная таким образом заготовка поступает на калиб-
ровку (осадку), во время которой ей придается более правильная
форма цилиндра с торцами, па-
раллельными между собой. Для
калибровки необходимо удель-
ное давление 150—190 кГ1мм2.
Калибровку производят в штам-
пе, конструкция которого по-
добна показанной на риО. 207, б,
но пуансон имеет плоский торец
(рис. 207,в). После калибровки
снимают фосфатный слой, отжи-
гают, вновь проводят галтовку,
фосфатирование и смазку, а за-
тем заготовку подвергают обрат-
ному прессованию.
Высокие стальные колпачки
(высота в 2,5—3 раза больше диа-
метра) изготовляют двумя спосо-
бами. При первом способе обрат-
ным методом отпрессовывают
б)
Рис. 208. Прессование сложной сталь-
ной детали
колпачок высотой, равной или не-
сколько большей диаметра, но со стенкой, толщина которой больше
требуемой, а затем после отжига и соответствующей подготовки
производят вытяжку с утонением до необходимых размеров. При
втором способе вместо вытяжки применяют вторичное прессование
по прямому способу. Заготовку отрубают от прутка на штампе.
Отрубленные заготовки отжигают, после чего микроструктура дол-
жна состоять из феррита (зерно не более 0,03 мм) и равномерно
расположенного сорбитообразного или зернистого перлита. У от-
рубленной заготовки не должно быть трещин и наволакивания ме-
талла на торцах. Поверхность заготовки должна быть очищена от
окалины и заусенцев галтовкой в барабанах с абразивной крошкой.
Затем для образования смазывающей пленки заготовки фосфатируют
и омыливают. Между операциями прессования (выдавливания)
осуществляют травление, отжиг, фосфатирование и омыливание.
Штамп для изготовления сложной стальной детали (рис. 208, а)
показан на рис. 208, б (между операциями отрезки, калибровки
и прессования производится термообработка и фосфатирование).
363
Двустороннее обратное прессование заключается в том, что
в исходную цилиндрическую заготовку, помещенную в матрицу
штампа, внедряются одновременно с двух сторон синхронно дви-
жущиеся пуансоны, под действием которых металл выдавливается
в зазоры между пуансонами и матрицей.
На рис. 209 даны примеры, иллюстрирующие операции при
прессовании разнообразных деталей (римскими цифрами обозначен
порядок основных операций). На рис. 209, а — г приведены только
формообразующие операции. Процессу первого формообразования
предшествует получение заготовки и ее калибровка.
В табл. 70—74 приведены основные технологические параметры
наиболее распространенных деталей, получаемых ударным прес-
сованием (разработано коллективом сотрудников под руководст-
вом А. Г. Резникова).
Брак при прессовании. Брак при прессовании может быть вызван
плохим качеством материала заготовок и инструмента, а также не-
достаточно хорошей подготовкой материала и неточностью уста-
новки инструмента.
Недостаточная полировка рабочих частей пуансона и матрицы
приводит к неудовлетворительной шероховатости поверхности по-
лучаемых деталей. Плохо подготовленная поверхность пуансона
и матрицы затрудняет съем деталей, а иногда делает его совер-
шенно невозможным. Затрудненный съем деталей ведет, в свою
очередь, к искривлению отпрессованных деталей.
364
Таблица 70
Основные размеры, точность и шероховатость поверхности
штампованных заготовок типа стакана с плоским дном
Материал *min Отношение -—— при угле а в град За одну опе- рацию Класс
27 3 0 ^гппх 17 гпах точ- ности чистоты
а d
Латунь Л62 . 0,033 0,039 0,041 1,5 1 3—4 7—10
Сталь 10; 15; 15Х; 20Х . . . . 15Г; 20; 0,033 0,039 0,041 1 0,75 3-4 5—8
Алюминиевые сплавы:
АД1, АД . 0,023 0,023 0,023 2—3 1,5 3—4 6—7
Д1 0,023 0,025 0,036 1,5 1 3—4 6—10
Примечание. Лгп1п><min; = 0,5d; d3 = 0,5d; /?min = 0,03d;
d— внутренний диаметр детали.
* И
_при ,mjn.
а
365
Таблица 71
Основные размеры, точность и шероховатость поверхности штампован-
ной заготовки типа полого цилиндра с фланцем и стержнем на торце
Материал 'min D ftimax За одну операцию Класс
^max d "max ''\min ^2 min ТОЧ- НОСТИ ЧИСТОТЫ
d D D
Латунь Л62 Сталь: 10; 15: 15Г; 20; 0.041 5 1,5 1 Ofilb 0,075 3-4 7-10
15Х; 20Х Алюминиевые сплавы: 0,041 5 1 0,75 0,075 0,075 3-4 5-8
АД1; АД 0,03 7 2-3 1.5 0,05 0,05 3—4 6-7
Д1 0,36 6 1,5 1 0,065 0,065 3-4 6-10
Примечание. диаметр детали. ^min 'min- ^mln 0,3d; *"max —ПРИ 'min- d^ = 0,5; rfg — 0,166D; d — внутренний
Таблица 72
Основные размеры, точность и шероховатость поверхности
штампованной заготовки типа полого цилиндра с фланцем
Материал 'min За одну операцию Bmax ^imln ^2 min Класс
"max d t-ffc max d точ- ности чистоты
D d D Di
Латунь Л62 0,075 1 0,75 1.6 0,075 0,075 3-4 7-10
Сталь 10; 15; 15Г; 20; 15Х; 20Х 0,075 0,75 0.5 1.5 0,075 0,075 3-4 5-8
Алюминиевые сплавы: АД1, АД 0,037 2 1,5 1,7 0,05 0,05 3-4 6—7
Д1 0,05 1,5 1 1.6 0.065 0.065 3-4 6-10
Примечание. Amin > 7min; 7?mln = 0.03d. —— при /min.
366
Таблица 73
Основные размеры, точность и шероховатость поверхности
штампованных заготовок типа стержня с утолщением
Материал
Латунь Л62..................
Сталь 10; 15; 15Г; 20; I5X; 20Х .
Алюминиевые сплавы:
АД1; АД...................
Д1 .......................
за
^max a одну операцию Л1ШП ~D Класс
точности ЧИСТОТЫ
5 0,06 3—4 7—10
5 0,06 3-4 5-8
7 0,04 3-4 6-7
6 0,05 3-4 6-10
. Примечание. dm,n = 0.166D: AJmin = 0.050: #lmjn = 0.0750; К’2Г11|П — 0,0750;
mln = 0,05(7^: П1|П = 7?г + 03-
Таблица 74
Основные размеры, точность и шероховатость поверхности
штампованных заготовок типа полых деталей со сложным
наружным контуром
ъмтшшмааа
Материал ^min ~D~ За одну операцию ^2 max Д1 D Класс
^тах d ^imax dt точ- ности чистоты
d„
Латунь Л62 Сталь-10; 15; 15Г; 20; 15Х; 20Х Алюминиевые сплавы: 0,041 1,5 1,5 1.5 1.5 3—4 7—10
0,041 1 1 I 1.5 3-4 5- 8
АД1; АД 10,023 2-3 2-3 2-3 1.6 3-4 6- 7
Д1 0,036 1.5 1.5 1.5 1.5 3—4 6—10
Примечание. Л >7min; >7min; d2 = 0.5^; ffmin = 0.03d: min = 0,03^;
^2mln = 0.08D; Os = 0,03d8.
367
На качество прессуемых деталей большое влияние оказывает
смазка. При работе без смазки тонкая пленка металла заготовки
налипает на инструмент, в результате чего на деталях образуются
задиры. Излишняя смазка вызывает вибрацию пуансона в момент
удара его о заготовку; поверхность стенок детали приобретает вол-
нистость, которая часто вызывает поперечные разрывы. Неточная
установка инструмента ведет к разностенности и даже разрыву
стенок детали. Металл течет в зазор в месте, где стенка толще,
значительно быстрее, вследствие чего отдельные участки детали
получаются различной высоты. Большая разница в зазоре ведет
к разрыву детали.
При проектировании штампов обратного прессования должны
быть предусмотрены массивная опора и колонки большого диа-
метра, обеспечивающие строгое направление движения рабочих де-
талей штампа.
Смещение или перекос инструмента в процессе прессования дает
неравномерный зазор между пуансоном и матрицей, что приводит
к местному выпучиванию.
Неравномерный отжиг ведет к глубоким разрывам стенок де-
тали, так как при этом заготовка приобретает различную пластич-
ность в отдельных местах, что вызывает разную сопротивляемость
к истечению.
Глубокие царапины, шероховатость на поверхности отпрессо-
ванных деталей — следствие больших заусенцев, неровной боко-
вой поверхности вырезанных заготовок на штампах, имеющих боль-
шой зазор.
Точность и качество поверхности. Точность изготовления деталей
холодным прессованием зависит от размеров детали, свойств мате-
риала и точности исполнения штампов.
Точность наружных размеров обычно соответствует 3—5-му
классам, овальность от ±0,01 до ±0,03 мм. Точность внутренних
размеров соответствует 4-му классу, толщина стенок от ±0,03 до
±0,075 мм, толщина фланца от ±0,05 до ±0,3 мм, разностенность
0,05—0,07 мм и длина от ±1,0 до ±5,0 мм.
Прямоугольные детали, изготовляемые прессованием, получают-
ся дугообразными. Величина дугообразности в зависимости от от-
ношения стороны имеет следующие значения *:
— 6 4 2,5 I
с
Л1 6—7 4—5 3—4 1,5-2
Шероховатость поверхности прямоугольных деталей соответ-
ствует 5—7-му классам по ГОСТу 2789—59.
* Ь и а — длина сторон прямоугольной детали в мм;
hx — величина стрелки, характеризующей дугообразность, в мм.
368
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА (формовна)
Под общим наименованием «объемная штамповка» объединяются
такие операции, как осадка, объемная формовка, калибровка, вы-
садка, холодное выдавливание, чеканка, клеймение.
Объемную холодную штамповку (формовку) применяют для из-
готовления малых и средних сложных по форме объемно-сплошных
Рис. 210. Детали, полученные холодной объемной штамповкой
деталей (с площадью горизонтальной проекции менее 5000 мм2 и вы-
сотой менее 20—25 мм) из углеродистых сталей 10, 20, 30, 45 и 50,
легированных сталей 40Х, 12ХНЗА, 18ХНВА, 40ХНМА, ЗОХГСА
и др., цветных металлов и сплавов (латунь Л62, красная медь,
алюминиевые сплавы Д1, Д16, АК4, АК6, АК8 и др.).
369
Основные типы таких деталей показаны на рис. 210. Возможность
получения деталей той или иной формы объемной штамповкой в хо-
лодном состоянии, а также количество потребных для формоизмене-
ния операций определяется пластичностью материала и степенью
сложности формы детали.
Осадка — обжатие заготовки между двумя плитами, которые
могут быть гладкими или с углублениями, при этом основная
масса металла свободно вытекает в стороны.
На рис. 211 показаны схема осадки и образцы осаженных де-
талей. Критерием предельно допустимой деформации в холодном
состоянии принимается максимальная деформация при осадке, не
Рис. 211. Схема деформирования при осадке
нарушающая целостности заготовки. Значения предельно допусти-
мых деформаций при осадке для различных материалов, установ-
ленные опытным путем, приведены в табл. 75.
Допустимую степень деформации осадки плоскими плитами (от-
носительное изменение высоты) находим по формуле
е = ^100%,
где Huh — начальная и конечная высота заготовки в мм.
Если наряду с осадкой имеет место истечение части материала
в полость штампа, допустимую степень деформации рассчитывают
по формуле
/7 (hy hyp)
еп==2 Н ’
где е — допустимая степень деформации при осадке плоскими
бойками (см. табл. 75);
Н — начальная высота заготовки в мм;
hy — условная высота заготовки диаметром DH, свободно оса-
живаемой при деформации с истечением в полость и рав-
ная
Vs — объем заготовки в мм3;
VH — объем части заготовки, деформируемой истечением в ру-
чей, в мм3. .
370
Таблица 75
Значения предельно допустимых деформаций в холодном состоянии
(по данным С. М. Поляка)
Материал Состояние материала перед осадкой Допустимая степень осадки в % о inn
я
8 плоскими плитами 4- вп с истечением в полость
в одну в две
Сталь:
10 Отожженная 70 82 80
25 » 65 76 74
45 » о 50 60 57
40Х Закалка 850° в масло, от- пуск 500° . . 60 70 68
12ХНЗА Закалка: первая — 8602, вторая—780° в масло, от- пуск 750° 65 76 74
18ХНВА Закалка 850° в масло, от- пуск 560° 65 76 74
40ХНМА Закалка 850° в масло, от- пуск 600° 65 76 74
ЗОХГСА Закалка 880° в масло, от- пуск 520° 65 76 74
1Х18Н9Т Закалка 1050—1100° в во- де 80 93 91
Красная медь Отожженная 80 93 91
Латунь Л62 » 60 70 68
Технический алю- » . . . . 30 35 34
миний
Дуралюмин Д1 Свежезакалениый .... 30 35 34
Алюминиевый сплав АК4 Закаленный и искусствен- но состаренный 30 35 34
м е ч а н и я: 1. Если осадка производится в несколько опера-
то наибольшую по величине степень деформации следует брать на
<йбрвой операции и постепенно уменьшать ее-на каждой из последующих
операций. 2. Приведенные степени деформации соответствуют равной или
меньше единицы, при других отношениях значения в таблице необходимо
умножить на коэффициент k. Коэффициент к в зависимости с D и -уу имеет
следующие значения: D И k 1,5 2,0 4 1,05 1 1,15 ч
371
Наибольшая начальная высота цилиндрических заготовок для
осадки И «С 2,5D (D — диаметр заготовки в мм).
При определении последовательности штамповки следует иметь
в виду, что потребное число операций зависит от схемы деформи-
рования, так как последняя определяет напряженное состояние ма-
териала.
Основные схемы деформирования, встречающиеся в той или
иной комбинации в практике формоизменения при холодной объ-
емной штамповке, показаны на рис. 211.
Схема на рис. 211, о (осадка между плоскопараллельными пли-
тами) имеет широкое применение для осадки, калибровки, чеканки.
Схема на рис. 211, б — осадка с истечением в одну полость —
используется при штамповке деталей с бобышками и местными
утолщениями.
Схема на рис. 211, в отличается от предыдущей тем, что осадка
сопровождается истечением в две полости. Эта схема используется
Рис. 212. Изменение формы заготовки при осадке
при штамповке деталей с двухсторонними бобышками или мест-
сными утолщениями.
Схемы на рис. 211, гид (осадка с истечением в одну или две
полости с образованием кольцевого заусенца) используются«при
штамповке бобышек или местных утолщений с оформлением за-
данного контура.
При истечении в одну полость приведенные в табл. 75 значения
даны для -v = 1,5, при больших значениях отношения степень
деформации может быть больше; при истечении в две полости зна-
чения даны для = 1,3, при больших значениях степени дефор-
мации используют меньшие.
Схема деформирования на рис. 211, а соответствует наимень-
шей пластичности материала, а на рис. 211, г и д — наибольшей.
Исследования отдельных схем деформирования позволяют сде-
лать выводы, необходимые для разработки процесса, выбора заго-
товки, определения усилия и т. д.
После свободного осаживания плоскими бойками цилиндриче-
ская заготовка приобретает бочкообразную форму (рис. 212, а).
372
Прямоугольные заготовки после осадки имеют вид, показанный
на рис. 212, б. Из этого следует, что заготовка стремится к кругу.
Если осаживается (расплющивается) стержень так, как показано
на рис. 212, в, т. е. по образующей, то при осадке деформируемый
материал интенсивно течет в направлении, перпендикулярном к
оси образца, и очень слабо вдоль оси.
Размеры осаженного сечения могут быть определены по фор-
мулам Б. П. Звороно:
6 = 0,75 h = d(\— е),
где е — степень осадки;
с _d — h. t,_ ^i + ^г
E~~d~’ 2~’
Остальные обозначения (d, h, Ь, bu Ь2) даны на рис. 212, а, б, в.
При определении размеров заготовки необходимо учитывать при-
пуск для устранения бочкообразности. Величина припуска в за-
висимости от толщины детали составляет 1,0—3,0 мм на сторону.
Кроме припуска, при определении размера заготовок типа прямоу-
гольника или форм, подобных ему, необходимо учитывать неравно-
мерность уширения и удлинения, так как припуск для обрезки
по периметру у фасонных и граненых заготовок распределяется
неравномерно.
Объемная формовка аналогична осадке и отличается от нее тем,
что формоизменение заготовки происходит в полости штампа пол-
ностью или частично закрытой. Объемной формовка осуществля-
ется в открытых штампах для образования заусенца.
Для создания наиболее благоприятных условий деформации гео-
метрия ручья штампа должна быть такой, чтобы при деформиро-
вании схема напряженного состояния по возможности приближа-
лась к объемной.
Формоизменение при объемной штамповке может осуществлять-
ся путем заполнения полости штампа осадкой заготовки, попереч-
ные размеры которой меньше соответствующих размеров рабочей
полости штампа, а высота больше, или путем истечения заготовки
в полость штампа. В этом случае поперечные заготовки больше со-
ответствующих размеров полости штампа. Приведенные способы
формоизменения не исключают, а дополняют друг друга. Обычно
формоизменение за счет осадки используется для перераспределе-
ния объема материала заготовки,, т. е. на первых операциях, а
формоизменение истечением — на окончательной операции.
Заготовкой для объемной штамповки могут служить полоса или
пруток, причем процесс штамповки может осуществляться непо-
средственно в полосе или прутке или из штучных заготовок.
Штамповка непосредственно в полосе или в прутке имеет огра-
ниченную область применения, в основном для плоских деталей
373
с неглубоким рельефом, или как предварительная операция для
заготовок деталей сложных конфигураций, штампуемых в несколь-
ко операций. Для штамповки в полосе или в прутке, а также из
штучных заготовок пластичных материалов обычно используют от-
крытые штампы, в которых излишек материала вытесняется в виде
заусенца. При штамповке из штучных заготовок малопластичных
материалов предпочтение следует отдавать закрытым штампам. При
штамповке с заусенцем в открытых штампах размер заготовки
определяют по сечениям. Для этого деталь (рис. 213) по длине раз-
бивают на участки так, чтобы каждый из них охватывал по воз-
можности постоянное сечение (/—I, II—II и т. д.). Площадь се-
чения на каждом участке рассчитывают
Рис. 213. К определению раз-
меров заготовки:
1 — расчетная заготовка; 2 —
исходный пруток
Толщина облоя при
по формуле
Fs = Fd-\-Fo6 = (1,15-l,20)fd,
где Fs — сечение исходной заготовки
в лик2;
Fe —-сечение штампуемой детали
(или полуфабриката) на дан-
ном технологическом перехо-
де В ММ2',
FC6 — сечение заусенца (облоя) в мм2.
Площадь сечения заусенца следует
принимать большей для первых опера- •
ций и уменьшать для последующих.
объемной штамповке на предварительных
операциях для стальных деталей принимается равной 2—3 мм,
для деталей из цветных металлов и сплавов 1,5—2,2 мм\ на окон-
чательных операциях для стальных деталей 1—1,5 мм и деталей
из цветных металлов до 1 мм. *
Если же штамповку производят в закрытом штампе без отхода,
то размер заготовки рассчитывают по равенству объемов детали
и заготовки.
Размеры заготовки берут только с положительными отклоне-
ниями, при этом размеры не должны увеличивать объема заго-
товки более чем на 3%. Если после объемной штамповки следует
механическая обработка резанием (фрезерование, точение и т. д.),
необходимо при расчете размеров детали (рабочих полостей штампа)
и заготовки предусмотреть припуск на обработку: для фрезерова-
нця и точения 0,5—1 мм, шлифования до 0,4 мм и полирования
до 0,05 мм.
Расчет промежуточных размеров следует вести от последнего
перехода (операции,) т. е. исходя из окончательных размеров детали.
При изготовлении деталей следует широко использовать соче-
тание объемной штамповки с другими операциями (вырезкой, за-
чисткой, гибкой, горячей штамповкой, точным литьем и т. д.).
374
При объемной штампбвке существенное влияние на собственно
процесс формоизменения, качество штампуемых деталей и усилие
штамповки оказывает смазка. При штамповке стальных деталей
наиболее эффективным является фосфатное покрытие с последую-
щим омыливанием густой мыльной эмульсией и сушкой.
Для остальных деталей, кроме фосфатирования, можно при-
менять омеднение с последующим омыливанием или смазку, со-
ставленную из 3 частей графита, 5 частей мела и машинного масла.
Консистенция смазки — жидкотекучая. При штамповке алюминия
применяют технический вазелин со стеарином и хозяйственным
мылом.
Заготовки, поступающие на объемную штамповку, должны быть
отожжены и освобождены от окалины, коррозии и грязи.
Объемную штамповку в холодном состоянии производят на че-
каночных, кривошипных двухстоечных и гидравлических прессах.
Усилие Р в кГ, потребное для объемной штамповки, по кото-
рому подбирают пресс, рассчитывают по следующим формулам:
при йггамповке в открытых штампах осадка плоскими бойками
Р = qF;
осадка с истечением в одну полость
Р = qFk;
осадка с истечением в две полости
Р = (0,8 -v-0,9) qFk.
При штамповке в закрытых штампах
Р ----- qFvr,
где Р — усилие штамповки в кГ;
F — площадь проекции детали, включая заусенец, в мм2;
q — среднее удельное давление с учетом упрочнения в кПмм2
при сжатии;
k — поправочный коэффициент, значение которого зависит от
D D
отношения -т и -ту:
а п
DD D D
dH d . Н
2 1 1,25—1,3 2 4 0,8—0,9
2 2 1,05—1,1 4 Любое 0,95—-1
D — диаметр заготовки в мм;
d — диаметр ручья (полости) в мм;
И — высота (толщина) заготовки в мм;
v — коэффициент, учитывающий объемный характер напря-
женного состояния при штамповке без заусенца:
v = 1,7-т-2,0;
т — коэффициент, учитывающий форму детали и внешнее тре-
ние и составляющий 1,3—1,5.
375
Значения q в зависимости от характера объемной штамповкь
могут быть взяты из табл. 76.
Таблица 76
Удельные давления q в иГ/мм2 при объемной штамповке
Материал Осадка между плоскими плитами Объемная штамповка с истечением в одну или две полости в штампах
открытых закрытых
Алюминий Латунь Л68 Сталь 10 и 15 10—40 60—120 60—130 60—80 100—160 120—200 100—120 160—200 200—300
Успех ведения процесса объемной штамповки в значительной
степени зависит от конструкции штампа. Большие давления, раз-
виваемые в процессе штамповки, требуют изготовления рабочих
элементов из легированных сталей Х12М, Х12Ф1. Опорные сталь-
ные плиты, в которых монтируются
Рис. 214. Штамп для объемной штамповки
рабочие элементы, следует де-
лать массивными. Так как
изготовление штампов, удов-
летворяющих этим требова-
ниям, для каждой из штам-
пуемых деталей не экономич-
но, следует использовать
универсальные блоки, в кото-
рых монтируют рабочие эле-
менты. Блок с собственно
штампом для объемной штам-
повки показан на рис. 214.
Блок штампа устанавли- '
вают на прессе, в случае не-
обходимости смены штампа
его не снимают с пресса. Мат-
рицу штампа крепят на ниж-
ней плите блока кольцом,
а пуансон на верхней плите — пуансонодержателем. Для выталки-
вания отштампованной детали из матрицы служит устройство,
состоящее из планки, тяг и толкателя. При подъеме ползуна
пресса тяги поднимают планку, которая и удаляет толкателем от-
штампованную деталь из рабочей полости матрицы.
Точность объемной штамповки в направлении нажатия состав-
' ляет от ±0,05 до ±0,1 мм, а в направлении, перпендикулярном
к нажатию, — от +0,02 то +0,05 мм. Шероховатость поверхности
соответствует 6—8-му классам чистоты по ГОСТу 2789—59.
Примеры объемной штамповки деталей.
На рис. 215 показаны два примера объемной штамповки в полосе.
376
В первом случае (рис. 215, а) штамповка осуществляется в полосе
без надрезки последней (цепочкой), а во втором случае (рис. 215, б)
собственно объемной штамповке (операция 2) предшествует вырезка
(операция 1) части материала для лучшего заполнения рабочей
полости штампа в процессе объемной штамповки. Если деталь не
имеет отверстия в зоне объемной штамповки, то после штамповки
полоса поступает в штамп для вырезки; при наличии отверстия
полосу передают на штампы для пробивки и вырезки. Штамповку
Полоса после
Деталь объемной штамповка
Рис. 215 Объемная
штамповка деталей в полосе
в полосе применяют для деталей малых размеров с незначитель-
ными выступами и бобышками.
Штамповка из штучных заготовок производится в четыре этапа:
отрезка или вырезка заготовки; объемная штамповка за одну или
несколько операций с отжигом между операциями; обрезка; за-
чистка по контуру и калибровка отверстия. Конечно, не все этапы
обязательны при изготовлении той или иной детали. Например,
часто не используется четвертый этап. Он необходим только в том
случае, если к точности детали предъявляются повышенные тре-
бования. Ниже приводятся примеры процессов объемной штам-
повки из штучных заготовок.
На рис. 216, а показана схема процесса изготовления стального
переключателя (на рисунке приведены только формоизменяющие
377
Деталь
378
операции). Последовательность штамповки его следующая: I— руб-
ка заготовок от прутка; II— осадка; ///—отжиг; IV — травле-
ние; V — объемная штамповка (штамповка бобышки и фланца);
VI — обрезка по контуру; VII—фосфатирование; VIII — калиб-
ровка обжатием.
На рис. 216, б показана направляющая, штампуемая из прутка,
в следующей последовательности: / — отрезка от прутка; // — пред-
варительная объемная штамповка со свободным образованием ос-
нования; ///—обрезка предварительная; IV — отжиг; V — объ-
емная штамповка окончательная; VI — вырезка по контуру; VII—
разрезка на две детали на фрезерном станке.
На рис. 216, в показан стальной рычаг. Последовательность его
штамповки следующая: / — рубка заготовки; // — отжиг; III —
травление; IV —фосфатирование; V — объемная штамповка пред-
варительная; VI—первая обрезка облоя;
VII — окончательная объемная штамповка;
VIII — обрезка по фасонному контуру.
На рис. 216, г показана гребенка, изго-
товляемая в следующей последовательности:
/ — отрезка заготовки от полосы; // — фосфа-
тирование, смазка; /// — предварительная
объемная штамповка; IV — обрезка; V — сня-
тие фосфатного покрытия; VI — отжиг; VII —
травление; VIII — фосфатирование и смазка;
IX — окончательная объемная штамповка;
X — снятие фосфатного покрытия; XI — ме-
ханическая обработка.
На ряде заводов зенковка под винты в пло-
ских деталях заменяется штамповкой.
Существует два способа получения зенко-
вок. В первом случае вначале пробивается
отверстие большего диаметра, чем в детали, а затем производятся
выдавливание конуса под головку винта и одновременная осадка
отверстия до требуемых размеров. Диаметр дыропробивного пу-
ансона в этом случае рассчитывается по формуле
+
где d0 — диаметр отверстия в детали в мм;
k — коэффициент при S = 2-f2,5 мм, равный 0,4, а при
S = 3-г-3,5 мм, равный 0,3.
Во втором случае пробивка и зенковка совмещены. Чтобы из-
бежать вздутия вокруг зенковки, необходимо осуществить прижим
материала, для чего пуансону придают вид, показанный на рис. 217,
а его размеры находят из выражений
D = d + 2C4-(5-T- 12) мм;
h = S -|- (0,5 4- 1) мм,
где С — глубина зенковки в мм.
Рис. 217. Получение
зенковки методом
объемной штамповки
379
Чтобы избежать образования заусенца в результате затекания
металла при выдавливании зенковки, зазор между дыропробивной
частью пуансона и матрицей должен быть 0,015—0,02 мм незави-
симо от толщины материала. Чтобы избежать искажения края за-
готовки, отверстие должно отстоять от него на величину
/ = -A-d + C + (3,5-s-5).
Объемная штамповка широко используется для выдавливания
зубцов на секторах, кулачковых муфтах и подобных им деталях.
Этот вид штамповки, безусловно, найдет широкое применение для
изготовления конических зубчатых колес с малым модулем.
КОМБИНИРОВАННАЯ ШТАМПОВКА НА УНИВЕРСАЛЬНЫХ
ПРЕССАХ
Комбинированная штамповка в штампах последовательного дей-
ствия осуществляется по одной из следующих схем.
1. Из полосы или ленты; вырезка по наружному контуру (от-
резка) готовых деталей осуществляется на последнем переходе.
2. Из полосы или ленты; вырезка по наружному контуру пред-
шествует формоизменяющим переходам, после чего вырезанная за-
готовка впрессовывается обратно в ленту или полосу и перемеща-
ется вместе с ней на последующие формоизменяющие переходы.
3. Из полосы или ленты; вырезка заготовки по наружному кон-
туру производится перед формоизменяющими переходами, пере-
дача заготовки на формоизменяющие переходы производится спе-
циальными механизмами штампа.
4. Из предварительно изготовленной штучной заготовки; подача
заготовки в штамп осуществляется вручную или специальным загру-
зочным устройством, а передача заготовки с одного перехода на
другой — вручную или специальными механизмами (шиберными,
револьверными, грейферными и т. д.).
Первую схему, т. е. комбинированную штамповку в полосе
(ленте) с вырезкой (отрезкой) готовых деталей на последнем пере-
ходе, следует применять для деталей, требующих только разъеди-
нительных переходов: пробивки, надрезки, зачистки, снятия при-
пуска по части контура и вырезки, а также для деталей, требующих
разъединительных и нескольких формоизменяющих переходов: про-
бивки отверстий, гибки, разбортовки, отбортовки, вытяжки, вырез-
ки и других при условии, что окончательная вырезка является
последним переходом.
Штампы для рассматриваемой схемы штамповки допускают
применение прессов с числом двойных ходов до 500 и более в минуту.
В этих штампах легко автоматизировать подачу полосы (ленты).
При шагах перемещения менее 50 мм механизм подачи может быть
встроен в штамп, а при больших перемещениях он является допол-
нительным узлом пресса. Преимуществом этого способа штамповки
следует считать возможность объединения большого числа перехо-
дов, т. е. использование его для изготовления деталей сложной
конфигурации. Достаточно указать, что имеются комбинированные
штампы последовательного действия, объединяющие до 25 пере-
ходов.
Комбинированные штампы последовательного действия, построен-
ные по первой схеме, являются наиболее распространенными.
Факторами, ограничивающими применение штампов, являются
габаритные размеры изготовляемых деталей. Штампы используются
для изготовления мелких деталей (линейный размер в направлении
подачи менее 200 мм) и как исключение для деталей средних раз-
меров. Однако независимо от габаритных размеров деталей толщина
383
их должна быть более 0,2 мм вследствие большого брака по меж-
осевому расстоянию отверстий.
Вторую схему, т. е. комбинированную штамповку в полосе или'
в ленте с вырезкой заготовки перед формоизменяющими перехо-
дами и запрессовкой вырезанной заготовки обратно в полосу (ленту),
применяют для деталей, требующих одного формоизменяющего;
перехода, например гибки, формовки, вытяжки и т. д., при условии;,
что толщина штампуемого материала равна 0,3—2,0 мм. Если'
толщина материала менее 0,3 мм, то заготовка, вырезанная и за-,
прессованная обратно в полосу (ленту), плохо в ней удерживается
и при перемещении полосы (ленты) выпадает из нее, что приводит
к браку штампуемой детали, а иногда и поломке штампа. Если же
толщина материала более 2,0 мм, требуется большое усилие для
запрессовывания вырезанной заготовки обратно в полосу (ленту)
и затрудняется выталкивание заготовки из последней в рабочую
полость штампа. Штампы, построенные по этой схеме, используются
для деталей сравнительно небольших габаритных размеров, штам-
пуемых на прессах с числом двойных ходов до 150 в минуту.
Третью схему, т. ё. комбинированную штамповку в полосе (лен-
те) с вырезкой заготовки перед формоизменяющим переходом и
передачей этой заготовки на последующие формоизменяющие пере-
ходы специальными шиберными или револьверными механизмами,
следует применять в тех же случаях, что и вторую, но для материала
толщиной 0,5—6 мм. Число формоизменяющих переходов зависит
от конструкции механизма для транспортировки вырезанной заго-
товки. Если для транспортировки заготовки используется шиберный
механизм, число переходов не более трех; если же вырезанная заго-
товка перемещается револьверным механизмом, то число формо-
изменяющих переходов может быть увеличено до шести, а иногда
и более. Штампы, построенные по этой схеме, применяются при
работе на прессах с числом двойных ходов не более 250 в минуту.
Четвертую схему, т. е. штамповку из штучных заготовок, сле-
дует применять для деталей, требующих в основном формоизменя-
ющих переходов. Если передача с одного формоизменяющего пере-
хода на другой осуществляется вручную, число переходов должно
быть не более трех, а если автоматически, то число переходов, а
вместе с этим и конфигурация изготовляемых деталей зависят от
конструкции транспортирующего механизма. Если для транспорти-
ровки заготовок используется шиберный механизм, число формо-
изменяющих переходов должно быть меньше четырех. Этот способ
используется главным образом для изготовления деталей, требующих
гибки (скобки, втулки и т. д.).
Если используется револьверный механизм, число формоизме-
няющих переходов может достигать шести — десяти. Этот механизм
используется главным образом для деталей, требующих вытяжки,
отбортовки, разбортовки, обжима, закатки, листовой чеканки и
реже гибки. И, наконец, если используется грейферный механизм,
384
то число формоизменяющих переходов в зависимости от габаритных
размеров штампуемой детали может достигать десяти. Этот тип
механизма может быть использован для деталей, требующих любого
вида формоизменяющих переходов.
Устанавливать штампы, работающие по четвертой схеме, при
работе на автоматическом цикле можно на прессах с числом двойных
ходов менее 120 в минуту.
Из рассмотренных схем построения комбинированных штампов
последовательного действия необходимо обратить внимание на вто-
рую и особенно на третью схему. Принятое в них конструктивное
решение целесообразнее выделения формоизменяющих переходов
в самостоятельные операции с выполнением их в штампах простого
действия с питанием заготовками из магазинных или бункерных
загрузочных устройств. Особенно целесообразны такие схемы для
деталей малых габаритных размеров, требующих одного формоиз-
меняющего перехода (операции).
Из большого разнообразия процессов штамповки в комбиниро-
ванных штампах последовательного действия, построенных по
первой схеме, ниже рассматриваются примеры штамповки деталей,
изготовление которых требует следующих переходов: пробивки
отверстий и отрезки; пробивки отверстий и вырезки; пробивки
отверстий, зачистки снятием припуска по части контура и вырезки;
пробивки отверстий, гибки и вырезки; вытяжки и вырезки, пробив-
ки отверстий, листовой чеканки и вырезки; вытяжки, пробивки,
отбортовки и вырезки.
Приведенный перечень сочетаний переходов не исчерпывает
возможные случаи, их значительно больше, но рассматривать все
их нет. необходимости, так как они не содержат ничего принципиаль-
но нового для построения процесса штамповки на комбинирован-
ных штампах последовательного действия.
Штамповка деталей, требующих отверстий
и о т р е з .к и. Схемы последовательности штамповки ряда дета-
лей, требующих пробивки отверстий и отрезки, показаны на рис. 218.
Пробивку отверстий и отрезку в одном штампе применяют для
деталей простой конфигурации (допуски по наружному контуру
соответствуют 5—7-му классам точности, при этом предъявляются
пониженные требования к шероховатости поверхности среза), изго-
товляемых из калиброванной или калибруемой полосы (ленты) путем
обрезки ее пуансонами-ножами по ширине в процессе штамповки.
Простая конфигурация и относительно малая точность изготовления
этой группы деталей позволяют широко использовать безотходную
и малоотходную штамповку, а тем самым иметь высокие коэффици-
енты использования материала.
Схему последовательности штамповки, показанную на рис. 218, а,
используют при изготовлении прямоугольных и квадратных пла-
стинок с отверстиями (сечения пуансонов залиты или заштрихованы).
Пластинки изготовляют за два перехода (здесь и в дальнейшем пере-
13 А. Н. Малов
385
ходы на рисунках обозначаются римскими цифрами). За первый
переход пробиваются отверстия, а за второй отрезаются готовые
детали. Изменяя конфигурацию пуансона, можно уменьшать или
увеличивать число одновременно изготовляемых деталей.
Схема последовательности штамповки, показанная на рис. 218, б,
используется при изготовлении заготовок для квадратных гаек и
подобных им деталей с размерами меньшей стороны а = 7 ч- 16 мм
и S = 2 -ь 5 мм за три перехода. За первый переход в полосе
Рис. 218. Последовательность штамповки деталей, для изготовления которых
требуется пробивка и отрезка:
1— V — переходы
(ленте) пробиваются шесть отверстий, на втором переходе выреза-
ется одна деталь, на третьем Т-образным пуансоном отрезаются
пять деталей, три отрезанные детали проваливаются через со-
. ответствующие отверстия в матрицы штампа, а две сталкиваются
с поверхности матрицы при дальнейшем перемещении полосы (лен-
ты). На этом штампе за один ход ползуна пресса изготовляется
шесть деталей.
Схема на рис. 218, в используется при изготовлении прямоуголь-
ных планок с отверстиями. Особенностью этой схемы является
одновременное изготовление двух деталей. За первый переход
пробивается четыре отверстия, после чего полоса (лента) перемеща-
ется на расстояние, равное 2В, и за второй переход пуансоном с
двумя режущими кромками одновременно отрезаются две детали,
одна из них выпадает через отверстие матрицы, а другая остается
386
на поверхности матрицы и сталкивается с нее при очередной подаче
полосы. Если же на матрице сделать скос, деталь будет соскальзы-
вать с нее под действием собственного веса. Схема на рис. 218, г
отличается от только что рассмотренной тем, что на боковой по-
верхности детали имеются углубления. Последовательность штам-
повки следующая: на первом переходе пуансоны-ножи не только
калибруют полосу по ширине, но и формируют требуемый контур
боковых сторон. Второй переход холостой; на третьем переходе
происходит пробивка отверстий; четвертый переход холостой и,
наконец, на пятом переходе осуществляется отрезка детали от
полосы.
Схемы на рис. 218, д ие иллюстрируют последовательность штам-
повки шестигранных гаек. По схеме на рис. 218, д на первом пере-
ходе пробиваются три отверстия; на втором переходе пуансонами-но-
жами выполняются две грани у заготовок гаек, расположенных по
краям полосы; на третьем переходе пуансоном вырезается одна
гайка, и, наконец, на четвертом переходе отрезным пуансоном-но-
жом отрезаются две гайки.
Схема на рис. 218, е отличается от только что рассмотренной
числом рядов (пять рядов) и тем, что боковые ножи используются
только для ограничения перемещения полосы (ленты), а не для
образования части контура, как в случае на рис. 218, д. При этом
порядок штамповки заготовок гаек следующий. На первом переходе
пуансоны-ножи с двух сторон обрезают кромки полосы (ленты) по
шагу штамповки, на втором переходе пробиваются три и на третьем
два отверстия; на .четвертом вырезаются три гайки; пятый переход
холостой; на шестом переходе отрезаются еще две гайки. Таким
образом, после шестого перехода за каждый ход пресса получают
пять заготовок гаек.
Схема штамповки на рис. 218, ж используется для изготовления
двух прямоугольных пластин и двух Ш-образных пластин. При
первом переходе в полосе пробиваются два прямоугольных отверстия,
в результате чего получаются две пластины, а боковыми пуансонами-
ножами калибруется полоса (лента) по ширине или, что то же самое,
оформляется частично наружный контур штампуемой детали.
Второй переход по конструктивным соображениям холостой, на
третьем переходе отрезным пуансоном одновременно отрезаются
две Ш-образные пластины, одна из них падает через отверстие
матрицы, а другая соскальзывает по скосу верхней поверхности
матрицы.
Конструкции комбинированных штампов последовательного дей-
ствия для пробивки и отрезки описаны в работах [8,15].
Штамповка деталей, требующих пробивки
отверстий и вырезки. Схема последовательности штам-
повки деталей в комбинированных штампах последовательного
действия, требующих пробивки отверстий и вырезки, показана
на рис. 219.. Объединение в одном штампе последовательного дей-
13'
387
ствия переходов пробивки отверстий и вырезки применяют для
плоских деталей любой формы с наибольшим размером до 250 мм,
толщиной 0,2—6 мм и точностью исполнения по 5j—6-му классам.
Рассмотренные схемы отличаются друг от друга числом пере-
ходов, т. е. числом рядов по ширине полосы (ленты), и способом
вырезки контура.
Число переходов зависит от расстояния между отверстиями,
пробиваемыми в деталях, от кромки контура детали, прочности
Рис. 219. Последовательность штамповки деталей, для изготовления
которых требуется пробивка отверстия и вырезка
матрицы штампа и способа ее изготовления, а также от количества
расходуемой легированной стали.
Если величины перемычек между отверстиями или между кон-
туром и отверстием штампуемой детали больше величин, приведен-
ных на стр. 56, 57, отверстия пробиваются за один переход. Во всех
остальных случаях отверстия следует пробивать в два и более пере-
ходов. Раскладка по ширине полосы (ленты) в зависимости от раз-
меров штампуемой детали и потребного количества деталей (харак-
тера производства) бывает однорядовая, однорядово-последова-
тельно-параллельная и многорядовая. Однорядово-последователь-
но-параллельная раскладка обычно применяется для деталей не-
большой ширины, но большой длины. При таком способе раскладки
одновременно вырезаются две и более деталей, что позволяет при
388.
незначительном увеличении стоимости комбинированного штампа
повысить производительность труда |46].
Число переходов зависит от способа получения контура вырезае-
мой детали. Контур детали можно получить четырьмя способами:
1) вырезкой пуансоном, имеющим форму штампуемой детали;
2) оформлением части контура дыропробивными пуансонами;
3) обрезкой ножами;
4) оформлением, аналогичным оформлению перемычки между
последовательно пробиваемыми отверстиями.
Второй способ имеет целью исключить длинные И тонкие выступы
у матриц, обладающие малой прочностью.
Рис. 220. Комбинированный штамп последовательного действия
для изготовления пластин с отверстиями
Четвертый способ применяется для узких деталей сложной конфи-
гурации, т. е. в тех случаях, когда прочность пуансона, изготовлен-
ного по форме и размерам детали, оказывается недостаточной.
Точность исполнения контура детали по второму, третьему и
четвертому способам штамповки ниже, чем по первому.
На рис. 219, а показано получение деталей за два перехода.
Раскладка деталей однорядовая.
На рис. 219, б показано получение деталей тоже за два перехода,
но раскладка на полосе (ленте) — двухрядовая шахматная.
На рис. 219, в, г, д даны примеры штамповки, когда для изго-
товления деталей требуется три и более переходов.
На рис. 220 приведен типовой комбинированный штамп после-
довательного действия для изготовления пластин с двумя круглыми
и одним прямоугольным отверстием. В верхней части штампа за-
креплены три пуансона 1 для пробивки отверстий и пуансон 2 для
вырезки по контуру. В нижней части штампа на плите смонтирована
матрица 3 с постоянным упором 4 и временным упором (на рисунке
отсутствует). Для точного расположения пробиваемых отверстий
38»
относительно наружного контура детали в вырезном пуансоне 2
установлено два ловителя 5. Последовательность работы штампа
следующая. При заправке полоса подается в штамп до временного
упора. На первом переходе пробиваются три отверстия пуансонами
1. На втором переходе включается в работу контурный пуансон 2,
имеющий два ловителя 5, которые и фиксируют расположение от-
верстий относительно контура детали, а пуансон на матрице выре-
зает деталь.
Имеется несколько штампов комбинированных разновидностей
последовательного действия для пробивки и вырезки. Для материа-
лов малой толщины, как правило, используют штампы с прижимом,
для материалов толщиной более 1 мм штампы выполняют с жестким
съемником. При вырезке узких и длинных деталей из тонкого мате-
риала следует применять штампы с шаговыми ножами.
Рис. 221. Последовательность штамповки деталей, для изготовления которых
требуется пробивка, вырезка и зачистка части контура
Во всех штампах надлежит иметь два типа упоров: временные, ис-
пользуемые при заправке полосы (ленты), и постоянные, т. е. шаго-^
вые, используемые при перемещении на шаг штамповки.
Для центрирования отверстий относительно контура детали
надлежит использовать ловители. В зависимости от конструкции
детали ловители устанавливают на вырезном пуансоне или центри-
руют по специальным технологическим отверстиям, пробиваемым
В полосе.
Матрицы штампов выполняют цельными, составными и со встав-
ками. Рабочие части штампов в зависимости от масштабов производ-
ства изготовляют стальными и из металлокерамиковых твердых
сплавов.
Конструкции комбинированных штампов последовательного дей-
ствия описаны в работах [32, 50].
Штамповка деталей, требующих пробивки
отверстий, зачистки снятием припуска у ча-
сти контура и вырезки. Последовательность штамповки
деталей, требующих пробивки отверстий, зачистки снятием при-
пуска у части контура и вырезки, показана на рис. 221, а и б. В
390
примере на рис. 221, а деталь получают за два гГерехода. За первый
переход пробивают два отверстия (одно из отверстий технологиче-
ское для ловителя) и вырезают часть материала для получения
участка контура, подлежащего зачистке снятием припуска. За вто-
рой переход вырезают весь контур детали и одновременно зачищают
предварительно вырезанную часть контура.
В примере на рис. 221, б на первом переходе пробивают четыре
отверстия. Два отверстия образуют часть контура, подлежащего
зачистке. На втором переходе производится вырезка и зачистка
части контура. Указанное сочетание переходов в одном штампе
применяется редко, так как получаемая точность деталей сравнитель-
но невелика, а изготовление такого комбинированного штампа
трудоемко.
Штамповкадеталей, требующих пробивки,
гибки и вырезки. При изготовлении деталей, требующих
гибки, можно столкнуться с двумя случаями:
а) заготовка перед гибкой полностью отделяется (отрезается) от
полосы или ленты;
б) заготовка перед гибкой частично отделяется от полосы или
ленты путем вырезки промежутков между двумя заготовками или
надрезки материала по незамкнутому контуру.
Последовательность штамповки деталей, требующих пробивки
отверстий, отрезки и гибки (первый случай), показана на рис. 222.
В схеме на рис. 222, а деталь изготовляется за три перехода
/—///. На первом переходе пуансоны 1 пробивают два отверстия,
на втором ловитель 2 фиксирует правильность перемещения полосы
(ленты), а пуансон 3 обрезает конец полосы (ленты) по радиусу.
На третьем переходе пуансон 3 отрезает заготовку, а пуансон 4
подвергает ее гибке.
Последовательность штамповки на рис. 222, б аналогична только
что рассмотренной. Угольник также получается за три перехода:
пробивка двух отверстий, обрезка узкого конца угольника, отрезка
заготовки и гибка.
Процессы штамповки, подобные показанным на рис. 222, нахо-
дят широкое применение при изготовлении деталей малой ширины,
главным образом из тонкого материала (менее 3 мм). Изготовление
таких деталей в штампах простого действия, т. е. с раздельной отрез-
кой и гибкой, приводит к значительному проценту брака и сниже-
нию производительности. В отдельных случаях отрезанная заготов-
ка специальным шибером перемещается на позицию в направлении,
перпендикулярном к перемещению полосы. Пример такого штампа
показан на рис. 223. Штамп предназначен для изготовления уголка
й-работает следующим образом. После пробивки отверстия пуансо-
ном 2 полоса подается до упора 7. При втором ходе ползуна пресса,
а значит, и верхней части штампа заготовка, отрезанная пуансоном-
ножом 3, попадает на поверхность планки 4 и в момент хода ползуна
вверх перемещается шибером в зону гибочной матрицы 9 до упоров 8.
391
Рис. 222. Последовательность штамповки деталей, для изготовле-
ния которых требуется пробивка, отрезка и гибка
Рис, 223. Комбинированный штамп для пробивки, отрезки
и гибки
Шибер получает перемещение от клина 1 через прлзушку 6 и рычаг
5. После гибки пуансоном 10 готовая деталь сбрасывается со штампа
очередной заготовкой, подаваемой шибером.
Последовательность штамповки деталей, требующих частичного
отделения заготовки от полосы или ленты перед гибкой (второй
случай), дана на рис. 224. Скоба на рис. 224, а изготовляется за
пять переходов из полосы, ширина которой равна длине развертки
детали: вырезка двух пазов, обеспечивающих гибку скобы, пробив-
ка центрального отверстия, гибка, пробивка двух отверстий, отрез-
ка. Скоба на рис. 224, б изготовляется за пять переходов: пробивка
и вырезка, обрезка полки, первая гибка, вторая гибка, отрезка.
Скоба на рис. 224, в изготовляется за пять переходов.
За первый переход пробиваются два отверстия. За второй пере-
ход полоса фасонными пуансонами с двух сторон обрезается в со-
ответствии с наружным контуром детали, при этом исходят из того,
чтобы осталась перемычка Ь для связи заготовки (детали) с полосой
или лентой, а отгибаемые лапки были отсоединены от полосы или
ленты. Вырезы, полученные на полосе, используются в дальнейшем
для фиксирования взаимного расположения внутреннего и наруж-
ного контуров штампуемой детали ловителями. Третий переход из
конструктивных соображений холостой. На этом переходе ловители
фиксируют правильность перемещения ленты. На четвертом пере-
ходе производится гибка (на схеме пуансон гибки не показан), на
пятом отрезается готовая деталь за счет вырезки междудетальной
перемычки.
Последовательность изготовления контактного лепестка (рис.
224, г) следующая. На первом переходе пробивается отверстие и
надрезается та часть контура детали, которая впоследствии будет
подвергнута гибке. Второй переход из конструктивных соображений
холостой, на третьем переходе происходит гибка предварительно
надрезанных лапок и на последнем четвертом вырезается готовая
деталь. Правильность перемещения полосы (ленты), как и в ранее
рассмотренных примерах, фиксируется ловителем на третьем пере-
ходе.
На рис. 224, д показана последовательность штамповки скобки с
двумя отверстиями. За первый переход производится пробивка от-
верстия, за второй — надрезка части контура с таким расчетом,
чтобы зона гибки детали была отделена от полосы. Третий переход
из конструктивных соображений холостой, за четвертый переход
происходит собственно гибка скобы, за пятый — пробивка второго
отверстия, шестой переход холостой и, наконец, за седьмой переход
окончательно вырезается деталь по контуру.
На рис. 224, е показана последовательность штамповки разрез-
ного колпачка. Первый переход — пробивка трех окон для обра-
зования лапок, второй холостой, третий аналогичен первому, т. е.
пробивается еще три окна для образования лапок, четвертый пере-
ход холостой, на пятом переходе пробивается центральное круглое
393
Рис, 224. Последовательность штамповки деталей, для изготовления которых требуется пробивка, надрезка, гибка, от-
резка или вырезка
отверстие, шестой переход холостой, а на седьмом переходе заготов-
ка отделяется от полосы (ленты), происходит гибка лепестков и
отгибка по радиусу верхней части лапок. Значительное число под-
готовительных к гибке переходов (три перехода пробивки) вызвано
малыми размерами перемычек между лапками детали, а следова-
тельно, и соображениями получения прочной матрицы. Последо-
вательность штамповки сложной детали показана на рис. 224, ж.
Деталь изготовляется за восемь переходов: пробивка трех отверстий
(одно под ловитель), первая вырезка по части контура, вторая
вырезка по части контура, три гибки и отрезка.
Особенно широкое применение такие штампы получили при
изготовлении разнообразных хомутиков, клемм и подобных им
деталей из ленты толщиной менее 2 мм. На рис. 225 показаны две
схемы последовательного изготовления хомутиков и одна схема
изготовления клеммы. На первом переходе производится обрезка
кромок ленты шаговыми ножами для обеспечения точного переме-
щения по шагу. Следует отметить, что это, пожалуй, единственное
решение для деталей, ширина которых значительно меньше длины.
Если в изготовляемой детали имеются отверстия, их пробивают
одновременно с обрезкой (рис. 225, в). В противном случае пробивка
выделяется в самостоятельный переход. На втором и последующих
переходах осуществляются надрезка, гибка и отрезка (рис. 225, а),
если форма хомутика не сложная, или надрезка и несколько пред-
варительных гибок, если форма хомутика сложная (рис. 225, б и в).
Число предварительных гибок в зависимости от сложности хому-
тика колеблется от 2 до 4, а иногда и до 5. После предварительных
гибок следует окончательная гибка и, как правило, производимая
вместе с ней отрезка готового хомутика от лепты. Если рабочие
части штампа, осуществляющие надрезку, гибку, разместить в
штампе затруднительно, то вводят холостые переходы (рис. 225, в).
Для мелких деталей иногда используют штампы с многорядовым
шахматным расположением штампуемых деталей на ленте. Такую
раскладку применяют только при штамповке из ленты. Многоря-
довая раскладка заготовок на ленте при изготовлении деталей,
требующих гибки, встречается редко, что следует объяснить слож-
ностью изготовления штампов, а главное трудностью их отладки.
Во всех рассмотренных схемах изготовления деталей, когда
гибка предшествует окончательной вырезке или отрезке детали от
полосы (ленты), был переход надрезки или вырезки той части кон-
тура детали, которая подвергается гибке.
Конструкции штампов для пробивки, гибки и вырезки весьма
разнообразны. Они получили особенно широкое применение в
радиотехнической промышленности. Комбинированные штампы
этой группы независимо от масштаба производства изготовляются
с направляющими колонками.
Штамповка деталей, требующих вытяжки,
отбортовки, разбортовки или листовой че-
395
к а н к и. Последовательная вытяжка полых деталей (тел вращения)
в ленте осуществляется четырьмя способами:
1) непосредственно в ленте без надрезки и с вырезкой детали
на последнем переходе (рис. 226, а);
2) в ленте с линейной надрезкой на первом переходе и вырезкой
детали на последнем переходе (рис. 226, б);
3) частичным отделением заготовки на первом переходе (фигур-
ной вырезкой), затем вытяжкой и, наконец, на последнем переходе
окончательной вырезкой детали (рис. 226, в и а);
Рис. 225. Последовательность изготовления хомутиков и подобных им деталей:
I—VI — переходы
4) частичным отделением заготовки перед вытяжкой; надрезка
выполняется в виде двух круговых сегментов или в виде двух не-
полных полуокружностей (рис. 226, д).
Штамповка деталей в ленте, требующих одного или нескольких
переходов вытяжки, обычно делается однорядовой и только иногда
для мелких деталей многорядовой.
Рассматриваемый способ изготовления деталей, как правило,
может быть осуществлен при использовании ленточного материала
и, как исключение, для штамповки из полосы.
Материал для последовательной вытяжки в ленте должен обла-
дать хорошей пластичностью. Наиболее благоприятные для этой
цели латунь Л62, Л68, для глубокой вытяжки (ВГ) сталь 08 кп и
10 кп и алюминиевый сплав типа АМцА-М и др.
396
Вытяжка в целой ленте (см.- рис. 226, а) происходит
в значительной степени за счет растяжения материала в основном
на первом переходе и частично на последующих, что приводит к
большой деформации ленты. Прямая кромка ленты по выходе из
штампа превращается в волнистую, причем максимальная ширина
(выступы) ленты соответствует середине перемычки между вытяги-
ваемыми деталями, а наименьшая ширина (впадины) совпадает с
серединой вытяжки. При однорядовой последовательной вытяжке
ширина ленты главным образом за счет средних участков уменьша-
ется до 17%, а в продольном направлении длина ленты до 25%.
Уменьшение ширины и длины ленты при очень тонком материале
приводит к образованию складок, причем настолько значительных,
Рис. 226. Способы вытяжки в полосе:
а — без надрезки; б — с линейной надрезкой; в — с фигурной вырезкой; г — с фигурной
надрезкой; д — с надрезкой б виде двух круговых сегментов
что они остаются даже на готовой детали. Поэтому вытяжка в целой
ленте имеет ограниченное применение и может быть рекомендована
для мелких деталей (тел вращения) с размерами:
-г<1 и *<1,2,
а а
где Н — высота детали в мм;
d — внутренний диаметр детали в мм;
Оф — диаметр фланца в мм.
При вытяжке в целой ленте степень деформации на каждом
вытяжном переходе меньше, чем при вытяжке из штучной заготовки,
а это значит, что при всех прочих равных условиях при вытяжке
из целой ленты число вытяжных переходов больше.
Число переходов и их размеры определяются коэффициентами
вытяжки (табл. 77).
При последовательной вытяжке в целой ленте за первый переход
в матрицу втягивается на 10—15% больше материала, чем это нужно
для готовой детали, а в последующих операциях производится об-
ратная посадка излишне набранного материала во фланец (ленту).
' Существует и такой способ расчета числа и размеров промежуточ-
397
ных вытяжек. Установлено, что уменьшение высоты от одного пере-
хода к другому можно определить из уравнения
hn — H(\ — 0,04п).
При этом диаметр от одного перехода к другому возрастает:
dn = d + 0, In2,
где hn и dn — высота и диаметр любой промежуточной вытяжки
в мм;
п — число переходов, предшествующих последнему пере-
ходу вытяжки.
Таблица 77
Значение коэффициента при вытяжке в ленте без надреза
Материал детали Переходы вытяжки т
1 2 3 4 5 6
Коэффициент вытяжки
Латунь Л62, Л68, сталь 08 и 10 Алюминий АМцА-М 0,68 0,72 0,8 0,85 0,82 0,87 0,85 0,90 0,87 0,92 0,90 0,95
Расчет производится от готовой детали к первому переходу.
Ширина ленты для однорядового расположения определяется из
формулы
l,lD3 + 2m2,
где Ds — диаметр заготовки, определяется из формул, приведен-
ных в гл. V, с учетом припуска на обрезку, величина
которого составляет 2,5—3 мм при диаметрах фланца
до 35 мм и 4—6 мм при диаметрах более 35 мм или
по формуле
D3 = D 4-aS;
D — диаметр заготовки, подсчитанный по поверхности детали, влии;
a — коэффициент, учитывающий припуск на обрезку фланца:
S 0,1—0,3 0,3—0,6 0,6-0,9 0,9—1,4 1,4—2,0 2—2,5
a 10 6 4 3 2,5 2,0
т2 — ширина боковых перемычек в мм, которые имеют следующие
значения:
D3 в мм До 10 Свыше 10 до 30 Свыше 30
т2 в мм 1—1,5 1,5—2 2—2,5
. Шаг подачи или, что то же самое, расстояние между переходами
вытяжки определяется по формуле
I = (0,8-г- 0,9) D3.
398
Вытяжка с линейной надрезкой ленты
(см. рис. 226, б) используется для деталей (тел вращения) со сле-
дующими размерами:
Н
-у >1,0; -/<1,2
а а
(обозначения приведены на стр. 397, 398 и на рис. 226, б).
Размер линейной надрезки
С = (0,5 -ь 0,7) В,
где В — ширина ленты в мм.
Число переходов, их размеры, ширина ленты и шаг подачи рас-
считываются, как и для вытяжки в целой ленте.
Вытяжка с фигурной вырезкой (см. рис. 226, в)
может применяться во всех случаях, но она сопровождается повы-
шенным расходом материала. При такой вырезке ленты нельзя
использовать ловители для фиксации, так как лента при вытяжке
сужается.
Размеры фасонных вырезок рассчитывают по формулам
М = (0,25 -г- 0,3) D3 (но не менее 2 мм); п = (2-^-3) 5;
г = (0,75 ч- 1) мм; Ct =
где 0 — коэффициент, имеющий следующие значения:
S До I мм 1,1—1,5 мм Свыше 1,5 мм •
₽ 1,07—1,1 1,04—1,07 1,02—1,01
Для экономии материала на Горьковском автозаводе проведены
опыты по применению нового типа вырезки (см. рис. 226, г). При
новой форме вырезки заготовки соединены между собой гибкими
мостиками, образуемыми двумя ножами, расположенными один за
другим через шаг, так как получить перемычку шириной 2—2,5 мм
в одном ручье невозможно.
Число переходов и их размеры определяются коэффициентами
вытяжки, приведенными в табл. 78.
При вытяжке с надрезкой ширину ленты В в мм находим из
выражения
B^Ci + yS,
где Cj = BD3;
у — коэффициент, имеющий следующие значения:
S в мм До 0,3 0,31—0,5 0,51—0,8 0,81—1,2 1,21—1,5 Свыше 1,5
у 15 10 7 5 4 3
Надрезка в виде двух круговых сегментов
(см. рис. 226, д). При этом виде надрезки ширина и длина ленты
* Диаметр заготовки D3 следует рассчитывать' по средней линии с учетом
всех радиусов закругления и припуска на обрезку.
399
не изменяются, поэтому она применяется в тех случаях, коРда
необходимо установить ловители для фиксации взаимного распо-
ложения поверхностей штампуемой детали.
Таблица 78
Коэффициенты вытяжки при последовательной вытяжке в ленте
Материал детали Переходы вытяжки
1 2 3 & 6
Коэффициент вытяжки
Алюминий АМцА-М; сталь 08; 10 Латунь Л62, Л68 0,67 0,63 0,78 0,76 0,80 0,78 0,82 0,80 0,85 0,82 0,90 0,90
Примечание. Расстояние между двумя переходами вытяжки
l=Ds-\-n (п — ширина выреза в мм).
Размер перемычки между надрезаемыми сегментами 6 = 0,75 -ь
-г- 1,25 мм. Число вытяжных переходов и их размеры рассчиты-
ваются так же, как и для случая вытяжки с фигурной вырезкой.
Недостатком надрезки в виде круговых сегментов является
относительно большой расход металла, так как ширина ленты долж-
на значительно превышать диаметр заготовки, обычно необходимый
для вытяжки подобной детали.
ПРИМЕР РАСЧЕТА (выполнен С. Б- Бакулиным). Требуется определить
диаметр заготовки и размеры операционных переходов детали, показанной на
рис. 227, а.
1 Определяем максимально допустимую высоту разбортовки (рис 227, б)
по формулам, приведенным иа стр 312:
Лтах = d (-Ц^) + °’57/? = 19 ' —+ °’57 • 2>5 = 4 мм
и диаметр пробивки под разбортовку
d0 = d + 1,147? — 2Л = 19 + 1,14 - 2,5 — 2,4 = 13,8 мм.
2. Строим деталь по последнему переходу вытяжки и определяем ее заго-
товку (рассчитываем деталь по средней линии, рис 227, в, г):
= О2 — d2 = 302 — 242 = 900 — 576 = 324;
х2 = 27? (лО — 47?) = 2 • 2,5 (л • 24 — 4 • 2,5) = 325;
л-3 = 4</Л = 4 • 19 - 2,5 = 190;
xt = 27? (47? + лГ>) = 2 • 2,5 (4 • 2,5 + л • 14) = 270;
хв = d2 = 142 = 196;
2 х = 324 4- 325 4- 190 4- 270 4- 196 = 1305;
d =/1305 =«36,2.
Диаметр заготовки с припуском на обрезку D3 определяем по формуле
Da = D 4- aS = 36,2 -|- 2,5 • 2 = 41,2 мм',
коэффициент а берем по данным стр 398,
400
3. Подсчитываем размеры в м.м фигурной вырезки и ленты (рис 227 5):
С = 42 (1,02 — 1,05) = 43;
В = С + yS = 43 + 3-2 = 49;
о=42(0,2 — 0,3)= 12;
St = Ds + п = 42 + 2.2 = 46.
4. Задаемся коэффициентами вытяжки, радиусами матриц и пуансонов
на переходах и по выбранным коэффициентам определяем диаметры переходов
(табл, 79).
Рис. 227. Последовательность расчета вытяжки в ленте
5. Определяем диаметр фланца на последнем переходе исходя из расчетного
диаметра заготовки Ds — 42 мм (рис 227, е):
£)а — (р = 459 мм*
1764 (42)
1305 (расчетная D2 900 = 459 ли/2;
459 поверхность) = 900 + 459 = 1359 мм*
D = ]/Т359=в36,8 jwjw.
Подсчитанный размер фланца будет постоянным для всех переходов.
401
Таблица 79
Определяемые параметры Вытяжка Чеканка
первая вторая треть*)
Коэффициент вытяжки 0,58 0,82 0,95
Dc в мм 24,3 20,0 19,0 19,0
RM в мм 3,0 2,5 2,0 1,5
Rn в мм 4,0 3,0 2,0 1,5
6. Определяем высоту первой вытяжки (рис. 227, ж):
= D2 — d2 = 36,82 — 32,32 = 1354 — 1043 = 311;
х2= 87? ( D - h j = 8 • 4 ^32,3 ~ - 3,б) = 640;
x3 = 87? (h + = 8 5 (4,5 + 14,6® = 600;
\ OUv j \ OW /
xt = 14,62=^213;
Xi + хг + x3 4- x4 = 311 + 640 4- 600 + 213 = 1764;
Нг = 8,1 мм.
Полученная приведенная поверхность равна приведенной поверхности заго-
товки, т. е. 422 = 1764. В противном случае необходимо было бы производить
дополнительный расчет методом подбора высоты перехода.
7. Подсчитываем высоту второй вытяжки (рис. 227, з):
X] = О2 — d2 = 36,82 — 272 = ] 354 _ 729 = 625;
х2 = 27? (nD — 47?) = 2 . 3,5 (л • 27 — 4 • 3,5) = 497;
= 27? (47? + л7?) = 2.4 (4 • 4 + л • 12) = 429;
х6 = d2 = 122 = 144;
Xi + х2 + xt + xs = 625 4- 497 4- 429 4- 144 = 1695;
1764 — 1695 = 69;
х3 = 4dh = 4.20Л = 69;
80й = 69;
/72 = 0,8 4- 3,5 4- 4 = 8,3 мм.
8. Подсчитываем высоту третьей вытяжки (рис. 227, и):
Xj = /J2 — d2 = 36,82 — 252 = 1354 — 625 = 729;
х2 = 27? (л/? — 47?) = 2 • 3 (л • 25 — 4 • 3) = 399;
ха = 27? (47? 4- лО) = 2 • 3 (4 - 3 4- л • 13) = 318;
х6 = d2 = 132 = 169;
Xi 4- х2 4- х4 4- х5 = 729 4- 399 4- 318 4- 169 = 1615;
1764— 1615= 149;
х3 = 4dh = 4 • 19й = 149;
76Л = 149;
149
Л = -7^2; /73 = 2 4-3 4-3 = 8 мм.
9. Вычерчиваем раскрой полосы (рис. 227, к).
402
Указания по проектированию штампов
для вытяжки в ленте. Одним из основных вопросов,
предшествующих выбору штампа, является установление возмож-
ности вытяжки в ленте.
Возможность вытяжки в ленте той или иной детали предвари-
тельно определяют из формулы общего коэффициента вытяжки
^^Цз^0’164-0’24
Штампы для вытяжки в ленте выполняют с направляющими
колонками.
При проектировании многопереходных вытяжных штампов ре-
комендуется предусматривать один резервный переход вытяжки,
имеющий до наладки одинаковые размеры с предыдущим. Имея
такой переход, можно корректировать размеры по переходам,
установленные расчетом.
Для первого вытяжного перехода и вырезного пуансона обяза-
тельно наличие самостоятельного прижима, предотвращающего
складкообразование в ленте и перетяжку центров предыдущих
переходов относительно последующих.
При последовательной вытяжке необходимо избегать конической
формы вытяжек на промежуточных операциях, ибо в этом случае
трудно избежать складкообразования. Радиусы закругления вытяж-
ных ребер матрицы и пуансона гм и г„ (см. рис. 226, а) отличаются
от радиусов обычных вытяжных штампов (радиусы меньше); в
случае вытяжки с надрезкой ленты при S до 1,0 мм гм = (4 4- 5)S,
при S = 1,0 ч- 1,5 мм гм = (3 4- 4) S, при вытяжке в целой ленте
значение гм выше на 8—12%. Радиусы закругления на пуансоне
гп = (0,8 + 1) гм.
Отверстия в деталях должны пробиваться на переходах, следу-
ющих за вытяжкой.
Последовательность изготовления де-
талей, требующих вытяжки, пробивки, вы-
резки и других переходов. Схемы последовательности
отличаются друг от друга числом переходов, типами надреза для
облегчения процесса вытяжки и числом рядов по ширине ленты.
На рис. 228, а показана последовательность изготовления цилин-
дрического колпачка с небольшим фланцем за шесть переходов.
Первый переход — фигурная вырезка имеет целью создать наиболее
благоприятные условия вытяжки. ’
Вырезка осуществляется пробивкой фигурного отверстия. Вто-
рой, третий и четвертый переходы — вытяжные. Пятый переход —
пробивка прямоугольного отверстия в донной части и шестой пере-
ход — вырезка колпачка.
На рис. 228, б показана последовательность изготовления дета-
ли с фасонным фланцем. На первом переходе производится фасон-
ная вырезка, на втором, третьем и четвертом происходит вначале
403
обратная вытяжка, а затем прямая, на пятом — калибровка и фор-
мовка размера, на шестом переходе — вырезка детали из ленты.
Схема на рис. 228, в отличается от только что рассмотренной
формой надрезов. В этом случае заготовка частично отделяется от
ленты надрезкой двух круговых сегментов.
Vi v iv т и i
а)
г)
Рис. 228. Последовательность переходов для изготовления деталей, требующих
, вытяжки
Последовательность переходов следующая. На первом переходе
пуансоном, имеющим специальную заточку, надрезаются две дуги
разного радиуса, соединенные между собой. Второй переход холо-
стой, но во время этого перехода надрезанная и отогнутая часть
материала после первого перехода вставляется обратно в ленту.
Третий переход аналогичен первому, т. е. происходит вторая над-
резка двух полудуг, в результате чего оформляется контур заготов-
ки, соединенный с лентой двумя кольцевыми перемычками. Четвер-
тый переход холостой, во время него, как и на втором переходе,
404
надрезанная часть вставляется обратно в ленту. Пятый переход —
вытяжка, шестой — вырезка и пробивка отверстия. Вырезанный
полуфабрикат запрессовывается обратно в ленту, седьмой переход —
отбортовка фланца и разбортовка отверстия.
Схема на рис. 228, г отличается от предыдущих формой надрезки.
В данном случае принята линейная надрезка, и, кроме того, с
учетом малых размеров изготовляемой детали—трехрядовая шахмат-
ная раскладка на ленте. Число вытяжных переходов — четыре,
затем осуществляется пробивка отверстия, отбортовка и вырезка.
На рис. 228, д показана последовательность изготовления кон-
тактной детали. Порядок штамповки следующий: пробивка двух
отверстий, надрезка, семь вытяжных переходов, пробивка оваль-
ных отверстий, вырезка части контура, гибка и обрезка.
На рис. 228, е показана последовательность изготовления двух
спаренных коробчатых деталей. Одновременная штамповка двух
спаренных деталей обеспечивает симметричное и равномерное рас-
пределение деформации поперек ленты. На первом переходе про-
исходит надрезка путем пробивки фасонного отверстия, второй пере-
ход — вытяжка спаренной детали, третий — пробивка четырех
круглых и одного овального отверстия, четвертый — разрезка
спаренной детали путем вырезки прямоугольного отверстия и пя-
тый — вырезка двух деталей из ленты.
На рис. 228, ж показана последовательность процесса изготов-
ления крючков, который включает I—XIV переходов. Первый
переход — линейная надрезка для облегчения вытяжки, затем
десять переходов вытяжки, после чего в дне пробивается отверстие
(двенадцатый переход), надрезается часть контура и отгибаются
лапки и, наконец, на четырнадцатом переходе окончательно выре-
зается деталь.
На рис. 228, з показана последовательность изготовления детали
с двойной стенкой. После надрезки вытяжка ведется в одном направ-
лении, затем во встречном и, наконец, вырезка фасонного фланца.
Приведенные примеры не исчерпывают все возможные варианты
последовательного изготовления деталей, требующих вытяжки, но
позволяют ознакомиться со структурой процесса.
Штампы для вытяжки в ленте. На рис. 229—231 приведены
штампы для изготовления полых деталей вытяжкой в ленте.
Эти штампы, как правило, делают с направляющими колонками.
Для обеспечения благоприятных условий работы штампов реко-
мендуется применять три или четыре колонки. Пуансоны лучше
располагать в нижней части штампа, а матрицы в верхней, но в этом
случае возникают трудности в размещении устройства для выталки-
вания полуфабрикатов из матриц.
Штамп для изготовления контакта с пустотелой заклепкой пока-
зан на рис. 229. В этом штампе переходам вытяжки предшествует
обрезка кромок пуансонами-ножами 1 и надрезка пуансонами 2.
Пуансоны 2 вырезают в ленте контур заготовки, оставляя по бокам
405
перемычки, связывающие заготовки всех переходов в одну ленту.
Собственно вытяжка осуществляется пуансонами 3 за девять пере-
ходов. Такое большое число переходов объясняется неблагоприят-
Рис. 229. Комбинированный штамп для изготовления контактной детали
ным соотношением диаметра и высоты вытягиваемой части детали
и малым ее диаметром.
.После вытяжки в дне детали пробиваются отверстия пуансоном 4,
расположенным в подвижной втулке матрицы нижней части штампа.
Рис. 230. Комбинированный штамп для последовательной вы-
тяжки детали из ленты
На предпоследнем переходе пуансоны 5 пробивают два отверстия,
а на последнем переходе пуансоном 6 вырезается деталь по наружно-
му контуру.
Лента для перемещения с одного перехода на другой поднима-
ется выталкивателями, работающими от пружинного или резинового
406
буфера (на рисунке не показано). Подобные штампы имеют широкое
применение в производстве радиоаппаратуры.
На рис. 230 показан штамп для последовательной вытяжки дета-
ли из ленты. Деталь штампуется из латуни Л62 толщиной 0,3 мм.
Первый переход служит для предварительного набора материа-
ла; во втором переходе происходит вторая вытяжка с формовкой
радиусов; в третьем переходе пробивается отверстие под разбортов-
ку; в четвертом переходе разбортовывается отверстие и в пятом
деталь отделяется от ленты.
Перемещение ленты осуществляется крючком 3, который при
помощи клина 1 и пружины 2 получает возвратно-поступательное
движение.
Штамп на рис. 231 отличается от ранее рассмотренных тем, что
для получения детали использована реверсивная (обратная) вы-
А-А
V IV III II I
Рис. 231. Комбинированный штамп для вытяжки детали из ленты
тяжка. В первом вытяжном переходе набирается металл в коли-
честве, достаточном для всей поверхности детали. Во втором пере-
ходе происходит реверсивная вытяжка, затем калибровка, пробивка,
разбортовка отверстия и вырезка по контуру.
В отдельных случаях при штамповке полых деталей на комби-
нированных штампах последовательного действия требуется вы-
полнять штамповку во встречном направлении.
Для изготовления этих деталей, если исходным материалом слу-
жит лента, можно использовать оригинальный прием, заключаю-
щийся в следующем. На стол пресса устанавливают параллельно
друг другу два штампа. Вначале ленту пропускают через первый
штамп, где она подвергается формоизменяющим переходам. По
выходе из штампа лента делает петлю, переворачивается на 180° и
пропускается через второй штамп, расположенный параллельно
первому. Во втором штампе производятся формоизменяющие пере-
407
ходы в направлении, обратном переходам первого штампа, и здесг
же вырезается изготовленная деталь.
Штампы на подштамповой плите должны быть расположены
так, чтобы на переднем плане находился штамп, требующий более
сложной наладки.
Штамповка в многопереходных комбинированных штампах по-
следовательного действия при условии параллельного их располо-
жения на одной подштамповой плите или последовательного распо-
ложения на двух спаренных прессах должна найти широкое приме-
IV III II I
Рис. 232. Комбинированный штамп последо-
вательного действия для изготовления звез-
дочки
нение при изготовлении де-
талей малых размеров, нс
сложных конфигураций
Такой способ комбиниро-
ванной штамповки расши-
ряет возможности штампов-
ки деталей в ленте из-за
включения большого числа
операций и облегчает ре-
шение проблемы автомати-
зации. Конструктивное ре-
шение для таких штампов
может быть более простым,
чем для одного штампа,
а значит, они будут и на-
дежнее в эксплуатации.
Одновременное расположе-
ние двух штампов можно
использовать для группо-
вой одновременной штам-
повки.
Комбинированные штам-
пы последовательного дей-
ствия с запрессовкой выре-
занной заготовки в полосу
(ленту). Область примене-
ния этих штампов ограничена, они обычно используются для деталей
небольшой толщины и малых габаритных размеров в плане. На
рис. 232, а показана последовательность штамповки шайбы-звездоч-
ки, а на рис. 232, б — штамп для ее изготовления за четыре перехо-
да. На первом переходе пуансон 1 пробивает отверстие, на втором
переходе пуансон 2 вырезает шайбу-звездочку по наружному
контуру, но вырезанная шайба-звездочка впрессовывается выталки-
вателем 3 обратно в полосу (ленту). На третьем переходе пуансоном
4 производится гибка лепестков шайбы-звездочки. На четвертом
переходе изготовленная шайба-звездочка выталкивателем 5 уда-
ляется из полосы (ленты) на поверхность матрицы, откуда она и
сдувается струей сжатого воздуха.
408
Последовательность штамповки и штамп на рис. 233 предназна-
чены для изготовления детали, имеющей вид 'скобки. Последова-
тельность штамповки следующая. Первый переход — пробивка
прямоугольного паза и отверстия под ловитель, второй — пробивка
отверстия, третий — вырезка по наружному контуру и запрес-
совка обратно в полосу, четвертый из конструктивных соображений
холостой, пятый переход — гибка проталкиванием через матрицу
(на рисунке не показана).
Оба рассмотренных примера штамповки имели однорядовую
раскладку штампуемых деталей на полосе (ленте). Комбинирован-
Рнс. 233. Штамп для изготовления скобки
Порядок
переходов
ные штампы с запрессовкой применяют очень редко для многорядо-
вой штамповки.
Комбинированные штампы последовательного действия с пере-
дачей заготовки на формоизменяющие переходы специальными ме-
ханизмами. Передавать вырезанную заготовку на формоизменяющие
переходы можно шиберным, револьверным и реже грейферными
механизмами. Ниже приводятся примеры штампов с этими меха-
низмами.
На рис. 234 показан комбинированный штамп последовательного
действия для изготовления втулки. Штамп работает следующим
образом. Лента шириной, равной длине втулки L, продвигается
в направляющих до упора 9. Перед рабочей зоной она проходит
через войлочные очистители и смазывается маслом с помощью вой-
лочной прокладки. При опускании ползуна пресса, а значит и верх-
ней части штампа, пуансон 10, являющийся одновременно матрицей
для гибки, отрезает заготовку требуемой длины и при дальнейшем
409
ходе пресса подвергает ее предварительной гибке на пуансоне 11.
В момент подъема верхней части шибер 6 посредством ползушки 7
и клина 8 перемещает предварительно изогнутую заготовку во
второй ручей штампа, где она получает форму втулки (окончательно
изгибается) на оправке 4 пуансоном 5 и матрицей гибки 12. Изготов-
ленную втулку снимают с оправки во время подъема верхней части
штампа. Оправка 4 вместе с ползушкой / отводится клином 2,
втулка, опираясь в стойку 3, падает в окно С.
Рис. 234. Штамп для изготовления втулки
Таким образом, за каждый рабочий ход верхней части штампа
происходит отрезка заготовки, предварительная гибка отрезанной
заготовки, подача оправки во второй ручей, окончательная гибка
втулки во втором ручье и отвод шибера 6 в исходное положение.
За каждый холостой ход (подъем верхней части штампа) подается
предварительно изогнутая заготовка во второй ручей, удаляется
готовая втулка и подается лента до упора 9.
Штампы подобной конструкции получили широкое применение
в радиотехнической промышленности при изготовлении из алюми-
ния, латуни, мягкой стали и бронзы втулок диаметром 3—10 мм,
длиной 10—40 мм.
Штамп на рис. 235 в принципе подобен только что описанному,
но предназначен для изготовления втулок и подобных им деталей
более крупных диаметров, длины и толщины стенок. В этом штампе
на первом переходе ножами 1 и 2 заготовки отрезаются от полосы
410
(ленты), поданной до упора 3, в соответствии с размерами изготовля-
емой втулки. В момент отрезки полоса (лента) зажата пружинным
прижимом 4. Отрезанная от полосы заготовка перемещается на
переходы гибки толкателем 5, который получает перемещение от
ролика 6 с пружиной и рычага 7. Толкатель 5 перемещается в направ-
лении, перпендикулярном к движению ленты.
Рис. 235. Штамп для изготовления втулки
Возврат толкателя в исходное положение осуществляют пружи-
ной (на рисунке отсутствует). Число гибочных переходов для рас-
сматриваемой втулки — три (см. переходы 2,3,4 на рис. 235).
Иногда принимают следующую последовательность переходов
(/—5, рис. 236): обрезка полосы (ленты) шаговыми ножами по раз-
меру втулки (кольца)- L, отрезка заготовки по длине втулки I,
первая гибка, вторая гибка, третья окончательная гибка и калиб-
ровка. Конструкция штампа в этом случае в принципе подобна
ранее рассмотренной.
На рис. 237 показан штамп для вырезки и вытяжки колпачка.
Полоса подается под съемник 1 до упора. При опускании ползуна
411
пресса пуансон 9 вырезает и проталкивает заготовку через матрицу
8, а отлипатель 7 оставляет ее на верхней поверхности плиты. При
подъеме ползуна кронштейн // посредством тяги 10 и вилки б
поворачивает рычаг 5 вокруг оси, в результате чего ползушка 4
с шибером перемещает заготовку в зону вытяжки до упора 3. При
опускании ползуна пресса ползушка и шибер возвращаются в исход-
ное положение, пуансон 9 вырезает очередную заготовку, а пуансон
2 производит вытяжку заготовки, поданной шибером, после чего
цикл повторяется в описанной последовательности.
На рис. 238 показан комбинированный штамп последовательного
действия для изготовления разрезного колпачка за три перехода.
Первый переход — обрезка полосы (ленты) ножом 1 и пробивка
отверстия пуансоном 2. Второй переход — вырезка по наружному
Рис. 236, Последовательность изготовления втулки
контуру пуансоном 5 и после передачи вырезанной заготовки шибе-
ром 4, работающим от клина 3, на формоизменяющий участок штам-
па осуществляется третий переход—гибка пуансоном 6. Изготовлен-
ная деталь из матрицы удаляется выталкивателем 7, работающим
от пружины, а с поверхности штампа — шибером 9, работающим от
клина 8. В этих штампах рабочие поверхности вырезанной и формо-
изменяющей (гибочной) матриц смещены по высоте и в плане, а
движение шибера по отношению к направлению движения полосы
осуществляется под углом или перпендикулярно.
Иногда для деталей, изготовление которых требует трех перехо-
дов, используют штампы с двумя шиберами (рис. 239). Штамп рабо-
тает следующим образом. Полоса подается до упора 7, после чего
пуансоном 8 вырезается заготовка. Вырезанная заготовка попадает
на верхнюю плоскость шибера 6, который в период, когда верхняя
часть штампа находится в крайнем нижнем положении, сдвинут
влево. При подъеме верхней части штампа тяга 11 с фигурным пазом
поворачивает рычаг 10, который одним концом связан с вилкой, пред-
ставляющей одно целое с шиберами 6 и 3, а другим — со стойкой /2;
шиберы 6 и 3 сдвигаются вправо. В результате этого заготовка
соскальзывает с шибера 6 на подставку 9. При последующей подаче
412
Рис. 237. Штамп для вырезки и вытяжки
Рис. 238. Штамп-автомат с передачей заготовки на
гибку специальным механизмом
полосы с пробитым в ней отверстием к упору 7 и опускании ползуна
пресса шибер 6 перемещает вырезанную заготовку до упорной
планки 4. Когда заготовка достигает упорной планки 4, происходит
одновременная вырезка второй заготовки и вытяжка ранее вырезан-
ной заготовки пуансоном 5, после чего она попадает на шибер 3.
Затем при подъеме верхней части штампа и, следовательно, при
Рис. 239. Комбинированный штамп Последовательного действия с двумя шибе-
рами для изготовления колпачка
Деталь
перемещении шиберов 6 и 3 вправо заготовка, подвергнутая вытяж-
ке, соскальзывает с шибера 3 на нижнюю плиту, а вырезанная за-
готовка соскальзывает на подставку.
При подаче полосы еще на один шаг и очередном движении
верхней части штампа вниз заготовка, прошедшая операцию вытяж-
ки, шибером 3 подается к лобовой стенке паза съемника 1, после
чего при помощи пуансона 2 пробивается отверстие.
Готовые детали снимаются со штампа посредством специального
устройства, состоящего из тяги 13, закрепленной на верхней плите;
собачки 14, шарнирно связанной посредством оси с тягой 13\ кулач-
ка 15, также шарнирно связанного посредством оси с вилкой 16,
414
которая, в свою очередь, жестко связана с нижней плитой толкателя
и пружиной 18.
Это устройство работает следующим образом. По мере подъема
ползуна пресса собачка 14, упираясь одним концом в опорную
плоскость тяги 13, другим входит в зацепление с кулачком 15, ко-
торый, поворачиваясь вокруг оси, приводит в движение толкатель
17. Во время движения толкателя происходит перемещение готовой
детали в сторону выхода из рабочей зоны штампа, в результате чего
освобождается место для следующей детали. При опускании ползуна
пресса толкатель и кулачок под действием пружины 18 возвраща-
ются в исходное положение.
Рис. 240. Последовательность изготовления деталей в комбинированных
штампах с шиберными механизмами
На рис. 240 показаны примеры последовательности штамповки
деталей на штампах с шиберными механизмами для передачи пред-
варительно вырезанной или отрезанной заготовки на формоизменя-
ющие переходы.
Комбинированные штампы последовательного действия, в кото-
рых для передачи вырезанной заготовки на формоизменяющие пере-
ходы используется револьверный механизм, показаны на рис. 241-—
242. Штамп на рис. 241 устанавливается на прессе двойного дей-
ствия и работает следующим образом. Лента (полоса) механизмом
подачи (на рисунке отсутствует) подается в рабочую зону штампа,
где пуансоны 3 производят чеканку заводской марки, пуансоны
2 — пробивку круглых отверстий, пуансон 4 — пробивку среднего
отверстия и пуансоны 5 — вырезку заготовки (сразу осуществля-
ется штамповка двух деталей). Пуансоны находятся в пуансоно-
держателе, который посредством плиты прикреплен к наружному
415
Рис. 241. Штамп-автомат с ре-
вольверным механизмом
A-A
Рис. 242. Штамп-автомат
ползуну пресса. В отверстие вырезного пуансона 5 входит толка-
тель 1, верхний конец которого закреплен в плите, соединенной
с внутренним ползуном пресса. После вырезки заготовки пуансоном
5 толкатель 1 ходом внутреннего ползуна досылает вырезанную
заготовку в револьверный диск 9. Ползушка 8 рычажной системы
связана с коленчатым валом пресса. На ползушке находится собач-
ка 7, поворачивающая диск 9. Заготовка, находящаяся в диске,
вместе с последним передвигается к месту расположения гибочных
матриц, находящихся в плите 6. Пуансоны 10 осуществляют гибку
заготовок (гибочные пуансоны условно показаны в нижней проек-
ции штампа), и готовые детали выпадают через отверстие в плите
штампа в тару. Такие штампы могут быть изготовлены и для прес-
сов простого действия, но в несколько ином конструктивном оформ-
лении.
Примером может служить штамп (рис. 242), предназначенный
для изготовления кнопки заглушки автомобиля. Штамп состоит
из двух узлов. Первый узел представляет собой обычный комбини-
рованный штамп последовательного действия, а второй узел — мно-
гопозиционный штамп для формовки кнопки. Лента в штамп 1
подается валковым механизмом подачи (на рисунке отсутствует).
В комбинированном штампе последовательного действия произво-
дится пробивка и вырезка заготовки.
Вырезанная заготовка выталкивателем, находящимся под дей-
ствием пружин, запрессовывается обратно в ленту и вместе с послед-
ним перемещается к револьверному диску 2 многопозиционного
штампа.
Рабочая поверхность вырезной матрицы расположена выше
верхней плоскости револьверного диска с тем, чтобы штампуемая
лента ни в коем случае не оказалась на плоскости револьверного
диска (во избежание аварий).
Револьверный диск 2 вращается на оси, установленной на ниж-
ней плите 7. Поворот диска на определенный угол осуществляется
следующим образом. В направляющих 4 расположена ползушка 5,
получающая поступательное движение от клина 8. В ползушку
ввернут специальный винт, стержень которого заходит в паз серь-
ги 6. Такой же винт связывает серьгу 6 с направляющей 4 и явля-
ется неподвижной осью вращения серьги. Третий винт связывает
серьгу 6 с ползушкой 9, перемещающейся в направляющих. Воз-
вратное движение ползушки 9 осуществляется пружиной 11 при
обратном ходе пресса.
На ползушке установлена собачка 10, прижимаемая пружиной
к револьверному диску. Носик собачки при поступательном движе-
нии ползушки заходит в пазы револьверного диска и поворачивает
его на требуемый угол. Точность поворота гарантируется защелкой
3, прижимаемой пружиной к гнезду диска. Для окончательной
фиксации диска 2 предусмотрены отверстия О, в которые входит
ловитель 12. Формообразование кнопки производят пуансоны,
14 А. Н. Малов
417
установленные в верхней части штампа. На пуансонах установлены
втулки-съемники, находящиеся под действием пружины и обеспе-
чивающие удержание штампуемой детали в гнездах револьверного
диска. Готовая деталь из диска удаляется выталкивателем.
Комбинированные штампы последовательного действия для из-
готовления деталей из штучных заготовок с ручной загрузкой обычно
применяют для заготовок средних размеров при условии, что
необходимое для изготовления число переходов не превышает трех.
На рис. 243 показана последовательность изготовления втулок
на трехпозиционном штампе последовательного действия. В этом
случае предварительно отрезанную заготовку на другом штампе
или ножницах укладывают в первый гибочный ручей штампа, где
пуансон 1 на матрице 2 производит подгибку концов. Полученный
полуфабрикат вручную перекладывают во второй ручей, где пуан-
соном 3 на матрице 4 полуфабрикату придают корытообразную
Рис. 243. Трехпозиционный штамп для изготовления втулок
форму, в третьем ручье пуансоном 5 на матрице 6 и оправке 7 ему
придают окончательную форму.
Готовая втулка получается за три перехода (7—7/7) или, что
то же самое, за три хода пресса. Такой способ штамповки можно
рекомендовать для втулок диаметром 40—80 мм в условиях серий-
ного производства.
На рис. 244 показан двухручьевой комбинированный штамп для
гибки половинки шарнирной петли. Заготовки вырубают, как и в
предыдущем случае, на самостоятельном вырезном штампе. Сначала
плоскую заготовку вставляют в первый ручей, в котором пуансо-
ном 1 на матрице 2 производится гибка под углом 88°. Затем изо-
гнутую заготовку переставляют во второй ручей, где пуансоном 3
на матрице 4 осуществляется окончательная гибка (закатка) вокруг
оправки 5. Таким образом, за один двойной ход ползуна снимается
одна готовая половинка петли.
418
Комбинированная последовательная штамповка с групповой
установкой штампов показана на рис. 245. На’ прессе установлены
три различных штампа для изготовления полой детали. В штампе 1
производят вытяжку поступающей полой заготовки, в штампе
2 — обрезку фланца и предварительную завивку бурта, а в штампе
3 — окончательную завивку бурта и пр'обивку восьми отверстий
на боковой поверхности. Групповая установка штампов позволяет
при изготовлении деталей средних размеров улучшить использо-
вание производственной площа-
ди цеха, пресса и повысить про-
изводительность.
Комбинированные штампы
последовательного действия для
изготовления деталей из штуч-
ных заготовок с автоматической
загрузкой применяют в массовом
производстве мелких деталей.
Передача заготовок из магазина
и перемещение их с одного пере-
хода на другой осуществляются
от клйна и толкателя, револь-
верного механизма, грейферного
механизма и т. д. Штамп с ре-
вольверным механизмом подачи
показан на рис. 246.
Штамп предназначен для вы-
тяжки полой детали (колпачка) в
три перехода из предварительно
изготовленной (вытянутой) заго-
товки. Заготовки устанавливают
В гнезда револьверного диска 1 Рис. 244. Двухручьевой штамп
вручную в безопасной зоне. Пе- . для гибки петли
риодически поворачиваясь, диск
последовательно подводит заготовки к рабочим позициям, а затем
к провальному отверстию, через которое деталь падает в тару.
Поворот револьверного диска осуществляется штоком 2 в момент
подъема ползуна пресса, а значит и верхней части штампа следую-
щим образом.
При подъеме ползуна пресса ролики 4, закрепленные на оси 3,
которая, в свою очередь, закреплена в штоке, скользят по специаль-
ному пазу ведущей втулки с фланцем 5, заставляя ее поворачиваться
по часовой стрелке на определенный угол. Одновременно собачки
6, смонтированные на фланце ведущей втулки, поворачивают ре-
вольверный диск 1. Торможение и фиксация диска производятся
защелкой 7, которая прижимается к диску пружиной 8.
Диск окончательно фиксируется пальцем 9, который входит в
специальные отверстия до начала работы пуансона. Затем шток 2
14’
419
Рис. 245. Групповая установка штампов для изготовления полой детали:
I—Я — штампы; 4 — ползун пресса; 5 — стол пресса
Рис. 246. Штамп-автомат о револьверным механизмом подачи
Рис. 247. Штамп последовательного действия с грейферным механизмом подачи
возвращает ведущую втулку в исходное положение. При этом
собачки 6 проскальзывают по зубьям револьверного диска. После
вытяжки колпачки возвращаются выталкивателями в револьверный
диск и цикл повторяется в описанной последовательности.
Штамп с грейферным механизмом для изготовления колпачка
показан на рис. 247. Продольное перемещение для захвата заготовок
клещи совершают от кулачка 1 и ролика 2, смонтированного на
планке 3. В процессе продольного перемещения захватывающие
пальцы 4, находящиеся под действием пружин, захватывают заго-
товки и переносят от одной позиции к другой.
Возврат заготовок в захватывающие пальцы после формо-
изменения осуществляют выталкиватели 5. Матрицы 6 крепят в
нижней плите, а пуансоны 7 в верхней плите. Каждый из пуансонов
смонтирован в регулируемой державке 8.
Нами рассмотрен только один штамп с грейферным механизмом
для перемещения заготовок. Существует много разновидностей
таких механизмов; некоторые из них будут рассмотрены в гл. X.
Пооперационная штамповка в полосе. Штамповка в полосе при-
меняется для изготовления пространственных деталей малых раз-
меров, но сложных конфигураций. Изготовление таких деталей из
штучных плоских заготовок, обрабатываемых иногда не только
штамповкой, но и резанием, требует в ряде случаев использования
большого количества штампов, приспособлений и времени.
Частично от таких недостатков можно избавиться, если детали
обрабатываются в полосе (в штампах простого действия и комбини-
рованных последовательного действия). Если добавить, что необхо-
димые промежуточные операции — термическую и механическую
обработки — удобно осуществлять в полосе, то широкие возможности
применения этого способа в приборостроении становятся очевидными.
Рассмотрим пример процесса обработки рычага (рис. 248, о).
Для его обработки необходима не только штамповка, но и механи-
ческая обработка резанием (фрезерование, сверление отверстий,
если их нельзя пробить, развертывание и т. д.).
При условии, что полосы подготовлены, технология изготовления
рычага состоит из следующих операций (рис. 248, б): пробивка
фиксирующих отверстий и вырезка отверстия, облегчающего отгиб-
ку язычка (операция /); сверление двух отверстий по кондуктору
(операция //); развертывание малого отверстия и зенкование боль-
шого (операция 11/); отгибка язычка (операция /V); фрезерование
уступов на язычке (операция V); вырезка по контуру (операция VI).
Отверстия для фиксирования полосы иногда выполняют на
отдельном штампе. Отверстия на полосе располагают так, чтобы
формоизменяющие операции не искажали ни их формы, ни их
взаимного расположения.
Основываясь на рассмотренном примере обработки в полосе
и обобщая опыт заводов, применяющих такую обработку, можно
сделать следующие выводы.
422
I. Штамповка в полосе, как правило, требует большого расхода
материала, чем штамповка штучных заготовок, особенно значитель-
ны потери материала при перфорации полосы и изготовлении де-
талей, нуждающихся в формоизменяющих операциях (например,
гибка).
2. При штамповке деталей, требующих формоизменяющих опе-
раций, необходимо создавать условия, приближающие процесс об-
работки к изготовлению из штучной заготовки; при этом следует
исключать возможности искажения формы и взаимного расположе-
ния фиксирующих отверстий; вырезка той части контура, которая
Рис. 248. Последовательная штамповка рычага в полосе
будет изменена гибкой, осуществляется в начальной стадии процес-
са, а окончательное отделение изготовленной детали — в конечной
стадии.
3. Штамповка и обработка резанием мелких деталей в полосе
позволяет по сравнению с изготовлением их из штучных заготовок
снизить время обработки в 4—8 раз, а себестоимость в 1,5—3 раза.
Здесь был рассмотрен один пример штамповки в полосе, описа-
ние других примеров можно найти в работах [28].
Комбинированная штамповка в штампах совмещенного действия.
В отличие от комбинированных штампов последовательного действия
изготовление детали в штампах совмещенного действия происходит
за один ход процесса без перемещения заготовки. В этом случае
число совмещаемых операций не может превышать четырех. Воз-
можность совмещения зависит от толщины штампуемого материала,
которая обычно не превышает .8,0 мм, и размеров штампуемой
детали, так как при определенных соотношениях наружного и
внутреннего контуров детали толщина стенок у пуансонов и матриц
423
получается слишком малой, затрудняя их изготовление и термо-
обработку. Ориентировочные данные о возможности штамповки в
штампах совмещенного действия даны в табл. 80, 81, составленной
Д. А. Вайнтраубом.
На рис. 249 приведен штамп, в котором совмещены вырезка и
пробивка. Рабочими частями штампа являются матрица 1, служащая
для вырезки наружного контура детали, пуансон-матрица 3, явля-
ющаяся пуансоном для наружного контура детали и матрицей для
пробивки отверстия, и дыропробивной пуансон 2. Выталкиватель
4 служит для выталкивания готовой детали на поверхность штампа.
Выталкиватель работает от поперечной планки ползуна пресса
Рис. 249. Комбинированный штамп совмещенного действия
через стержни 5 и 6. Такие механические выталкиватели более
надежны в эксплуатации, чем выталкиватели, работающие от пру-
жины или резины, и их следует применять особенно тогда, когда
толщина штампуемого материала более 1 мм. Отход полосы или
ленты с пуансона снимает съемник 7, работающий от пружин 8.
Отход от пробивки отверстия проваливается через отверстие матри-
цы под стол пресса.
Штамп на рис. 250 отличается от ранее рассмотренного тем, что
его рабочие части изготовлены из твердых сплавов. Использование
твердых сплавов потребовало конструктивных изменений блока,
направляющих и хвостовика. Штамп предназначен для изготовле-
ния пластин ротора. Пуансон матрицы и матрицы диаметром до
90 мм закрепляются в обоймах в виде вкладыша из твердого сплава при
помощи буртиков. В отличие от этого пуансон-матрицы и матрицы диа-
метром свыше 90 мм крепятся в обойме в виде вставок. Пуансоны
в пуансонодержателях закрепляются специальной быстротвердеющей
пластмассой — стиракрилом или специальным сплавом.
424
Таблица 80
Элементы плоских деталей, получаемых в комбинированных штампах
совмещенного действия
Элемент детали а. в кГ/ммг о
100 60 30 10
Минимальный диаметр или ширина отвер- стия 1* Минимальная перемычка между отверстия- ми t или до края детали k при ширине де- тали 1,5$ IS 0,8$ 0,6S
l^S I5 1,5S IS 0,8$ 0,6S
к.
/ = 2$ 2S 1,5$ — —
у. п
/ = 5S —И t 2,5$ 2$ 1,5$ —
Минимальная ширина выступа b при длине
l^s J — 0,8$ 0.6S 0.5S
1 -- 2$ ( О 1,5$ — 0,8$ 0,6$
/ = 5$ 1 2$ 1,5$ — 0,8$
Минимальный наружный или внутренний угол а между прямыми сторонами контура**;
без закругления хрупкий материал 7 a J 90° 90° 60° 60°
пластичный материал с закруглением i ЙГ — 60° 45° 45°
/? = 0.5S или с площад- Д. кой — -а.-’1 45—60° 45° 30° 20°
* Диаметр или ширина отверстия даны без учета использования
специальных методов пробивки.
** На концах острого выступа образуется утяжка, достигающая
25—30% толщины материала.
425
g Таблица 81
05 Пространственные элементы деталей, получаемых в комбинированных штампах совмещенного действия
Элемент детали Конструктивные соотношения при относительном удлинении металла в % Схема рабочих частей штампа
Ребра 28—30 15—18 5—8 -Пршкин
5 <Oi
Л//? r/S 0,7—0,85 1—1,2 0,6—0,7 1,2—1,5 0,4—0,5 1,5—2 О Пуаш. ipb
jampuuQ
Выступы h/R r/S 0,65—0,7 1—1,2 0,5—0,6 1,2—1,5 0,3-0,35 1,5—2 ^Прижим Пуансон- матрица
я- 1
Разбортовки пилу а НДр! 1ческие h/d S/d dM — dn 0,35—0,4 0,25—0,3 0,08—0,15 (1,5 4-1,7)5 Нет di>- гх Rr
Уман 3-5°
- Г" 1 T
Разбортовки к< Т З'' ° '"•> энические h/d 0,5 0,3—0,35 Нет
f 7 a = 90'
| Г у tfk
Продолжение табл. 81
Элемент детали Конструктивные соотношения при относительном удлинении металла в % Схема рабочих частей штампа
Шипы d^S Нет Нет Нет
0 _
j ^2$ h 0,55 d0 = d+ (0,24-0,3)5
Рельеф дву? [сторонний h/S 0,5—0,6 0,4—0,5 0,25—0,3 Ьыталки с;! (^2^7x2 Патель
—4- 7 Пуансон- -матрица
В b+ (0,154-0,2)5 Глубина выполняется с учетом переточки
Рельеф однс сторонний hIS 0,4 0,25-0,3 Нет
I ...
S 1 в ^Пуансон^ - патрица
Пуансон-матрица 1, изготовленная в виде вкладыша из твердого
сплава, соединена с обоймой 3 холодной запрессовкой. Обойма
прижимает пуансон-матрицу буртиком к опорной площадке 2.
Матрица 4, изготовленная в виде вкладыша из твердого сплава,
соединена с обоймой 5 горячей запрессовкой при 370—400° С с на-
тягом 0,004 диаметра. Фасонные 6 и центральный 7 пуансоны закреп-
лены в пуансонодержателе 8 специальным сплавом или стиракрилом.
Примеры объединения в одном'штампе разделительных и формо-
изменяющих операций приведены на рис. 251—252. Первая схема
штампа (рис. 251) предназна-
чена для . прессов двойного
Рис. 250. Комбинированный штамп
совмещенного действия с твердосплав-
ными рабочими частями
действия, а вторая (рис. 252)—
для прессов простогодействия.
Деталь
Рис. 251. Комбинированный
штамп для пресса двойного
действия
Пуансон 1 (рис. 251), установленный на наружном ползуне прес-
са, на матрице 2 производит вырезку заготовки, а пуансон 3, уста-
новленный на внутреннем ползуне, в матрице 4 производит вытяжку
колпачка. Деталь удаляется выталкивателем 5.
В зависимости от размеров изготовляемой детали и характера
производства эти штампы делают однорядовыми и многорядовыми.
Однорядовые штампы независимо от размеров деталей применяют
в серийном производстве и при использовании заготовок свыше
70 мм — в массовом, многорядовые штампы используют только
в массовом производстве для деталей малых размеров.
Штамп на рис. 252, а предназначен для изготовления колпачков;
заготовку вырезают пуансоном-матрицей 1 на вырезной матрице 2,
а вытяжку осуществляют пуансоном 3 на вытяжной матрице 1
428
(пуансон-матрица). Кольцо 4, работающее от буфера (пружинного,
резинового или пневматического, на рисунке нё показан), через
стержни 5 выполняет функции складкодержателя и выталкивателя
вытянутого колпачка, а кольцо 6, находящееся под действием
пружины, является съемником для полосы (ленты) после вырезки.
Деталь из матрицы удаляет выталкивателе 7, работающий от попе-
речины ползуна пресса.
Штамп, показанный на рис. 252, б, предназначен для получе-
ния фасонной детали.
Деталь
О) б)
Рис. 252. Комбинированные штампы для пресса простого действия
Полоса вручную подается по съемнику 8 между направляющими
штифтами до утопающего упора 9.
При опускании ползуна пресса пуансон на подвижной матрице
10 пробивает отверстие. Усилие пробивки компенсируется пружин-
ным буфером (на рисунке отсутствует). При дальнейшем опускании
ползуна пресса осуществляется вырезка заготовки пуансоном-мат-
рицей 11, разбортовка отверстия — пуансоном 13 и формовка
детали — пуансоном 12.
При подъеме ползуна подвижная матрица 10 выталкивает деталь
из пуансона-матрицы 11, а пуансон-сбрасыватель 12 снимает де-
таль с пуансона 13.
Независимо от типа пресса в штампах совмещенного действия
рабочие поверхности пуансонов и матриц смещены относительно
429
друг друга по высоте таким образом, что вытяжка детали начина-
ется после того, как будет закончена вырезка; пробивка отверстия
в донной части колпачка — после того, как будет закончена вытяж-
ка и т. д. Из приведенных примеров можно сделать вывод, что если
требуется ровный край у детали, получаемой вытяжкой на штампах
совмещенного действия, необходима дополнительная операция —
обрезка, так как вырезка предшествует вытяжке. Отверстия на бо-
ковой поверхности полой детали обычно пробивают на отдельных
Рис. 253. Комбинированный штамп последовательно-совме-
щенного действия
штампах. Следует указать, что за счет введения в штамп специаль-
ного клинового механизма иногда можно произвести пробивку
отверстий, но штамп получается сложным и требует частых ремон-
тов. Как на особое преимущество изготовления деталей в штампах
совмещенного действия следует указать на высокую точность вза-
имного расположения внутренних и наружных поверхностей штам-
пуемой детали. В штампах совмещенного действия труднее автома-
тизировать подачу полосы или ленты, и прежде чем решить, какой
тип механизма может быть использован, необходимо установить
способ удаления отштампованной детали.
Комбинированная штамповка в штампах последовательно-сов-
мещенного действия. Этот вид штампов еще не получил широкого
распространения в промышленности. На рис. 253 показан один
из штампов последовательно-совмещенного действия для изготовле-
ния стойки. В штампах объединены переходы пробивки, отрезки
и гибки.
430
Штамп работает следующим образом. Полоса вручную подается
до временного упора, выдвинутого нажимом*'руки. Пуансонами 5
за первый ход пресса (первый переход) пробиваются два круглых
и три прямоугольных отверстия.
Затем полоса перемещается до второго временного упора, и за
второй ход ползуна пресса пуансонами 6 пробиваются еще четыре
прямоугольных отверстия. Временный упор освобождается от нажи-
ма руки и пружиной отводится в исходное положение, а • полоса
подается до постоянных упоров. При третьем ходе ползуна пресса
происходит отрезка, гибка, выдавливание ребер жесткости и уда-
ление штампованной детали.
Отрезка и гибка производится пуансоном 3, выдавливание ребер
жесткости — пуансонами 2, а удаление штампованной детали —
выталкивателем 1, находящимся под действием пружин. После
подачи полосы до упора за каждый последующий ход пресса полу-
чают одну деталь.
Необходимо обратить внимание на оригинальность оформления
штампа. Штамп состоит из двух основных узлов. Узел, в котором
осуществляются формоизменяющие переходы, получает привод
непосредственно от ползуна пресса, а узел дыропробивных пуансо-
нов — от ползуна пресса через деталь 4.
КОМБИНИРОВАННАЯ ШТАМПОВКА
НА МНОГОПОЗИЦИОННЫХ ПРЕССАХ
И СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРЕССАХ-АВТОМАТАХ
Многопозиционные прессы для вытяжки могут быть использо-
ваны при штамповке из ленты и из штучных заготовок. В первом
случае многопозиционные прессы снабжаются валковыми подачами
для ленты и грейферными механизмами для передачи заготовок
с одного перехода на другой. В многопозиционных прессах этого
типа лента подается под прямым углом к направлению перемеще-
ния заготовок в процессе их последовательной обработки. В про-
цессе подачи лента очищается,' правится и смазывается. После
вырезки заготовки проштампованная лента сматывается на катушку
или режется на куски ножницами, установленными на прессе.
Принцип штамповки на многопозиционном прессе и работа грей-
ферного механизма подачи показаны на рис. 254. Современные
многопозиционные прессы снабжены подвижным в поперечном
направлении вырезным пуансоном, что позволяет осуществлять
двух- или трехрядную вырезку при шахматной раскладке на ленте.
Многопозиционные прессы для вытяжки из штучных заготовок
имеют много разновидностей. Они бывают вертикальные и горизон-
тальные.
В этих прессах два механизма подачи, один из них револьвер-
ный, вакуумный или шиберный, а - другой грейферный. Первый
механизм подает плоскую или иной формы заготовку в грейферный
431
механизм, а второй перемещает заготовки с одного перехода на
другой.
Вертикальные многопозиционные прессы с круговым перемеще-
нием заготовок имеют только один револьверный механизм подачи.
Рис. 254. Кинематическая схема многопозиционного пресса
Многопозиционные прессы с горизонтальным прямолинейным
перемещением заготовок стали в последнее время снабжать блоки-
рующими устройствами, защищающими штампы от повреждений,
могущих произойти из-за одновременной подачи двух заготовок
432
и т. д. В большинстве случаев для блокировки используются электро-
устройства, а на некоторых заводах, например на 1 ГПЗ (Москва),
блокировку пресса осуществляют при помощи радиоактивных
изотопов.
Основные параметры многопозиционных вертикальных прессов
регламентированы ГОСТом 8260—56.
Многопозиционные горизонтальные прессы снабжены бункер-
ным или магазинным загрузочным устройством для подачи заготовки
на первый переход. На последующих переходах заготовки пере-
мещаются под действием веса или принудительно специальными
механизмами. Многопозиционные горизонтальные прессы применя-
ются для мелких изделий, требующих 3—9 вытяжных переходов.
Многопозиционные прессы по сравнению с однопозиционными
прессами обеспечивают значительный технико-экономический эф-
фект, повышают качественный уровень производства. Эта эффектив-
ность находится в прямой зависимости от объема производственной
программы.
Сумма экономии, достигнутая в производстве при использовании
прессов-автоматов, ориентировочно при условии ряда допущений
может быть рассчитана по формуле
е = (С — С\) п,
где е — экономия в денежном выражении, полученная от сни-
жения себестоимости продукции;
С и Cj — условная себестоимость изготовляемых деталей на обыч-
ных многопозиционных прессах;
п — число изготовляемых деталей.
Для выявления сроков окупаемости дополнительных затрат,
связанных с приобретением многопозиционных прессов-автоматов,
следует пользоваться формулой
а._М!-М
е ’
где а — период окупаемости;
М и Мг — стоимость обычных прессов и прессов-автоматов, ис-
пользуемых в количестве, необходимом для выполне-
ния заданной годовой программы выпуска деталей;
е — определяется по формуле, приведенной выше.
При условии проведения ряда организационных мероприятий
по сокращению времени установки штампов, смены штампов и
настройки пресса (сборка штампов на общей подштамповой плите
и т. д.) многопозиционные прессы можно применять и при сравни-
тельно небольших партиях штампуемых деталей (40—50 тыс. шт.).
Штамповка на многопозиционных прессах по сравнению с штам-
повкой на комбинированных штампах последовательного действия
позволяет получить экономию материала, так как не требует тех-
нологических вырезок и дает возможность осуществлять более слож-
ное пространственное формоизменение.
433
Применение комбинированных штампов последовательного дей-
ствия довольно часто ограничивается размерами штампуемых дета-
лей, при больших размерах деталей и большом числе последователь-
но выполняемых и объединяемых в одном штампе операций размеры
штампов становятся очень велики и практическое использование
их затрудняется. При этом увеличенные габаритные размеры штам-
па вызывают необходимость использовать пресс соответствующих
размеров с небольшим числом ходов в минуту. Производительность
штамповки на таком прессе получается ниже, чем на специальном
прессе-автомате, рассчитанном на повышенное число ходов в минуту.
Следует также учитывать, что изготовление, ремонт и наладка
Рис. 255. Детали и последовательность их изготовления на многопозиционных
прессах
больших и сложных комбинированных штампов последовательного
действия связаны с довольно большими трудностями.
В настоящее время на многопозиционных прессах допускают
штамповку-деталей с сечением до 600 мм и более и толщиной до
5—6 мм. До недавнего времени штамповкой на многопозиционных
прессах получали преимущественно детали цилиндрической формы,
в настоящее время штампуют детали разнообразной формы и конфи-
гурации, часто несимметричные с боковыми отверстиями и проре-
зями.
Детали и последовательность их штамповки на многопозицион-
ных прессах для вытяжки показаны на рис. 255, а — в.
Опыт штамповки на многопозиционных прессах показывает,
что число вытяжных операций на них может быть меньше, чем на
обычных прессах, промежуточный отжИг, как правило, отсутствует,
так как поточная передача штампуемой детали с одной позиции на
другую происходит так быстро, что деталь не успевает получить
434
механического старения, а металл не теряет своих пластических
свойств.
Однако в заводской практике не всегда придерживаются реко-
мендаций относительно количества операций, часто число операций
принимают таким же, как и при штамповке на обычных прессах,
а при изготовлении деталей сложных конфигураций из материалов
малопластичпых и с высоким сопротивлением деформированию, а
также значительной способностью его к упрочнению число опера-
ций больше, чем на обыч-
ных прессах.
Конструкция штампов
для многопознционных
прессов отличается от кон-
струкции штампов, приме-
няемых на обычных одно-
позиционных прессах. Это
отличие вызвано рядом
обстоятельств, в частности
необходимостью строгого
ограничения колебания
размеров закрытой высоты,
ширины, зависящей от рас-
стояния между осями пол-
зунов пресса. Конструкция
штампа должна обеспечи-
вать быструю установку и
наладку на прессе, для чего
их, как правило, независи-
Рис. 256. Типовой штамп для многопози-
циониого пресса
мо от характера перехода
(операции) следует выпол-
нять с направляющими ко-
лонками и вводить ограничители закрытой высоты. Рабочие части
штампов при изготовлении большого числа деталей следует арми-
ровать твердыми сплавами. Особое внимание следует обращать на
удаление отходов в случаях пробивки, зачистки и обрезки. Кон-
структивное решение этой проблемы бывает весьма затруднитель-
ным и требует изобретательности от конструктора.
На отдельных заводах, особенно в автомобильной промышлен-
ности, разработаны нормали на штампы, которые с успехом могут
быть использованы и в других отраслях промышленности.
На рис. 256 показан типовой штамп для многопозиционного
пресса. Штамп выполнен без колонок, а последние весьма желатель-
ны для сокращения времени наладки и повышения стойкости.
Опыт эксплуатации многопозиционных прессов для вытяжки
позволяет дать некоторые рекомендации по разработке технологи-
ческих процессов. Детали, высота которых более 0,5 диаметра
(или равнозначна его периметру), следует вытягивать открытой
435
стороной вниз (нижнее расположение пуансонов). Если деталь
не имеет фланца, на первых операциях ее вытягивают с фланцем,
потом производится обрезка фланца небольших размеров, а затем
окончательная вытяжка без изменения диаметра. Детали без дна
на первых операциях вытягивают в виде колпачков, затем в дне
пробивают отверстия и затем разбортовывают.
На многопозиционных прессах для вытяжки можно производить
не только штамповку, но и сборку.
При сборке к основной детали должны подаваться другие детали,
собираемые с ней при помощи штампов, установленных в соответст-
вии с технологическим про-
цессом. На таких прессах с
помощью высокочастотных ин-
дукторов, установленных на
ползуне, можно осуществлять
межоперационный отжив по-
луфабрикатов.
Помимо многопозицион-
ных прессов для вытяжки
в случае комбинированной
штамповки деталей малых
размеров, но сложных конфи-
гураций, требующих вырезки,
пробивки, отрезки, гибки,
разбортовки, а иногда и сбор-
ки, широкое применение на
ряде заводов получили уни-
версально-гибочные автоматы.
Примеры штамповки деталей
на них были приведены в
наладкой можно ознакомиться
Рис. 257. Схема пресса-автомата В. П. Буша
гл. IV «Гибка», с описанием их и
в работах 167].
Для деталей, аналогичных описываемым в условиях массового
производства, применяются специальные прессы-автоматы. Несколь-
ко таких автоматов, созданных на заводе «ВЭФ» (г. Рига) Героем
Социалистического труда В. П. Бушем, приводятся ниже. Более
подробные сведения о них можно найти в работах [6].
В настоящее время имеется несколько конструктивных решений
таких автоматов. На рис. 257 показан автомат с управлением ра-
ботой штампов от кулачкового распределительного вала.
На столе автомата размещены различные штампы в порядке
последовательности переходов, необходимых для штамповки за-
данной детали. Штампы изготовлены с удлиненными направляющи-
ми колонками и втулками и снабжены плавающими хвостовиками.
Подвижные части штампов 1 получают возвратно-поступатель-
ное движение от дисковых кулачков 5, посаженных на валу 3,
через рычаги 4 и пружины. Вал с кулачками получает привод от
436
электродвигателя 2. Лента в рабочую зону штампов подается спе-
циальным клещевым механизмом подачи, приводимым в движение
также от кулачка, сидящего на валу автомата.
Такие автоматы имеют простую конструкцию, требуют неслож-
ных штампов и высокопроизводительны. Каждый автомат приспо-
соблен для изготовления только одной какой-либо детали или груп-
пы геометрически подобных деталей, для штамповки которых тре-
буется усилие до 1,5—2,0 Т.
Ниже приводятся три примера изготовления деталей на описы-
ваемых автоматах, взятых из практики завода «ВЭФ».
На рис. 258, а показана контактная пружина радиоприемника
и последовательность ее изготовления, а также схемы рабочих
частей штампов. Пружина изготовляется из ленты с двухрядовой
раскладкой за три перехода (рис. 258, б). На переходе 1 образуется
контур у двух пружин. После обрезки пружины остаются связан-
ные с лентой. На переходе 2 производится пробивка прямоугольных
отверстий и на переходе 3 — вначале отрезка пружин от ленты,
а затем их гибка.
Три перехода по изготовлению пружин выполняются на двух
штампах. Первый штамп — комбинированный последовательного
действия. Три пуансона на матрице производят обрезку по контуру
двух пружин, а два пуансона — пробивку отверстий.
Второй штамп — комбинированный совмещенного действия. На
штампе имеется нож, прикрепленный к гибочному пуансону, осу-
ществляющий отрезку на матрице, после чего происходит первая
гибка. Когда пуансон закончит процесс первой гибки, а это отве-
чает нижнему крайнему положению пуансона, вступает в работу
горизонтальный пуансон, который имеет возвратно-поступатель-
ное перемещение от двух кулачков, сидящих на валу автомата,
через рычаги и пружины. Один из кулачков перемещает гибочный
пуансон в вертикальной плоскости, а другой — в горизонтальной.
Рабочее движение гибочный пуансон получает от пружины, а возврат-
ное от кулачка. После гибки в момент возврата пуансона в исход-
ное положение готовая пружина сбрасывается в тару.
Подача ленты в штампы автомата осуществляется, как и указы-
валось ранее, специальным клещевым механизмом подачи.
На рис. 259, а показан лепесток переключателя диапазонов, а
на рис. 259, б дана последовательность его изготовления. На пере-
ходе 1 по контуру частично обрезаются два лепестка с таким расче-
том, чтобы лепестки оставались связанными с лентой небольшими
перемычками; на переходе 2 в каждом из лепестков пробиваются
четыре отверстия — два круглых и два овальных; на переходе 3
происходит гибка переднего конца у лепестков и их отрезка от
ленты. На этом переходе лента подается в два приема: вначале на
1/3 шага происходит гибка конца, а затем подача происходит на а/3
шага, после чего происходит отрезка. Отрезанные заготовки лепе-
стков подаются специальным толкателем. На переходе 4 происходит
437
Гибочпыц
штамп
хЧчччччччччччччччччжч^ч^ч|
5)
Вырезной
штамп
Рис. 258. Изготовление контактной пружины на автома-
тах В. П. Буша:
а — контактная пружина; б — последовательность штамповки
пружины
Рис. 259. Изготовление лепестка переключателя диапазонов
ФЗЮ
гибка второго конца и за два приема горизонтально действующими
гибочными щеками — окончательная гибка лепестка. Когда все
переходы выполнены, гибочные щеки освобождают деталь и она
выпадает из пресса под действием собственного веса. Движения,
необходимые для изготовления детали, обеспечивают десять кулач-
ков и эксцентрик.
На рис. 260, а показано полое гнездо, изготовляемое из листово-
го материала гибкой, а на рис. 260, б последовательность одного из
вариантов его изготовления. Вначале осуществляется обрубка
5)
Рис. 260. Изготовление контактного гнезда
контура заготовки, пробивка отверстий и гибка ребра жесткости.
Оставаясь связанной с лентой, заготовка подается на первую опе-
рацию гибки, в результате которой она приобретает подковообраз-
ную форму. Затем подковообразная заготовка подается на вторую
гибку, которая осуществляется при обязательном вводе во внутрен-
нюю полость детали оправки. Одновременно с гибкой осуществля-
ется отрезка готовой детали от ленты.
В ряде случаев автоматы выполняют с периодически вращающи-
мися профилированными роликами, которые и осуществляют пода-
чу материала и формообразование изготовляемой детали.
На рис. 261 показана схема автомата для изготовления стальной
петлеобразной пружины. Автомат работает следующим образом.
439
Профилирующие ролики 1 и 2, являющиеся в данном случае рабо-
чим инструментом, получая периодический поворот от многолопа-
стного мальтийского креста 3, 4, осуществляют гибку ленты и ее
транспортирование в зону штампа с поступательно-возвратным дви-
жением рабочих частей, выполняющих окончательную гибку и от-
резку. Отрезку и гибку осуществляет пуансон 5. Гибка происходит
вокруг оправки 6, с которой в последующем готовая деталь снима-
ется съемником 7. Инструменты прямолинейного движения при-
водятся кулачками, укрепленными на распределительном валу,
через промежуточные рычаги. Подобные автоматы имеют произво-
дительность до 400 деталей в минуту.
Рис. 261. Схема автомата для изготовления петлеобразной пружины
Автомат на рис. 262 предназначен для изготовления лепестков
ламповой панели. В автомате гладкие подающие ролики 4 и 5,
получающие периодический поворот от многолопастного мальтий-
ского креста 6, 7, транспортируют ленту в рабочую зону первого
штампа 1, в котором оформляется контур развертки штампуемой
детали, но полностью отделения заготовки от ленты не происходит.
По выходе из первого штампа цепочка заготовок (профилированная
лента) схватывается вращающимися синхронно с подающими роли-
ками профилирующими роликами 2 и 3, которые изгибают заготовки
и транспортируют их во второй штамп. Здесь движущиеся ножницы
10 и 11 разрезают цепочку заготовок на отдельные звенья, причем
после отрезки каждой заготовки ножницы отходят в сторону, осво-
бождая место для инструментов, выполняющих гибку деталей.
Гибочный пуансон 12 сгибает заготовку вокруг оправки, после
чего сверху опускаются губочные щеки 8 и обжимают деталь вокруг
оправки. С торца заготовок подается пуансон 9, формирующий в
детали торцовый контур.
440
Рис. 263.
и контакта
Заслуживают внимания штамповочные автоматы непрерывного
действия с круговым вращением штампов (рис. 263), предназначен-
ные для изготовления овальных согнутых в трубочку лепестков. Не-
прерывно вращающиеся подающие ролики 9 транспортируют ленту
в первый штамп 7, где осуществляется обрезка по контуру и про-
бивка отверстий. По выходе из первого штампа лента профилиру-
ющими роликами 6 транспортируется во второй штамп 4, при этом
ролики помимо подачи ленты осуществляют гибку заготовок. Вто-
рой штамп выполняет две гибочные операции. Вертикальное и
горизонтальное перемещение штампов осуществляется эксцентри-
ками 5 и 8. За гибочным штампом цепочка заготовок схватывается
второй парой профилирующих роликов 3, которые помогают вы-
держивать правильный шаг и подают заготовки под вращающийся
отрезной нож 1, который на матрице 2 отрезает готовые детали от
цепочки заготовок. Производительность автомата 1400 деталей в
минуту, что соответствует числу оборотов электродвигателя.
Заканчивая рассмотрение специальных автоматов, считаем не-
обходимым еще раз напомнить, что автоматы конструкции В. П. Бу-
ша следует применять в условиях массового производства при
изготовлении деталей сложной конфигурации, имеющих изгибы
в одном или разных направлениях; деталей трубчатой формы и
плоских или изогнутых пружин с контактами.
Опыт эксплуатации автоматов В. П. Буша показывает, что они
позволяют повысить производительность по сравнению с обычными
прессами в 8 — 15 раз. Эти автоматы повышают точность изготовления
деталей, уменьшают брак и позволяют более экономично использо-
вать материал, снижая его расход на 25—30%, так как здесь вырез-
ка заменена обрезкой по контуру и отсутствуют перемычки.
Глава
девятая
ХОЛОДНАЯ ШТАМПОВНА
В МЕЛКОСЕРИЙНОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Число машиностроительных и приборостроительных заводов с
мелкосерийным характером производства велико. Применение
процессов штамповки с использованием обычных инструментальных
штампов экономически нецелесообразно. Однако, как показала
практика, холодная штамповка может быть применена в мелкосерий-
ном производстве при условии применения новых методов обработ-
ки с использованием универсальных штампов (групповые методы),
упрощенных штампов (листовых, пластинчатых и др.), новых техно-
логических методов (штамповка резиной, энергией взрыва и др.),
а также универсального штамповочного оборудования (вибрацион-
ные ножницы, гибочные машины и др.). Целесообразность примене-
ния холодной штамповки в условиях мелкосерийного производства
и выбор оптимального способа штамповки применительно к данным
конкретным условиям должен быть обоснован технико-экономи-
ческим расчетом на основе сравнения со штамповкой на инструмен-
тальных штампах, слесарно-механическим способом обработки,
а иногда и с химическим фрезерованием. Уместно указать, что
штамповка в условиях мелкосерийного производства имеет большое
число разновидностей (по способам и особенно по оснастке).
Штамповка в мелкосерийном производстве осуществляется дву-
мя способами — штамповкой по элементам и комплексной штампов-
кой.
Сущность первого способа заключается в том, что контур детали
(или полуфабриката) отверстия, изогнутые участки и прочие эле-
менты воспроизводятся либо последовательно один за другим, либо
группами, но с использованием для каждого из типоразмеров этих
элементов универсального штампа или нормализованного смен-
ного инструмента.
Второй способ представляет собой обычную штамповку. Но
выполняемую на упрощенных штампах, т. е. штампах, изготовление
которых требует меньших затрат времени, материалов, а значит
и средств по сравнению с инструментальными штампами и штампами
для поэлементной штамповки.
Для условий мелкосерийного производства характерно внедре-
ние групповых методов штамповки.
Метод групповой обработки основан на классификации деталей
с выделением таких групп, для обработки которых требуется одно-
443
типное оборудование, штампы, устройства. Групповая обработка
может быть применена на отдельных операциях и при изготовлении
групп деталей, имеющих общую последовательность операций.
Внедрение групповой обработки требует проведения подготови-
тельной работы: классификации деталей (группировки), разработки
технологического процесса для групп деталей, проектирования
групповых штампов и наладок к ним, организации групповых методов.
Методика группового метода обработки в машиностроении и при-
боростроении достаточно полно освещена в работах [2].
В настоящей главе рассмотрены только особенности оснастки
для групповой обработки деталей, изготовляемых штамповкой, ти-
повые конструкции оснастки и примеры технологических процессов.
Оснастка, применяемая при обработке деталей по групповому
методу, должна:
1) обеспечивать на определенной групповой операции обработку
возможно большей номенклатуры деталей;
2) обеспечивать переналадку оснастки (штампов) непосредствен-
но на прессе, при этом на переналадку при переходе с обработки
одной детали на другую не должно затрачиваться много времени;
3) быть простой в эксплуатации и надежной в работе.
ПОЭЛЕМЕНТНАЯ ШТАМПОВКА
Групповой метод обработки деталей из листового материала
холодной штамповкой осуществляется на универсальных штампах
и на универсально-наладочных штампах.
Универсальные штампы для групповых методов холодной штам-
повки по конструкции делятся на штампы для поэлементной штампов-
ки, для изготовления деталей, имеющих общие элементы (пазы,
отверстия, закругления и т. п.), и на штампы для геометрически
подобных заготовок или деталей разных размеров.
Универсальность штампов достигается введением в их конструк-
цию элементов, позволяющих изменять условия штамповки. К
таким элементам относятся регулируемые упоры, устройства, обе-
спечивающие различную ориентировку и фиксацию заготовки
относительно рабочих частей пуансона, перемещаемые рабочие
элементы, комбинированные рабочие части штампа, имеющие не-
сколько поверхностей различной геометрии в соответствии с формой
и размерами штампуемых деталей, поворотные или перемещающие
устройства, которые позволяют по мере необходимости вводить
в работу различные рабочие инструменты штампа.
Универсальные штампы для геометрически подобных деталей
имеют ограниченное применение и используются для отрезки заго-
товок от полос, прутков и сортового проката, получения вырезок
в полках сортового проката, У-образной и П-образной гибки, правки,
плоскостной калибровки и т- д. Некоторые штампы описаны в ра-
ботах [5,69].
444
Сущность метода поэлементной штамповки, применяемого для
обработки деталей, заключается в том, что контур детали, разделен-
ный на простейшие элементы (прямые, кривые, окружности и т. д.),
образуется последовательной штамповкой при помощи набора
универсальных штампов, установленных на универсальном штампо-
вочном оборудовании. Поэлементная штамповка позволяет обраба-
тывать не только какой-либо элемент детали, но и полностью изго-
товлять детали различной конфигурации и размеров за ряд после-
довательных операций (переходов) на универсальных штампах.
Необходимым условием эффективного внедрения штамповки по
элементам является нормализация элементов геометрических форм
штампуемых деталей. В табл. 82 в качестве примера приводится
нормаль на предпочтительные элементы контуров штампуемых де-
талей. Существует два способа для поэлементной штамповки, извест-
ные под наименованием способа В. М. Богданова и способа В. Н. Ру-
мянцева. Рассмотрим каждый из них.
Способ В. М. Богданова. На основании опыта заводов
приборостроения и точного машиностроения, где поэлементная
штамповка получила уже признание и широко используется, штам-
повку осуществляют на постоянной линии, состоящей из несколь-
ких прессов, на которых стационарно установлены универсаль-
ные штампы, необходимые для формообразования элементарных
поверхностей штампуемых деталей. В комплект штампов поточ-
ной линии входят штампы для резки полос на штучные заготовки,
для вырезки прямолинейных элементов деталей, для вырезки
прямоугольных пазов, для пробивки круглых отверстий, для об-
•рубки по радиусу и для гибки плоских заготовок.
Конструкции штампов для поэлементной штамповки описаны
в работах [5, 47, 69J.
На рис. 264 показаны два примера последовательности поэле-
ментной штамповки деталей по методу В. М. Богданова (на эскизах
в числителе показан номер операции,’а в знаменателе — число пере-
ходов). В первом случае (рис. 264, а) на ножницах отрезается по-
лоса, затем она режется на штучные заготовки (операция II) на
штампе или на ножницах. На операции III производится закруг-
ление по контуру, обрубка углов по радиусу, а на операциях IV—
XI — пробивка отверстий разнообразных форм. Во втором примере
(рис. 264, б) помимо отрезки, оформления наружного контура и
пробивки отверстий имеется еще гибка, после которой в одной из по-
лос пробивается отверстие.
При разработке технологических процессов поэлементной штам-
повки по методу В. М. Богданова надлежит руководствоваться сле-
дующим:
а) начальной операцией всегда является резка полосы требуе-
мой ширины на штучные заготовки;
б) количество и последовательность операций собственно штам-
повки цо элементам определяются конфигурацией деталей, положе-
на
Таблица 82
Предпочтительные элементы контура деталей, получаемых поэлементной штамповкой
Внутренние контуры Круглые Прямоугольные Угл^ эвые Радиусные
1 —а — /ч а л ) __f\R /мЛ I L - 1
а мм' ах Ь мм а° а° R мм Рим R мм а, Ь мм а, Ь мм
0,81.7 22 3,5 465,5 6,5 13) 1.9 223,7 4,75,76,7 1,2 2,0 3,0 4,0 5J) 6.0 7,0 1,5 2,2 3,2 4,2 52 6.2 7.5 ц т.в. Во 40мм через 0,5 а=3=80 Ь^ 3=140 через 0,1 30°; 45°; 60°; 90°; 120°;135° 30°; 45°; 60°; 90°;120°;135° 0,5 1,25203,05,5 0,751,4 2,153,56,0 0,8 1,5 2254,0 1,0 1,6 2.5 4,5 1,1 1.75 2.755.0 1-6 через 0,5 1-20 через 0,5 а=3=100 через 0.5 b 1J) 22 32 45 7.011,0 1.5 25 3,5 5,0 8.012Р 1,8 2,8 4,0 5,5 4,0 203,0 43 6.010,0 а=1ч50 через 0.5 b 0,5 1.0 1,8 2,5 3,5 0,81.5 2,03,0 4.0 Ь=5^3О через 1
1 1 Круглые Прямоугольные Угловые Радиусные Комбинированные
R —а—-Л
1 L
( 23 ("к а
-*-а —-
л
D мм а х Ь мм а.Ь.с мм а° R мм R мм а°, Rmm а°; Rmm a, d мм
1-22 через 0,1 22-40 через 0,5 а = 1г 60 Ь= 5=100 через 0,5 а = 5= 45 Ь=5=90 с = 2 = 30 через 0,5 30°, 45°; 60° 1-10 через 0.5 1-10 через 1 а 30°; 45°; 60° R 1 -10 через 1 30°; 45°. 60° R 1-10 через 1 а=2И0 через 0,5 6=41-16 через 0,5
Гнутые детали (гибка)
Угольники Прямоугольные замки Скобы Хомутики Сдвойкой гибкой.
WM 1 -1 а 1 1 Ч
4~т
a,b,c,R мм а.Ь, с мм а,Ь,с,1,Рмм a. b, R мм a, b.R мм a,b,R,D мм a,b.R,С мм а,Ь мм; а°
а~5*60 Ь=5^6О с=1^60 через 1 а=3+60 Ь=3+6О с=3=60 через 0,5 а=4=30 через 1 6=5^40 через 1 с=1* 40 через 0,5 1-2=30 через 0.5 R=O,8 а=3к12 через 1 Ь=5=40через 1 с=2 =30 через 0,5 1=1=40 через 0,5 6= 1,5=6 через 0,5 г=0£ а=2=40 через 0,5 Ь=2г 40 через Об R=2=6 через 0,5 0=5=26 Через 1 а=2к30 через1 Ь=2=40 через 0.5 R=O,8 D=5=26 через 1 а=2=30 через 1 Ь=2^ 40 через 0,5 R=ff,8 а=2=30 через 1 6=2=40 через 0.5 а=30°: 45°;60°б0°
нием размерных баз и технологическими возможностями принятого
набора штампов;
в) повторяющиеся элементы следует получать последовательно
на одном штампе. При сложном контуре плоской детали отверстия
и пазы рекомендуется пробивать в начальной стадии штамповки,
т. е. пока заготовка имеет форму прямоугольника.
Порядок операций должен назначаться исходя из того, чтобы
последующие операции не вызывали изменения положения уже изго-
товленного элемента контура относительно его размерной базы.
Рис. 264. Последовательность штамповки по методу В. М. Бог-
данова
При изогнутых деталях пробивка отверстия назначается в зависи-
мости от способа простановки размеров и требований к точности
межосевого расстояния;
г) технологические базы для поэлементной штамповки устанав-
ливаются, как правило, в соответствии с чертежом детали и осо-
бенностями применяемого универсального штампа. Правильный
выбор технологической базы при штамповке каждого элемента пре-
допределяет получение правильных размеров и формы детали.
Когда операции поэлементной штамповки выполняются за не-
сколько переходов, неправильное использование технологической
базы может привести не только к искажению размеров детали, но
к усложнению процесса штамповки. При многооперационной штам-
повке надо стремиться к сохранению постоянной технологической
447
базы в строго ориентированном положении относительно механизма
подачи.
Поэлементная штамповка на универсальных штампах по методу
В. М. Богданова может быть использована для деталей сравнительно
небольшой толщины (менее 3,0 мм) и габаритных размеров. В при-
боростроении поэлементной штамповкой можно изготовить 30—60%
всех листовых деталей. На машиностроительных заводах, для ко-
торых характерно изготовление деталей значительных габаритных
Деталь
Рис. 265. Последовательность поэлементной штамповки по методу В. Н. Ру-
мянцева
размеров и толщины, этот метод оказался менее эффективным и не
нашел широкого применения.
В отличие от поэлементной штамповки по методу В. М. Богда-
нова, поэлементная штамповка по методу В. Н. Румянцева про-
изводится не из штучной заготовки, а в полосе. Начальные опе-
рации при этом методе штамповки — пробивка отверстий и над-
резка части контура, а конечная операция — вырезка или отрезка
от полосы. Штампы универсальные и монтируются в держателях,
которые, в свою очередь, устанавливаются на столе пресса.
На рис. 265, а показан пример поэлементной штамповки в по-
лосе по методу В. Н. Румянцева. Планка (см. рис. 265, о) изготов-
ляется за семь операций (I-VII).
При изготовлении малогабаритных деталей обычно применяют
двухрядный раскрой (рис. 265, б).
448
Особенностью поэлементной штамповки по методу В. Н. Румян-'
цева следует считать автоматическое перемещение полосы. Для
автоматической подачи используется специальная "установка, пока-
занная на рис. 266, а (установка разработана А. Ф. Львовым) и
расположенная на кривошипно-шарнирных прессах модели ПКМ-1
с номинальным усилием 4 Т при 80 ходах в минуту, имеющих удли-
ненный главный вал для крепления муфты.
Групповые блоки со сменными штампами устанавливаются в
закрепленное на прессе групповое приспособление для автоматиче-
ской подачи полос на заданный шаг [47]. Групповое приспособле-
ние для полуавтоматической поэлементной штамповки (рис. 266, б)
представляет собой корпус 1, в котором находится каретка 2.
Основание 3 каретки помещается на шести роликах 4, которые
установлены между основанием 3 и направляющими планками 5,
закрепленными винтами в корпусе 1. Для предотвращения выпаде-
ния роликов в направляющих планках установлены восемь штиф-
тов 6. Плавность хода каретки регулируется при помощи поджима
задней направляющей 5 винтами 7.
В каретке 2 установлен вал 8, в трех выточках которого закреп-
лены три кронштейна и три прихвата. В каждом кронштейне закреп-
лена серьга 9 с валиком 10. На валике установлены эксцентрики 11
на штифтах, предотвращающие продольное перемещение валика.
При повороте валика эксцентрики прижимают прихваты к кронш-
тейнам, закрепляя между ними штампуемую полосу. Валик пово-
рачивается рукояткой 12. Штампуемая полоса устанавливается
на трех кронштейнах по упору 13, находящемуся на крайнем пра-
вом кронштейне.
Каретка 2 передвигается на заданный шаг механизмом автомати-
ческой подачи, представляющим собой зубчатую рейку 14, закреп-
ленную на корпусе каретки. Каретка передвигается собачкой 15,
закрепленной на рычаге 16, установленном на одной оси 17 с рыча-
гом 18. Последний закреплен в корпусе 1 на оси 19. При включе-
нии пресса под действием тяги 21, пальца 20 и рычагов 18 и 16
перемещается собачка 15. Так как пружина 22 прижимает рычаг 16
с собачкой 15 к зубчатой рейке 14, последняя также перемещается
на заданный шаг вместе с кареткой. Каретка все время находится
под действием груза 23, который тянет ее через ролик 24 лентой 25,
закрепленной пластиной 26 на правом конце основания 3 каретки 2.
Для предотвращения обратного передвижения каретки служит
собачка 27, закрепленная на оси 28 в кронштейне 29.
Собачка 27 под действием пружины 30 упирается в зуб зубчатой
рейки 14 и препятствует ее передвижению во время обратного
движения собачки 15. Включение подачи и возвращение каретки
в первоначальное положение производится поворотом валика ру-
кояткой.
Остановка штампуемой полосы на заданной длине производится
упором 31, установленным и закрепленным на каретке 2.
15 А. Н. Малов
449
При передвижении каретки собачка 15, попадая на упор 31,
который на 0,5 мм выше зубчатой рейки 14, выходит из зацепления
с зубчатой рейкой и стопорится собачкой 27.
Смещение группового блока со сменным штампом 32 относи*
тельно штампуемой полосы производится микрометрическим вин-
том 33 посредством гайки 34. Винт 33, упираясь в боковой выступ
группового блока со сменным штампом 32, передвигает последний
в поперечном направлении на заданный размер с точностью до
0,05 мм.
Перемещение группового блока со сменным штампом относи-
тельно штампуемой полосы отсчитывается по винту 33 с ценой деле-
ния 1 мм и по гайке 34 с ценой деления 0,05 мм. Для предотвраще-
ния поворота гайки 34 последняя закрепляется винтом на уста-
новленный размер. При установке в требуемое положение групповой
блок со сменным штампом подается до упора винта 33 и закреп-
ляется винтом 35 с помощью рукоятки 36. Винт 35 прижимает груп-
повой блок со сменным штампом к втулкам 37, запрессованным
в корпусе 1.
450
A-A
6)
266. Механизм для автомати-
ческой подачи полосы
15
Вал 8 служит также для перемещения штампуемой полосы отно-
сительно группового блока со сменным штампом, имеет на правом
конце микрометрическую резьбу и передвигает гайкой 38. Для
предотвращения вращения вала 8 в трех его выточках установлены
шпонки 39.
Настройка группового приспособления для полуавтоматиче-
ской поэлементной штамповки листовых деталей в полосе произво-
дится следующим образом.
По разработанному раскрою технологического процесса подби-
рают и регулируют заданный шаг штамповки элементов. Для этого
на каретке устанавливают сменную зубчатую рейку 14, шаг зубьев
которой соответствует или кратен шагу штамповки. В групповом
приспособлении имеются четыре размера зубчатых реек 2,5; 3;
3,5 и 4 мм.
Регулируя величину эксцентрицитета крепления тяги 21 на
муфте, можно получить соответствующие кратные величины шага
зубьев зубчатой рейки 14. После этого устанавливают групповой
блок со сменным штампом и регулируют в поперечном и продольном
направлениях относительно штампуемой полосы.
Решение о применении универсальных штампов для штамповки
по элементам принимают на основе анализа формы и размеров
штампуемых деталей и технико-экономического анализа. Порядок
проведения анализа следующий. Определяют затраты на изготовле-
ние и эксплуатацию универсальных штампов для штамповки по
элементам и инструментальных штампов, отнесенные к одной де-
тали:
Pv(l + «) р“(1+к8~)
ТУ^ S~ К0П’: Ти = N U 100:
здесь Ру, Ри — стоимость универсального и инструментального
штампов в руб.;
Sy, Sn — стоимость штампов универсального и инструмен-
тального до полного износа;
а — коэффициент, учитывающий износ и затраты на
ремонт штампа (а — 1 -н 1,5);
kt — число ударов данного штампа для изготовления
детали (число повторяющихся элементов детали);
N — число деталей, подлежащих изготовлению.
Определяются расходы заработной платы на изготовление одной
детали:
Оу = + + + коп-
QB=(^ + 4m)<7 КОП.,
где t0, п — время организационной подготовки на партию деталей
в MUH',
452
N — число деталей в партии;
t3 — время на отрезку заготовок в мин\‘
tn. з — подготовительно-заключительное время на наладку дан-
ного штампа в мин-,
(шт — штучное время на одну деталь на данном штампе в мин-,
д— расценка 1 мин.рабочего времени в коп.
Выбор варианта технологического процесса, т. е. применение
штамповки по элементам или штамповки с применением инстру-
ментального штампа, осуществляется сравнением
Ту-\-(}у и Ta-\-Q„.
Штамповка деталей по элементам с использованием универсаль-
но-карусельных блоков (револьверных блоков) к обычным прессам
или специальных карусельных (револьверных) прессов с програм-
мным управлением. Сущность штамповки на карусельных блоках
или карусельных прессах заключается в том, что отдельные эле-
менты детали обрабатывают с помощью группы комплектов сменных
инструментов (пуансонов и матриц), установленных в карусельном
(револьверном) блоке, состоящем из двух дисков, расположенных
один над другим.
Каждый из комплектов может вводиться в действие в любой по-
следовательности. Заготовка, подлежащая штамповке, закреп-
ляется на столе устройства и может перемещаться по двум взаимно
перпендикулярным направлениям в горизонтальной плоскости от-
носительно гнезда карусельного блока, находящегося в рабочей
позиции под ползуном пресса. При включении пресса ползун сооб-
щает оправке пуансонодержателя поступательное движение, в ре-
зультате чего происходит пробивка отверстия, вырезка элемента
наружного или внутреннего контура. Затем происходит поворот
карусельного блока в положение, при котором будет выставлен
следующий инструмент (если в этом есть- необходимость), и коор-
динация заготовки путем перемещения ее по столу блока относи-
тельно этого инструмента и т. д.
В настоящее время йа заводах создано несколько разновидностей
карусельных блоков, отличающихся друг от друга конструктивным
исполнением отдельных узлов. Один из таких блоков показан на
рис. 267. Он представляет собой основание 1, в котором
запрессована вертикальная ось 5 с втулкой, опирающейся на под-
шипник. Втулка через шпонку передает вращение верхнему 3
и нижнему 2 дискам, в которых установлены сменные комплекты
инструмента (матрицы и пуансонодержатели-оправки с пуансо-
нами). В нерабочей позиции пуансонодержатели-оправки, а значит
и пуансоны удерживаются диском 7. В рабочем положении они
Т-образными головками заходят в соответствующий паз державки 6,
укрепленной в ползуне пресса. Заготовка, подлежащая штамповке,
устанавливается в каретке 10 и может вместе с последней переме-
щаться в продольном направлении по каретке 9, а. в поперечном
453
Рис. 267. Карусельный блок
вместе с кареткой 9 по направляющим 11. В некоторых конструк-
циях стол 8 блока может поворачиваться, влево и вправо относи-
тельно нижнего основания с последующим креплением в требуемом
положении винтами, что дает возможность вырезать элементы в за-
готовке под различными углами к осевой линии. Поворот верхнего
и нижнего дисков с рабочими инструментами осуществляется вруч-
ную с последующим фиксированием защелкой, получающей пере-
мещение от пружины (или от пневматического цилиндра).
Рис. 268. Схема карусельного блока:
1 — деталь: 2 — карусельный блок; 3 — координатный стол;
4 — шаблон; 5 — фиксатор
Штамповка с использованием карусельного блока может произ-
водиться с ориентацией заготовки в заданных координатах по мас-
штабным линейкам и по шаблону (рис. 268).
В первом случае заготовку, в которой необходимо пробить от-
верстия а — д или вырезать какие-либо элементы поверхности,
закрепляют прихватами в верхней каретке, при этом ориентируют
ее по базовому угольнику, после чего заданные координаты по ре-
зультатам перемещения верхней каретки в продольном направлении,
а нижней каретки в поперечном отсчитывают по масштабным ли-
нейкам. Эти приемы в сочетании с поворотом карусельного блока
повторяют до тех пор, пока не будет изготовлена заданная деталь,
т. е. проведены все переходы, заданные технологическим процессом.
Такой способ, обеспечивающий точность штамповки по 7—9-му клас-
сам, требует значительных затрат времени, а потому в основном
используется при изготовлении небольшого количества деталей.
455
Во втором случае ориентация заготовок относительно инстру-
мента, выведенного на рабочую позицию, осуществляется по шаб-
лону. Шаблон установлен в базовый угольник, заготовка закреп-
ляется в верхней каретке ориентирующего устройства по базовому
угольнику. Установка заготовки в заданных координатах происхо-
дит, как и в первом случае, перемещением кареток, но требуемое
их положение, а значит и заготовки относительно инструмента,
находящегося в рабочей позиции, осуществляется фиксатором верх-
ней каретки, заходящим в соответствующее гнездо шаблона А — Д.
Шаблон имеет цветную кодировку отверстий, которая заключается
в следующем:
а) отверстия на шаблоне, служащие для ориентации заготовки
при пробивке отверстий данного типоразмера, окрашиваются крас-
ной краской;
б) последовательность пробивки отверстий указывается стрел-
ками или линиями такого же цвета.
Цвет соединительных линий на шаблоне соответствует цвету
бирки, установленной в специальном пазу на верхнем диске кару-
сельного блока, где находится сменный комплект инструмента дан-
ного типоразмера.
Шаблон изготовляется на координатно-расточном станке или
пробивкой на прессе, имеющем координатный стол.
Точность размеров взаимного расположения отверстий или от-
дельных элементов поверхностей, полученных при штамповке с ис-
пользованием для фиксации шаблона, соответствует 4-му классу
точности при штамповке без поворота карусельного блока и 5—7-му
классам точности при штамповке с поворотом карусельного блока.
Штамповка деталей на прессах, снабженных карусельными бло-
ками и координатным столом, в зависимости от размеров партии
деталей может осуществляться по трем вариантам (рис. 269).
Последовательность обработки детали по первому варианту сле-
дующая (рис. 269, а). Координируют заготовку относительно ком-
плекта инструмента, укрепленного в карусельном блоке в позиции
№Л, и производят пробивку (вырезку), поворачивают карусельный
блок и выводят при этом- комплект инструмента № 2 на рабочую
позицию, относительно этого комплекта инструмента координируют
заготовку, производят пробивку (вырезку); в такой же последова-
тельности производят пробивку всех отверстий (вырезку элементар-
ных поверхностей), предусмотренных технологическим процессом.
Последовательность обработки по второму варианту следующая
(рис. 269, б). Вставляют поочередно все заготовки партии по упору
относительно комплекта № 1 инструмента, находящегося в кару-
сельном блоке, и производят пробивку (вырезку). Заготовку на столе
блока устанавливают по упорам (шаблону). После того как во всех
заготовках партии требуемый элемент будет отштампован, перево-
дят в рабочее положение комплект инструмента № 2 карусельного
блока, устанавливают в требуемое положение упоры (шаблон) на
456
a)
Рис. 269. Схема обработки деталей на блоке:
Л" 1 — Ns 12 — номера инструментов, установленных в блоке
ФФ4>
столе, координируя тем самым заготовку относительно инстру-
мента, и опять во всей партии заготовок штампуют этот элемент.
В такой последовательности производят весь цикл штамповки, за-
проектированный в данной технологической операции. Третий
вариант обработки (рис. 269, в) заключается в том, что в заготовке,
закрепленной в каретке ориентирующего устройства, поочередно
пробивается (вырезается) один и тот же элемент или отдельная
деталь. Шаг пробивки (вырезка) отсчитывается по масштабным ли-
нейкам. Штамповка осуществляется без поворота карусельного
блока.
Рассмотренная конструкция карусельного блока монтировалась
на универсальном кривошипном прессе.
Более целесообразным следует считать применение револьверно-
координатных прессов с ручной ориентацией заготовок (по линей-
кам или шаблону) и особенно револьверно-координатных прессов
с программным управлением. Управление в этих прессах осуществ-
ляется по трем координатам.
Координатами X и Y определяется положение заготовки по от-
ношению к рабочему инструменту, а координатой Z — положение
револьверной головки (карусельного блока), т. е. устанавливается
в рабочую позицию необходимый комплект рабочего инструмента.
Система получает информацию, записанную пробивкой отверстий
на стандартных восьмидесятиколонных перфокартах (в двоичном
коде).
Более подробную информацию о групповой штамповке с исполь-
зованием карусельных блоков на универсальных прессах или ре-
вольверно-координатных прессах можно найти в работах [20].
Револьверизация операций поэлементной штамповки позволяет
строить процесс штамповки по- методу концентрации обработки,
тогда как при поэлементной штамповке по методам В. М. Богданова
и В. Н. Румянцева процесс строился по методу дифференцирован-
ной обработки. Одновременно револьверизация уменьшает сроки
подготовки производства, затраты на изготовление деталей, расши-
ряет область использования штамповки в условиях мелкосерийного
производства, уменьшает парк прессового оборудования и позволяет
обрабатывать детали средних габаритных размеров, которые, как
указывалось ранее, поэлементной штамповкой по методу Богда-
нова В. М., а тем более Румянцева В. Н. обрабатывать затрудни-
тельно, а иногда и невозможно.
ШТАМПОВКА НА УНИВЕРСАЛЬНО-НАЛАДОЧНЫХ
ШТАМПАХ
Штамповка элементов деталей, как-то: пробивка отверстий, вы-
резка разнообразных поверхностей контура деталей (закруглений),
гибка заготовки в ряде случаев и особенно в деталях средних и круп-
ных размеров осуществляется на универсально-наладочных штампах,
В данной книге рассматриваются только, некоторые из этих штам-
пов. Более подробные сведения об универ'сально-наладочных штам-
пах можно найти в работах [21, 691.
На рис. 270 показан универсальный штамп для пробивки отвер-
стий. Получение отверстий разного диаметра достигается примене-
нием сменных пуансонов 2 и матриц 1. Пуансон получает направле-
1
Рис. 270. Универсальный штамп для пробивки отверстий
ние во втулке 3, установленной в съемнике 4. Заготовка, в которой
необходимо пробить отверстие (или отверстия), устанавливается
между линейкой 5 и упором 6, которые могут передвигаться: упор
в продольном, а линейка в поперечном направлениях.
На рис. 271, а показан универсально-карусельный блок, приме-
няемый для изготовления разнообразных отверстий, расположен-
ных по окружности на дисках, полых деталях с фланцем и т. д.
Карусельный блок позволяет одновременно устанавливать раз-
нообразные пуансоны и матрицы. На одной оси с деталью закреплен
459
делительный диск. Поворот диска происходит от вала пресса. При
вращении вала кулачок / через тягу 2 и систему рычагов 3—5
сообщает поступательное движение ползуну 6 и собачке 7. Собачка,
заскакивая в гнездо делительного диска, поворачивает его на одно
деление. Поворот диска фиксируется собачкой 8, которая получает
необходимое для этого движение от упорного винта 9, сухаря 10,
установленного на ползуне 6 через систему рычагов 11—13.
Для остановки пресса после пробивки в детали необходимого
количества отверстий в делительном устройстве предусмотрен «спс-
циальный механизм, получающий команду от пальца 14, установ-
Рис. 271. Универсально-карусельный блок для пробивки отверстий
ленного на делительном диске (на рисунке механизм не показан).
Схема установки делительного устройства и штампа на столе прес-
са 15 показана на рис. 271, б. Делительное устройство устанавли-
вают на плите 17, которая может перемещаться винтом 18 по напра-
вляющим 19. Матрицу штампа устанавливают на кронштейне 16,
она может перемещаться в двух направлениях.
Такое исполнение делительного устройства делает блок универ-
сальным, так как позволяет пробивать в заготовках отверстия раз-
личных диаметров и на разнообразных расстояниях от центра детали.
Пробивка отверстий на плоских деталях с произвольной сеткой
их положения может быть осуществлена в штампах с помощью уста-
новочного шаблона, координатно-разметочного устройства и набора
штамповых головок.
460
При пробивке на универсальном штампе с использованием уста-
новочного шаблона (рис. 272, а) заготовку 1, в-которой необходимо
пробить отверстия, укладывают на установочном шаблоне 2 между
фиксирующими стержнями 3 (рис. 272, а, б), а шаблон 2 вместе с за-
готовкой 1 устанавливают в штампе на цилиндрический выступ
матрицы 4 по отверстиям в шаблоне. Выполнение установочного
шаблона и его фиксация на штампе зависят от формы, размеров и
Рис. 272. Пробивка отверстий по установочному шаблону:
а — штамп; б — шаблон; в — схема штамповки
расположения пробиваемых отверстий в заготовке. При этом может
быть три случая.
1. Пробиваемые отверстия одинакового диаметра, расстояние
между ними больше диаметра фиксирующего выступа на матрице
штампа. В соответствии с количеством и расположением пробивае-
мых отверстий в шаблоне предусматривают такое же количество
отверстий и с той же разметкой (см. рис. 272, б), но диаметром D,
равным наружному диаметру выступа на матрице. Шаблон 2 вместе
с заготовкой 1 последовательно устанавливают отверстиями D на
выступ матрицы 4 (см. рис. 272, а) и после каждой установки про-
бивают отверстие.
2. Пробиваемые отверстия разного диаметра, расстояние между
ними больше наружного диаметра матрицы штампа. Как и в преды-
дущем случае, в соответствии с расположением пробиваемых отвер-
461
стий в шаблоне предусматриваются отверстия диаметром D*, рав-
ные наружному диаметру выступа на матрице, но пробивка отвер-
стий различных размеров требует смены пуансона и матрицы.
3. Пробиваемые отверстия одинакового или разного диаметра
расположены так, что расстояние L между ними равно или меньше
наружного диаметра матрицы штампа, или пробиваемые отверстия
при любом расстоянии между ними имеют произвольную форму
(фасонные отверстия) и в процессе их пробивки необходимо исклю-
чить поворот шаблона относительно матрицы. В этом случае
фиксация заготовки 1 на шаблоне 2 (рис. 272, в) осуществляется
стержнями 3; для фиксации шаблона на матрице предусмотрены
отверстия d; в матрицедержателе штампа ставят два или четыре
шрифта, на которые и уста-
навливают шаблон при про-
бивке каждого отверстия.
Во втором случае пробивка
отверстий осуществляется на
прессе с пантографическим
устройством (рис. 273). Выре-
занная заготовка 1 базируется
боковыми сторонами на фик-
сирующие стержни и кре-
пится к основанию с помо-
Рис. 273. Пантографическое устройство, ЩЬЮ прижимов (на рисунке
используемое при пробивке отверстия отсутствует). На плите 5,
укрепленной на кронштей-
нах, устанавливается шаблон 4, который крепится прихватами.
Шаблон изготовляется из листовой стали толщиной 3—4 мм.
В шаблоне сверлят отверстия диаметром 6 мм (соответственно диа-
метру штока фиксатора 5). Координаты отверстий шаблона соответ-
ствуют координатам отверстий детали, так как отношение плеч
пантографа составляет 1:1.
Пантограф с укрепленной на нем заготовкой перемещается вруч-
ную рукояткой 2. Штамповщик вставляет шток фиксатора в от-
верстие шаблона. При опускании штока замыкается контакт пуска-
теля, смонтированный в корпусе фиксатора, и пробиваются отвер-
стия в заготовке. Пантографическое устройство позволяет проби-
вать отверстия в деталях типа кожухов, шасси и т. п. на универ-
сально-наладочных или обычных однопуансонных штампах при
помощи простых и дешевых шаблонов и обеспечивает высокую
производительность.
Еще одна схема штампа с координатно-разметочным устройст-
вом показана на рис. 274. Координатно-разметочное устройство
представляет собой шестизвенный шарнирный механизм с двумя
неподвижными шарнирами 2. К переднему звену 7 на кронштей-
* Диаметр отверстия и матрицы берется соответственно размерам отверстия.
462
нах 6 и 8 крепятся деталь 4 и фиксатор 10, который последовательно
вводится в отверстия неподвижного шаблона 9, ймеющего идентич-
ную с деталью разметку отверстий; при этом пробиваются пуансо-
ном все отверстия в детали в точном соответствии с их расположе-
Рис. 274. Схема координатного устройства для штампа
нием на шаблоне. Установка детали 4 и шаблона 9 относительно
фиксатора 10 и штампа должна удовлетворять условиям
Н = и М = Мг.
Длина звеньев 1, 3, 5 и 7 будет достаточной, если принять
М = (0,7 -н 0,8) L4; La = (1,2 -ь 1,5) L4,
где L4 — длина детали в мм.
Длина звена L2 в мм назначается конструктивно.
В третьем случае пробивка отверстий выполняется на наборных
штампах. Собственно штамп представляет собой универсальный
держатель того или иного типа, в котором крепятся сменные пуан-
соны и матрицы. Конструкции некоторых держателей для набор-
ных универсальных штампов показаны на рис. 275, а — г, пример
наладки наборных штампов на рис. 276. Помимо собственно штам-
пов, на плитах монтируется и устройство для фиксации заготовки.
Наборные штампы могут быть использованы и в сочетании с ин-
струментальным или универсальным штампом для комбинирован-
463
Рис. 275. Конструкции держателей для наборных штампов
пробивки
Рис. 276. Пример наладки наборных штам-
пов для пробивки отверстий
ной штамповки деталей средних размеров. „Схема одного из таких
штампов показана на рис. 277.
Все рассмотренные конструкции относились к универсальным
штампам для вырезки и пробивки. Один из универсально-наладоч-
Рис. 277. Комбинированный штамп последовательного действия,
состоящий из наборных и инструментального штампов
ных штампов для угловой гибки показан на рис. 278. Основными
деталями штампа являются матрицы 1 и сменные пуансоны 2.
Примеры гибки даны в табл. 83. В графе «Схема гибки» номера 1—3
показывают последовательность переходов.
465
Применяемость универсальное о гибочного штампа
Таблица 83
Пуансон Схема гибки Деталь Пуансон Схема гибки Деталь
Тип Эскиз Размеры в мм Эскиз Размеры 6 мм Тип Эскиз Размеры в мм Эскиз Размеры Омм
1 b г Ж 1- -1- й со со ‘Ь II II II Q О t- IV ^90° 1 2 3 а =3-50, Ь = 3-Ю0, с =10 -75, е-не свыше 25
*1й 3 5 10 0-1,5 через 0,5мм ё
^90° л Г 90° п 6 6 10 р 3 6 10 1
6~15 через 1мм 1,5-6 через 0,5 мм 4^/ -5 СГ КЭ П II II ф ^<$=5
* с Л
II Г л МЕ- 1 1 Ь=3 -12 через 1мм, г= 1,5-6 через 0,5мм Ь=2г сыне свыше W, Ь=1,5-6 через 0,5мм, с=несвыше90 V ?J ь-ь «02 а-до 30, Ь-до25
f7 1ч \Г а 4 8 10 L 15 25 35 Л / Z ♦ /~
-< . и/ ди ? /л ** !Г К _|_6 ь г
II л Ь= 3-12 через 1мм, г= 1,5-6 через 0,5мм а=3-200, г=1,5-6 через 1,5мм, h-несвыше 10 VI IjJ I о- с> II II II CJ4 1 1 2 3 fc3 . С±3 Ct a а\Ь=20-55, с-нес0ыше90
г -«ч с ИХ I 1 nJ /
«Mi. “г № а ул «SPTTITSI I г -* и а Z
Iz/FT ilHi
1 л
III А! Ь= 3-12 через 1мм, г= 1,5- 6 через 0,5мм Г' Г -; -I Л *** "*1с г а=3-100, г=1,5- 6 через 1,5мм, h-не свыше 10 VII Jt>U Ь=3-12 через 1мм, а~ 15-120° через 15 ' J ъ а- не свыше 90, а = 30-90° через 15
1
III 4Ti J/ Ь = 3 = 20 через Гмм а=не свыше 90, Ь=9-20 через 1мм, с-не свыше 90 vin А/[/ 7 R=1,5-6 через 0,5мм 1 1Д Й а-несвышеЗОО, d=3-12 через 1мм
« / » ** кЛ" МЙг 'х7\
J& а
♦Jf ^-а
III тф -< Lywii Л а=3-100, Ь=9-20 через 1мм, h-несвыше 10 IX Ь=0-60 -*е— 1[7 а=3- 100, Ь=3-60 через 1мм, h-несвыше 20
Г11 ЦО у 2ь - ’2 <d
Ji А Ш и *
♦ h b
и с
467
466
ШТАМПОВКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРУППОВЫХ БЛОКОВ
В этом случае штамповая оснастка состоит из двух узлов: собст-
венно блока, стационарно установленного на прессе, и сменного
пакета, укрепленного на этом блоке с помощью механического или
электромагнитных устройств.
Конструкция блока определяется его технологическим назначе-
нием и параметрами пресса; конструкция и габаритные размеры
Рис. 279. Блоки для крепления пакетов-штампов
пакета — технологической операцией, точностью обработки, раз-
мерами и формой детали, а также серийностью выпуска этой детали.
На рис. 279, а показан универсальный блок с механическим, а
на рис. 279, б с электромагнитно-механическим креплением пакетов.
В первом случае сменные пакеты закрепляются на блоке регулируе-
мыми прихватами, а во втором — электромагнитами, сердечники
которых образованы непосредственно в плите. На сердечники на-
деты катушки, залитые сверху эпоксидной смолой. Для подключе-
ния блока к цеховой сети на блоке предусмотрен штепсельный
разъем.
Существует и комбинированный метод крепления, Когда верхнюю
часть пакета штампа крепят с помощью сил электромагнитного при-
тяжения, а нижнюю — прихватом.
468
В настоящее время подавляющее большинство заводов исполь-
зуют универсальные блоки с механическим креплением пакетов.
Конструкции блоков с электромагнитным креплением еще нуж-
даются в отработке. Однако и в этом случае они найдут применение
только для мелких деталей из цветных металлов и сплавов, изготов-
ляемых в небольшом количестве.
Конструкции пакетов очень разнообразны, некоторые из них
показаны на рис. 280.
а — вырезные; б — гибочные; в — отбортовочные; г—вырезки и вы-
тяжки; д — вырезки и пробивки
Более подробные сведения о конструкциях блоков и пакетов
опубликованы в работах [21, 691.
Применению универсальных групповых блоков должен пред-
шествовать технико-экономический расчет, который заключается
в сравнении удельной стоимости оснастки (излагается по методике,
выполненной Л. С. Куклевым).
Удельная стоимость оснастки, отнесенная на одну деталь, опре-
деляется по следующим формулам:
для инструментального штампа
для пакета с механическим креплением к блоку
f ______________ Шб-М | Шщ /. ЛП I ШЛ1 ,
м ~ Тм + N ~ U.UZ-I- N Г,
469
для пакета с электромагнитным креплением к блоку
Сд = Щр+шЧ- Сэ = 0,05 + ^/>
э Та N 3 1 N ’
где Шб. м и Шб. э — стоимость механического и электромагнитного
блоков; на основе данных практики принято
Шб. м = 20 000 коп., Шб. э = 25 000 коп.;
Ши, Шм, Шэ — стоимость инструментального штампа и паке-
тов к механическому и электромагнитному
блокам, выбирается по графикам на рис. 281;
Тм и Тэ — стойкость механического и электромагнитного
блоков, принято Тм — 1 млн. ударов, а
Тэ — 0,5 млн. ударов;
t — необходимое количество штампов для выпол-
нения заданной программы выпуска деталей;
N — количество деталей, установленных програм-
мой выпуска.
Групповая обработка деталей холодной штамповкой, как пока-
зывает практика ряда заводов, может дать наибольший эффект при
о)
Рис. 281. Зависимость себестоимости штампов и пакетов:
а — для вырубки; б — для вырубки — пробивки и вырубки-вытяжки
условии одновременного использования универсальных штампов,
групповых блоков с пакетными штампами и прессов с карусель-
ными блоками. Использование групповых методов начинается с раз-
работки классификатора деталей, подлежащих штамповке на дан-
ном заводе.
Основная цель классификации заключается в определении групп
деталей, для штамповки которых необходим один и тот же вид обо-
рудования и один и тот же универсальный штамп, требующий пере-
наладки упоров с переходом на штамповку другой детали, данной
группы, либо замены пакета в групповом штампе.
470
За основные признаки, исходя из которых .ту или иную штам-
повку относят к определенной группе классификатора, принимают
конфигурацию и габаритные размеры деталей, характер техноло-
гической операции изготовления детали или ее элементов, серий-
ность штампуемых деталей. Пользуясь классификатором, технолог
относит ту или иную деталь к определенной технологической
группе, а на основе этого разрабатывается технологический про-
цесс, характерный для данной группы, и наладка универсального
штампа или конструируется пакет к групповому штампу. Для уско-
рения проектирования пакетов в КБ завода надлежит иметь «сле-
пыши».
Для определения эффективности перевода деталей на холодную
штамповку и целесообразности использования универсально-нала-
дочных штампов необходимо произвести соответствующий расчет
рентабельности.
Экономия, достигаемая от внедрения наладки, получается в ос-
новном за счет снижения трудоемкости.
Снижение трудоемкости для одной детали можно определить из
выражения
е' = Ег — £2.
где Ег — трудоемкость изготовления детали до внедрения штам-
повки;
Е2 — трудоемкость изготовления детали после изготовления
наладки на универсально-наладочных штампах (УНШ).
Экономия на прямой заработной плате в связи с применением
наладки:
е = Е^— E2R2,
где и Т?2 — тарифные ставки на данной операции до и после
изготовления наладки.
Экономический эффект Э с учетом накладных расходов Н в % от
прямой заработной платы составит
Э = (1+0,01Я)е
или
Условие, определяющее рентабельность изготовления наладки,
можно представить следующей зависимостью:
P^9N,
где Р — величина годовых затрат на эксплуатацию штампа с уче-
том наладок;
N — годовая программа деталей, переводимых на штамповку.
Подставив в предыдущее неравенство значение 9, получим
Р (1 +0,01 Я) (£,/<-- E2R2) N;
471
отсюда можно определить минимальную годовую программу, при
которой окупаются затраты на изготовление наладки и обеспечи-
вается определенная экономия:
ЛГ _ р
mln~ (1 + 0>0Ш) (E-J^-E^Y
Величину годовых затрат на один универсально-наладочный
штамп можно определить из выражения
₽уиш_(^)с,+(1+±:+л')с..
где А у и А у — коэффициенты амортизации и эксплуатации УНШ;
Cv — себестоимость УНШ в металле;
А„ и Аэн — коэффициенты проектирования и эксплуатации
сменной наладки;
Сн — средняя себестоимость одной наладки;
т — количество сменных наладок, изготовленных для
данного УНШ;
Т — срок эксплуатации наладки, зависящий от степени
ее износа за время, в течение которого деталь
находится в производстве.
В связи с тем, что величина годовых затрат асимптотически при-
ближается с увеличением числа наладок к величине затрат на одну
наладку, а количество закрепленных наладок за каждым универ-
сально-наладочным штампом сравнительно велико (30—120 нала-
док), можно годовые затраты с достаточной для практической ра-
боты точностью определять по затратам наладки, т. е.
Преобразуя эту формулу совместно с формулой Nmin, можно
записать
н
I Т >
/и . = \ 1________ <
mln (1 + 0,0Ш) (EJ\ - E2R2)
Заменив — E2R2 = е, получим
/1 + Д"
кг . — \___I________!—
2Vm)n (14-0,ОШ)е
Ск
Пользуясь этим уравнением, можно определить минимальное
количество деталей, при котором экономически выгодно изготов-
лять наладку на УНШ.
Таким же образом получают исходные формулы для всех других
штампов.
472
ШТАМПЫ УПРОЩЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
К специальным штампам, предназначенным для индивидуаль-
ного изготовления деталей в условиях мелкосерийного производ-
ства, относятся листовые штампы, литые штампы, штампы с исполь-
зованием резины, штампы из пластмасс и т. д.
Листовые (пинцетные) штампы используются для индивидуаль-
ной и групповой штамповки деталей. Следует указать, что эти
штампы могут быть использованы и для поэлементной штамповки.
В большинстве случаев листовые штампы используются для
вырезки или вырезки и пробивки и реже для отбортовки, разбор-
товки, гибки и листовой чеканки (рельефной штамповки). На рис. 282
показаны листовые штампы для выполнения разнообразных опе-
раций.
Рис. 282. Листовые штампы
Штампы на рис. 282, а предназначены для вырезки. Они состоят
из матрицы 1 (цельной или составной) и пуансона 2, который при-
креплен или прихвачен точечной электросваркой к пластине пуан-
сонодержателя 5. Матрица и пуансонодержатель со стороны нера-
бочей части склепаны.
Штампы на рис. 282, б предназначенные для групповой вырезки,
изготовляют для нескольких одинаковых деталей или нескольких
деталей разных форм и габаритных размеров (в плане). Штамп для
вырезки и пробивки показан на рис. 282, в. Он состоит из матрицы 4
с отверстием, соответствующим контуру штампуемой детали; пуан-
сона 5, который одновременно является матрицей для отверстия в
штампуемой детали. Пуансон-матрица 5 приклепывается (прива-
ривается) к пуансонодержателю 8. Пуансон 6, приклепанный к пла-
стине 7, предназначен для пробивки отверстия в детали. Крепле-
ние пластин 7, матрицы 4 и пуансонодержатели 8 аналогично крепле-
нию пластин в штампе на рис. 282, а, б.
Штамп на рис. 282, г предназначен для гибки, а на рис. 282, д —
для листовой чеканки.
Штамповку листовыми штампами можно производить в тисках и
на разнообразных прессах. Крупногабаритные детали, не поме-
473
вдающиеся на прессах, штампуют в двухвалковых вальцах. Вальцы
устанавливают так, чтобы зазор между валками был равен толщине
пакета листового штампа.
Листовые штампы дают возможность штамповать детали толщи-
ной 0,5—6 мм. При толщине материала до 3 мм толщину пуансона
и матрицы берут равной толщине штампуемой детали, при толщине
материала свыше 3 мм пуансон и матрицу изготовляют из мате-
риала, толщина которого на 1,5—2 мм больше толщины штампуе-
мого материала. При вырезке из полос размеры перемычек между
вырезаемыми деталями берут в 1,5—2 раза больше по сравнению
с перемычками для инструментальных штампов. При групповом
раскрое перемычки увеличивают в 4—5 раз по сравнению с пере-
мычками в инструментальных штампах. Наименьший диаметр
пробиваемых отверстий в мягкой стали, латуни, алюминии и его
сплавах (2—3) S (S — толщина материала в мм), а в твердой стали
(3-4) S.
Литые штампы изготовляют из алюминиево-цинковых сплавов
и используют на падающих молотах и на прессах простого и двой-
ного действия, главным образом для формовочных, вытяжных и
гибочных работ. Стойкость литых штампов сравнительно высока,
а затраты на изготовление невелики, что позволяет рекомендовать
их для изготовления крупногабаритных деталей, штампуемых из
тонких листовых материалов. Уместно указать еще на одну особен-
ность литых штампов — возможность многократной переплавки.
Литые штампы могут быть использованы не только в мелкосе-
рийном, но и в серийном производстве, в последнем случае для по-
вышения 'стойкости рекомендуется применять стальные вставки,
укрепляемые в наиболее изнашиваемых местах матриц и пуансонов.
Штампы из пластмасс нашли применение в отечественной про-
мышленности и за рубежом на автомобильных, самолетостроитель-
ных и машиностроительных заводах. Исходными материалами для
изготовления пластмассовых штампов являются фенольные, эпок-
сидные и полиэтиленовые смолы. Выбор тех или иных пластиче-
ских материалов для штампов зависит от назначения, условий их
эксплуатации и технологии изготовления. Из перечисленных выше
материалов особенно рекомендуются эпоксидные смолы.
Штампы из пластмасс, как правило, используются для формо-
изменяющих операций (листовая чеканка, вытяжка, отбортовка,
разбортовка, гибка). Толщина штампуемого материала для стали
до 1,5 мм, цветных металлов до 2—2,5 мм. Особенно эффективны
эти штампы для изготовления средних и крупногабаритных дета-
лей сложной формы (панели, капоты крыши, кузовы автомобилей,
дверцы и т. д.). При изготовлении этих штампов отпадает необходи-
мость в выполнении копировально-фрезерных и слесарно-доводоч-
ных работ, общая трудоемкость которых для крупных и средних
штампов составляет не менее 50%. Трудоемкость изготовления
пластмассовых деталей штампов в 5—6. раз меньше металлических
474
деталей. Срок службы штампов из пластмасс зависит от характера
выполняемой операции, размеров штампуемой детали и составляет
5—30 тыс. штамповок. Наибольшую стойкость имеют штампы из
эпоксидной смолы.
Штампы из пластмасс изготовляются тремя способами:
1) отливкой на основе фенольных или эпоксидных смол;
2) наложением слоев из тканей и других материалов, пропитан-
ных эпоксидной или фенольной смолами;
3) выдавливанием фигуры на разогретой поверхности заготовки
из полиэтиленовой смолы.
Формы для отливки пластмассовых деталей штампов изготов-
ляются из металла, дерева и гипса. Наиболее распространенным
материалом для форм является гипс. Гипсовая форма изготов-
ляется по модели. Гипсовую форму перед заливкой в нее пластмассы
надлежит покрывать разделительным составом (раствором воска
в трихлорэтилене) для лучшего отделения пластмассы после затвер-
девания.
Уместно указать, что в процессе отливки пластмассовых деталей
штампов возможно соединение их с металлическими деталями.
Способ соединения металлических и пластмассовых деталей штам-
пов зависит от выбранного пластика.
Для изготовления штампов выдавливанием используют поли-
этиленовые смолы. Заготовка нагревается до 120°, в результате чего
она размягчается и легко поддается выдавливанию.
Штампы с использованием резины. В них один рабочий элемент-
пуансон изготовляется из металла, а другой — матрица — из ли-
стовой резины, заключенной в обойму. Такие штампы устанавли-
вают на гидравлических прессах и применяют для самых разнооб-
разных работ: вырезки, пробивки, совмещенной вырезки и про-
бивки, отбортовки, разбортовки и вытяжки полых деталей самых
разнообразных форм. Штампы с резиной используются для штам-
повки из тонких материалов (алюминия 2—3 мм, стали до 1—1,5 мм).
Существует два способа вытяжки: с нормальным удельным дав-
лением резины (менее 100 кГ/см2) и высоким удельным давлением
(в конце хода 300—500 кГ/см2). В последнем случае в штампе должен
быть предусмотрен гидропневматический буфер, создающий внеш-
нее противодавление.
Штампы с использованием резины нашли широкое применение
в производстве летательных аппаратов, где накоплен большой опыт
по их проектированию и эксплуатации. К сожалению, в других
отраслях промышленности весьма мало используют этот прогрес-
сивный способ штамповки Г
1) Более подробные сведения по штампам с использованием резины и техно-
логии штамповки можно найти в книгах: Е. И. Исаченко, «Новые способы
штамповки-вытяжки», Машгиз, 1955; А. Н. Громова, В. И. Завьяло-
ва, В. К- Коробов, «Изготовление деталей из листов и профилей при се-
рийном производстве». Оборонгиз, I960-
475
В книге приведены только некоторые упрощенные штампы,
которые могут быть использованы для штамповки в мелкосерийном
производстве.
Некоторые заводы для формовочных, вытяжных и гибочных ра-
бот при изготовлении деталей из тонколистовых материалов исполь-
зуют штампы из твердых пород дерева, бетона и т. д.
Заканчивая краткий обзор штамповки деталей в мелкосерийном
производстве, можно сделать следующие выводы:
1) использование упрощенных штампов не исключает исполь-
зования универсальных, и, наоборот, наиболее целесообразным
следует считать применение как первых, так и вторых;
2) мнение о нецелесообразности использования холодной .штам-
повки в условиях мелкосерийного производства ошибочно;
3) применяя холодную штамповку в мелкосерийном производ-
стве, можно механизировать ручной труд, снизить стоимость и повы-
сить качество изготовляемых деталей;
4) для разнообразных дыропробивных работ необходимо особо
рекомендовать внедрение прессов с программным управлением;
5) для гибки, вытяжки и других формоизменяющих процессов
средних и крупных деталей малой толщины следует применять
штампы с резиной.
Глава
десятая
МЕХАНИЗАЦИЯ
И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Механизация и автоматизация процессов штамповки — один из
действенных путей повышения производительности труда,
улучшения использования оборудования, находящегося в эксплуа-
тации, повышения качества изготовляемой продукции, снижения
себестоимости и создания условий для безопасной работы.
Механизация и автоматизация процессов штамповки может быть
осуществлена:
1) модернизацией универсальных прессов с целью перехода на
автоматический цикл работы;
2) использованием штампов-автоматов;
3) использованием специальных прессов-автоматов и многопо-
зиционных прессов;
4) использованием поточных и автоматических линий.
Автоматизация универсального штамповочного оборудования.
Обследование большого числа штамповочных цехов показывает, что
использование возможного числа двойных ходов универсальных
прессов с ручной подачей заготовок в серийном производстве со-
ставляет 12—25%, а в массовом производстве 20—30%. Если
автоматизировать подачу заготовок, то использование числа двой-
ных ходов при всех прочих равных условиях повышается в 2—3 раза.
Автоматизация цикла работы универсальных прессов в основном
сводится к автоматизации подачи заготовок в рабочую зону штампа
и съема готовых деталей.
При решении этой проблемы необходимо руководствоваться
следующим.
1. Применяемые устройства для автоматизации, когда они яв-
ляются дополнительными узлами пресса, должны быть универсаль-
ными и не требовать значительной переделки прессов.
2. При разнообразном парке оборудования, частых переналад-
ках прессов и небольшой протяженности транспортных перемеще-
ний следует ориентироваться на средства автоматизации, монтируе-
мые в штампе или выполняемые в виде приставных универсально-
наладочных агрегатов, получающих привод от штампов -или пол-
зуна пресса.
3. Автоматизировать подачу полос и лент проще, чем штучных
заготовок; в связи с этим при изготовлении мелких деталей, требую-
щих нескольких операций (вырезки, пробивки, гибки и т. д.), вза-
477
мен операционных штампов необходимо использовать комбиниро-
ванные штампы, позволяющие полностью-исключить последующие
операции или свести их к минимуму.
4. Автоматизация и механизация наиболее эффективны при пере-
ходе на поточное производство.
5. Выбор варианта, т. е. степень автоматизации, должен быть
обоснован технико-экономическим расчетом.
Первое требование вытекает из ограниченных масштабов произ-
водства, что характерно для подавляющего большинства заводов, и
высокой производительности прессового оборудования.
При работе в две смены на автоматическом цикле («на самоходе»)
и однорядном раскрое на прессах усилием до 100 Т можно изгото-
вить 8—12 млн. деталей в год и 1—3 млн. деталей на прессах уси-
лием свыше 100 Т. При имеющихся программах, характерных для
серийного, а иногда и массового производства, на прессах усилием
до 100 Т в течение года штампуют до 40—60 наименований деталей
и 10—25 наименований деталей на прессах усилием свыше 100 Т.
Отметим, что конструкции, автоматизирующие транспортные
перемещения, должны быть универсальны и допускать быструю
переналадку. Время наладки во многих случаях будет определять
возможность использования того или иного автоматического уст-
ройства.
Второе требование тесно связано с первым; большая номенкла-
тура деталей при условии использования прессов разнообразных
конструкций затрудняет создание универсальных механизмов для
транспортирования заготовок в рабочую зону штампов. В этом
случае при малых транспортных перемещениях (меньше 60 мм)
предпочтение необходимо отдать механизмам подачи, вмонтирован-
ным в штамп, или приставным механизмам подачи с приводом от
верхней плиты штампа. Некоторое увеличение стоимости штампа
компенсируется отсутствием затрат времени на переналадку универ-
сальных механизмов подачи. Уместно указать, что прессы разнооб-
разных конструктивных оформлений требуют различного исполь-
зования узла привода механизмов подачи, осуществляющих транс-
портные перемещения заготовок, что затрудняет их эксплуатацию
и обеспечение запасными деталями.
Когда механизм, осуществляющий транспортное перемещение,
выполнен в виде приставки, его следует изготовлять для группы
штампуемых деталей, отличающихся формой и размерами, т. е.
выполнять как универсально-наладочный агрегат.
Механизмы подачи, вмонтированные в штамп или выполненные
в виде самостоятельного агрегата, но с приводом от штампа, позво-
ляют легко маневрировать наличным парком прессов благодаря
отсутствию жесткой кинематической связи с приводом последних.
Третье требование в основном относится к решению проблемы
автоматизации производства мелких деталей. Опыт создания меха-
низмов для подачи заготовок в штамп позволяет утверждать, что
478
механизмы для поДачй полос и лент, как правило, универсальны и
проще, чем механизмы для подачи штучных заготовок. Автоматиза-
ция так называемых «вторых» операций, т. е. создание механизмов
для подачи штучных заготовок, является трудоемкой задачей и тре-
бует создания специальных и к тому же сложных механизмов для
каждой из автоматизируемых операций.
Одним из направлений автоматизации работ для штамповки
мелких деталей является использование комбинированных штам-
пов, исключающих или в значительной мере уменьшающих число
деталей, штампуемых из штучных заготовок. Кроме того, исполь-
зование комбинированных штампов в значительной степени сни-
жает трудоемкость и повышает качество изготовляемых деталей.
Четвертое требование относится к организации работ. Поточное
производство и соответствующая планировка оборудования в ряде
случаев упрощают решение проблемы транспортных перемещений,
например иногда отпадает необходимость в бункерных устройствах,
которые заменяют лотками.
Пятое требование — необходимость обоснования выбранного
варианта автоматизации — очевидно. Экономическое обоснование
выбранного варианта автоматизации производится исходя из общей
методики технико-экономических расчетов, изложенных в соответ-
ствующей литературе.
Следует отметить, что на наших заводах руководствуются не
только благоприятными экономическими показателями. Там, где
работа опасна или тяжела, механизация и автоматизация прово-
дятся обязательно даже в тех случаях, когда отсутствует экономи-
ческий эффект.
МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ УЗЛАМИ УНИВЕРСАЛЬНЫХ
ПРЕССОВ
Механизмы подачи ленточного материала выполнены в виде
дополнительного узла к обычным универсальным кривошипным
или эксцентриковым прессам. Исключение составляют прессы-авто-
маты, в которых механизм подачи является неотъемлемой частью.
Механизмы для подачи в штамп ленточного материала по виду
захватного органа подразделяются на клещевые и валковые.
Из-за большого разнообразия конструкций механизмов подач
ниже рассматриваются только те, которые рекомендуются к исполь-
зованию.
Клещевые механизмы подачи в зависимости от исполнения за-
хватного органа подразделяются на три типа: клещево-роликовые,
клещево-ножевые (клино-ножевые) и клещевые с защелками.
Клещево-роликовые механизмы подачи.
Схема такого механизма подачи показана на рис. 283. Последова-
тельность и принцип работы следующие. Лента 7, проходя через
479
Рис. 283. Клещево-роликовый механизм
подачи
ролики 4 неподвижной каретки 5 и ролики 3 подвижной (подаю-
щей) каретки 2, направляется к штампу и выходит к наматывающему
устройству. Подвижная каретка 2 снабжена двумя парами роли-
ков <3, а неподвижная каретка 5 — одной. Подвижная каретка пере-
мещается от вала пресса через систему тяг и рычагов (на схеме пока-
зан замыкающий рычаг /).
При движении каретки 2 к штампу ролики <3, находящиеся в ко-
нусных гнездах каретки, захватывают ленту 7 и вместе с кареткой
подают ленту на установленный шаг подачи. Обратный ход каретки 2
совершается под действием пружин 6\ при этом ролики, расклини-
ваясь за счет встречного сопротивления ленты, освобождают ее.
При обратном ходе подвижной каретки 2 лента зажимается роли-
ками 4, расположенными в ко-
нусном гнезде неподвижной ка-
ретки 5.
Существуют разновидности
клещево-роликовых механизмов
для подачи лент. Их отличие со-
стоит в конструкции привода и
в исполнении кареток. Привод
иногда осуществляется по схеме:
вал пресса — эксцентриковая
муфта с пальцем — тяга — ры-
чаг — балансир — ползушка или
по схеме: ползун пресса — тяга,
рычаг — балансир — ползушка. Подвижные каретки бывают не
только с двумя, но и с тремя рядами роликов. На подвижных и на
неподвижных каретках иногда устанавливают рычаги с защелками
для развода роликов в момент заправки ленты. Рычаги и защелки
создают некоторые удобства для наладчика, но удорожают меха-
низм подачи [31, 32]. В настоящее время ЭНИКМАШ разработал
нормали на клещево-роликовые механизмы подачи лент на прессах
усилием 10—100 Т.
Клещево-роликовые механизмы подачи лент Изготовляются в
двух вариантах: подающие и тянущие. Различие механизмов состоит
в компоновке и исполнении кареток.
На рис. 284 показан клещево-роликовый механизм подачи, по-
зволяющий осуществлять автоматическую вырезку из ленты дета-
лей при их двухрядной раскладке в шахматном порядке. Механизм
выполнен и эксплуатируется на Горьковском автомобильном заводе.
Механизм подачи работает следующим образом. При ходе пол-
зуна пресса вверх (холостой ход) подающая каретка 1, захватив ро-
ликами 2 ленту, перемещается вместе с ней на величину шага подачи.
Одновременно с поступательным движением в направлении штампа
каретка 1 при помощи диска 3 с эксцентрично установленным паль-
цем 4 и системы рычагов 5 смещается на центральном валу в по-
перечном направлении на величину эксцентрицитета. Диск 3
480
получает вращение от зубчатого колеса 6, сидящего на валу, через
храповой механизм 7. Во время рабочего хода Ползуна пресса пру-
жина возвращает подающую каретку в исходное положение, при
этом лента удерживается от сдвига роликами неподвижной (тормоз-
ной) кареткой 8.
При рабочем ходе ползуна пресса каретка в поперечном направ-
лении не перемещается. Так как диск делает пол-оборота за один ход
пресса, то с каждой подачей ленты вперед производится поперемен-
ная штамповка то с правой, то с левой стороны заготовки. Таким
образом, лента перемещается зигзагообразно, и детали из нее выре-
заются в шахматном порядке. Отметим, что механизм подачи может
Рис. 284. Схема клещево-роликового механизма подачи
для вырезки с шахматной раскладкой
быть использован и для однорядной штамповки, если палец на
диске будет поставлен в нулевое положение, т. е. если центры пальца
и диска совпадут.
Клещево-роликовые подачи применяются для ленточного мате-
риала толщиной до 1,5 мм, шириной до 150 мм. Шаг подачи соста-
вляет до 100 мм, а при установке дополнительного устройства до
500 мм. Для широких лент используют специальные двухсторонние
клещево-роликовые механизмы подачи.
Точность подачи ленты зависит от качества (точности и состоя-
ния поверхности) подаваемого материала, шага подачи, точности
исполнения механизма подачи. Точность подачи при 100—
150 ход /мин составляет 0,05—0,2 мм. Чем больше шаг, тем меньше
точность подачи.
При всех прочих равных условиях точность подачи уменьшается
при увеличении толщины штампуемого материала. На точность по-
16 А. Н. Малов 481
дачи оказывает также влияние число пар роликов в подающей и
тормозной каретках. С увеличением числа пар роликов точность
повышается.
Клещево-роликовый механизм подачи надежен при работе на
быстроходных прессах (до 600 двойных ходов в минуту).
Клещевой механизм подачи с защелками.
На рис. 285 показан клещевой механизм подачи с защелками. Меха-
низм подачи работает следующим образом: лента вначале поступает
в устройство для правки, а затем в собственно клещевой механизм.
При перемещении ползуна пресса вниз рычаг 5, связанный с ползу-
ном через тягу 7, сообщает поступательное движение ползушке 4
Рис. 285. Клещевой механизм с защелками
по кронштейну 2. На оси 6 ползушки смонтирована защелка (со-
бачка) <3 с пластинкой из твердого сплава, постоянно поджимаемая
пружиной к поверхности ленты. В момент движения ползушки 4
вперед защелка <3 вминается в поверхность ленты, которая вместе
с ползушкой перемещается в направлении штампа на величину
штамповки. При обратном ходе ползуна пресса рычаг 5 сообщает
ползушке возвратное перемещение; при этом защелка <3, поворачи-
ваясь на оси 6, скользит по поверхности ленты, не вызывая ее
перемещения. Перемещению ленты назад препятствует защелка 1,
установленная сбоку на оси. В момент подачи ленты защелка 7,
поворачиваясь на оси, беспрепятственно пропускает ленту.
Механизм подачи универсален, т. е. пригоден для сравнительно
узких лент и полос различной толщины и шага перемещения. Регу-
лировка шага перемещения в этом механизме осуществляется изме-
нением величины поворота рычага 5.
К числу описываемого механизма относится простота конструк-
ции и небольшое время наладки, что делает его рентабельным при
частых сменах штампуемых деталей.
482
Точность подачи ленты этим механизмом при шагах подачи до
60 мм составляет ± 0,1—±0,2 мм. Механизм используется для лент
шириной до 70 мм.
Валковые механизмы подачи. Валковые механизмы подачи могут
быть подающими, тянущими или одновременно подающими и тяну-
щими. В первых двух случаях (рис. 286, а) имеется один захватный
орган (одна пара валков), а в третьем (рис. 286, б) — два, т. е. две
пары валков.
Независимо от числа захватных органов (пар валков), а следо-
вательно, и их положения относительно штампа основным элемен-
том валковых подач являются механизмы привода периодического
вращения валков, передачи вращения от первой пары валков ко вто-
рой (только в двухсторонних передачах) и подъема валков в момент
Рис. 286. Схема валковых механизмов подачи
штамповки (на схемах отсутствуют). В состав валковых механиз-
мов подач иногда входят механизмы для рубки отходов, смазки,
правки полос, намотки и т. д.
На рис. 287 показан односторонний валковый механизм подачи.
Валки подачи 1 и 2, являющиеся в данном случае захватным орга-
ном, установлены в корпусе 3, который монтируется на столе пресса.
Нижний валик только вращается, а верхний, кроме вращения,
может еще перемещаться в вертикальной плоскости. При этом
постоянство усилия поджима верхнего валка к нижнему обеспечи-
вается регулируемыми пружинами. Верхний валок в момент за-
правки ленты поднимается рукояткой 4, а в момент штамповки (что
необходимо для центрирования ловителями в комбинированных
штампах последовательного действия) — с помощью рычага 5, на
который нажимает винт 6, установленный в планке 7, смонтирован-
ной на ползуне пресса. Периодическое вращение передается валкам
от непрерывно вращающегося вала пресса, ОТ диска 8 С эксцентрично
16* 483
расположенным пальцем 9 через тягу 10 (рейку), нижний конец
которой пропущен в отверстие державки, свободно сидящей на
валке. На этом ваЛке на шпонке сидит диск 11 фрикционной роли-
ковой муфты, обычно называемой муфтой обгона. На диск надето
зубчатое колесо 12 с запрессованным кольцом. В пазах диска 11
находятся ролики 13.
При вращении зубчатого колеса по часовой стрелке ролики за-
клиниваются между диском и кольцом, в результате чего вращение
Рис. 287. Односторонняя валковая подача
колеса передается диску и валку. Если зубчатое колесо вращается
против часовой стрелки, то ролики не заклиниваются и зубчатое
колесо вращается вхолостую.
Вращение передаточного вала через конические зубчатые ко-
леса 14 передается нижнему валку, подающему ленту, и сидящему
на нем зубчатому колесу. Так как это зубчатое колесо сцеплено
с зубчатым колесом, сидящим на верхнем валке, то последний полу-
чает вращение с той же скоростью, что и нижний. Постоянно дейст-
вующий колодочный тормоз 15 удерживает валки от вращения
в обратную сторону в момент расклинивания роликов 13 диска- 11
при холостом вращении зубчатого колеса 12.
484
В описанном механизме подачи для периодического вращения
подающих валков использована муфта обгона (фрикционная муф-
та), а для привода подачи от вала пресса — рейка.
Для передачи периодического вращения применяются также
храповые колеса, но такие механизмы подачи отличаются меньшей
Рис. 288. Односторонняя валковая подача
точностью, трудностью регулировки и шумом, производимым со-
бачкой при подготовке ее для поворота храпового колеса.
Еще одна односторонняя валковая подача для тонкого ленточ-
ного материала, используемая главным образом при безотходной
штамповке Ш-образных пластин магнитопровода, показана на
рис. 288.
Механизм подачи работает следующим образом. От электродви-
гателя 1 через червячный редуктор 2, электромагнитную муфту 3
получает вращение ведущий (нижний) валок 4 и передает вращение
485
через цилиндрические зубчатые колеса ведомому (верхнему) валку 5.
Верхний валок 5 постоянно прижимается к нижнему прижимным
винтом 7 через резиновый буфер 6. Лента, из которой штампуются
детали, захватывается вращающимися валками и перемещается
в рабочую зону штампа до упора 8.
Как только лента достигнет упора, ее перемещение в продоль-
ном направлении прекращается, но так как валки 4 и 5 продолжают
вращаться, лента, изгибаясь в камере контактного устройства,
нажмет на один из кулачков 9 (верхний или нижний в зависимости
от того, куда изогнется лента), который, в свою очередь, поворачи-
ваясь, роликом 10 нажмет на контакт К± или /<2 и замкнут его.
Рис. 289. Двухсторонняя валковая подача
Замыкание контакта вызывает замыкание цепи обмотки реле РКМ,
размыкание нормально замкнутых контактов реле РКМ и разрыв
цепи питания реле РКС.
Контакты реле РКС, включенные в цепь электромагнитной му-
фты, разомкнутся, что приведет к расцеплению муфты, остановке
валков и прекращению движения ленты. Затем включается пресс и
производится собственно штамповка. После того, как ползун
пресса, а следовательно, и верхняя часть штампа возвратятся в ис-
ходное положение, изогнутая лента, от которой отрезана заготовка,
выпрямится, разомкнет контакт подачи, а контакт пресса замкнется,
и произойдет включение электромагнитной муфты. Валки начнут
вращаться, опять произойдет подача ленты,.и цикл повторится в
описанной последовательности.
Двухсторонний механизм валковой подачи (рис. 289) в отличие
от одностороннего имеет еще механизм для передачи движения
между подающей и тянущей парами валков. В двухстороннем ме-
ханизме подачи левая пара валков получает движение от диска 1
с эксцентрично установленным пальцем 2, сидящим на конце вала
486
Пресса тяги 5 и муфты обгона 4. Муфта приводит во вращение зуб-
чатое колесо 5, сцепленное с зубчатым колесом 6, сидящим на валу
нижнего валка. Синхронно с зубчатым колесом 6 вращается зубча-
тое колесо 7. Правая пара валков такой же конструкции, как и
лента, соединена с последней при помощи тяги 8.
В отдельных конструкциях передача между левой и правой па-
рами осуществляется валком с винтовыми или коническими зубча-
тыми колесами или промежуточным зубчатым колесом, сидящим
на одной оси с механизмом периодического действия. Последний
тип передачи применяется только в тех случаях, когда расстояние
между подающими и тянущими валками незначительно.
За последнее время в конструкцию валковых механизмов подачи
внесен ряд существенных изменений, которые позволяют повысить
надежность их в эксплуатации, точность по шагу подачи, увеличить
диапазон шага подачи и использовать этот механизм на быстроход-
ных прессах. Основными мероприятиями по улучшению конструк-
ции валковых механизмов подач следует считать:
а) осуществление периодического поворота валков только с по-
мощью муфт обгона;
б) использование легких полых валков из дуралюмина вместо
монолитных стальных, что уменьшает массу движущихся деталей,
а следовательно, способствует повышению точности работы меха-
низма подачи в условиях эксплуатации его на быстроходных прес-
сах;
в) применение управляемых тормозов периодического действия
вместо постоянно действующих колодковых тормозов, что обяза-
тельно для быстроходных прессов и для высокой точности переме-
щения подаваемого материала;
г) использование для привода реечного механизма, что позво-
ляет увеличить шаг подачи материала.
Валковые механизмы подачи наиболее универсальны. Их при-
меняют для лент любой ширины. Скорость перемещения лент зави-
сит от типа механизма периодического действия и тормозов. В вал-
ковых подачах с храповым устройством скорости перемещения
должны быть не более 15 м/мин, а с фрикционной муфтой и колодоч-
ным тормозом — не более 30 м!мин. Если муфта фрикционная и
ленточный тормоз имеет принудительное включение, а валки полые,
то скорость может быть доведена до 50 м!мин.
Точность перемещения ленты валковыми механизмами подачи
зависит от качества исполнения механизма, его состояния, шеро-
ховатости поверхности, равномерности толщины материала и от
угла поворота ведущего элемента (храпового колеса, корпуса муфты
обгона). При больших углах точность снижается. Поэтому диаметр
валков должен выбираться таким, чтобы поворот ведущего элемента
за один ход тяги был не больше 75°. Точность перемещения лент
в зависимости от шага подачи и исполнения механизма подачи со-
ставляет от ± 0,05 до ± 0,15 мм. Высокая точность валковых ме-
487
ханизмов подачи необязательна, особенно, если штамп имеет фикса-
торы.
Катушки ленточного материала. При использовании ленточного
материала независимо от конструкции механизма подачи необхо-
димо иметь две катушки — питающую, с которой лента сматывается,
и приемную, на которую наматывается проштампованная лента
(отход — высечка).
Приемной катушки может не быть, если производится безотход-
ная штамповка или пресс снабжен механизмом для разрезки отходов.
Питающие катушки не имеют принудительного вращения, априем-
ные катушки имеют вращение, связанное с работой пресса. Питаю-
щие катушки для лент могут быть различных конструкций. Для
бунтов малого веса применяют катушки с вертикальной и горизон-
тальной осями, для бунтов средних размеров — катушки с накло-
няемой осью и для тяжелых бунтов вместо катушки следует приме-
нять бунтодержатели ящичного типа, в которых катушки вращаются
не на центральном валу, а на катках.
Приемные катушки, как указывалось, имеют принудительное
периодическое вращение, получаемое от храпового механизма,
кривошипного или рычажного механизмов, получающих привод от
механизма, подающего ленту.
Механизмы подачи полосового материала. Для подачи полос ис-
пользуются крючковые, клещево-роликовые, клещевые с защелками
и валковые механизмы подачи.
Существующее мнение о нецелесообразности автоматизации по-
дачи полосового материала при условии, что длина полос более
1000 мм, а шаги подачи менее 60 мм, является ошибочным. Произ-
водительность труда в результате автоматизации подачи полос по-
вышается в 1,5—2,0 раза, а использование числа двойных ходов
прессов составляет 30—40% вместо 12—25% при ручной подаче
полос в штамп.
Из перечисленных механизмов подачи полос рассмотрим только
крючковый механизм подачи. Остальные типы механизмов подачи,
т. е. клещево-роликовые, клещево-ножевые и валковые, имеют такое
же устройство, как и механизмы подачи лент.
Крючковый механизм подачи для полос. Рассматриваемый меха-
низм подачи (рис. 290) получает привод от вала пресса.
На конце вала пресса установлен цилиндрический кулачок 2
с замкнутым пазом. Вращательное (вместе с рабочим валом) движе-
ние кулачка преобразуется в колебательное движение тяги 7 около
оси 4. Нижний конец тяги 7 шарнирно соединен с валиком 8, кото-
рый, перемещаясь в направляющих 11, получает возвратно-посту-
пательное движение. На валике 8 закреплен крючок 13. Подъем
крючка происходит в момент холостого хода ползуна пресса и осу-
ществляется от посаженного на рабочем валу пресса дискового ку-
лачка 1 через тяги 3 и ролик 5, действующий на рычаг 6, жестко
связанный с валиком. Перебег ленты при ее поступательном
488
движении предотвращает крючок-фиксатор 12. Крючок-фиксатор опу-
скает кулачок 10, а поднимает пружина 9. Во время хода ползуна
пресса вниз тянущий крючок 13 поднят над подаваемой полосой.
Во время хода ползуна пресса вверх крючок 13 под действием соб-
ственного веса опускается вниз и получает поступательное движе-
ние от кулачка через тягу 7 и валик 8, в результате чего полоса
перемещается на шаг подачи.
В тот момент, когда крючок начинает перемещать полосу, крючок-
фиксатор 12 опускается в отверстие, образованное в полосе, и огра-
ничивает ее перемещение.
Величина шага подачи в
этом механизме может быть
изменена сменой кулачка 2
или изменением соотноше-
ний плеч и /а и тяги 7
путем перемещения оси 4
по пазу кронштейна, несу-
щего тягу. Крючковые ме-
ханизмы подачи этого типа
могут быть использованы
для полос шириной до
150 мм, длиной 750 мм и
более и для шагов пода-
чи менее 50 ми. Точ-
ность перемещения полосы
±0,15—±0,3 мм.
Для дальнейшего повы-
шения производительности,
использования числа двой-
ных ходов пресса и для
обеспечения возможности
одновременного обслужи-
вания одним рабочим двух
Рис. 290. Крючковый механизм подачи
или трех прессов послед-
ние снабжены специальными загрузочными устройствами, состоя-
щими из магазина для полос, устройства для захвата и поштучной
подачи полос из магазина и механизма подачи полос в рабочую
зону штампов и последующего периодического перемещения полос
в соответствии с заданными шагами подачи.
На рис. 291 показано загрузочное устройство для полос, экс-
плуатируемое на Горьковском автомобильном заводе. Устройство
работает следующим образом. Полосы 1 вручную загружаются в
магазин 2. После включения электродвигателя пресса и загрузоч-
ного устройства укрепленная на штоке 3 пневматического цилиндра 4
траверса 5 с тремя резиновыми присосками 6 опускается вниз до со-
прикосновения с верхней полосой. После переключения шток ци-
линдра, а вместе с ним траверса и присоски с захваченной полосой
489
возвращаются в исходное положение. В этот момент включается
пневматический цилиндр 7, шток 8 которого перемещает цилиндр 4,
траверсу, а значит и. полосу в первую пару валков 9 механизма
подачи. В конце хода шток 8 цилиндра 7 нажимает на конечный
выключатель 10, который подает команду на включение пневмати-
ческого цилиндра 11. Шток 12 пневматического цилиндра выполнен
в виде рейки, которая через зубчатое колесо, фрикционную ролико-
вую муфту 13 и конические зубчатые колеса 14 передает вращение
валкам 9 механизма подачи. Когда передний конец подаваемой
полосы, перемещаемой вращающимися валками 9, займет положе-
ние, соответствующее первой вырезке, шток 12 нажмет на конечный
выключатель 15, в результате чего будет включен пневматический
цилиндр 16, шток которого через систему тяг и рычагов воздейст-
вует на муфту сцепления пресса (включит пресс и пресс начнет
Л.9О
работать «на самоход»). В этот же момент шток 12, шток 3 с травер-
сой 5 и присосками 6 возвращаются в исходное положение.
После каждого рабочего хода ползуна пресса 25 механизм по-
дачи перемещает полосу на один шаг. Механизм подачи полосы
в этом случае получает привод от вала пресса. На конце вала пресса
посажен диск 17 с эксцентрично расположенным пальцем 18, с кото-
рым шарнирно соединена тяга-рейка 19. Тяга через обгонную му-
фту 20 приводит во вращение тянущие валки 21, а от них получают
вращение и подающие валки. После вырезки заданного числа дета-
лей из полосы счетчик 22, получающий команду от конечного вы-
ключателя 23 и кулачка 24, автоматически выключает пневматиче-
ский цилиндр 16, шток которого, опускаясь, выключает муфту
сцепления пресса. Ползун последнего прекращает перемещение.
Одновременно подается команда на включение пневматического
цилиндра 4, и цикл автоматически повторяется в описанной после-
довательности до тех пор, пока израсходуется весь запас полос,
находящийся в магазине 2.
Для сокращения времени простоя пресса полоса, поступившая
из магазина, подается ускоренно первой парой валков 9. Одновре-
менно с подачей новой полосы тянущие валки 21 удаляют про-
штампованную полосу (высечку).
Производительность рассмотренного устройства рассчитывается
по формуле
„ _ ЗбООлй
60/г -|- tn ’
где Q — количество деталей, получаемых за 1 ч из полос, в шт.;
п — число ходов пресса в минуту;
k — количество деталей, получаемых из одной полосы, в шт.;
t — время, в течение которого производится подача полосы от
станка до штампа (примерно 3,5—4 сек).
Высота стопы полос на загрузочном столе не должна превышать
260 мм. Загрузка полос может осуществляться в процессе работы
установки. Пресс со всеми механизмами автоматической подачи
полос и загрузочным столом может быть наклонен до 30° от верти-
кальной оси, что облегчает удаление деталей и отходов от пробивки
отверстий. Для удаления деталей используется также пневматиче-
ский сдуватель, включаемый пневмоклапаном, получающим команду
от кулачка, смонтированного на валу пресса. В стопу укладываются
смазанные полосы.-
Чтобы предотвратить одновременное попадание в штамп двух
полос, что может вызвать поломку штампа и аварию пресса, в уста-
новке предусмотрены следующие защитные устройства:
1. Одна из трех присосок (расположенная ближе к прессу) вы-
полнен несколько короче двух остальных, благодаря чему при за-
хвате полосы один конец приподнимается раньше другого, при
этом верхняя полоса изгибается и легко отделяется от всей стопы.
491
2. У первой пары валков установлено приспособление для на-
правления полосы, которое состоит из двух пар роликов, причем
верхние ролики являются сменными и подбираются в соответствии
с толщиной полосы'
Установка может быть использована при изготовлении деталей
из полос шириной 40—250 мм, толщиной 0,5—4 мм и длиной 600—
2000 мм. Шаг подачи равен 5—250 мм, и точность перемещения за-
висит от толщины полосы и составляет ±0,2—±0,8 мм.
Магазинные устройства для полос могут иметь конструкции
механизмов захвата и подачи, например электромагниты для за-
хвата и защелки для подачи, валки для захвата и подачи и т. д.
МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ ПОЛОСОВОГО И ЛЕНТОЧНОГО
МАТЕРИАЛА, ВЫПОЛНЕННЫЕ В ВИДЕ ОТДЕЛЬНЫХ
АГРЕГАТОВ, ПОЛУЧАЮЩИХ ПРИВОД ОТ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ
ШТАМПОВ
Рассматриваемые механизмы подачи монтируют в штампе и полу-
чают привод от верхней части штампа. Особенность этих механиз-
мов состоит в том, что они не требуют какой-либо переделки пресса
Рис. 292. Крючковый механизм подачи
и, имея элементы настройки,
обладают некоторой универ-
сальностью. Они позволяют,
используя один и тот же ме-
ханизм подачи, подавать на
разную величину шага полосы
и ленты разнообразной тол-
щины и ширины.
В настоящее время число
конструкций механизмов по-
дач этого типа еще невелико,
однако значимость их велика,
и они, безусловно, получат
широкое применение в серий-
ном производстве, особенно
при использовании штампов
с универсальными блоками.
Механизмы подачи поло-
сового и ленточного материа-
ла, выполненные в виде от-
дельных агрегатов, получаю-
щих привод от верхней части
штампа, по виду захватного органа подразделяются на крючковые,
клещевые и валковые.
Крючковый механизм на рис. 292 может быть рекомендован для
шагов перемещения 10—50 мм при условии, что ширина ленты (по-
лосы) 20—50 мм. Рабочее перемещение крючок 1, укрепленный в
492
ползушке, получает от рычагов 2 и 3, на которые воздействует
планка, укрепленная на верхней плите штампа.
Возвратное движение в положение для захвата крючок получает
от пружин 4, а возврат рычагов осуществляется пружинами 5.
Смещению ленты в обратном направлении препятствует защелка 6,
получающая перемещение от рычага со скосом 7, на который, в свою
очередь, воздействует подвижная планка 8.
Конструкция рассмотренного механизма подачи проста и на-
дежна в работе.
На рис. 293 показан клещевой механизм подачи конструкции
Б. С. Литвиненко.
Рис. 293. Клещевой механизм подачи
Его основой является подвижная каретка 6, перемещаемая
пружинами 7 в исходное для подачи правое положение и подающая
полосу (ленту) к штампу при перемещении справа налево.
Перемещение каретки к штампу осуществляется тягой 2, пово-
рачивающей рычаг 4, конец которого упирается во втулки, посажен-
ные на ось каретки. При рабочем движении каретки, производимом
во время холостого хода пресса, собачка 1 заклинивает полосу
(ленту) и подает ее в рабочую зону штампа.
Величина подачи (шаг подачи) определяется величиной отхода
каретки 6 в исходное положение и регулируется установочным вин-
том 8. Каретка вместе с полосой (лентой) удерживается в рабочем
положении посредством защелки 5, заскакивающей в паз рычага
собачки.
Во время рабочего хода пресса и штампа ударник 3 нажимает
на рычаг 9 защелки, опускает его и освобождает каретку, которая
под действием пружин 7 возвращается в исходное положение. По-
лоса (лента) в это время удерживается пуансонами.
Описываемый механизм подачи используется при штамповке из
лент и полос шириной менее 50 ми, толщиной 0,1—2 мм с шагом
подачи 2—20 мм. Точность перемещения ленты (полосы) составляет
±0,2—±0,3 мм.-
493
На рис. 294, а показан механизм подачи к универсальному блоку.
Последовательность и принцип работы механизма подачи заклю-
чаются в следующем. Полоса или лента по лотку 1 подается влево
под кулачки 3 и 9 до начального положения штамповки и в этом
положении зажимается кулачками 3, смонтированными на каретке 2
и находящимися постоянно под действием пружины 4. В этот мо-
мент каретка 2 рычагом-балансиром 5 отведена в крайнее левое
Рис. 294. Механизм подачи ВПТИ
положение. При опускании ползуна пресса, а следовательно, и
верхней части штампа вниз (рабочий ход) стержни 7, укрепленные
на кронштейнах 6, с фасонными гайками 8, опускаясь вниз, пово-
рачивают рычаги 5, в результате чего каретка 2 перемещается в
крайнее правое положение, определяемое установленным шагом
подачи. Кулачки 3, смонтированные на каретке, в момент переме-
щения последней в правое исходное положение, поворачиваясь на
оси, свободно скользят по поверхности подаваемой полосы или
ленты. Кулачки 9, смонтированные на основании плиты 10, наобо-
рот, поворачиваясь на оси, зажимают полосу (ленту) за счет трения
кулачков каретки и роликов, исключая тем самым возможность ее
перемещения. В конце хода ползуна пресса происходит подготовка
механизма подачи к перемещению ленты (полосы). При движении
494
ползуна пресса вверх (холостой ход), после того как пуансоны вый-
дут из контакта со штампуемой полосой (лентой), нижние гайки 8
стержней 7 поворачивают рычаги-балансиры по часовой стрелке,
в результате чего каретки 2 будут перемещаться вперед, а кулачки 3,
захватив полосу (ленту), переместят ее на величину шага подачи.
При перемещении полосы (ленты) вперед кулачки скользят по ее
поверхности.
Особенностями рассматриваемого механизма подачи следует счи-
тать:
а) наличие тянущего (расположенного слева от штампа) и по-
дающего (расположенного справа от штампа) синхронно работаю-
щих захватных органов, благодаря которым достигается полное
использование полос;
б) выполнение кулачков 3 и 9 не сплошными, а раздельными,
по 6 шт. в группе на одном валике. Такое исполнение кулачков
позволяет захватывать полосу (ленту) по всей ее ширине вне зави-
симости от колебаний ее толщины и недостаточной рихтовки ее пло-
скости;
в) возможность регулировки хода каретки, а значит и шага по-
дачи полосы (ленты) при постоянном ходе ползуна пресса путем
изменения точки приложения силы на рычаге-балансире или изме-
нения положения гаек 8 на стержнях 7.
Рассмотренный механизм подачи используется для полос (лент)
толщиной до 2 мм, шириной менее 120 мм и с шагом подачи до
80 мм.
Точность перемещения полос (лент) зависит от исполнения меха-
низма подачи, точности подаваемых полос (речь идет о толщине
полос), шага подачи и составляет ±0,15—±0,4 мм. Конструкция
рассмотренного механизма подачи полос отличается от механизма
для подачи полос из электротехнической стали толщиной 0,5 мм
на рис. 294, б.
Механизм выполнен одним из ленинградских научно-исследова-
тельских институтов по предложению Т. В. Красильниковой,
А. И. Калганова, В. П. Константинова и П. И. Левлюк. Устройство
подачи состоит из магазина для полос, электромагнитного захват-
ного магазина и клиновороликового механизма подачи, получаю-
щего привод от верхней части штампа. Устройство работает следую-
щим образом. Стальные полосы (около 200 шт.) загружаются в ма-
газин, состоящий из четырех стоек 21 и двух электромагнитных
плит 19 и 20. Плита 10 неподвижна, а плита 19 получает возвратно-
поступательное движение от ползуна пресса. С этой целью на верх-
ней плите 13 штампа смонтированы четыре стержня 12 с тарельча-
тыми пружинами. Стержни поворачивают рычаги 11 и приводят
в возвратно-поступательное движение каретки 15 и 16. Каретка 15
шарнирно рычагом соединена с электромагнитной плитой 19. Пере-
двигаясь в направлении к штампу, электромагнитная плита 19 за-
хватывает нижнюю полосу из магазина и продвигает ее через щель,
495
образованную отсекателем 18 и плоскостью электромагнитной
плиты 19.
Неподвижная электромагнитная плита 20 в это время выклю-
чена. При ходе ползуна пресса вверх (холостой ход) электромагнит-
ная плита 19 отключится от сети и возвратится в исходное положе-
ние, а поданная полоса удерживается в это время от перемещения
электромагнитной плитой 20 и неподвижными каретками 17 с роли-
ками. Управление включениями электромагнитов производится
автоматически переключателем 14, установленным на валу пресса.
Электромагнитные плиты получают питание от селенового вы-
прямителя, напряжение которого регулируется реостатом. Так как
подача из магазина должна производиться только после того, как
будет полностью израсходована предыдущая заготовка, в конструк-
ции предусмотрен блокирующий механизм. Блокировка обеспечи-
вается микровыключателем, на кнопку которого нажимает полоса,
принятая из магазина механизмом клещево-роликовой подачи.
Пока микровыключатель разомкнут, подающая электромагнитная
плита не включена; когда полоса переместится в штамп и перестанет
нажимать на кнопку микровыключателя, последний замкнет цепь
питания подающей электромагнитной плиты, которая увлечет при
этом очередную полосу к клещево-роликовому механизму подачи.
Интервал между подаваемыми полосами составляет один шаг. Таким
образом, из общего времени работы пресса в зависимости от числа
деталей, вырезаемых из полосы, 2—8% теряется на холостые ходы.
На рис. 295 показан валковый механизм подачи, устанавливае-
мый около штампа и получающий привод от ползуна пресса. Полоса
(лента) перед захватом ее валками 13 и 14 проходит через войлоч-
ные прокладки 12, которыми очищается от пыли, грязи или излишка
смазки. Нижний валок только вращается, а верхний валок, помимо
вращения, еще перемещается под действием пружин 11 в вертикаль-
ной плоскости, осуществляя прижим верхнего валка к нижнему.
При ходе ползуна пресса, а значит и верхней части штампа, вверх
скоба 1, закрепленная на ползуне, нажимает на ролик 2, вращаю-
щийся на оси 3, укрепленной в рычаге 4, который поворачивается
по часовой стрелке. Рычаг при помощи штифта соединен с диском 7
фрикционной роликовой муфты (муфты обгона); в пазах диска 7
имеются четыре ролика 6 и пружины. Обойма 5 этой муфты при
помощи шпонки соединена с ведущей осью 10.
При повороте рычага вследствие заклинивания роликов обойма,
а следовательно, и ось 10 поворачиваются. Вместе с осью поворачи-
ваются зубчатые колеса 9, одно из которых посажено на оси 10, а
другое на оси 8, с которыми они соединены шпонками. На этих же
осях насажены валки 13 и 14, совершающие также поворот при
вращении оси и производящие при этом подачу полосы (ленты)
в штамп.
При ходе ползуна пресса вниз рычаг 4 и диск 7 муфты поворачи-
ваются в обратную сторону, т. е. против часовой стрелки. Ролики 6
496
муфты расклиниваются, валки 13 и 14 остаются неподвижными, и
подачи материала не происходит. Необходимо отметить, что паз
скобы 1 больше диаметра ролика 2. Это обеспечивает некоторый
Рис. 295. Валковый механизм подачи
холостой ход скобы, во время которого пуансоны выходят из ка-
ретки с полосой (лентой). Шаг подачи материала регулируется
изменением положения оси 3 в овальном пазу рычага 4.
Рассмотренный механизм подачи используется для полос (лент)
шириной менее 100 мм, толщиной до 3 мм и для шагов подачи ме-
нее 75 мм. Точность перемещения полосы (ленты) находится в пре-
делах ±0,15—±0,4 мм.
МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ, ВЫПОЛНЕННЫЕ В ВИДЕ
ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ШТАМПОВ (ШТАМПЫ-АВТОМАТЫ)
Преимущество применения штампов, имеющих механизмы по-
дачи (штампов-автоматов), заключается в том, что при переводе
универсальных прессов на автоматический цикл не требуется их
переделки. Подобно механизмам подачи, являющимся дополни-
тельным узлом пресса, механизмы подачи штампов-автоматов по
способу захвата разделяются на крючковые, клещевые и валковые.
497
Целесообразность валковых механизмов сомнительна, что и дает
основание исключить их из рассмотрения.
Штампы-автоматы с крючковыми механизмами подачи.
На рис. 296, а показан крючковый механизм подачи. Механизм
устанавливается с выходной стороны штампа и представляет собой
кронштейн 1, закрепленный на ползуне пресса, с которым шарнирно
соединена тяга 2. Тяга 2 таким же образом соединена с правым
концом рычага-балансира 3, укреп-
ленного на оси в стойке 4, монти-
руемой в нижней части штампа.
На левом плече рычага-балан-
сира 3 находится крючок 5, посто-
янно прижимающийся под дейст-
вием пружины к лотку штампа.
Верхняя поверхность лотка нахо-
дится на уровне зеркала матрицы
z
8
Рис. 296. Крючковые механизмы подачи
и имеет канавку для носика крючка. При подъеме ползуна пресса
под действием тяги рычаг-балансир 3 поворачивается, крючок 5
захватывает ленту (полосу) за перемычку, образуемую после вы-
резки детали из ленты, и тянет ее на величину шага подачи.
Величина шага подачи определяется соотношением плеч рычага-
балансира 3 и зависит от величины хода пресса.
При опускании ползуна пресса рычаг-балансир поворачивается
в обратном направлении нажимом винта на хвостовик крючка,
приподнимает его над лентой и вместе с этим перемещает его вперед.
Крючок перескакивает через перемычку ленты, при этом лента удер-
живается на месте плоской пружиной и штифтом-фиксатором 6.
Крючок захватывает ленту за перемычку, и цикл работы повто-
ряется.
Крючковый механизм подачи этого типа прост, дешев и может
быть изготовлен на любом заводе.
Он может быть рекомендован для подачи ленточного и полосо-
вого материала толщиной 0,3—2 мм и шириной до 150 мм.
498
Шаг подачи при использовании для перемещения рычага-балан-
сира — до 60 мм. Число двойных ходов пресса не более 220 в ми-
нуту. Точность подачи ленты зависит от шага подачи, числа двойных
ходов пресса и других факторов и составляет ±0,15—±0,5 мм.
Крючковый механизм подачи к штампу-автомату на рис. 296, б
отличается от только что рассмотренного. В этом механизме крю-
чок 9, осуществляющий перемещение полосы (ленты), установлен
на ползушке 8, которая получает поступательное движение от
клина 7 верхней плиты, а возвратное — от пружины 10. В момент
возврата ползушки крючок заскакивает за перемычку на полосе
(ленте) и таким образом подготавли-
вается к подаче полосы (ленты) на
следующий шаг.
Такие механизмы подачи исполь-
зуют для полос (лент) шириной до
100 мм, толщиной 0,25—2,5 мм и ша-
гом подачи до 40 мм при числе ходов
пресса не более 150 в минуту. Точ-
ность перемещения полосы (ленты) по
шагу составляет +0,2—± 0,4 Мм.
Есть и другие крючковые механизмы,
отличающиеся приводом [10, 30].
Штампы-автоматы с клещевыми
механизмами подачи. На рис. 297 пока-
зан клещевой механизм с защелками.
Подача осуществляется следующим
образом. При опускании верхней части
штампа клин 1 перемещает ползушку 2, сжимая пружину3. Защелка4,
установленная на оси 5 стойки ползушки и поджимаемая’ к поверхно-
сти ленты пружиной, в момент перемещения ползушки 2 скользит
по поверхности ленты. Вторая защелка, установленная на непод-
вижной стойке, в момент отхода ползушки 2 удерживает ленту от
перемещения. Когда верхняя часть штампа вместе с клином подни-
мается (холостой ход), ползушка 2 под действием пружины 3 воз-
вращается в исходное положение. Защелка 4 прижимает ленту
к поверхности ползушки и вместе с ней перемещает ленту вперед
на величину шага подачи. В момент перемещения ползушки 2
вместе с лентой вторая защелка скользит по поверхности подавае-
мой ленты и не мешает ее перемещению. Такие механизмы подачи
применяют для полос (лент) шириной менее 150 мм, толщиной до
1 мм при шагах подачи менее 25 мм. Число защелок зависит от
ширины ленты: 1 — при ширине до 50 мм, 2 — при ширине 50—
75 мм, 3—5 — при ширине более 75 мм. Точность перемещения по
шагу составляет ±0,1—±0,25 мм. Особенно широкое примене-
ние получают штампы-автоматы, снабженные клещево-роликовыми
механизмами подачи. Один из таких штампов-автоматов Горьков-
ского автомобильного завода показан на рис. 298.
499
Последовательность работы штампа с клещево-роликовым меха-
низмом подачи следующая. Лента пропускается через три пары ро-
ликов 1, 5 и 7, смонтированных в-сепараторах, для чего предвари-
тельно рычаги 2 отжимаются вправо и удерживаются в этом поло-
жении собачками 5. Рычаги 2, упираясь в сепараторы, разводят ро-
лики, создавая между ними зазор, обеспечивающий свободное
прохождение ленты в направляющие штампа. После заправки ленты
рычаги 2 освобождаются от собачек 3, и ролики зажимают ленту.
Затем пресс включают «на самоход», и подача начинает работать
автоматически.
При движении ползуна пресса вверх клинья 4 через ролики 10
перемещают подвижную каретку 6 справа налево; ролики 1 и 5,
Рис. 298. Клещево-роликовый механизм подачи
скользя между двумя наклонными поверхностями, зажимают ленту
и подают ее к штампу на заранее установленный шаг подачи. При
движении ползуна пресса вниз подвижная каретка 6, освобождаясь
от воздействия клиньев 4, возвращается пружинами 11 в исходное
положение для захвата ленты до упорного винта 9, после чего цикл
повторяется. ,
При движении каретки вправо лента удерживается от обратного
перемещения роликами 7, смонтированными в неподвижной ка-
ретке 8.
Подобного типа механизмы подач используются для лент толщи-
ной до 2 мм, шириной менее 100 мм для перемещения до 40 мм.
Точность перемещения составляет ± 0,05—± 0,1 мм. Помимо рас-
смотренных приводов захватных органов механизмов подачи, в
штампах-автоматах следует использовать в качестве привода сталь-
ные тросики. Такие штампы проще по конструкции и надежнее
в работе. '
500 F
Штампы комбинированные последовательного действия с меха-
низмами подачи ленты или полосы и вырезанной заготовки (полу-
фабриката) на формоизменяющие переходы. Для исключения так
называемых вторых операций рекомендовалось широко использо-
вать комбинированные штампы вообще и в частности комбиниро-
ванные штампы последовательного действия. При использовании
комбинированных штампов последовательного действия в тех слу-
чаях, когда вырезка по контуру предшествует формоизменяющим
переходам, необходимо иметь два механизма подачи. Один меха-
низм подачи обеспечивает перемещение ленты или полосы в штамп,
а другой — перемещение вырезанной заготовки на формоизменяю-
щие переходы. Первый механизм может быть выполнен в виде узла
пресса, штампа или приставного агрегата к штампу и получать
привод захватного органа от верхней части штампа, второй же
механизм подачи обязательно является узлом штампа.
Ниже приводится описание ряда конструкций комбинированных
штампов-автоматов последовательного действия с механизмами по-
дачи ленты или полосы в штамп и вырезанной заготовки на формо-
изменяющие переходы.
Комбинированный штамп последовательного действия на рис. 299
предназначен для изготовления скобы за три перехода. На первом
переходе пуансон 7 пробивает отверстие, на втором переходе пуан-
сон-нож 5 отрезает от ленты заготовку и проталкивает ее вниз; на
третьем шибер 4, о работе которого будет сказано ниже, перемещает
в зону пуансона 6 отрезанную заготовку, где она подвергается гибке
и листовой чеканке (рельефной штамповке). На этом процесс изго-
товления детали заканчивается. Изготовленная деталь выталки-
вается из штампа вновь подаваемой заготовкой.
Ленточный материал подается в штамп клещево-роликовым меха-
низмом подачи, устройство которого аналогично приведенному на
рис. 298. В рассматриваемом штампе, помимо механизма для по-
дачи ленты, имеется механизм для подачи заготовки, отрезанной от
ленты. Этот механизм состоит из шибера 4 (рис. 299), совершаю-
щего возвратно-поступательное движение от подвижной каретки Г,
механизма подачи ленты через тягу 2 и рычаг 3. Такое конструктив-
ное решение привода шибера удобно и просто.
Комбинированный штамп-автомат последовательного действия
для изготовления скобы показан на рис. 300. В этом штампе лента
подается валковым или клещево-роликовым механизмами подачи,
являющимися дополнительными узлами пресса (на рисунке этот
механизм не показан). Штамповка скобы производится за два пере-
хода. Пуансон 2 отрезает заготовку, а пуансон / изгибает ее. Отре-
занная заготовка в гибочную матрицу подается шибером 3, соеди-
ненным шарнирно с ползушкой 4, на которую воздействуют клин 5
и пружина 7. Рабочий ход шибер 3 совершает под действием пру-
жины 7, а холостой, т. е. возврат в исходное положение для захвата
очередной отрезанной заготовки, под действием клина 5. Изогнутая
501
7
Рис. 299. Комбинированный штамп последовательного действия
для скобы
1 2
Рис. 301. Штамп-автомат для фасонной детали
Рис. 300. Штамп-автомат
для изготовления скобы
деталь из рабочей полости матрицы автоматически удаляется сбра-
сывателем 6, совершающим маятниковое движение в одну сторону
от клина 8 (холостой ход) и в другую сторону под действием пружин 9.
На рис. 301 показан комбинированный штамп-автомат последо-
вательного действия для вырезки и формовки фасонной детали.
Отличительной его особенностью по сравнению с ранее рассмотрен-
ными штампами является способ сообщения шиберу возвратно-
поступательного движения и использование для удаления от штам-
пованной детали струи, сжатого воздуха.
Лента, из которой штампуется деталь, подается валковым меха-
низмом подачи, являющимся дополнительным узлом пресса и по-
лучающим привод от вала пресса (на рисунке механизм подачи не
показан). Заготовка из ленты вырезается пуансоном 3 и проталки-
вается через вырезную матрицу 4 на поверхность плиты 2, откуда
шибером 5 при его поступательном движении перемещается в зону
формовочной матрицы 1. После формовки в момент возврата верх-
ней части штампа в исходное положение деталь вначале из матрицы
выталкивается выталкивателем, а затем из рабочей зоны штампа
удаляется струей сжатого воздуха. Шибер 5, перемещающий заго-
товку в фиксатор формоизменяющей матрицы, получает поступа-
тельно-возвратное движение от зубчатого сектора 6 через рейку 9
(шибер и рейка соединены винтами). Сектор 6 и рычаг 8, сидящие
на оси 7, совершают качательные движения, когда тяга 10 нажи-
мает на ролик рычага 8. Чтобы во время выхода пуансона из зон
соответствующих матриц шибер оставался неподвижным, тяга 10
имеет участок холостого хода.
Если штампуемая деталь после вырезки требует двух переходов,
комбинированные штампы-автоматы последовательного' действия
выполняют с механизмом подачи, имеющим два последовательно
работающих шибера.
Дальнейшее рассмотрение конструкции комбинированных штам-
пов-автоматов последовательного действия с шиберным механизмом
подачи считаем излишним, так как это не внесет принципиально
новых сведений.
На основе рассмотрения конструкций и опыта эксплуатации по-
добных штампов можно сделать следующие выводы:
1. Штампы расширяют возможности комбинированной штампов-
ки и во многих случаях исключают вторые операции.
2. Штампы в основном используются для деталей простых форм,
изготовление которых не требует точного фиксирования предвари-
тельно вырезанных заготовок.
3. Механизмы для подачи ленты (полосы) в штамп целесообраз-
нее выполнять в виде узлов пресса или приставных агрегатов.
4. Для безотходной штамповки направление движения шибера,
подающего заготовку, обычно совпадает с перемещением ленты
(полосы), а направление шибера, удаляющего готовую деталь, пер-
пендикулярно направлению движения ленты.
S03
5. Для штамповки с перемычками, т. е. когда заготовка выре-
зается по всему контуру, наиболее частым вариантом расположения
шибера следует считать Т-образное расположение относительно
направления перемещения ленты. Если имеется два подающих
шибера, то они расположены друг над другом (каскадное располо-
жение), а если один подающий, а другой сбрасывающий, они пер-
пендикулярны друг другу. Штамп с шиберными механизмами исполь-
зуют для деталей, требующих после вырезки одного или двух пере-
ходов.
В тех случаях, когда необходимо иметь большое число перехо-
дов: в штампах используют револьверные механизмы подачи. Схема
работы одного из таких штампов показана на рис. 302. Штамп пред-
назначен для изготовления кол-
пачка. Полоса подается в вырез-
ной штамп, где и производится
вырезка заготовки. Вырезанная
заготовка проталкивается через
матрицу и попадает в фиксатор,
смонтированный на револьвер-
ном диске.
При последовательном пере-
мещении револьверного диска
производятся следующие пере-
ходы: вытяжка, пробивка цент-
рального отверстия, пробивка
четырех отверстий и, наконец,
Рис. 302. Схема штамповки колпачка выталкивание изготовленной де-
на штампе-автомате с валковым и ре- тали из револьверного диска.
волвверным механизмами подачи Количество гнезд в револьвер-
ном диске зависит от числа опе-
раций штамповки, а также от диаметра диска. Поворот револьвер-
ного диска на необходимый угол совершается клиновыми, рычаж-
ными, плунжерными (винтообразными) или иными механизмами.
Поворот револьверного диска на необходимый угол может выпол-
няться при подъеме ползуна пресса, а значит и верхней части штам-
па, и при опускании ползуна и штампа вниз. В случае поворота
при подъеме ползуна обеспечивается наиболее полное использование
рабочего хода ползуна для собственно процесса штамповки, упро-
щается механизм привода диска.
Штампы с револьверным диском, получающим поворот при по-
мощи плунжера с пазом винтообразной формы, компактны, но могут
быть рекомендованы для револьверных дисков незначительных раз-
меров. Это вызвано тем, что усилие диска сосредоточивается на оси
поворотного ролика, а размеры этого ролика ограничиваются малой
зоной размещения. Штампы с рычажным и клиновым приводом
револьверного диска имеют наиболее широкое применение. В этих
штампах сила, необходимая для поворота диска, сосредоточена
501
й зоне его наружного контура. При таком., условии сила может
быть минимальной, так как она имеет максимальное плечо относи-
тельно центра диска. Однако наличие рычажного привода за пре-
делами диска увеличивает размеры штампа.
Рис. 303. Комбинированный штамп с револьверным и валковым ме-
ханизмами подачи
На рис. 303 показан комбинированный штамп последовательного
действия, предназначенный для изготовления колпачков. Штамп
имеет два механизма подачи: валковый для ленты и револьверный
для штучных заготовок, поступающих после вырезки на формовку
и пробивку. Две пары валков (на рисунке отсутствуют), подающие
и тянущие ленту, приводятся в движение от верхней части штампа.
505
Порядок работы штампа следующий. Лента валковой подачей
подается в комбинированный штамп последовательного действия,
в котором вначале пробивается отверстие, а затем под пуансоном 1
на матрице 2 вырезается кружок. Кружок из матрицы падает в
гнездо револьверного диска 3 и при его последовательном повороте
на 120° попадает в вытяжной штамп, где вытягивается пуансоном 4
на матрице 5. При следующем повороте диска на 60° заготовка,
прошедшая вытяжку, поступает в калибровочный штамп, где кали-
бруется центральное отверстие. При следующем повороте диска
пробивают четыре отверстия, и, наконец, после еще одного его
поворота готовая деталь выталкивается из диска. Поворот диска 3
осуществляет клин 10 через ползушку 11, рейку 6, зубчатое колесо
8, храповое колесо 7 и плавающие пальцы 12, расположенные
внутри храпового колеса 7. Фиксацию диска после поворота произ-
водят палец 13 и собачка 9.
Помимо комбинированных штампов последовательного дейст-
вия, в отдельных случаях при изготовлении деталей сложных
конфигураций и требующих большого числа переходов приме-
няют комбинированные штампы последовательно-совмещенного
действия.
В этих штампах также имеется два механизма: один из них
предназначен для подачи ленты (полосы), а второй — для штучных
заготовок. Пример комбинированного штампа-автомата последова-
тельно-совмещенного действия показан на рис. 304.
В штампе производится вырезка сдвоенной заготовки, формовка
и разрезка; два последних перехода (формовка и разрезка) выпол-
няются совместно. Лента в штамп подается валковым механизмом
подачи, являющимся дополнительным узлом пресса (на рисунке
не показан). Заготовка, вырезанная пуансоном 1 (зона /), протал-
кивается через матрицу 2 и из-под последней перемещается вначале
в зону //, а затем в зону III, где производится формовка и разрезка.
Заготовка из зоны / в зону II перемещается толкателями, соединен-
ными с рычагом 12 и ползушкой 11, а из зоны // в зону /// — рыча-
гом 9. Штампуемые заготовки перемещаются при подъеме ползуна
пресса под действием пружины 8. Ползушка и рычаги возвращаются
в исходное положение (холостой ход) с помощью клина 10. Во время
опускания ползуна пресса готовые детали сбрасываются за пределы
штампа толкателем 6, который соединен с рычагом 9. Отходы уда-
ляются из матрицы 7 движком 5, получающим возвратно-поступа-
тельное движение от пружин 3 и клина 4. Положение штампуемых
заготовок в зоне III фиксируется планками, а в зоне II — штиф-
тами, поджимаемыми пружинами (на рисунке не показаны).
Устройства для автоматизации подачи штучных заготовок, мон-
тируемые в штампах. Штампы- автоматы однопере-
ходные (простого действия). В этих штампах для подачи заго-
товок используют шиберные, шиберно-клавишные, револьверные
и грейферные механизмы подачи. Простейший штамп-автомат
506
Рис. 305. Штамп-автомат с шиберным механизмом подачи
с шиберным механизмом подачи, предназначенный для гибки
уголков, показан на рис. 305.
В момент подъема ползуна пресса, а значит и верхней
части штампа, заготовки из магазина 1 поштучно захватываются
шибером 2, укрепленным на ползушке 3, перемещаемой кли-
ном 6.
При продвижении шибером заготовки фиксируются направляю-
щими планками и прижимаются пружинами 5. При опускании
клина 6 ползушка 3 с шибером 2 возвращается в исходное положе-
ние. Отштампованная деталь сбрасывается стержнями 4, закреп-
ленными на ползушке.
Штамп-автомат на рис. 306 отличается от рассмотренного выше
и работает следующим образом. Заготовки из магазина 1 поштучно
захватываются шибером 2, укрепленным на ползушке 3. Шибер
при подъеме верхней части штампа (холостой ход), перемещаясь под
действием пружин 4, захватывает заготовку из магазина и подает ее
в рабочую зону штампа. Заготовки подаются одна за другой, и от-
штампованная деталь выталкивается из матрицы очередной заго-
товкой. Ползушка 3, а вместе с ней и шибер 2 возвращаются в исход-
ное положение клиньями 5 во время рабочего хода, т. е. когда
верхняя часть штампа опускается.
Штамп-автомат на рис. 307 отличается от ранее рассмотренных.
В этом штампе заготовки из магазина 1 перемещаются шибером 2,
получающим возвратно-поступательное перемещение от штока 3
пневмоцилиндра 4.
На рис. 308 показан штамп-автомат для гибки, имеющий кла-
вишно-шиберный механизм подачи с рычагами (зацепами). Заготовки
загружаются в магазин 5, откуда независимо одна от другой по-
даются зацепами 6, смонтированными в шибере 3. Зацепы при
каждом ходе пресса захватывают из магазина по одной заготовке
и при движении шибера от рычажной системы 1, тяги 7 и попере-
чины 8 передвигают их в момент хода пресса вверх в направлении
рабочей части штампа. В момент возврата шибера в исходное поло-
жение обратный сдвиг заготовок зацепами в сторону магазина
исключается пружинными ограничителями 2 и 4. Удаление детали
после гибки осуществляется концом шибера, т. е. в направлении
подачи заготовок. Если же это невозможно, в штампе монтируется
специальный сбрасыватель.
Рассмотренные шиберные механизмы подачи предназначались
для плоских заготовок.
Шиберные загрузочные устройства широко используются и для
колпачков. Схема таких устройств показана на рис. 309, а, б.
Заготовки поступают (рис. 309, а) из магазина (на рисунке не пока-
зан) через окно А в направлении, перпендикулярном к движению
шибера 1. При рабочем ходе ползуна пресса клин 2 поворачивает
рычаг-балансир 3, а следовательно, перемещает шибер 1 влево.
Последний открывает боковое окно А, через которое из магазина
508
Рис. 306. Штамп-автомат с
шиберным механизмом по-
дачи
Рис. 307. Штамп-автомат с приводом шибера от пневмопривода
Рис. 308. Штамп-автомат с клавишно-шиберным меха-
низмом подачи
под действием собственного веса и веса заготовок в магазине вытал-
кивается заготовка. При холостом ходе ползуна пресса клин осво-
бождает рычаг-балансир, а пружина 4 возвращает шибер 1 в исход-
ное положение. Стоящая на пути движения заготовка перемещается
на величину шага подачи, обычно равного (или немного больше)
размеру (диаметру) подаваемой заготовки. Так как в корпусе
загрузочного устройства находится ряд заготовок, то каждая по-
следующая толкает все ранее поданные и-таким образом переме-
щает их в рабочую зону штампа. Устройство на рис. 309, б подобно
рассмотренному и отличается
от него тем, что заготовки под
шибер 5 поступают не сбоку,
а сверху из трубчатого мага-
зина 6. Чтобы заготовки из
вертикального положения не
Рис. 309. Штампы с шиберными механизмами подачи
переходили в горизонтальное при их следовании из магазина в ра-
бочую зону штампа, установлены подпружиненные кнопки 7. Рас-
стояние I между осями равно диаметру d подаваемой заготовки.
Опыт эксплуатации подобных устройств показывает, что их
следует применять для заготовок, высота которых больше диаметра,
а устройства на рис. 309, а — для заготовок, высота которых
меньше диаметра или равна ему.
Штампы- автоматы с револьверными меха-
низмами подачи различаются характером выполняемых
переходов и их количеством, а главное — способом привода ре-
вольверного диска, транспортирующего заготовки с одного пере-
хода на другой.
В качестве механизмов, осуществляющих периодический пово-
рот диска, используют храповой механизм, шток с криволинейным
пазом, граненый диск с ползуном, имеющим фигурный паз, и др.
510
Заготовки в револьверный диск загружают вручную йлй автома-
тически.
На штампах-автоматах с револьверными механизмами подачи
чаще всего выполняют формоизменяющие операции (переходы):
гибку, вытяжку, листовую чеканку и др. За последнее время их
стали применять и для зачистки по наружному контуру, а изредка
и для процессов объемной штамповки.
На рис. 310 показан штамп с револьверным механизмом подачи.
В верхней части штампа клин 1 через ролик 7 сообщает движение
ползушке 4 поворота револьверно-
го диска 2. В нижней части штампа
установлены револьверный диск 2,
ползушка 4 поворота и защелка 6
для фиксации поворота диска.
Штамп работает следующим об-
разом. Заготовки вручную встав-
ляют в одно из отверстий револь-
верного диска 2, и при его периоди-
ческом повороте они попадают в
рабочую зону штампа, где подвер-
гаются формоизменению. При ходе
ползуна пресса вниз (рабочий
ход) клин 1 заставляет ползушку
4 переместиться справа налево,
в результате чего собачка 5, уста-
новленная на ползушке, поворачи-
вает диск на одно деление. Диск
после поворота фиксируется за-
щелкой 6, заходящей в специально
предусмотренные для этой цели
вырезы на боковой поверхности.
При дальнейшем ходе верхней
части штампа вниз пуансон про-
изводит требуемое формоизмене-
ние заготовки. При ходе ползуна пресса с верхней частью штампа
вверх наклонная плоскость клина выходит из контакта с роликом
ползушки, и последняя возвращается пружиной 3 в исходное поло-
жение, в котором собачка 5 заскакивает во впадину храпового зуба
револьверного диска, после чего цикл повторяется.
Для поворота револьверного диска успешно используется шток
с криволинейным пазом. Штамп на рис. 311 предназначен для гибки
разнообразных деталей и состоит из следующих основных узлов:
гибочного блока, механизма поворота револьверного диска и фик-
сирующего устройства.
Гибочный блок состоит из сменных пуансонов и матриц. Матрица
установлена на буферном устройстве, предохраняющем штамп от
поломки в случае попадания в зону гибки сдвоенных заготовок.
511
fl-fl
В зависимости от толщины й конфигурации обрабатываемой детали
производится регулировка жесткости буферного устройства.
Револьверный диск 3, транспортирующий заготовки в зону гибки,
получает движение от ползуна пресса посредством штока 1, за-
крепленного на верхней плите, на нижнем конце которой имеется
палец с роликами 11,
входящими в винтооб-
разные пазы втулки 10.
При подъеме штока 1
втулка 10 с винтовыми
пазами поворачивается
на определенный угол
(в данном случае на 30°).
При опускании штока
втулка привода возвра-
щается в исходное по-
ложение.
Для передачи револь-
верному диску вращения
только в одну сторону на
втулке 10 смонтированы
собачки 13, находящиеся
в контакте с храповым
колесом 14, к которому
жестко крепится револь-
верный диск 3. Таким
образом, за каждый ход
ползуна пресса револь-
верный диск 3 поворачи-
вается на 30°, транспор-
тируя заготовки, уло-
женные в гнезда диска,
в зону гибки. В то же
время согнутая деталь
выводится револьвер-
ным диском из зоны гиб-
ки и сбрасывается в ло-
ток 12.
Рис. 311. Штамп с револьверным механизмом
подачи
Точный поворот револьверного диска фиксируется постоянным
фиксирующим устройством.
Устройство состоит из корпуса 8, фиксатора 7, предназначенного
для фиксации револьверного диска 3, рычажка 5, защелки 6, со-
бачки взвода 4, толкателя 2, жестко связанного с верхней плитой
штампа, и пружины 9.
Фиксирующее устройство работает следующим образом. При
опускании ползуна пресса револьверный диск 3 зафиксирован, т. е.
фиксатор расположен в отверстии диска 3. В момент гибки толкатель
512
2 утапливает фиксатор 7, а защелка 6 стопорит его в утопленном
положении. При подъеме ползуна пресса происходит поворот ре-
вольверного диска 3 на шаг. Как только собачка попадает в вырез
револьверного диска, рычажок 5 отводит защелку, фиксатор осво-
бождается и становится в положение готовности к фиксации. В мо-
мент совпадения оси отверстия диска с осью фиксатора последний
Рис. 312. Штамп-автомат
под действием пружины 9 входит в отверстие и фиксирует револь-
верный диск. Затем цикл повторяется.
В подобных штампах для перехода на штамповку других деталей
необходимо сменить рабочую часть штампа и револьверный диск.
Штампы- автоматы многопереходные (ком-
бинированного действия). В многопереходных штампах-автоматах
для подачи заготовок используют шиберные, клавишно-шиберные,
револьверные и грейферные механизмы подачи.
Комбинированный штамп-автомат последовательного действия
на рис. 312 предназначен для обрезки фасок, пробивки отверстий,
гибки и разрезки заготовки на две детали. Предварительно наре-
занные заготовки укладывают в магазин 1, откуда и подаются на
рабочие позиции штампа шибером 2. Шибер получает рабочий ход
х/217 А. Н. Малов
513
от пружины 5 через ползушку 4 и рычаг 6, а холостой ход для за-
хвата очередной заготовки — от клина 5. Величина хода шибера
регулируется упором 7. Правильность положения в штампе фик-
сируется ловителями, установленными в верхней части штампа.
Штамп-автомат на рис. 313 используется для штамповки фланца.
Фланец из предварительно вырезанной заготовки штампуется за
три рабочих перехода. На первом переходе заготовка, поданная из
магазина / грейферным механизмом подачи, подвергается разбор-
товке пуансоном 2 на матрице 5. На втором переходе производится
Рис. 313. Грейферный механизм подачи к штампу
правка фланца между пуансоном 4 и матрицей 5, на третьем пуан-
соны 6 на матрице 7 пробивают пять отверстий.
Заготовки подаются из магазина, захватываются и транспорти-
руются с одного перехода на другой грейферным механизмом. Сле-
дует указать, что собственно перемещение заготовок (полуфабри-
катов) осуществляется в момент холостого хода верхней части
штампа, а подготовка к захвату — в момент рабочего хода верхней
части штампа.
Грейферный механизм подачи в рассматриваемом штампе состоит
из двух линеек 8, укрепленных на планках 9. Планки 9 получают
перемещение в направлении, перпендикулярном к линии перемеще-
ния заготовки от четырех клиньев 10, в результате чего происходит
захват заготовки и полуфабрикатов. Перемещение заготовки из
магазина в штампы, на первый переход полуфабриката, с первого
514
перехода на второй и т. д. осуществляется тягой // через рычаги
12, 13 При рабочем ходе ползуна вместе с верхней частью штампа
планки 9 клиньями 10 перемещаются в стороны (от оси штампа),
а затем уже тягами // отводятся в крайнее исходное положение,
после чего цикл повторяется.
Механизм подачи штучных заготовок в
штампах-автоматах. Штампы-автоматы с шиберными
механизмами подачи следует применять для плоских и полых заго-
товок (круг, квадрат, прямоугольник и т. п.) простой формы с раз-
мерами до 150 мм при обязательном условии, что штамповка про-
изводится «на провал» или отштампованная деталь сталкивается
в направлении, совпадающем с направлением подачи заготовок.
В качестве привода шибера (толкателя) в этих штампах используют
клин, рычаг-балансир или стальной трос.
Штампы-автоматы с шиберным механизмом подачи, получающим
привод от клина, используются в тех случаях, когда ход шибера
не превышает 0,5—0,7 части хода ползуна пресса, т. е. для малых
перемещений, обычно менее 40 мм. При ходе шибера (толкателя)
до 50 мм в качестве привода используют рычаг-балансир. Клин,
рычаг-балансир получают перемещение от верхней части штампа,
а иногда от ползуна пресса. Для уменьшения хода шибера и удале-
ния магазина, в который загружаются заготовки, последние по-
даются «дорожкой». При этом выдаваемая заготовка при перемеще-
нии шибера толкает ранее выданные, перемещая таким образом
их одну за другой в рабочую зону штампа. При перемещении заго-
товок дорожкой необходимо предусмотреть в механизме подачи
детали, препятствующие наскакиванию одной заготовки на дру-
гую, а при подаче полых малоустойчивых заготовок (колпачков
с высотой более диаметра) — детали, препятствующие их падению.
В первом случае достаточно установить планку-козырек, во втором
разместить подпружиненные кнопки в направляющих планках,
между которыми перемещаются заготовки. Шаг между кнопками
устанавливается равным размеру заготовки в направлении переме-
щения ее шибером. Для плоских заготовок целесообразнее исполь-
зовать клавишно-шиберные механизмы или ступенчатые шиберы.
Штампы-автоматы с револьверными механизмами подачи при-
меняют для плоских, полых и изогнутых заготовок любой формы
с максимальным размером менее 50—60 мм, не требующих точной
фиксации положения относительно рабочей части штампа незави-
симо от того, производится ли штамповка на провал или с возвратом
отштампованной детали на поверхность матрицы.
ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ШТУЧНЫХ
ЗАГОТОВОК
Загрузочные устройства по способу сосредоточения в них основ-
ного запаса штучных заготовок подразделяются на магазинные и
бункерные.
515
Магазинные загрузочные устройства характеризуются тем, что
в них запас заготовок сосредоточивается в одном ряду, каждой
подаваемой заготовке вручную придается определенная ориентация
в пространстве. Заготовки в рабочую зону пресса (штампа) подаются
с помощью питателя, а иногда и непосредственно из магазина.
Бункерные загрузочные устройства характеризуются тем, что
в них запас заготовок сосредоточивается беспорядочно, навалом.
Необходимая ориентация заготовок в пространстве перед переда-
чей их в магазин осуществляется специальным механизмом ориен-
тации. Передача заготовок из накопителя (магазина) в рабочую
зону штампа осуществляется питателем.
Магазинные загрузочные устройства. По характеру движения
подающего звена питателя они бывают шиберные, маятниковые,
револьверные и грейферные.
Шиберные механизмы для подачи штучных заготовок выполняют
с механическим и пневматическим приводом. В качестве механиче-
ского привода шибера наиболее широкое применение получили
реечный и рычажный механизмы. Конструкция шиберного меха-
низма с приводом от реек и зубчатых колес в исполнении 1 ГПЗ
показана на рис. 314.
Заготовки, подлежащие штамповке, загружают-вручную в ма-
газин 1. Из магазина 1 заготовки 13 захватываются шибером 2 и
перемещаются в фиксатор штампа. Шибер 2 получает перемещение
от рейки 3, зубчатых колес 4—7 и рейки 8. Чтобы уменьшить ход
толкателя, заготовки к штампу перемещаются дорожкой, т. е.
между магазином и рабочей частью штампа находится несколько
заготовок. Очевидно, что при перемещении шибера заготовки
толкают друг друга и одна из них попадает в рабочую зону
штампа.
Чтобы заготовка в момент опускания в гнездо матрицы занимала
горизонтальное положение, в направляющем желобе питателя пред-
усмотрена планка 9. Эта планка удерживает задний конец заготовки
до момента установки заготовки в посадочное место матрицы. В за-
грузочном устройстве предусмотрен механизм, предотвращающий
поломку в случае, если произойдет заедание при перемещении
шибера из-за засорения направляющих или заклинивания подавае-
мых заготовок. Зубчатое колесо 4, принимающее движение от
рейки 3, соединяется с валиком кулачковой муфты 10, поджимае-
мой пружиной к кулачковым выступам на торце колеса 4. При
задержке движения шибера муфты выходят из зацепления и колесо
прекращает передавать вращение валику. Перемещение муфты
в осевом направлении используется для остановки пресса. Муфта
заставляет повернуться рычаг 11, а последний нажимает на кнопку
«Стоп» выключателя 12, в результате чего произойдет остановка
пресса. При проектировании подобных загрузочных устройств
весьма важно правильно выбрать взаимные перемещения шибера и
пуансона.
516
Малой
Рис. 314. Штамп с шиберным механизмом подачи
Рис. 315. Шиберный механизм подачи
(каскадный)
Загрузочное устройство, показанное на рис. 315, а, отличается
от только что рассмотренного наличием ступенчатого шибера.
Такие устройства носят еще название «шиберных каскадных», они
используются на быстроходных прессах при подаче заготовок с раз-
мером менее 100 мм и независимо от числа двойных ходов для заго-
товок 100—200 мм.
Движение заготовок в этом загрузочном устройстве показано на
рис. 315,6.
При ходе ползуна пресса вниз шибер 1 отводится назад, т. е.
слева направо, нижняя заготовка скользит по верхней поверхности
шибера и при крайнем заднем положении шибера попадает на сле-
дующую ступень. При движении ползуна вверх шибер переме-
щается влево и заготовка попадает под собачку 2. При последующем
движении шибера вправо заготовка упирается в кромку собачки 2
и удерживается на месте в момент движения шибера.
При крайнем правом положении шибера заготовка попадает
на следующую ступень, откуда собачкой 3 сталкивается на поверх-
ность 4 корпуса загрузочного устройства и при Последующем ходе
ползуна пресса подается в рабочую зону штампа 5. Описание соб-
ственно загрузочного устройства не приводится, так как оно по-
добно механизму на рис. 314.
Загрузочные устройства с маятниковым движением подающего
звена (механические руки). На рис. 316 показана схема загрузочного
устройства, работающего на Горьковском автозаводе.
Привод руки смонтирован на станине пресса. Механизм привода
через кривошип 21 и тягу 20 соединен с качающимся диском 13
механизма поворота, который установлен спереди на подштамповой
плите. С правой стороны к этой же плите прикреплен шиберный
механизм.
При качании диска 13 рычаг 25 приводит в движение консоль
с захватом 9, заставляя его перемещаться от загрузочного устрой-
ства в рабочую зону штампа и обратно.
Щит управления, смонтированный на станине пресса, имеет две
пневматические кнопки 4 и пневматический кран 8. Последний обес-
печивает работу пресса вместе с рукой, пресса при неподвижной руке
и механической руки при невключенном прессе, что облегчает на-
стройку и наладку. На станине пресса установлен пневматический
клапан 2, приводимый в действие от кулачка 3, который прикреплен
к тормозному диску пресса. Пневматический клапан 2 регулирует
поступление воздуха в золотниковый распределитель, обеспечиваю-
щий управление механизмом привода.
Шиберный механизм работает от сжатого воздуха пониженного
давления (2—3 атм). Механизм, включающий пресс, имеет пневма-
тический цилиндр 17 с реечным штоком, золотник 24, пневматиче-
ские клапаны 2 и 16, распределитель 1 с золотником, вмонтирован-
ным в механизм привода. Пневматический клапан 2, пропуская
воздух в золотниковый распределитель 1, перемещает золотник в
518
1 2 3
Рис. 316. .Механическая рука
крайнее левое положение. Из заводской магистрали сжатый воздух
через золотниковый распределитель поступает в пневматический
цилиндр 17. Поршень со штоком 22, перемещаясь вправо, в конце
хода нажимает на клапан золотника 24, который впускает воздух
через клапан 16 в пневматический цилиндр 7, включающий пресс.
Клапан 16 приводится в действие кулачком 15, укрепленным на
диске 13. Воздух при этом в заводской магистрали через кран 8
попадает в золотник 24.
Как только вал пресса начнет вращаться, пневматический кла-
пан 2 прекращает доступ воздуха в распределитель 1. Под действием
пружины золотник распределителя перемещается в крайнее правое
положение и пропускает воздух в пневмоцилиндр 23, возвращающий
реечный шток в исходное положение. Диск 13 получает качание от
кривошипа 21 через тягу 20, а вращение вала с кривошипом про-
исходит от реечного штока через зубчатое колесо. На диске 13
закреплен кривошип с пружинным буфером 5, соединенным рыча-
гом 25 с захватом 9. При качании диска 13 консоль поворачивается
в направлении рабочей зоны штампа. Консоль с захватом переме-
щается в рабочую зону штампа и выходит из нее во время холостого
хода пресса. Во время рабочего хода пресса консоль с захватом
находится вне рабочей зоны штампа. Захват 9 в положении загрузки
(укладки заготовки в штамп) совершает движение по вертикали
на 2—4 мм вследствие качания подпружиненной плиты 26, на
которую нажимает рычаг 6, работающий от кулачка 12.
Заготовка подается в штамп захватом 9, берущим ее из гнезда,
куда она доставляется из магазина 10 шибером, работающим от
пневматического цилиндра 11. Пневматический цилиндр управ-
ляется от пневмоклапана 14, на который воздействует кулачок
укрепленный на диске 13. Отштампованная деталь удаляется струей
сжатого воздуха.
Захват детали осуществляется электромагнитом захвата 9,
включаемого переключателем 19, на который воздействует кулачок,
сидящий на диске 18.
Если по каким-либо соображениям для захвата заготовок при-
менять электромагнит нельзя, используют рычаг с клещами, ра-
ботающими от пневмоцилиндра.
Описываемую группу загрузочных устройств можно рекомендо-
вать для установки на прессы с числом ходов менее 50 в минуту и
при условии, что ход ползуна пресса более 70 мм.
Еще одна конструкция механической руки показана на рис. 317.
Здесь захватный орган — вакуумный. Механическая рука полу-
чает привод от вала пресса. Работает рука следующим образом.
Подлежащие обработке заготовки загружают в магазин (на рисунке
не показан). Магазин должен быть снабжен подъемным механизмом,
получающим привод от механической руки, с тем, чтобы сохранять
постоянство уровня заготовок относительно захватного органа.
На верхнюю заготовку опускается присос 11, закрепленный на
520
конце трубы. Перемещение присоса в вертикальной плоскости осу-
ществляется от кулачка 8, который поворачивает рычаг 9, а по-
следний перемещает шток 10 с рычагом, несущим трубу при-
соса 11.
Вакуум, необходимый для присоса 11 заготовки, создается за
счет перемещения поршня 3 в цилиндре. Поршень получает переме-
щение от штока-рейки 4, которая, в свою очередь, получает переме-
щение от кривошипного механизма и зубчатого колеса. Полость
разрежения пневмоцилиндра сообщается с присосом 11 шлангом.
Заготовка, захваченная присосом вместе с рычагом, поднимается
и поворачивается в по-
ложение, при котором
она располагается над
матрицей. Поворот ры-
чага осуществляется от
вала пресса через кри-
вошипный диск /, тягу 2,
поводок 5, цилиндриче-
ские зубчатые колеса,
вильчатый рычаг 6, по-
водок-рычаг 7 и кониче-
ские зубчатые колеса.
Когда присос устано-
вится напротив матри-
цы, он опускается; в этот
момент поршень 3 под-
нимается вверх, рычаг 9
через тягу 12 и рычаг 13
открывает клапан 14\
воздух, поступая под
присос, освобождает за-
готовку. Затем все рас-
смотренные движения
Рис. 317. Механическая рука
повторяются, но только в обратном порядке, т. е. подъем присоса,
поворот в положение над магазином, опускание присоса- на заго-
товки и т. д.
Собственно процесс загрузки осуществляется тогда, когда ползун
пресса поднимается вверх, совершая холостой ход, а подготовка
к захвату и захват осуществляются, когда ползун пресса опускается
вниз, совершая рабочий ход.
Такие устройства обычно снабжаются еще механизмами для
автоматического удаления отштампованной детали.
Опыт эксплуатации подобного загрузочного устройства показы-
вает, что производительность пресса при условии, что ползун делает
не более 60 двойных ходов за 1 мин, может быть доведена до 16—
18 тыс. деталей за 7 ч. При этом возможно обслуживание нескольких
прессов одновременно.
521
Револьверные механизмы подачи. Револьверные механизмы по-
дачи получили широкое распространение на отечественных и зару-
бежных заводах. Существует большое число конструкций универ-
сальных револьверных подач, отличающихся в основном друг от
друга способом сообщения периодического вращения револьвер-
ному диску и способом фиксирования и блокировки правильности
поворота.
Периодическое вращение револьверного диска осуществляется
храповым, мальтийским, фрикционным и другими механизмами.
В настоящее время наиболее широкое распространение на заводах
получили револьверные механизмы подачи, у которых периодиче-
ское вращение револьверного диска осуществляется храповым ме-
ханизмом.
В револьверном механизме подачи (рис. 318) револьверный диск 1
получает периодический поворот от вала пресса через палец 2 кри-
вошипного диска 3, тягу 4, рычаги 5, 6 и ползушку 7 с собачкой 8.
Правильность поворота револьверного диска 1 на требуемый угол
фиксируется штифтом 9, который заходит в контрольное отверстие.
Число контрольных отверстий соответствует числу рабочих гнезд
в револьверном диске. Если штифт не войдет в контрольное отвер-
стие, рычаг 10 и тяга 11 останутся в приподнятом положении, в ре-
зультате чего упор 12 займет такое положение, при котором хво-
стовик поворотной шпонки муфты включения войдет в контакт
с упором и движение ползуна пресса прекратится. Если же штифт
войдет в отверстие, хвостовик шпонки не встречает на своем пути
упора 12 и ползун пресса совершает перемещение.
Вывод штифта из отверстия револьверного диска, которому пред-
шествует поворот последнего, осуществляется ползушкой 7, ско-
шенный паз которой перемещает планку 13, а последняя через ры-
чаги 14 и 10 перемещает штифт 9.
Для гашения инерционных сил, возникающих в момент поворота
роликового диска, предусмотрен дисковый тормоз постоянного дей-
ствия. Величина тормозного момента регулируется поджатием
пружины.
На рис. 319 показана типовая конструкция револьверного меха-
низма подачи для наклоняемых тихоходных однокривошипных прес-
сов (ГОСТ 9408—60), разработанная ЭНИКМАШем. В этом меха-
низме подачи револьверный диск / получает периодическое враще-
ние от собачки 11, установленной на ползушке 12, получающей
возвратно-поступательное движение от кривошипно-рычажного при-
вода 9 (конструкция этого привода аналогична конструкции при-
вода предыдущего механизма подачи). Для остановки револьверного
диска на исходной позиции предусмотрена собачка 10, заскакиваю-
щая в вырез диска под действием пружины, размещенной в кор-
пусе 8. Вывод собачки 10 из диска осуществляется роликом, уста-
новленным на ползушке 12, который, приходя в контакт с хвостовой
частью собачки, поворачивает ее.
522
При повороте револьверного диска инерционные силы гасятся
дисковым тормозом постоянного действия. Тормоз состоит из диска 2
с пластиной Ферродо, который прижимается к револьверному диску
пружиной 6, размещенной в стакане 7. Через штифты 3 тормозной
диск связан с корпусом 5 тормоза, а этот корпус, в свою очередь,
закреплен в корпусе 4 револьверного диска. Такая конструкция
дискового тормоза позволяет регулировать величину тормозного
момента без снятия револьверного диска. Чтобы предотвратить
поломку механизма подачи в случае, если револьверный диск по
какой-либо причине не будет повернут на требуемый угол, преду-
523
смотрен специальный блокирующий механизм (на рисунке показан
штриховой линией). Конструкция блокирующего механизма зави-
сит от типа муфты включения пресса и числа ходов ползуна. В рас-
Рис. 319. Типовой револьверный механизм подачи
сматриваемой конструкции применена электроблокировка, состоя-
щая из двух конечных выключателей.
Рассмотренные типы револьверных механизмов подачи в основ-
ном пригодны для тихоходных прессов. Револьверные механизмы
524
подач с приводом от кривошипного вала или ползуна на быстроход-
ных прессах не могут быть использованы из-за больших сил инер-
ции, возникающих во вращающихся деталях механизма подачи.
В этих случаях может быть с успехом применен револьверный меха-
низм подачи с индивидуальным приводом, разработанный ЦБКМ.
Грейферные механизмы подачи. Простейший тип грейферного
механизма подачи с приводом от вала пресса показан на рис. 320.
Грейферный механизм подачи монтируется на блоке с направ-
ляющими колонками. Направление перемещения заготовок воз-
можно как слева направо, так и справа налево. В первом случае
штамповка производится из ленты или полосы с вырубкой заготовки
на первой позиции, а во втором случае — из штучных заготовок,
загруженных в магазин 15.
Один конец рычага 4 контактируется с профильным кулачком 3,
закрепленным на валу пресса, а другой шарнирно соединен с тра-
версой 18. Кулачок 3 управляет через рычаг 4 перемещением грей-
ферных линеек.
Если штамповка производится из ленты или полосы, предусма-
тривается вставка 5 с амортизатором 6, а пространство для вставки 8
с амортизатором 7 остается свободным для удаления деталей, от-
штампованных на последней позиции.
При штамповке из штучных заготовок вставка 5 с амортизато-
ром 6 удаляются, освобождая провальное пространство, а вставка 8
с амортизатором 7 устанавливаются на свое место. Эти вставки и
амортизаторы взаимозаменяемы.
Рычаг 4, качающийся вокруг оси/, укрепленной в кронштейне 2,
жестко закрепленном на прессе, постоянно прижимается к ку-
лачку 3 пружиной 19.
На рис. 320 показано промежуточное положение грейферных
линеек 11 и 14 с захватами 9 при штамповке из штучных заготовок.
При рабочем ходе ползуна пресса четыре клина 13 отводят пол-
зушки 16 и с ними линейки с прихватами от заготовок, последние
к этому моменту фиксируются рабочим инструментом штампов.
В это же время рычаг 4 под действием выступа на кулачке 3 пере-
двигает линейки слева направо (в исходное положение), а при
окончании продольного движения линейки пружинами 17 переме-
стятся к центру, и захваты сомкнутся вокруг заготовок. При
подъеме ползуна пресса рычаг 4 верхним концом попадает во впа-
дину кулачка и тем самым освобождает линейки 11 и 14, которые
пружинами 19 передвигаются справа налево, а вместе с ними пере-
мещаются и заготовки с позиции на позицию. При этом шибер 10,
соединенный с траверсой 12, переместит из магазина нижнюю
заготовку на первую позицию штамповки. Этот грейферный меха-
низм является универсальным для группы деталей определенной
конфигурации и размеров. Переналадка при переходе с изготовле-
ния одной детали на изготовление другой детали заключается
в смене пакетов штампов и шибера.
525
Рис. 320. Грейферный механизм подача
Бункерные загрузочные устройства. Любое бункерное загрузоч-
ное устройство состоит из ряда механизмов, из которых основными
являются бункер, магазин, отсекатель, питатель, привод. Из при-
веденного перечня следует, что бункерные загрузочные устройства
в отличие от магазинных имеют бункер, т. е. механизм, осущест-
вляющий автоматический захват и ориентацию заготовок, загру-
жаемых навалом, и несколько иначе выполненный'магазин. В даль-
нейшем описывается не все загрузочное устройство, а только меха-
низм захвата и ориентации.
Бункерные загрузочные устройства применяют в массовом про-
изводстве для заготовок небольших размеров.
Механизмы захвата и ориентации бункерных загрузочных
устройств не имеют жесткой кинематической связи с обслуживае-
мым прессом, так как их задачей яв-
ляется ориентация заготовок в про-
странстве, а не во времени.
Механизмы ориентации, применяе-
мые в настоящее время, можно под-
разделить на две принципиально от-
личные группы: с колеблющимся
бункером без захватных органов, так
называемые вибрационные и обычные
механического действия с захватными
и ориентирующими органами.
Вибрационные меха-
низмы ориентации (вибро-
бункеры). Возбудители колебаний бы-
вают электрические, дебалансные,
пневматические и гидравлические.
На рис. 321 показан вибрацион-
ный бункер с электромагнитным воз-
будителем колебаний. Он состоит из
основания /, на котором по окружности смонтированы три наклонно
расположенные пружины 2, выполненные в виде стержней или пло-
ских рессор. На пружинах установлен бункер 3, на внутренней
поверхности которого расположен спиральный лоток 4. Дно бункера
выполнено конусным углом 176—178°, что способствует более интен-
сивному перемещению заготовок в направлении спирального лотка 4.
При подключении катушки электромагнита к источнику тока якорь
6, закрепленный на наружной поверхности дна бункера, притяги-
вается к сердечнику 5 и бункер, закрепленный на наклонных пру-
жинах, немного опускается и поворачивается вокруг вертикальной
оси. Если питание током прекратить, то пружина, а следовательно,
и бункер возвратятся в исходное положение.
В результате колебаний бункера заготовки будут перемещаться
вверх по спиральному лотку. Скорость перемещения заготовок по
лотку, а значит и производительность механизма ориентации (вибро-
527
бункера) определяются характером относительного движения бун-
кера с лотком и заготовки.
Используют два типа режимов работы: с проскальзыванием и
с подбрасыванием.
Выбор режима работы бункера следует производить исходя из
его производительности и конструкции подаваемой детали (заго-
товки).
Производительность вибробункера определяется по формуле
Q — k шт/мин,
где v — средняя скорость движения заготовки по лотку в мм/сек‘,
I — длина заготовки в направлении движения в мм;
k — коэффициент заполнения, учитывающий разрывы в потоке
заготовок, движущихся по лотку.
Конструкции вибробункеров весьма разнообразны и достаточно
подробно освещены в работах (55, 57, 29].
Ниже даны примеры ориентации разнообразных заготовок. Для
ориентации можно использовать наружный контур подаваемых
заготовок, положение их центра тяжести или и то и другое одно-
временно.
На рис. 322 показаны способы ориентации колпачков втулок,
дисков и фасонных пластин.
Колпачки (рис. 322, /) диаметром до d = 60 мм и высотой
I — (0,4 4- 0,95) d должны быть выданы из бункера 2 -в магазин
донышком вниз. Козырек 1, расположенный на высоте 1,1/, сбра-
сывает обратно в бункер заготовки, занявшие на лотке бункера
положение б, г, д. Специальный вырез с язычком k на лотке бункера,
расположенный на расстоянии 0,5d от стенки бункера, позволяет
сбросить обратно в бункер колпачки, расположенные донышком
вверх (положение1 в). Таким образом, после специального выреза
с язычком на поверхности лотка бункера остаются колпачки, имею-
щие требуемую ориентацию (положение а).
Диск (рис. 322, II) диаметром до d — 60 мм и высотой меньше
0,4d должен быть подан в положение образующей цилиндра (на
ребро). Чтобы диски были расположены на лотке в один ряд, участок
лотка К бункера выполнен наклонно под углом 45°. На наклонном
участке лотка (в начале его) имеется бурт высотой 21, а затем 0,8/
(сечения ББ и ВВ). С наклонного лотка диски, расположенные
в один ряд, поступают на участок лотка М, выполненного в виде
спирального желоба (сечения ГГ и ДД). В процессе движения по
этому участку лотка диски занимают требуемое положение.
Плоские Г-образные асимметричные Детали, имеющие одну пло-
скость симметрии (рис. 322, III), и Г-образные должны быть вы-
даны короткой стороной вперед в положении на ребро. Первый
вырез на лотке позволяет сбросить детали, занявшие положения
а, б; второй — детали, занявшие положения в, г, д. Козырек 1
528
п 7
Деталь меняет ориен-
тацию и поворачивается
на ШТ
Рис. 322. Способы ориентации заготовок в вибробункерах
529
сбрасывает детали, расположенные во втором слое. После этого
детали остаются на лотке только в двух положениях. Положение к
правильное, а л — неправильное (исключается при помощи ориен-
тирующего порога). Для ориентации используется смещение центра
тяжести по размеру L. Если деталь идет тяжелой частью вперед,
она проваливается в щель Д (сечение КК), если легкой частью, она
находит на ориентир, а затем, повернувшись на 180° вокруг малой
оси, принимает требуемую ориентацию. Для выдачи детали в поло-
жение «на ребро» лотку после ориентирующего порога придается
винтообразная форма.
Механизмы ориентации механического
действия. По способу захвата и ориентации эти механизмы
подразделяются на:
1) механизмы, в которых захват и ориентация происходят в один
прием;
2) механизмы, в которых захват и ориентация происходят после-
довательно в два и более приемов.
По способу выдачи заготовок механизмы подразделяются;
1) с поштучной выдачей;
2) с порционной выдачей;
3) с непрерывной выдачей.
Средняя производительность механизма ориентации должна
быть больше производительности обслуживаемого пресса.
Возможный в отдельные периоды работы механизма излишек
заготовок поглощается накопителем загрузочного устройства или
удаляется механизмом сброса.
Среднюю производительность механизма захвата и ориентации
(шт! мин) в зависимости от принятого способа выдачи заготовок
рассчитывают по одной из следующих формул:
для механизмов с поштучной выдачей
Q — kZtf,
для механизмов с порционной выдачей
Q = kmnZ~,
для механизмов с непрерывной выдачей
Q = kn^,
где k — коэффициент заполнения;
Z — число захватных органов;
п — число оборотов или двойных ходов захватного органа
в минуту;
т — число заготовок, находящихся в захватном органе;
kn — коэффициент перерывов;
v — скорость движения заготовок в см/мин',
I — размер заготовки, измеренный в направлении движения,
в см.
530
Коэффициент заполнения k зависит от формы подаваемых заго-
товок, конфигурации дна бункера, конструкции захватных орга-
нов, скорости перемещения захватного органа и других факторов и
определяется опытным порядком.
Скорость перемещения захватного органа зависит от способа
захвата и выдачи подаваемых заготовок. В механизмах, где захва-
ченная заготовка свободно выпадает в приемник, скорость переме-
щения захватного органа рассчитывают по времени, затрачиваемому
на захват заготовок, в остальных же случаях — по времени выпада
в приемник.
Размер бункера не оказывает влияния на производительность
механизма захвата и ориентации.
Бункер является не только резервуаром для нахождения заго-
товок. Форма его внутренней полости должна выбираться такой,
Рис. 323. Дисковый механизм с карманами
чтобы она способствовала подготовке заготовок к захвату, т. е.
форма бункера должна лишать заготовки возможно большего числа
степеней свободы.
Уместно указать, что механизмы с возвратно-поступательным и
маятниковым движением захватного органа при всех прочих рав-
ных условиях менее производительны, чем механизмы с вращатель-
ным движением захватного органа.
Ниже приводится описание нескольких механизмов захвата и
ориентации для плоских и полых заготовок, являющихся телами
вращения 1.
Для заготовок, имеющих форму диска или шайбы, используют
механизм захвата и ориентации, показанный на рис. 323. Механизм
состоит из бункера 2, изготовленного из листовой стали, и вращаю-
щегося куполообразного диска 1, имеющего на боковой поверх-
1 Более подробные сведения о бункерных загрузочных устройствах можно
найтн в книгах: А. Н. М а л о в, «Механизация и автоматизация универсаль-
ных металлорежущих станков» (М., Машгиз, 1961) и В. А. Повидайло,
К- И. Беспалов, «Расчет и конструирование бункерных загрузочных
устройств для металлорежущих станков» (М., Машгиз, 1959).
531
пости прямоугольные вырезы (карманы). Глубина вырезов несколько
больше толщины подаваемой заготовки, а ширина больше диаметра.
Заготовки, засыпанные в бункер на поверхность рабочего диска,
западают в вырезы и при вращении диска переносятся в приемник 3,
из которого под действием собственного веса перемещаются в мага-
зин. Если магазин и приемник заполнены, заготовки остаются в вы-
резах диска и перемещаются вместе с ним до тех пор, пока не ока-
жется свободное место в приемнике.
Заготовки в этом механизме выдаются поштучно. Такие меха-
низмы используются для заготовок диаметром менее 50 мм и толщи-
ной более 2 мм.
Для загрузки полых,
круглых и близких к ним
по форме заготовок малой
Рнс. 324. Механизм со щетками
Рис. 325. Механизм с радиальными пазами
высоты, а также плоских заготовок применяются механизмы со
щетками и дисковые механизмы с радиальными пазами.
На рис. 324 показан механизм со щетками. Механизм состоит
из бункера /, приемника 2, рабочая поверхность которого выполнена
по форме подаваемой заготовки, и вращающихся над основанием
бункера щеток 3. Щетки, закрепляемые в щеткодержателе или
в крышке бункера, проталкивают в паз приемника заготовки, заняв-
шие правильное положение. При закреплении в крышке бункера
необходимо предусмотреть привод для вращения крышки.
Механизм дисковый с радиальными пазами (рис. 325) имеет за-
хватный орган в виде наклонно расположенного диска с радиаль-
ными пазами. Заготовки, засыпанные в бункере 1, западают в пазы
диска 2 и при вращении последнего благодаря тому, что он распо-
ложен наклонно, скользят под действием собственного веса и
падают в приемник 3. Чтобы исключить преждевременное выпадание
заготовок во время вращения диска, пазы на некоторой части пути
диска перекрыты планкой 4.
Для колпачков, высота которых больше диаметра, используют
механизмы захвата и ориентации, показанные на рис. 326.
532
Рис. 326. Крючковые механизмы захвата и ориентации
Рис. 327. Механизм захвата и ориентации для колпачков
Крючковый механизм захвата и ориентации (рис. 326, с) полу-
чил особо широкое распространение. В этом механизме колпачки из
бункера 1 скатываются в корпус 2, где захватываются крючками,
расположенными на диске 3. При вращении диска колпачки, за-
хваченные крючками, передаются в приемник 4, откуда и поступают
в магазин. Когда приемник переполнен, диск с крючками авто-
матически останавливается специальным фрикционным меха-
низмом.
В механизме на рис. 326, б вместо крючков колпачки захваты-
ваются штырями 5, наклонно расположенными на внутренней по-
верхности вращающегося кольца 6. Во избежание падения кол-
пачков при подъеме их в верхнее положение под штырями установ-
лена планка 7. Колпачки, сползая со штырей, вначале скользят по
планке 7, а, сойдя с планки, под действием собственного веса падают
в приемник трубки 8, по которой и отводятся в питатель. Если
трубка заполнена колпачками, лишние колпачки выпадают обратно
в корпус механизма.
Механизм на рис. 327 также предназначен для подачи колпачков,
высота которых больше диаметра. Особенность рассматриваемого
механизма состоит в том, что захват и ориентация колпачков выпол-
няются раздельно. Захват производится за наружную поверхность,
а ориентация — по положению центра тяжести. В механизме на
рис. 327, а колпачки, засыпанные в бункер / на поверхность вращаю-
щегося диска 2, устанавливаются вертикально между зубцами до-
нышком вниз или донышком вверх и при вращении диска переме-
щаются к приемнику. Благодаря наклону диска и смещению центра
тяжести колпачка ближе к дну неправильно ориентированные
колпачки выпадают из гнезда между зубцами и скатываются обратно
в бункер. Правильно ориентированные колпачки проходят верхнюю
часть бункера, не выпадая из диска, и в дальнейшем собачкой 3
выталкиваются в приемник 4. Если приемник заполнен, собачка
отводится в сторону растяжением пружины.
В механизме на рис. 327, б колпачки, засыпанные в бункер 5
на поверхность рабочего диска 6, западают в прямоугольные гнезда
(карманы) диска и транспортируются им в верхнее положение к раз-
грузочному окну в отсекающее устройство.
Когда гнездо диска с колпачком находится в верхней части, при-
емник отсекателя 7 принимает в свою выемку колпачок. Во время
прохождения над приемником расстояния между гнездами диска
отсекатель 7, поворачиваясь, закрывает разгрузочное окно, а при-
нятый колпачок передается в ориентирующее устройство 8 для вто-
ричной ориентации.
Конструкция ориентирующего устройства зависит от формы и
размеров подаваемых заготовок. Когда трубка будет заполнена
колпачками, собачка 9 (рис. 327, б), упираясь в столб колпачков,
через систему рычагов 10 и 11, работающих от кулачка 12, не дает
возможности отсекателю 7 повернуться. Загрузочное окно остается
534
А-А
Рис. 328. Секторный механизм захвата и ори-
ентации
закрытым, и колпачки, запавшие в гнезда диска, транспортируются
в диске до тех пор, пока не откроется окно.
Механизмы захвата и ориентации для
стержневых заготовок. Для гладких стержней наиболее
широкое применение по-
лучили секторные диско-
вые механизмы с ради-
альными пазами, диско-
вые с вырезами или, как
их часто называют, с
карманами и вибраци-
онные.
Для стержней с го-
ловками применяют
главным образом сектор-
ные механизмы и меха-
низмы с доской.
На рис. 328 показан
секторный механизм
ориентации. В этом ме-
ханизме захватный ор-
ган (сектор) совершает
около оси 2 колебательные движения. Заготовки из бункера 3, за-
падая в щель сектора /, в момент его подъема в верхнее исходное
положение соскальзывают под действием силы тяжести в прием-
ник 4, а из приемника в магазин. В этих механизмах имеет место
порционная выдача заготовок.
от кривошипа (на рисунке не показан)
МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ШТАМПОВ
В тех случаях, когда отштампованная деталь или отход остаются
в рабочей зоне штампа, затраты времени на их ручное удаление со-
ставляют до 50% оперативного времени. Помимо значительной
затраты времени, ручное удаление может привести к несчастным
случаям, так как руки рабочего находятся в основной рабочей
зоне штампа. Кроме того, не решив проблемы автоматизации удале-
ния отштампованных деталей, нельзя в большинстве случаев при-
ступить к созданию устройств по автоматизации подачи заготовок
в штамп.
Механизмы съема деталей подразделяются на две группы: пнев-
матического действия и механического действия.
Механизмы пневматического действия. Удаление деталей осу-
ществляется путем сдувания их из рабочей зоны штампа струей
сжатого воздуха. Устройство для сдувания состоит из пневмопреры-
вателя, трубки и наконечника. Пневмопрерыватель управляет
подачей сжатого воздуха (под давлением 5—6 ат) из заводской
сети в трубку, а последняя и наконечник направляют струю в штамп,
535
т. е. создают направленное воздействие струи воздуха на удаляе-
мую деталь.
При отсутствии в цехе централизованного снабжения сжатым
воздухом необходимо на прессе смонтировать индивидуальный ком-
прессор, сообщив ему привод от ползуна или вала пресса и криво-
шипного механизма. Такой способ удаления деталей может быть
рекомендован только в исключительных случаях.
Механизмы механического действия. Эта группа механизмов
весьма разнообразна по конструктивному оформлению, что объяс-
няется многообразием форм штампуемых деталей и конструкций
штампов. Последнее обстоятельство затрудняет создание стройной
классификации этих механизмов. Однако для удобства рассмотре-
ния описываемые механизмы условно можно подразделить на две
группы:
1. Необходимое для сбрасывания детали усилие создается
пружиной.
2. Необходимое для сбрасывания детали усилие создается си-
стемой тяг и рычагов, связанных с верхней плитой штампа, ползу-
ном пресса или рабочим валом пресса.
Конструкции этих механизмов описаны в работах [24, 531.
В заключение отметим, что иногда съем деталей сопровождается
их стапелированием (укладкой). В этом случае выбор механиз-
мов съема зависит от места их установки и способа стапелиро-
вания.
Примеры механизации и автоматизации процессов холодной
штамповки были рассмотрены применительно к универсальным
прессам.
В условиях крупносерийного и массового производств наряду
с универсальными прессами широкое применение получают много-
позиционные и специальные прессы, использование которых для
штамповки было рассмотрено ранее (см. гл. IV и VIII).
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ
Автоматические линии представляют собой ряд согласованно
работающих, взаимосвязанных и автоматически управляемых прес-
сов, станков, агрегатов для термической и химической обработки,
транспортных и контрольных механизмов, с помощью которых
производится изготовление деталей, узлов или изделий по заранее
заданному технологическому процессу в строго определенное, уста-
новленное режимами и наладкой время без участия рабочего.
Наряду с автоматическими линиями в штамповочном производ-
стве применяются и автоматизированные линии.
Автоматизированные линии отличаются от автоматических линий
тем, что часть операций (в основном вспомогательных) выполняется
с помощью механизмов, управляемых рабочим, обслуживающим
эту линию.
536
Рис. 329. Схемы расположения прессов
и направление потоков на линиях
Автоматические и автоматизированные линии могут состоять из
прессов или из прессов и оборудования для выполнения не толь-
ко собственно штамповочных операций. Такие линии называют
комплексными автоматическими или автоматизированными ли-
ниями.
Автоматические и автоматизированные линии в зависимости от
конкретных условий их работы и назначения имеют разнообразную
структуру, вид и конструк-
тивное оформление.
По принципу действия ав-
томатические линии могут
быть подразделены на три
группы: с жесткой связью, с
гибкой связью и смешанные.
В линиях с жесткой связью
транспортирующие устройст-
ва, передающие детали с од-
ной рабочей машины (пресса
или другого вида оборудова-
ния) на другую, жестко сое-
динены между собой.
В линиях с гибкой (уп-
равляемой) связью транспор-
тирующие устройства, пере-
дающие детали с одной рабочей
машины на другую, непосред-
ственно между собой не свя-
заны, а включаются в работу
обрабатываемыми деталями.
В линиях со смешанными свя-
зями между отдельными ра-
бочими машинами осуществляется гибкая (управляемая) связь,
а между другими — жесткая.
Автоматизированные и автоматические линии бывают индиви-
дуальные и групповые. На индивидуальных линиях изготовляется
только один типоразмер деталей, а на групповых — несколько
однородных и разных форм и размеров деталей. Очевидно, что
в групповых линиях все устройства и механизмы могут перенала-
живаться с изготовления одной детали на другую. Выбор типа
линии, т. е. индивидуальный, или групповой, зависит от масштаба
производства и в каждом конкретном случае должен быть обосновав
соответствующим технико-экономическим расчетом.
По конструктивному исполнению машин-орудий, участвующих
в изготовлении деталей, линии подразделяются на обычные (перио-
дического действия) и роторные (непрерывного действия). Особен-
ность роторных машин и роторных линий состоит в том, что у них
процессы собственно обработки и транспортировки совмещены.
18 А. Н Малов
537
Линии обычные (периодического действия) отличаются и по
траектории перемещения штампуемых деталей с одной рабочей
машины на другую.
На рис. 329 показано расположение прессов и других машин,
участвующих в изготовлении деталей, и направление потоков на
линиях.
На первой схеме (рис. 329, а) прессы расположены фронтально
в ряд и детали с одного пресса на другой передаются через боковые
окна в станине. На второй схеме (рис. 329, б) прессы расположены
последовательно и детали передаются через передние и задние
проемы пресса. На третьей и четвертой схемах (рис. 329, виг)
прессы расположены фронтально, но передача деталей происходит
по ломаной линии — с одной стороны деталь подается, а с другой
снимается (рис. 329, в) или передача происходит по другой ломаной
линии, по которой деталь подается и снимается с одной и той же
стороны пресса (рис. 329, г). Прессы и другие машины-орудия
располагают не на одной линии (рис. 329, д, е, ж). Передача-деталей
с одной рабочей машины на другую осуществляется по ломаной
линии. Встречаются случаи, когда рабочие машины расположены по
окружности (рис. 329, з).
Для решения вопроса о применении автоматизированных линий
необходимо, во-первых, знать цель, которая преследуется при
использовании* тех или иных механизирующих устройств, и, во-
вторых, произвести технико-экономический расчет возможных ва-
риантов.
Глава НОРМИРОВАНИЕ РАБОТ
одиннадцатая ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВНИ
И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
СЕБЕСТОИМОСТИ ДЕТАЛИ
НОРМИРОВАНИЕ РАБОТ
При установлении технически обоснованных норм времени выра-
' 'ботки на холодную штамповку следует исходить из рацио-
нального технологического процесса и правильной организации
труда.
Рациональный технологический процесс штамповки для данных
производственных условий должен предусматривать:
а) применение прессов соответствующей мощности и габаритных
размеров, находящихся в исправном состоянии;
б) применение правильно сконструированных штампов, соот-
ветствующих требованиям выполняемой работы;
в) наличие рациональной наладки оборудования, соответствую-
щей его паспортным данным и учитывающей передовой производ-
ственный опыт.
Правильная организация труда должна предусматривать:
а) оснащение рабочих мест удобно расставленной производ-
ственной мебелью;
б) экономически целесообразное в данных условиях распределе-
ние труда между производственными и обслуживающими рабочими:
наладку прессов и штампов производят наладчики, подноску заго-
товок к рабочему месту — подсобные рабочие и т. д.;
в) применение наиболее рациональных ручных приемов при
штамповке, обеспечивающих наименьшее физическое напряжение
штамповщика и сокращающих затраты времени;
г) нормальные санитарно-гигиенические условия на рабочем
месте (освещенность, чистота, температура и т. д.) и соблюдение
требований техники безопасности;
д) проведение инструктажа для штамповщика и приемка вы-
полненной работы непосредственно на рабочем месте;
е) организованное обслуживание рабочих мест всем необходи-
мым для бесперебойной работы.
Норма времени на холодную штамповку состоит из нормы под-
готовительно-заключительного времени Тп.з и нормы штучного
времени Тш.
Подготовительно-заключительное время включает время на по-
лучение производственного задания, ознакомление с ним и сдачу
18’
539
контролеру выполненной работы. В тех случаях, когда переналадка
пресса на новую операцию выполняется штамповщиком или произ-
водится наладчиком с участием штамповщика, время на установку
и снятие штампов включается в норму подготовительно-заключи-
тельного времени штамповщика.
Величина подготовительно-заключительного времени зависит от
типа пресса, штампа и его габаритных размеров, а также от вспо-
могательных устройств, участвующих в процессе штамповки.
В условиях массового производства подготовительно-заключи-
тельное время отсутствует и норма времени на операцию включает
только штучное время.
При расчете нормы штучного времени на холодную штамповку
необходимо учитывать следующее:
а) тип пресса и число двойных ходов ползуна пресса в минуту;
б) габаритные размеры или вес заготовки (ширина исходной
полосы, габаритный размер штучной, заготовки);
в) шаг подачи исходной полосы или ленты (при операциях
вырубки);
г) способ установки и фиксации заготовки в штампе (по упорам,
в трафарет, на фиксирующие штифты и т. д.);
д) способ включения пресса (педалями, кнопкой, рычагами);
е) количество и характер ручных приемов, необходимых для
выполнения заданной операции.
В зависимости от того, производится ли штамповка на прессах
из полосы, ленты или штучной заготовки с ручной или автоматиче-
ской подачей, изменяется содержание работы штамповщика
(табл. 84). Соответственно этому видоизменяются расчетные фор-
мулы, по которым определяется норма штучного времени:
при штамповке из штучной заготовки с автоматической подачей
Тш = Токг мин\
при штамповке из штучной заготовки с ручной подачей
Тш ~ (^о + ^+^ + ^вз+^+^вв)^! MUH',
при штамповке из полосы с автоматической подачей
ГГ __ ('Г I ^ва\ t,
1 ш ' Z ti\ /
при штамповке -из ленты с автоматической подачей
tBi (»г + О + С, + + iet («а ~ О + ^,
kx мин,
%п (П1 + пг)
при штамповке из ленты или полосы с ручной подачей
/ t д п% t —j- / -j- t (п^ — 1) t д -р t.
гтл I rrt । Oj " 1 о g । 0g * о4 ' Л z • о 5 1 t
* UL ---- I/ 0 I
kv мин\
Znnz
540
Таблица 84
Содержание работы при штамповке в инструментальных штампах
Наименование элементов операции Цикл обработки
не автомати- зированный автоматизированный
пол- ностью частично
Штамповка из ленты Загрузка Установка рулона ленты в приспо- собление пресса (катушку или бунто-
держатель) Вытяжка конца ленты и заправка ее в штамп до постоянного или времен- X X X
ного упора X X X
Включение пресса на рабочий ход . . . Обработка X X X
Штамповка Продвижение ленты на шаг штам- X X X
ПОВКИ Разгрузка X X
Удаление ленты Снятие отхода с наматывающей ка- X — —
тушки Штамповка из полосы Загрузка X X X
Взятие полосы и поднос ее к прессу X —- X
Смазка полосы Установка полосы в штамп, подача X — X
до постоянного или временного упора Обработка X X
Включение пресса на рабочий ход . . X X X
Штамповка Продвижение полосы на шаг штам- X X X
ПОВКИ Разгрузка Удаление отштампованной детали из X X
штампа . Удаление отхода полосы (высечки) из X — X
штампа X
541
Продолжение табл. 84
Наименование элементов операции Цикл обработки I
не автомати- зированный автоматизированный
пол- ностью частично.
Штамповка из штучных заготовок Загрузка Взятие заготовки и поднос ее к прессу и установка в штамп Смазка штампа или заготовки .... Обработка Включение пресса на рабочий ход . . Штамповка Разгрузка Удаление детали и отхода или только детали (отхода) X X X X X X X X X X
Примечания: 1. При неавтоматизированной штамповке из по-
лосы или ленты цикл обработки, состоящий из элементов «включить
пресс, штамповать, передвинуть полосу (ленту) на шаг штамповки»,
повторяется соответственно числу шагов штамповки в полосе (ленте), а
при автоматизированной штамповке учитывается только время на элемент
«штамповать», так как остальные элементы из цикла обработки осуще-
ствляются специальными механизмами при возврате ползуна в исходное
положение.
2. При штамповке в комбинированных штампах последовательного
действия независимо от степени автоматизации цикла обработки необхо-
димо учитывать надбавку на первые удары (число их зависит от раскроя
и числа переходов для получения детали), при которых не получается
готовой детали.
3. При использовании специальных механизмов для автоматической
подачи элемент «установить полосу (ленту) в штамп, подача до постоян-
ного или временного упора» должен включать захват полосы (ленты)
механизмом подачи. Время, затрачиваемое иа захват полосы (ленты) ме-
ханизмом подачи, устанавливается с учетом способа захвата (клещами,
валиками или крючком).
4. В цикл обработки при штамповке из полосы (ленты), если штам-
пуемая деталь выталкивается на поверхность штампа, а не проваливается
через отверстие, необходимо дополнительно включить элемент работы
«сбросить (удалить) отштампованную деталь». При автоматическом цикле
этот элемент не учитывается, так как осуществляется специальными ме-
ханизмами во время обратного хода ползуна пресса.
5. Если штамповка из полосы осуществляется с ее поворотом, то
цикл загрузки и обработки надо повторить дважды и дополнить элемен-
том «перевернуть полосу на обратную сторону».
6. Если штамповка осуществляется из пакета полос (многослойная
щтамповка), необходимо учесть дополнительное время на «складывание
нескольких полос в пакет». Двухслойная штамповка применяется и для
штучных заготовок.
542
где То — основное время на одну деталь в мин;
te± — вспомогательное время на включение пресса на
рабочий ход в мин-,
— вспомогательное время на взятие заготовки (полосы)
и подноску ее к прессу или на взятие рулона ленты и
установку его в приспособление пресса в мин-,
1в3 — вспомогательное время на установку заготовки (по-
лосы, ленты) в штамп в мин;
— вспомогательное время на передвижение полосы или
ленты на шаг штамповки в мин;
1в. — вспомогательное время на удаление отходов заго-
товки, полосы или ленты от штампа в мин;
tB& — вспомогательное время на извлечение детали из
штампа и откладывание ее на место в мин;
kr — коэффициент к оперативному времени, учитывающий
время на обслуживание рабочего места, отдых и
естественные надобности;
Zn — число деталей, получаемых за один двойной ход
ползуна пресса;
и п2 — соответственно число ходов ползуна пресса на одну
полосу или ленту при работе с автоматической и
с ручной подачами.
Формулы для определения штучного времени даны в общем
виде и в зависимости от конкретных условий работы могут быть
видоизменены за счет включения новых элементов, например «сма-
зать полосу», «смазать штучную заготовку», «повернуть или перевер-
нуть заготовку» и т. д. или исключения отдельных элементов, если
они перекрываются во времени. Например, при вырубке или вытяж-
ке на провал отсутствует элемент «изв'лечь деталь из штампа» и др.
При штамповке работа может осуществляться:
а) одиночным ударом с ручной подачей заготовки в штамп и
ручным удалением отштампованных деталей;
б) на автоматическом цикле (на самоходе), т. е. когда все приемы,
входящие в цикл обработки (подача заготовок, собственно штам-
повка, удаление отштампованных деталей и другие), осуществляются
автоматически без непосредственного участия рабочего.
Помимо перечисленных основных вариантов работы, могут быть
и промежуточные, т. е. когда часть работы выполняется вручную,
а часть автоматически. Например, пресс работает на самоходе,
а загрузка заготовок ручная или работа производится одиночными
ударами, но выключение пресса происходит автоматически и т. д.
Работа на автоматическом цикле (на самоходе) и при ручной
загрузке при штамповке деталей из полосы возможна, если время
одного двойного хода ползуна пресса t0, которое может быть исполь-
зовано на выполнение ручных приемов, больше времени, необхо-
димого для выполнения приемов «передвинуть полосу на шаг» и
«снять деталь со штампа», т. е. если t0 > + te6-
543
При работе на провал затраты вспомогательного времени 4е
отсутствуют. Работа пресса на самоходе будет возможна, если
t > t,,.
о 4
Работа пресса на самоходе при штамповке из штучных заготовок
с ручной подачей возможна при условии, что
to tet + + tet-
Во всех случаях, когда отдельные элементы вспомогательной
работы при соблюдении соответствующих правил техники безопас-
ности могут быть выполнены штамповщиком во время автоматиче-
ской работы пресса, продолжительность их должна исключаться
из нормы штучного времени.
Для расчета нормы штучного времени по приведенным выше
формулам при штамповке из полосы или ленты необходимо предва-
рительно определить число ходов ползуна пресса, требуемое на
одну полосу или ленту.
Число ходов ползуна пресса с автоматической подачей или
с ручной подачей п2 для указанных формул определяется как част-
ное от деления количества деталей Z, получаемых из одной полосы
или ленты, на количество деталей, получаемых за один двойной ход
, Z
ползуна пресса Z„, т. е. =-.
При штамповке из ленты с автоматической подачей после подачи
ленты в штамп часто оказывается необходимым некоторое количество
деталей штамповать с ручной подачей до момента перехода на авто-
матический цикл работы. Число двойных ходов п2 ползуна пресса,
совершаемых при ручной подаче ленты, должно определяться в
каждом конкретном случае в зависимости от типа штампа, кон-
струкции механизма подачи, числа переходов, способа раскладки
заготовок на ленте и др. При этом общее число двойных ходов
п1 + п2 ползуна на одну ленту будет также равно .
Число деталей Z, получаемых из полосы или ленты, зависит
от габаритных размеров детали, длины и ширины полосы (ленты),
принятого способа раскладки деталей на полосе (ленте) и конструк-
ции механизма подачи, если штамповка происходит с автоматиче-
ской подачей. Формулы для расчета числа деталей Z приведены
в табл. 7. Получаемые по этим формулам величины следует округ-
лять до целого числа в меньшую сторону.
Основное (машинное) время на одну деталь
в зависимости от условий штамповки определяется по формулам:
из штучной заготовки с автоматической подачей
— trk, — —k, мин',
из штучной заготовки с ручной подачей
Т„ = tokK — — kR МИН',
и и о fl & *
544
из полосы с автоматической подачей
То = мин;
t'ti t-nJ1
из ленты с автоматической подачей
Т tpnl + ^<ЛбЯ2 ”1 + ^ВП2 мни-
° Zn («х + «2) - Z„ («Х + па) п мин'
из ленты или полосы с ручной подачей
То = = А- мин,
0 Zn Znn
где t0 — основное время на один двойной ход ползуна пресса в мин;
k3 — коэффициент к основному времени, учитывающий застре-
вание подаваемых заготовок в загрузочных устройствах
и составляющий 1,02—1,05;
п — число двойных ходов пресса в минуту;
ke — коэффициент увеличения времени одного двойного хода
ползуна пресса при работе одиночными ударами, за-
висящий от конструкции муфты включения:
Муфта включения ke
Фрикционная........................... 1,05
Однокулачковая........................... 1,50
Двухкулачковая........................... 1,25
Трехкулачковая............................1,17
Четырехкулачковая....................... 1,13
Вспомогательное время при холодной штамповке
зависит от характера выполняемой операции, способа включения
пресса на рабочий ход, типа штампа, вида и размеров заготовки,
степени автоматизации процесса.
Продолжительность отдельных элементов вспомогательной ра-
боты при штамповке из ленты или полосы приведена в нормати-
вах [41].
При нормировании вспомогательной работы, выполняемой штам-
повщиком, следует тщательно определить ее содержание. Для
наиболее распространенных способов штамповки оно приведено
в табл. 84. При этом необходимо учесть возможность выполнения
отдельных элементов работы во время движения ползуна пресса,
т. е. перекрытия.
В формулах (второй — пятой) штучного времени не учтены такие
элементы работы, как смазывание поверхности полосы или заго-
товки перед штамповкой, а также перевертывание или поверты-
вание их.
Время обслуживания рабочего места вклю-
чает время на получение сменного задания и указаний мастера,
подналадку пресса и штампа на протяжении рабочего дня, смену
штампа и уборку рабочего места.
545
При расчете нормы время обслуживания рабочего места опреде-
ляется в процентах от оперативного времени.
Время перерывов на отдых и естествен-
ные надобности устанавливается в зависимости от номи-
нального усилия пресса в процентах от оперативного времени [41].
Норма штучного времени на холодную штамповку
в общем виде определяется по формуле
Гш = (Т0+Тв)А1,
где Те — вспомогательное время на одну деталь в мин, величина
которого с учетом изложенного выше и в зависимости
от способа штамповки рассчитывается по приведенным
выше формулам.
Значение коэффициента kr, учитывающего время на обслужива-
ние рабочего места, отдых и естественные надобности, устанавли-
вается по нормативам [41].
В условиях мелкосерийного и опытного производства штамповку
по элементам плоских и изогнутых деталей небольших размеров
из листовых материалов производят при помощи набора универ-
сальных штампов.
Штамповка по элементам производится на специальном участке,
оборудованном небольшими прессами, на которых постоянно уста-
новлены перечисленные универсальные штампы. При переходе на
штамповку другой детали производится настройка штампа.
Общее время штамповки детали при штамповке по элементам
будет равно сумме времени, затрачиваемого на штамповку элемен-
тов, составляющих штампуемую деталь. Норма времени штамповки
каждого из элементов детали состоит из нормы подготовительно-
заключительного времени Тп.3 и нормы времени Тш. Учитывая
специфику мелкосерийного и опытного производства, время на
настройку штампа, являющееся одним из элементов подготовитель-
но-заключительного времени, включается в норму времени штам-
повщика.
При работе на гильотинных ножницах резание заготовки неза-
висимо от длины реза выполняется за один рабочий ход. Раскрой
материала производят преимущественно по переднему, заднему и
боковым упорам.
В практике встречается раскрой по разметке (риске) и свободный
(обрезка отходов).
Обрезку кромок листа, раскрой листа на полосы, полос на штуч-
ные заготовки (карточки), обрезку углов производят исключи-
тельно по прямой линии.
Применение съемных упорных угольников в сочетании с обыч-
ными упорами позволяет получать не только заготовки типа прямо-
угольника, но и более сложные фигуры, ограниченные прямыми
линиями.
546
Основными техническими характеристиками гильотинных нож-
ниц являются толщина разрезаемого металла, просвет между стой-
ками станины, определяющий максимальную длину реза, макси-
мальное расстояние от плоскости реза до заднего упора, определяю-
щее ширину заготовки, отрезаемой по упору; число ходов ножа
в минуту.
Норма времени на резку на ножницах состоит из подготовитель-
но-заключительного времени Тп.3 и нормы штучного времени Тш.
Подготовительно-заключительное время включает время на
получение производственного задания, ознакомление с ним и сдачу
контролеру выполненной работы. В тех случаях, когда переналадка
ножниц на новую операцию резки выполняется резчиком или на-
ладчиком с участием резчика, время на переналадку включается
в норму подготовительно-заключительного времени.
Данные о продолжительности подготовительно-заключительного
времени в условиях серийного производства приведены в работе [41].
При расчете нормы штучного времени на резку листов, полос
и штучных заготовок на гильотинных ножницах необходимо учи-
тывать следующие факторы: число двойных ходов ножниц в минуту;
размеры обрабатываемого листа (полосы) и число полос (заготовок),
получаемых из одного листа (полосы); способ фиксации листа (по-
лосы, заготовки); способ включения ножниц; количество и характер
ручных приемов, необходимых для выполнения операции.
Норма штучного времени на резку на гильотинных ножницах
рассчитывается по формуле
Тш = То + Тв + Тобс + Тотд
или
Т'ш = (Л + Л)^-
Учитывая, что величина основного времени То незначительна
и постоянна для данного типа ножниц (зависит только от числа
двойных ходов), расчет нормы штучного времени следует произво-
дить либо по нормативам оперативного времени, либо по нормати-
вам штучного времени в целом на операцию.
Таблица 85
Число рабочих, обслуживающих гильотинные ножницы
при разрезе листов
547
Количество рабочих, обслуживающих ножницы, зависит от
веса листа и способа включения ножниц и может быть принято по
табл. 85.
Рис. 330. Деталь
Согласно условиям штамповки по
Пример. Рассчитать норму времени на вырубку планки (рис. 330) из стальной
полосы. Производство серийное. Размер полосы 2 X 46 X ЮО мм, число рядов
по ширине полосы — 1; шаг продвиже-
ния полосы равен 43,2 мм; число дета-
лей из полосы п3 = 23; подача полосы
в штамп ручная; пресс кривошипный
давлением 25 Т; число двойных ходов
120 в минуту; система включения прес-
са — муфта с тремя кулачками; пус-
ковое устройство — педаль; штамп вы-
рубной, закрытый с упором; положение
рабочего — работа производится сидя,
табл. 84 устанавливается содержание
работы.
Содержание работы;
а) взять полосу и поднести ее к прессу;
б) установить полосу в штамп, подать ее до постоянного упора;
в) включить пресс на рабочий ход;
г) вырубить (штамповать);
д) продвинуть полосы на шаг штамповки;
е) удалить отход полосы
Расчет нормы штучного времени в соответствии с установленным содержа-
нием работ производится по формуле
tg -f- Л. 4~ “1“ (^2 — 1) ^я-
rrt I 6j Л * Dg 1 Од • 04 ' Л ' • П
*01
kv
Вспомогательное время t на извлечение детали из штампа и установку ее
на место в давной операции отсутствует. Составляем табл. 86 определяемых
величин.
Таблица 86
Определяемая величина Значение Определяемая величина Значение
Основное время То в Продвинуть полосу на
мин Включить пресс на ра- 0,09 шаг штамповки Л в мин в 4 Удалить отход полосы tg 0,009
бочий ход t. в мин . . в1 Взять полосу и под- 0,01 в мин ........... . Число деталей, получае- мых за один двойной ход 0,005
нести к прессу tg в мин 0,012
Установить полосу в штамп, подав ее до упо- пресса, Ztl в шт Коэффициент к оператив- ному времени, учитываю- 1
pa, t„ в мин г 63 0,02 щий время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, 1,12
548
Необходимые для расчета данные определяются gs соответствующих норма-
тивов:
Г = (о 009 + °’01 ‘23 + 0,012 + 0,02+ °’009 ‘ 22+°'005^ 1 12 =
ю \ ’ 23 /
= (0,009 4-0,02) 1,12 == 0,033 мин.
Норма выработки в смену
РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ
Комплексным показателем, оценивающим эффективность вся-
кого процесса в целом и учитывающим все трудовые затраты,
является себестоимость изделия.
В зависимости от состава затрат, включенных в себестоимость,
различают заводскую и цеховую себестоимости.
Для сравнения возможных вариантов технологических процес-
сов пользуются цеховой себестоимостью. При расчете цеховой себе-
стоимости штампуемых деталей можно не учитывать тех затрат,
которые не зависят от технологического процесса и остаются неиз-
менными в сопоставляемых вариантах (затраты на ремонт и аморти-
зацию зданий, сооружений и инвентаря, заработную плату цеховых
работников, внутрицеховой транспорт и др.), т. е. определять тех-
нологическую себестоимость.
Технологическая себестоимость штампуемой детали Ст в общем
случае выражается следующей зависимостью
Ст ~ См +£в + £о<У + +СН,
где См — стоимость исходного материала, идущего на изготовле-
ние детали;
С3 — заработная плата производственных рабочих, приходя-
щаяся на одну деталь;
Св6 — стоимость эксплуатации оборудования, отнесенная к
одной изготовляемой детали;
Сщ — стоимость комплекта штампов и другой специальной
технологической оснастки, используемой при изготов-
лении детали;
Сн — стоимость наладки технологической оснастки и оборудо-
вания на одну деталь.
Все слагаемые (кроме материала) при определении себестоимости
детали могут быть представлены как сумма затрат по отдельным
операциям, т.'е.
СТ = СМ+±СТ,
1 По этой зависимости рассчитывают не только стоимость детали, но и сто-
имость отдельно взятой операции.
549
где С' — сумма затрат по отдельным операциям по элементам се-
бестоимости С3, С„б, Сш, Сн, .
п — количество операций, необходимых для изготовления
детали.
Расчет отдельных слагаемых технологической себестоимости
детали производится по следующим формулам.
Стоимость исходного материала
См — mu — qv,
где т — вес расходуемого материала в кг (черный вес), определяе-
мый при помощи соответствующих расчетов заготовок и
раскроя исходного материала;
и — цена 1 кг материала определяется по ценнику на мате-
риалы в руб.;
q — вес утилизируемых отходов в кг;
v — цена 1 кг утилизируемых расходов в руб.
Для упрощения предварительного расчета стоимости материала
иногда не учитывают возврат средств от реализации отходов,
т. е. расходы на материал подсчитывают по формуле
См = ти.
Расходы на заработную плату основных производственных
рабочих составляют
С3 — 1 + 10q) ,
где Q — часовая тарифная ставка рабочего в соответствии с раз-
рядом, по которому классифицируется работа на дан-
ной операции, в руб.;
Тш. к — норма штучно-калькуляционного времени в ч;
р — начисление на заработную плату в % (эти расходы
составляют 12—14%).
Стоимость эксплуатации оборудования находим из выражения
СOg —
где Ао — затраты на амортизацию оборудования в руб.;
Тр — затраты на ремонт и текущее обслуживание в руб.;
Вс — затраты на сжатый воздух в руб.;
Эв — затраты на силовую электроэнергию в руб.;
— затраты на амортизацию и обслуживание производствен-
ной площади в руб.
Перечисленные затраты можно определить делением расчетных
или фактических данных за какой-либо отрезок времени эксплуа-
тации оборудования на число выпущенных деталей за тот же отре-
зок времени.
550
Стоимость технологической оснастки (штампов, специальных
устройств и т. д.) составляет
р ___ СЫ> 4“ Cf JJ ГУ
При расчете затрат на технологическую оснастку следует учи-
тывать, что иногда требуются дублеры технологической оснастки,
предназначенные для замены основной оснастки при ее поломке,
длительном ремонте и т. п.
В тех случаях, когда годовая программа выпуска деталей зна-
чительно меньше полной стойкости штампов, расчет Сш производится
по формуле
С ,гкгн
'-'из ~г Ь гр
J в
ЦА,
где Сиз — стоимость проектирования и изготовления технологи-
ческой оснастки в руб.;
С — стоимость одного восстановления оснастки в руб.;
Т — стойкость оснастки до полного износа в штуках деталей;
f — количество восстановления до полного износа;
Тв — стойкость штампа между ремонтами в штуках деталей;
Н — число лет выпуска;
Ns — годовая программа выпуска в шт.;
Цд — стоимость 1 кг лома оснастки в руб.;
Вл — вес лома оснастки в кг.
Указанный расчет приведен для случая использования специаль-
ной оснастки (штампов).
Если эксплуатируются универсальные штампы (штамповка по
элементам), затраты на технологическую оснастку (штампы) рас-
считываются по формуле
р ____ Сиз ~Ь гр ___ Г Г п
^Ш.у — 7 Ш.к
где К — срок погашения стоимости штампо-лет (для универсаль-
ных штампов 2—10 лет);
Fd — действительный годовой фонд работы оборудования в
станко-часах;
— коэффициент загрузки штампа во времени, учитывающий
степень использования данного штампа за время его
эксплуатации.
Расходы на настройку можно найти из выражения
Сн — ри^п.з ( Чг 1Оо) | П^’
где Ск — расходы на настройку в руб.;
/„ — часовая заработная плата настройщика (наладчика)
в руб.;
551
Tn.s — норма подготовительно-заключительного времени в мин\
р — начисления на заработную плату в %;
п± — число партий, на которое разбивается общее количество
деталей, подлежащих изготовлению;
g — коэффициент, учитывающий переналадки, вызываемые
заменой оснастки в процессе обработки деталей.
Для серийного производства коэффициент g может быть принят
1,1—1,3. В тех случаях, когда обработка детали может быть вы-
полнена различными способами, следует определить, какой из
вариантов технологического процесса при заданном числе изготов-
ляемых деталей дает наименьшую себестоимость. Если технологи-
ческая себестоимость детали при различных вариантах технологи-
ческого процесса существенно не отличается одна от другой, сле-
дует выбрать тот вариант, который дает более высокую производи-
тельность труда. Если часть затрат в технологической себестоимости
не изменяется в принятом варианте, обработку в зависимости от
количества изготовляемых деталей (С„, С3, Соб) обозначить через А,
а долю затрат в себестоимости, изменяющихся пропорционально
изменению программы N годового выпуска деталей (Сш, Сн), через
В, то себестоимость единичной детали определяется из выражения
£ =
Величина годовой программы, при которой себестоимость двух
сравниваемых вариантов будет одинаковой, условно называется
критической программой выпуска детали и может быть определена
из равенства
Сд1т =Cl или + = +
откуда
TV = В?
1 КР
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Механические свойства листовой стали, применяемой
в холодной штамповке
Сопроти- Предел Относи-
Наименование стали Марка стали вление срезу оср в кГ/мм2 прочности °в в к Г/ял2 удлинение 6 В % (не менее)
О ся 1 О О
Тонколистовая углеро- Ст. 1 28—34 32—40 33—28
дистая обыкновенного Ст. 2 29—36 34—42 31—26
качества (ГОСТ 380—60, Ст. 3 33—40 38—47 25—21
группа А; ТУ по ГОСТу Ст. 4 36—45 42—52 23—19
501—58); 5 = 0,5 -г- 4 мм Ст. 5 43—53 50—62 19—15
Ст. 6 52—62 60—72 14—11
Ст. 7 5=60 5=70 10-8
Тонколистовая углеро- 08кп 25 5:30 35
дистая качественная кон- 08 28 33 33
струкционная (ГОСТ Юкп 27 32 33
1050—60, группа 1; ТУ 10 29 34 31
по ГОСТу 914—56); 15кп 31 36 29
5 = 0,2-5-4 мм 15 32 38 27
20кп 33 39 27
20 36 42 25
25 39 46 23
30 43 50 21
35 46 54 20
40 49 58 19 -
45 52 61 16
50 54 64 14
610
Листовая низколегиро- 15ГС, 14ХГС,
ванная конструкционная 10ХГ2СН, 12ХГН 43 50 18
(ГОСТ 5058—65); 15ХСНД (СХЛ-1)
S = 4-5- 10 мм 10ХСНД (СХЛ-4), МХГ2Н, 14ГНД 1 « 54 16
553
Продолжение приложения 1
Наименование стали Марка стали Сопроти- вление срезу аср в кГ1ммъ Предел прочности ав в кГ/мм2 Относи- тельное удлинение - б в % ; (не менее)
^10
Тонколистовая легиро- 60Г 47—58 55—80 14
ванная конструкционная 65Г 51—72 60—85 12
(ГОСТ 1542—54, 2672— 70Г 55—76 65—90 10
60); S = 0,5 -i- 4 мм 10Г2А 34—49 ' 40—58 22
25ХГСА 42—60 50—70 18
ЗОХГСА 45—64 55—75 16
12Г2А 42—55 50г—65 18
<?б
Тонколистовая высоко- 1X13 34 40 21
легированная коррозион- 2X13 43 50 20
нестойкая и жаростой- 3X13 43 50 15
кая (ГОСТ 5632—61, ТУ 4X13 48 56 15
по ГОСТу 5582—61); Х17 43 50 18
S = 0,8 5 мм, отож- Х25Т, Х28 46 54 17
женная
Тонколистовая высоко- 0Х18Н9 46 54 45
легированная, коррозион- 1Х18Н9 47 55 35
ностойкая и жаростой- 1Х18Н9Т 46 54 40
кая (ГОСТ 5632—61, ТУ 2Х18Н9 51 60 35
по ГОСТу 5582-61); Х18Н12Б 46 54 40
S = 0,8 -J- 4 мм, закален- Х23Н18 47 55 40
ная Х25Н20С2 47 55 35
Х17Н2 94 110 10
2Х13Н4Г9 56 65 40
Тонколистовая элек- Э11, Э12, Э13,
тротехническая кремни- Э31—Э32, | 35 40 —
стая (ГОСТ 802—59); S = 0,2 4- 0,5 мм Э21, Э22 Э41, Э48 43 50
Э310—Э380 55 65 —
Примечания; 1. Для сталей, не указанных в приложении, прини-
мать <зсп — 0,8 -4- 0,86<те.
2. Для стали, наклепанной в результате предыдущих операций, зна-
чения аср и се брать по верхнему пределу.
3. При вырезке и пробивке с d < 10S сопротивление срезу брать по
нижнему пределу.
554
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Механические свойства стальной ленты, применяемой
в холодной штамповке
Наименование Марка или обозна- чение стали Сопроти- вление срезу а в кГ/мм^- Предел прочности °в в кГ/мм2 Относи- тельное удлинение б в %
Лента стальная низко- ом 24—34 28—40 30
углеродистая холодной м 28—40 33—45 20
прокатки (ГОСТ 503— пм 32—44 38—50 10
67); 8 = 0,05 3,6 мм пт 36—48 42—55 4
т 50—70 58-80 Не опре- деляется
Лента стальная холод- 15 28—43 32—50 22
нокатаная из конструк- 38—69 45-80 3
ционной стали (ГОСТ 2284—43); 8 = 0,1 -у- 3 мм (в числителе отожжен- 20 28—47 32—55 20
43—73 50—85 2
ная, в знаменателе на- гартовавная) 25 30—52 35—60 18
47—77 55—90 2
35—56 40—65 16
30—35 56—82 65—95 2
40—45 38—60 45—70 15
56—90 65—105 2—1,5
50—60 38-65 45—75 12
64—95 75—110 1,5
65—70 38—65 45—75 10
64—100 75-115 1
Лента стальная холод- У 7, У7А, У8, У8А
нокатаная из конструк- 60Г, 65Г, У9, У9А, | 56 s£65 S&20
ционной и пружинной У10, У10А, У11
стали (ГОСТ 2283—57); У11А, У12, У12А,
8 = 0,1 -у- 3,0 мм (после низкого отжига) У13, У13 А, 60С2, 60С2А, ' | 65 75 10
65С2ВА 50ХФА 77 90 10
Х05, 85ХФ 82 95 —
Лента холоднокатаная 1X13 (М) 35 40 21
из высоколегированной 2X13, 3X13 (М) 43 50 20
коррозионностойкой и 1Х18Н9 (М) 46—50 54—58 35
жаростойкой стали ( (ПН) 69 80 20
(ГОСТ 4986—65), 8 = 0,1 -Г 2,0 мм 2Х18Н9 1 (Н) 1 (ОМ) 86 100 100 115 13 8
1Х18Н9Т (М), 1Х18Н10Т (М), | 46 54 40
0Х18Н12Б(М)
Х23Н18 (М) 50 58 45
555
Продолжение приложения 2
Наименование Марка или обозна- чение стали Сопроти- вление срезу аср в кГ/ммг Предел прочности «в в кГ!мм* Относи- тельное удлинение б в %
Лента холоднокатаная рулонная из электротех- нической стали (ГОСТ 9925—61), S = 0,05 0,2 мм и S = 0,2 0,5 мм 3310—3380 52 60 —
Примечания: 1. Для сталей, не указанных в приложении, при- нимать сср = 0,8 4- 0,86ае. 2. Для стали, наклепанной в результате предыдущих операций, зна- чения 0ср и сд брать по верхнему пределу.
ПРИЛОЖЕНИЕМ
Механические свойства листовых и ленточных цветных
металлов и сплавов, применяемых в холодной штамповке
Наименование металлов и сплава ; Состояние Марка Сопроти- вление срезу сср в кГ[мм* Предел прочности °в в кГ/мм* Относи- тельное удлинение б в %
Мягкая холод- Л68 26 30 40
нокатаная Л62 ЛС50-1 26 30 30 35 35 25
Полутвердая Л68 30 35 25
Латунь холодно- катаная Л62 33 38 20
Твердая Л68 34 40 15
ХОЛОДНО- Л62 36 42 10
катаная ЛС59-1 40 45 5
Латунь Мягкая ЛМц58-2 34 39 30
марта нцо- Полутвердая 40 45 25
вистая Твердая 52 60 3
Бронза оло- Мягкая Бр. ОФ 6,5-0,25 26 30 38
вянно-фос- Твердая Бр. ОЦ 4-3 48 55 5
форсистая и олбвянно- цинковая Особо твердая 50 65 2
556
Продолжение приложения 3
Наименование металлов или сплава Состояние Марка Сопроти- вление с₽езу Gcp в кГ/мм* Предел прочности °в кГ/мм2 Относи- тельное удлинение 6 в %
Бронза алюминие- вая Отожженная Неотожженная . Бр. А7 52 56 60 65 10 5
Бронза бериллиевая Мягкая Твердая Бр. Б2 34—50 55 40-60 65 30 2
Медь Мягкая Твердая Ml, М2, М3 18 26 21 30 30 3
Алюминий Мягкий Твердый АД, АД1, А2, АЗ 7 11 7,5—11 12—15 30—20 9—6
Дуралюмин Отожженный Закаленный Д16А-М Д16А-Т 15—20 27—30 18—25 34—38 12 15
Магниевый Холодный МА1 МА8 12—14 15-18 17—19 23—24 3—5 14—15
сплав Подогретый до 300° С МА1 МА8 3—5 5—7 5,5—6 6,5-8 50—52 58—60
Никель Мягкий Твердый Hl, Н2, НЗ 35 47 40 55 35 2
Нейзильбер Мягкий Твердый Особо твердый НМц65-20 30 48 56 35 55 65 35 1 1
Цинк — Ц], Ц2, ЦЗ, Ц4 12—20 14-23 40—36
Свинец — Cl, С2, СЗ, С4 2—3 2,5-4 50—40
Титановые сплавы Отожженные ВТ1-1 ВТ 1-2 ВТ5 36—48 44—60 64—68 45—60 55—75 80—85 25—30 20—25 15
Пермаллой Мягкий Н78 55—60 65—70 30—35
Ковар Мягкий Н30К18 38—52 45—60 35—50
Примечание. Для материалов, не указанных в приложении, при-
нимать оср = 0,8 0,86ов.
557
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Расчет типовых сопряжений дуг и прямых
Эскиз Дано Найти Решение
X а t X . х а X = *-tgy
<£/
2 а Ь t V а X В 9Q я -е т» II II II II § X '*1й IIе» ° та + L -4— м 70 г о
-а
* г Iх
R ь а с а b । sin а = — ; c = VF? — b2; a — R — с
к R а с b Г N I! 53 > 1 -°, to 1 Л “ 1 И й 8S
ъ
а b R П . . °2 + fe2 2а
Xs о R Ri а ь а b = R- -ViR-Ri^-^-R^- а — R± Sma R-Rt
-о
Ь а R Ri — 2bR 2(a-/?)
1 V Ь а Ri R n_ fl2_|_
2 Ф - /?,)
558
Продолжение приложения 4
Эскиз Дано Найти Решение
а ъ./ \а R а X x = RXg f
r^TaV а R Ъ X а Rx — R sin а — — : a x = a -cosa
1 а
а R *1 X а в R
а /?+Л ' x = (/? + Rx) sin а = = У 2а (/? + /?!) — «2
7
а с R X а ₽ оч та Й II II II S «1» 1 - + Я Л ьэ
сЗ ь ь т R X а с а ₽ I I | SL f "е ~ 2 I + S? II 8 + s |<N ft; s II С? a° + д. II Й ** J 7 н н 1 е «
р \V v' ВХХХ е
с
559
Продолжение приложения 4
Эскиз Дано Найти Решение
ь а b R то Я it II а. т- 3 с? то Я Я » II II <Н + 1 + * II 1 я й + ' nla S ' ’ | ’• Й5 н> S.1?
/Ч \а
J’S.Лх* у Ь т R Ri X а с а ₽ о й 11 11 1 * '=’• s 5 || то - + 4- и Д П 70 к>1 р TS я * » g 11 °? <га Д + 1 »15 “ Я Н- § 3. Я -1. 1 1 н ??
«г с
а ь а R Ri X а
а- х =уа2-(/?+/?1)2; sin ос = а
R+R1 = b
Ь а R Ri R = Ri или R=£Ri R+Ri>b R *
Я X = у/ а2 + Z>2 _ 2Ь (/?+ /?1); tg₽ = A+^; taV R + Ri’ а = 90 — (₽ + у)
V \а,л ф,
560
Продолжение приложения 4
Эскиз Дано Найти Решение
Г а Ь R\ Ri R+Ri = a X У а 'х = ~\ГаУ — Ь2 — a tg “; У=Ь-\- atg-^-; + а 1аа=т
CS
У Л - х' У г , а у R; Ri R+Ri = а X а а sm а = —; У X - ]/_у2 — й2
а b R Ri R + Ri С а X а
О 7 х = ]/ Ь2 + д2 — 2а (R + /?1)5 tg₽=^L4=^L; *’“S+/V - а = 90 — (у — р)
а К х X 5
а _. IV V а Ь а. R Ri X У Z ₽ ё sina (R — Ь) + 4- a cos а — R, sin у = : V R — Ri P = Y — a; 6 = 90 — Y; X = (R — Rj) sin P; У = (R — Ri) cos p — R 4- b; 2_slh« R‘c^a -(/г-вд-рА sin a
A,.w 1 1
\Ж V \аЛ W V3
561
Продолжение приложения 4
Эскиз Дано Найти Р ешение
а/ J^f\ Ш у а b R X а ₽ £ << 1 “° 1 4- 3= X + Т Т еч j 'х а |л >< |о; § от II II II II II Ц > «о Ь 02. 0Л W 4^ •*-*
p
А»* zC^*Z5 ч~ЕВ5* сз{ а Ь R j Ч Й 02. О x^Vcfl + lP — R1; » а . S х tgY = y; tg6 = ^; а = 180 — (у + б); Р = а — 90
PV
g а b R X У а а ^а = -Ь’ x = ye^ + ^-/?tg-^-; J/ = 7?tgy+ *
б а Ь R X У а ₽ a |<n £? a .. a 7 1 e|e J. I 8|n II о S’ Д ® J_ cv .02. II “ k£- Э> в « 11 II ч
у
562
Продолжение приложения 4
Эскиз Дано Найта Решение
<^7* 1 >> a b a ₽ R Y X У z и у = 90 — a — p; (£ —etg₽)cosp sin y — a (a — 6 tg <x) cos и sin у X = _ (« — b tg a) cos a • sin p
sin y + Д cos P; y = __ (a — b tg a) cos a cos P
sin у — 7?slnp
" vx^X la: J R a X * = /?ctg-g
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамове. К. Пружинение при гибке по большому радиусу.
Сб. НТО Машпрома, кн. 40. М., Машгиз, 1948.
2. Андреева В. Н., Вайнтрауб Д. А., Губанова Г. А.,
Сидоров Н. X. Холодная штамповка в мелкосерийном производстве.
Лениздат, 1965.
3. Абрамов А. В., Козлов П. Н., Саускан И. А. Новая
технология штамповки колец. ИТЭИН, 1953.
4. Барановский М. А. Технология листовой штамповки. ГИЗ БССР,
1957.
5. Богданов В. М. Холодная штамповка деталей по элементам в
мелкосерийном производстве. М., Машгиз, 1963.
6. Буш В. П. Многооперационные штамповочные автоматы для изготов-
ления сложных деталей. М., БТИ МРТП, 1956.
7. Веденев Н. П., Волченков А. И., Новгородов А. С.
Твердосплавная технологическая оснастка. М., Машгиз, 1961.
8. Волосатой В. А. Безотходная и малоотходная штамповка листовых
деталей. Л. — М., Машгиз, 1961.
9. Вайнтрауб Д. А. Повышение стойкости штампов. Лениздат.
1958.
10. Внедрениепрогрессивныхпроцессовобработки деталей методом пластичес-
кой деформации в приборостроении (материалы конференции). Сб. 1 и 2. МДНТП,
1963.
И. Горбунов М. Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок.
М., Машгиз, 1960.
12. Г о ф м а н О. и 3 а к с Г. Введение в теорию пластичности для
инженеров. М., Машгиз, 1957.
13. Губкин С. И., Звороно Б. П., Катков В. Ф., Нори-
цын И. А., П о п о в Е. А., Смирнов-Аляев Г. А., То м ле-
нов А. Д., У иксов Е. П., Шофман Л- А. Основы теории обра-
ботки давлением. М., Машгиз, 1961.
14. Давыдов Ю. П., Покровский Г. В. Листовая штамповка
легированных сталей и сплавов. М., Оборонгиз, 1962.
15. Емельянов М. Ф. Механизация штамповочных работ. М., Машгиз.
1959.
16. 3 у б ц о в М. Е. Листовая штамповка. Л. — М., Машгиз, 1958.
17. Зубцов М. Е. Зарубежные достижения в области холодной штам-
повки. Библиотечка штамповщика, вып. 10. Л. — М., Машгиз, 1964.
18. Исаченков Е. И. Штамповка резиной и жидкостью. М., Машгиз,
1962.
19. И л ь ю ш и н А. А. Пластичность. М., Гостехиздат, 1948.
20. Колосов В. М. Двенадцатиместный универсально-карусельный
блок для групповой обработки листовых деталей по элементам. «Кузнечно-штам-
повочное производство», 1960, № 10.
21. Куклев Л. С. Универсальные блоки штампов для листовой штам-
повки. М., «Машиностроение», 1967.
22. Кухтаров В. И. Холодная штамповка. М., Машгиз, 1962.
23. Коблов В А. Типизация технологических процессов вытяжки цц.
линдрических деталей. М. Машгиз, 1959.
564
24. Михаленко Ф. П.,'Г р и к к е А. X., Демиденко Е. И.
Автоматическая холодная штамповка мелких детале’й. М., «Машиностроение»,
1965.
25. М е щ е р и н В. Т. Листовая штамповка (атлас схем). М., Машгиз,
1958.
26. Мещерин. В. Т. Справочник по листовой штамповке и штампам.
М., «Росгизместпром», 1950.
27. М о ш и и н Е. Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах. М., Машгиз,
1959.
28. М а л о в А. Н. Технология холодной штамповки. М., Оборонгиз,
-1948, 1958, 1963.
29. Малов А. Н., Пр ей с В. Ф. Механизация и автоматизация
штамповочных работ. М., Машгиз, 1955.
30. М а л о в А. Н. Автоматические и полуавтоматические штампы.
Библиотечка штамповщика, вып. 4. М., Машгиз, 1962.
31. Малов А. Н. Механизация и автоматизация процессов штамповки
в приборостроении. ЦНИТИ Электротехнической промышленности и приборо-
строения, 1960.
32. Малов А. Н. Штампы-автоматы. ЦТИН, 1955.
33. Н а в а г и н Ю. С. Использование энергии подводного взрыва для
листовой штамповки (вытяжки). ЛДНТП, 1961.
34. НорицынИ. А. К проблеме изучения свойств материалов при
высокоскоростных режимах пластической деформации. Сб. трудов Московского
автомеханического института. М., Машгиз, 1959.
35. Н о р и ц ы н И. А'. Основы теории многооперационной вытяжки
листового металла. Труды Московского вечернего машиностроительного инсти-
тута. Вып. 2. Изд-во «Советская наука», 1955.
36. Н о р и ц ы н И. А. Глубокая вытяжка листового металла без межопе-
рационных отжигов. «Вестник машиностроения», 1950, № 10.
37. Н о р и ц ы н И. А. Теоретический анализ процесса вытяжки листо-
вого металла. «Известия академии наук СССР». ОТН, 1951, № 11.
38. Николаев В. В., Сорокин Б. В. Автоматизация загрузки
и подачи штучных заготовок в, штампах. «Технология автомобилестроения»,
1956, № 3.
39. Новое в технологии высокопроизводительной листовой штамповки
(сборник трудов конференции). М., Машгиз, 1959.
40. Навроцкий Г. А. Прессы-автоматы для холодной штамповки.
М., Машгиз, 1956.
41. Общемашиностроительные нормативы времени на холодную штамповку.
М., Машгиз, 1949.
42. Попов Е. А. Распределение напряжений и деформаций при отбор-
товке круглых отверстий. Сб. статей МВТУ. Вып. 40. М., Машгиз, 1955.
43. Попов Е. А. Допустимый коэффициент отбортовки. «Вестник ма-
шиностроения», 1951, Ns 3.
44. Поляк С. М. Холодная объемная штамповка. Л.—М., Машгиз, 1955.
45. Р о в и н с к и й Г. Н. Прессовое оборудование листоштамповочных
цехов. М., Машгиз, 1960.
46. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. Изд.
4-е. Л. —М., «Машиностроение», 1965.
47. Руднев Ю. М. и Румянцев А. М. Опыт полуавтоматичес-
кой штамповки деталей по элементам. М., ЦИТЭИН, 1961.
48. Р у д н е в Ю. М. Штамповка с применением электромагнитных блоков.
М., Машгиз, 1960.
49. Степанов В. Н. Технология чеканки штампованных деталей
и конструкции чеканочных штампов. М., Оборонгиз, 1954.
50. Смирнов-Аляев Г. А, и Вайнтрауб Д. А. Холодная
штамповка в приборостроении. Л. —М., Машгиз, 1963.
51. С т о р о ж е в М. В. и Попов Е. А. Теория обработки металлов
давлением. М., Машгиз, 1957.
565
52. С о к о л о в А. А., Б о с ы й Г. Ф. Вытяжка деталей сложной
формы. Л. — М., Машгиз, 1955.
53. Сорокин Б. В. Штампы с элементами механизации и автоматиза-
ции. НТО Машпром, 1963.
54. Соколовский В. В. Теория пластичности. М., Гостехиздат,
1950.
55. Справочник технолога-приборостроителя. М., Машгиз, 1962.
56. Справочник металлиста. Изд. 2-е, т. 2. М., «Машиностроение», 1965.
57. Справочник машиностроителя. Изд. 3-е, т. 5. М., Машгиз, 1963.
58. Справочник нормировщика машиностроителя. Т. 3. М., Машгиз, 1962.
59. Т о м л е н о в А. Д. Механика процессов обработки металлов дав-
лением. М., Машгиз, 1963.
60. Тимощенко В. А. Штампы для обрезки полых деталей по ради-
усной кромке. ЛДНТП, 1967.
61. Филиппов В. В., Шехтер В. Я-, Оленев В. И. Меха-
низация и автоматизация листовой штамповки. М., Машгиз, 1960.
62. Фаворский В. Е. Групповые методы холодной штамповки.
Библиотечка штамповщика, вып. 7. М., Машгиз, 1962.
63. Фельдман Г. Д. Холодное выдавливание стальных деталей. М.,
Машгиз, 1963.
64. Фотеев Н. К. Твердосплавные штампы и их изготовление.
ГОСИНТИ, 1963.
65. Фаворский В. Е. Холодная штамповка выдавливанием. М.,
«Машиностроение», 1966.
66. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. М., Оборонгиз,
1952.
67. Федоров Н. Я., Шебельский И. 3. Универсально-гибочные
автоматы. М., Машгиз, 1961.
68. Ч и с т о с е р д о в П. С. Групповая обработка деталей холодной
штамповкой. ГИЗ БССР, 1960.
69. Шевелев В. В. Конструкции и основы проектирования универ-
сальных штампов. М., «Машиностроение», 1964.
70. Шишков Б. И. Точная штамповка в приборостроении. М., Машгиз,
1960.
71. Шофман Л. А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки.
М., «Машиностроение», 1964.
72. Шехтер В. Я. Теория диаграммы адитивных деформаций и вы-
числение истинного сопротивления разрушению. «Заводская лаборатория»,
1949, № 8.
73. Шехтер В. Я. Лучевая диаграмма пластичности в аддитивных де-
формациях. «Заводская лаборатория», 1950, № 10.
74. Шехтер В. Я. Обобщение кривых истинных напряжений. «Завод-
ская лаборатория», 1952, Ns 5.
75. Шехтер В. Я. Применение теории кривых истинных напряжений
к различным температурным условиям деформации. «Процессы штамповки и их
технологические параметры». Сб. трудов Московского автомеханического ин-
ститута. М. Машгиз, 1959.
76. Шехтер В. Я. Перемещения, деформации, скорости и ускорения
при глубокой вытяжке листовых материалов. Труды Московского авиационно-
технологического института. Вып. 17, М., Оборонгиз, 1951.
77. Шехтер В. Я- Максимальная скорость деформации при глубокой
вытяжке листовых материалов. «Кузнечно-штамповочное производство», 1962,
Ns 12.
78. Ш а л ь н е в В. Г. Развитие методов обработки металлов давлением,
М., Машгиз, 1962.
79. Э л е р Г. и К а й з е р В. Вырубные, гибочные и вытяжные штампы.
М., Машгиз, 1961.
80. Эверхарт Д. Холодное прессование металлов. М., «Машинострое’
ние», 1968.
566
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................................... 3
Глава 1. Контроль и подготовка материала для штамповки........... 6
Контроль материала................................................ 6
Подготовка материала ............................................ 10
Резка иа ножницах................................................ 11
Резка в штампах ................................................. 19
Раскрой материала ............................................... 22
Глава И. Вырезка, пробивка, обрезка................................. 51
Вырезка и пробивка в штампах..................................... 51
Чистовая вырезка................................................. 61
Выбор пресса .................................................... 66
Многослойная вырезка ............................................ 67
Штампы для вырезки и пробивки.................................. 68
Точность и качество поверхности среза при вырезке и пробивке .... 83
Вырезка на ножницах ............................................. 99
Специальные разделительные операции............................. 100
Обрезка .......................................'................ 102
Глава III. Зачистка . . . ......................................
Зачистка по наружному контуру снятием припуска...............
Штампы для зачистки .........................................
Зачистка наружных поверхностей обжатием......................
Точность и качество поверхности .............................
Зачистка (калибровка) отверстий .............................
Глава IV. Гибка.................................................
Процесс гибки................................................
Расчет заготовок ............................................
Усилие гибки в штампах ......................................
Точность гибки ..............................................
Технология гибки типовых деталей ............................
Специальные случаи гибки ....................................
Гибочные автоматические станки и приспособления..............
Профилирование ..............................................
Гибка труб ..................................................
Г л а в а V. Вытяжка............................................
Вытяжка без утонения стенок в инструментальных штампах.......
Вытяжка с утонением .........................................
Особые случаи вытяжки .......................................
Размеры и формы заготовок . . ...............................
Коэффициент вытяжки и зависимость его от различных факторов. . .
Смазка.......................................................
Усилие и работа .............................................
Штампы для вытяжки ..........................................
Точность при вытяжке и виды брака ...........................
Технология вытяжки типовых деталей ..........................
109
109
115
118
120
122
131
1Э1
141
145
148
151
176
179
186
192
194
197
205
207
218
232
242
245
256
260
265
Глава VI. Формовка............................................... 297
Рельефная формовка............................................. 297
Пуклевка ..................................................... 3*03
Правка (рихтовка) ............................................. 303
Разбортовка отверстий ......................................... 307
Формовка растяжением .......................................... 317
Обжим.................’........................................ 322
Завивка краев ................................................ 326
567
Глава Vt I. Калибровка, чеканка, кернение, клеймение, высадка, прес-
сование и объемная штамповка.....................................327
Калибровка ...................................................327
Чеканка, кернение, клеймение .................................332
Высадка .......................................... '.........333
Прессование...................................................341
Объемная штамповка (формовка) ................................369
Глава VIII. Комбинированная штамповка............................381
Комбинированная штамповка на универсальных прессах............383
Комбинированная штамповка на многопозициониых прессах и специ-
альных прессах-автоматах .....................................431
Г лава IX. Холодная штамповка в мелкосерийном производстве .... 443
Поэлементная штамповка .......................................444
Штамповка на универсально-наладочных штампах .................458
Штамповка с использованием групповых блоков...................468
Штампы упрощенной конструкции ................................473
Глава X. Механизация и автоматизация процессов холодной штамповки 477
Механизмы подачи, являющиеся дополнительными узлами
универсальных прессов..................................479
Механизмы подачи полосового и ленточного материала, выполненные
в виде отдельных агрегатов, получающих привод от верхней части
штампов...................................................492
Механизмы подачи, выполненные в виде отдельных узлов штампов
(штампы-автоматы) ............................................497
Загрузочные устройства для штучных заготовок..................515
Механизмы для удаления деталей из штампов ....................535
Автоматические линии .........................................536
Глава XI. Нормирование работ холодной штамповки и расчет техно-
логической себестоимости детали..................................539
Нормирование работ ...........................................539
Расчет технологической себестоимости . . . ...................549
Приложения ......................................................559
Литература ......................................................564
Малов Алексей Николаевич
ТЕХНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Редактор издательства инж. Ю. Л. Маркиз
Переплет художника Е. Г. Волкова
Технический редактор А. Ф« Уварова
Корректор А. П. Озерова
Сдано в производство 5/Х1-1968 г. Подписано к печати 6/V-1969 г. Т-05946. Тираж
23чбв0 экз. Печ. л. 35,5. Бум. л. 17,75. Уч.-изд. л. 35,5. Формат 60X90Vie. Цена 1 р. 95 к.
Зак. № 195.
Ордена Трудового Красного Знамени Ленинградская типография № 1 «Печатный
Двор» им. А. М. Горького Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Ми-
нистров СССР, г. Ленинград. Гатчинская ул., 26.