/
Text
В. П. РОМАНОВСКИЙ
профессор
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ,
ДОПОЛНЕННОЕ И ПЕРЕРАБОТАННОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО <МАШИНОСТРОЕНИЕ»
МОСКВА 1965 ЛЕНИНГРАД
Scan AAW
УДК 621. 983 (083)
РОМАНОВСКИЙ в. п.
Справочник по холодной штамповке.
М. — Л., изд «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1965, 788 стр. с илл.
В справочнике приведен в систематизированном виде
руководящий и справочный материал по основным во-
просам холодной штамповки: технологическим процессам,
штампам и оборудованию. Кроме того, даны краткие
сведения по наиболее применяемым материалам.
Содержание справочника представляет собой обобще-
ние передового производственного опыта промышленности
Советского Союза и других стран, работ автора и литера-
турных материалов по холодной штамповке.
Справочник предназначен для инженерно-техниче-
ских работников — инженеров, технологов, конструкто-
ров, работающих в области холодной штамповки, а также
для студентов втузов и техникумов.
Рецензент канд. техн, наук В. Е. Недорезов
ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ
Для решения стоящей перед советским народом главной экономической задачи—
создания в течение двух десятилетий материально-технической базы коммунизма —
необходимо достижение самого высокого уровня.производительности труда, совер-
шенствование техники, технологии и организации производства, осуществление
комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.
Процессы холодной штамповки по своей производительности и экономической
эффективности являются наиболее прогрессивными, благодаря чему они получили
широкое применение в различных отраслях промышленности.
Предшествовавшие три издания «Справочника по холодной штамповке», а также
ряд его зарубежных изданий отражали состояние техники и технологии холодной
штамповки на соответствующем для тех лет уровне развития производства и науч-
ных достижений.
Четвертое издание справочника значительно переработано и дополнено новыми
материалами, отражающими дальнейшее развитие техники и обогащение передо-
вого опыта промышленности Советского Союза и других стран.
Переработка справочника осуществлена с учетом пожеланий, высказанных
в опубликованных в СССР и за рубежом рецензиях и присланных отзывах. Так, на-
пример, в соответствии с пожеланиями в настоящем издании приведены примеры
выполнения основных технологических расчетов.
В справочнике по-прежнему основное внимание уделено вопросам технологии
холодной штамповки, по которым приведено наибольшее количество технических
сведений и справочных материалов.
Изложение теоретических вопросов холодной штамповки выполнено в доступ-
ной форме с использованием инженерных формул и методов технологических расчетов.
В четвертом издании ряд глав первого раздела справочника дополнен новыми
производственными и расчетно-технологическими данными: гл. I — новыми методами
чистовой вырубки, безматричной вырезки, гидровзрывной пробивки, а также новыми
данными по титановым сплавам и тугоплавким металлам; гл. III —технологией
вытяжки крупногабаритных деталей сложной формы, способом двухоперационной
вытяжки с утонением и др.; гл. IV — материалами по высокоэнергетическим спо
собам штамповки взрывом, гидроэлектрическим разрядом, мощными магнитными
импульсами; гл. VIII — сведениями по штамповке листовых пластмасс.
Ввиду все возрастающего значения экономического обоснования процессов
штамповки и их автоматизации, справочник дополнен вопросами экономической
эффективности различных вариантов технологических процессов, а также методикой
определения экономической эффективности автоматизации и механизации процессов
штамповки и др.
В четвертое издание включены материалы и справочные данные из вновь вышед-
ших ГОСТов и нормалей.
Во введении оставлены краткие сведения по характеристике и сущности хо-
лодной штамповки, а также по классификации и терминологии основных процессов
и операций, так как справочником пользуются не только опытные, но и начинаю-
щие специалисты, а также учащиеся.
Автор выражает признательность лицам и организациям, приславшим отзывы
и замечания по предыдущему изданию справочника, а также просит сообщить свои
отзывы и пожелания по новому изданию, которые будут приняты с благодарностью
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Р — расчетное усилие штамповки (вырубки, вытяжки и т. д.) в кГ;
S — толщина материала в мм;
С — — относительная глубина вдавливания вырубного пуансона;
о
S1 — толщина материала после деформации (гибки, вытяжки) в мм;
§
а — — коэффициент утонения материала;
о
q — радиус кривизны нейтрального слоя при гибке в мм;
qh — радиус кривизны слоя, нейтрального по напряжениям, в мм;
А — работа деформирования (вырубки, гибки, вытяжки и т. д.) в кГм;
N — мощность пресса в л. с.;
М — изгибающий момент в кГм;
№пл — момент сопротивления при пластическом изгибе;
U7 = —----момент сопротивления прямоугольного сечения;
о
J — момент инерции сечения в мм4
(tfs) — предел текучести в кГ/мм2;
ов (впч) — предел прочности в кГ/мм2;
аср — сопротивление срезу в кГ/мм2;
ои — сопротивление изгибу в кГ/мм2;
[а ]п — допускаемое напряжение на изгиб в кГ/мм2;
[о ]сж — допускаемое напряжение на сжатие в кГ/мм2;
Ъ, б5, д10 — относительное удлинение в. %;
ф — относительное сужение в %;
ег и е# — деформация крайних волокон при гибке (выражена через полное
относительное удлинение);
фг и фд — деформация крайних волокон при гибке (выражена через отно-
сительное сужение сечения);
Е — модуль упругости при растяжении в кГ/мм2;
G — модуль упругости при кручении в кГ/мм2;
НВ — твердость по Бринелю;
HRC и HRB — твердость по Роквеллу (шкалы С и В);
D — диаметр заготовки в мм;
m — коэффициент вытяжки;
К =-----степень вытяжки;
m
Q — усилие прижима при вытяжке в кГ;
q — давление в кГ/мм2;
— коэффициент трения;
е = 2,72 — основание натуральных логарифмов.
Сопоставление принятых в справочнике единиц силы, работы (энергии), мощ-
ности, давления и напряжения с соответствующими единицами в международной
системе (СИ) — по ГОСТу 9867—61.
Сила: 1 кГ (килограмм-сила) = 9,81 н (ньютон); 1 тс (тонна-сила) = 1000 кГ =
= 9810 н.
Работа: 1 кГм = 9,81 дж = 9,81 н-м.
Мощность: 1 кет = 1000 вт = 1000 дж/сек = 1000 н-м/сек.
Давление (напряжение): 1 кГ/мм2 = 9,8-10е н/м2 & 107 н/м2.
ВВЕДЕНИЕ
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Холодная штамповка является самостоятельным видом обработки металлов
давлением, объединяющим ряд особых технологических процессов, осуществляе-
мых без снятия стружки.
Производственные процессы холодной штамповки характеризуются следующими
признаками:
1) способом производства работ, представляющим обработку металлов давле-
нием в холодном состоянии;
2) родом применяемого оборудования — прессами и автоматами различного
типа, создающими рабочее усилие, необходимое для деформации штампуемого
материала;
3) видом применяемого инструмента — различного типа штампами, непосред-
ственно деформирующими металл и выполняющими требуемую операцию;
4) видом обрабатываемого материала, состоящего главным образом из листо-
вых, полосовых и ленточных металлов, а также листовых неметаллических мате-
риалов.
Форма и размеры штампованных изделий довольно точно соответствуют форме
и размерам рабочих частей штампа (пуансона и матрицы).
Холодная штамповка — один из наиболее прогрессивных технологических
методов производства; она имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки
металлов как в техническом, так и в экономическом отношениях.
В техническом отношении холодная штамповка позволяет:
1) выполнять сложные операции посредством простых ударов пресса и полу-
чать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обра-
ботки или невозможно или затруднительно;
2) получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью раз-
меров, преимущественно без последующей механической обработки;
3) создавать прочные и жесткие, но легкие по весу конструкции деталей
при небольшом расходе материала.
В экономическом отношении холодная штамповка обладает
следующими преимуществами:
1) экономным использованием материала и сравнительно небольшими отхо-
дами;
2) весьма высокой производительностью оборудования, с применением меха-
низации и автоматизации производственных процессов;
3) простотой работы на прессах и возможностью обслуживания их рабочими
невысокой квалификации;
4) массовым выпуском и низкой стоимостью изготовляемых изделий.
Наибольший эффект от применения холодной штамповки может быть обеспечен
при комплексном решении технических вопросов на всех стадиях подготовки про-
изводства, для чего необходимо:
1) создать рациональные и технологичные конструкции или формы деталей,
допускающие экономичное изготовление их;
6
ВВЕДЕНИЕ
2) применять материал, обладающий необходимыми для данной деформации
механическими и технологическими свойствами;
3) разработать и применять технически правильный и экономически целесооб-
разный технологический процесс штамповки, обеспечивающий получение требуемых
деталей и соответствующий масштабу производства;
4) разработать правильную конструкцию штампов, обеспечивающую изготов-
ление деталей требуемого качества и точности, а также высокую производитель-
ность, стойкость и безопасность в работе;
5) рационально выбрать и использовать тип и мощность пресса;
6) правильно организовать рабочее место в соответствии с характером изделий
и масштабом производства.
Разработка технологических процессов холодной штамповки и проектирование
штампов неразрывно связаны между собой, хотя и могут выполняться разными
лицами. Технолог должен хорошо знать конструкцию штампов, а конструктор должен
обладать основными технологическими знаниями по холодной штамповке.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ
И ОПЕРАЦИЙ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Холодная штамповка объединяет большое количество разнообразных операций,
которые* могут быть систематизированы и классифицированы по следующим при-
знакам:
1) по характеру и видам деформаций;
2) по отдельным типам операций.
По характеру деформаций холодная штамповка расчленяется на две основные
группы: деформации с разделением материала и пластические деформации.
Первая группа объединяет деформации, которые приводят к местному разъеди-
нению материала путем среза и отделения одной его части от другой.
Группа пластических деформаций холодной штамповки разделяется на две
подгруппы:
а) изменение формы гнутых и полых деталей, основанное главным образом
на изменении геометрической формы листовых заготовок;
б) изменение формы объемных деталей посредством перераспределения и за-
данного перемещения объема металла. 1
Имеется пять основных видов деформаций холодной штамповки:
1) резка — отделение одной части материала от другой по замкнутому или
незамкнутому контуру;
2) гибка — превращение плоской заготовки в изогнутую деталь;
3) вытяжка — превращение плоской заготовки в полую деталь любой формы
или дальнейшее изменение ее размеров;
4) формовка — изменение формы детали или заготовки путем местных дефор-
маций различного характера;
5) объемная штамповка — изменение профиля, конфигурации или толщины
заготовки путем перераспределения объема и заданного перемещения массы
материала.
Каждый из основных видов деформаций холодной штамповки подразделяется
на ряд отдельных конкретных операций, характеризуемых особенностью и назна-
чением производимой работы, а также типом штампа.
На рис. 1 приведена классификация основных процессов и операций холодной
штамповки, иллюстрированная примерами схематического изображения операций.
Штамповка деталей путем выполнения нескольких раздельных операций в боль-
шинстве случаев экономически невыгодна, вследствие чего обычно применяют ме-
тоды комбинированной штамповки, одновременно сочетающие две или несколько
из указанных деформаций и отдельных операций. Кроме того, на производстве
1 Эти определения несколько условны, так как деформации первой подгруппы также
сопровождаются перемещением материала. (Прим, автора).
Деформации с раз-
делением материала
Пластические
деформации
Рис. 1. Классификация основных процессов и операций холодной штамповки
| Резка |
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
8
ВВЕДЕНИЕ
применяются сборочно-штамповочные операции, основанные на применении дефор-
маций гибки, формовки или объемной штамповки.
Комбинированная штамповка представляет собой совмещение в одном штампе
двух или нескольких технологически различных операций штамповки (переходов).
По технологическому признаку комбинированные операции могут быть разде-
лены на три группы:
1) комбинированные операции резки, совмещающие различные виды режущих
операций (вырубка, пробивка, отрезка);
2) комбинированные операции изменения формы, совмещающие различные виды
формоизменяющих операций (вытяжка, рельефная формовка, гибка, отбортовка и пр );
3) комбинированные операции резки и изменения формы, совмещающие опера-
ции резки с формоизменяющими операциями или сочетающие несколько операций
(вырубка-вытяжка, формовка и пробивка)
По способу совмещения операций комбинированная штамповка разделяется
на три группы:
1) совмещенную;
2) последовательную;
3) совмещен но-последовательную.
При совмещенной штамповке одновременно выполняется несколько различных
операций за один ход пресса и за одну установку заготовки в штампе.
Последовательная штамповка объединяет несколько различных операций (пере-
ходов), осуществляемых последовательно отдельными пуансонами за несколько
ходов пресса при перемещении заготовки между ними; причем за каждый ход пресса
получается готовая деталь.
При совмещенно-последовательной штамповке выполняется несколько различ-
ных операций путем сочетания в одном штампе совмещенной и последовательной
штамповки.
Так как возможно большое количество различных сочетаний отдельных совме-
щаемых операций, то практически осуществимо большое количество разнообразных
типов комбинированной штамповки и штампов, полностью классифицировать кото-
рые не представляется возможным. Поэтому в дальнейшем будут рассмотрены лишь
наиболее распространенные операции комбинированной штамповки.
В табл. 1 приведены терминология и характеристика основных операций хо-
лодной штамповки. Необходимо указать, что классификация (рис. 1) и терминоло-
гия (табл. 1) основных операций холодной штамповки содержат некоторые неиз-
бежные условности. Например, термин «вырубка» применяется при изготовлении
плоских деталей штамповкой; «вырезка» — при изготовлении плоских заготовок
на роликовых или вибрационных ножницах. Те же операции при штамповке резиной
называются «вырезка», а не «вырубка», так как никакой рубки при этом не проис-
ходит; при изготовлении пазов также применяется термин «вырезка»; термин «про-
бивка» применяется в случае получения отверстий сравнительно небольшого диа-
метра; при изготовлении больших окон (вырезов) в крупных деталях допустимо
применение термина «вырезка» и т. п.
Кроме штамповочных операций в холодной штамповке применяются заготови-
тельные, давильно-накатные, вспомогательные, термические и отделочные операции.
К заготовительным операциям относятся: правка листов и полос на листопра-
вильных машинах и правильных валках, а также резка листов на полосы или штуч-
ные заготовки.
Ряд операций выполняется на давильных, роликовых и накатных станках:
1) выдавливание — раскатка полых изделий;
2) загибка кромок и фальцев;
3) гибка профилированных деталей на универсально-гибочных машинах?
4) гибка цилиндрических и конических деталей на вальцах;
5) фальцовочные работы;
6) огибка бортов;
7) обрезка и закатка бортов и кромок;
8) накатка буртиков, гофрированных труб и соединительной резьбы;
Терминология и характеристика основных операций холодной штамповки
Таблица 1
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
1. Резка 1 Отрезка Отделение материала от за- готовки по незамкнутому кон- туру
2 Вырубка (вырезка) Получение плоских или дру- гих деталей путем отделения ма- териала от заготовки по замк- нутому контуру SI
□1 1 j
3 Пробивка Получение отверстий путем отделения материала внутри деталей по замкнутому контуру
ж
4 Надрезка ’ Частичное отделение мате- риала по незамкнутому контуру без удаления отделяемой части ж j
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 1
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
I. Резка 5 Разрезка Разделение плоских, гнутых или полых заготовок на две или несколько отдельных деталей
6 Обрезка а Отделение неровного края или излишков материала снаружи плоских, полых или объемных деталей
LeJ
7 Зачистка Л_ lb Получение точных размеров, острых кромок и гладкой пер- пендикулярной поверхности среза по контуру плоских дета- лей путем снятия особо преду- смотренных припусков мате- риала
8 Просечка Разделение листовых неме- таллических материалов глав- ным образом по замкнутому на- ружному или внутреннему кон- ТУРУ
1
ВВЕДЕНИЕ
9
Гибка
Получение изогнутой детали
из плоской заготовки
10
Завивка
(закатка)
а
II
Образование закругления
по краю плоской заготовки пу-
тем плавного изгиба по радиусу
£
S
m
11 Скручива- ние < у
12 Вытяжка ЪГ L]
Получение из плоской заго-
товки детали криволинейной
формы путем поворота одной
части заготовки относительно
другой
Превращение плоской заго-
товки в полую деталь любой
формы или дальнейшее изме-
нение ее размеров без обуслов-
ленного изменения толщины
материала
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
N)
Продолжение табл. 1
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
Ш. Вытяжка 13 Обтяжка Получение из плоской заго- товки полой детали криволиней- ной формы путем растяжения материала и обтягивания им шаблона i
14 Протяжка Получение полых деталей с заданным утонением стенок из полых заготовок m
'//////////////г
ВВЕДЕНИЕ
IV. Формовка 15 Рельефная формовка Образование выпукло-вогну- того рельефа (выпуклостей и углублений) путем местного растяжения материала
16
Растяжка
(полая вы-
садка)
Расширение пустотелых де-
талей или трубчатых заготовок
за счет растяжки материала из-
нутри в радиальном направле-
нии
17
Отбортовка
отверстий
Образование бортов вокруг
предварительно пробитых от-
верстий или по краю полых де-
талей за счет растяжения мате-
риала
IV. Формовка
18
Отбортовка
наружного
контура
Образование невысоких бор-
тов по наружному криволиней-
ному краю заготовок главным
образом за счет сжатия мате-
риала
19 Закатка борта с — > Образование кольцевого за- кругления по краю полых дета- лей путем криволинейного из- гиба борта по радиусу IW$ ж
20 Обжимка ГгИп ш Сужение концевой части по- лых или объемных деталей пу- тем обжатия материала снару- жи и уменьшения диаметра 0
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
оэ
Продолжение табл. 1
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
| V. Объемная штамповка IV. Формовка 1 ' ! 21 Правка плоская простран- ственная Выпрямление неровной по- верхности или кривизны дета- лей или заготовок. Придание правильной формы предварительно согнутым или вытянутым деталям
22 Осадка Д-Lk ггГп (1 i Del ll) Получение объемных деталей путем уменьшения высоты за- готовок и перераспределения объема металла при свободном перемещении его в стороны
23 Калибровка Получение точных размеров и гладкой поверхности объем- ных деталей путем обжатия за- готовок до требуемых пределов м
ВВЕДЕНИЕ
Изготовление объемных де-
талей путем перераспределения
объема металла и заполнения
им фигурной полости штампов
25 Высадка г “1 с rf- гг 1 3
1 Ll
26 Чеканка CZ_ J
27 Разметка (кернение) t 1 •ф* -ф. "1
Образование местных утол-
щений требуемой формы путем
перераспределения и переме-
щения объема металла
Объемная штамповка
Образование выпукло-вогну-
того рельефа на поверхности
деталей при изменении толщины
заготовки
Нанесение центровых углуб-
лений на поверхности деталей
путем вдавливания разметоч-
ных кернов для последующего
сверления отверстий
28 ! Клеймение
Образование неглубокого во-
гнутого рельефного изображе-
ния или знака на поверхности
деталей за счет местного вы-
теснения металла
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 1
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
V. Объемная штамповка 29 Холодное выдавлива- ние (прес- сование) Превращение толстой заго- товки в полую тонкостенную деталь или заготовку меньшего поперечного сечения путем пластического истечения ме- талла в зазор между пуансоном и матрицей 0?
VI. Сборка в штампах — Запрессовка Соединение двух деталей пу- тем прессовой посадки или по- следующего деформирования одной или обеих соединяемых деталей
— Склепка Соединение двух или не- скольких листов или деталей отдельно изготовленными или выдавленными из склепываемого материала заклепками tW/W/l
- FWW
7////////Х//////////,
— Холодная сварка давлением Соединение двух деталей вследствие кристаллического сцепления (сварки) под высо- ким местным давлением
ВВЕДЕНИЕ
VI. Сборка в штампах
— Соединение «в замок» (фальцовка) Соединение двух листов или деталей путем загибки кромок «в замок»
। : ।
— Отбортовка Соединение двух или несколь- ких деталей путем загибки борта
— Обжимка и растяжка Соединение двух деталей пу- тем обжимки наружной или растяжки внутренней детали
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 1
00
Вид дефор- мации № опера- ций по схеме (рис. 1) Наименова- ние операций Схемы операций Определения и характеристики операций Схемы штампов
VI. Сборка в штампах — Отгибка шипов и лапок J| j ] [' || ^ Соединение двух деталей по- средством загибки шипов или лапок, вставленных в шлицы другой детали 1
VII. Комбинированная штамповка — Совмещен- ная штам- повка — Одновременное выполнение в одном штампе нескольких раз- личных операций за один ход пресса с одной установкой за- готовки См. табл. 213
— Последова- тельная штамповка Последовательное выполне- ние в одном штампе нескольких различных операций отдель- ными пуансонами за несколько ходов пресса с перемещением заготовки между ними См. табл. 214
— Последова- тельно-сов- мещенная штамповка — Выполнение нескольких опе- раций путем объединения по- следовательной и совмещен- ной штамповок —
ВВЕДШИЕ
НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
19
9) правка и выдавливание рельефа;
10) трубогибочные работы и т. д.
Вспомогательными операциями являются: смазка заготовок; фосфатирование;
зачистка заусенцев; виброгалтовка; обкатка в барабане; обезжиривание; травле-
ние; промывка.
К термическим операциям относятся: отжиг заготовок, межоперационный
рекристаллизационный отжиг полуфабриката, закалка и отпуск отдельных штам-
пованных деталей, а также закалка дуралюминовых заготовок перед штамповкой.
К отделочным относятся следующие операции: полирование; лакировка; окра-
шивание; оксидирование; металлизация; декоративные и противокоррозионные
покрытия (цинкование, меднение, лужение, никелирование, хромирование, кадми-
рование и т. д.)
В большинстве случаев вспомогательные, термические и отделочные операции
механизированы или автоматизированы.
Заготовительные операции обычно выполняются на заготовительных участках,
а отделочные операции — в специальных цехах или особых помещениях.
3. НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Холодная штамповка широко применяется в машиностроительной, приборо-
строительной и других отраслях промышленности. Наибольшее распространение
холодная штамповка получила в крупносерийном и массовом производстве, где боль-
шие масштабы выпуска позволяют применять технически более совершенные, хотя
и более сложные и дорогие штампы.
Ряд изделий массового производства и народного потребления изготовляется
десятками и сотнями миллионов штук в год. Наряду с этим в настоящее время
холодная штамповка широко применяется в мелкосерийном и даже единичном
производстве.
Современное развитие холодной штамповки идет по следующим направлениям:
1) расширения области применения холодной штамповки путем замены литых
и кованых деталей штампованными или штампо-сварными, в большинстве случаев
не требующими последующей обработки резанием;
2) широкого распространения холодной штамповки в мелкосерийном произ-
водстве благодаря применению упрощенных и универсальных штампов;
3) снижения расхода материала путем создания технологичных форм деталей,
внедрения рационального раскроя, использования отходов, повышения точности
расчета размеров заготовок и т. п.;
4) повышения точности штампованных деталей (до 3—4-го классов точности
по ГОСТу);
5) увеличения производительности путем механизации и автоматизации про-
цессов штамповки;
6) применения штамповочных методов для сборки;
7) повышения стойкости штампов в крупносерийном и массовом производстве.
Расширение области применения холодной штамповки, с одной стороны, харак-
теризуется значительным увеличением габаритов штампуемых деталей до 10 м
и более, а с другой стороны — резким уменьшением размеров — миниатюризацией
деталей (радиоэлектронной аппаратуры).
Толщина штампуемого материала непрерывно увеличивается; например, в хо-
лодном состоянии производятся вырубка из материала толщиной до 25 мм, про-
бивка отверстий в материалах толщиной до 35 мм, вытяжка листового металла тол-
щиной до 20 мм, холодная гибка материала толщиной до 100 мм.
Замена литых и кованых деталей холодноштампованными дает значительные
технико-экономические преимущества (в среднем в %):
Снижение веса деталей.......................От 25 до 50
Уменьшение расхода металла...................» 30 » 70
Снижение трудоемкости........................» 50 » 80
20
ВВЕДЕНИЕ
Одновременно с этим обычно достигается увеличение прочности и жесткости
деталей:
1) благодаря более высоким механическим, свойствам исходного, в большинстве
случаев холоднокатаного листового металла;
2) в результате упрочнения (наклепа) металла при холодной пластической
деформации;
3) вследствие более целесообразного распределения металла по сечению штам-
пованного профиля;
4) благодаря применению штамповочных методов увеличения жесткости (штам-
повка ребер жесткости, отбортовка, загибка, закатка кромок и т. п.).
Следовательно, основным прогрессивным конструктив-
ным показателем, характеризующим эффективность применения холодной
штамповки, является снижение веса при увеличении прочности и жесткости штам-
пованных из листа деталей по сравнению с литыми, коваными или обработанными
из сортового проката.
Основным прогрессивным технологическим факто-
ром дальнейшего развития холодной штамповки является стремление получить
штамповкой полностью законченную деталь, не требующую дальнейшей обработки
резанием.
Прогрессивность тех или иных технологических методов неразрывно связана
с серийностью и конкретными условиями данного производства, а следовательно, яв-
ляется не столько технологическим, сколько организационно-техническим понятием.
Производственно-технологические методы, прогрессивные в мелкосерийном
производстве, в большинстве случаев оказываются непрогрессивными и нецелесооб-
разными в условиях крупносерийного и массового производства, и наоборот. Этим
объясняются различие производственных методов и различные пути развития хо-
лодной штамповки в массовом и мелкосерийном производстве.
В крупносерийном и массовом производстве развитие холодной штамповки
характеризуется:
1) применением сложных совмещение-комбинированных штампов;
2) применением многопозиционной последовательной штамповки в ленте;
3) механизацией и автоматизацией процессов штамповки;
4) созданием быстроходных автоматических прессов и специальных автоматов;
5) совершенствованием и развитием методов, дающих повышенную точность
и производительность и заменяющих обработку металлов резанием (зачистка в штам-
пах, калибровка, объемная штамповка, холодное выдавливание);
6) применением профилирования лент и полос на профилировочных станках
или гибочных прессах;
7) повышением стойкости штампов, что достигается применением износоустой-
чивой стали, твердых сплавов, механических и химико-термических способов упроч-
нения.
В мелкосерийном и единичном (опытном) производстве холодная штамповка
развивается путем применения групповых методов штамповки с внедрением унифи-
кации и нормализации деталей и с использованием универсальных и дешевых упро-
щенных штампов (пластинчатых, листовых, литых свинцово-цинковых, неметалличе-
ских), а также путем применения новых технологических методов (штамповки рези-
ной, гидравлической штамповки, штамповки взрывом, гидроэлектрическим разря-
дом, магнитными импульсами, вытяжки с местным подогревом и охлаждением и др.).
Благодаря высокой производительности листоштамповочных прессов и сравни-
тельно низкой трудоемкости штамповочных работ типовые признаки и само поня-
тие серийности и массовости в холодноштамповочном производстве несколько иные,
чем при обработке металлов резанием.
Типовые признаки, характеризующие различную серийность штамповочного
производства, приведены в табл. 2
Высшей формой массового производства является поточно-массовое, в котором
применяется комплексная автоматизация производственных процессов, контроля
и транспортировки деталей между операциями.
Таблица 2
Характеристика серийности штамповочного производства
Типовые признаки Типы производства
массовое крупносерийное серийное мелкосерийное единичное
Типы прессов Специальные прессы и штам- повочные авто- маты Быстроходные механизированные прессы, штампо- вочные автоматы Быстроходные прессы, универ- сальные штампо- вочные автоматы и полуавтоматы Универсальные прессы, коорди- натно-револьвер- ные прессы Универсальные прессы
Типы штампов Комбинирован- ные (многоопера- ционные) штампы Комбинирован- ные и простые (раздельные) штам- пы, штампы-авто- маты Комбинирован- ные и простые (раздельные) штампы, полу- автоматические штампы Простые, уни- версальные и упрощенные штампы Групповые ре- гулируемые и простые штампы
Степень механи- зации Автоматичес- кая подача по- лос, листов и штучных загото- вок Автоматическая подача полос и штучных загото- вок, механизиро- ванная подача крупных листов и заготовок Автоматичес- кая и ручная подача полос, полуавтоматиче- ская подача штуч- ных заготовок Ручная подача листов, полос и штучных загото- вок Ручная подача листов, полос и штучных заго- товок
НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 2
Типовые признаки Типы производства
массовое крупносерийное | серийное мелкосерийное единичное
Характер про- изводства Непрерывное поточное произ- водство, автома- тические линии Поточное произ- водство крупными партиями, перена- лаживаемые авто- матизированные линии Поточное про- изводство сред- ними партиями, поточные линии Мелкие пар- тии, групповая штамповка Единичные из- делия или весь- ма мелкие пар- тии, штамповка по элементам
Коэффициент се- рийности (коли- чество операций, закрепленных за прессом 1—3 3—10 10—20 20—50 —
Ориентировоч- ный годовой вы- пуск (в одну сме- ну) в тыс. шт.: для крупных для средних для мелких деталей Свыше 300 Свыше 1000 Свыше 5000 20—300 50—1000 100—5000 2—20 5—50 10—100 До 2 До 5 До 10 Единицы, де- сятки или сотни штук
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ТЕХНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
ГЛАВА I
РЕЗКА
1. РЕЗКА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НОЖНИЦАМИ
Листовые материалы для холодной штамповки в большинстве случаев пред-
варительно разрезают на полосы или заготовки необходимых размеров. Резка полос
является заготовительной операцией и производится на рычажных, гильотинных,
дисковых (роликовых) или вибрационных ножницах, а также на специальных отрез
ных штампах.
Процесс резки листового материала ножни-
цами (рис. 2) состоит из трех последовательных
стадий:
1) упругой стадии, когда деформации нахо
дятся в области упругих деформаций, а напряже-
ния в металле не превосходят предела упругости;
2) пластической стадии, когда деформации
являются остаточными, а напряжения в металле
превышают предел текучести и постепенно воз-
растают, пока не достигнут максимума, соответ-
ствующего сопротивлению металла срезу (сдвигу).
Наибольшие деформации сдвига направлены по
линиям (поверхностям) скольжения, начинаю-
щимся у острия режущих кромок ножей. Во вре-
мя второй стадии ножи вдавливаются в металл
на 0,2—0,5 его толщины в зависимости от твер-
Рис. 2. Схема процесса резания
листа ножницами
дости и пластичности:
3) стадии скалывания, при которой происходит образование микро-, а затем
макротрещин, направленных по поверхностям скольжения и вызывающих отделение
одной части материала от другой.
На срезанной кромке листа четко выделяются две зоны: узкая блестящая по-
лоска, соответствующая пластической стадии, и более широкая матовая полоска
скалывания. Как видно из схемы действующих сил (рис. 2), перерезывающие силы Р}
образуют пару с моментом М — Рга, где а — плечо между точками приложения
равнодействующих, равное примерно (1,5—2) г.
Под действием опрокидывающего момента материал стремится повернуться,
занять наклонное положение и заклиниться между ножами, при этом возникает
боковое распирающее усилие.
• Величина бокового распйрающего усилия при резке с прижимом составляет
Т = (0,14-0,2) Р кГ,
где Р — наибольшее усилие резания в кГ.
Для предотвращения поворота разрезаемого металла применяют прижимные
устройства.
Различные способы резки листового металла и типы режущих инструментов
приведены в табл. 3,
Таблица 3
Различные способы резки листовых материалов
Тип ножниц Схема Рабочие элементы режущих инструментов Основное применение
Гильотинные и рычажные Угол створа: для гильотинных ножниц <р=2—6°; для рычажных ножниц ф=7—12°. Угол резания 6=75—85°. Задний угол у=2—3°. Для упрощения заточки но- жей допускается 6=90° и у= 0. Зазор между ножами от 0,05 до 0,2 мм Резка листовых материалов на полосы или штучные заго- товки. Толщина разрезаемого материала до 40 мм (в зависи- мости от типа ножниц)
£— L —]
Дисковые (с параллельными осями) Угол захвата а<14°. Заход ножей Ь= (0,2-4- 0,3) S. Размеры ножей (дисков): для толстых материалов (S>10 мм) £>=(25-4-30) S, Л=50—90 мм; для тонких материалов (S<3mm) D=(35^-50) S, /i=20—25 мм Резка листов на полосы, а также резка круглых (диско- вых) заготовок с выходом на край листа. Толщина разре- заемого материала до 30 мм (разные типы ножниц)
РЕЗКА
Продолжение табл. 3
Тип ножниц Схема Рабочие элементы режущих инструментов Основное применение
Дисковые (с наклонным нижним ножом) Угол наклона у=30—40°. Размеры ножей (дисков): для толстых материалов (S>10 мм) D=20 S, h=50—80 мм; для тонких материалов (S<3 мм) D=28 S /г=15—20 мм Резка полос и круглых дис- ковых и кольцевых заготовок. Толщина разрезаемого мате- риала до 30 мм (разные типы ножниц)
V4L "1 1 — - J 7,1
Дисковые (с наклонными ножами) Зазор а<0,2 S; зазор d<0,3 S. Размеры ножей (дисков): для толстых материалов (S>10 мм) D=12S, h, = 40—60 мм; для тонких материалов (S<5 мм) D=20 S, /г=10—15 мм Резка круглых, дисковых кольцевых и криволинейных заготовок с малым радиусом, толщиной до 20 мм. Криволи- нейная поверхность задней режущей грани обеспечивает свободный поворот материала
РЕЗКА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НОЖНИЦАМИ
ел
Продолжение табл. 3
Тип ножниц Схема Рабочие элементы режущих инструментов Основное применение
Многодисковые (с параллельны- ми осями) £- a Угол резания 90°. Размеры ножей: £2=404-125 S, h= 15—30 мм. Перекрытие: Ь= ±0,5 S; зазор а—0,1—0,2 S Для одновременной резки нескольких полос, а также' для обрезки полос и ленты по ширине. Толщина материала до 10 мм (разные типы ножниц)
—
Н - - -e
и ~h
Вибрационные L. 1 1 * 1 Число ходов 2000—25000 в минуту. Уход ножа 2—3 мм. Передний угол 0=6—7°. Угол створа ср=24—30° Резка криволинейных за- готовок по разметке или шаб- лонам с малым радиусом (до г—15 мм). Толщина мате- риала до 10 мм
i i 1
( \ f- i ' ' i ; 1
Отрезные штампы J Передний угол 0=2—3°. Угол створа <р=0 Резка полос на штучные за- готовки
Y=0
РЕЗКА
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НОЖНИЦАМИ
27
В цехах металлических конструкций и заготовительных цехах некоторых заво-
дов производится резка сортового и профильного проката на специальных пресс-
ножницах усилием до 1600 тс при наибольшем размере сечения 0 250 мм. Способы
резки профилей и типы применяемого инструмента приведены в специальной лите-
ратуре.
2. УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА НОЖНИЦАМИ
Для определения усилий при резке ножницами рекомендуются формулы, при-
веденные в табл. 4.
Учитывая наличие изгиба при резке, а также неравномерность толщины материала
и притупление ножей, расчетное усилие обычно увеличивают на 30% и полное усилие
резания принимают равным Рп — 1,ЗР, для чего в формулах вместо оср может быть
принята величина ов да 1,3оср.
Таблица 4
Формулы для определения усилий резаиия ножницами
Способ резки
Параллельны-
ми ножницами
1) Р = 0,5 <jcp
’ tg ф ср
(для ф от 2 до 5°);
С2
2) Р = k ~ и
1ёф
Дисковыми
ножницами
Р — 0,5 — СУ.
tg а
Обозначения:
L — длина реза в мм’,
Ф — угол створа ножниц в град\
вср — сопротивление срезу в кГ/мм*, находимое по табл. 7—13;
hn — глубина вдавливания ножей к моменту скалывания в мм (см. табл. 8);
а — угол захвата роликовых ножниц в град\
и — удельная работа резания в к,Г мм]ймъ (для стали 10—20 и да 10, для
меди и да 6; для дуралюмина и да 1,5);
k — коэффициент, равный 1,2 для толстых и 1,8 для тонких материалов.
28
РЕЗКА
В производственных условиях усилие резания гильотинными ножницами обычно
не подсчитывают, так как в паспорте ножниц содержатся указания о предельной
толщине и наибольшей длине разрезаемых стальных листов (ов < 45 кГ/мм?).
3. РЕЗКА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА ШТАМПАМИ
Процесс резания штампами при вырубке, пробивке и других операциях анало-
гичен процессу резания ножницами. В данном случае пуансон и матрица являются
как бы ножами замкнутой конфигурации, имеющими сопряженные режущие кромки.
Последовательность процесса вырубки или пробивки показана на рис. 3.
Процесс резания штампами также состоит
1-я стадия
2-я стадия
3-я стадия
Поверхность
среза
процесса вырубки-
Рис. 3. Последовательность I.,,_.__
пробивки: а — при нормальном зазоре; б — при
малом зазоре
из трех стадий:
1) стадии упругих деформаций,
во время которой происходят упру-
гое сжатие и изгиб металла с лег-
ким выдавливанием его в отверстие
матрицы. При этом напряжения в
металле не превосходят предела
упругости;
2) стадии пластических дефор-
маций, в течение которой происхо-
дят вдавливание пуансона в металл
и выдавливание его в отверстие
матрицы с сильными изгибом и рас-
тяжением волокон. К концу этой
стадии напряжения вблизи режу-
щих кромок достигают максималь-
ной величины, соответствующей со-
противлению металла срезу (сдвигу);
3) стадии скалывания, в тече-
ние которой образуются микро-, а
затем макротрещины, возникающие
вначале у режущих кромок матри-
цы, а затем и пуансона и направ-
ленные по линиям наибольших де-
формаций сдвига (поверхностям
скольжения). Скалывающие трещи-
ны быстро распространяются на вну-
тренние слои металла и вызывают
отделение вырезаемой детали.
Во время первой и второй стадий вырубки скорость погружения пуансона
уменьшается, а с начала третьей стадии — резко увеличивается, что видно на
диаграмме движения ползуна пресса (рис. 4).
При дальнейшем движении пуансон проталкивает вырезанную деталь через
рабочую шейку матрицы.
В случае нормального зазора между пуансоном и матрицей поверхности сдвига
(линии скольжения), возникающие у режущих кромок пуансона, совпадают с по-
верхностями сдвига и трещинами, возникшими у режущих кромок матрицы, и
образуют общую криволинейную поверхность скалывания (рис. 5).
При малой величине зазора и большой толщине материала (рис. 3, б) поверхно ти
сдвига, идущие от кромок пуансона, не совпадают с поверхностями сдвига, возник-
шими у кромок матрицы. Вследствие этого условия резания у режущих кромок пуан-
сона и матрицы становятся неодинаковыми. Наибольшая интенсивность напряжений
возникает у режущих кромок матрицы. Поэтому скалывающие трещины
возникают вначале у режущих кромок матрицы.
Оставшаяся кольцевая перемывка перерезается при дальнейшем погружении
пуансона с возникновением новых скалывающих трещин, причем на детали образуются
надрыв и двойной срез с протянутым заусенцем. Поверхность отверстия получается
сравнительно гладкой, лишь в нижней части образуется небольшой шероховатый скол.
РЕЗКА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА ШТАМПАМИ
29
Поэтому, если требуется получить отверстие с гладкими ровными стенками,
следует производить пробивку с малым зазором между пуансоном и матрицей.
При вырубке с малым зазором твердых материалов двойного среза обычно
не получается.
В случае очень большого зазора на поверхности образуются рваные заусенцы
от затягивания и обрыва металла в зазоре.
Характер поверхности среза зависит от относительной величины зазора и
механических свойств материала (пластичности).
Рис. 6. Форма среза и глубина наклепанного
слоя при вырубке с различным числом хо-
Рис. 5. Направление наибольших дефор- хдов пресса: а—60 ход/мин; б—120 ход/мин;
маций сдвига (линий скольжения) в — 330 ход/мин; г — 450 ход/мин
В табл. 5 показан характер поверхности среза различных металлов при вырубке-
пробивке с малым и большим зазорами [258]. 1
Металлографические исследования макро- и микроструктуры вырубленных
деталей показывают, что металл в зоне резания претерпевает значительные струк-
турные изменения и наклепывается.
Глубина наклепанного слоя зависит от толщины материала, его свойств и перво-
начальной структуры, величины зазора и качества режущих кромок, а также от
скорости вырубки.
На рис. 6 показано влияние скорости вырубки на форму среза вырубленной
детали и на глубину наклепанного слоя при вырубке тонколистовой стали с числом
ходов пресса 60, 120, 330 и 450 ходов в минуту.
1 Цифры, стоящие в квадратных скобках, указывают номер источника в перечне лите-
ратуры.
30
'РЕЗКА
Таблица 5
Поверхность среза при вырубке-пробивке различных материалов
с разной величиной зазора
(/ — вырубаемая деталь; 2 — отверстие)
Материал Толщина в мм Односторонний зазор
0,02—0.03S 0,08—0.10S
Алюминий мягкий До 4 2
Свыше 4
Сталь мягкая (об < 40 кГ/мм*) До 4
Свыше 4
Сталь твердая (ав > 50 кГ/мм*) До 4
Свыше 4 Mill Слол
И-'
РЕЗКА ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА ШТАМПАМИ
31
При небольшом числе ходов пресса (60 ход/мин, рис. 6, а) глубина вдавливания
пуансона до момента образования скалывающих трещин составляет 64% толщины
материала. Пластическая стадия процесса вырубки сильно развита, а наклепанная
зона довольно значительна.
При увеличении числа ходов пресса до 120 и 330 ход/мин (рис. 6, б и в) и увели-
чении начальной скорости вырубки глубина вдавливания пуансона уменьшается
соответственно от 50 до 27%. Пластическая стадия процесса значительно уменьшается,
в связи с чем уменьшается величина наклепанной зоны металла.
Рис. 7. Резка профилированного материала штампами
Наконец, при быстроходной штамповке с числом ходов пресса 450 ход/мин
пластическая стадия и глубина вдавливания пуансона снижается до 14%, наибольшее
развитие получает третья стадия процесса — скалывание. Большая часть поверх-
ности среза представляет собой сравнительно ровный скол. Глубина наклепанного
слоя невелика.
При проталкивании вырубленных деталей в отверстие матрицы пуансон затяги-
вает часть металла в зазор между матрицей и пуансоном и образует кольцевой заусе-
нец на отходе (на рис. 6 не показан).
В ряде случаев встречается необходимость резки в штампах профилированного
материала (рис. 7).1
Простые профили (рис. 7, а) могут отрезаться односторонней резкой (без отхода).
Сложные профили (рис. 7, б—е) обычно отрезаются двухсторонней резкой (с отходом).
Во избежание искажения профиля при резке он или прижимается к матрице
прижимом, или удерживается между нижней и верхней матрицами (рис. 7, б—е).
В последнем случае профиль не поднимают вверх, а подают вперед по зазору между
матрицами. Ширина отрезаемой перемычки обычно составляет от 1,5 до 2 толщин
материала.
1 Резка сортового и профильного проката, производимая на пресс-ножницах, в справоч-
нике не рассматривается.
32
РЕЗКА
На рис. 7, ж показана разрезка тонкостенных труб толщиной до 3 мм и диаметро
до 50 мм остроконечным плоским пуансоном. Для уменьшения смятия трубы в начал
врезания пуансона разжимные матрицы обжимают трубу по форме, показанно
на рис. 7, и.
На рис. 7, з изображен профиль конца пуансона, а на рис. 7, к — положени
трубы в матрице перед разрезкой. Ширину пуансона и просвет между матрицам
для резки труб указанного размера берут равными 3—4 мм. Недостатком этог
способа является то, что часть стружки в начале резания заворачивается внутр
и мешает резанию.
На рис. 7, л приведена видоизмененная форма ножа, благодаря применена
которой отход от верхней четверти трубы отламывается от нижней четверти и падае
внутрь трубы.
4. УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
Рис. 8. Диаграмма изменения со-
противления срезу в процессе вы-
рубки (зазор 10% S, кривая е—для
зазора 4%)
Усилие резания и сопротивление срезу при вырубке и пробивке не остаютс:
постоянными, а изменяются на протяжении рабочего хода. Диаграмма изменени:
сопротивления срезу в зависимости от погружения пуансона в металл представлен,
на рис. 8. На диаграмме приведены кривые дл;
следующих материалов: а—алюминий; b — мало
углеродистая сталь; с — сталь с содержанием
0,2—0,3% С; d — высокоуглеродистая сталь
Все материалы в отожженном состоянии.
Из диаграммы видно, что сопротивленш
срезу изменяется в процессе вырубки аналогичж
условным напряжениям при испытании на рас
тяжение.
Наивысшая точка каждой кривой соответ
ствует наибольшему сопротивлению срезу вср
а концы кривых — окончанию второй стадии
процесса вырубки. Штриховыми линиями пока
зана третья стадия процесса.
Одинаковый характер кривых среза и растя
жения, наличие тех же трех стадий деформации
(упругой, пластической и разрушения) свиде
тельствуют об аналогии между процессами вы
рубки и растяжения; однако вид напряженного
состояния и характер разрушения в этих про
цессах различны.
Вдавливание пуансона в материал к мо
менту скалывания аналогично процессу образо
вания шейки при растяжении к моменту раз
рыва образца.
Необходимое для вырубки и пробивки уси
лие зависит от длины периметра изделия или
отверстия, толщины и механических свойств ма
териала, величины зазора и состояния режущих
кромок.
В табл. 6 приведены формулы для расчета усилий резания штампами с парал-
лельными режущими кромками и определения требуемого усилия пресса.
Требуемое усилие пресса берется больше расчетного усилия вырубки и обычно
принимается с поправочным коэффициентом 1,3, учитывающим наличие побочных
явлений при вырезке, неравномерность толщины материала и затупление режущих
кромок. Учитывая, что оСр 0,86ов, и принимая коэффициент 1,3, требуемое усилие
пресса можем определить по тем же формулам с заменой вср на ов.
В случае применения пружинного, резинового или пневматического съемника,
прижима или выталкивателя к расчетному усилию, вырубки прибавляется усилие
на сжатие буфера.
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
33
Таблица 6
Формулы для определения усилий вырубки штампами
с параллельными режущими кромками
Конфигурация детали Расчетное усилие вырубки Требуемое усилие пресса
Любая Круглая % О* Ъ со со о к 11 11 а. а. Рп — LSce + Qg Рп = ndSae 4- Q6
Обозначения: L — длина периметра резания в мм; d — диаметр детали в мм; 0.6 — усилие для сжатия буфера, прижима, съемника в кГ.
Сопротивление срезу зависит от механи'ческих свойств металла, степени пред-
варительного наклепа, а также от относительной толщины вырубки, величины за-
зора и состояния режущих кромок.
При уменьшении отношения размера вырубки к толщине материала (d/S < 30)
сопротивление срезу снижается до 20%, например для стали 10—20:
Отношение-^-........................ 30 15 10 7,5 5
(JCp в кГ/мм2 ..................... 35 32 30 29 28
Таблица 7
Сопротивление срезу для различных металлов
Материал Сопротивление срезу аср в кГ/мм2 для материала Материал Сопротивление срезу аер в кГ/мм2 для материала
отожжен- ного накле- панного отожжен- ного накле- панного
Сталь листовая:
с 0,1 С 25 32 Нейзильбер 32 50
» 0,2% С 32 40 Латунь 25 38
» 0,3% С 36 48 Медь 20 28
» 0,4% С 45 56 Дуралюмин 22 38
» 0,6% с 56 72 Алюминий 10 15
» 0,8% С 72 90 Магниевые спла- 14 16
» 1,0% С 80 105 вы (холодные)
Кремнистая сталь 45 56 Магниевые спла- вы (подогретые 5 7
Нержавеющая 52 56 до 300° С)
сталь Цинк 12 •20
Листовая бронза 36 50 Свинец 2- -3
Олово 3- -4
2 Зак 511
34
РЕЗКА
Изменение величины зазора в пределах от 10 до 1% на сторону не оказывает
практического влияния на сопротивление срезу. Увеличение сопротивления срезу
происходит лишь при зазорах порядка 1% S.
В технологических расчетах сопротивление срезу принимается равным
(Уср = (0,84-0,86) <тб.
В табл. 7 приведены средние значения сопротивления срезу, применяемые на
практике, а в табл. 8 — величины относительного вдавливания пуансона в материал
до образования скалывающих трещин при вырубке с малой скоростью.
Таблица 8
hn
Относительная глубина вдавливания пуансона в материал С =
Материал Значения С при толщине материала в мм
До 1 1—2 2—4 Свыше 4
Сталь мягкая <уср — 25—35 кГ/мм2 ав — 30—40 кГ/мм2 0,75—0,70 0,70—0,65 0,65—0,55 0,5—0,40
Сталь средней твердости о ср = 35—50 кГ/мм2 сув = 40—55 кГ/мм2 0,65—0,60 0,60—0,55 0,55—0,48 0,45—0,35
Твердая сталь аср — 50—70 кГ/мм2 сув — 55—75 кГ/мм2 0,50—0,45 0,45—0,40 0,40—0,35 0,35—0,20
Алюминий, медь (ото- жженные) 0,8—0,75 0,75—0,70 0,70—0,60 0,65—0,50
Примечания:
1. Приведенные в таблице данные относятся к вырубке с малой скоростью при
нормальной величине зазоров между пуансоном и матрицей (см. табл. 23).
2. При малых зазорах относительная глубина вдавливания увеличивается.
3. При вырубке с завалом режущих кромок пуансона или матрицы скалывание
отсутствует и = 1.
4. При вырубке на быстроходных прессах (400—600 ход/мин) относительная глу-
бина вдавливания уменьшается от 3 до 5 раз.
Так как на практике приходится иметь дело с материалами определенных марок
по ГОСТам, то для удобства практического пользования в табл. 9—13 приведены
данные по сопротивлению срезу и механическим свойствам для материалов различных
марок по ГОСТам, применяемых в холодной штамповке.
Сведения по сопротивлению срезу при вырубке неметаллических материалов
приведены в гл. VII.
В табл. 14 приведены механические свойства алюминиевых, в табл. 15 — магние-
вых сплавов при нагреве, а в табл. 16 —титановых сплавов [35]. В табл. 17 при-
ведены механические свойства важнейших тугоплавких металлов с указаниями по
штамповке [34].
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
35
Таблица 9
Механические свойства листовой стали, применяемой в холодной штамповке
Наименование стали Марка стали Сопро- тивление срезу аср в к.Г1м,м,г Предел прочности °в в кГ/мм2 Относи- тельное удлине- ние д в % (не менее)
^5 — ^10
Тонколистовая углеро- дистая обыкновенного ка- Ст. 1 28—34 32—40 33—28
чества (ГОСТ 380—60, груп- па А; ТУ по ГОСТу 501—58) Ст. 2 29—36 34—42 31—26
S = 0,5—4 мм Ст. 3 33—40 38—47 25—21
- Ст. 4 36—45 42-52 23—19
Ст. 5 43—53 50—62 19—15
Ст. 6 52—62 60—72 14—11
Ст. 7 >60 >70 10—8
65
Тонколистовая углероди- 08кп 25 >30 35
стая качественная кон-
струкционная (ГОСТ 08 28 33 33
1050—60, группа 1; ТУ по ГОСТу 914—56) Юкп 27 32 33
5 = о,2—4 мм 10 29 34 31
15кп 31 36 29
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
36
РЕЗКА
Продолжение табл. 9
Наименование стали Марка стали Сопро- тивление срезу бср в кГ/мм2 Предел прочности °в в к Г /мм2 Относи- тельное удлине- ние 6 в % (не менее)
Тонколистовая качест- венная малоуглеродистая для автомобильных кузо- вов (ГОСТ 9045—59) S = 0,8—1,5 мм 08кп, 08Фкп,08Ю ОСВ СВ 22—28 22—29 26—33 26—34 ^10 44 42
Листовая низколегиро- ванная конструкционная (ГОСТ 5058—57) S = 4—10 мм 15ГС 14ХГС 10ХГ2СН 12ХГН 15ХСНД(СХЛ-1) 10ХСНД(СХЛ-4) 14ХГ2Н 14ГНД и др. 43 47 50 54 ^10 18 16
Тонколистовая легиро- ванная конструкционная (ГОСТ 1542—54 и ГОСТ 2672—52) S = 0,5—4 мм 60Г 65Г 70Г 10Г2А 25ХГСА ЗОХГСА 12Г2А 47—68 51—72 55—76 34—49 42—60 45—64 42—55 55—80 60—85 65—90 40—58 50—70 55—75 50—65 ^10 14 12 10 22 18 16 18
Тонкол истовая высо- колегированная корро- зионностойкая и жаро- стойкая (марки — ГОСТ 5632—61; ТУ по ГОСТу 5582—61) S = 0,8—4 мм 1 отожженная | 1X13 2X13 3X13 4X13 Х17 Х25Т, Х28 34 43 43 48 43 46 40 50 50 56 50 54 бб 21 20 15 15 18 17
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
37
Продолжение табл. 9
Наименование стали Марка стали Сопро- тивление срезу оср в кГ/мм? Предел прочности в кГ/мм.г Относи- тельное удлине- ние 6 в % (не менее)
Тонколистовая высо- колегированная корро- зионностойкая и жаро- стойкая (марки — ГОСТ 5632—61; ТУ по ГОСТу 5582—61) S = 0,8 — 4 мм закаленная 0Х18Н9 1Х18Н9 1Х18Н9Т 2Х18Н9 Х18Н12Б • Х23Н18 Х25Н20С2 Х17Н2 2Х13Н4Г9 46 47 46 51 46 47 47 94 56 54 55 54 60 54 55 55 ПО 65 45 35 40 35 40 40 35 10 40
Тонколистовая электро- техническая кремнистая (ГОСТ 802—58) 5 = о,2—0,5 мм Э11, Э12, Э13, Э31—Э32, Э21, Э22, Э41—Э48, Э310—Э380 35 43 55 40 50 65 —
Тонколистовая электро- техническая низкоуглеро- дистая типа Армко (ГОСТ 3836—47) S = 0,2—4 мм Э, ЭА, ЭАА 25 30 40
Примечания} 1. Для сталей, не указанных в таблице, принимать = 0,84-0,86ов- 2. Для стали, наклепанной в результате предыдущих операций, значения аср и брать по верхнему пределу. 3. При вырубке и пробивке с отношением d < 10S сопротивление срезу брагь по нижнему пределу.
38
РЕЗКА
Таблица 10
Механические свойства стальной ленты, применяемой в холодной штамповке
Марка или Сопро- Предел Относи-
Наименование тивление прочности тельное
обозначение стали срезу оср в кГ/мм? °в в кГ/мм? удлине- ние д10 в %
Лента стальная низко- ОМ 24—34 28—40 30
углеродистая холодной м 28—40 33—45 20
прокатки (ГОСТ 503—4 S = 0,05—3,6 jhjh 1) пм 32—44 38—50 10
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- ционной стали (ГОСТ к 20 28—47 32—55 20
2284—43) го X 25 30—52 35—60 18
S = 0,1—3 jhjh X О Я 30—35 35—56 40—65 16
Я О 40—45 38—60 45—70 15
о 50—60 38—65 45—75 12
65—70 38—65 45—75 10
15 38—69 45—80 3
20 43—73 50—85 2
X го X 25 47—77 55—90 2
X го X 30—35 56—82 65—95 2
о S- 40 56—86 65—100 2
го го 45 60—90 70—105 1,5
X 50—55 64—95 75—110 1,5
60—70 64—100 75—115 1
Группа прочности
Лента стальная пружин- ная термообработанная 1П 104—128 130—160 3
(ГОСТ 2614—55) 2П 128—150 160—190 2,5
S = 0,08—1,5 мм ЗП Свыше Свыше 2
150 190
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
39
Продолжение табл. 10
Наименование Марка или , обозначение стали Сопро- тивление срезу сср в к.Г/мм2- Предел прочности в кГ/мм 2 Относи- тельное удлине- ние б10 в %
Лента стальная холодно- катаная из инструмен- тальной и пружинной ста- ли (ГОСТ 2283—57) S = 0,1—0,3 мм У7, У7А, У8, 1 У8А J 60Г, 65Г, У9, У9А, У10, У10А, УН, УНА, У12, У12А У13, У13А, 60С2, 60С2А, 65С2ВА ' 50ХФА Х05, 85ХФ После 56 65 77 82 НИЗКОГО ( <65 75 90 95 этжига >20 10 10
Лента холоднокатаная рулонная и-з электротех- нической стали (ГОСТ 9925—61) S = 0,05—0,2 мм и S — 0,2—0,5 мм Э310—Э380 52 60 —
Лента холоднокатаная из высоколегированной коррозионностойкой и жа- ростойкой стали (ГОСТ 4986—54) S = 0,1—2,0 мм 1X13 (М) >2X13, 3X13 (М) 1Х18Н9 (М) ' (ПН) 2Х18Н9 (Н) (ОН) 1Х18Н9Т 1Х18Н10Т 0Х18Н12Б (М> Х23Н18 35 43 46—50 69 86 100 46 50 40 50 54—58 80 100 115 54 58 21 20 35 20 13 8 40 45
Примечания: 1. Для сталей, не указанных в таблице, принимать оср = 0,8-7-0,860^. 2. Для стали, наклепанной в результате предыдущих операций, значения оср и gq брать по верхнему пределу. 3. При вырубке и пробивке с соотношением d < 10S сопротивление срезу брать по нижнему пределу.
40
РЕЗКА
Таблица 11
Сопротивление срезу для стали в нагретом состоянии в кГ/мм2
Марка стали Сопротивление срезу при температуре нагрева в °C
20 500 600 700 800 900
Ст. 1, Ст. 2 36 32 20 11 6 3
Ст. 3, Ст. 4 45 45 24 13 9 6
Ст. 5 53 55 33 16 9 7
Ст. 6 60 58 38 19 9 7
10, 15 36 32 20 И 6 3
20, 25 45 45 24 13 9 6
30, 35 53 55 33 16 9 7
40, 45, 50 60 58 38 19 9 7
Таблица 12
Механические свойства листовых и ленточных цветных металлов и сплавов,
применяемых в холодной штамповке
Наименование металла или сплава Марка Состояние Сопротивле- ние срезу оср в кГ/мм? Предел проч- ности ов в кГ/мм2 Относитель- ное удлине- ние 610 в %
Латунь Л68 Мягкая 26 30 40
Л62 холоднока- 26 30 35
ЛС59-1 таная 30 35 25
Л68 Полутвер- дая холод- 30 35 25
Л62 нокатаная 33 38 20
Л68 Твердая 34 40 15
Л62 холоднока- 36 42 10
ЛС59-1 таная 40 45 5
Латунь мар- ЛМц58-2 Мягкая 34 39 30
ганцовистая Полутвер- дая Твердая 40 52 45 60 25 3
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
41
Продолжение табл. 12
Наименование металла или сплава Марека Состояние Сопротивле- ние срезу оср в кГ/мм? Предел проч- ности gq в кГ!м,м,г Относитель- ное удлине- ние д10 в %
Бронза оло- вяннофосфори- стая и оловянно- цинковая Бр. ОФ6,5-0,25 Бр. ОЦ 4-3 Мягкая Твердая Особо твердая 26 48 50 30 55 65 38 5 2
Бронза алюми- ниевая Бр. А7 Отожжен- ная Неотожжен- ная 52 56 60 65 10 5
Бронза оловян- носвинцовоцин- ковая Бр. ОЦС4-4-2.5 Мягкая Полутвер- дая 24 34—43 30 40—50 35 10
Бронза берил- лиевая Бр. Б2 Мягкая Твердая 34—50 55 40—60 65 30 2
Медь Ml, М2 и М3 Мягкая Твердая 18 26 21 30 30 3
Алюминий АД, АД1 А2, АЗ Мягкий Твердый 7 11 7,5—11 12—15 30—20 9—6
Дур алюмин Д16А-М Д16А-Т Отожженный Закаленный 15—20 27—30 18—25 34—38 12 15
Магниевый сплав МА1 МА8 Холодный 12—14 15—18 17—19 23—24 3—5 14—15
МА1 МА8 Подогре- тый до 300° С 3—5 5—7 5,5—6 6,5—8 50—52 58—60
42
РЕЗКА
Продолжение табл. 12
Наименование металла или сплава Марка Состояние Сопротивле- ние срезу оср в кГ/мм2 Предел проч- ности ав в кГ/мм2 Относитель- ное удлине- ние бю в %
Никель Hl, Н2, НЗ Мягкий Твердый 35 47 40 55 35 2
Нейзильбер МНЦ-15-20 Мягкий Твердый Особо твердый 30 48 56 35 55 65 35 1 1
Мельхиор МН19 Мягкий Твердый 26 34 30 40 30 3
Цинк Ц1, Ц2, ЦЗ, Ц4 — 12—20 14—23 40—36
Свинец Cl, С2, СЗ, С4 — 2—3 2,5—4 50—40
Т итановые сплавы ВТ1-1 ВТ 1-2 ВТ5 Отожжен- ные 36—48 44—60 64—68 45—60 55—75 80—85 >25—30 >20—25 >15
Ковар Н30К18 Мягкий 38—52 45—60 35—50
Пермаллой Н78 Мягкий 55—60 65—70 30—35
Нихром Х20Н80 Мягкий 64—70 75—80 35—45
Ферроникель Н-52 Мягкий 52—64 60—75 30—35
Примечание. Никель и высокоплавкие сплавы сильно упрочняются в про- цессе пластической деформации, а также при резке и вырубКе. Для материалов,' не указанных в таблице, принимать G = 0,84-0,86 в.
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
43
Таблица 13
Механические свойства алюминиевых сплавов
Марка сплава и его состояние Предел прочности в кГ /м-м2 Отно- си- тель- ное удли- нение 6 в % Сопро- тивление срезу в кГ/мм2 Марка сплава и его состояние Предел прочности о0 в кГ/мм2 Отно- си- тель- ное удли- нение б в % Сопро- тивление срезу °ср в кГ/мм2
А2, АЗ 7,5—11,0 30—20 5—7 Д1А-М 16—22 12—18 11—13
АД, АД1 11,0—14,0 9—6 7—9 ДЗА 35—40 15—22 20—22
АМцА-М 10,0—14,5 25—20 6—8 Д4А 40—44 15—18 24—27
АМцА-П 14,5—19,0 12—6 9—10 . Д5А 43—48 12—8 28—30
АМцА-Н 20,0—25,0 6—3 10,5—11,5 Д6А 43—48 15—18 25—28
АМгА-М. 18—23 24—16 11—12 - Д16А-М 20—25 12—18 12—13
АМгА-П 23—28 10—4 14—15 Д16А-Т 43,5—48,0 15—20 27—29
АВА-М 11,0—14,5 25—20 6—8 Д16А-Н 46—50 14—8 28—30
АВА-Т 20—28 24—18 16—18 Алклед Д16М 15,0—21,5 14—20 —
АВА-Т1 30—35 10—8 20—22 Алклед Д16Т 40—44 15—18 26—28
Д1А-Т 38—42 15—20 22—24 Алклед Д16Н 42—46 13—8 28—30
Таблица 14
Механические свойства алюминиевых сплавов при нагреве
Марка сплава Показатели - механических свойств Механические свойства при температуре нагрева в °C
24 150 200 260 315 370
ат в кГ/мм* 3,5 2,5 2,1 1,4 1,05 0,7
А2, АЗ » » 9,2 5,3 4,2 2,4 1,8 1,1
д » % 45 65 70 85 90 95
ат в кГ/мм2 12,5 10,6 6,3 3,5 2,1 1,4
АМцА-П » » 14,8 12,5 9,9 7,4 4,2 2,1
д » % 16 17 22 25 ' 40 60
ат в кГ/мм2 24 19 7,8 5,5 3,15 1,75
АМгА-П » » 27,5 22,6 17,6 8,5 5,6 3,5
б » % 10 16 35 80 100 120
44
РЕЗКА
Продолжение табл. 14
Марка сплава Показатели механических свойств Механические свойства при температуре нагрева в °C
24 150 200 260 315 370
От В кГ/мм2 31 26,8 14,8 6,7 3,15 2,5
Д16А-Т » 48 32,5 19 10 5,3 3,5
б » % 22 22 25 45 70 100
От в кГ/мм2 14 16,2 7,0 2,45 1,4 1,1
АВА-Т и » 24,5 19,0 9,2 3,5 2,1 1,4
6 » % 30 16 30 75 90 100
От в кГ/мм2 28,2 17 7,8 2,5 1,4 1,1
АВА-Т1 » » 84 19,8 10 3,5 2,1 1,4
6 » % 16 20 30 65 90 100
Таблица 15
Механические свойства магниевых сплавов при нагреве
Марка сплава Способ вырезки образца из листа Механические свойства при температуре нагрева в °C
20 150 100 220 250 300 350 400
3 $ о° м 03 <о °в в кГ/мм2 и «о °в в К.Г/М.М.2 03 «о % в к.Г/мм2 03 <0 О оз 03 «о С ** О оз о4- 03 «О 3 Д <0 О е 03 «о % в к.Г/мм2 м «о
МА1 Вдоль прокатки 21,5 5 15 8 11 15 18 30 6,5 40 5,5 51 4,5 60 2,5 76
Поперек прокатки 23 7,5 16 11 12 17 18 30 6,5 40 5,5 51 4,5 60 2,5 76
МА8 Вдоль прокатки 26,5 12 20 24 16 30 10,5 34 9 40 6,5 58 5 78 3,5 ПО
Поперек прокатки 25 15 19 28 15 32 10,5 34 9 40 6,5 58 5 78 3,5 110
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
45
Механические свойства титановых сплавов
Таблица 16
Марка сплава Состояние Предел прочности oQ в кГ/мм2 Сопротивление срезу оср в кГ/мм? Относительное удлинение дб в %
ВТ1-1 Отожженный 46—60 39—52 25—40
ВТ 1-2 » 55—75 47—64 22—35
ОТ4-1 » 60—75 52—64 ' 20—35
ОТ4 » 70—85 60—73 15—35
ВТ5-1 » 75—95 64—80 12—25
ВТ4 » 85—100 73—86 12—22
ОТ4-2 » 100—120 86—103 9—15
ВТ6 » 90—110 77—95 10—15
ВТ6 Закаленный (с 800—840° С) 100—105 86—90 16—18
ВТ6 Состаренный (при 500° С) 110—115 95—100 14—16
ВТ14 Отожженный 90—110 77—95 8—16
ВТ14 Закаленный (с 820—880° С) 95—105 82—90 14—20
ВТ14 Состаренный (при 500° С) 115—140 100—120 7—12
Примечания: 1. Сплавы ВТ1-1, ВТ1-2, ОТ4-1 и ОТ4 штампуются в холодном состоянии с меж- операционным отжигом. Для сокращения количества операций применяют подогрев заготовок из ВТ1-1 и ВТ1-2 до 350—400° С, а из ОТ4-1 и ОТ4 — до 500—650° С._ 2. Сплавы ВТ4, ВТ5, ВТ14 требуют частых межоперационных отжигов или подо- грева до 550—750° С. 3. Высокопрочные сплавы ОТ4-2, ВТ5-1, ВТ6 штампуются с нагревом до 600—750° С
Таблица 17
Механические свойства основных тугоплавких металлов
Металл Темпе- ратура плавле- ния в °C Предел прочности gq в кГ/мм2 при температуре Относительное удлинение бю в %
• 20° С 500° С 1000° с
Вольфрам 3370 90—350 125—140 35—52 0—3 (20° С)
Молибден 2625 85—140 25—45 15—20 0,5—4 (20° С)
46
РЕЗКА
Продолжение табл. 17
Металл Темпе- ратура плавле- ния в °C Предел прочности в кГ/мм? при температуре Относительное удлинение бю в %
20° С | 500° С 1000°с
Тантал 2850 70—100 (наклепанный) 35—45 (отожженный) 25—32 10—14 1—5 (наклепанный) 40 (отожженный)
Ниобий 2000 26—45 (отожженный) 52—100 (наклепанный) 25 — 20—50 (отожженный) 5—10 (наклепанный)
Цирконий 1700 23—42 (отожженный) — — 30—50 (20° С)
Бериллий 1284 35—60 (отожженный) 12—20 2—3 2—5 (20° С) 20—30 (при 300—400° С) 8—12 (при 600—700° С)
Примечания:
1. Вольфрам обрабатывают в нагретом состоянии: листы толщиной 0,1 — 0,2 мм
при 600—800° С, толщиной 2 — 5 мм при 1100—1200° С.
2. Молибден и молибденовые сплавы штампуют в нагретом до 400—450° С состоя-
нии (резка при температуре 300—400° С).
3. Тантал и ниобий штампуются без нагрева в отожженном состоянии на обычных
штампах.
4. Бериллий штампуют с нагревом до 300—400° С (вырубка, гибка, вытяжка).
Вследствие токсичности необходимо принимать меры предосторожности.
5. Цирконий штампуют в холодном состоянии с применением отжига лишь после
значительной деформации (как для стали). Необходимо принимать меры против нали-
пания металла на штампы.
Для уменьшения усилий резания при вырубке толстого материала или деталей
больших размеров применяют штампы со скошенными режущими кромками пуансо-
нов или матриц.
Различные типы скоса режущих кромок приведены на рис. 9.
При вырубке деталей пуансон должен быть плоским, а скос делается на матрице
(рис. 9, а, б). Деталь получается плоской, а отход изогнутым. Скос должен быть
двусторонним и симметричным относительно центра давления штампа.
При пробивке отверстий матрица должна быть плоской, а скос делается на пуан-
соне (рис. 9, в, а, д), вследствие чего деталь остается плоской, изгибается же отход.
Таблица 18
Обычно применяемые величины скосов
Толщина материала S в мм Скос И в мм Угол' скоса ф в град Среднее усилие резания в % от Ртах
До 3 2S . До 5 30—40
3—10 S До 8 60—65
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
47
Односторонний скос режущих кромок применяется лишь при надрезке с отгиб-
кой (рис. 9, е). В других случаях односторонние скосы делать не рекомендуется.
Обычно применяемые величины двусторонних скосов приведены в табл. 18.
На диаграмме (рис. 10) показано уменьшение требуемых усилий при вырубке
в штампах с различным скосом режущих кромок.
При многопуансонной вырубке или пробивке пуансоны делают разной длины
(рис. 11), вследствие чего усилия не совпадают во времени и не суммируются.
Рис. 10. Диаграмма уменьшения усилий
при вырубке в штампах со скосом режущих
кромок (И — величина скоса)
Рис. И. Ступенчатое расположение
пуансонов
Ступенчатая длина пуансонов применяется не только для уменьшения усилия
вырубки, но главным образом для уменьшения износа и повышения стойкости пуан-
сонов; с этой целью тонкие пуансоны делают более короткими. Величина Н
(рис. 9) для тонких материалов обычно берется равной толщине материала, а для
толстых — половине толщины материала.
48
РЕЗКА
Таблица 19
Приближенные формулы для определения усилий при вырубке
в штампах со скошенными режущими кромками
Тип вырезки Тип скоса по рис. 9 Формулы усилий вырубки
Общий случай вырубки со ско- сом режущих кромок а б в г д Упрощенная формула Р = LSacpk k — коэффициент для L до 200 мм; При Н = S k = 0,4 — 0,6 При Н = 2S k = 0,2 — 0,4
Прямоугольная вырубка с дву- сторонним скосом режущих кро- мок а б При Н > S Р = 2<тср (а+ S. При Н = S Р — 2Soср (а + 0,5/?)
Квадратная вырубка с четырех- сторонним скосом в о _ 4^аер tg<P
Круглая вырубка с двусторон- ним скосом а б в При Н = S р = 0,66л dSocp
Надрезка прямоугольной формы с односторонним скосом е При Н > S Р = S&cp + 6 • При Н = S Р = Socp (а + Ь)
Обозначения: Н — высота скоса в мм; ф — угол скоса в град; а и b — ширина и длина прямоугольной вырубки в мм; d — диаметр круглой вырубки в мм. Примечание. Уточненные формулы см. [40].
УСИЛИЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ВЫРУБКЕ И ПРОБИВКЕ
49
Определение усилий при вырубке в штампах со скошенными режущими кромками
производится по формулам, приведенным в табл. 19.
Усилие пресса берется больше расчетного усилия и обычно принимается в соот-
ветствии с указанным на стр. 33. Следовательно, для подбора пресса полное усилие
вырубки может быть определено по формулам табл. 19 с заменой аср на ав и добавле-
нием усилия на сжатие буфера.
Усилие, необходимое для снятия полосы с пуансона, определяется по формуле
Рен — ЬснР»
где Р — полное усилие вырубки в кГ;
ксн — коэффициент, определяемый в зависимости от типа штампа и толщины
материала по табл. 20.
Таблица 20
Величина коэффициента kCH для определения усилия снятия с пуансона
Толщина материала в мм Коэффициент kCH в зависимости от типа штампа
Однопуансонный вырубной или пробивной ' Последовательный (пробивка- вырубка) Многопуансонный пробивной
До 1 0,02—0,06 0,06—0,08 0,10—0,12
1—5 0,06—0,08 0,10—0,12 0,12—0,15
Свыше 5 0,08—0,10 0,12—0,15 0-, 15—0,20
При многопуансонной пробивке усилие съема с пуансонов увеличивается вслед-
ствие образования распора материала, достигающего значительной величины.
Усилие, необходимое для проталкивания детали через матрицу с цилиндрической
шейкой, определяется по формуле
Рпр — knpPn,
где Р — полное усилие вырубки в кГ\
knp — коэффициент, устанавливающий соотношение между Рпр и Р\
h
п = —----количество деталей, находящихся в шейке матрицы;
h — высота цилиндрической шейки в мм;
S — толщина вырубаемых деталей в мм.
В случае вырубки с обратным выталкиванием п = 1.
Коэффициент knp составляет в среднем при вырубке на провал knp = 0,05—0,10;
при вырубке с обратным выталкиванием knp = 0,0/—0,14; причем наибольшие зна-
чения относятся к более тонким материалам.
В случае обратного выталкивания вырезанной детали усилие выталкивания
увеличивается вследствие выпучивания детали и распора, создаваемого при выталки-
вании в обратном направлении.
Работа резания при вырубке плоскими кромками определяется по формуле
л PS г
А==хТооокГм’
где Р
х
— полное усилие вырубки в кГ;
р
— коэффициент, определяемый из соотношения х = (Рср — усредненное
усилие вырубки).
50
РЕЗКА
Величина коэффициента х зависит от рода и толщины материала. Его значения
приведены в табл. 21 (при вырубке с небольшим числом ходов пресса).
Таблица 21
Pct)
Значения коэффициента х = р
Материал Коэффициент х при толщине материала в мм
До 1 1-2 | 2-4 Свыше 4
Сталь мягкая (Тео — 25—35 кГ/мм2 ьр 0,70—0,65 0,65—0,60 0,60—0,50 0,45—0,35
Сталь средней твердости о^р = 35—50 кГ/мм2 0,60—0,55 0,55—0,50 0,50—0,42 0,40—0,30
Твердая сталь Оср = 50—70 кПмм2 0,45—0,40 0,40—0,35 0,35—0,30 0,30—0,15
Алюминий, медь (ото- жженные) 0,75—0,70 0,70—0,65 0,65—0,55 0,50—0,40
Для разных материалов (оср = 30 кГ/мм2 и оср = 60 кГ/мм2), при одной и той
же толщине материала и одном и том же диаметре вырубки усилие вырубки Р во
втором случае в 2 раза больше, чем в первом. Однако Рср увеличивается только на 30—
40% вследствие уменьшения относительной глубины вдавливания и более раннего
момента скалывания. Поэтому величина коэффициента х изменяется (уменьшается)
пропорционально относительной глубине вдавливания. Работа резания изменяется
пропорционально Рср, т. е. в данном случае увеличивается на 30—40%.
Приведенные данные относятся к вырубке с нормальной величиной зазора между
пуансоном и матрицей (см. табл. 23). При малых зазорах величина коэффициента х
значительно увеличивается, а при вырубке на быстроходных прессах уменьшается.
Из формулы работы резания видно, что усилие вырубки лимитируется предельной
величиной работы пресса, иначе электродвигатель будет перегружен по мощности,
что приведет к уменьшению числа оборотов и перегреву обмотки. Поэтому подбор
пресса следует производить не только по усилию, но и по работе резания.
Работа резания при скошенных режущих кромках определяется по формуле
где Р — усилие резания скошенными кромками в кГ;
Н — высота скоса в мм;
хг — коэффициент, приближенно принимаемый для мягкой стали: при Н = S
хг & 0,5—0,6, при И = 2S xt 0,7—0,8.
На рис. 12 приведена зависимость усилия и работы скошенными кромками от
величины скоса [258]. Как видно из рис. 12, усилие резания с увеличением угла
скоса значительно уменьшается, а работа резания, наоборот, увеличивается.
Пример. Определить расчетное усилие вырубки круглой заготовки диамет-
ром d — 100 мм, толщиной 1 мм из стали 20кп (табл. 9). Найти требуемое усилие
ЗАЗОРЫ МЕЖДУ МАТРИЦЕЙ И ПУАНСОНОМ
51
пресса, учитывая что вырубка происходит с обратным выталкиванием детали и пру*
жинным съемом отхода с пуансона.
По табл. 9 находим сопротивление срезу для стали 20кп вср = 33 кГ/мм2\
ав = 39 кГ/мм2.
Расчетное усилие вырубки (по табл. 6)
Р = ndSOcp — 314-33 = 10 360 кГ.
Рис. 12. Зависимость усилия и работы резания скошенными кром-
ками от величины скоса и относительной величины зазора —
Давление нижнего буфера ОДР. Давление сжатия пружин съемника 0,06Р.
Усилие пресса
Рпр = 1,ЗР + 0Д6Р = 1,46Р = 15 125 кГ.
Берем кривошипный пресс усилием 16 тс.
Работа резания при плоских режущих кромках штампа
А _ PS г
А~х 1000 кГм'
По табл. 21 х = 0,65, тогда
А = 0,65-15,1 = 9,8 кГм.
5. ЗАЗОРЫ МЕЖДУ МАТРИЦЕЙ И ПУАНСОНОМ
Зазором называется разность между размерами рабочих частей матрицы и пуан-
сона. Зазоры имеют большое технологическое значение в процессе резания листовых
материалов как в отношении качества изделий и влияния на стойкость штампов, так
и в отношении расхода энергии. На рис. 3 был приведен процесс вырубки с нормаль-
ным (см. рис. 3, а) и слишком малым (рис. 3, б) зазорами, а также пока'зан характер
получаемой при этом поверхности среза и ее дефектов.
Заусенцы и дефекты поверхности среза получаются также в результате неравно-
мерного распределения зазора по периметру и при большом затуплении режущих
кромок пуансона и матрицы. На рис. 13 изображена схема образования заусенцев
в результате значительного затупления режущих кромок. В случае затупления
52
РЕЗКА
режущих кромок пуансона заусенцы образуются на вырезаемой детали (рис. 13, а).
При затуплении матрицы заусенцы возникают вокруг пробитого отверстия (рис. 13, б).
Наконец, если затупились и матрица, и пуансон, заусенцы образуются и на детали,
и вокруг отверстия на материале (рис. 13, в).
Необходимо указать, что незначительное притупление режущих кромок (г =
= 0,05—0,1 мм) в случае вырубки из стали толщиной свыше 1 мм не вызывает появ-
ления заусенцев и повышает стойкость штампа.
При вырубке тонких материалов притупление режущих кромок недопустимо.
Многообразие производственных условий и различие предъявляемых к деталям
требований по чистоте среза и точности размеров не позволяют установить единую
величину зазора, одинаково пригодную для всех случаев штамповки.
Рис. 13. Образование заусенцев при затупившихся режущих^ кромках
Необходимо различать следующие основные случаи штамповки.
1. Обычная вырубка и пробивка деталей, не требующих чистого среза и допу-
скающих сколы на боковой поверхности. В этом случае применяют нормальные за-
зоры.
2. Пробивка отверстий с гладкими стенками (или с незначительным сколом),
производимая при пониженной величине зазоров.
3. Вырубка толстолистовых деталей, допускающих сколы на боковой поверхно-
сти, для которых требуется применение увеличенных зазоров.
4. Вырубка небольших деталей из толстолистового металла (типа гаек) с чистой
поверхностью среза, осуществляемая при малой величине зазора и заваленных ре-
жущих кромках матрицы.
5. Вырубка и пробивка мягкого алюминия, обычно не дающего надрывов,
производимая при пониженной величине зазоров.
6. Вырубка и пробивка хромоникелевой нержавеющей стали (1Х18Н9), осуще-
ствляемая при пониженной абсолютной величине зазоров.
7. Вырубка и пробивка высоконикелевых сплавов (пермаллой и др.), произво-
димая при нормальной величине зазоров.
8. Вырубка с сильным прижимом материала, в результате которой получают
чистую поверхность среза при малой величине зазора.
9. Вырубка на быстроходных прессах (>200 ход/мин), для которой необходимо
применение увеличенных зазоров с целью повышения стойкости штампов.
10. Вырубка на маломощном оборудовании, при которой требуются увеличенные
зазоры вследствие значительного пружинения станины и перекоса пуансона.
Примерные величины односторонних зазоров приведены в табл. 22.
Исследованиями установлено, что уменьшение зазора в 10 раз (с 0,1 до 0,015 на
сторону) мало изменяет сопротивление срезу и величину усилия, но увеличивает
работу резания (до 60%).
Разница в величине зазоров для разных материалов (за исключением алюминия
и высокоуглеродистой стали) сравнительно невелика, к тому же она практически
перекрывается колебаниями допусков на изготовление пуансонов и матриц. Поэтому
для практического пользования следует применять величины зазоров без разграниче-
ЗАЗОРЫ МЕЖДУ МАТРИЦЕЙ И ПУАНСОНОМ
53
Таблица 22
Примерные величины односторонних зазоров для разных случаев штамповки
Область применения Толщина материала S в мм Величина одностороннего зазора в % от S
Обычная вырубка и пробивка стали До 0,2 0,3—3,0 3—10 10—25 0 (без зазора) 3—6 6—10 10—15
Пробивка отверстий с гладкими стен- ками До 3 3—10 10—25 2—4 4—6 6—8
Вырубка и пробивка алюминия До 3 3—10 2—4 4—6
Вырубка и пробивка нержавеющей ста- ли 1Х18Н9 и 1Х18Н9Т До 3 3—10 0,02—0,03 мм 0,04—0,05 мм
Вырубка и пробивка электротехниче- ской стали ЭН—Э22 и Э31—Э48 — 3—6
Штамповка на быстроходных прессах До 3 6—10
Вырубка весьма крупных деталей из тонколистового металла До 2 8—10
Чистовая вырубка (с прижимом и по- перечной осадкой). До 8 <0,01 мм
Чистовая вырубка мелких деталей ти- па гаек из толстого материала Свыше 6 1—2
ния по роду материала, согласно табл. 23, в которой приведены предельные величины
начальных зазоров, допустимых при изготовлении вырубных и пробивных штампов,
выраженные в долях миллиметра.
В процессе эксплуатации и износа рабочих частей штампов зазоры увеличиваются
и становятся больше приведенных в таблице.
При штамповке материалов толщиной менее 0,3 мм практически применяют
беззазорные штампы. В этом случае рабочий контур незакаленного пуансона полу-
чается прошивкой его через закаленную матрицу.
При пробивке мелких отверстий (d<0,5S) величина зазора берется от 0,01
до 0,015S.
Основные правила направления зазоров.
1. При вырубке наружного контура зазор берется за счет уменьшения размеров
пуансона. Размер матрицы принимается равным наименьшему предельному размеру
детали.
2. При пробивке отверстий зазор образуется за счет увеличения размеров мат-
рицы. Размер пуансона берется равным наибольшему предельному размеру отверстия.
54
РЕЗКА
Таблица 23
Величины начальных зазоров при изготовлении вырубных и пробивных
штампов (зазоры диаметральные или двусторонние) в мм
Толщина материала в мм Начальный зазор Толщина материала в мм Начальный зазор
наименьший наибольший наименьший наибольший
0,3 0,02 0,04 8 1,3 1,6
0,5 0,03 0,06 9 1,5 1,8
0,8 0,05 0,08 10 1,8 2,2
1,0 0,06 0,10 11 2,1 2,5
1,2 0,08 0,12 12 2,4 2,7
1,5 0,10 0,16 13 2,7 3,0
1,8 0,12 0,20 14 3,0 3,4
2,0 0,14 0,22 15 3,3 3,7
2,2 0,17 0,25 16 3,6 4,0
2,5 0,20 0,28 17 3,9 4,4
2,8 0,22 0,32 18 4,2 4,7
3,0 0,24 0,36 19 4,5 5,0
3,5 0,32 0,46 20 4,9 5,4
4,0 0,40 0,56 21 5,2 ’ 5,6
4,5 0,50 0,68 22 5,5 6,0
5 0,6 0,8 23 6,0 6,4
6 0,8 1,0 24 6,2 6,7 .
7 1,0 1,3 25 6,5 7,0
Примечания:
1. Наименьшие начальные зазоры являются номинальными. Наибольшие началь-
ные зазоры учитывают увеличение их за счет допусков на изготовление пуансона
и матрицы.
2. При пробивке отверстий с гладкими стенками в материале толщиной до 5 мм
зазоры брать по нижнему пределу, указанному в данной таблице, для более толстых
материалов — согласно табл. 22.
3. Для вырубки и пробивки мягкого алюминия толщиной до 5 мм зазоры брать
по нижнему пределу, а для вырубки и пробивки твердых материалов (cfQ > 50 кГ/мм2} —
по верхнему пределу, указанному в таблице.
6. ЧИСТОВАЯ ВЫРУБКА И ПРОБИВКА
Обычная вырубка и пробивка листового материала дают неровную, слегка косую
и шероховатую поверхность среза (см. рис. 3).
Чистота поверхности блестящего пояска, замеренная профилографом вдоль
контура вырубки, соответствует 7—8-му классам чистоты по ГОСТу 2789—59.
Наибольшее практическое значение имеет оценка неровности среза (скола) по
толщине детали, зависящего от толщины материала и величины зазора между пуан-
соном и матрицей. ГОСТ 2789—59 в данном случае не применим, так как он предназ-
ЧИСТОВАЯ ВЫРУБКА И ПРОБИВКА
55
начен для оценки микрогеометрических неровностей, а не для измерения конусности
среза. Однако, сравнивая конусность среза со значениями Rz по ГОСТу 2789—59,
можно дать следующее ориентировочное сопоставление неровности среза при
вырезке-пробивке с классами чистоты:
Толщина материала в мм................
Класс чистоты ........................
До 1 1—2 2—3 3—4 4 — 5
V5 V4 V3 V2 V1
В ряде случаев изготовления штампованных деталей повышенной точности (4, 3
и 2-го класса) требуется гладкая и перпендикулярная поверхность среза с чистотой
поверхности до 8-го класса по ГОСТу 2789—59.
Рис. 14. Различные способы создания высокого давления при чистовой
вырубке (а, б, в) и форма клинового ребра (г)
В этом случае применяют различные способы чистовой вырубки и пробивки или
зачистной штамповки, имеющие значительные преимущества по сравнению с дорогой
малопроизводительной механической обработкой резанием и дающие гладкую поли-
рованную поверхность среза, перпендикулярную к плоскости изделия, при повышен-
ной точности изготовления.
Сущность способов чистовой вырубки заключается или в применении матриц
с заваленными режущими кромками, или в создании высокого давления на заготовку
и изменении схемы напряженного состояния металла в зоне резания.
Последний способ является более новым и более прогрессивным. В результате
весьма высокого удельного давления на заготовку достигающего величины ов и более,
в зоне резания возникает напряженное состояние объемного сжатия, которое спо-
собствует устойчивости пластической деформации и увеличивает пластические
свойства металла. Вследствие этого в процессе вырубки скалывающие трещины не
возникают, а срез получается чистым по всей толщине заготовки. Этот способ при-
меняется для изготовления небольших деталей точного приборостроения толщиной
от 1,5 до 20 мм. Чистота поверхности среза соответствует 8-му классу по
ГОСТу 2789—59.
На рис. 14 приведены различные спосрбы создания высокого давления на за-
готовку при чистовой вырубке и пробивке.
56
РЕЗКА
В первом способе (рис. 14, а) давление создается буферами из тарельчатых пру-
жин. Во втором способе (рис. 14, б), применяемом как для чистовой вырубки неболь-
ших деталей, так и для пробивки чистых отверстий, высокое давление прижимной
колодки создается за счет деформации буфера, составленного из кольцевых пружин
(в свободном состоянии между кольцами имеется зазор).
Более совершенным является третий способ (рис. 14, в) чистовой вырубки с по-
перечной осадкой заготовки. В этом способе вместо прижима по большой поверхности
заготовки применен метод местного вдавливания прижима, снабженного ребром,
идущим вдоль наружной конфигурации пуансона. При вдавливании ребра происхо-
дит вытеснение металла заготовки к режущим кромкам и создание весьма интенсив-
ного гидростатического давления в зоне резания. Опускающийся вслед за этим
вырубной пуансон вырезает деталь с гладкой и перпендикулярной поверхностью
среза, соответствующей 9-му классу чистоты поверхности по ГОСТу 2789—59.
Величина одностороннего зазора < 0,01 мм. Режущие грани закруглены ра-
диусом г = 0,2—0,3 мм. На рис. 14, г показана форма клинового ребра с общим
углом 75°.
Усилие резания подсчитывается по формулам для обычной вырубки (см. табл. 6).
Высокое гидростатическое давление почти не влияет на сопротивление срезу.
Усилие нижнего прижима определяется по формуле Рпр = Fq, где F — пло-
щадь детали, a q — давление, составляющее от 5 до 7 кГ/мм\ а при подчеканке
поверхности от 10 до 15 кГ/мм2.
Значительное усилие требуется для вдавливания клинового ребра. Приближен-
ные значения этого усилия, выраженные в кГ на 1 погонный миллиметр, приведены
в табл. 24 [277].
•Таблица 24
Усилие вдавливания клиновидного ребра в кГ/пог. мм
Материал Усилие вдавливания при толщине материала в мм
2 4 6 8 10 12
Алюминий 25 40 60 80 100 120
Дуралюмин 70 120 140 200 270 320
Малоуглеродистая сталь 100 160 200 280 360 420
Низколегированная сталь 150 240 300 400 520 640
Нержавеющая сталь 200 350 400 500 650 840
Высота клина h в мм 0,6 1,0 1,2 1,8 2,4 3,0
Расстояние b вершины клина от режущей кромки в мм 1,0 1,5 2,0 2,8 3,2 4,0
Чистовая вырубка с вдавливанием клинового ребра и поперечной осадкой за-
готовки производится на прессах двойного действия.
Для этой цели за рубежом созданы специальные гидравлические прессы двойного
действия. На рис. 15 изображен штамп для чистовой вырубки с поперечной осадкой
заготовки.
ЧИСТОВАЯ ВЫРУБКА И ПРОБИВКА
57
Наиболее совершенным способом чистовой вырубки является способ реверсив-
ной вырубки (со встречной надрезкой), приведенный на рис. 16.
Процесс реверсивной чистовой вырубки происходит следующим образом. Вна-
чале (рис. 16, а) верхние рабочие части штампа опускаются вниз и зажимают заго-
товку. Затем (рис. 16, б) нижний пуансон-матрица движется снизу вверх и врезается
в заготовку на 25% толщины материала. После этого (рис. 16, в) верхний пуансон-
матрица движется сверху вниз на величину, равную 1,5S, и производит полный срез
по наружному и внутреннему контуру. Остальные части штампа остаются неподвиж-
ными. Движение частей штампа показано на рис. 16 стрелками.
При этом способе чистовой вырубки-пробивки чистота поверхности среза
соответствует 8—9-му классу по ГОСТу. Кроме того, деталь получается с острыми,
не заваленными кромками и абсолютно плоской.
Рис. 15. Штамп для чистовой вырубки
с поперечной осадкой заготовки
Недостатком указанного способа является необходимость применения специаль-
ного пресса тройного действия. Фирмой «Мюллер» (ФРГ) для этой цели построены
специальные гидравлические прессы тройного действия.
На рис. 17 изображен штамп для реверсивной чистовой вырубки-пробивки,
применяемый на указанных прессах тройного действия. Как видно из рис. 17, верх-
няя и нижняя части штампа полностью симметричны и имеют одинаковые детали.
Другие способы чистовой вырубки и пробивки не новы. К ним относится способ
чистовой вырубки матрицей с завалом и закруглением режущих кромок
(по высоте 0,84-1,03, по поверхности 0,14-0,2S). В данном случае у заваленных кро-
мок матрицы нет резко концентрированных деформаций сдвига и не происходит
образование скалывающих трещин. Металл плавно выдавливается в шейку матрицы.
При этом волокна (зерна) металла сильно удлиняются, втягиваются в матрицу,
расплющиваются в зазоре и образуют полированную поверхность среза. Отход же
получается с затянутым острым заусенцем.
Этот способ применяется как в случае вырубки из полосы, так и при обрезке из
предварительно вырубленной с небольшими припусками заготовки, например при
чистовой вырубке-обрезке небольших шестерен малого модуля (с одновременной
калибровкой по толщине и чеканкой кромок зубцов).
Достижимая чистота поверхности среза соответствует 8-му классу. Достижимая
точность штампованных деталей — 4—3-й классы точности. Необходимо учитывать,
что деталь после выхода из матрицы увеличивается в размерах на 0,02—0,05 мм.
Этот способ применим как для цветных металлов, так и для мягкой стали.
58
РЕЗКА
Зазор между пуансоном и матрицей делается не более 0,01 мм.
Пуансоном с заваленными режущими кромками производится чистовая про-
бивка отверстий d^> 3S как в стали, так и в цветных металлах.
Для относительно более толстых материалов (d < 3S) применяются пуансоны
с конусной заточкой под углом 120°. Способ действия и характер деформаций ана-
логичны процессу вырубки матрицей с заваленными кромками. В данном случае
волокна (зерна) металла также удлиняются и втягиваются в матрицу, расплющи-
ваются и образуют блестящую поверхность среза. Выпадающий из матрицы отход
имеет затянутые острые заусенцы.
Чистота поверхности достигает 8-го класса.
Другой способ чистовой вы-
рубки — вырубка пуансоном, перекрываю-
щим матричное отверстие, — применяется глав-
ным образом для деталей из мягких цветных
металлов и сплавов.
В данном случае вместо обычной вырубки
происходит выдавливание пластичного металла
в отверстие матрицы по способу так называемого
прямого выдавливания, причем скалывания
не возникает.
Лишь в конце хода, когда происходит сжа-
тие и наклеп металла между режущими кром-
ками, возникают скалывающие трещины.
Обычно диаметр (размер) пуансона делается
больше диаметра (размера) матрицы на (0,1ч-
4-0,2) S.
В случае закругленной формы детали при-
пуск пуансона делается равномерным, в случае
же детали с углами и выступами припуск у на-
ружных углов принимается в два раза больше,
т. е. от 0,2 до 0,4S, а у внутренних углов —
в два раза меньше, т. е. от 0,05 до 0,1S.
Для получения большей чистоты поверх-
ности среза на режущих кромках матрицы де-
лается небольшая фаска.
В нижнем рабочем положении пуансон не
должен доходить до поверхности матрицы на
0,1—0,2 мм.
Рис. 17. Штамп для реверсивной
чистовой вырубки
Деталь после выхода из штампа увеличивается в размерах на 0,02—0,05 мм.
Чистота поверхности среза доходит до 8-го класса по ГОСТу.
Данный способ вырубки применяется как в случае вырезки из полосы, так и в
случае вырезки из предварительно вырубленной заготовки с соответствующими
припусками по контуру. Это особенно целесообразно при чистовой вырубке деталей
сложного контура (шестеренки, храповички и т. п.), так как при этом увеличивается
стойкость зубчатого пуансона.
Заслуживает внимания способ чистовой пробивки весьма малых
отверстий (d<Z S). Обычно предельной величиной пробиваемого отверстия
принято считать d = S, а в случае применения пуансона с конусной заточкой торца
d = 0,8S. Однако это распространяется на случаи обыкновенной пробивки пуансо-
ном, имеющим свободно выступающий рабочий конец.
Недостаточная прочность и устойчивость свободного конца пуансона ограничи-
вают возможность пробивки отверстий диаметром меньше толщины материала.
Поэтому отверстия малых диаметров обычно изготовлялись сверлением.
,На отечественных заводах разработан и внедрен оригинальный способ про-
бивки отверстий весьма малого диаметра (d = 0,3S), основанный на применении
особой конструкции крепления и способа направления пуансона с предварительным
сильным прижимом металла вокруг пробиваемого отверстия.
ЧИСТОВАЯ ВЫРУБКА И ПРОБИВКА
59
На рис. 18, а изображена конструкция пуансона х, имеющего непрерывное по
длине направление в процессе рабочего хода, за исключением конца пуансона,
врезавшегося в металл.
В верхней части пуансон имеет постоянное направление между тремя неподвиж-
ными сухарями. В нижней части пуансон направляется по отверстию подвижной
прижимной втулки, имеющей фрезерованные пазы для неподвижных сухарей. При-
жим материала к матрице осуществляется сильными пружинами.
При дальнейшем ходе пресса пуансон выступает из направляющей втулки и про-
бивает отверстие малого диаметра.
Рис. 19. Последовательность процесса пробивки малых отверстий
На рис. 18, б показана другая конструкция направления пробивного пуансона
между тремя калеными штифтами взамен телескопической втулки.
Последовательность процесса пробивки приведена на рис. 19. При малой вели-
чине зазора (1—1,5%S) отверстие получается чистым, а отход — с двойным иди
тройным сколом.
Конструкция Э. Олиньщ (завод «ВЭФ»).
60
РЕЗКА
Аналогичным образом осуществляется постоянное телескопическое направление
узких шлицевых пуансонов и пуансонов некруглой формы (рис. 20).
Штампами такой конструкции пробивают отверстия диаметром от 0,4 мм в стали,
латуни, алюминии, текстолите и гетинаксе толщиной 5= (2-4-3) d, а также проре-
Рис. 20. Постоянное телескопическое на-
правление пуансонов некруглой формы
зают узкие длинные шлицы и некруглые
отверстия при высокой чистоте поверх-
ности среза.
При этом способе происходит не срез,
а выдавливание металла в отверстие мат-
рицы. В результате сильного прижима
материала (q > ог) в зоне пробивки
предварительно возникает объемное на-
пряженное состояние сжатия, облегчаю-
щее процесс пластической деформации.
В данное время освоена пробивка
малых отверстий в материалах толщиной
от 1 до 20 мм.
Пуансоны, изготовленные из стали
У8А, показывают стойкость от 10 до
15 тыс. деталей, а из легированной ста-
ли — до 50 тыс. деталей. При этом необ-
ходима высокая точность изготовления и
пригонки рабочих частей штампа, полное
отсутствие перекосов и надежное направ-
ление пуансона.
7. ЗАЧИСТНАЯ ШТАМПОВКА
Зачистная штамповка применяется для чистовой обрезки по контуру предва-
рительно вырезанных или пробитых деталей с целью удаления шероховатой поверх-
ности среза и получения точных размеров, острых кромок и гладкой поверхности
среза. Этот способ позволяет получать детали небольших размеров с точностью, соот-
ветствующей 2—4-му классу по ГОСТу.
Основные способы зачистной штамповки приведены в табл. 25.
Зачистка наружного контура срезанием припуска
является наиболее распространенной и широко применяется в производстве часов
и других изделий точной механики, имеющих обычно весьма сложную конфигурацию
(рис. 21). Получаемая при этом точность соответствует 3-му классу или даже 2-му
классу точности.
Процесс зачистки заключается в срезании небольшой стружки по контуру
детали или отверстия. Зачистка производится в том же направлении, что и вырезка,
т. е. при зачистке по наружному контуру заготовка укладывается на матрицу за-
кругленной стороной вниз, а при зачистке отверстий — закругленными кромками
вверх.
При толщине материала до 3—4 мм обычно применяется одна зачистка, а при
повышенных требованиях к чистоте поверхности или более толстых материалах —
две зачистки, так как при однократной зачистке в конце процесса происходит не
срез, а скалывание последнего элемента стружки (рис. 22, а).
Проведенные исследования показали, что режущие кромки матрицы следует
закруглять радиусом г = 0,1 мм или заваливать на конус, как у обжимных матриц.
Это повышает чистоту поверхности зачищаемой детали.
С той же целью необходимо применять смазку зачищаемых деталей. В качестве
смазки может быть рекомендовано масло редукторное Б-ЗВ, активированное серой.
Более высокое качество зачищаемой поверхности с ничтожным сколом послед-
него элемента стружки достигается зачисткой на специальных вибрационных (ре-
цассажных) прессах (рис. 22, б). У этих прессов во время рабочего хода ползуна
ЗАЧИСТНАЯ ШТАМПОВКА
61
Таблица 25
Основные способы зачистной штамповки
Способы Схема Классы чистоты поверхности среза
Зачистка на- ружного контура срезанием припуска 7—8
обжимкой в конусной матрице 7
пуансоном, большим матрицы 7—8
62- i
।
Зачистка от- верстий срезанием припуска ^77 □ 7—8
одновременно с про- бивкой (ступенчатым пуансоном) 7—8
—
62
РЕЗКА
Рис. 21. Детали, подвергаемые зачистной штамповке
Рис. 22. Скалывание элемента стружки в конце зачистки;
у — при обычной з.ачистке; б — при зачистке на вибрационных
прессах
ЗАЧИСТНАЯ ШТАМПОВКА
63
зачистной пуансон от второго электромотора совершает колебательные толчковые
движения, которыми как бы «сбривает» стружку. Частота колебаний 800—1500 в ми-
нуту, амплитуда каждого колебания от 0,3 до 0,6 мм. На рис. 23 приведена диаграм-
ма пути наружного ползуна и вибрационного движения внутреннего ползуна пресса.
При этом способе зачистки пуансон не доходит до поверхности матрицы на 0,05—
0,1 мм, а зачищаемая деталь проталкивается через матрицу следующей деталью.
Пуансон не пригоняется к матрице, благодаря чему при этом способе зачистки
штампы стоят значительно дешевле. Чистота поверхности при вибрационной зачистке
достигает 8-го класса по ГОСТу.
Качество зачищаемой поверхности в значительной степени зависит от толщины
срезаемого слоя или припуска на зачистку. Чем меньше толщина срезаемого слоя,
тем выше качество зачистки.
Рис. 23. Диаграмма пути наружного
ползуна и вибрационного движения
внутреннего ползуна пресса
Рис. 24. Величина припуска на зачистку
В настоящее время существуют два разных способа определения величины при-
пуска на зачистку (рис. 24).
Первый способ основан на вырубке детали с большим зазором =
= 6-ь 8% 5) и получении конического скола на боковой поверхности (рис. 24, а).
Кроме подлежащего удалению конического скола дается особый припуск на за-
чистку . В результате суммарный припуск на зачистку (толщина срезаемого слоя)
получается несколько завышенным >0,15, что приводит к образованию скола
при зачистке.
Второй способ основан на максимальном уменьшении припуска на
зачистку, для чего вырубка производится с малым зазором= 2ч-4% 5^ , а боко-
вая поверхность заготовки получается с надрывом и второй зоной резания (рис. 24, б).
Это позволяет более надежно и точно фиксировать заготовки в трафарете; кроме
того, толщина срезаемого слоя уменьшается до < 0,085, что облегчает процесс
зачистки и улучшает качество поверхности. Этот способ экспериментально обоснован
Тиммербейлем [258].
Каждый из указанных способов может иметь преимущество в различных слу-
чаях в зависимости от размеров детали, типа зачистного штампа и способа подачи
и фиксации заготовки.
При зачистке деталей средних размеров в совмещенных зачистных штампах
с прижимом и надежной фиксацией следует применять малые припуски на зачистку
и малые зазоры при вырубке (рис. 24, б).
64
РЕЗКА
При зачистке весьма мелких деталей в штампах с подвижным загрузочным
устройством, не дающим надежной фиксации детали, следует применять увеличенные
припуски на зачистку и большие зазоры при вырубке (рис. 24, а).
В табл. 26 приведены формулы для определения размеров рабочих частей вы?
рубных штампов.
Таблица 26
Размеры рабочих частей вырубных штампов для деталей, подвергаемых зачистке
Размер рабочих частей 1-й способ 2-й способ
Вырубка с увеличенным зазором (рис. 24, а) Вырубка с малым зазором (рис. 24, б)
Размер (диаметр) вырубной матрицы Размер (диаметр) выруб- ного пуансона Величина одностороннего зазора Припуск на зачистку Суммарный припуск на за- чистку dM = d + г + у dn = d +у -|- = 0,064-0,085 у = 0,15—0,25 мм (или по табл. 27) д == г 4- fz сч - 7 §- + 1 S. " II О S •« 4 II 1 N |<N “° |<*
d — окончательный (чистовой) размер детали (остальные обозначения
по рис. 24)
В табл. 27 приведены величины двусторонних припусков на зачистку, соответ-
ствующие первому способу (вырубка с увеличенным зазором). Наименьший припуск
применяется при зачистке деталей простой конфигурации, а наибольший — для
деталей сложной конфигурации или деталей с острыми выступающими углами.
Таблица 27
Двусторонние припуски на зачистку в мм
Латунь, мягкая сталь Сталь средней твердости Твердая сталь
Толщина материала Припуск
в мм наимень- ший наиболь- ший наимень- ший наиболь- ший наимень- ший наиболь- ший
0,5—1,6 0,10 0,15 0,15 0,20 0,15 0,25
1,6—3,0 0,15 0,20 0,20 0,25 0,20 0,30
3,0—4,0 0,20 0,25 0,25 . 0,30 0,25 0,35
4,0—5,2 0,25 0,30 • 0,30 0,35 0,30 0,40
ЗАЧИСТНАЯ ШТАМПОВКА
65
В случае многократной зачистки припуск на вторую и на следующие зачистки
берется наименьший из указанных в табл. 27.
По данным некоторых заводов, припуск на зачистку выбирается независимо
от толщины материала и составляет для деталей с плавным контуром 0,08—0,12 мм
на сторону, для деталей с малыми закругле-
ниями — 0,10—0,13 мм на сторону.
На рис. 25 приведена диаграмма для
определения одностороннего припуска на за-
чистку (толщины срезаемого слоя) по
второму способу [258].
Количество необходимых зачистных опе-
раций зависит от толщины материала и слож-
ности контура:
Число операций
Контур детали при толщине материала:
до 3 мм свыше 3 мм
Плавный без острых
углов.................. 1 2
Сложный с острыми
углами................. 2 3
Рис. 25. Диаграмма для определения
толщины срезаемого слоя при зачистке
наружного контура:
1 — мягкий алюминий; 2 — латунь;
3 — твердый алюминий; 4 — сталь
(Об — 40 кГ/см2); 5 — сталь (О? =
= 50 кГ/см2)
Однократная зачистка обеспечивает сле-
дующую точность деталей (размером до 50 мм):
Толщина материала в мм Точность в мм
До 1.............................0,01—0,015
1—3 ............................ 0,025—0,03
3—5 ............................ 0,035—0,04
Для деталей больших размеров точность уменьшается.
Зачистные штампы, работающие на провал, применяются главным образом
для зачистки мелких деталей типа часовых. При зачистке более крупных деталей
такие штампы не дают хороших результатов. В этом случае применяют зачистные
штампы совмещенного типа с прижимом и принуди-
тельным вталкивателем (рис. 26). Фиксация произ-
водится по трафарету Л или. по технологическим
отверстиям. Последний способ фиксации дает луч-
шие результаты.
Точно расположенные отверстия зачищаются
одновременно с наружным контуром. Мелкие отвер-
стия (до 6 мм) иногда пробиваются одновременно
с зачисткой контура.
В зачистных совмещенных штампах должен
быть предусмотрен просвет для размещения отхо
дов от зачистки. Для этого на съемнике устанав-
ливают цилиндрические упоры, создающие просвет
высотой b = 0,34-0,48 (рис. 27).
Для выталкивания деталей из зачистной мат-
Рис. 26. Совмещенный штамп
для одновременной зачистки
наружного контура и отверстия рицы требуется значительное усилие, достигающее
20% от усилия вырубки.
Зазор между пуансоном и матрицей зачистного штампа берется в пределах
0,006—0,01 мм. Высота шейки матрицы обычно составляет 6—8 мм.
Усилие для зачистки снятием стружки может быть определено по формуле
Рз — 0,56 L& ср “Ь 2
где 0,56 — односторонний суммарный припуск в мм\
L — длина периметра зачистки в мм\
SQ — сумма усилий для проталкивания, сжатия буферов и т. п. в кГ.
3 ‘ Зак. 511
66
РЕЗКА
На рис. 28 показано изменение усилия в процессе зачистки срезанием припуска.
В некоторых случаях требуется зачистка не всего контура детали, а лишь не-
которой его части. Для небольших деталей эта зачистка осуществляется в процессе
комбинированной штамповки в штампах
последовательного действия. Для более
крупных деталей, а также в тех случаях,
когда последовательная штамповка непри-
менима, необходимо избегать односторон-
Рис. 28. Изменение усилия в процессе
зачистки
Рис. 27. Просвет для размещения
отходов при зачистке
Рис. 29. Схема зачистки пуансоном, боль-
шим матрицы
ней зачистки, приводящей к смещению детали и потере точности, и производить
одновременную зачистку с противоположной стороны.
Зачистка обжимкой в конусной матрице применяется значительно
реже и главным образом для весьма пластичных металлов. Припуск на обжимку
в данном случае не превышает 0,04—0,06 мм на сторону. Точность зачистки при этом
способе несколько ниже, чем при среза-
нии припуска. Этот способ зачистки иногда
совмещается с операцией вырубки при вер-
тикальном расположении матриц (выруб-
ная — сверху, а зачистная — снизу).
Зачистка пуансоном, боль-
шим матрицы, мало исследована,
а имеющиеся в литературе указания про-
тиворечивы. Преимущества этого способа
зачистки заключаются в том, что пуансон,
имеющий большие размеры, чем матрица,
не доходит до ее поверхности, расплю-
щивая часть срезанного припуска в тонкую
пленку. Следовательно, в данном случае
не требуется точное изготовление и при-
гонка пуансона по матрице, что значитель-
но снижает стоимость зачистного штампа.
В результате перекрытия пуансоном режущих кромок матрицы в зоне резания
создается напряженное состояние объемного сжатия, благоприятствующее устой-
чивости пластической деформации и тем самым увеличивающее пластические свой-
ства металла.
Схема зачистки пуансоном, большим матрицы, приведена на рис. 29. Как пока-
зали проведенные опыты, при этом способе зачистки скола у верхнего края детали
не образуется, но возникает ровный наплыв от среза расплющенного отхода.
Режущие кромки матрицы рекомендуется закруглять или притуплять.
Достижимая точность — 3-й класс по ГОСТу, чистота поверхности 7—8-й классы.
ЗАЧИСТНАЯ ШТАМПОВКА
67
На рис. 30 приведен способ зачистки в двух матрицах. В верхней матрице произ-
водится первая зачистка (рис. 30, а). В конце хода пуансон производит вторую
зачистку в нижней матрице (рис. 30, б). Зазор между пуансоном и верхней матрицей
берется минимально возможным для вхождения и направления пуансона « 0,01 мм).
Рис. 30. Последовательная
зачистка в двух матрицах
Рис. 31. Припуски на за-
В нижнюю матрицу пуансон не входит. Вторая зачистка производится по способу
зачистки пуансоном, большим матрицы. Способ двойной зачистки путем проталки-
вания столбика деталей не рекомендуется.
Зачистка отверстий, применявшаяся ранее главным образом в ча-
совой промышленности, в настоящее время используется в различных видах точного
приборостроения (счета о-пишущие машины, кассовые
аппараты, вычислительные машины, приборы-автоматы
и т. п.).
Пробивка отверстий в совмещенных штампах с после-
дующей зачисткой обеспечивает более высокую точность
как размеров отверстий, так и межцентровых расстояний,
по сравнению со сверлением в кондукторах.
При зачистке отверстий также существуют два спо-
соба определения припуска на зачистку (рис. 31). Первый
основан на пробивке с большим зазором и получении
отверстия с коническим сколом (рис. 31, а), а второй —
на пробивке с малым зазором (рис. 31, б).
В табл. 28 приведены формулы для определения раз-
меров рабочих частей пробивных штампов.
В часовой промышленности зачищаются отверстия
небольшого диаметра. Так как в этом случае толщина
материала обычно значительно больше диаметра зачи-
щаемого отверстия, то зачистка отверстий производится
пуансоном без сопряжения с режущими кромками матрицы
(рис. 32). Стружка имеет трубчатую форму, состоящую
из кольцевых элементов.
Диаметр лунки для выхода стружки принимается
равным D >> L5d.
Припуск по диаметру на зачистку отверстий обычно
принимают после сверления 0,1—0,15 мм, после пробивки
0,15—0,20 мм.
В точной механике величина припуска на зачистку зависит также от допуска
на расстояние между отверстиями.
При зачистке отверстий деталь укладывается на матрицу закругленными кром-
ками к пуансону.
После зачистки размер отверстия уменьшается вследствие упругой деформации
металла (в зависимости от размеров отверстия): для цветных металлов на
68
РЕЗКА
Таблица 28
Размеры рабочих частей пробивных штампов для зачищаемых отверстий
Размеры рабочих частей 1-й способ 2-й способ
Пробивка с увеличенным зазором (рис. 31, а) Пробивка с малым зазором (рис. 31, б)
Размер (диаметр) пробив- ного пуансона Размер (диаметр) пробив- ной матрицы Величина одностороннего зазора Припуск на зачистку Суммарный припуск на за- чистку 4' о о И 1! II S -g II 0й- n 1 от а, I + -° + ° " 8 Ъ ”= + * “ S со со 'Ф ОО О о о o' o' 1 + -1- g 18 II II О о" II II N |сЧ |сч
d0 — окончательный (чистовой) размер отверстия (остальные обозначе- ния по рис. 31)
0,005—0,01 мм и для мягкой стали на 0,008—0,015 мм. Это обстоятельство должно
учитываться при изготовлении зачистного пуансона.
Точность зачистки небольших отверстий обычно находится в пределах 0,01—
0,02 мм на диаметр. __
Зачистка одновременно с пробивкой отверстия
применяется при соотношениях d 3-J-4S при тол-
щине материала до 3 мм. со
1>
Рис. 33. Пуансон для
пробивки, зачистки и
калибровки отверстия
Рис. 32. Зачистка мелких отверстий
Диаметр пробивного пуансона определяется по диаметру зачистной матрицы
с учетом удвоенной величины зазора по сравнению с обычной.
Таким образом, величина уступа у зачистной кромки делается равной нормаль-
ному зазору для данной толщины материала.
На рис. 33 изображен пуансон для пробивки, зачистки и калибровки отверстия
диаметром 8,03 мм в детали толщиной 2 мм. Второй поясок на пуансоне является
калибрующим. Во избежание деформации детали пробивка с зачисткой должна про-
изводиться с прижимом детали к поверхности матрицы.
БЕЗМАТРИЧНЫЕ СПОСОБЫ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
69
8. БЕЗМАТРИЧНЫЕ СПОСОБЫ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
Обычные методы штамповки, широко применяемые в крупносерийном и массо-
вом производстве, недостаточно эффективны и нерациональны в условиях мелко-
серийного и быстропереналаживаемого производства, так как для изготовления
конструктивно сложных и дорогостоящих штампов требуется длительное время,
а произведенные затраты не окупаются.
Необходимость быстрого освоения новых видов изделий требует применения
в указанных условиях новых технологических процессов с использованием дешевой
универсальной или частично универсальной оснастки. К таким процессам относятся
безматричные способы вырезки и пробивки: вырезка резиной; вырезка пластичными
металлами; безматричная пробивка. При этом значительно упрощается конструкция
инструмента и удешевляется его изготовление, так как при применении двух первых
способов требуется лишь один вырезной шаблон, а в последнем способе — только
пробивные пуансоны. Отпадает необходимость изготовления и пригонки вырезных
матриц, роль которых выполняет резина или пластичный металл.
Вырезка резиной
Вырезка резиной применяется главным образом в мелкосерийном производстве
при изготовлении сравнительно крупных деталей из тонких материалов:
Толщина
Материал материала
в мм
Алюминий ......................................До 2,0
Дуралюмин...................................... » 1,2
Сталь мягкая................................... » 1,0
В крупносерийном и массовом производстве применяется вырезка резиной
небольших деталей из весьма тонкого материала (фольга толщиной 0,01—0,005 мм).
Рис. 34. Схема вырезки резиной
На рис. 34 изображены способ и последовательность штамповки-вырезки ре-
зиной. На подштамповой плите установлен вырезной шаблон, представляющий собой
стальную пластину толщиной 6—10 мм, наружный контур которой соответствует
контуру вырезаемой детали. Толстая резиновая пластина, являющаяся своеобразной
матрицей, заключена в коробку (контейнер), прикрепленную к ползуну пресса
и удерживающую резину от выдавливания в стороны. На рис. 34, а изображен на-
чальный момент, когда на вырезной шаблон уложена заготовка с напуском по краям.
При опускании ползуна пресса резина отгибает свисающие края заготовки и при-
жимает их к подштамповой плите (рис. 34, б). При дальнейшем сжатии резина
давит на отогнутые края заготовки и обрезает (обрывает) их по наружной кромке
шаблона (рис. 34, в).
70
РЕЗКА
Рис. 35. Схемы различных операций вы-
резки резиной: а — вырезка; б— пробивка
(вырезка отверстия); в — вырезка и про-
бивка; г — комбинированная пробивка и
формовка
Высота ведущего Ьпока Н, мм
Припуск материала наоЬрезку в,мм
Рис. 37. График для определения величины припуска мате-
риала на обрезку резиной (при давлении 85 кГ/см*)
БЕЗМАТРИЧНЫЕ СПОСОБЫ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
71
Этим способом производятся следующие операции: вырезка по наружному
контуру (рис. 35, а), пробивка отверстий (рис. 35, б), совмещенная вырезка и про-
бивка (рис. 35, в) и комбинированные операции формовки и обрезки (рис. 35, г).
Вырезка резиной обычно производится на специальных гидравлических прес-
сах, причем, как правило, применяется групповая резка нескольких деталей из од-
ного листа; с этой целью на подштамповую плиту устанавливают несколько вырез-
ных шаблонов (до 80 шт.) для деталей различных конфигураций. Так как шаблоны
должны быть установлены с большими промежутками (12—16 мм), вырезка резиной
неэкономична по расходу материала
(рис. 36).
На рис. 37 приведен график для
определения минимального припуска
на обрезку по контуру, построенный
для листового дуралюмина марок Д2,
Д4, Д16 в отожженном состоянии,
Ф5
fO-f2
Рис. 38. Вырезные блоки с защемлением края
заготовки
в зависимости от давления резины.
Для уменьшения припусков при
вырезке резиной применяют вырезные
блоки с защемлением края заготовки
на особых опорах или подкладных
пластинках (рис. 38).
Детали, вырезанные резиной, обыч-
но получаются с нечистыми краями,
поэтому применяется последующая за-
чистка кромок деталей, сложенных пачками, на специальных фрезерных станках.
Из-за плохого качества среза и большой величины обрезаемых припусков
вырезка резиной на гидравлических прессах с давлением 85—120 кГ/см2 в послед-
нее время вытесняется вырезкой на гидравлических прессах, создающих наиболь-
шее давление резины до 400—700 к,Г/см2. Так как при этом применяются вырезные
шаблоны меньшей толщины (3—7 мм), то величина припусков на обрезку и про-
межутки между блоками значительно снижены (табл. 29) [227].
Таблица 29
Минимальная величина припусков на обрезку и промежутков
между шаблонами (в мм) для дуралюмина Д16АМ
Давление резины в кГ/см2 Толщина материала в мм
0,6 1 °.8 | 1,0 1,5 1 2,0
Толщина вырезного шаблона в мм
3 5 5 7 7
Припуск на обрезку Расстояние между шаб- лонами Припуск на обрезку Расстояние между шаблонами Припуск на обрезку Расстояние между шаблонами Припуск на обрезку Расстояние между шаблонами Припуск на обрезку Расстояние между шаблонами
300 400 500 700 12 И 10 9 8,5 7,5 6,5 5,5 13 12 11,5 И 10,5 8,5 8,0 7,0 15 12 11,5 11 13 10 9 8 19 17 15 15 13 10 15 19 16 —
72
РЕЗКА
При высоком давлении резины одновременно вырезается как наружный контур,
так и все отверстия, сделанные в вырезном шаблоне.
Наименьшие размеры вырезаемых круглых отверстий зависят от прочности
материала и давления резины. Их величина приведена в табл. 30.
Таблица 30
Наименьшие размеры отверстий, вырезаемых при различном
давлении резины [227]
Давление резины в к Г /см2 Толщина материала в мм
0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 2,0
Толщина вырезного шаблона в мм
3 1 5 1 5 1 7 | 7
Д16М АМГ-6 Д16М АМГ-6 I Д16М | АМГ-6 | Д16М АМГ-6 Д16М | АМГ-6
Размеры отверстий в мм
300 400 500 700 10 8 6 5 13 10 9 6 15 12 9 7 18 15 12 9 18 14 12 9 25 20 16 12 25 20 17 15 35 30 17 15 40 30 25 18 50 50 30 25
Благодаря высокому давлению резины (>300 кГ/см2) качество среза значи-
тельно улучшено и не уступает качеству среза, полученному при вырезке в штампах.
Вырезка и штамповка мелких деталей производится на кривошипных или фрик-
ционных прессах. В этом случае более удобно резину располагать в нижней части
штампа, а вырезной шаблон прикреплять к пуансону (рис. 39).
Требуемое усилие при вырезке резиной опреде-
ляется исходя из поверхности резины и ее давления.
Длина контура вырезки или наличие внутренних отверстий в ней в данном случае
существенного значения не имеют, так как усилие сжатия резины значительно
превышает усилие вырезки, которым можно пренебречь.
Затраты большей части энергии на сжатие резины является недостатком дан-
ного процесса.
Требуемое усилие определяется по формуле
Р = Fq,
где F — площадь резины в см2',
q — давление резины, необходимое для вырезки, в кГ/см2.
Наименьшее давление, необходимое для вырезки деталей из отожженного дур-
алюмина толщиной от 0,6 до 1,2 мм, обычно находится в пределах от 70 до 130 кГ/см2.
Давление, развиваемое резиной, зависит от степени сжатия; кроме того, оно
будет различным в зависимости от того, находится ли резина в свободно подвешен-
ном состоянии или заключена в замкнутом контейнере. В первом случае при одном
и том же сжатии резины давление будет значительно ниже, чем для резины, заклю-
ченной в контейнере. Во втором случае резина находится в состоянии всестороннего
сжатия, а давление, производимое резиной, может быть уподоблено гидростатиче-
скому давлению жидкости.
Зависимость давления от степени сжатия (деформации) резины приведена
на рис. 40. Толщина резинового слоя должна быть не менее 5 толщин шаблона.
БЕЗМАТРИЧНЫЕ СПОСОБЫ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
73
Из диаграммы, приведенной на рис. 40, видны все преимущества применения
замкнутой резины, так как одно и то же давление достигается уже при небольшой
величине деформации. Это имеет большое значение для увеличения срока службы
резины, так как наилучшие условия и наибольший срок службы резины имеют
место при степени деформации 20—25%; предельная степень сжатия свободной
резины составляет 40—45%.
В процессе штамповки происходят
износ и разрушение поверхностного
слоя резины, который периодически
срезается на глубину 15—25 мм.
Рис. 39. Схема штампа для вырезки
резиной мелких деталей (а) и типы
шаблонов (б и в)
Рис. 40. Зависимость давления от
сжатия резины
Для вырезных работ применяется резина со следующими механическими свой-
ствами:
Сопротивление разрыву в кГ/смг................... 30—36
Относительное удлинение в %....................... 300 — 400
Остаточное удлинение в %........................... 15 — 20
Сжатие (в %) под нагрузкой 100 кГ/см*...............40 — 50
Твердость по Шору................................ 80
В авторемонтных цехах для вырубки металлических прокладок и других де-
талей с успехом применяют вместо листовой резины пластины, вырезанные из изно-
шенных автомобильных покрышек.
Пример. Определить усилие пресса для вырезки резиной нескольких дета-
лей из дуралюмина толщиной 0,6 мм. Вырезные блоки сгруппированы для контей-
нера размером 30 X 60 см.
Давление резины для вырезки дуралюмина толщиной 0,6 мм составляет 70 кГ/см2.
Площадь резины F = 30*60 = 1800 см2.
Усилие пресса
Р = Fq = 1800-70 = 126 000 кГ = 126 тс.
74
РЕЗКА
Вырезка пластичными металлами
Вырезка пластичными металлами является дальнейшим развитием способа
вырезки резиной. Это новый метод безматричной вырезки небольших тонколисто-
вых деталей (0,1—0,8 мм). Осуществляется он путем вдавливания вырезным пуан-
соном листовой заготовки в пластину из более мягкого пластичного металла. Этот
способ позволяет создать более высокое давление, благодаря чему становится воз-
можной вырезка более точных деталей сложной конфигурации, с узкими шлицами
и прорезями и мелкими отверстиями. Поверхность среза при этом получается более
высокого качества, чем при вырезке резиной, и приближается к поверхности среза,
получаемой в обычных вырубных штампах.
Сущность и последовательность нового способа штамповки показана на рис. 41.
Вначале (рис. 41, а) пуансон 1 прижимает заготовку 2 к пластичной подкладке 3
6)
У//////////лт^^
^SSSSSSSSS^
Рис. 41. Последовательность про
цесса безматричной вырезки пла
стичными металлами
Рис. 42. Последовательность безма
тричной вырезки пуансоном с на
ружным ребром
и слегка сплющивает ее, вытесняя металл к краям полосы, которые начинают дефор-
мироваться. При дальнейшем вдавливании пуансона (рис. 41, б) металл пластичной
подкладки выпучивается, обжимает заготовку по контуру пуансона и утоньшает ее.
Затем (рис. 41, в) выдавливаемый пуансоном пластичный металл встречает повышен-
ное сопротивление продольному перемещению и, вытесняясь вверх, отделяет деталь
от отхода заготовки.
Глубина вдавливания пуансона к моменту вырезки зависит от пластичности
металла подкладки, толщины и механических свойств штампуемого металла, соот-
ношения между толщиной подкладки и размерами пуансона, качества заточки
режущих кромок, а также от скорости деформации и рода оборудования (криво-
шипный, гидравлический пресс). Например, при вырезке деталей толщиной до 0,5 мм
на алюминиевой подкладке глубина вдавливания составляет 1,5—2S, а при штам-
повке на свинцовой подкладке повышается до 2,5—4S. При штамповке на тихо-
ходных гидравлических прессах величина осадки и глубина вдавливания увели-
чиваются.
Наибольший технологический эффект достигается в случае применения пуан-
сонов с наружным ребром, которое создает подпор вытесняемому металлу и спо-
собствует его перемещению к режущим кромкам пуансона.
На рис. 42 приведена последовательность вырезки детали с отверстием пуан-
соном с наружным ребром. Вначале (рис. 42,-а) металл интенсивно выдавливается
в отверстие. Затем (рис. 42, б) вырезается отверстие и металл вдавливается в щель,
БЕЗМАТРИЧНЫЕ СПОСОБЫ ВЫРЕЗКИ И ПРОБИВКИ
75
окружающую контур пуансона. Далее (рис. 42, в) происходит интенсивное затека-
ние металла в щель и вырезка детали по контуру пуансона.
Вырезанные детали остаются в пластичной полосе, но сравнительно легко уда-
ляются из нее при обратном изгибе искривленной полосы. Отходы от вырезки от-
верстий в пуансоне удаляются вручную через сквозное отверстие.
Высота подпорного ребра взята несколько меньше высоты пуансона, чтобы
получить вначале мелкие отверстия (d = 1—2 мм) и уменьшить общее усилие.
Если мелких отверстий нет, высоту ребра берут равной высоте пуансона.
Этот способ применен автором для вырезки деталей типа шайб из материалов
различной толщины.
Штампуемый материал Толщина Толщина под-
в мм кладки в мм
Алюминий ... 0,6 2 (свинец)
Бронза . . . 0,15 1 (алюминий)
Жесть белая . . . 0,35 1,5 >
Сталь 10 . . . 0,8 3 »
» декапированная . . . 0,5 2 »
Трансформаторная сталь . . . 0,15 1 »
В среднем толщина подкладки должна составлять от 3 до 4 толщин штампуе-
мого металла. Опыты по применению для штамповки подкладок, сложенных из не*
скольких тонких полос, показали пригодность таких подкладок. Увеличение тол-
щины подкладок выше 3—4S ощутимого результата не дало.
Рассматриваемый способ штамповки-вырезки неэкономичен из-за большого
расхода пластичного металла. Однако свинцовые пластины можно многократно
использовать (переплавлять и расплющивать), а при применении алюминиевых
сплавов можно использовать отходы и обрезки. В этом случае резко сократятся
непроизводительные потери пластичного металла.
Для пластичных подкладок могут быть рекомендованы следующие металлы
и сплавы:
Материал
в кГ/мм*
в в %
Свинец СЗ, С4 ...................
Алюминий AM .....................
Сплав АМцМ.......................
» АМгМ.........................
Дуралюмин Д1М....................
> Д16М.......................
3—4
8—11
10—15
18—23
16—22
20 — 25
50—40
30 — 20
25 — 20
24 — 16
18—12
18—12
Свинцовые подкладки рекомендуется применять для вырезки алюминия, а также
для вырезки тонколистовых деталей (толщиной до 0,2 мм) из латуни и мягкой стали.
Наиболее универсальными пластичными металлами являются алюминий AM и
сплав АМцМ, отличающиеся высокой пластичностью. Их можно применять во всех
случаях, кроме вырезки из алюминия и твердой стали. Для последней лучше при-
менять сплав АМгМ, дуралюмин Д1М или Д16М.
Полное усилие, необходимое для вырезки деталей, состоит из двух слагаемых:
усилия вырезки деталей по наружному и внутреннему контуру Рв и усилия, необ-
ходимого для осадки пластичной полосы с вытеснением металла в щели и деформи-
рования отхода полосы, Ро:
Рп = Рв Ро ~ LSae + pF.
Усилие вырезки детали Рв определяется общеизвестным способом в зависи-
мости от периметра и толщины детали.
Усилие осадки (вдавливания) пластичной полосы Ро зависит от величины осадки,
рода материала и его сопротивления сжатию, величины проекции поверхности
детали F и отношения толщины полосы к размерам пуансона.
76
РЕЗКА
Приведем средние опытные значения давления осадки (вдавливания) р Для вы-
резки пластичными металлами:
Материал подкладки р в кГ/мм*
Свинец СЗ, С4................................10 — 25
Алюминий AM .................................40—60
Сплав АМцМ...................................50 — 80
> АМгМ......................................70—100
Дуралюмин Д1М и Д16М..........................80—120
Меньшие значения относятся к случаю вырезки деталей толщиной 0,1—0,3 мм,
а большие — толщиной 0,6—0,8 мм.
Рис. 43. Производственный пример безматричной вырезки дета-
лей из тонколистовой бронзы
Для вырубки более толстых деталей целесообразно применять листовые штампы,
так как с увеличением толщины материала условия вырезки пластичным металлом
и качество среза значительно ухудшаются.
При толщине материала меньше 0,1 мм целесообразно применять вырезку ре-
зиной.
Высокое давление при осадке алюминиевых сплавов приводит к тому, что при
вырезке тонколистовых деталей усилие осадки Ро значительно превышает усилие
вырезки Рв, которым в данном случае можно пренебречь.
Недостатком данного процесса является затрата большей части энергии на де-
формирование отходов пластичного металла. Однако этот недостаток, так же как
и в случае штамповки резиной, компенсируется простотой и небольшой стоимостью
оснастки, что в мелкосерийном производстве имеет большое значение.
На рис. 43 приведен производственный пример применения данного способа
безматричной вырезки для штамповки небольших деталей из листовой бронзы тол-
щиной 0,15 мм\ слева показан вырезной пуансон, а справа — отход от штампуемых
полос и деформированная алюминиевая подкладка.
Показанные на рис. 43 детали обычно изготовляются на сложных и дорогих
совмещенных штампах, которые неэффективны и неприменимы в мелкосерийном
производстве.
Таким образом, простая и дешевая оснастка данного способа (пуансон) способ-
ствует успешному применению штамповки в мелкосерийном производстве и позво-
ляет быстро освоить новые виды изделий.
ВЗРЫВНАЯ ПРОБИВКА ОТВЕРСТИЙ
77
Безматричная пробивка отверстий
К этому виду штамповки относятся частные случаи пробивки отверстий в тру-
бах и других профилях повышенной жесткости.
Условие, необходимое для такой пробивки, заключается в том, что жесткость
трубы или другого профиля должна быть больше момента, возникающего при про-
бивке отверстия, благодаря чему последний не может вызвать потери устойчивости
и смятия заготовки.
Рис. 44. Безматричная пробивка мелких отверстий в газовых
горелках
Характерным примером является пробивка мелких отверстий в трубках газо- •
вых плит, применяемая на ряде заводов (рис. 44). Жесткость трубы усиливается
тем, что она зажимается между верхней и нижней обоймой.
Безматричная пробивка протекает успешнее при значительном увеличении
скорости пробивки.
Получила практическое применение пробивка отверстий стальными пуансо-
нами, движущимися с высокой скоростью за счет сгорания пороха в специальных
переносных и стационарных установках.
Прострелочные пробивные работы успешно применяются в строительной и
в нефтяной промышленности. В последней используются заряды-перфораторы для
пробивки обсадных труб в нефтяных скважинах.
9. ВЗРЫВНАЯ ПРОБИВКА ОТВЕРСТИЙ [225]
Развитие техники связано с расширением области применения высокопрочных
труднодеформируемых листовых металлов и сплавов.
Одним из эффективных методов деформирования таких материалов является
штамповка посредством энергии взрывной волны, в частности гидровзрывная про-
бивка отверстий, применяемая в мелкосерийном и опытном производстве.
Сущность данного способа заключается в пробивке большого числа отверстий
в листовых заготовках и деталях энергией ударной волны, созданной взрывом бри-
зантного вещества в резервуаре с водой.
Наиболее распространенным взрывчатым веществом, применяемым для гидро-
взрывной штамповки, является тротил (тринитротолуол), создающий давление
подводного взрыва в воде до 133 000 кГ/см2.
На рис. 45 приведены некоторые способы гидровзрывной пробивки отверстий:
в съемном контейнере, установленном на стальной матрице (рис. 45, а), в разъемной
матрице (рис. 45, б), в бетонированном бассейне с водой (рис. 45, в).
Во всех случаях должно быть обеспечено сравнительно плотное прилегание
заготовки к матрице и обмазка края заготовки герметизирующей смазкой, предо-
храняющей от попадания воды под заготовку.
Съемные контейнеры (рис. 45, а) могут быть металлическими (цельными, свар-
ными или секционными) или одноразового действия — картонными, пластмассо-
выми.
На рис. 46 приведена последовательность гидровзрывной пробивки листового
материала.
78
РЕЗКА
При применении сосредоточенного тротилового заряда можно пробивать от-
верстия размером d > 5S. Возможность получения меньших размеров отверстий
лимитируется прочностью резервуара для воды (контейнера).
При применении распределенного заряда из детонирующего шнура (ДШ)
наименьшие размеры отверстий составляют:
Для АМгбТ
» Х18Н9Т
» 30 X ГС А
Рис. 45. Способы взрывной пробивки отверстий:
а — в съемном резервуаре; б — в разъемной матрице;
е — в бассейне с водой; / — матрица; 2 — заготовка;
3 — заряд В В; 4 — уплотнение; 5 — опорная плита;
6 —контейнер; 7 — поропласт
d>(7-~8)S
d>(10-7-ll)S
d>(13-M4)S
Точность пробиваемых небольших отверстий соответствует 7-му классу точности
по ГОСТу, а чистота поверхности 4—5-му классу чистоты.
При выполнении гидровзрывной штамповки должны соблюдаться «Единые пра-
вила безопасности при проведении взрывных работ».
К работе со взрывчатыми веществами могут допускаться только лица, прошед-
шие специальную подготовку..
10. ОБРЕЗКА ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ
В большинстве случаев вытяжки полые детали подвергаются последующей
обрезке кромок или фланца, для чего предусматривается специальный припуск
на обрезку. Необходимость обрезки объясняется рядом причин, как-то: анизотро-
пией холоднокатаного металла и образованием фестонов, неточностью фиксации
заготовки на матрице, неравномерностью толщины материала, зазора и смазки и т. п.
Без обрезки можно вытягивать лишь неглубокие детали с коэффициентом вытяж-
ки т>0,6; причем достижимая точность соответствует 3—4-му классу при одновре-
менной вырубке и вытяжке и 4—5-му классу при вытяжке из штучных заготовок
ОБРЕЗКА ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ
79
Основные способы обрезки кромок в штампах
Таблица 31
Способы обрезки Эскизы Точность обрезки по высоте в мм Область применения
Обрезка пло- ского фланца г — Для деталей с флан- цем любых размеров при любой серийности про- изводства. Для обрезки средних и крупных де- талей применяют верх- нее расположение ма- трицы
Обрезка флан- ца с последую- щей вытяжкой 0,2—0,4 Для небольших дета- лей из тонкого матери- ала. Этот способ позво- ляет производить фигур- ную обрезку
Обрезка по частям с поворо- том заготовки 0,5—0,8 Для небольших и средних размеров де- талей круглой и прямо- угольной формы в мел- косерийном производ- стве. Кромка среза не- достаточно ровная
Обрезка секто- рами клинового штампа 0,2—0,4 Для небольших и средних размеров дета- лей круглой и прямо- угольной формы в круп- носерийном производ- стве. Хорошее качество среза
80
РЕЗКА
Продолжение табл. 31
Способы обрезки Эскизы Точность обрезки по высоте в мм Область применения
Обрезка в штампе с пла- вающей матри- цей Ж 0,1—0,2 Для небольших и средних размеров дета- лей любой формы в круп- носерийном и массо- вом производстве. Вы- сокое качество среза
0,1—0,2
Обрезка одно-
временно с пер-
вой вытяжкой
Для цилиндриче-
ских, ранее для прямо-
угольных деталей не-
больших размеров.
Кромка имеет завал из-
нутри наружу
Обрезка одно-
временно с по-
следней вытяж-
кой
0,1—0,2
Для цилиндрических
и прямоугольных де-
талей небольших и сред-
них размеров. Кром-
ка имеет тот же дефект,
что и выше
Обрезка рези-
ной
0,4—0,8
Для цилиндрических
и прямоугольных дета-
лей в мелкосерийном
производстве. Качество
среза низкое. Стой-
кость резины марки
СМТУ-Б-186 составляет
100—150 деталей
ОБРЕЗКА ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ
81
В табл. 31 приведены основные способы обрезки кромок после вытяжки и ука-
зана область преимущественного применения каждого способа.
На рис. 47 показан способ обрезки на плоскообрезном штампе при помощи
«плавающей» матрицы. Обрезка происходит между режущими кромками пуансона
и матрицы, перемещающейся в горизонтальной плоскости перпендикулярно вер-
тикальным стенкам детали (рис. 47, а и б). В данном случае применена «плавающая»
матрица /, установленная на подвижные профильные кулачки 2, которые опускаются
под действием нажимных стоек; матрица получает горизонтальное перемещение от
неподвижного профильного кулачка 5. Для обрезки цилиндрических деталей при-
меняют три пары профильных кулачков, которые создают последовательное пере-
мещение матрицы в трех направлениях под углом 120°.
Обрезка квадратных коробок производится за четыре движения матрицы
(рис. 47, в), каждое из которых осуществляется от двух пар кулачков (Л, В, С, D,
рис. 47, г). Цифрами /, //, /// и IV показана последовательность движения обрезной
матрицы (рис. 47, в), и соответствующие им вертикальные положения кулачков
(рис. 47, г). Плоскообрезные штампы позволяют производить профильную обрезку
вертикальных стенок детали.
ГЛАВА II
ГИБКА
11. ПРОЦЕСС ГИБКИ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
Гибка листового металла осуществляется в результате упруго-пластической
деформации, протекающей различно с каждой из сторон изгибаемой заготовки.
Слои металла внутри угла изгиба (со стороны пуансона) сжимаются и укора-
чиваются в продольном и растягиваются в поперечном направлении. Наружные
слои (со стороны матрицы) растягиваются и удлиняются в продольном и сжимаются
в поперечном направлении. Между удлиненными
и укороченными слоями (волокнами) находится
нейтральный слой, длина которого равна первона-
чальной длине заготовки. При гибке узких полос
происходит сильное искажение поперечного сечения,
заключающегося в уменьшении толщины в месте
изгиба, уширении внутри угла с образованием попе-
речной кривизны и сужении с наружной стороны
(рис. 48).
Рис. 49. Последователь-
ность процесса гибки
Рис. 48. Схема процесса гибки
В результате утонения материала и искажения формы поперечного сечения
нейтральный слой в месте изгиба не проходит по середине сечения, а смещается
в сторону малого радиуса. При гибке широких полос и листов также происхо-
дит утонение материала, но почти без искажения поперечного сечения, так как
деформации в поперечном направлении противодействует сопротивление материала
большой ширины.
Поэтому схемы напряженно-деформированного состояния различны в случае
изгиба узких и широких заготовок, так как для первых сравнительно легко осущест-
вима, а для вторых весьма затруднена поперечная деформация вдоль линии из-
гиба [234].
В большинстве случаев гибка происходит при большой величине деформаций,
когда в металле, кроме продольных растягивающих и сжимающих напряжений,
ПРОЦЕСС ГИБКИ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
83
образуются радиальные напряжения сжатия, которые возникают в результате
давления крайних слоев металла на внутренние и достигают наибольшей величины
у нейтрального слоя.
При изгибе узких ‘заготовок (изгиб на ребро) деформированное состояние —
объемное, так как поперечное сечение образца деформируется во всех трех направ-
лениях. По мере увеличения ширины изгибаемой заготовки поперечная дефор-
мация постепенно уменьшается и становится весьма малой в результате значи-
тельного сопротивления, оказываемого большой шириной заготовки, вследствие
Рис. 50. Зазор между пуансоном и за-
готовкой в конце гибки: а — угловая
гибка; б — полукруглая гибка
чего ее практически можно принять равной
нулю и считать деформацию плоской.
Из закона постоянства объема следует,
что в этом случае деформация удлинения
в одном направлении равна по величине де-
формации укорочения в другом направлении.
Рис. 51. Способы гибки в штампах: а и б — без
прижима заготовки; в и г — с прижимом заго-
товки
Следовательно, в случае изгиба широких заготовок их деформация может рассмат-
риваться как деформация сдвига.
Следует различать два технологических случая гибки:
1) гибку с малым радиусом закругления при большой степени пластической
деформации;
2) гибку с большим радиусом закругления при небольшой степени пластиче-
ской деформации.
При гибке с малыми радиусами закруглений напряжения и деформации
не сосредотачиваются под ребром пуансона, а распространяются на значительную
длину заготовки между опорами. В результате этого заготовка получает изгиб
по параболической кривой, с постепенно увеличивающейся кривизной и умень
шением плеча изгиба.
Последовательность процесса гибки приведена на рис. 49. На всем протяже-
нии процесса гибки заготовка имеет внутреннее закругление, которое больше
радиуса пуансона, причем в процессе гибки происходит постепенное уменьшение
радиуса кривизны и плеча изгиба (/ь /2, 1К). Заготовка постепенно уменьшаю-
щимся закруглением прилегает в двух точках к стенкам матрицы и с некоторого
момента оказывается прижатой к пуансону в трех точках. Только в конце
84
ГИБКА
хода, при калибрующем глухом ударе, заготовка прилегает
к пуансону.
Опытами автора установлено, что полного прилегания заготовки к пуансону
и в конце хода не получается, а между ними остается просвет, показанный
на рис. 50.
Гибка в штампах может выполняться двумя способами (рис. 51): 1) без прижима
заготовки; 2) с прижимом заготовки;
Гибка без прижима применима лишь для деталей невысокой точности (7-й класс),
так как допускает смещение заготовки в процессе гибки. Гибка с прижимом приме-
няется для деталей повышенной точности (5-й класс), так как не допускает смещения
заготовки в процессе гибки.
Более высокая точность при гибке (3—4-й классы) достигается за счет приме-
нения технологических баз и дополнительной фиксации заготовки, а также за счет
введения дополнительной калибровки.
12. НЕЙТРАЛЬНЫЙ СЛОЙ
В холодной штамповке в большинстве случаев применяется гибка с малым
радиусом закругления, сопровождаемая уменьшением толщины материала и сме-
щением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон, а для узких полос, кроме
того, изменением прямоугольной формы поперечного сечения в трапециевидную.
Рис. 52. Деформация объемного элемента при гибке:
------------- — до изгиба; -------------- после изгиба
Радиус кривизны нейтрального слоя при чистом изгибе образца прямоуголь-
ного сечения (рис. 52) находится по следующей формуле [108]:
q — ~ Г-сф = (г + 0,5Sa) aP,
где R — наружный радиус изогнутой детали в мм\
г — внутренний радиус гибки в мм;
si
a = — коэффициент утонения;
В ВсР rtuh
р = --коэффициент уширения.
Эта формула определяет текущее положение нейтрального слоя и характери-
зует непрерывное смещение его к центру кривизны в процессе изгиба, так как ра-
НЕЙТРАЛЬНЫЙ СЛОЙ
85
диус, а следовательно, и положение нейтрального слоя зависят главным образом
от относительного радиуса изгиба ~ и коэффициента утонения а. Коэффициент (3
при В > 2S равен единице.
Так как при угловой гибке утонение материала различно в разных радиальных
сечениях и достигает наибольшей величины в осевом сечении, то радиус элемен-
тарного нейтрального слоя также различен в этих сечениях.
Таким образом, нейтральная линия в месте изгиба не является дугой того или
иного радиуса, а представляет собой кривую типа параболы, заключенную между
двумя дугами радиусов q и q0
(рис. 53).
Необходимо особо отметить,
Рис. 54. Коэффициенты утонения при гибке на 90°
(сталь 10—20)
Рис. 53. Положение нейтрального
слоя
физическим слоем, который можно обнаружить визуально или другим
способом, а представляет собой условную криволиней-
ную поверхность, проходящую через различные слои заготовки.
Вследствие того, что длину параболической кривой подсчитать трудно, длину
нейтрального слоя в месте изгиба подсчитывают по длине дуги радиуса q (наимень-
шего радиуса кривизны нейтрального слоя в осевом сечении). Получаемое при этом
некоторое уменьшение расчетной длины нейтрального слоя технологически
оправдано, так как при гибке в штампах утонение материала не ограничивается
закругленной частью, а распространяется и на примыкающие к закруглению прямо-
линейные участки заготовки, что несколько увеличивает длину детали.
Коэффициент утонения при гибке зависит от пластичности материала, степени
деформации и угла изгиба.
Вопрос об утонении материала при пластическом изгибе, несмотря на ряд
выполненных работ, еще не получил окончательного решения и требует дальнейших
теоретических и экспериментальных исследований. Для практических целей могут
быть использованы коэффициенты утонения, полученные экспериментально путем
замеров толстых образцов из мягкой стали при изгибе их на 90° (рис. 54).
Обычно вместо радиуса нейтрального слоя применяют коэффициент %, опреде-
ляющий расстояние этого слоя от внутреннего радиуса изгиба xS = Q — г.
В случае гибки широких заготовок этот коэффициент находится по формуле
В табл. 32 приведены проверенные на практике значения коэффициента х для
гибки на 90° широких заготовок из стали 10—20. Значения коэффициента х
86
ГИБКА
Таблица 32
Значения коэффициента х для гибки на 90° (сталь 10—20)
г Отношение *3 0,1 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8
Коэффициент х 0,30 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,385 0,405
г Отношение — О 1,0 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
Коэффициент х 0,42 0,44 0,45 0,455 0,46 0,47 0,475 0,48
различны (например, при
Рис. 55. Деформация попе-
речного сечения при изгибе
на 180° и г<0,53 (сталь 20)
относятся к случаю, когда гибка происходит без растяжения отгибаемых полок, а
также без утонения или заклинивания их между матрицей и пуансоном. В последних
случаях растяжение может быть настолько значительным, что нейтральный слой
становится фиктивным и выходит из пределов толщины материала.
Формула для радиуса кривизны нейтрального слоя справедлива и одинаково
применима для любого угла изгиба, но коэффициенты утонения для разных углов
гибке на 90 и 180°).
Необходимо указать, что обычный изгиб на 180°
в холодном состоянии может быть осуществлен только
при г & S. Изгиб на 180° с меньшими радиусами или
вплоть до соприкосновения сторон обычно произво-
дится путем последующего обжатия предварительно
загнутой детали. При этом процесс чистого изгиба на-
рушается, так как происходит сильное сплющивание
материала в закруглении, в результате чего изменяется
и характер деформаций.
Экспериментально установлено, что в результате
обжатия изогнутых образцов из мягкой стали до сопри-
косновения сторон в средней части за.-
готовки происходит не утонение,
а утолщение материала (рис. 55) при
небольшом увеличении площади поперечного сечения
образца (до 3%). Исследование макро- и микрострук-
туры этих образцов позволило обнаружить группу
мелких трещин и надрывов, возникших у внутрен-
него угла изгиба вследствие сплющивания и вытес-
нения металла. Это свидетельствует о том, что при
изгибе до г = 0 возникает более сложная пласти-
ческая деформация, сопровождаемая сплющиванием внутренней части сечения.
На рис. 56 приведены экспериментальные кривые, показывающие зависимость
коэффициента утонения от относительного радиуса изгиба — для изгиба на 180е
О
образцов из мягкой стали. Верхняя кривая построена по обмерам толщин в сере-
дине образцов, нижняя — по обмерам края образцов. Промежуточная кривая дает
среднюю величину коэффициента утонения, необходимую для определения поло-
жения «приведенного» нейтрального слоя, служащего для точного определения
длины заготовки при гибке на 180°.
На рис. 57 представлен график зависимости коэффициента х, определяющего
г
положение нейтрального слоя, от отношения для случая гибки мягкой стали
О
НЕЙТРАЛЬНЫЙ СЛОЙ/
87
Рис. 56. Коэффициенты изменения толщины при гибке на 180° при
В > 3S (сталь 10—20)
Рис. 57. Коэффициенты, определяющие положение нейтрального слоя
при гибке
88
ГИБКА
на 90° (кривая 1) и на 180° (кривая 2). Кривая 2 показывает положение «при-
веденного» нейтрального слоя, применяемого только для определения длины заго-
товки.
При гибке заготовок других сечений (круг, ромб, трапеция) характер дефор-
мации поперечного сечения будет иной, коэффициенты утонения — также иные,
а следовательно, и положение нейтрального слоя должно быть иным.
При изгибе круглых прутков диаметром d вокруг оправки или пуансона радиусом
до г — 1,5d поперечное сечение почти не изменяется и практически остается круглым.
В случае изгиба круглых прутков с меньшим радиусом изгиба (r< l,5d)
круглое сечение заготовки искажается и принимает овальную и даже яйцевидную
Рис 58. Искажение сечения круглого
стержня при изгибе с г < d
форму, обращенную удлиненной стороной
внутрь угла загиба (рис. 58). Размеры
овала превышают первоначальный диаметр
заготовки.
Радиус кривизны нейтрального слоя
в данном случае приближенно может быть
определен по формуле
( । d \
где a = ---коэффициент утолщения
в радиальном направлении
(d и d1 — диаметр стержня
до и после изгиба);
г — радиус изгиба.
Коэффициент х, определяющий положение нейтрального слоя (расстояние до
внутренней кромки наименьшего радиуса) при изгибе круглых алюминиевых прут-
ков приведен в табл. 33.
Таким образом, при гибке круглых прутков радиусом г > 1,5d нейтраль-
ный слой проходит через центр круглого сечения, а при
гибке радиусом г < 1,5d — через смещенный вниз центр тяже-
сти искаженного сечения.
Коэффициент х, определяющий положение нейтрального слоя
при изгибе круглых прутков
Таблица 33
Радиус изгиба >l,5d d 0,5d 0,25d
Коэффициент х 0,5d 0,51d 0,53d 0,55d
Гибка полос на ребро мало исследована. Приведенные выше формулы к ней
не применимы. Однако в качестве первого грубого приближения при изгибе на ребро
с отношением > 2 можно пользоваться приведенными в табл. 32 значениями
О
коэффициента х.
Изгиб прокатных профилей производится главным образом на профилегибоч-
ных роликовых машинах или специальных гибочных прессах при больших радиусах
кривизны (R 10/i). Поэтому в данном случае с достаточной степенью точности
можно считать, что нейтральный слой проходит через центр тяжести сечения профиля.
При изгибе профилей происходит искажение первоначального сечения профиля
в результате того, что действующие в полках профиля растягивающие и сжимающие
силы N и Q дают радиально направленные равнодействующие Рг и Р2, отгибающие
полки внутрь (рис. 59).
НЕЙТРАЛЬНЫЙ СЛОЙ
89
У других типов профилей полки нагибаются и выворачиваются таким образом,
что момент сопротивления поперечного сечения уменьшается, благодаря чему сни-
жается величина изгибающих моментов и усилия гибки.
На рис. 60 показано искажение сечения различных типов профилей при изгибе.
В холодной штамповке широко применяется операция закатки петель шар-
ниров, производимая путем торцового давления пуансона, имеющего полукруглую
Рис. 60. Деформация сечения прокатных профилей при изгибе
выемку (рис. 61). При этом имеет место более сложная пластическая деформация,
состоящая из консольного цилиндрического изгиба и несимметричного сжатия от силы
трения.
Консольный цилиндрический изгиб осуществим до соотношения /? << 3,3S,
до которого не происходит потери устойчивости заготовки. Поэтому закатка
90
ГИБКА
шарнирных петель обычно производится при соотношении R = (2ч-3,2) S. При боль-
шем значении R закатку следует производить с применением оправки диаметром,
равным внутреннему диаметру петли.
При торцовой закатке плоских заготовок край шарнирной петли остается неза-
кругленным. Для устранения этого заготовка должна иметь предварительно подо-
гнутые кромки с закруглением по радиусу на участке 90°.
Иногда подгибка кромок осуществляется при вы-
рубке заготовки. При этом достаточно иметь закруг-
ление на участке 45—50°.
Радиус кривизны нейтрального слоя в случае тор-
закатки может быть найден по формуле
q = R — yS.
Рис. 61. Торцовая закатка
шарнирных петель
цовой
В
и у в
табл. 34 приведены приближенные значения -2-
О
R
зависимости от заданного отношения для
•э
формулы, приведенные в табл. 39.
Рассмотренный выше нейтральный слой является
нейтральным слоем деформаций (первоначальной дли-
ны) и имеет большое практическое значение, так как точное определение его
положения необходимо для нахождения правильной длины заготовки, предельно
допустимого радиуса изгиба и пр.
От этого слоя необходимо отличать нейтральный слой напряжений, в котором
происходит перемена знака напряжений (сжатие — растяжение).
Коэффициенты и у
Таблица 34
Коэффи- циенты Значения коэффициентов при относительном радиусе у
1,6 1,8 2,0 2,2 1 2-4 2,6 2,8 з,о | 3,2
Q S 1,2 1,38 1,56 1,74 1,92 2,11 2,3 2,5 2,7
У 0,4 0,42 0,44 0,46 0,48 0,49 0,5 0,5 0,5
Положение нейтрального слоя напряжений может быть определено по формуле,
полученной из анализа распределения напряжений по сечению, [104]:
е« = Укг = г ]/1 + у-,
где Qw — радиус кривизны нейтрального слоя напряжений.
Радиус кривизны нейтрального слоя напряжений меньше радиуса кривизны
нейтрального слоя деформаций, а следовательно, первый находится ближе к центру
кривизны изгиба. В работах автора показано, что несовпадение нейтрального слоя
напряжений с нейтральным слоем деформаций при изгибе является результатом
отставания деформаций от напряжений в средних слоях поперечного сечения [108].
ВЕЛИЧИНА ДЕФОРМАЦИЙ И РАДИУСЫ ГИБКИ
91
Это происходит вследствие непрерывного смещения нейтрального слоя к центру
кривизны, причем часть средних слоев, находившихся в начале изгиба в сжатой зоне
и уже получивших укорочение, «переходит» в растянутую зону и подвергается рас-
тяжению. Отсюда следует вывод, что нейтральный слой напряжений всегда укорочен
по длине, нейтральный же слои деформаций вначале укорочен, а затем вновь растянут
до первоначальной длины и всегда находится в напряженном состоянии.
13. ВЕЛИЧИНА ДЕФОРМАЦИЙ
И МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ РАДИУСЫ ГИБКИ
Минимально допустимые радиусы гибки должны соответствовать пластичности
металла и не допускать образования трещин. Следовательно, минимальные радиусы
гибки должны быть установлены по предельно допустимым деформациям крайних
волокон. Величину деформаций крайних волокон при гибке широких заготовок
можно определять по формулам, учитывающим утонение материала и смещение
нейтрального слоя [237].
Для растянутого наружного слоя
радиуса R
g„ =---------J;
У + "У
Л , “
. । S 2
= 1------
aS
Для сжатого
Диуса г
наружного слоя pa-
г
~S
ег = —
а
— — 1;
cts
фг = 1 - —
7s
aS
2
Рис. 62. Величина деформации крайних воло-
кон в зависимости от r/S (сталь 10—20)
Здесь е — полное относительное удлинение, тождественное наибольшему относи-
тельному удлинению в шейке образца при растяжении;
ф — относительное сужение поперечного сечения.
На рис. 62 показана диаграмма величины деформации крайних волокон в зави-
симости от отношения ~ для стали 10—20.
о
В табл. 35 приведены результаты подсчета по указанным формулам величины
деформации крайних растянутых волокон для стали 10—20 при гибке на 90°.
Относительное сужение поперечного сечения является более правильной харак-
теристикой пластичности металла, чем относительное удлинение.
Для определения радиуса гибки по величине относительного поперечного суже-
ния для стали 10—20 составлена табл. 36.
92
ГИБКА
Таблица 35
Деформации наружных растянутых волокон при гибке на 90° (сталь 10—20)
Показатель деформации Относи- тельная ширина В полосы — Деформации при относительном радиусе изгиба —
0,1* 0,25* 0,5 1,0 2,0 3,0 4,о
Полное относи- тельное удлинение 8# в % >3 1 120 111 88 81 61,3 55 38 33 21,6 17 15 10,2 11,5 7
Относительное су- жение поперечного сечения ф^ в % >3 1 55 53 47 44,6 38 35,6 27,6 25,2 18 14,5 13 10 10,3 7
Примечание. Отмеченные звездочкой данные приводятся условно, так как
при изгибе указанной кривизны характер деформации изменяется.
Таблица 36
Радиусы гибки в зависимости от величины относительного сужения ф
Ф в % Радиус гибки г Ф В °/о - Радиус гибки г
62 0 25 1,153
55 0,13 20 1,7S
50 0,23 18 2,OS
45 0,3S 15 2,5S
40 0,43S 10,3 4,OS
35 0,62S 8,5 5,OS
30 0,85S 4,5 10,OS
Зная ф из испытаний на растяжение, по табл. 36 находим минимальный радиус
гибки.
Полученные из испытаний величины относительного сужения при разрыве фтах
могут быть применены для определения наименьшего радиуса гибки поперек
волокон проката.
При гибке вдоль направления проката величина предельно допустимых дефор-
маций ф' берется меньшей: ф' # 0,7фтах.
В табл. 37 для практического пользования приведены приближенные значения
минимально допустимых радиусов гибки для различных материалов при разном
расположении линии сгиба.
Обычно гибке подвергаются заготовки, полученные вырубкой в штампах или
резкой на ножницах. И в том и в другом случае вблизи поверхности среза образуется
зона наклепанного и деформированного металла, твердость которого на 20—30%
выше, а пластичность ниже, чем в ненаклепанной зоне. В табл. 37 приведены данные
для отожженного и для наклепанного состояния.
ВЕЛИЧИНА ДЕФОРМАЦИЙ И РАДИУСЫ ГИБКИ
93
Минимальные радиусы гибки
Таблица 37
Отожженные или нормали- зованные Наклепанные
Материалы Расположение линии сгиба
поперек воло- кон проката вдоль воло- кон проката поперек воло- кон проката вдоль воло- кон проката
Радиусы гибки | Радиусы гибки
. - 4 Алюминии Медь отожженная Латунь Л68 Сталь 05, 08 кп 0 0,3S 0,3S l,0S 0,4S 0,2S 0,8S 2,OS 0,8S 0,5S
Сталь 08—10 Ст. 1, Ст. 2 0 0,4S 0,4S 0,8S
Сталь 15—20 Ст. 3 0,15 0,5S 0,5S l,0S
Сталь 25—30 Ст. 4 0,2S 0,6S 0,6S 1,2S
Сталь 35—40 Ст. 5 0,3S 0,8S i 0,8S i 1,5S
Сталь 45—50 Ст. 6 0,5S l,0S l,0S 1,7S
Сталь 55—60 Ст. 7 0,7S 1,3S 1.3S I 2,OS
Нержавеющая сталь Х18Н9 IS 2S 3S 4S
Дуралюмин мягкий l,0S 1,5S 1,5S 2,5S
Дуралюмин твердый 2,OS 3,0S 3,0S 4,OS
Магниевые сплавы: МА 1-М МА8-М Нагрев , 2S 1,5S до 300° 3S 2S В ХОЛОДНО!^ 6S 5S f состоянии 8S 6S
94
ГИБКА
Продолжение табл. 37
Материалы Отожженные или нормали- зованные Наклепанные
Расположение линии сгиба
поперек врло- кон проката вдоль воло- кон проката поперек воло- кон проката вдоль воло- кон проката
Радиусы гибки Радиусы гибки
Титановые сплавы: ВТ1 ВТ5 Нагрев до < 1,53 3S Ю0—400° С 2S 4S В холодное 3S . , 5S л состоянии 4S 6S
Молибденовые сплавы ВМ1 и ВМ2 (S < 2 мм) Нагрев до 400—500° С 2S | 3S В холодное 45 1 А СОСТОЯНИИ 5S
Примечания:
1. Минимальные радиусы гибки следует применять лишь в случае абсолютной
конструктивной необходимости, во всех остальных случаях — применять увеличен-
ные радиусы гибки.
2. При гибке под углом к направлению проката следует брать средние промежу-
точные значения в зависимости от угла наклона линии сгиба.
3. В случае гибки узких заготовок, полученных вырубкой или резкой без отжига,
радиусы гибки нужно брать как для наклепанного металла.
4. При гибке толстых листов (свыше 8—10 мм) рекомендуем применять радиусы
гибки относительно большей величины.
Как видно из дабл. 37, правило расположения линии сгиба поперек волокон
проката следует строго применять лишь в случае гибки с очень малыми радиусами
для мягкой стали (г < 0,5-i-1,0S).
При гибке с большими радиусами закруглений расположение волокон проката
безразлично, что в ряде случаев позволяет получить более экономный раскрой
материала.
Значительно большую опасность в отношении образования трещин при гибке
представляют заусенцы и их произвольное расположение при изгибе, поэтому
заготовку следует устанавливать заусенцами внутрь угла изгиба.
Большие заусенцы недопустимы, так как приводят к образованию трещин при
любой установке заготовки.
Общие технологические правила, относящиеся к заготовкам, подлежащим
гибке.
1. Вырубку заготовок, подлежащих гибке с малым радиусом, следует произ-
водить при таком расположении на полосе, чтобы линия сгиба проходила поперек
или под углом к направлению волокон проката, иначе возможны трещины. Если соб-
людение этого правила приводит к неэкономному раскрою материала, следует от него
отказаться, применив увеличенные радиусы гибки. В этом случае направление
волокон проката безразлично и не вызывает образования трещин.
2. Вырубку заготовок несимметричного контура следует производить в таком
направлении, чтобы при гибке заусенцы были направлены внутрь угла гибки,
а не наружу. В противном случае неизбежно образование трещин.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВОК ПРИ ГИБКЕ
95
3. Заготовки желательно подвергать виброгалтовке или обкатывать в бара-
бане для удаления заусенцев или зачищать другим способом.
При гибке профилей, труб, а также полос на ребро наименьший радиус изгиба
лимитируется не прочностью металла (так как при больших радиусах изгиба дефор-
мации крайних волокон невелики), а потерей устойчивости и деформацией (иска-
жением) поперечного сечения профиля (см. рис. 60).
Наименьший радиус при г^бке труб зависит от рода материала, относительной
толщины стенки и способа гибки.
В табл. 38 приведены наименьшие радиусы гибки профилей и труб [77].
Таблица 38
Наименьшие радиусы при гибке профилей и труб
Тип профиля Наименьший радиус изгиба Примечание
ч Прокатные профили: мелкие крупные ОО 4^ 1 1 Гибка на трехроликовых маши- нах. При гибке в свободном состо- янии предельный радиус изгиба значительно больше (25—50/i)
Тонкостенные профили: симметричные несимметричные 8—10/1 20—25/г Гибка на специальных профи- легибочных станках
Стальные полосы (кольцевая гибка на ребро) 3—4/i Верхнее значение для гибки на роликовых машинах
Стальные трубы: при 5 = 0,027) » 5 = 0,057) » 5=0,17) » 5=0,157) 47) 3,67) 37) 27) , Радиус изгиба по оси трубы. Гибка без наполнения или оправ- ки. При меньших радиусах изгиба гибку производить с оправкой или наполнением
Обозначения: h — высота профиля; 7) — диаметр трубы; 5 — толщина стенки трубы.
14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВОК ПРИ ГИБКЕ
Определение размеров плоских заготовок, подлежащих гибке, основано на ра-
венстве длины заготовки длине нейтрального слоя изогнутой детали, причем поло-
жение нейтрального слоя находят по табл. 32, а радиус кривизны Q — по формуле
(стр. 84).
Различают два основных случая определения размеров заготовки:
1) при гибке с закруглением (по радиусу);
2) при гибке под углом без закругления (е калибровкой угла).
В первом случае длина заготовки равна сумме длин прямых участков и длины
нейтрального слоя в изогнутом участке.
96
ГИБКА
Длина нейтрального слоя в изогнутом участке определяется по формуле
W(r + xS)*0,017<1’(r+xS)
или при ср = 90°
Z=-j-(r + xS) = l,57(r+xS),
ОС —
где I — длина нейтрального слоя изогнутого участка;
ф — угол изогнутого участка;
х — коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя (см. табл. 32)
Остальные обозначения известны.
Угол изогнутого участка только при
Ф = 90° равен углу гибки, во всех же
других случаях он составляет (рис. 63)
Ф = 180° — а,
где а — внутренний угол гибки.
В табл. 39 приведены примеры опре-
деления размеров заготовок для наиболее
распространенных случаев гибки по ра-
диусу.
Рис. 63. Соотношение между
углом изогнутого участка и уг-
лом гибки (<р = 180° — а)
Рис. 64. Схема к определению
длины заготовки (табл. 40)
Расположение нейтральной линии (xS) определяется в зависимости от отно
шения — и находится по табл. 32.
о
Для упрощения подсчетов и удобства пользования в заводских условиях может
применяться способ расчета длины заготовки для гибки, не требующий больших
вычислений и основанный на той же формуле радиуса нейтрального слоя (стр. 84).
Длина заготовки определяется как сумма внутренних размеров А и В изогнутой
детали (рис. 64) и поправки а, находимой по табл. 40:
L = А + В ± а.
Величина поправки подсчитана по формуле
а = те-2г.
Как видно из табл. 40, при известных соотношениях (слева от жирной ломаной
линии) поправка берется со знаком плюс, а при других соотношениях (справа
от жирной линии) — со знаком минус (вычитается).
Данные табл. 40 применимы для мягкой стали и цветных сплавов при одноуг-
ловой и двухугловой гибке с радиусом закругления г > 0,15 без прижима боковых
полок и без растяжения заготовки вследствие малого зазора.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВОК ПРИ ГИБКЕ
I7
Таблица 39
Определение размеров заготовки при гибке с закруглением (по радиусу)
Тип гибки Эскиз Длина заготовки в мм
Одноугловая гибка под прямым углом с за- круглением = к + h Ч—2~ (г + xS)
Двухугловая гибка под прямым углом с закруглением ГТ г J L — h + ^2 + 1» + + л (г + xS)
Многоугловая гибка под прямыми углами с. закруглениями 1—Sy £ ._т / L = /1 + ^2 + • • • + ~Ь + ~2~ (ri + *!•$) + + ~2~ (Г2 + ^2*5) + • • • + + ~2~ (гм-1 +
Полукруглая (U-об- разная) гибка L = 21 + л (г 4- xS)
1 / ' “ \\ < у
Торцовая гибка (за- катка) шарнирной петли / J 1—. L — 1,5л§ + 2/? — S q = R — yS
Примечание. Коэффициент х — см. табл. 32, коэффициент у — см. табл. 34.
4 Зак. 511
Таблица 40
Величина поправки а для расчета заготовок при гибке (в мм)
Толщина ма- териала S в мм Значения поправки при радиусах гибки г в мм
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 1 1,2 1,5 2 2,5 3 4 5 - 6 8 10
03 0,125 0,10 0,07 0,035 0,00 —0.125 —0,21 —0,3 —042 —064 —0,85 — 1.05 — 1,50 —1,9 —2,34 —3,2 -407
0,4 0.18 0,15 0,12 0,09 0,06 —0.06 —0,14 —0,22 —0,35 —0,56 —0,78 — 1,0 — 1,40 — 1,84 —2,25 —3,1 —4,0
0,5 022 020 0,18 0,15 0,12 'о —007 —0,16 —0,28 —0,48 —0,7 —0,9 — 1,34 — 1,75 —2,2 —3,0 —3,9
0,8 0,36 035 033 0,31 0,28 0,18 0,11 0,04 —0,07 —0,3 —0,5 —0,7 — 1,12 — 1,57 — 1,96 —2,80 —3.66
1’ 0,43 0,43 0,43 0,41 0,38 0,30 0,23 0,15 0,05 —0,14 — 0,35 —0,57 —0,96 — 1,38 — 1,82 —2,66 —3.50
12 0,52 0,53 0,53 0,51 0,48 0,40 0,35 0,25 0,15 —0,01 —0,23 —0,45 —0,82 — 1.25 — 1,67 —2,52 —3,38
1,5 — 0,65 0,65 0,66 0,63 0,56 0,50 0,45 0,35 0,15 —0,02 —0,21 —0,62 — 1,02 — 1,47 —2,30 —3,12
2 — 0,85 0,86 0,87 0,88 0.81 0,76 0,70 0,63 0,46 0,28 0,09 —0.27 —0,68 —1,10 — 1,93 —2,78
2,5 — — 1,07 1,08 1,08 1,07 1,01 0,96 0,88 0,75 0,57 0,39 0,05 —0.35 —0.75 — 1,60 —2,45
3 — — 1,28 1,30 1,31 1,32 1,26 1,20 1,13 1,00 0,87 0,69 0,35 —0,02 —0,40 —1,25 —2,20
4 — — — 1,72 1,73 1,74 1,77 1,71 1,64 - 1,51 1,39 1,25 0,92 0,57 0,22 —0,54 — 1,36
5 — — — 2,14 2,15 2,16 2,17 2,22 2,18 2,07 1,91 1,77 1,55 1,16 0,80 0,10 —0,70
ГИБКА
УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ
99
В случае гибки под углом без закругления размеры заготовки находят исходя
из равенства объемов заготовки и изогнутой детали с учетом утонения в месте изгиба.
Длина заготовки определяется как сумма длин прямых участков и прибавки на обра-
зование углов
L = + ln+ kS (п-1),
где п — число прямых участков;
/р /2.....In — Длины прямых участков в мм;
k — коэффициент, составляющий 0,38—0,40 при закруглении пуан-
сона радиусом г = 0,055 и 0,45—0,48 при закруглении пуан-
сона радиусом г = 0,1S; причем меньшие значения относятся к
г толщине материала S < 1 мм, а большие — к толщине S =
= 3—4 мм.
Пример 1. Определить длину заготовки для шарнирной петли (нижняя
схема табл. 39) при R — 3 мм, S = 1,5 мм.
D
Находим радиус нейтрального слоя Q = R — yS; по табл. 34 для = 2,0
У = 0,44
q= 3 — 0,44*1,5 = 2,34 мм.
Длина развернутой загсз^овки
L= 1,5 jiq+ 27? — S = 11,0 6—1,5= 15,5 мм.
Пример 2. Определить длину заготовки для угольника по рис. 64 при
А = 32 мм, В = 40 мм, г = 0,5 мм и S = 2 мм.
По табл. 40 находим величину поправки а = 4-0,88 мм.
Длина заготовки
£ = Л + В + а=32 4>40 4> 0,88 = 72,9 мм.
15. УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ
Рис. 65. Изменение угла в результате
пружинения
Гибка, являющаяся процессом пластической деформации, сопровождается
упругой деформацией, определяемой законом Гука. По окончании гибки упругая
деформация устраняется, вследствие чего происходит изменение размеров изделия
по сравнению с размерами, заданными ин-
струментом, называемое упругим пружине-
нием (рис. 65)
Упругое пружинение обычно выражается
в угловом измерении и является той величи-
ной, на которую следует уменьшить угол
гибки, чтобы получить требуемый угол изог-
нутой детали. Величина угла пружинения
может быть определена двумя способами:
аналитическим расчетом величины упругой
деформации или опытным путем, посредством
испытаний и замеров.
Величина упругого пружинения раз-
лична для свободной гибки без калибровки
материала и для гибки в упор* с калибровкой материала и чеканкой угла
При свободной гибке величина упругого пружинения зависит от упругих свойств
материала, степени деформации при гибке ^соотношения-^, угла гибки и способа
гибки (V- или П-образная).
100
ГИБКА
Ниже приводятся упрощенные формулы для приближенного определения
упругого пружинения при свободной гибке [108].
Для V-образной гибки
tg₽== 0375 ^.^;
для П-образной гибки
tg ₽ = 0,75
/1 От
kS" Е
где Р — угол пружинения (односторонний);
k — коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя в зависимости
Г о 1
от равный 1 — х;
Z — расстояние между опорами — губками матрицы в мм;
/х — плечо гибки, равное гм Ф гп 4^ 1,25 S в мм.
Коэффициент х находится по табл. 32.
При гибке с большими радиусами закруглений или при U-образной гибке необ-
ходимо определить не угловое пружинение, а упругое изменение радиуса после
гибки. В данном случае по заданному чертежом отношению определяют величину
остаточной деформации крайних волокон по приближенной формуле
Рис. 66. Различные случаи пружинения при гибке
в упор с малым радиусом (при 4-ei>—— угол
пружинения положительный, при 4-е2 — ——
равен нулю, при 4-еа < — еа — отрицательный)
Затем по диаграмме растяжения
данного материала находят вели-
чину полной деформации
= ео 4^ &упр
и определяют искомый (уменьшен-
ный) радиус пуансона по формуле
r=05s(——1).
’ \ е„ /
В случае гибки в упор с ка-
либровкой материала и чеканкой
угла упругое пружинение зависит
г
не только от отношения ж-, но
также от настройки пресса и сте-
пени наклепа металла. Из практики известны примеры, когда упругое пружи-
нение при гибке в упор с малым радиусом закругления пуансона ^-g- <5 0,2— 0,3 )
и чеканкой угла дает не увеличение, а уменьшение угла детали.
Объяснение этому дает схема процесса гибки, приведенная на рис. 66, в част-
ности, последние две стадии — выпрямление боковых полок и чеканка угла.
При гибке в упор с чеканкой угла имеет место взаимопротивоположное упругое
пружинение: пружинение закругления угла изгиба (положительное пружинение)
и пружинение выпрямляемых пуансоном боковых полок (отрицательное пружи-
нение).
В результате взаимокомпенсирующего действия положительного и отрицатель-
УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ
101
«» г /
ного пружинении в зависимости от величин •=-, х- и а возможны три случая: общий
О О
угол пружинения положителен, равен нулю или отрицателен, как изображено
на рис. 66.
Необходимо указать, что при гибке в упор с чеканкой угла даже в одном и том же
штампе может быть получена различная величина упругого пру-
жинения в зависимости от настройки пресса и положения нижней мертвой
Рис. 67. Углы пружинения 3 при гибке
стали 08—10 и Ст. 1.
Формулы:
3°=0,75-4—0.39 3°=0,43 -4- — 0,61
о о
при а = 30°; при а = 90°;
3°=0,584—0,80 3° == 0,36-4-— 1.26
О о
при а =8 60°; при а = 120°
точки. Вследствие этого в данном случае наиболее простым способом является
определение угла пружинения опытным путем.
На рис. 67—70 приведены графики для определения углов пружинения при
гибке стальных деталей в зависимости от относительного радиуса и угла изгиба,
Рис. 68. Углы пружинения 3 при гибке
стали 15—20 и Ст. 2—Ст 3.
Формулы:
3°=0,69 4— 0,23 3° = 0,434 ~ —0,36
при а » 30°; при а = 90°;
3°=0,64-4— °.65 3° = 0,37-4----0,58
о
при а в 60°; при а =» 120°<
полученные экспериментально [254]. Графики построены отдельно для разных
марок стали. На графиках приведены обобщенные зависимости, по которым они
построены. Эти графики дают положительную, а в некоторых случаях отрицатель-
ную величину угла пружинения, причем знак (+) или (—) определяется положе-
нием участка наклонных линий относительно нулевой линии. °
Экспериментально установлено, что в случае одноугловой гибки на 90 наи*
меньшая величина пружинения получается при соотношении г = (1ч-1,5) S. Поэтому
Для уменьшения угла пружинения при угловой гибке следует уменьшить радиус
закругления пуансона и усилить чеканку ребра изгиба.
102
ГИБКА
Рис. 69. Углы пружинения 3 при гибке стали 25 — 30 и Ст. 4.
Формулы:
3° = 1,59 ----1,03 3° = 0,78 ~-----0,79
при а = 30°; при а = 90°;
3° = 0,95 ------- 0,94 3° - 0,46 - 1,36
при а =в 60°; при а = 120°
Рис. 70. Углы пружинения 3 при
гибке стали 35 и Ст. 5.
Формулы:
3° » 1,51 4- - М8 3° = 0,79-4 - 1,62
о о
при а = 30°; при а = 90°;
3° = 0,84— 0,76 3°= 0,51 4 — 1,71
при а в 60°; при а = 120°
УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ
103
При гибке деталей большого радиуса пружинение достигает значительной
величины. В этом случае пружинение может быть подсчитано по формулам С. К. Аб-
рамова. _
Радиус закругления гибочного штампа
5
я? 4
5
$
11
12
13
15^
16-
17
16-
19-
20 -
30-.
40t
50
60—
100^
-ю
11
12
13
14
-16
-17
-18
-19
-20
-30
Схема пользования
0/
R- внутренний радиус детали до пружинения
(радиус штампа)
Rq-гпо же после пружинения (требуемый
внутренний радиус детали)
Дано
°7
г-50
'-50
-60
Ответ
Пример
Дано: Щ^оО^Г^^2
5
р
Ответ; ^=15
30
-20
моо
Дано
*-10
1
/4
ъ
ч
1
I
55
§
§
§
&о
Т
R
У
Рис. 71. Номограмма для
определения радиуса после пружинения
Величина угла пружинения
да== (180-00)^-1).
104
ГИБКА
Здесь Е — модуль упругости (для стали Е = 2,1 • 104 кГ/мм2)\
Да = а0 — а — угол пружинения в град (а0 — требуемый угол детали,
после пружинения; а — угол штампа);
7?о — требуемый радиус закругления (после пружинения);
R — радиус закругления пуансона (штампа).
Рис. 72. Номограмма для определения угла пружинения
Эти же величины могут быть найдены по номограммам, приведенным на рис. 71
и 72. Способ пользования ими указан.на этих рисунках.
УПРУГОЕ ПРУЖИНЕНИЕ ПРИ ГИБКЕ
105
Для компенсации угла пружинения при одноугловой гибке следует уменьшить
угол пуансона на величину угла пружинения, а при, двухугловой гибке сделать
либо поднутрение, равное углу пружинения (рис. 73^ а), либо радиусный выгиб
Рис. 73. Способы компенсации угла пружинения
средней полки (рис. 73, б). В случае одноугловой гибки с прижимом подну-
трение делается на матрице, а зазор берется равным наименьшей толщине мате
риала.
Рис. 74. Способы подгибки боковых полок
На рис. 74 показаны два оригинальных способа подгибки боковых полок для ком-
пенсации угла пружинения.
Первый способ (рис. 74, а) основан на применении качающихся полок ма
трицы /, поджатых тарельчатыми пружинами 2 и наклоняемых заплечиками пуан-
сона. При втором способе (рис. 74, б) используются поворотные стержни с калиб-
рующим вырезом.
106
ГИБКА
16. ИЗГИБ С РАСТЯЖЕНИЕМ
Рис. 75.
Во многих отраслях промышленности применяются полосовые или профили-
рованные детали (рис. 75), изогнутые под весьма большим радиусом (малой кри-
визны). Обычной гибкой такие детали получить нельзя, так как при изгибе с боль-
шим радиусом деформации поперечного сечения будут целиком или в значительной
мере упругими, вследствие чего заготовка будет распружинивать и выпрямляться.
Для изготовления деталей малой кри-
визны применяется изгиб с растяжением
заготовки. При этом растягивающая сила
создает деформации удлинения, по вели-
чине превышающие упругие, благодаря
чему изгиб происходит в области пласти-
ческих (остаточных) деформаций, а де-
таль сохраняет свою форму. Деформации
удлинения, вызванные растяжением заго-
товки, накладываются на разноименные
Примеры контурной гибки про- деформации, получающиеся при изгибе,
филей и дают измененную схему распределения
деформаций по сечению.
рис. 76 приведены следующие схемы распределения деформаций по высоте
при изгибе с растяжением: схема деформаций удлинения гр при растяже-
На
сечения
нии, равномерно распределенных по сечению (рис. 76, а); схема распределения
деформаций удлинения (+) и укорочения (—) от изгиба радиусом R (рис. 76, б);
общая схема распределения деформаций в момент действия приложенных нагрузок
(рис. 76, в), полученная наложением схем рис. 76, а и б; схема, показывающая
уменьшение деформаций в результате снятия упругих деформаций после прекра-
Рис. 76. Схемы распределения деформации и смещение нейтрального слоя
при изгибе с растяжением — радиус фиктивного нейтрального слоя)
щения нагрузки (рис. 76, г); окончательная схема распределения остаточных дефор-
маций удлинения по всему сечению (рис. 76, б).
Как видно из рис. 76, б, нейтрального слоя в сечении заготовки нет, так как
все сечение получило удлинение. Нейтральный слой стал фиктивным и переместился
наружу на расстояние х от внутренней поверхности изогнутого сечения.
Из рассмотрения схем распределения деформаций при изгибе с растяжением
можно сделать следующие, выводы.
Для того чтобы при малой кривизне изгиба (большом R) обеспечить пластиче-
скую деформацию по всему сечению, необходимо при растяжении получить удлинение
S 8р>8т+2£-,
где ет = 0,002 — величина деформации, соответствующая пределу текучести.
ИЗГИБАЮЩИЕ МОМЕНТЫ И УСИЛИЯ ГИБКИ
107
Учитывая некоторую приближенность выводов, можно принять
ер > 2,5ет > 0,005.
Следовательно, при изгибе с растяжением для получения оста-
точных деформаций по всему сечению достаточно растянуть заго-
товку на 0,5% ее длины.
Однако в этом случае пружине-
ние будет достигать большого зна-
чения, так как упругая деформация
по сравнению с остаточной довольно
велика. Поэтому при изгибе профи-
лированного материала обычно при-
меняют значительно большую вели-
чину удлинения при растяжении (2—
5%), которая дает большую степень
пластической деформации, большую
величину наклепа и меньшую вели-
чину упругого пружинения. Это,
однако, приводит к значительному
искажению профиля и требует при-
нятия предупредительных мер.
На рис. 77 изображен штамп
для гибки плоской заготовки
с растяжением. Устройство и способ действия штампа ясны из чертежа.
На рис. 78 изображена схема изгиба с растяжением на профилегибочных рас-
тяжных станках. Заготовка предварительно растягивается до получения удлине-
ния ~1%, в растянутом состоянии изгибается по пуансону, а затем калибруется
дополнительным растяжением.
Рис. 78. Последовательность изгиба с растяжением на профилегибоч-
ном растяжном станке: 1 — растяжение; 2 — изгиб; 3 — дополнитель-
ное растяжение; 4 — разгрузка
После изгиба с растяжением пружинение значительно уменьшено, но не исклю-
чено полностью. Величина пружинения после изгиба с растяжением зависит от вели-
чины относительного радиуса изгиба, характера профиля и формы детали. Так, на-
пример, отклонение концевых участков дуралюминовых профилей от контура
пуансона составляет при криволинейных концевых участках 2—5 мм, при прямо-
линейных концевых участках — до 10 мм.
17. ИЗГИБАЮЩИЕ МОМЕНТЫ И УСИЛИЯ ГИБКИ
Величина внешнего изгибающего момента при гибке определяется из условия
равновесия его с моментом внутренних сил, а последний слагается из моментов
нормальных напряжений в растягиваемой и сжимаемой зонах.
Для определения моментов внутренних сил необходимо знать распределение
напряжений по поперечному сечению и величину наибольшего напряжения для
данной степени деформации.
108
ГИБКА
В табл. 41 приведены схемы распределения тангенциальных напряжений и
;юр мулы для определения моментов внутренних сил для приближенного подсчета
без учета смещения нейтрального слоя, утонения и упрочнения материала) и для
уточненного подсчета с учетом этих реальных условий процесса гибки.
Таблица 41
Формулы для определения моментов внутренних сил при гибке
Обозначения:
W — момент сопротивления (для прямоугольного сечения W =
_BSa\
~ 6 Г
— 1 — пластический момент сопротивления для прямоугольного
сечения;
п — коэффициент, характеризующий влияние упрочнения, при-
ближенные значения которого составляют для разных мате-
риалов от 1,8 до 1,6, поцчем ббльшее значение относится
к более пластичным материалам.
Действительные схемы распределения напряжений, построенные методом теории
пластических деформаций с учетом реальных условий гибки, имеют максимум сжи-
мающих напряжений вблизи нейтрального слоя. Это происходит вследствие про-
тивоположного влияния радиальных сжимающих напряжений на величину тан-
генциальных напряжений в сжатой и растянутой зонах сечения, что приводит
к разному характеру деформаций сдвига в этих зонах. В сжатой зоне радиальные
напряжения сжатия противодействуют деформациям сдвига, которые вследствие
этого могут быть осуществлены лишь при большой величине тангенциальных сжи-
мающих напряжений. В растянутой зоне сечения радиальные напряжения, наобо-
рот, способствуют осуществлению деформаций сдвига, которые происходят при
меньшей величине тангенциальных растягивающих напряжений.
Усилие гибки определяется из равенства внешнего
изгибающего момента моменту внутренних сил. Изги-
бающие моменты для различных схем гибки приведены в табл. 42.
В табл. 43 приведены формулы усилия гибки для случая свободного изгиба,
для гибки с прижимом и приближенная формула для гибки с калибровкой мате-
риала. В последнем случае усилие гибки определяется не столько процессом изгиба,
ИЗГИБАЮЩИЕ МОМЕНТЫ И УСИЛИЯ ГИБКИ
109
Таблица 42
Формулы для определения изгибающих моментов М (в кГ*мм)
Формулы в зависимости от схемы гибки
V-образной U-образной П-образной
„ Pl М = - l = 2(r-\-S) .. Pl / = 2(г+ 1,25) 2М = Р1 1 = г + 1,25
Обозначения: г — радиус гибки в мм; 1 — плечо в конце гибки в мм.
Формулы для определения усилий гибки
Таблица 43
Обозначения:
Рпр — усилие прижима в кГ\
В — ширина полосы в мм\
I — расстояние между опорами в мм;
п — коэффициент, характеризующий влияние упрочнения, равный
1,6—1,8;
р — давление калибровки (правки) в кГ/мм2 (по табл. 45);
F — площадь калибруемой заготовки (под пуансоном) в мм2;
kx — коэффициент, находимый по табл. 44.
по
ГИБКА
сколько процессом калибровки, требующим значительного давления и практически
зависящим от регулировки величины хода пресса и от отклонений материала по тол-
щине.
Оптимальным плечом для свободного изгиба следует считать
Z = (154-20) S,
где / — расстояние между опорами в мм.
В табл. 44 приведены значения коэффициента kr для свободного изгиба,
а в табл. 45 — приближенные значения давления калибровки.
* Таблица 44
Значение коэффициента kx для свободного изгиба
Материалы Коэффициент в зависимости от отношения
8 10 15 20 25 30
Сталь 10—15; ла- тунь, алюминий (мягкий) 0,23 0,18 0,12 0,09 0,073 0,06
Сталь 20—25; алюминий накле- панный 0,21 0,17 0,11 0,086 0,070 0,057
Сталь 30—40, дуралюмин 0,20 0,16 0,10 0,08 0,065 0,053
, Таблица ,45
Приближенные значения давления правки (калибровки угла)
р в кГ/мм2 (для деталей небольшого размера)
Материал Давление правки при толщине материала в мм
До 1 1-2 2-5 5—10
Алюминий 1—1,5 1,5—2,0 2—3 3—4
Латунь 1,5—2 2-3 3—4 4—6
Сталь 10—20 2—3 3—4 4—6 6-8
Сталь 25—35 3—4 4-5 5—7 7—10
Гибку крупных деталей с одновременной правкой большой поверхности осу-
ществить невозможно.
Пример. Определить усилие гибки с калибровкой угла для угольника
из стали 10 шириной 30 мм и толщиной 3 мм. Длина полок 30 мм.
Давление калибровки (по табл. 45) р = 5 кГ/мм2.
Площадь заготовки под пуансоном F = 30 X 60 = 1800 мм2.
Усилие гибки с калибровкой Р = pF = 9000 кГ = 9 тс.
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИ ГИБКЕ Ш
18. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ПРИ ГИБКЕ
К конструктивно-технологическим элементам относятся: зазоры, радиусы за-
круглений матриц, глубина рабочей полости и другие элементы рабочих частей
штампа, от правильного выполнения которых зависят нормальный ход процесса
гибки и качество деталей.
В случае гибки небольших деталей радиус закругления матрицы обычно при-
нимают равным гм = (24-3) S. Радиус закругления в углублении матрицы берется
равным R = (0,64-0,8) (г + S).
В табл. 46 приведены радиусы закруглений гибочных матриц, глубина рабочей
полости матриц (рис. 79) и коэффициенты для определения зазора.
Таблица 46
Конструктивные размеры гибочных штампов
Тип штампа рис. 79 Размеры Толщина материала в мм
До 1 1—2 2—3 3—4 4—5 5—6 6—7 7—8 8—10
/, //, III Гм 3 5 7 9 10 11 12 13 15
I h 4 7 11 15 18 22 25 28 32—36
I Н 20 30 40 45 55 65 70 80 90
II т 3 4 5 6 8 10 15 20 25
Длина отгибаемой полки в мм Глубина матрицы к (тип ///, рис. 79)
25- -50 15 20 25 25 — — — — —
50- -75 20 25 30 30 35 35 — — —
75- -100 25 30 35 35 40 40 40 40 —
100- -150 30 35 40 40 50 50 50 50 60
150- -200 40 45 55 55 60 65 65 65 80
Длина отгибаемой полки в мм Коэффициент п (типы 11 и ///, рис. 79)
До 25 0,10 0,08 0,08 0,07 1 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05
25- -50 0,15 0,10 0,10 0,08 0,08 0,07 0,07 0,06 0,06
50- -100 0,18 0,15 0,15 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,08
100- -200 0,20 0,18 0,18 0,12 0,12 0,11 0,11 0,10 0,10
Зазор между матрицей и пуансоном при двухугловой гибке составляет:
наименьший гт-1П = Smax>
наибольший Zmax “/Smax Ф Sn,
где г — односторонний зазор между матрицей и пуансоном в леи;
Smax — наибольшая толщина материала (с учетом допуска) в мм;
п — коэффициент, находимый по табл. 46.
112
ГИБКА
Радиусы закруглений гибочной матрицы должны быть одинаковыми с обеих
сторон, в противном случае скольжение заготовки будет различным и деталь полу-
чится несимметричной.
Для гибки П-образных деталей с длинными полками (///, рис. 79) применяют
неглубокие матрицы ввиду небольшой величины рабочего хода большинства криво-
шипных прессов. Это возможно только в том случае, когда к прямолинейности
Рис. 79. Конструктивные размеры гибочных штампов:
1 — для угловой гибки; II — для гибки скоб с короткими полками?
III — для гибки скоб с длинными полками
полок не предъявляется высоких требований, иначе глубина матрицы / должна
быть больше высоты изгибаемой детали L. При этом требуется большая величина
рабочего хода пресса.
В ряде случаев для уменьшения величины пружинения гибку производят
с небольшим утонением полок, применяя зазор, равный наименьшей толщине ма-
Рис. 80. Вмятины при гибке и ре-
комендуемая форма матрицы
териала.
Малые радиусы закруглений матрицы (меньше табличных) приводят к боль-
шему утонению материала и образованию вмятин и отпечатков (рис. 80, а).
При гибке скобы с прижимом рекомендуется
применять матрицу со скосом и закруглением
углов (рис. 80, б)
На рис. 81 приведены способы гибки неко-
торых типовых деталей. Гибку уголков с разной
длиной полок следует производить, как ука-
зано на рис. 81, а (на рис. 81, б показан нере-
комендуемый способ гибки). Детали с очень
короткой полкой (h = 2-b3S) необходимо гнуть
в матрице с упором (рис. 81, в) или по способу
завивки края давлением на торец.
Детали Z-образного профиля следует гнуть в одну, операцию (рис. 81, г, и д).
Для гибки деталей швеллерного профиля, особенно с криволинейной осью
или разной ширины, рекомендуется применять штампы клинового типа (рис. 81, е)
с ходом ползушек, равным (2-v-3) S.
Детали коробчатого профиля с фланцами при небольшой толщине материала
(до 3 мм) и достаточно больших радиусах закруглений (г > 2-j-3S) можно гнуть
в одну операцию (рис. 81, ж). Однако при этом происходит утонение и удлинение
материала. В случае же большей толщины материала или малых радиусов в углах
гибку следует производить в две операции (рис. 81, з), если допустимы неизбежные
при этом погрешности размеров и формы, или в штампах клинового типа (рис. 81, и).
Детали с криволинейной осью (рис. 81, к) можно .гнуть на штампа^ указанного типа.
На рис. 82 изображены основные способы гибки разрезных втулок и трубчатых
деталей.
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИ ГИБКЕ ИЗ
На рис. 82, а показан способ гибки втулок в три операции, применение кото-
рого наиболее целесообразно в случае толстого материала. Эта же последователь-
ность переходов применяется и при штамповке втулок на специальных штампах-
автоматах при обратном положении заготовки (поворот на 180°).
На рис. 82, б, в, г и д показаны схемы гибки втулок в одну операцию: на
рис. 82, б — по способу завивки по желобу вокруг стержневой оправки; на
Рис. 81. Способы гибки типовых деталей
рис. 82, в — клиновым штампом; на рис. 82, г — шарнирным штампом; на рис. 82, д —
кулачковым штампом. Хомутики гнут в одну операцию на клиновых штампах.
На рис. 83 приведены этапы изготовления втулки на штампе последователь-
ного действия. Заготовка для втулки надрезается на переходе 1 и не ’отделяется
от ленты. Переходы 2, 6 — холостые, переход.? — правочный. Гибка втулки произво-
дится в три перехода (4, 5 и 7). На последней позиции втулка отрезается от ленты.
Этот способ является высокопроизводительным, может выполняться с автомати-
ческой подачей ленты и дает втулки точного размера. Применяется он для материала
толщиной до 2 мм.
Втулки из более толстого материала также изготовляют на штампе последова-
тельного действия, но при этом заготовка полностью отрезается от полосы на
первом переходе и передается с позиций на позицию при помощи особого устрой-
ства.
114
ГИБКА
Рис. 82. Основные способы гибки разрезных втулок и трубчатых
деталей
6)
Рис. 83. < Изготовление втулки на’ штампе последовательного
действия
ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
115
19. ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
Весьма распространена гибка профилей и толстолистовых заготовок в коль-
цевую или полукольцевую форму. В этих случаях концы заготовок не получают
изгиба требуемого радиуса, они остаются недогнутыми. Для исправления этого
дефекта места стыка разрезных втулок и обечаек подгибают (калибруют) на оправке,
а кольца из профильных заготовок догибают в штампах (рис. 84, а) на специальных
гидравлических прессах. В некоторых случаях неприлегание стыка используется
для сварки без разделки кромок.
а)
Рис. 84. Деформация концов при гибке кольцевых заготовок
При гибке колец и втулок деформации концов заготовки отличаются от дефор-
маций средней части кольца. При приближении очага деформации к свободному
концу заготовки происходит меньшее удлинение (утяжка) наружных растягивае-
мых слоев заготовки и меньшее укорочение внутренних сжимаемых слоев. Место
стыка получается со скосом кромок (рис. 84, б). Во избежание этого дефекта необ-
ходимо применять заготовку со скошенными концами, увеличивая длину заго-
товки L с наружной стороны изгиба и уменьшая с внутренней стороны (рис. 84, в).
Угол скоса зависит от относительного радиуса изгиба (по данным НИ АТ).
Относительный радиус изгиба ~ 5 10 15 20 25 30 35
Угол скоса кромок 0 в град .... 6 5 4 3 2 1 0
На рис. 85 приведены схемы гибки колец из профильной стали на трехвал-
ковой гибочной машине.
На рис. 85 вверху изображена гибка кольца из уголкового профиля полкой
наружу (гибка на полку), на рис. 85 внизу — гибка кольца полкой внутрь (гибка
на ребро). Гибка происходит между приводными роликами 1 и нажимным роли-
ком 2. Снизу профиля показаны опорные ролики и поддерживающие катки.
8*.
116
ГИБКА
Наименьший радиус гибки профилей приведен в табл. 38.
На рис. 86 показана гибка профильного проката на горизонтальных гибочно-
правильных прессах.
Рис. 85. Гибка колец из профильного проката на трех-
валковой машине
Гибка производится путем многократного нажима гибочного пуансона и пере-
мещения изгибаемого профиля. Для предотвращения деформации поперечного сече-
ния профиля пуансон или гибочные щеки, или то и другое вместе снабжены соот-
ветствующими вырезами, в ко-
торые при гибке входят полки
или спинка профиля.
Гибка труб производится
на гибочных приспособлениях
между двумя роликами (рис.
87, а), на специальных трубоги-
бочных машинах с неподвижной
оправкой ложкообразной формы
(рис. 87, б) и в штампах (рис.
87, в и а).
На рис. 87, в изображен
штамп с роликами для гибки
труб небольшого диаметра, а на
рис. 87, г — штамп с перемеще-
нием гибочных щек по копиру.
В последнем типе гибка трубки
в кольцо производится за три
приема. Вначале подгибается по
Рис. 86. Гибка профилей на горизонтальном прессе
радиусу один конец, потом второй, а затем производится полный загиб кольца.
В процессе гибки поперечное сечение трубки сильно деформируется. Толщина
стенки с наружной стороны уменьшается, а с внутренней — увеличивается (рис. 88).
При гибке с наполнителем или оправкой сечение трубы ocTaejcn круглым, но разно-
ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
Н7
Рис. 88. Деформация трубы при гибке
118
ГИБКА
стенным. При гибке без наполнителя сечение трубы сплющивается и приобретает
овальную форму. При гибке тонкостенных труб происходит образование складок
с внутренней стороны колена в результате потери устойчивости.
Рис. 89. Способы гибки труб прямоугольного сечения: а—в штампе
с глухой матрицей; б — в штампе с шарнирной матрицей
Иногда встречаются случаи гибки труб прямоугольного сечения при малой
величине радиуса закругления (рис. 89). Такой изгиб осуществляется при помощи
наполнителя в виде пачки тонких стальных полированных пластин толщиной от 0,2
Рис. 90. Гибка прямоугольных труб путем насечки
и утонения стенок;
1 — сечение до гибки; 2 — сечение после ги^ки
на плоскость; 3 •>— сечение после гибки на ребро
и схема процесса деформации
до 1 мм. Пакет пластин шлифуют по внутреннему размеру трубы, вводят в трубу
при помощи двух затяжных лент и расклинивают клиньями толщиной от 0,5 до 3 мм.
Гибку производят на гидравлических или специальных прессах в матрице'
с боковыми щеками — ограничителями.
ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
119
После гибки вначале вытаскивают клинья, а затем пластинки.
В радиотехнической промышленности применяется оригинальный метод гибки
прямоугольных труб с наименьшим радиусом изгиба 100—125 мм. Для этой цели
применяют как штампы, так и специальные гибочные станки [76].
Процесс гибки происходит вследствие одновременной насечки трех стенок
трубы при неравномерном их утонении (рис. 90). Глубина насечки а = 0,2—0,3 мм.
Автоматическое перемещение трубы после каждого обжатия — на 0,2—1,0 мм.
Верхняя стенка деформируется наиболее глубоко и удлиняется. Боковые стенки
деформируются неодинаково по высоте, сверху, как и верхняя стенка, а внизу
не деформируется, так же как и нижняя стенка трубы. В результате боковые стенки
удлиняются неравномерно и создают изгиб трубы по требуемому радиусу, так
как глубина насечек регулируется.
5)
Рис. 91. Схема действия штампа
для гибки прямоугольных труб
На рис. 91 приведена схема действия штампа для гибки труб прямоугольного
сечения. На рис. 91, а показана схема гибки по узкой, а на рис. 91, б — по ши-
рокой стороне трубы.
Внутрь трубы вводится оправка, на которой происходит обжатие стенок трубы
без искажения ее сечения. Таким образом внутренние поверхности трубы остаются
гладкими.
Указанным способом гнут преимущественно трубы из алюминиевых пластич-
ных сплавов.
Зачастую требуется изготовить крутоизогнутые трубчатые угольники (колена).
На рис. 92 приведен предложенный инженером В. Н. Фроловым способ штамповки
стальных трубчатых колен с радиусом изгиба R < 1,5D при толщине стенки
S> 0,17D.
Штамповка осуществляется из заготовки с косыми срезами за две операции:
гибку и формовку в перпендикулярной плоскости. При гибке происходит сплющи-
вание поперечного сечения в овальную форму. В процессе штамповки в формовоч-
ном ручье штампа овал обжимается в круглую форму. Для облегчения процесса
формовки толстостенных колен и устранения наклепа, полученного при гибке,
формовку иногда производят в нагретом состоянии.
На рис. 93 представлен способ штамповки тонкостенных крутоизогнутых колен
следующих параметров:
S = (0,084-0,09) D и R = (1,25-4-1,5) D;
(0,0654-0,08) D и R = (1,74-1,8) D.
Этот способ отличается от предыдущего тем, что гибка колена производится
е вкладышами ложкообразной формы (рис. 93, а), предотвращающими смятие трубы
при изгибе. Формовка происходит^без нагрева заготовки.
На рис. 93, б изображен другой вариант гибочного штампа с подвижными
лапками, входящими внутрь трубы. Этот вариант рекомендуется при толщине стенки
S = (0,174-0,09) D.
Рис. 92. Штамповка толстостенных трубчатых угольников
Озаг
Рис. 93. Штамповка тонкостенных трубчатых угольников
ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ
121
В холодной штамповке часто приходится встречаться с изготовлением деталей
из проволоки. Эти детали изготовляют или обычной гибкой, или завивкой.
На рис. 94, а изображен геликоидальный штамп для изготовления проволочных
деталей завивкой вокруг пуансона. Заготовка, установленная до упора /, захва-
тывается кольцевым уступом
пуансона 3 и вдавливается
в отверстие приемника (ма-
трицы) 2. Края заготовки
скользят по геликоидальному
скосу приемника и постепенно
огибают пуансон.
Л)
а)
А-А
6)
СтальЮ СтальЮ
Медь
фЗ?
430
№/М15 1
СтальЮ СтальЮ __
Рис. 94. Изготовление проволочных деталей завивкой: а — штамп; б — способ действия;
в — примеры деталей
На рис. 94, б показан способ действия геликоидального штампа.
Угол подъема рабочего ребра штампа обычно берут равным 45°. Для деталей
с малым отношением радиуса изгиба к диаметру проволоки (г < 2d) угол подъема
увеличивают до 60°.
На рис. 94, в изображены проволоч-
ные детали, изготовляемые на штампе
указанного типа.
Рис. 95. Последовательность изго-
товления скрепки завивкой
Рис. 96. Изготовление звена
проволочной цепи на гибочных
автоматах
На рис. 95 приведена последовательность изготовления на штамповочном
автомате канцелярской скрепки завивкой трубчатыми пуансонами с геликоидаль-
ным скосом.
Завивка на определенный угол достигается тем, что на соответствующей высоте
трубчатого пуансона сделаны вырезы, освобождающие проволоку от дальнейшей
завивки. Весь процесс изготовления, включая отрезку заготовки, осуществляется
122
ГИБКА
Рис. 97. Изготовление на гибочном автомате петли и крючка
Рис 99. Штамп для гибки на ребро
ИЗГИБ ПРОФИЛЕЙ И ТРУБ 123
за один ход пресса. Штифты /, 2 и <?, вокруг которых происходит завивка, сделаны
утопающими и в нужный момент автоматически убираются.
На рис. 96 изображена последовательность изготовления звена проволочной
(вязаной) цепи на гибочном автомате. Все гибочные переходы выполняются после-
довательно при неизменном положении заготовки. Отрезанная заготовка каждого
следующего звена проходит в ушко предыдущего звена. Таким образом происходит
штамповка проволочной вязаной цепи большой длины.
На рис. 97 представлена последовательность изготовления на гибочном авто-
мате платяной петли и крючка. Гибка выполняется на раздвижных или на выдвиж-
ных оправках при помощи гибочных пуансонов простой формы.
На рис. 98 приведена схема штампа для скручивания — поворота части плоской
детали на 90°. Скручивание применяется для изготовления различных рычажков
из листового металла и позволяет получить легкие, но жесткие детали.
На рис. 99 изображен штамп для гибки на ребро узких полос. Заготовки по
одной штуке или пачкой закладываются в паз А и поджимаются поворотными кулач-
ками. Гибка производится профильными пуансонами / по матрице 2. Боковые щеки
предотвращают искривление полос в поперечном направлении.
ГЛАВА III
ВЫТЯЖКА
20. ПРОЦЕСС ВЫТЯЖКИ
Вытяжка представляет собой процесс превращения плоской заготовки в полую
деталь любой формы (или дальнейшее изменение ее размеров) и производится
на вытяжных штампах.
На рис. 100 приведена схема вытяжки цилиндрической детали из плоской заго-
товки и последовательность перемещения металла в процессе вытяжки. Последнее
характеризуется уменьшением наружного диаметра фланца и перемещением эле-
ментов заготовки (/—5) по мере увеличения глубины вытяжки.
Рис. 100. Последовательность перемещения металла в процессе
вытяжки
В процессе вытяжки кольцевая часть заготовки (D — d) превращается в ци-
линдр диаметром d и высотой к. Так как объем металла при вытяжке не изменяется,
то при полной вытяжке цилиндра высота детали h больше ширины кольцевой части Ь.
Следовательно, вытяжка происходит за счет пластической деформации, сопро-
вождаемой смещением значительного объема металла в высоту.
Из элементарных геометрических соотношений смещенный объем выражается
формулой
VCM = S^-(D-^.
При большой степени деформации, что соответствует глубокой вытяжке, и при
небольшой толщине материала, смещенный объем является причиной образования
гофров и складок.
ПРОЦЕСС вытяжки
125
При малой степени деформации и при относительно большой толщине материала
складкообразования не происходит, так как в этом случае смещенный объем ме-
талла невелик.
Для предотвращения образования складок при вытяжке применяется прижим
заготовки складкодержателем.
Вытяжкой изготовляется большое количество полых деталей самой разно-
образной формы, отличающихся друг от друга как очертанием в плане, так и формой
боковых стенок.
б)
6
zzzzzzzzzzzz/^/z/^^Z^^^^
ое
ZZZZ^ZZZZZZZZZZZ/ZZZZZZZZZZZZ,
Gt yt
J
Рис. 101. Деформации элемента заготовки (а) и схема образования
гофров (б) при вытяжке
По геометрической форме все полые детали могут быть разделены на три группы:
1) осесимметричной формы (тела вращения);
2) коробчатой формы;
3) сложной несимметричной формы.
Каждая из групп подразделяется на несколько разновидностей. Например, тела
вращения по форме образующей могут быть цилиндрическими, коническими, кри-
волинейными, ступенчатыми, выпукло-вогнутыми.
Построение технологического процесса и технологические расчеты для них
различны.
При вытяжке имеет место сложная пластическая деформация, в процессе ко-
торой элемент плоской заготовки / (рис. 101, а) изменяет свои размеры (удлиняется
в радиальном и укорачивается в тангенциальном направлении) и занимает поло-
жение //, а затем превращается в элемент боковой поверхности полого изделия.
Практика показывает, что процесс глубокой вытяжки начинается не с пласти-
ческой деформации фланца заготовки, а с предшествующей ей деформации
местной вытяжки на вытяжных кромках пуансона и матрицы.
Местная вытяжка осуществляется за счет значительного утонения материала
и приводит к образованию так называемого «опасного сечения» около нижнего
(донного) закругления. При этом происходит упрочнение местно деформируемых
участков заготовки. Лишь после этого начинается пластическая деформация фланца
заготовки, сопровождаемая уменьшением наружного диаметра и перемещением
края заготовки к центру вытяжки (рис. 100).
126
ВЫТЯЖКА
Условие пластичности деформируемого фланца, определяющее момент перехода
его в пластичное состояние, выражается уравнением (с учетом знаков напряжений)
в г + = 1,15crs.
Вначале для элемента заготовки /, находящегося вблизи наружного края
фланца (рис. 101, а), наибольшей по величине является деформация тангенциаль-
ного сжатия, средней — деформация удлинения в радиальном направлении, а наи-
меньшей — утолщение металла.
В результате деформации тангенциального сжатия при вытяжке тонкого мате-
риала легко возникает потеря устойчивости фланца, благодаря чему на нем обра-
зуются гофры. В толстом материале, при тех же размерах заготовки и изделия,
возникновение гофров затруднено благодаря большей устойчивости фланца заготовки.
При перемещении элемента к вытяжному ребру матрицы наибольшей стано-
вится деформация радиального удлинения, так как тангенциальное сжатие посте-
пенно уменьшается. При переходе элемента через вытяжное ребро матрицы эта
деформация элемента усложняется появлением дополнительной деформации про-
странственного изгиба. Пооде этого элемент заготовки переходит в криволинейно-
вертикальную стенку и претерпевает небольшое осевое удлинение вдоль образую-
щей, при незначительном утонении материала.
Дно изделия подвергается незначительному плоскому удлинению (1—2%)
и утонению (2—3%), которыми практически можно пренебречь.
Произведенные опыты показывают, что деформация цилиндрических стенок
в зазоре и у донного закругления продолжается на протяжении всего рабочего хода
^сопровождается непрерывным уменьшением толщины материала.
На рис. 101, б приведена схема образования гофров (волн) по краю вытягивае-
мого фланца.
Под действием напряжений тангенциального сжатия происходит потеря
устойчивости фланца заготовки и образование волнообразного гофра (этап /).
В результате ударного приложения нагрузки к заготовке возникший гофр упруго
деформирует склад кодер жатель и его крепление и увеличивает зазор между ним
и матрицей.. Дальнейшее действие тангенциального сжатия усиливается вследствие
непрерывного уменьшения наружного диаметра заготовки при вытяжке. Это при-
водит к сплющиванию гофрированной волны (этап 2), а затем к потере устойчивости
плоской части гофра, которая прогибается в обратную сторону (этап 3). В резуль-
тате образуется более мелкий гофр, в котором вместо одной возникли три волны
(этап 4).
Процесс гофрообразования продолжается скачкообразно и дальше до тех пор,
пока не образуется вполне устойчивый мелкий гофр. В зависимости от различной
3
степени устойчивости фланца заготовки, характеризуемой отношением -д, а также
от различной степени деформации К = -у- первоначально возникает различное
количество волн по окружности.
При малой степени деформации у заготовок со значительной анизотропией
механических свойств обычно возникает четыре волны по окружности заготовки,
а у изотропных и квазиизотропных заготовок при большой степени деформации
чаще возникает нечетное число волн, зависящее от геометрических параметров
вытяжки.
В процессе дальнейшей вытяжки количество волн скачкообразно утраивается
и может изменяться в следующей пропорции:
5—15—45—135;
7—21—63—189 и т. д.
При достаточно большой относительной толщине заготовки гофрирования
не происходит, так как фланец не теряет устойчивости в процессе вытяжки.
ПРОЦЕСС вытяжки
127
Наиболее опасным местом детали является зона перехода от дна к стенкам
вследствие возникшего здесь значительного утонения материала и большой вели-
чины растягивающих напряжений.
При большой степени деформации или в случае образования складок на заго-
товке растягивающие напряжения в опасном сечении превышают его прочность
и приводят к отрыву дна. Условие прочности опасного сечения определяет возмож-
ную степень деформации при вытяжке и выражается уравнением
<Jp < (1,1 4- 1,2) <тв.
Основное направление рационального построения или улучшения процесса
вытяжки заключается в создании наиболее благоприятных условий деформирования
металла, как-то:
1) уменьшении сопротивления плоского фланца деформированию;
2) снижении растягивающих напряжений в опасном сечении для устранения
обрывов, а также повышении прочности металла в этом сечении.
3) снижении тангенциальных напряжений сжатия в деформируемом фланце
или повышении его устойчивости с целью предотвращения образования складок.
В результате выполнения указанных условий достигают увеличения глубины
вытяжки за одну операцию, уменьшения количества операций, улучшения процесса
вытяжки деталей сложной формы.
Необходимо указать, что при разных способах вытяжки не все из указанных
выше условий будут одинаково благоприятны.
В технологическом отной^й^^Обпбы* вытяжки необходимо различать глав-
ным образом по виду напряженного сЪстояния деформируемой части заготовки.
Геометрическая форма детали является в этом отношении вторичным признаком.
Следует различать три основных способа вытяжки.
1. Вытяжка полых деталей путем превращения плоского фланца в цилиндри-
ческую или коробчатую форму, при создании во фланце плоского напряженного
состояния по схеме сжатие — растяжение (рис. 101). Сюда относится вытяжка
цилиндрических, овальных, коробчатых и других деталей с вертикальными иль
слегка наклонными стенками.
2. Вытяжка сферических, криволинейных и сложной формы деталей в штампах
с вытяжными (тормозными) ребрами. В этом случае под прижимом преобладают
растягивающие напряжения и деформации, а в остальной деформируемой части
заготовки возникает напряженное состояние двустороннего растяжения.
3. Вытяжка эластичной матрицей и фрикционная вытяжка, создающие затал-
кивание заготовки, в результате чего резко снижаются растягивающие напряжения
в очаге деформации и облегчается процесс вытяжки.
В первом способе вытяжки наиболее благоприятные условия деформирования
заключаются в максимально возможном уменьшении сопротивления плоского фланца
деформированию. Это достигается путем применения металла пониженной проч-
ности, отжигом заготовки, нагревом фланца, вытяжкой без прижима, эффективной
смазкой. В результате снижается величина растягивающих напряжений в опасном
сечении, улучшается условие прочности этого сечения и становится возможной
более глубокая вытяжка.
Во втором способе вытяжки в штампах с вытяжными ребрами значительная
часть заготовки вначале находится вне контакта с рабочими частями штампа и легко
образует гофры и морщины. Для их предотвращения приходится создавать повы-
шенные радиальные растягивающие напряжения и искусственно увеличивать сопро-
тивление деформируемого металла путем перетягивания его через вытяжные (тор-
мозные) ребра. При этом значительно возрастают растягивающие напряжения
в опасном сечении и ухудшается условие его прочности. Для того чтобы в данном
случае создать благоприятные условия деформирования и избежать разрыва, надо
обеспечить условие прочности опасного сечения. Это возможно лишь при приме-
нении металла повышенной прочности и упрочняемости при достаточно высокой
пластичности (вязкости).
128
ВЫТЯЖКА
Автором исследован и предложен способ вытяжки из закаленных и отпущен-
ных тонколистовых заготовок малоуглеродистой стали, давший положительные
результаты [111].
Отжиг или нагрев заготовок с целью увеличения пластичности в данном случае
недопустим, так как приводит к понижению их прочности и преждевременному
разрыву.
Третий способ вытяжки обладает наиболее благоприятными условиями дефор-
мирования, потому что в этом случае прочность опасного сечения позволяет полу-
чить значительную степень деформации (см. ниже, гл. III).
Следовательно, для рассмотренных способов вытяжки необходимо выбирать
металл с различными механическими свойствами или
в различном состоянии: в первом способе вытяжки — повышенной
пластичности при пониженной прочности (сталь 08—10 в отожженном или норма-
лизованном состоянии с дрессировкой); во втором способе вытяжки — повышенной
прочности при достаточно высокой пластичности и вязкости (сталь 08—10 после
специальной обработки, нержавеющая сталь 1Х18Н9Т); в третьем способе7 приме-
ним металл без повышенных механических свойств.
На рис. 102 приведены схемы напряженно-деформированного состояния в раз-
ных участках изделия при обычной вытяжке с прижимом (складкодержателем).
Для наглядного представления о характере деформации и возможности опре-
деления ее величины на отдельных участках применяют метод нанесения на заго-
товку прямоугольной или радиально-кольцевой координатной сетки, а затем изу-
чают ее искажение при вытяжке. Измерения искаженной сетки показывают, что
в первой операции вытяжки величина деформаций тангенциального сжатия пре-
восходит величину деформаций радиального растяжения.
На рис. 103 приведено изменение толщины стенок при вытяжке деталей раз-
личной формы.
В случае вытяжки цилиндрических деталей без фланца наибольшее утонение
составляет 10—18%, а утолщение у края 20—30% от толщины материала.
Толщина материала в месте перехода от дна к стенкам уменьшается с увели-
. « 5
чением степени деформации, относительной толщины заготовки , пластичности
металла, количества операций вытяжки и с уменьшением радиусов закругления
пуансона и матрицы.
Приблизительная толщина края определяется из следующих зависимостей:
для деталей без фланца
для деталей с фланцем
Г ь'ф
где S' — толщина края детали в мм;
S — толщина заготовки в мм;
D — диаметр заготовки в мм;
d — диаметр вытяжки в мм;
Оф — диаметр фланца в мм.
На рис. 104 приведены результаты детального исследования изменения тол-
щины материала при постепенном увеличении глубины вытяжки [270].
На рис. 104, а показано изменение относительной толщины металла в различ-
ных местах (начальных радиусах) заготовки при последовательно увеличивающейся
глубине вытяжки цилиндрической детали с фланцем. Вытяжка производилась
из стальных заготовок диаметром 195 мм толщиной 1 мм пуансоном с плоским
дном диаметром 100 мм» без смазки. Из рисунка видно, как постепенно развивается
ПРОЦЕСС вытяжки
129
Рис. 102. Схемы напряженно-деформированного состояния при вы-
тяжке (о — напряжения, е — деформации); индекс п означает;
г — радиальные;- t — тангенциальные; s — осевые
76543 21234567
8 6 Ч 212 S 3
8 6 4321 234 6 8
Рис. 103. Изменение толщины стенок при вытяжке дета
лей различной формы
5< Зак. 511
130
ВЫТЯЖКА
значительное утонение металла в месте перехода от донного закругления к стенкам
детали, вплоть до разрыва. Утолщение в верхней части вытянутой детали не дости-
гает 10% толщины заготовки.
На рис. 104, б показана последовательность изменения толщины материала
при вытяжке цилиндрической детали с фланцем из стальных заготовок диаметром
210 мм, но при полусферической форме пуансона диаметром 100 мм, также без
Начальный радиус R на заготовке мм
Рис. 104. Изменение толщины ма-
териала при постепенном увеличе-
нии глубины вытяжки
смазки. Характерно, что вначале наибольшее утонение возникает ближе к средней
части сферы (кривая /), затем оно постепенно смещается к верхней части сферы
(кривая 4), однако разрыв происходит ближе к верхнему закруглению детали (кри-
вая 5). Утолщение фланца также растет по мере увеличения глубины вытяжки,
но не так интенсивно, как при вытяжке деталей без фланца (см. рис. 103).
На рис. 104, в показано изменение толщины материала для той же полусфе-
рической вытяжки, что и в случае, приведенном на рис, 104, б, но с двусторонней
смазкой заготовки. Как видно из сопоставления рис. 104, бив, смазка заготовки
значительно изменила процесс вытяжки, облегчив скольжение металла по пуан-
сону. В результате получена более глубокая вытяжка за счет -большего утонения
ПРОЦЕСС вытяжки
131
материала. Наибольшее утонение и разрыв материала возникают не в вершине,
а в средней части сферы. Утолщение фланца незначительно.
Более показательно исследование изменения координатной сетки в логариф-
мических деформациях.1
Удлинение в радиальном направлении
er = In —,
''о
где
г0 — начальный радиус сетки на заготовке;
г — конечный радиус той же сетки после вытяжки.
Сжатие (укорочение) в тангенциальном направлении
i d' । dQ
8' = 1П-ЗГ = -1ПТГ’
где dQ — начальный, ad — конеч-
ный диаметр сетки.
Изменение толщины материала
t S
es = In .
«->0
При этом вследствие постоян-
ства объема металла существуют
зависимости (с учетом знаков де-
формаций)
± es = 0
Рис. 105 Деформации при цилиндрической
вытяжке
г d S
ИЛИ ~---------2---о— =1.
r0 ^0
На рис. 105 приведены кривые изменения величины логарифмических дефор
маций (вг, и es), в разных точках вытянутого цилиндрического изделия [257].
Эти кривые показывают, что на участке донного закругления и несколько выше,
где происходит утонение материала, деформации радиального удлинения превы-
шают деформации тангенциального сжатия. На участке, где происходит утолщение
материала, деформации тангенциального сжатия (укорочения) превышают по вели-
чине деформации радиального удлинения.
Как видно из рис. 105, деформация при вытяжке в действительности яв-
ляется объемной, а не плоской, как зачастую принимается для упрощения мате-
матических выводов при анализе процесса вытяжки. Пренебрегая изменением тол-
щины материала при вытяжке, допускаем значительную погрешность в определении
истинной величины деформаций (до 20—25%).
В табл. 47 приведены основные, наиболее распространенные способы вытяжки
и показана область их применения. Указанные способы применяются при вытяжке
из штучных заготовок и в ленте, для изготовления полых деталей различной формы:
цилиндрической, конической, сферической, прямоугольной и сложной.
В табл. 48 приведены специальные (особые) способы вытяжки, более подробное
описание которых дается ниже.
1 Логарифмическими деформациями принято называть деформации, величина которых
выражена в логарифмической форме. Их преимущество перед относительными деформациями
в том, что они обладают свойством аддитивности.
i*
Основные способы вытяжки
Таблица 47
Способ вытяжки Схема вытяжки Обозначения Область применения
Вытяжка без прижи- ма заготовки 3 60°^ У /г ГщЪ лг мцие t 1 — вытяжной пуан- сон 2 — вытяжная мат- рица 3 — заготовка Неглубокая вытяжка из тонкого материала и глубо- кая — при сравнительно большой толщине материала. Для 1-й вытяжки при S — = (0,0054-0,03) D и = (0,52-4-0,85)7). Для 2-й вытяжки при S — = (0,005-4-0,03) D и = = (0,78-4-0,90) dv Большей величине S соот- ветствует меньшее значение
/•я вытяжка 2-я и последун бытяжкь
Вытяжка с прижи- мом заготовки 2^ । 4 1 ,2 S 1 — вытяжной пуан- сон 2 — прижим (склад- кодержатель) 3 — вытяжная мат- рица Глубокая вытяжка из срав- нительно тонкого материала. Для 1-й вытяжки при S — = (0,001-4-0,020) D и dr = == (0,454-0,6) D. Для 2-й вытяжки при S = = (0,0014-0,02) D и d2 = = (0,734-0,8) Примечание. Для прес- сов простого действия приме- няется обратное расположение рабочих частей штампа
Г /Л IS.I 1 1 К цие
1-я бытяжка 2-я и последуй бытяжки
Обратная вытяжка (с выворачиванием) / — вытяжной пуан- сон 2 — пуансон-матрица 3 — вытяжная мат- рица 4 — выталкиватель Сдвоенная вытяжка, а также вытяжка двустенных полых деталей
Я 1 1 1 S 1 —м Я §Г» 3
Ваш 1
ВЫТЯЖКА
Вырубка и вытяжка комбинированными штампами 7] |7j 2>5 ^-2 1 — вытяжной пуан- сон 2 — вырубная мат- рица 3 — вытяжная мат- рица 4 — вырубной пуан- сон 5 — пуансон-матрица 6 — прижим 7 — выбрасыватель Изготовление полых дета- лей небольших и средних раз- меров на прессах простого и двойного действия
in &1 й
щ у/. На прессе двойного На кривошипном оействия прессе
Многопозиционная зытяжка в ленте ^^KeffiisssosiiSSMSssa 1 — вырубной пуан- сон 2 — вытяжные пуан- соны 3 — матрица 4 — выталкивателе 5 — прижим Изготовление небольших деталей (d<400 мм) типа кол- пачков, крышек, пустотелых заклепок и т. п. В случае глу- боких вытяжек применяется надрезка ленты, а в случае мелких — штамповка в целой ленте
1% 5-jss SSt||" 1Ц и gyri ш 1 -^-—
Вытяжка с утонением (протяжка) / ? 1 — протяжной пуан- сон 2 — протяжное коль- цо (матрица) 3 — фиксатор Изготовление весьма глубо- ких изделий (гильз, сильфонов, стаканов и т. п.) с неодинако- вой толщиной стенок и дна. S =- (0,24-0,05) So- Рекомендуется применение одновременной вытяжки че- рез несколько матриц
. 1» I
grill IR ?
ПРОЦЕСС вытяжки
Таблица 48
Особые способы вытяжки
Способ вытяжки
Схема вытяжки
Обозначения
Область применения
Вытяжка резиновым
пуансоном
1 — матрица
2 — резиновый пуан-
сон
3 — обойма
Серийное и мелкосерийное
производство полых деталей
из тонкого пластичного ме-
талла (алюминий, алюминие-
вые сплавы, нержавеющая
сталь) толщиной до 1—1,5 мм
ВЫТЯЖКА
Вытяжка резиновой
матрицей
1 — пуансон
2 — резиновая мат-
рица
3 — обойма
4 — прижим
5 — буферные штиф-
ты
а — неглубокая вытяжка
алюминиевых и дуралюмино-
вых деталей в мелкосерийном
производстве при давлении
резины 50—85 кГ/см?\
б — при высоком давлении
резины (до 700 кГ/см2) глубо-
кая вытяжка из любого ма-
териала
Гидравлическая и ре-
зиногидравлическая вы-
тяжка
1 — пуансон
2 — обойма
3 — резиновая диа-
фрагма
4 — резиновый чехол
5 — жидкость
Серийное и мелкосерийное
производство полых деталей
сложной формы из тонкого ли-
стового металла (алюминий,
алюминиевые сплавы, нержа-
веющая сталь)
а — штамповка на гидрав-
лическом прессе;
б — штамповка без пресса
процесс вытяжки
Вытяжка-формовка
на падающих молотах
(литыми штампами)
1 — верхний штамп
(пуансон)
2 — фанерные кольца
3 — нижний штамп
(матрица)
Серийное и мелкосерийное
производство крупных полых
деталей сложной конфигура-
ции из алюминия и его сплавов
толщиной до 3—4 мм и мягкой
стали толщиной до 1,5—2 мм
Продолжение табл. 48
Способ вытяжки
Схема вытяжки
Обозначения
Область применения
Вытяжка свинцовой
матрицей
1 — матрица
2 — свинцовая
душка
3 — контейнер
по-
Серий ное и мелкосерийное
производство небольших де-
талей конической, полусфери-
ческой и криволинейной формы
Вытяжка-обтяжка на
гидравлических прессах
7 — обтяжной шаб-
лон
2 — зажимы
3 — плунжер пресса
Вытяжка-формовка путем
обтяжки тонкого листового
материала (алюминий, дур-
алюмин, магниевые сплавы,
нержавеющая сталь, углеро-
дистая сталь) по металличес-
ким или деревянным пуансо-
нам (шаблонам) в мелкосерий-
ном производстве при изго-
товлении крупных деталей
несложной конфигурации
ВЫТЯЖКА
Вытяжка-формовка
давлением взрыва
1 — контейнер 2 — заряд ВВ 3 — заготовка 4 — штамп (форма) Вытяжка-формовка крупно- габаритных деталей типа днищ, полусфер, оболочек и т. п., из- готовляемых малыми сериями. Весьма эффективна штамповка труднодеформируемых высо- копрочных сплавов
Вытяжка-формовка
электрогидравлическим
разрядом
1 — обойма
- 2 — форма
3 — электроды
4 — заготовка
5 — подставка
Формовка оболочек, труб-
чатых и рельефных деталей
в мелкосерийном производ-
стве
ПРОЦЕСС вытяжки
Электромагнитная
формовка
1 — форма
2 — заготовка
3 — индуктор
(соленоид)
4 — изделие
Формовка неглубоких де-
талей, обжимка и раздача труб-
чатых заготовок и т. и.
3
138
ВЫТЯЖКА
21. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК
ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Так как в процессе пластической деформации объем металла остается постоян-
ным, то основным правилом для определения размеров заготовок при вытяжке
является равенство объемов заготовки и готовой детали.
При вытяжке без утонения стенок изменением толщины материала обычно
пренебрегают, и определение размеров заготовки производят по равенству площади
поверхности заготовки и готовой детали, с припуском на обрезку.
При вытяжке с утонением стенок (протяжке) определение размеров заготовки
производится по равенству объемов заготовки и изделия.
На практике встречаются следующие случаи вытяжки деталей различной кон-
фигурации, требующие разных способов подсчета размеров заготовки:
1) вытяжка круглых деталей (являющихся телами вращения) простой формы;
2) вытяжка круглых деталей сложной формы;
3) вытяжка прямоугольных деталей;
4) вытяжка деталей сложной и несимметричной конфигурации;
5) вытяжка с утонением материала.
Размеры заготовок для еытяжки круглых деталей (являющихся телами вращения)
простой формы
Рассматриваемый случай относится к вытяжке без утонения материала; сле-
довательно, определение размеров заготовок производится по равенству площадей
поверхности заготовки и готовой детали (с припуском на обрезку).
Для данного случая вытяжки заготовка имеет форму круга, диаметр которого
находится по формуле
D = 1,13 /F = 1,13 УъГмм,
где F — поверхность готовой детали в мм2;
2f — сумма площадей отдельных элементов поверхности детали в мм2.
Поверхность готовой детали определяется путем суммирования площадей
отдельных геометрических простых элементов, составляющих ее поверхность (круг,
цилиндр, кольцо и т. п.).
В табл. 49 приведены формулы для определения поверхностей простой гео-
метрической формы.
Вместо вычисления диаметра заготовки путем разбивки поверхности детали,
на отдельные элементы, диаметры заготовок для наиболее распространенных форм
вытягиваемых деталей определяются по формулам, приведенным в табл. 50.
В большинстве случаев вытяжка производится с последующей обрезкой неров-
ного края или фланца детали, для чего при подсчетах размеров заготовки необхо-
димо предусматривать соответствующий припуск на обрезку. Приведенные в табл. 50
формулы не содержат припуска, поэтому при пользовании некоторыми из указан-
ных формул в случае вытяжки с последующей обрезкой к номинальным размерам
по высоте или радиусу фланца готовой детали необходимо прибавить величину
припуска на обреаку.
Необходимо указать, что формулы, не учитывающие радиусов закруглений
и растяжения металла в углах (1—4,.13—16), дают несколько завышенные размеры
заготовок, поэтому при пользовании такими формулами припуск на обрезку можно
не учитывать.
Вытяжка вязких металлов с малыми коэффициентами, а также деталей с полу-
сферическим дном сопровождается повышенным утонением и растяжением металла
(см. рис. 104, б), что формулами (17—25) не учитывается. В этих случаях припуск
на обрезку можно не начислять или уменьшить его величину.
Для вытяжек, не требующих большой точности определения диаметра заго-
товки, подсчет производится по наружным размерам детали. Получаемая при этом
погрешность несколько увеличивает размер припуска на обрезку, который поэтому
может быть взят меньшей величины.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 139
Таблица 49
Площади поверхности простых геометрических форм
№ п/п 1 Форма поверхности Эскиз Площадь поверхности F
1 Круг nd2 ~Г
2 Кольцо ж _ ^2
3 Цилиндр л dh
1 1
4 Конус а л dl 2
5 Усеченный конус Til -f- <rf2 + Ы
6 Полушарие 43 г/р nd2 2
140
ВЫТЯЖКА
Продолжение табл. 49
1 № п/п Форма поверхности Эскиз Площадь поверхности F
ч
у 2g
7 Шаровой сегмент ’ 1 / 1 л dh
8 Шаровой пояс л dh
ж | 2Ь |
9 Четверть сферическо- Is. (2л dr 4-8г2)
го кольца (выпуклая) т-
ш Л fl? л
а!/ Л-(п dr + 2,28г»)
10 Четверть сферическо- /" г
го кольца (вогнутая) ) /_±. или
J/»|_ (2ndtr — 8г2)
d
11 Часть выпуклого сфе- л (dL + 2r h),
рического кольца \ где L = = 0,017га 1OU
|-_ # „ 1
л (dL — 2rh)t
12 Часть вогнутого сфе- </L • TtrCL
рического кольца •АйС V/ где L = = 0,017га
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 141
Таблица 50
Формулы для определения диаметра заготовки
№ п/п Форма детали Диаметр заготовки D
d
1 Il 1 jh К d2 + idh
^2
2 1 и • ]/^2 + 4dxh
3 i ]Л^2 + 4 (dji\ 4~ ^2^2)
dz
4 ]Л + 4d{h + 2/ (dj + d2)
^2
5 X—L J У dj 4- 2лгс1[ + 8r2
L
&3
6 w У d2{ 4- 2rcrdi + 8r2 + ^3 — d%
142
ВЫТЯЖКА
Продолжение табл. 50
№ п/п Ф< >рма детали Диаметр заготовки D
7 d3 ГН ]/ d2 + 2nrd{ + Sr2 + 4d2h + d2 — dl
8 с±=2
at? W d2 -f" 2jird^ 4~ H- ^d2h -j- 2/ ^d2 -j- d^
9 &
^<г < • У d2 + 2nfd{ + 8r2 + 4d2h или Vdl + 4d2W — l,72rd2— 0,56r2 *
10 V/ &2 г d, _ У d2 + 2лг (dj + d2} + 4nr2
11 t &2 w
,.t-J । 1 tJ- V d2 + 4d2h + 2лг (dj + d2} + 4nr2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 143
Продолжение табл. 50
144
ВЫТЯЖКА
Продолжение табл. 50
№ п/п Форма детали Диаметр заготовки D
17 d 1 । X d /'2=1,44
18 d2
1я d, т
19 1.41/ 4? + /№+rf2)
гИй д
г* । 1,4/ 424-2<й
20 1 Ч 1 "*
ХфМ или 2 /dH *
dz
21 fcr ^2
XiX1 т т 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И'ФОРМЫ'ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ ]'45
Продолжение табл. 50
№ п/п Форма детали Диаметр заготовки D
22 Л г + 4й2
23 . . ak . _ 1 /4 + 4Й2
v- ! j <
24 1 ]/ d2 + 4 + dh2)
I-J
25 Г" V ^2 -+ 4 (/ij +
Примечание. Формулы, отмеченные звездочкой, выведены автором для полной высоты детали Н.
146
ВЫТЯЖКА
В случае более точной вытяжки (без обрезки), а также при вытяжке неболь-
ших деталей или деталей из материала толщиной свыше 1 мм подсчеты производят
по средней линии, принимая расчетный диаметр вытягиваемой детали
d ~ Анар — 5,
где dHap — наружный диаметр детали.
В табл. 51 приведены рекомендуемые автором величины припусков на обрезку
в зависимости от абсолютной и относительной высоты деталей без фланца,
а в табл. 52 — деталей с большим фланцем.
Таблица 51
Припуски*по высоте на обрезку цилиндрических деталей
без фланца (в мм)
Полная высота детали в мм Величина припуска при относительной высоте h детали —г а
0,5—0,8 0,8-1,6 1,6-2,5 2,5-4
10 1,0 1,2 1,5 2
20 1,2 1,6 2 2,5
50' 2 2,5 3,3 4
100 3 3,8 5 6
150 4 5 6,5 8
200 5 6,3 8 10
250 6 7,5 9 11
300 7 8,5 10 12
Таблица 52
Припуски на обрезку деталей с широким фланцем (в мм)
Диаметр фланца <1ф в мм Величина припуска на сторону при относительном диаметре фланца
До 1,5 1,5—2 2-2,5 2,5—2,8
25 1,6 1,4 1,2 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 5 4 3
Неучитываемое небольшое увеличение поверхности детали при вытяжке вслед-
ствие растяжения материала несколько увеличивает фактическую величину при-
пуска на обрезку.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 147
Размеры заготовок для вытяжки круглых деталей сложной формы
В данном случае определение диаметра заготовки производится на основании
правила Гюльдена — Паппуша, по которому площадь поверхности
тела вращения, образованного кривой произвольной формы при вращении
ее вокруг оси, находящейся в той же плоскости, равна произведению
длиныобразующейна
окружности, описанной центром
тяжести образующей)
F =
где F — площадь поверхности тела
вращения в мм2]
L — длина образующей, равная
G + G + I» + * * ‘ + 4i>
в мм]
Rs — расстояние от оси до цен-
тра тяжести образующей
в мм.
Диаметр заготовки находится
по формуле
D = УШЯь = /82/г,
где LRS — 2 lr, а г — расстояние до
центра тяжести элементов образу-
ющей.
Применяются два способа опре-
деления длины образующей и по-
ложения ее центра тяжести: графи-
ческой и графо-аналитический. Пер-
вый способ дает приближенные, а
второй — более точные результаты.
Графический способ нахожде-
ния центра тяжести образующей
приведен на рис. 106.
Образующая разбивается на отдельные отрезки (прямые или закругленные),
для которых графически находят центр тяжести отрезка и проводят линии, парал-
лельные оси.
Сбоку чертежа строят многоугольник сил, откладывая длину отрезков (рис. 106,
справа) и проводя лучи из произвольно взятого центра О. Затем строят веревочный
многоугольник, проводя прямые, параллельные лучам (6' || 6] 7' ||.7 и т. д.). Пере-
сечение крайних лучей 6' и 1Г дает положение центра тяжести S и величину Rs.
Диаметр заготовки находят или по приведенной выше формуле, или графи-
чески (рис. 106, справа), исходя из зависимости
R* = 2/?sL,
где R — радиус заготовки, находимый по длине перпендикуляра в точке В (рис. 106)
до пересечения с полуокружностью, построенной на диаметре, равном
L + 2RS.
Приведем графо-аналитический способ определения размеров заготовки для
деталей сложной формы.
1. Линию контура детали (по средней линии) разбивают на отдельные участки,
преимущественно на прямые отрезки и части окружности. Криволинейные участки
разбивают на небольшие отрезки, близкие к прямой.
2. Центр тяжести каждого участка отмечают точкой. Для прямых отрезков
центр тяжести расположен посередине. Для частей окружности (дуг) (рис. 107)
положение центра тяжести находится по табл. 53.
«Г
148
ВЫТЯЖКА
Радиус центра тяжести дуги составляет:
для выпуклых закруглений
г = В + 4,
для вогнутых закруглений
г = В — Д,
Где В — расстояние от оси детали до центра закругления (рис. 107).
3. Определяют длину участков образующей: для прямых участков по чертежу,
а для дуг — как для части длины окружности или по таблицам [45].
4. Перемножают длину участков / и радиусы центров тяжести г, суммируют
и находят
S = ^1Г1 “Ь ^2Г2 "Ь • • 1пГП'
5. По величине суммы находят в табл. 54 искомый диаметр заготовки. Эта таб-
лица подсчитана по формуле D = У 82,1г.
Пример. Рассчитать диаметр заготовки для детали, приведенной на рис. 108.
Таблица 53
Положение центра тяжести отрезка дуги
Центральный угол дуги а в град Расстояние А до вертикальной оси уу Расстояние от центра тяжести дуги до центра закругления х
Аля углов, примы- кающих к верти- кали (рис. 107, а) для углов, примы- кающих к гори- зонтали (рис. 107, б)
30 0,2567? 0,955# 0,988#
45 0,373# 0,901# 0,978#
60 0,478# 0,827# 0,955#
90 0,637# * 0,637# 0,90#
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 149
Таблица 54
Определение диаметра заготовки по величине % 1г
D в мм 2 1г D в мм S/z D в мм 2Zr D в мм
20 50 65 528 НО 1 512 155 3 003
21 55 66 544,5 111 1 540 156 3 042
22 60,5 67 561 112 1 568 157 3 081
23 66 68 578 113 1 596 158 3 120
24 72 69 595 114 1 624 159 3 161
25 78 70 612,5 115 1 653 160 3 200
26 . 84,5 71 630,5 116 1 682 161 3 240
27 ' 91* 72 645,5 117 1 711 162 3 280
28 98 73 666 118 1 740 163 3 321
29 105 74 684,5 . И9 1 770 164 3 362
30 112,5 75 703 120 1 800 165 3 403
31 120 76 722 121 1 830 166 3 444
32 128 77 741 122 1 860 167 3 486
33 136 78 760,5 123 1 891 168 3 528
34 144,5 79 780 124 1 922 169 . 3 570
35 154 80 800 125 1 953 170 3 612
36 162 81 820 126 1 984 171 3 655
37 171 82 840,5 127 2 016 172 3 698
38 180,5 83 861 128 2 048 173 3 741
39 190 84 882 129 2 080 174 3 784
40 200 85 903 130 2 112 175 3 828
41 210 86 924,5 131 2 145 176 3 872
42 220,5 87 946 132 2 178 177 3 916
43 231 88 968 133 2211 178 3 960
44 242 89 990 134 2 244 179 4 005
45 253 . 90 1 012,5 135 2 278 180 4 050
46 264,5 91 1 035 136 2 312 181 4 095
47 276 92 1 058 137 2 346 182 4 140
48 285,5 93 1 081 138 2 380 183 4 186
49 300 94 1 104,5 139 2 415 184 4 232
50 312,5 95 1 128 140 2 450 185 4 278
51 325 96 1 152 141 2 485 186 4 324
52 338 97 1 176 142 2 520 187 4 371
53 351 98 1 200 143. 2 556 188 4 418
54 364,5 99 1 225 144 2 592 189 4 465
55 378 100 1 250 145 2 628 190 4 512
56 392 101 1 275 146 2 664 191 4 560
5 406 102 1 300 147 2 701 192 4 608
58 420,5 103 1 326 148 2 738 193 4 656
59 435 104 1 352 149 2 775 194 4 704
60 450 105 1 378 150 2 812 195 4 753
61 465 106 1 404 151 2 850 196 4 802
62 480,5 107 1 430 152 2 888 197 4 851
63 496 108 1 458 153 2 926 198 4 900
64 512 109 1 485 154 2 964 199 , 4 950
150
ВЫТЯЖКА
Продолжение табл. 54
D в мм 21г D в мм S/r D в мм S/7 D в мм
200 5 000 260 8 450 350 15 312 500 31 250
202 5 100 262 8 580 355 15 753 505 31 878
204 5 202 264 8 712 360 16 200 510 32 512
206 5 304 266 8 844 365 16 653 515 33 153
208 5 408 J68 8 978 370 17 112 520 33 800
210 5 512 270 9 112 375 17 578 525 34 453
212 5 618 272 9 248 380 18 050 530 35 112
214 5 724 274 9 384 385 18 528 535 35 778
216 5 832 276 9 522 390 19 012 <540 36 450
218 5 940 278 9 660 395 19 503 545 37 128
220 6 050 280 9 800 400 20 000 550 37 812
222 6 166 282 9 940 405 20 503 555 38 503
224 6 272 284 10 082 410 21 012 560 59 200
226 6 384 286 10 224 415 21 528 565 39 903
228 6 485 288 10 368 420 22 050 570 40 612
230 6 612 290 10 512 425 22 578 575 41 328
232 6 715 292 10 658 430 23 112 580 42 050
234 6 844 294 10 804 435 23 653 585 42 778
236 6 962 296 10 952 440 24 200 590 43 512
238 7 080 298 11 100 445 24 753 595 44 253
240 7 200 300 11 250 450 25 312 600 45 000
242 7 320 305 11 628 455 25 878 610 46 512
244 7 442 310 12 012 460 26 450 620 48 050
246 7 564 315 12 403 465 27 028 630 49 612
248 7 688 320 12 800 470 27 612 640 51 200
250 7 812 325 13 203 475 28 203 650 52 812
252 7 938 330 13 612 480 28 800 660 54 450
254 8 064 335 14 028 485 29 403 670 56 112
256 8 192 340 14 450 490 30 012 680 57 800
258 8 320 345 14 878 495 30 628 690 59 512
Линию контура разбиваем на отдельные участки, вычисляем или берем по чер-
тежу длины этих участков /х, /2, . . ., /12, находим центры тяжести отрезков и опре-
деляем расстояние их от оси вращения. Перемножаем длины участков на расстоя-
ния центров тяжести до оси Ц Результаты подсчетов сводим в табл. 55. Суммируя,
получаем S/r = 11 710. По табл. 54 находим диаметр заготовки D — 306 мм.
Рассмотренный метод расчета, как и приведенные ранее формулы для опре-
деления диаметра заготовки, не учитывает утонения материала, так как в боль-
шинстве случаев вытяжка производится с последующей обрезкой неровных кромок.
В случае вытяжки без обрезки кромок диаметр заготовки подсчитывают более
точно, с учетом утонения материала, и находят по формуле
D = 1,13 /Fa или D = /8 2 /га,
где а — средний коэффициент утонения (0,90—1,0).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 151
Таблица 55
К примеру расчета диаметра заготовки (по рис. 108)
Отрезки 1 г it Отрезки 1 г 1г
1 10 115 1150 7 15,7 59,6 935
2 15,5 102,5 1609 8 15 56 840
3 20 89 1780 9 21 52,5 1103
4 15,5 78 1225 10 30 33 990
5 10 76 760 11 5,2 16,6 86
6 15,7 72,4 1137 12 14 7 98
2/г = 11 710
Размеры и конфигурация заготовок для вытяжки прямоугольных деталей [235]
Вытяжка прямоугольных деталей (коробок) является сложным процессом
холодной штамповки, так как в данном случае деформация вдоль периметра прямо-
угольной детали переменна.
На рис. 109 показана деформация прямоугольной координатной сетки, нане-
сенной на заготовку . Из рисунка видно, что боковые стенки не просто отгибаются,
а претерпевают более сложную деформацию, состоящую из сжатия (укорочения)
вдоль периметра, удлинения в вертикаль-
ном направлении и некоторого увеличения
толщины стенок в верхней части детали.
Таким образом, распространенное
представление о том, что вытяжка происхо-
дит лишь в углах прямоугольной детали,
а прямые стенки просто отгибаются, яв-
ляется упрощенным и недостаточно точ-
ным.
В табл. 56 приведены приближенные
значения относительной деформации сжа-
тия вдоль периметра, замеренные в двух
Рис. 109. Деформация координатной сетки
при вытяжке прямоугольных изделий
точках: посередине верхнего края прямой
стенки и по краю углового закругления.
Для сопоставления указана величина
относительной деформации при вытяжке
цилиндрических деталей той же относительной высоты. Величина деформации дана
г
в известных пределах, так как она находится в зависимости от отношения -5-.
D
Таким образом, если для низких прямоугольных коробок (Н — 0,3В) можно
пренебречь деформацией прямых стенок и с некоторой погрешностью считать, что
они просто отгибаются, то для более высоких коробок (Н 0,5В) этой деформацией
пренебрегать нельзя.
В технологическом отношении следует строго отличать вытяжку низких прямо-
угольных коробок, вытягиваемых в одну операцию, от вытяжки высоких коробок,
изготовляемых за несколько последовательных операций. Технологические расчеты
и построение заготовок для них совершенно различны, так как в первом случае
152
ВЫТЯЖКА
Таблциа 56
Приближенные значения относительной деформации сжатия (в %)
Относительная высота коробки Относительная деформация при прямо- угольной вытяжке Относительная деформация при вытяжке цилиндри- ческих деталей
в середине по краю стенки (а, рис. 109) по краю углового закругления (б, рис. 109)
н = в 26—30 45—50 55
Н = 0,5В 15—20 33—38 42
Н = 0,3В 5—8 25—30 32
окончательная форма изделия получается путем вытяжки плоской заготовки,
а во втором — заготовки, имеющей полую пространственную форму.
Наибольшая относительная высота прямоугольных коробок, вытягиваемых
за одну операцию, зависит от ширины коробки В, относительного радиуса закруг-
r „ S _ л
ления в углах и удна-g- и относительной толщины заготовки —Приближенные
значения этой высоты приведены в табл. 57.
Таблица 57
Относительная высота прямоугольных коробок, вытягиваемых в одну
операцию (сталь 08—10)
Относительный радиус угловых „ г закруглений —— а Относительная высота — при относительной толщине В 5 заготовок — 100
2—1,5 1.5—1.0 1.0—0,5 0.5—0,2
0,3 1,2—1,0 1,1—0,95 1,0—0,9 0,9—0,85
0,2 1,0—0,9 0,9—0,82 0,85—0,70 0,8—0,7
0,15 0,9—0,75 0,8—0,7 0,75—0,65 0,7—0,6
0,10 0,8—0,6 0,7—0,55 0,65—0,5 0,6—0,45
0,05 0,7—0,5 0,6—0,45 0,55—0,4 0,5—0,35
0,025 0,5—0,4 0,45—0,35 0,4—0,3 0,35—0,25,
Примечания:
, „ г S
1. Кроме относительных величин — и — возможная высота вытяжки зависит
В U
от абсолютных размеров прямоугольных коробок. Поэтому наибольшие значения
из приведенных в таблице относятся к коробкам небольших размеров (В < 100 мм).
а меньшие значения — к крупным коробкам.
2. Для других материалов следует применить поправки в ту или другую сто-
рону в соответствии с большей или меньшей пластичностью металла.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 153
В высоту коробки Н входит припуск на обрезку, величина которого приведена
в табл. 58.
Общая высота прямоугольной коробки, принимаемая в технологических расче-
тах, равна
Я=Я0+ ДЯ0=(1 + Д)Я0,
где Н 0 — высота коробки по чертежу.
Расчет заготовок для прямоугольных коробок,
вытягиваемых в одну операцию
Существующие методы расчета заготовок
для вытяжки прямоугольных коробок охваты-
вают лишь отдельные частные случаи без четкого
указания пределов их применения.
Зачастую оказывается, что методы рас-
чета, применяемые в одном случае, не при-
годны при вытяжке аналогичных коробок, но
Таблица 58
Величина припуска на обрезку
прямоугольных коробок
Количество операций вытяжки Припуск на обрезку дЯ0
1 (0,03—0,05) Я.,
2 (0,04—0,06) Яо
3 (0,05—0,08) Яо
4 (0,06—0,10) Яо
с другим соотношением размеров.
Это происходит потому, что способ расчета и построения формы
заготовки в значительной степени зависит от относительной
высоты коробки и относительного радиуса углового
D
г
закругления , так как от их соотношения зависит степень вытеснения
металла из угловых закруглений в боковые стенки коробки и увеличение их высоты.
В работах автора в зависимости от сочетания указанных параметров коробки
и различной степени вытеснения металла в боковые стенки установлены отдельные
области (рис. НО), которым соответствуют разные способы построения формы за-
готовки [235]. В результате этого были уточнены пределы применения существующих
методов расчета и установлены способы построения заготовок для случаев, ранее
не рассматривавшихся в технической литературе (области 1а и Пс).
Кривые 1 и 2 указывают наибольшую высоту коробок, вытягиваемых в одну
операцию при относительной толщине заготовок
Q Q
-д-. 100=2 И -д-100 = 0,6.
Выше этих граничных кривых находится область многооперационной вытяжки
(1а—/с), а ниже — область однооперационной вытяжки. Последняя подразделена
автором на три отдельных области Ца\ //у, !!с по степени вытеснения металла из
угловых закруглений в боковые стенки коробки.
К области Па относится вытяжка низких коробок с относительно малыми
радиусами угловых закруглений, выражаемыми зависимостью
д^-п<0,17. Эта
D -П
вытяжка характеризуется незначительным вытеснением металла из угловых закруг-
лений в боковые стенки коробок без изменения их высоты. Построение заготовки в этом
случае производится путем геометрической развертки элементов коробки на плоскость.
Область Пъ охватывает вытяжку невысоких коробок, но с относительно боль-
шими радиусами угловых закруглений, определяемыми зависимостью 0,17 < ~Q~fj <
< 0,4. Вытяжка таких коробок характеризуется значительным вытеснением металла
из угловых закруглений в боковые стенки и увеличением высоты последних. По-
строение заготовки производится путем геометрической развертки коробки с коррек-
тировкой контура.
154
ВЫТЯЖКА
Область Нс охватывает однооперационную вытяжку относительно высоких
коробок с большими радиусами угловых закруглений, выражаемыми зависимостью
г
В — Н
> 0,4, и характеризуется весьма большим перемещением металла из угло-
вых закруглений в боковые стенки и значительным увеличением высоты последних.
В большинстве случаев в этой области практически возможно при вытяжке квадрат-
Н_
Рис. НО. Области различных случаев вытяжки квадратных и
прямоугольных коробок
ных коробок применить заготовку круглой формы, а при вытяжке прямоугольных
коробок — заготовку овальной формы с двумя закругленными и двумя прямолиней-
ными сторонами.
Заштрихованные на рис. НО участки представляют собой переходные зоны от
одной области к другой, в пределах которых расположена граница между этими
областями.
При построении формы заготовок для низких коро-
бок с относительно малыми радиусами угловых закруг-
лений (область //а) условно принимают, что вытяжка происходит только в углах
коробки, а прямолинейные участки стенок отгибаются. Конфигурация заготовки
получается путем геометрической развертки элементов прямоугольной коробки на
плоскость основания с вычерчиванием плавного контура в углах развертки (рис. 111).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 155
Расчет и построение ведут в следующем порядке [208].
1. По заданным размерам коробки определяют длину отгибаемой части стенок /,
включая закругление у дна
I = Н 4- 0,57гд.
2. Определяют радиус заготовки в углах R, как для вытяжки четверти ци-
линдрического стаканчика диаметром d и высотой Н. При равенстве радиусов угло-
вого и донного закруглений гу = r$ = г
R = /2гЯ = VdH.
В случае разных радиусов закругле-
ний в углах и у дна коробки гу и гд
Рис. 111. Построение контура заготовки
для низких прямоугольных коробок, вытя-
гиваемых в одну операцию (область Па,
рис. 110)
R=Vr2y + 2гуН - 0,86гй (гу + 0,16^).
3. Строят заготовку со ступенчатым
переходом от закругления к прямым стен-
кам.
4. Отрезки ab делят пополам и про-
водят касательные к окружности ра-
диуса R.
5. Углы между касательными и пря-
мыми стенками закругляют радиусом R.
При данном построении контура за-
готовки вытянутые низкие прямоуголь-
ные коробки с малым радиусом углового
закругления как правило не требуют об-
резки, так как избыточный против расчет-
ного металл в угловом закруглении (+/)
вытесняется в боковые стенки и компен-
сирует срезанные участки заготовки (—f).
В случае вытяжки коробок с обрезкой
фланца размер развертки I подсчитывается
с учетом припуска на обрезку. При этом большой точности построения контура за-
готовки не требуется. Можно применять прямоугольную заготовку со срезанными
углами.
При построении заготовок для коробок с относи-
тельно большими радиусами угловых закруглений
(область Пь) необходимо учитывать вытеснение металла из угловых закруглений
в боковые стенки коробки и некоторое увеличение высоты стенок. В этом случае
расчет и построение заготовок ведут в следующей последовательное™.
1. Определяют длину развертки прямых стенок I и радиус заготовки в углах R
по приведенным выше формулам.
2. Строят заготовку со ступенчатым переходом от закругления к прямым стен-
кам.
3. Определяют увеличенный радиус в углах развертки = xR для компенса-
ции металла, вытесняемого в боковые стенки. Коэффициент х находят по формуле 1
х = 0,074 (AV + 0,982 ’
или берут из табл. 59 по относительным размерам коробки.
1 Нормали AWF. Определение размерив заготовок для вытяжки деталей прямоуголь-
ной формы.
156
ВЫТЯЖКА
Таблица 59
Значения коэффициента х
Относительный радиус углового закругления г ~В~ н Коэффициент х при относительной высоте коробки В
О.з 0,4 0.5 0,6
0,10 — 1,09 1,12 1,16
0,15 1,05 1,07 1,10 1,12
0,20 1,04 1,06 1,08 1,10
0,25 1,035 1,05 1,06 1,08
0,30 1,03 1,04 1,05 —
4. Определяют ширину полоски hb и hat отрезаемой от геометрической развертки
прямых сторон для компенсации металла, перемещаемого из угловых закруглений
(рис. 112).
Рис 112. Построение формы заготовки для вытяжки невысоких коробок с отно-
сительно большими радиусами угловых закруглений (область Не, рис ПО):
а — для квадратной; б — для прямоугольной коробки
Размеры ha и hb определяют из равенства прибавляемой поверхности четверти
кольца и убавляемой поверхности полоски шириной hb и длиной В — 2г (или ha
и А — 2г) и находят по формулам
k , Я2 h Я2
А* У в — 2r ’ ha ~ У А — 2г
Коэффициент у находят по номограмме AWF или берут из табл. 60 по относи-
тельным размерам коробки.
5. Производят корректировку развертки, увеличивая радиус до и уменьшая
высоту на величину ha и hb-
6. По полученным размерам ширины, длины и углового радиуса развертки строят
плавный контур, применяя сопрягаемые дуги окружности радиусов Rb и Ra-
Это построение применимо для прямоугольных коробок с соотношением сторон
до А : В = 1,5—2,0. В случае вытяжки коробок, подвергаемых обрезке, контур
заготовки можно упростить, допуская небольшое увеличение ее размеров.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 157
Таблица 60
Значения коэффициента у
Относительный радиус углового закругления г ~ТГ Коэффициент у при относительной высоте коробки -
о.з 0,4 0,5 0,6
0,10 — 0,15 0,20 0,27
0,15 0,08 0,11 0,17 0,20
0,20 0,06 0,10 0,12 0,17
0,25 0,05 0,08 0,10 0,12
0,30 0,04 0,06 0,08 —
Для относительно высоких коробок, вытягивае-
мых в одну операцию и охватываемых областью //с,
форма заготовки близка к кругу или закругленному овалу, вследствие чего можно
не прибегать к геометрическому построению заготовки, а получить ее размеры рас-
четным путем, используя условие равенства поверхностей коробки и заготовки.
Для квадратных коробок шириной В и высотой Н. в случае равенства радиусов
углового и донного закруглений (рис. 113) диаметр заготовки находится по формуле
[108]
D3 = F = 1,13 Кв2 + 4В (Я - 0,43г) — 1,72г (Н + 0,33г),
где Н — высота с припуском на обрезку;
F — полная поверхность квадратной коробки;
г — радиусы закругления в углах и у дна, принимаемые одинаковыми.
В случае разной величины радиусов закруглений в углах и у дна коробки диа-
метр заготовки определяется по уточненной формуле
D3 = 1,13 /В2 + 4В (Я — 0,43га) - 1,72гр (Я + 0,5^) — 4гд (0,11^ — 0,18г„).
Прямоугольные коробки размерами А X В можно рассматривать как состоящие
из двух половинок квадратных коробок шириной В, соединенных промежуточной
частью размером А — В. В этом случае контур заготовки имеет форму овала, обра-
зованного двумя полуокружностями радиуса R и двумя параллельными сторонами
(рис. 114). Эта форма контура достаточно точна и наиболее проста для изготовления
вырубного штампа.
Применяемая иногда эллиптическая форма заготовки значительно усложняет
и удорожает изготовление вырубного штампа и не дает никаких преимуществ при
вытяжке.
В соответствии с указанным принципом построения заготовки, центр окружности
Q
радиуса Rb находится на расстоянии — от узкой стороны коробки. Длина овальной
заготовки составляет
L = D3^(4-B),
где D3 = 2Rb — диаметр заготовки условной квадратной коробки размером В х
X В, находимый по приведенной выше формуле;
Д — В __ расстояние между центрами.
158
ВЫТЯЖКА
Рис. 113. Форма заготовки для высо-
кой квадратной коробки с большим
относительным радиусом угловых за-
круглений (область 11с, рис. ПО)
Рис. 114. Размеры и форма заготовки для
высокой прямоугольной коробки с большим
радиусом угловых закруглений (область Пс.
рис. ПО)
Рис. 115. Размеры и форма заготовки для цельно-
штампованного корыта
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ* ВЫТЯЖКЕ 159
Ширина овальной заготовки находится из условия равномерного увеличения
высоты коробки со всех сторон по формуле
D3 (В - 2гд) + [В + 2 (Н + 0,43/^)] (4 - В)
А - 2гд
В большинстве случаев К < L и заготовка имеет форму овала. Радиус закругле-
ния заготовки с узкой стороны овала определяется по формуле R = 0,5/G
Построение заготовки приведено на рис. 114.
Если разность осей заготовки не превышает 3% для мелких коробок и 5% для
коробок средних размеров, можно брать круглую заготовку диаметром D = L.
В случае малой разности размеров А и В (А < 1,3В) и при Н < 0,8В ширина К
овальной заготовки может быть взята равной 2Rb.
Примером однооперационной вытяжки прямоугольных изделий с большим
радиусом угловых закруглений (область IIс) является вытяжка на прессе двойного
действия штампованных корыт из оцинкованной стали толщиной 0,7 мм (рис. 115).
Параметры вытяжки:
4- = 0,38; -4 = О-33! • -Б Г и = 0,54.
D D D - П.
Предельную величину вытяжки низких прямоугольных коробок следует
проверить по коэффициентам вытяжки в углах заготовки (см. стр. 207).
Расчет заготовок для высоких квадратных и прямоугольных коробок, требующих
многооперационной вытяжки
Область многооперационной вытяжки (см. рис. 110) может быть подразделена на
два участка 1ам 1С с разным соотношением относительных высот и радиусов угловых
закруглений, влияющих на форму и способ построения заготовки. Участок 1ь яв-
ляется переходной зоной между 1а и 1Ск
К области 1а относится вытяжка сравнительно невысоких квадратных и прямо-
угольных коробок [И < (0,54-0,6) В ], но с малыми радиусами закруглений, кото-
рые трудно или невозможно вытянуть за одну операцию. Вторая операция приме-
няется с целью уменьшения (калибровки) угловых и донных закруглений.
Так как сравнительно небольшая калибровка радиусов закруглений изменяет
лишь размеры, но не форму коробки, то определение размеров и построение заго-
товки можно производить путем геометрической развертки элементов коробки на
плоскость основания, как для коробок из области На (рис. НО). Последовательность
расчета и построения приведена выше (см. рис. 111).
Учитывая двукратную вытяжку в углах коробки и некоторое вытеснение ме-
талла в боковые стенки, рекомендуется увеличить радиус развертки R на 10—20%
и при равенстве радиусов углового и донного закруглений определять его по фор-
муле
/?= (1,14-1,2)
Радиусы закруглений в углах коробок на первой и второй операции должны
иметь смещенные центры (рис. 116).
Вторая операция (калибровка) производится вытяжкой без прижима, поэтому
рекомендуется применять небольшой просвет между стенками (b = 44-5S).
При этом, если b = 0,43 то высота коробки на первой и второй опе-
рациях остается без изменения. Увеличение высоты на второй операции составляет
дЯ= 0,43^-^),
где гд и гд — радиусы закруглений у дна на первой и второй операциях.
160
ВЫТЯЖКА
При многооперационной вытяжке высоких квадратных и прямоугольных ко-
уу
робок с относительной высотой -^->0,65—0,7 (область /с, рис. НО) заготовка
имеет форму круга или овала.
Размеры заготовок определяют из равенства суммарной поверхности элементов
коробки и плоской заготовки так же, как для коробок, относящихся к области Пс.
Так, например, для квадратных коробок, принимая радиусы закруглений в углах
и у дна одинаковыми, диаметр заготовки находим по формуле
D3 = 1,13 /В2 + 4В (// — 0,43г) — 1,72г (Н + 0,33г).
Рис. 116. Вытяжка квадратных коробок с калибровкой угловых радиусов
В данном случае высота Н берется с припуском на обрезку, выбираемым в пре-
делах от 0,05Яо до 0,1//0, где Яо — высота коробки по чертежу.
При многооперационной вытяжке высоких прямоугольных коробок расчет
заготовки и построение переходов следует производить, рассматривая узкие стороны
прямоугольной коробки как половины квадратной коробки, соединенные одна с дру-
гой переходной частью [235]. В этом случае контур заготовки имеет форму овала,
образованного с узких сторон дугами радиуса Rb, а с широкой — радиуса Ra, или
овала, образованного двумя полуокружностями радиуса R — 0,5К и параллельными
сторонами (рис. 117). Последняя форма контура более предпочтительна, так как
она наиболее проста для изготовления вырубного штампа. Определение размеров
овальной заготовки — длины L и ширины К — производится по приведенным ранее
формулам (стр. 157 и 159).
Радиус закругления большей стороны овала может быть определен по формуле
n 0,25(L2 + K2)-L^
Ка~ K-2Rb
В ряде случаев овальная форма заготовки может быть упрощена. Так, например,
при малой разности размеров А и В, а также при весьма большой относительной
высоте коробки может быть взята круглая заготовка.
Пример 1. Рассчитать заготовку для* вытяжки квадратной коробки разме-
ром 45 X' 45 Х.50 мм (рис. 118, а). Материал —сталь 0,8, толщина 0,5 мм.
‘Зак. 511
Рис. 118. К расчету размеров заготовки для вытяжки коробчатых деталей
Рис 117 Форма заготовки при
многооперационной вытяжке пря-
моугольных коробчатых деталей
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ
162
ВЫТЯЖКА
Припуск на обрезку берем равным О,1/7о = 5 мм. Полная высота коробки Н =*
— 55 мм, а ее относительная высота -5-= 1,22. Следовательно, коробка относится
D
к области многооперационной вытяжки (7С по рис. НО), для которой заготовка имеет
форму круга. Диаметр заготовки подсчитываем по формуле
D3 = 1,13 /В2 + 4В (77 - 0,43г) - 1,72г (Н + 0,33г) =
= 1,13 /2025 + 180 (55 — 1,3) — 5,16*56 =
= 1,13-106,7 * 120 мм.
Пример 2. Рассчитать заготовку для вытяжки прямоугольной коробки
размером 45 X 80 X 50 мм (рис. 118, б). Материал — сталь 08, толщина 0,6 мм.
Припуск на обрезку берем равным 0,1/70 = 5 мм. Полная высота коробки Н =
= 55 мм. Следовательно, она также относится к области многооперационной вытяжки
Uc по рис. 110). Форма заготовки — закругленный овал.
Расчет заготовки проводим, рассматривая узкие стороны коробки как половинки
квадратной коробки размером 45 X 45 мм.
Подсчитываем диаметр заготовки по той же формуле: D3 = 120 мм.
Радиус закругления узкой стороны овала Rb == 0,5 D3 = 60 мм.
Длина овальной заготовки
L = D3 + (А - В) = 120 + (80 - 45) = 155 мм.
Ширина овальной заготовки
D3(B- 2г) + [В + 2 (/7 - 0,43г)] (Л - В) __
Л “ А - 2г ~
120 (45 - 6) + [45 + 2 (55 - 1,3)] (80 - 45) 1QK ....
=-------------------§Q—------------------ = 13Э мм.
Радиус закругления заготовки R = 0,5 К — 67,5 мм.
Подсчитываем для сравнения радиус закругления большей стороны овала
_ 0,25 (Р + №) - LRb _ 1260
Ra ~ K-2Re ~ 15 “ 84
Берем овальную заготовку размерами 155 X 135 мм.
Закругления радиусом R = = 67,5 мм сопрягаются с Параллельными
кромками длиной 20 мм. Эта заготовка более проста для изготовления вырубного
штампа по сравнению с заготовкой эллиптической формы
На правой части заготовки нанесен контур эллиптического овала, полученного
сопряжениями радиусов Rb и Ra. Заштрихованные участки показывают практически
ничтожную разницу в размерах заготовки, ради которой нет смысла идти на усложне-
ние контура и удорожание штампа.
Построение заготовок для вытяжки деталей сложной
и несимметричной пространственной формы
В большинстве случаев для деталей сложной пространственной формы (типа
деталей автомобильного кузова) не предъявляется особых требований к точности
размеров заготовок. Поэтому методов точного расчета такйх заготовок не существует.
Вначале определяют ориентировочные габаритные размеры заготовки, учиты-
вающие кривизну формы и необходимую величину технологических припусков (для
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 163
прижима заготовки). Размеры заготовки корректируют при испытании вытяжного
штампа, откорректированные заготовки служат шаблоном для изготовления выруб-
ных штампов.
Рис. 119. Заготовка для панели двери автомобиля
Рис. 120. Построение пере-
ходных форм сложной вы-
тяжки методом воскового
слепка
На рис. 119 показана наружная панель двери автомобиля и заготовка для нее,
полученная указанным способом. Технологический припуск составляет по 66 мм
на сторону.
В некоторых случаях размеры и форму заготовок для вытяжки деталей сложной
и несимметричной конфигурации находят путем: 1) разбивки контура на отдельные
элементы; 2) нахождения заготовок и построения раз-
верток для отдельных элементов; 3) построения плав-
ного контура с уравнивания прибавленных и отрезан-
ных частей заготовки.
В автомобильной промышленности при проекти-
ровании штампов для деталей кузова весьма сложной
пространственной формы применяется метод моделиро-
вания. Пользуясь небольшой (масштаб 1 : 10) дере-
вянной или гипсовой моделью формы детали кузова,
конструктор может точнее установить: наиболее де-
формируемые участки заготовки и вероятное направ-
ление течения металла, наилучшее положение вытяжки
в пространстве, наиболее целесообразную поверхность
прижима, необходимость применения вытяжных ребер,
форму и размеры плоской заготовки.
На рис. 120 изображен оригинальный метод по-
строения переходных форм вытяжки деталей весьма
сложной конфигурации.
Сущность данного метода заключается в том, что
по образцу детали или по матрице окончательной
форме детали изготовляют слепок из грубой марли,
пропитанной воском (рис. 120, а). Толщина слепка 2—
3 мм.
После остывания воска слепок вынимают и, руководствуясь характером дефор-
маций, расправляют, придавая ему менее рельефную и менее глубокую форму для
промежуточной вытяжки (рис. 120, б). По расправленной форме слепка изготовляют
гипсовую модель промежуточной матрицы. Производят дальнейшее расправление
воскового слепка и получают форму для первоначальной вытяжки (рис. 120, в),
по которой отливают гипсовую модель матрицы первой вытяжки.
164
ВЫТЯЖКА
Размеры заготовок для вытяжки с утонением стенок (протяжки)
Для вытяжки с утонением стенок определение размеров заготовки производят,
исходя из равенства объемов материала заготовки и готовой детали с прибавкой
на обрезку.
Чертеж детали разбивается на отдельные объемные участки геометрически
простой формы, объем которых определяется по формулам и затем суммируется.
Толщина заготовки обычно устанавливается по чертежу готовой детали и усло-
виям ее обработки.
Диаметр заготовки определяется по следующей формуле:
где V — объем заготовки с учетом отходов при обрезке, равный (1 + а) Уизд, где а —
коэффициент, учитывающий отходы при обрезке, определяемый по табл. 61;
S — толщина заготовки (от 1,0 до 1,2 толщины дна).
В табл. 61 приведена величина отходов при обрезке в процентах от веса или объема
детали.
Таблица 61
Величина отходов при обрезке
Л h Относительная высота детали -р а До з 3—10 Свыше 10
Величина отхода при об- резке а в % 8—10 10—12 12—15
Более точные методы расчета заготовок для вытяжки с утонением материала
изложены в специальной литературе [147].
В табл. 62 приведены основные формулы для определения объема простейших
геометрических тел.
Таблица 62
Формулы для определения объема и боковой позерхности геометрических тел
Фигура Эскиз Объем V Боковая поверхность F
Цилиндр ,г л _£ 9, rtd2 t nr2h = —— h 4 2nrh = ndh
Полый цилиндр Q к 1 1 1 1 1 1 1 nh (r2 — r2) 2nh (r + rx)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ ЗАГОТОВОК ПРИ ВЫТЯЖКЕ 165
Продолжение табл. 62
Фигура Эскиз Объем V Боковая поверхность F
Усеченный цилиндр г яг>ц± лг (h + ^i)
п
Конус \ Tnrih nrl = лг г2 /г2
Ls-r
Усеченный конус А уЛй(г2 + г| + гт1) л/ (г + Г1)
Г 41
Шаровой пояс о (За2 + 362 + Л2) 0 2лг/г
[ ->Г4
м-
Шаровой сектор —* _L nr2h о у яг (4/г + S)
—
Шаровой сегмент L л/г2(/'-т) = . / S2 , h \ ~ я/г \ 8 + б / 2nrh = -5- (S2 + 4/г2)
-с
V* А !;Г
Полушарие р— у ° —н 12 л№ ~12 1
— У
166
ВЫТЯЖКА
22. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
И ПОСТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Степень деформации и коэффициенты вытяжки
В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также
от относительной толщины заготовки вытяжка может быть произведена за одну или
несколько операций. Необходимо, чтобы вытяжка была произведена за наименьшее
количество операций, выполняемых
2,5
с возможно большей степенью деформации
(относительное уменьшение диаметра и уве-
личение глубины вытяжки), без применения
промежуточного отжига х.
Степень деформации при вытяжке ци-
линдрических деталей может измеряться
одним из следующих показателей:
D — d D — d , D
~D~~ ’ ,п7;
2,0
1,0
0,5
D
Рис. 121. Сопоставление различных
показателей степени деформации Е при
вытяжке
О —п
1,0 1,5 2,0 2,5 %
d
„ D I d I
/\ = —y — —; tn —
dm Dk
где D — диаметр заготовки в мм;
d — диаметр детали в мм;
т — коэффициент вытяжки;
К — степень вытяжки — величина, об-
ратная коэффициенту вытяжки.
Эти показатели находятся в однознач-
ной зависимости между собой и дают пра-
вильную характеристику общей степени де-
формации лишь при непременном условии —
полной перетяжке фланца в бо-
ковую цилиндрическую по-
верхность детали. Их численные
D
значения в зависимости от отношения —г
а .
приведены на рис. 121.
Более правильным показателем степени деформации является показатель в ло-
гарифмической форме 1п-^~, однако он неудобен для практического пользования
в цеховых условиях.
Наименее характерным показателем степени деформации является коэффициент
вытяжки т = , так как его численная величина находится в обратной зависимо-
сти от степени деформации (чем меньше т, тем более степень деформации). Однако
он наиболее прост и удобен для быстрых подсчетов и широко применяется на практике.
Встречается недостаточно правильное толкование смысла коэффициента вытяжки,
d „
якобы являющегося простым отношением -g-, не связанным с шириной перетягивае-
мого фланца и не характеризующим степень деформации. Ошибочность такого тол-
кования видна из диаграммы (рис. 12.1), а также из следующего преобразования:
d \ . D-d \ D , , D-d
m = ~D=* l---------~D~ ' K = -T=l + -d--
1 Исключением является вытяжка сильно наклепывающихся сплавов, особенно тех,
у которых процесс холодной деформации сопровождается структурно-фазовыми превраще-
ниями и требует применения промежуточного отжига.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
167
Отношения, стоящие в правой части формул, представляют собой относи-
тельную деформацию при вытяжке, зависящую от ширины пере-
тягиваемого фланца.
В табл. 63 представлена предельная степень деформации при вытяжке цилиндри-
ческих деталей.
Практическая величина степени деформации учитывает влияние внешнего тре-
ния, вследствие чего она принимается меньше теоретической.
Предельный показатель степени деформации К = 2,72 означает, что за первую
операцию вытяжки цилиндрической детали диаметр заготовки не может быть умень-
шен более чем в 2,72 раза.
к показал опыт и данные испыта-
ний, выполненных лабораторией ЦНИЧМ
[116], этот показатель, установленный
для идеально пластичного неупрочняемого
металла, в некоторых случаях не является
предельным. Так, например, при испы-
тании по Эриксену образцов шириной
70—73 мм при диаметре матрицы 27 мм
(Kdcp = 2,72-26 = 71 мм) наблюдается
течение металла из-под прижима, что иска-
жает результаты испытания. Поэтому
для предотвращения течения металла из
фланца новый ГОСТ 10510—63 на испы-
тание листового металла путем вытяжки
сферической лунки предусматривает увели-
чение ширины (диаметра) образца до 90 мм
(вместо 70 мм по старому ГОСТу) и обус-
ловливает зажим фланца усилием не менее
1000 кГ.
Величина предельной деформации npi
Таблица 63
Предельная степень деформации
при вытяжке за первую операцию [157]
Показа- тель сте- пени де- формации Степень деформации
теорети- ческая практическая
т 0,368 0,45—0,48
К 2,72 2,25—2,50
4 1,0 0,8—0,9
вытяжке ограничена по трем основным
причинам.
1. Недостаточная пластичность металла, обусловливающая повышенное сопро-
тивление плоского фланца деформированию, что приводит к увеличению растягиваю-
щих напряжений в опасном сечении и отрыву дна.
2. Образование складок (гофров) в результате потери устойчивости фланца
заготовки, резко увеличивающее сопротивление вытяжке и вызывающее прежде-
временный обрыв заготовки. Наименее устойчивы и наиболее подвержены складко-
образованию заготовки малой относительной толщины.
3. Малая величина радиуса закругления вытяжных кромок матрицы, вызываю-
щая, наряду с другими причинами, значительное увеличение сопротивления втяги-
ванию плоской заготовки в отверстие матрицы и приводящая к увеличению растя-
гивающих напряжений в опасном сечении и преждевременному отрцву дна.
Чем больше радиус закругления матрицы, тем выше достижимая степень дефор-
мации.
Каждой степени деформации соответствует определенная величина напряже-
ния, возникающего в опасном сечении, ограничивающего возможность вытяжки и
при известных условиях приводящего к образованию трещин и отрыву дна.
Условие прочности опасного сечения определяется зависимостью
Ор < (1,14-1,2) ав,
где вр — растягивающие напряжения в опасном сечении.
Поэтому наиболее правильным и точным способом определения допустимой
степени деформации и количества операций вытяжки является способ, основанный
на определении действительных напряжений, возникающих при вытяжке и исполь-
зовании основных законов теории пластичности. Однако ввиду сложности и практи-
ческого неудобства применения этого способа указанные подсчеты производят по
168
вытяжка
экспериментально установленным коэффициентам вытяжки, которые характери-
зуют допустимую величину степени деформации.
Величины применяемых на практике коэффициентов вытяжки большей частью
являются приближенными, так как не учитывают зависимости коэффициентов вы-
тяжки от относительной толщины заготовки, радиуса закругления вытяжных кромок
матрицы, скорости вытяжки и т. п.
Общим недостатком многих рекомендаций по коэффициентам вытяжки является
игнорирование закона подобия, вследствие чего коэффициенты вытяжки, получен-
ные в определенных частных условиях, неправильно обобщены и рекомендуются
для любых случаев.
В холодной штамповке основным требованием закона подобия является н е о б -
ходимость полного геометр
и
ч
еского подобия деталей
и заготовок. Только при этом
условии коэффициенты вытяжки
будут выражать сопоставимые де-
формации.
Прежде всего необходимо соблю-
дение подобия геометрической
формы вытягиваемой детали (без
фланца, с фланцем, дно плоское,
сферическое и т. п.).
Коэффициенты вытяжки дета-
лей без фланца нельзя применять
для расчета вытяжки деталей с ши-
роким фланцем.
Вторым обязательным усло-
вием является геометрическое подо-
бие деформируемых заготовок, вы-
£
ражаемое отношением -ур Разным
S
значениям
ные величины допустимой степени
деформации и коэффициентов вы-
тяжки, обусловливаемые различной
Рис. 122. Зависимость коэффициентов первой вы-
тяжки от относительной толщины заготовки
(сталь 10)
соответствуют раз-
устойчивостью фланца одних и тех же размеров при разной толщине материала.
На рис. 122 приведена зависимость коэффициентов первой вытяжки от отно-
сительной толщины заготовки для стали 10: при малых (кривая /) и при увеличен-
ных (кривая 2) радиусах закругления матрицы.
Вследствие указанных зависимостей рекомендуемые для практического поль-
зования коэффициенты вытяжки обязательно должны быть разграничены по отно-
сительной толщине материала. Любые рекомендации, устанавливающие зависи-
мость коэффициентов вытяжки только от рода 'материала, являются неправильными
и необоснованными, так как они не отражают зависимости предельной степени
деформации от относительной толщины заготовки и оценивают одними и теми же
величинами несопоставимые деформации. Этим, например, объясняется то обстоя-
тельство, что вытяжка относительно толстых мелких цилиндрических деталей осу-
ществима при коэффициенте вытяжки тА — 0,45, в то время как вытяжка крупных
деталей из тонкого материала той же марки с трудом получается при коэффициенте
тг = 0,60.
Это влияние относительной толщины заготовки на
величину коэффициента вытяжки значительно больше,
чем влияние пластичности того или иного металла, так как для вы-
тяжки применяются главным образом высокопластичные металлы с небольшим
колебанием пластических свойств (за исключением некоторых специальных
сплавов).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
169
Технологические расчеты при вытяжке цилиндрических деталей без фланца
Технологические расчеты при вытяжке цилиндрических деталей состоят в опре-
делении допустимой степени деформации, нахождении требуемого количества после-
довательных операций вытяжки и подсчете пооперационных размеров деталей.
Допустимая величина степени деформации находится по экспериментально
установленным и практически проверенным коэффициентам вытяжки.
Коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей без фланца выражаются отно-
- v d± „ ^2
шениями: для первой вытяжки т1 = для второй вытяжки /п2 = ~г~ > для по'
L) d\
dn
следующих вытяжек тп = ~ .
dn-i.
Установив правильную величину коэффициентов вытяжки по операциям, нахо-
дят размеры последующих вытяжек:
dj 7—, d2 — dn —— tit ndп ,
а также количество операций вытяжки.
Величины коэффициентов вытяжки должны быть различными для деталей раз-
личной геометрической формы (прежде всего, для цилиндрических деталей с флан-
цем и без фланца), а также для различной относительной толщины материала,
от которой зависит большая или меньшая степень устойчивости фланца заготовки.
В табл. 64 приведены установленные автором и проверенные многолетней
практикой оптимальные значения коэффициентов вытяжки для цилиндрических
деталей без фланца (при вытяжке с прижимом) в зависимости от относительной
толщины заготовки и относительного радиуса закругления пуансона и матрицы.
Таблица 64
Коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей без фланца
Обозначения коэффициен- тов Значения коэффициентов при относительной толщине заготовки -f-ЮО (в %)
2-1,5 1,5—1,0 1,0—0,5 1 0,5—0,2 0,2—0,06
/П1 0,46—0,50 0,50—0,53 0,53—0,55 0,55—0,58 0,58—0,60
т2 0,73—0,75 0,75—0,76 0,76—0,78 0,78—0,79 0,79—0,80
т3 0,76—0,78 0,78—0,79 0,79—0,80 0,80—0,81 0,81—0,82
т4 0,78—0,80 0,80—0,81 0,81—0,82 0,82—0,83 0,83—0,85
0,80—0,82 0,82—0,84 0,84—0,85 0,85—0,86 0,86—0,87
Меньшие значения коэффициентов вытяжки соответствуют повышенной вели-
чине радиусов закруглений на первых операциях (г = 84- 155), а большие значе-
ния — малой величине (г = 44-85).
Приведенные коэффициенты относятся к стали для глубокой вытяжки (08, ЮГ
и 15Г) и мягкой латуни.
В случае вытяжки менее пластичных металлов (стали 20—25, Ст. 2, Ст. 3,
декапированная сталь, наклепанные алюминий и латунь и т. п.) коэффициенты
вытяжки следует брать на 1,5—2% больше, а при вытяжке более пластичных метал-
лов (стали 05, 08ВГ и 10ВГ, алюминий и др.) — на 1,5—2% меньше по сравнению
со значениями, приведенными в табл. 64. В случае применения межоперационного
отжига коэффициенты вытяжки на последующих операциях можно брать на 3—
5% меньше.
170
ВЫТЯЖКА
При вытяжке на многопозиционных прессах рекомендуется некоторое смяг-
чение коэффициентов вытяжки, что может привести к появлению лишнего пере-
хода, но не отразится на производительности пресса.
В связи с наблюдающейся тенденцией постепенного улучшения металлурги-
ческими заводами качества листового проката приведенные в табл. 64 коэффициенты
вытяжки могут быть в дальнейшем ужесточены.
Количество последующих операций определяется принятыми коэффициентами
вытяжки и предварительно находится по формуле
1g 4 — lg(«iQ)
lgm2
где п — количество операций вытяжки;
dn — диаметр готовой детали в мм;
D — диаметр заготовки в мм;
т2 — коэффициент вытяжки на второй и последующих операциях.
При технологических расчетах процессов вытяжки зачастую требуемые раз-
меры изделия не совпадают с рассчитанными по коэффициентам. В этом случае
необходимо выравнять деформации по операциям, а коэффициенты вытяжки откор-
ректировать в сторону увеличения.
Количество операций вытяжки цилиндрических деталей без фланца может
h
быть найдено по табл. 65 в зависимости от требуемой глубины вытяжки -j-, отно-
5
сительной толщины заготовки -^-«100 и относительного радиуса закругления
г
матрицы .
О
Таблица 65
„ „ h
Наибольшая относительная глубина вытяжки для цилиндрических
деталей без фланца (в мм)
Количество операций вытяжки „ h Глубина вытяжки — при относительной толщине заготовки 100 (в %)
2—1,5 1,5—1,0 1,0-0,5 0,5—0,2 0,2—0,06
1 0,94—0,77 0,84—0,65 0,70—0,57 0,62—0,5 0,52—0,45
2 1,88—1,54 1,60—1,32 1,36—1,1 1,13—0,94 0,96—0,83
3 3,5—2,7 2,8—2,2 2,3—1,8 1,9—1,5 1,6—1,3
4 5,6—4,3 4,3—3,5 3,6—2,9 2,9—2,4 2,4—2,0
5 8,9—6,6 6,6—5,1 5,2—4,1 4,1—3,3 3,3—2,7
Приме ч а н и е. Большие значения h — соответствуют увеличенным радиу-
сам закруглений на первых операциях (от г = 8S для •100 = 2 — 1,5 до г = 15S
5 для —.100 = ^4 - 8S). 0,10^, а меньшие значения — уменьшенным радиусам закруглений (г т
171
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
---------------------------«---------
На рис. 123 приведено сопоставление логарифмических деформаций (см. стр. 131)
при вытяжке цилиндрических деталей за три операции [257]. Этот рисунок наглядно
поясняет физический смысл многооперационной вытяжки — введение в очаг дефор-
мации новых недеформированных участков заготовки и уменьшение полученного
утонения на последующих операциях в результате тангенциального сжатия.
В рассматриваемом примере степень деформации распределена по операциям
не наилучшим образом — недостаточна степень вытяжки на первой операции и
Рис. 123. Деформации при многооперационной вытяжке
несколько завышена на последующих. Вследствие этого на третьей операции полу-
чено слишком большое утонение в опасном сечении (точка С3) — утонение металла
здесь почти достигает величины деформации в радиальном направлении. Иначе
говоря, удлинение материала на закруглении происходит за счет утонения мате-
риала. В то время как утонение материала в опасных сечениях резко возрастает,
утолщение края вытяжки увеличивается незначительно.
Перемещение точек F указывает на увеличение длины образующей (удлинение
в радиально-осевом направлении), в рассматриваемом примере равное 5,5 мм, что
значительно меньше увеличения высоты вытяжки, составляющего 31 мм<.
Последующие операции вытяжки в случае относительно малой толщины мате-
(5 \
-г- < 2 ) производятся с прижимом, а в случае относительно большой тол-
“1 /
щины > 2 } —без прижима заготовки.
Пример. Рассчитать количество операций и размеры переходов для вытяжки
цилиндрической детали наружным диаметром 92 мм и высотой 202 мм из стали 08
толщиной 2 мм.
172
ВЫТЯЖКА
Расчетный диаметр по средней линии составляет 90 мм.
Находим припуск на обрезку по табл. 51. Для отношения -^- = 2,4 величина
припуска равна 8 мм. Таким образом, высота детали с припуском на обрезку состав-
ляет h = 210 мм.
Подсчитываем диаметр заготовки
и h — 210 мм D * 290 мм.
Находим относительную толщину
D по формуле 1 табл. 50; для d = 90 мм
5
заготовки 100 = 0,69.
По табл. 64 (третья колонка) нахо-
дим коэффициенты вытяжки /и1=0,54;
т2 = 0,77; т3 = 0,80; т4 = 0,82.
Рис. 125. Образование складок при глубо-
кой вытяжке
/
d2< = 0,77-157 = 121 мм;
= 90 мм (задано);
Рис. 124. К расчету процесса вытяжки
Диаметры переходов по средней линии
di = 0,54-290 = 157 мм;
d3 = 0,8-121 = 97 мм;
коэффициент четвертой вытяжки т4 = — 0,93, вместо 0,82 по табл. 64.
Последняя операция вытяжки получается недогруженной. Следовательно,
необходимо выравнять степень деформации по операциям и откорректировать коэф-
фициенты вытяжки в сторону некоторого их увеличения.
Принимаем откорректированные коэффициенты вытяжки: т1 = 0,55; т2 — 0,8;
т = 0,82; т4 = 0,85.
Окончательные диаметры переходов по средней линии
dr = 0,55-290 = 160 мм; d2 = 0,8-160 = 128 мм;
d3 = 0,82-128 = 105 мм; d4 = 0,85-105 = 90 мм.
Для облегчения процесса вытяжки принимаем на первых трех операциях форму
переходов со скосом у дна (рис. 124), а на последней операции — цилиндра с тре-
буемым радиусом закругления.
По формуле 15 табл. 50 или по формулам табл. 68 подсчитываем пооперацион-
ную высоту вытягиваемых деталей: = 102 мм; h2 = 130 мм; h3 — 170 мм;
/ц = 210 мм.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
173
Результаты полученных подсчетов являются исходными данными для проекти
рования штампов, а также для определения усилия вытяжки и выбора пресса.
Приведенные в табл. 64 величины коэффициентов первой вытяжки относятся
к способу вытяжки с прижимом-складкодержателем.
Применение складкодержателя вызывается необходимостью предотвращения
образования складок, возникающих в результате потери устойчивости заготовки
при глубокой вытяжке (рис. 125).
Однако для процесса вытяжки прижим заготовки нежелателен, так как он уве-
личивает вредное сопротивление трения, а следовательно, растягивающие напряже-
Рис. 126. Профиль матричного отверстия при вытяжке без прижима: а—конический;
б — криволинейный (эвольвента); в — криволинейный с закругленными рисками
ния в опасном сечении, и ухудшает условия вытяжки. Кроме того, складкодержа-
тель усложняет конструкцию штампа и удорожает его.
Таким образом, необходимость применения прижима складкодержателя
зависит от потери устойчивости заготовки при вытяжке, которая, в свою очередь,
зависит от степени деформации (коэффициента вытяжки), относительной толщины
заготовки и геометрии вытяжной матрицы.
В ряде случаев вытяжка может быть произведена без прижима.
В табл. 66 приведены приближенные данные, характеризующие возможности
применения вытяжки без складкодержателя.
Таблица 66
Пределы применения вытяжки с прижимом и без прижима заготовки
Способы вытяжки Относительная $ толщина —«100% Коэффициент вытяжки
mi т2
Вытяжка с прижимом 2—0,05 0,46—0,6 0,73—0,8
Вытяжка без прижима >5—1,0 0,50—0,8 0,78—0,9
При вытяжке без прижима-складкодержателя применяют матрицы конической
или криволинейной формы — по эвольвенте (рис. 126). В последнем случае дости-
жима более высокая степень деформации.
Имеются указания в литературе об успешном применении матриц с волнистой
поверхностью эвольвентного профиля (рис. 126, в), которая способствует лучшему
удержанию смазки.
В табл. 67 приведены предельно допустимые коэффициенты вытяжки для случая
вытяжки без складкодержателя в матрице конической формы с углом 60® при раз-
„ о ^2
личной относительной толщине заготовки и различном отношении .
174
ВЫТЯЖКА
Таблица 67
Предельная (наименьшая) величина коэффициентов вытяжки
в случае вытяжки без складкодержателя в штампе с конической
матрицей
Отношение d2 di s Коэффициенты при относительной толщине заготовки -^—100
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0
0,6 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58
0,7 0,58 0,60 0,62 0,64 0,66
0,8 0,66 0,68 0,70 0,72 0,75
d2
~-----отношение нижнего диаметра конуса матрицы к верхнему.
На последующих операциях вытяжка без прижима применяется значительно
чаще. Этому способствует повышенная жесткость и устойчивость заготовки цилин-
дрической формы, получившей упрочнение на первой операции вытяжки. Точные
пределы вытяжки без прижима на последующих операциях еще не установлены.
Практически освоена вытяжка без прижима на последующих операциях с коэф-
фициентами вытяжки т2 = 0,78—0,80 при относительной толщине материала
Q
-^->0,025.
Вытяжка без прижима должна найти применение при изготовлении цилиндри-
ческих и даже квадратных изделий без фланца из относительно толстого металла.
В мелкосерийном производстве может оказаться целесообразным введение
дополнительной операции вытяжки в случае перехода на вытяжку без прижима
и применения простых и дешевых штампов.
При технологических расчетах многооперационной вытяжки наряду с опреде-
лением количества и последовательности операций необходимо подсчитать высоту
вытяжки на каждой операции. Эти данные необходимы для конструирования штампа,
а также для определения величины рабочего хода и закрытой высоты пресса.
В табл. 68 приведены формулы для подсчета высоты цилиндрических деталей
(глубины вытяжки) на каждой операции, основанные на принципе равенства пло-
щадей поверхности изделия и заготовки [239]. Так как высота вытяжки зависит
не только от диаметра заготовки и диаметра детали (коэффициента вытяжки), но также
и от геометрической формы дна, то расчетные формулы установлены для деталей
шести разных типов.
При выводе расчетных формул приняты следующие условия и допущения:
1) для цилиндра с плоским дном принято г = 0;
2) для цилиндра с закруглениями у дна радиусы их взяты равными
3) для цилиндра со скосами у дна их катеты приняты равными
di d-2 d$ . _ .-0
«1 =---2— > = —^2— ’ a ~
(закругления у скосов не учитываем);
Таблица 68
Формулы для подсчета пооперационной высоты вытяжки деталей цилиндрической формы [239]
Тип Форма детали Операция вытяжки Формулы
1 Цилиндр с плоским дном и малым радиусом закругления 1-Я а- II о ьэ СЛ *4 з <3 в. н*
а> 2-я ft2 = 0,25 \ tTlitTl2 / или fti = -^--bO,25(’A__d2\ т2 \ т2 /
1 ——а. \ I _1
п-я лл = 0,25 ( ———- - dn \ \ т^/П2 . . . Щц / или hn = + о,25 (^=2-— zn„ ' \ тп п)
2 Цилиндр с большим ради- усом закругления у дна 1-я Й! = 0,25 (- d! \ + 0,43 (dx + 0.32rj) \
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Продолжение табл. 68
Тип Форма детали Операция вытяжки Формулы
2 Цилин усом зак 0! др с большим ради- ругления у дна 2-Я h2 = 0,25 ( - d2 ) + 0,43 4 (d2 + 0,32г2) • \ Ш1/Тг2 / «2 или, при Гх == г2 — Г. h2 = -^~ + 0,25 (±--dA- 0.43 4- (di - d2)
у
П-Я = °'25 ( -^ D- m-~dn}+ 0,43 4- <dn + 0,32rnl \ tTl 1 tTl 2 • . • tTlfi / dfi или, при r1 rn = r, hn = + °-25 (-^T~ - d"} - °’43 -7Г (A>-> - \ mn / dn
1 -
3 Цилиндр со скосом у дна 1-Я h\ — 0,25 ( dj'j 4~ 0,57 (dj 4- О,86д0 \ ib / «j
6) 2-Я h2 = 0,25 (- d2\ + 1,574. (d2 + 0,?6a2) \ tn 1 tn2 / u2 или, при — a2 — a, h^-^-+°-25 - <4 - 0,57 4 ~ d2) iii2 \ tn2 / u2
се I
- 4 <3 0L - J.
п-я hn = °’25 ( m mD m ~dn)+ 0.57 4-(<*n + 0,86an) \ tnitn2. . . tnfi / dn или, при аг = an — a, hn = + 0,25 - dn) - 0,57 4 (d,,., - dn) rnn \ tnn / an
вытяжка
ht =0,25 —
ГЩ
D /г2 = 0,25—— mlm2 или л2 = А_ тг
D ' Пп = 0,25 1 т1т2. . . пгп или тп
hi = 0,25 (— -dA-^ + S
/г2 = 0,25 f — dA-^- + S \ т1т2 2/ S2
/г„ = 0,25 ( ° dn) ~ + S \ т^т^,. • nin / Sn
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Продолжение табл. 68
Тип
Форма детали
Операция
вытяжки
Формулы
Цилиндр с широким флан- 1»я
цем
hx = 0,25
+ 3,44г,
di
Обозначения:
ВЫТЯЖКА
D — диаметр заготовки;
du d2, . . dn — пооперационные диаметры детали;
гь • • •> гп — пооперационные радиусы закруглений у дна;
а2, • • ап— пооперационные размеры скосов;
/Hi, т2, . . ., тп — пооперационные коэффициенты вытяжки;
S, S2, . . Sn — толщина заготовки и пооперационные толщины стенок детали;
dep — диаметр фланца.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
179
4) для цилиндра с широким фланцем радиусы закруглений у дна и фланца
приняты одинаковыми;
5) для всех форм (кроме цилиндра с утоненными стенками) изменение толщины
материала не учитывается, что в большинстве случаев несколько увеличивает фак-
тическую высоту вытяжки против расчетной.
Высота вытяжки h должна включать необходимый припуск на обрезку неров-
ного края; следовательно, диаметр заготовки D должен быть подсчитан с учетом
припуска на обрезку.
При вытяжке деталей, не требующих большой точности размеров, подсчет про-
изводится по наружным размерам детали. В случае более точной вытяжки неболь-
ших деталей, учитывая утонение материала, подсчет производят по внутренним
размерам; при вытяжке материала толщиной свыше 1 мм подсчеты производятся
по средней линии толщины стенок.
Многооперационная вытяжка при г = 0 практически не применяется. Радиус
закругления, близкий к нулю, получается только после операции калибровки.
С некоторой погрешностью формулы, соответствующие типу 1 (табл. 68), можно
применять для деталей с малым радиусом закругления у дна. При этом припуск
на обрезку можно не учитывать, так как вследствие принятого допущения (г = 0)
диаметр заготовки получается несколько увеличенным.
Ниже приведены табл. 69, 70 и 71, позволяющие найти высоту вытяжки по
заданным диаметру заготовки и коэффициенту вытяжки без каких-либо подсчетов
по формулам. В практике редко встречаются случаи, когда одна и та, же форма дна
сохраняется во всех операциях. Обычно в процессе многооперационной вытяжки
происходит изменение формы дна.
Некоторые наиболее распространенные случаи многооперационной вытяжки
показаны на рис. 127. Приведем указания по определению высоты вытяжки по опе-
рациям с применением таблиц для этих случаев.
Случай /: высота h± находится по табл. 70 (слева); высота h после калибровки
определяется по чертежу детали с припуском на обрезку и проверяется по табл. 69.
Случай //: высоты hr и Л2 находятся по табл. 70, a h — по чертежу детали
с припуском на обрезку и проверяется по табл. 69 (низ).
Случай ///: высота hr находится по табл. 71 (слева), Л2 — по табл. 70 (справа),
a h — по чертежу детали с припуском на обрезку и проверяется по табл. 69 (низ).
Случай IV: высоты и й2 находятся по табл. 71, a h — по формулам для 3-й
вытяжки, тип 6 (табл. 68).
В других случаях многооперационной вытяжки высота по операциям опреде-
ляется по формулам табл. 68 аналогично рассмотренному.
При пользовании приведенными выше формулами коэффициенты вытяжки
должны соответствовать допустимым. Их следует выбирать в зависимости от отно-
сительной толщины заготовки по табл. 64.
Следует предостеречь от применения многооперационной вытяжки высоких
цилиндрических (трубчатых) деталей малого диаметра, которые более целесооб-
разно изготовлять вытяжкой с утонением стенок, так как этот способ требует мень-
шего количества операций. В ряде случаев такие детали целесообразно изготовлять
методом холодного выдавливания (прессования, см. гл. V), при котором требуются
одна-две операции.
Обратная вытяжка (с выворачиванием)
Обратная Вытяжка представляет собой в большинстве случаев соединение двух
операций вытяжки, выполняемых за один рабочий ход пресса, причем вторая вы-
тяжка происходит в направлении, обратном первой, и сопровождается выворачи-
ванием заготовки. При этом можно получить высокую степень деформации.
Этот способ применяется главным образом для вытяжки деталей крупных или
средних размеров при относительной толщине заготовки — • 100 > 0,25.
180
ВЫТЯЖКА
Калибровка
7-я вытяжка
Калибровка
Рис. 127. Различные случаи многооперационной вытяжки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
181
Таблица 69
Высота цилиндрических деталей (в мм) с малым радиусом закругления
(табл. 68, эскиз а)
Диаметр заготовки в мм Высота детали hi на 1-й операции при коэффициенте вытяжки mi
0,45 0,48 0,50 0,53 0,55 0,58 0,60
30 13 12 11 10 9,5 9
40 18 16 15 14 13 12 —
50 22 20 19 17 16 15 —
60 26 24 22 20 19 18 —
70 31 28 26 24 22 20 19
80 35 32 30 27 26 23 22
90 40 36 34 *30 29 26 24
100 44 40 37 34 32 29 27
120 — 48 45 40 38 35 32
150 — 60 55 50 48 44 40
180 — 72 67 60 58 52 50
200 — 80 75 68 64 58 55
Продолжение табл. 69
Диаметр заготовки в мм Высота детали h2 на 2-й операции при коэффициентах вытяжки mi>m2
0,45-0,72 0,48-0,73 | 0,5-0,75 0,53-0,76 0,55-0,78 0,58-0,79 0,6-0,8
30 -20 19 17 16 14,5 13
40 27 25 23 21 19 17 —
50 34 31 28 26 24 22 —
60 40 38 34 31 29 26 —
70 47 44 40 36 34 30 28
80 54 50 46 42 39 35 32
90 60 57 51 47 43 39 36
100 67 63 57 52 48 43 40
120 — 76 68 63 58 52 48
150 — 95 85 78 72 65 60
180 — 115 100 95 87 78 72
200 — 125 115 105 96 86 1 80 1
182
ВЫТЯЖКА
Высота цилиндрических деталей (в мм) с большим
Диаметр заготовки в мм Высота деталей на 1-й операции при коэффициенте вытяжки пи
0,45 0,48 0,50 0,53 0,55 0,59 0,60
30 14 13 12 11 10,5 10
40 19 : 17 16 15 14 13 —
50 23,5 21,5 20,5 17,5 16,5 15,5 —
60 28 26 24 22 21 20 —
70 33 30 28 26 24 22 21
80 37 34 32 29 28 25 24
90 42,5 38,5 36,5 32,5 32 29 27
100 47 43 40 37 35 32 30
120 — 52 49 44 42 39 36
150 — 65 60 ’ 55 53 49 45
180 — 77 72 65 63 57 55
200 — 86 81 74 70 64 61
Высота цилиндрических деталей (в мм)
Диаметр Высота детали hx на 1-й операции при коэффициенте вытяжки tnt
заготовки 1
в мм 0,48 0,50 0,53 0,55 0,58 0,60 1 0,62
120 53 50 45 43 40 37
150 66 61 56 52 50 46 —
180 79 74 67 65 59 57 —
200 88 83 76 72 66 63 58
250 НО 103 95 90 83 '78 73
300 132 122 114 108 98 92 86
350 154 144 134 126 116 108 102
400 176 166 152 144 132 123 115
450 198 184 172 162 148 140 130
500 220 205 190 180 165 155 145
550 242 226 210 198 182 172 160
600 264 244 228 216 200 185 173
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
183
Таблица 70
радиусом закругления у дна (табл. 68, эскиз б)
Высота детали h2 на 2-й операции при коэффициентах вытяжки mi-m2
0,45-0,72 0,48-6,73 0,5-0,75 0,53-0,76 0,55-0,78 0,58-0,79 0,6-0,8
21 20 18 16 15,5 14
28 26 24 22 20 18 —
36 33 30 28 26 24 —
42 40 36 33 31 28 —
49 46 42 38 36 32 30
57 53 49 45 41 38 35
63 60 54 50 46 41 39
70 66 60 55 51 46 43
— 80 72 67 62 56 52
— 100 90 83 77 70 65
— 120 106 100 93 84 78
132 122 112 102 92 86
Таблица 71
со скосами у дна (табл. 68, эскиз в)
Высота детали h2 на 2-й операции при коэффициентах вытяжки тг-т2
0,48-0,73 0,5-0,75 0,53-0,76 0,55-0,78 0,58-0,79 0,6-0,8 0,62-0,82
81 73 68 63 57 53 —
102 92 85 79 72 67 —
123 108 103 95 86 80 —
134 124 114 105 95 89 83
170 154 141 131 118 111 104
203 184 169 157 143 133 123
235 215 197 183 165 155 145
270 245 226 210 , 190 177 165
303 275 253 235 212 200 185
336 306 281 261 236 221 206
370 337 309 287 260 243 227
405 367 337 315 285 265 247
184
ВЫТЯЖКА
На рис. 128 показана последовательность вытяжки с выворачиванием (этапы а,
б, в) на прессе двойного действия крупной детали из стальной заготовки диаметром
965 мм и толщиной 2,5 мм.
На рис. 128, в справа показано изменение толщины материала по высоте вы-
тяжки, достигающее в опасных сечениях (точки В и С) — 10%, а у края детали
4-30%.
Усилие вытяжки в данном случае составляет 200—250 тс. Усилие прижима 120—
150 тс. Усилие нижнего прижима-выталкивателя 70—100 тс.
Скорость вытяжки v = 100 мм/сек.
Рис. 128. Процесс вытяжки
с выворачиванием
Рис. 129. Схема штампа для вытяжки с выворачиванием
На рис. 129 изображена схема штампа для вытяжки с выворачиванием на прессе
двойного действия. Справа показаны последовательные стадии формоизменения
заготовки (а — ё).
Обратную вытяжку деталей средних размеров иногда производят одновременно
с вырубкой кружка, для чего в конструкцию штампа вводится вырубная матрица,
устанавливаемая над вытяжной.
В ряде случаев вытяжка с выворачиванием применяется и для одной после-
дующей операции вытяжки, с целью увеличения растягивающих и уменьшения сжи-
мающих напряжений. Это наиболее целесообразно при вытяжке деталей со сфери-
ческим и коническим дном, а также деталей параболической или криволинейной
формы.
Вытяжка с выворачиванием применяется также для изготовления двухстенных
полых деталей.
Для вытяжки с выворачиванием требуется пресс с большой величиной хода
(/i2> 2/ix по рис. 129).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
185
Технологические расчеты при вытяжке цилиндрических деталей
с широким фланцем
Технологические расчеты вытяжки цилиндрических деталей с фланцем имеют
ряд отличительных особенностей.
При вытяжке деталей с широким фланцем следует строго соблюдать основные
правила
1. В первую операцию вытягивается деталь с заданным по чертежу диаметром
фланца (с прибавлением припуска на обрезку).
2. В последующих операциях производится перераспределение металла вытя-
нутой цилиндрической части заготовки путем увеличения высоты и уменьшения
диаметра вытяжки без деформирования фланца, полученного в первой операции,
и без изменения его диаметра.
3. В первой операции в матрицу должно
быть втянуто столько металла, сколько требуется
для образования окончательно вытянутой части
изделия и металла, обратно посаженного на пло-
скость фланца в последующих операциях (нахо-
дится подсчетом и графическим построением).
При вытяжке деталей с широким фланцем
(рис. 130) обычный коэффициент первой вытяжки
d
т — не дает правильного представления
об общей степени деформации, так как эта зависи-
мость сохраняется при любой глубине вытяжки
из заготовки диаметром D и может быть отне
Рис. 130. Вытянутая деталь с ши-
роким фланцем
сена к любому промежуточному положению.
При одном и том же диаметре вытягиваемого
изделия d и одном и том же диа-
метре заготовки D величина указанного коэффициента вытяжки одинакова как
для детали с фланцем, так и без фланца, в то время как степень деформации при
вытяжке детали с фланцем значительно меньше, чем у детали без фланца. Приме-
нять эти коэффициенты для расчета первой вытяжки деталей с фланцем не следует
потому, что они применимы лишь при условии полной вытяжки фланца в цилиндри-
ческую поверхность детали, что не осуществляется при вытяжке деталей с фланцем.
В крайнем случае при их применении необходимо вводить соответствующие
поправки.
В технологических расчетах вытяжки деталей с широким фланцем более целе-
сообразно пользоваться такими показателями или коэффициентами, которые пол-
ностью соответствовали бы осуществляемой степени деформации.
В качестве такого показателя автором предложен условный коэффи-
циент первой вытяжки, представляющий собой отношение диаметра
вытянутой части d к диаметру той заготовки, которая понадобилась бы для изго-
товления стакана диаметром d и высотой h
_ d
D
Диаметр условной заготовки находится изложенными выше методами (см.
табл. 50)
Приближенно (пренебрегая радиусами закруглений) условный коэффициент
вытяжки равен
d
|/"d2 +
186
ВЫТЯЖКА
а более точно, с учетом радиусов закруглений у фланца и дна,
______________________1______________________
]/'+44+4(’,+т-1Н’
где h — высота цилиндрической части детали.
Так как величина возможной степени деформации (или глубина вытяжки)
зависит от величины фланца, то и предельно допустимая величина условного коэф-
•
фициента первой вытяжки зависит от относительной величины фланца Кроме
того, как и при вытяжке деталей без фланца, величина коэффициентов вытяжки
зависит от относительной толщины заготовки, определяющей большую или мень-
шую устойчивость фланца.
В табл. 72 приведены оптимальные значения условных коэффициентов первой
вытяжки деталей с фланцем при различной относительной величине фланца в зави-
симости от относительной толщины заготовки.
Таблица 72
Оптимальная величина условных коэффициентов первой вытяжки деталей
с фланцем (для стали 10)
Отношение аФ d Условные коэффициенты первой вытяжки т при относительной s у толщине заготовки — 100
2—1,5 1,5—1,0 1,0—0,5 0,5—0,2 0,2—0,06
До 1,1 0,46—0,50 0,50—0,53 0,53—0,55 0,55—0,58 0,58—0,60
1,5 0,52—0,56 0,56—0,58 0,58—0,60 0,60—0,62 0,62—0,64
2,0 0,58—0,62 0,62—0,64 0,64—0,66 0,66—0,68 0,68—0,70
2,5 0,65—0,68 0,68—0,70 0,70—0,73 0,73—0,75 0,75—0,78
2,8 0,70—0,74 0,74—0,78 0,78—0,80 0,80—0,82 0,82—0,85
При диаметре фланца, близком к диаметру вытяжки (йф & d), условные коэф-
фициенты вытяжки соответствуют коэффициентам первой вытяжки цилиндрических
деталей без фланца (см. табл. 64).
Для промежуточных значений следует брать промежуточные величины
условных коэффициентов вытяжки.
Оптимальная величина условных коэффициентов вытяжки позволяет решить
вопрос о возможности вытяжки детали с фланцем в одну или несколько операций.
Если по чертежу готовой детали условный коэффициент вытяжки для цилин-
дрической части находится в указанных табл. 72 пределах или больше их, то такая
деталь может быть вытянута в одну операцию.
Если же коэффициент вытяжки меньше указанных в таблице для соответствую-
Дф S
щих значений -у и у-100, то необходима вытяжка в несколько операций.
При этом первая операция вытяжки должна быть несколько большего диаметра dlt
но при том же наружном диаметре фланца с тем, чтобы при меньшем отношр-
* ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
187
с1ф
нии — условный коэффициент вытяжки не был меньше приведенных в табл. 72.
Вторым условием является равенство полной поверхности детали, вытянутой на
первой операции, площади поверхности плоской заготовки. Из этого условия нахо-
дится высота вытяжки.
Наряду с оптимальными значениями условных коэффициентов первой вытяжки
деталей с фланцем приводим приблизительно соответствующие им по степени дефор-
Z
мации значения обычных коэффициентов первой вытяжки т1 = с градацией
по относительной величине фланца (табл. 73).
Наименьшие величины коэффициентов первой вытяжки
„ . / di \
для цилиндрических деталей с фланцем ( \
Таблица 73
Относитель- ный диаметр фланца “ф d Величины коэффициентов пи при относительной толщине заготовки •4-
2—1,5 1,5—1,0 1,0—0,5 0,5—0,2 0,2—0,06
До 1,1 0,50 0,53 0,55 0,57 0,59
1,3 0,49 0,51 0,53 0,54 0,55
1,5 0,47 0,49 0,50 0,51 0,52
1,8 0,45 0,46 0,47 0,48 0,48
2,0 0,42 0,43 0,44 0,45 0,45
2,2 0,40 0,41 0,42 0,42 0,42
2,5 0,37 0,38 0,38 0,38 0,38
2,8 0,33 0,34 0,34 0,35 0,35
Из сопоставления табл. 72 и 73 видно, что предельно допустимые величины
di
коэффициентов первой вытяжки т1 = не увеличиваются, а уменьшаются по мере
увеличения размеров фланца. Это не находится в противоречии с физическим
смыслом этих коэффициентов вытяжки, так как постепенное уменьшение вели-
чины коэффициентов первой вытяжки в табл. 73 отнюдь не означает увеличения
степени деформации, а является результатом увеличения размеров фланца и умень-
„ d т-т г?
шения численной величины отношения Причины этого были приведены выше
(см. стр. 185).
При первой вытяжке цилиндрических деталей с фланцем степень деформации
. * h
может быть выражена также через наибольшую относительную глубину вытяжки
(табл. 74).
„ аФ Г S ,,
Если деталь с заданными отношениями —т-, и -уг- имеет большую относи-
а 8 и
тельную глубину чем указано в табл. 74, то она не может быть вытянута за одну
188
ВЫТЯЖКА
Приближенные значения относительной глубины
„ h -
первой вытяжки цилиндрических деталей с фланцем
Таблица 74
Относитель- ный диаметр фланца Лф d Значения - ~ при относительной толщине заготовки в % Ю0^
2—1,5 1,5—1,0 1,0—0,5 0,5—0,2 0,2—0,06
До 1,1 0,90—0,75 0,82—0,60 0,70—0,57 0,62—0,50 0,52—0,45
1,3 0,80—0,65 0,72—0,56 0,60—0,50 0,53—0,45 0,47—0,40
1,5 0,70—0,58 0,63—0,50 0,53—0,45 0,48—0,40 0,42—0,35
1,8 0,58—0,48 0,53—0,42 0,44—0,37 0,39—0,34 0,35—0,29
2,0 • 0,51—0,42 0,46—0,36 0,38—0,32 0,34—0,29 0,30—0,25
2,2 0,45—0,35 0,40—0,31 0,33—0,27 0,2§—0,25 0,26—0,22
2,5 0,35—0,28 0,32—0,25 0,27—0,22 0,23—0,20 0,21—0,17
2,8 0,27—0,22 0,24—0,19 0,21—0,17 0,18—0,15 0,16—0,13
П р и м е ч а н и е. Большие значения соответствуют ; увеличенным радиусам за-
кругленйй Тей- г = 10 4-125 для — 100 = 2 — 1,5 до г = 2( >4-255 для -100 =0,2 —
— 0,06|. Меньшие значения соответствуют уменьшенным радиусам закруглений у дна
• и фланца (г 4 4- 85).
операцию. В этом случае необходимо производить первую вытяжку увеличенного
диаметра при одновременном получении требуемого наружного диаметра фланца.
Следовательно, вытяжка должна быть осуществлена при меньшем отношении
причем относительная глубина вытяжки не должна превышать указанной в табл. 74
величины.
Дальнейшие операции вытяжки деталей с фланцем заключаются в перетяжке
цилиндрической части в цилиндр меньшего диаметра без изменения наружного
размера фланца (рис. 131). Следовательно, на последующих операциях вытяжка
должна быть произведена на такую глубину, чтобы фланец, полученный в первую
операцию, не вытягивался, а наружный размер его не уменьшался. Из этого условия
определяется точная высота вытяжки и радиусы закруглений.
Количество последующих операций определяется необходимостью перетяжки
диаметра первой вытяжки dr в требуемый диаметр детали dn.
Технологические расчеты переходов производятся по коэффициентам вытяжки,
не зависящим от размеров фланца
Величина этих коэффициентов может быть взята равной коэффициентам вытяжки
цилиндрических деталей без фланца (см. табл. 64).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
189
Однако для построения технологических переходов одного расчетного изме-
нения диаметра вытяжки недостаточно.
Условие неизменности наружного размера фланца и недопустимости растягиваю-
щих напряжений на последующих операциях требует тщательного подсчета пере-
распределения металла по переходам.
Основой подсчета является постоянство объема
или площади поверхности металла заготовки
F = fe + /ф + [пл = Fl + [пл = const,
где FT — площадь поверхности металла, втягиваемого в матрицу на 1-й операции.
Эта поверхность в процессе вытяжки постепенно уменьшается и составляет:
на 1-й вытяжке
F1 — fe fФ>
на 2-й вытяжке
на 3-й вытяжке
^ = (е + ^-[ф,
на последней n-й вытяжке Fn = fe
Здесь fnJl — площадь поверхности плоского
фланца на первой операции;
fe — площадь поверхности вытяну-
той части готовой детали;
[ф — площадь поверхности части
фланца, втянутого на первой
операции в матрицу для возможности вытяжки увеличенного
диаметра > d, равная [ф= F — (fe + fn^
п — число операций вытяжки.
В случае многооперационной вытяжки деталей с фланцем из относительно
толстых заготовок ^-—100 > 2^, у которых на последующих операциях вытяжки
происходит небольшая посадка металла и утолщение фланца, расчетное количество
металла, втягиваемого в матрицу на первой операции вытяжки, увеличивается
на 3—5%.
После установления коэффициентов вытяжки и определения количества опе-
раций находят последовательность изменения диаметров вытяжки, одновременно
устанавливая постепенно уменьшающиеся радиусы закруглений.
Подсчет равномерного перераспределения металла, производимый на основе
неизменности объема металла, сводится к определению высоты (глубины) вытяжки
на каждом переходе (операции). При этом подсчет поверхности производится по
средней линии толщины заготовки.
Поверхность каждого перехода разбивают на элементы, имеющие геометрически
простую форму поверхности, и подсчитывают их площади по формулам, приведен-
ным в табл. 49.
Искомой величиной является высота (глубина) вытяжки, которую находят, прирав-
нивая сумму площадей элементарных поверхностей площади поверхности заготовки.
Так, для детали диаметром dn, показанной на рис. 131, сумма площадей состав-
ляет
2 fn=“г [4 ~ (d«+2г«)2]+[2я (d« +2г^Гп ~ 8r«] + ndn (hn - 2г«)+
+ Т" [2л {dn - 2гп) + 84] + -J- (dn - 2гп)2 =
190
ВЫТЯЖКА
Однако совсем не обязательно производить все эти подсчеты.
Определив диаметры вытяжек и выбрав радиусы закруглений, глубину вытяжки
можно найти непосредственно по конечным формулам:
-----ф178--------
S=4mm
для первой вытяжки
D2 — dl
+ «Л,
для и-й вытяжки
Операция / Операция 5
D2-d2.
hn==~4d^+()iS^
где hu . . ., hn — полная высота
деталей (от дна до фланца).
Рис. 132. Последовательность вытяжки детали
с фланцем
Операция 8
Рис. 133. Последовательность вы-
тяжки детали с наклонным фланцем
Приравнивая площади поверхности по операциям Fv F2, F3 между собой,
можно выразить глубину последующей цилиндрической вытяжки через известную
глубину предыдущей
h2 = 4- Л, - 0,86 г^~г^.
d2 1 d2
или
ft, = + о,86г2>
/Иг
соответственно (кроме п = 1)
=-----------------F 0,86гп,
где та и тп — коэффициенты вытяжки на соответствующих операциях.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
191
Указанные формулы действительны для цилиндрической формы переходов
при условии равенства радиусов закруглений у дна и фланца. В случае разной вели-
чины радиусов закруглений расчетные формулы приобретают следующий вид:
D2 — dd, Г / г1ф — rld \ _"1
=-----~ [°’14 “ °’43] ’
D2 — dl Г / r„(h — г „л \ 1
hn ~-----4сЦ-----(гпф гпд) |_0> 14 j — 0,43j .
Сумма площадей элементарных поверхностей может быть подсчитана по схеме,
в которой высота h относится только к цилиндрической части, а не к полной высоте
вытяжки (см. табл. 50). Но в этом случае конечные расчетные формулы для опре-
деления h получаются более сложными.
Операция 1 Операция 0
Если же геометрическая форма вытяжки более сложная, например полусфери-
ческая, коническая, ступенчатая или иная, подсчет перераспределения металла
производят по геометрическим формулам элементов поверхности или по правилу
Гюльдена (см. стр. 147).
На рис. 132 и 134 приведены примеры последовательной вытяжки деталей
с широким фланцем без изменения его диаметра по операциям. На рис. 133 пока-
зана вытяжка деталей с наклонным (косым) фланцем.
192
ВЫТЯЖКА
Глубокая вытяжка деталей с небольшим фланцем I-у = 1,1 — 1,4 при
1^ производится обычным способом путем вытяжки на первой операции
цилиндрической заготовки без фланца, перетяжки ее на последующих операциях
с образованием конического фланца (в результате вытягивания металла из-под
конусного прижима) и правки его на плоскость.
Технологические расчеты при последовательной вытяжке в ленте
Технологические расчеты процесса последовательной вытяжки в ленте заклю-
чаются в выборе способа штамповки (однорядная или многорядная, с надрезкой
ленты или в целой ленте), в определении размеров плоской заготовки и ширины
ленты, в определении числа вытяжных переходов и их диаметров, в распределе-
нии перетягиваемого металла по отдельным переходам и подсчете высоты вытяжки
по переходам, в распределении по позициям штампа прочих переходов — калиб-
ровки, пробивки, обрезки и т. п.
Деталь
8 пер. 7 пер. 6 пер. 5 пер. У перД пер. 2 пер. 1 пер.
9 пер. 8 пер. 7 пер. 6 пер.5 пер. Ц пер. 3 пер. 2 пер. f пер
Рис. 135. Последовательность вытяжки в ленте: а — в целой ленте; б — с вы-
резкой промежутков
В результате расчетов получаем технологическую схему последовательной
штамповки, в соответствии с которой разрабатывается конструкция штампа.
Существуют два технологически различных способа последовательной вытяжки
в ленте: вытяжка в целой ленте и вытяжка с надрезкой ленты или вырезкой про-
межутков (рис. 135).
Первый способ применяется при вытяжке мелких деталей из относительно
толстого и пластичного материала при малой величине фланца
S >0,05d; (1,14-1,2) d,
где йф — диаметр фланца;
d — диаметр готовой детали.
Второй способ применяется при вытяжке деталей из относительно тонкого мате-
риала, а также деталей с широким фланцем: S < 0,05d; d^> l,2d.
Первый способ более экономичен по расходу материала, но применяется глав-
ным образом для многорядной вытяжки небольших цилиндрических деталей. Второй
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
193
способ дает несколько большую величину отходов, но более универсален и применим
для вытяжки деталей цилиндрической, конической, прямоугольной и сложной
формы.
Размеры заготовок при вытяжке в ленте подсчитываются различно для случая
вытяжки в ленте с надрезами и в целой ленте.
И в том и другом способе подсчет размеров заготовки и перераспределение
материала по переходам следует производить весьма точно по средней толщине
детали с учетом всех радиусов закруг-
лений.
При вытяжке с надрезкой ленты
размеры заготовок определяют, как
при вытяжке из штучных заготовок,
исходя из равенства площадей поверх-
ности заготовки и вытягиваемой детали
и принимая, что средняя толщина сте-
нок равна толщине исходной заго
товки. В этом случае применяют фор
мулы площадей элементов поверхности
(см. табл. 49) или способ подсчета,
основанный на правиле Гюльдена (см
стр. 147).
Приравнивая суммарную площадь
поверхности детали поверхности круг-
лой заготовки, находим ее диаметр
по формуле
D= 1,13 = 2,83
При вытяжке в целой ленте опре-
деляют диаметр условной заготовки,
учитывая коэффициент утонения мате-
риала, равный при однорядной вытяж-
ке а = 0,96—0,98, а при многорядной
вытяжке а = 0,92—0,95.
Так как при вытяжке в целой
ленте первая вытяжка делается не-
сколько больших размеров, чем требуется для образования готовой детали, то
диаметр условной заготовки берется больше расчетного на 8—10%
1,2 /^7=3,0
На рис. 136 приведены наиболее распространенные типы раскроя и надрезов
ленты.
Рассмотрим определение ширины ленты для этих случаев, а также для вытяжки
в целой ленте.
Фактический размер заготовки берется’ больше расчетного на величину при-
пуска b на кольцевой отход при вырезке
D3 = D + b.
Величина припуска на обрезку (на диаметр) приведена в табл. 75.
Фактическая ширина кольцевого отхода будет несколько больше расчетной
вследствие растяжения материала при вытяжке.
Ширина ленты для трех типов раскроя, приведенных на рис. 136, определяется
по следующим формулам:
для раскроя с двойным надрезом (рис. 136, а)
В = D3 4/^2»
7 Зак. 511
194
ВЫТЯЖКА
для раскроя с вырезкой промежутков (рис. 136, б)
В = Л 4- 2п2 = (14-1,05) (D + Ь) -Ь 2п2;
для раскроя с вырезкой промежутков и наружной обрезкой (рис. 136, в)
В — D3 = D ф’ Ь\
для однорядной вытяжки в целой ленте
В = Dy Ч" 2/ij = 1,ID ’Ф’
Принятые обозначения:
D — расчетный диаметр заготовки в мм;
b — припуск на обрезку в мм;
D3 — фактический диаметр заготовки.
Остальные обозначения приведены на рис. 136.
Наиболее экономичным по расходу материала и наиболее удобным в произ-
водстве является раскрой с вырезкой промежутков и наружной обрезкой (рис. 136, в).
Таблица 75
Величина диаметрального припуска на обрезку b (в мм)
Расчетный диаметр заготовки в мм Припуск при толщине ленты в мм
0,2 0,3 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0
До 10 1,2 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 — — — — —
10—30 1,2 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 3,0 — — —
30—60 1,2 1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,8 3,0 3,5 4 5
Свыше 60 — — 2,0 2,2 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5 6
Шаг подачи для вытяжки с надрезом ленты Н = D3 4~ п, а для вытяжки в целой
ленте Н = Dy.
Величина перемычек при последовательной вытяжке в ленте приведена в табл. 76.
Таблица 76
Величина перемычек при последовательной вытяжке в ленте (в мм)
Размеры заготовок D3 в мм Перемычки между деталями п Величина боковых перемычек
при вытяжке в целой ленте при вытяжке с надрезами’ или вырезами п2
До Ю 1—1,5 1 — 1,5 1,5—2
10—30 1,5—2 1,5—2 2—2,5
Свыше 30 2—2,5 2—2,5 2,5—3
В случае применения последовательно-вытяжных штампов с боковыми шаго-
выми ножами ширина ленты* соответственно увеличивается на двойную ширину
кромки, срезаемой ножом (при одном шаговом ноже — на одну ширину).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
195
Штампы с боковыми шаговыми ножами применяют в основном при ручной
подаче заготовки. При последовательной вытяжке в ленте
шаговые ножи не являются необходимыми, так как полу-
ченная на первых переходах в ленте сферическая выпуклость позволяет центри-
ровать ее по гнездам матриц следующих переходов, пока лента не дойдет до по-
стоянного или автоматического упора.
Ширина срезаемой кромки должна быть несколько больше погрешности резки
полос или допусков по ширине ленты. Ширина кромки, срезаемой шаговым ножом,
приведена в табл. 77.
Таблица 77
Ширина кромки, срезаемой боковым шаговым ножом
Толщина материала в мм Ширина срезаемой кромки в мм
До 0,5 0,6—1,0
0,5—1,2 1,0—1,5
1,5—2,5 1,5—2,0
2,5—3,5 2,0—2,5
После определения размеров заготовки и ширины ленты производят расчег
числа и диаметров вытяжных переходов.
Число вытяжных переходов при последовательной вытяжке в надрезанной
ленте определяется по допустимой степени деформации, аналогично вытяжке деталей
с фланцем, но с коррективами, учитывающими повышенную скорость вытяжки
при работе на быстроходных прессах. Для определения допустимой величины первой
вытяжки следует пользоваться условными коэффициентами первой вытяжки, пред-
назначенными для расчета вытяжки деталей с фланцем.
Величина условных коэффициентов ту— первой вытяжки применительно
L)y
к последовательной вытяжке в ленте приведена в табл. 78.
Таблица 78
Величина условных коэффициентов первой вытяжки в ленте
Относительный диаметр фланца аф d, $ Коэффициенты при относительной толщине заготовки -^—100
2—1,5 1,5—1 1—0,5
До 1,1 0,50 0,53 0,55
1,5 0,56 0,58 0,60
2,0 0,62 0,64 0,66
2,5 0,68 0,70 0,73
13:
196
ВЫТЯЖКА
Наряду с указанными коэффициентами приводим соответствующие им по сте-
пени деформации наименьшие величины коэффициентов первой вытяжки /Hj —
деталей с фланцем (табл. 79).
Таблица 79
Наименьшие величины коэффициентов первой вытяжки
для цилиндрических деталей с фланцем
йф Отношение -~- dl Коэффициенты при относительной толщине заготовки -^-100
2—1,5 1,5—1,0 1,0—0,5
1,1 0,51 0,53 0,55
1,5 0,47 0,49 0,50
2,0 0,42 0,43 0,44
2,5 0,37 0,38 0,38
Уменьшение величины коэффициента первой вытяжки с увеличением диаметра
фланца отнюдь не означает увеличения степени деформации, а является резуль-
татом увеличения размеров фланца и уменьшения численной величины отноше-
d
ния р--
Технологические расчеты первой вытяжки в ленте можно также производить
по допустимой глубине первой вытяжки, приведенной в табл. 80.
Таблица 80
Относительная глубина первой вытяжки
, \ /
в надрезанной ленте
Отношение -у- dl Глубина при относительной толщине заготовки —^—100
2-1,5 1 | 1,5—1,0 1,0—0,5
1,1 0,75 0,65 0,56
1,5 0,58 0,50 0,45
2,0 0,42 0,36 0,32
2,5 4 0,28 0,25 0,22
При технологических расчетах первой вытяжки в ле.нте не всегда приходится
пользоваться приведенными выше коэффициентами вытяжки.
В ряде случаев достаточно руководствоваться следующими указаниями.
1. Первая вытяжка в надрезанной ленте производится до получения фланца
требуемого размера, который остается неизменным на последующих переходах.
2. Большая часть поверхности заготовки должна быть втянута в матрицу первой
вытяжки. Плоской частью заготовки на первой вытяжке в некоторых случаях может
оставаться лишь припуск на обрезку и соединительные мостики с перемычками.
(5 \
— 100 > 2 ^расчетное коли-
чество металла, втягиваемое в матрицу первой вытяжки, увеличивается на 3—5%.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
197
4. Как правило, при последовательной вытяжке в ленте не следует стремиться
к уменьшению числа вытяжных переходов, так как это не приводит к увеличению
производительности. В большинстве случаев для большей надежности процесса
последовательной штамповки целесообразно смягчить расчетные коэффициенты
и ввести дополнительный вытяжной переход.
Количество последующих переходов вытяжки определяется необходимостью
перетяжки цилиндра диаметром в деталь требуемого диаметра, без изменения
наружного размера фланца.
Технологические расчеты этих переходов производятся по коэффициентам
вытяжки, не связанным с размером фланца,
Величина этих коэффициентов прйведена в табл. 81.
Таблица 81
Коэффициенты последующих вытяжек деталей с фланцем
в надрезанной ленте
Обозначения коэффициентов Величины коэффициентов при относительной толщине - ' S заготовки -^--100
2—1,5 1,5—1,0 1,0-0,5
0,73 0,75 0,76
0,75 0,78 0,79
т4 0,78 0,80 0,82
тъ 0,80 0,82 0,84
Диаметры вытяжек обычно подсчитывают по внутренним размерам переходов,
иначе говоря, по рабочим размерам вытяжных пуансонов, чего нельзя делать при
подсчете перераспределения металла по переходам.
При последовательной вытяжке в целой ленте условия вытяжки ухудшаются,
так как возникает неравномерность деформации в продольном и поперечном направ-
лениях, образование складок у края ленты и увеличение растягивающих напряже-
ний в опасном сечении. Поэтому при последовательной вытяжке в целой ленте сте-
пень деформации по переходам уменьшают, применяя большую величину коэффи-
циентов вытяжки.
В табл. 82 приведены приближенные значения допустимой глубины первой
вытяжки в целой ленте, а в табл. 83 — приближенные величины коэффициентов
последующих вытяжек в целой ленте.
Таблица 82
Допустимая относительная глубина первой вытяжки
в целой ленте
Условное отношение _ . h „ Глубина-^— при относительной толщине заготовки -^—100
Свыше 2,0 2,0—1,0 1,0—0,5
1,3 0,45 0,40 0,35
1,5 0,40 0,36 0,32
2,0 0,35 0,32 0,30
198
ВЫТЯЖКА
Таблица 83
Коэффициенты последующих вытяжек в целой ленте
Обозначения коэффициентов Величины коэффициентов при относительной толщине заготовки -jy-lOO
Свыше 2.0 2,0—1,0 1,0—0,5
т2 0,80 0,82 0,85
т3 0,82 0,84 0,87
т4 0,85 0,87 0,90
тъ 0,87 0,89 0,92
Условие неизменности наружного размера фланца при последовательной вы-
тяжке в ленте требует тщательного подсчета равномерного перераспределения
металла по переходам. Этот подсчет сводится к установлению постепенно умень-
шающихся радиусов закруглений и определению высоты (глубины) вытяжки на
каждом переходе (позиции). Так же, как и при вытяжке деталей с широким флан-
цем, основой подсчета является постоянство объема (или площади поверхности)
металла заготовки по переходам.
Площадь поверхности металла, втянутого на первой операции в матрицу,
постепенно уменьшается в процессе вытяжки (см. стр. 189).
Поверхность каждого перехода (по средней линии толщины заготовки) разби-
вают на элементы, имеющие геометрически простую форму поверхности. Затем
подсчитывают их площади по формулам, приведенным в табл. 49.
Неизвестной величиной остается высота (глубина) вытяжки, которую находят,
приравнивая сумму площадей элементарных поверхностей площади поверхности
заготовки.
Схема подсчета остается той же, что и для вытяжки деталей с широким флан-
цем (стр. 189).
Так же, как и в первом случае, совсем не обязательно производить эти геоме-
трические подсчеты.
Зная диаметры вытяжек по переходам и выбрав радиусы закруглений, глубину
вытяжки можно найти по конечным формулам:
для первой вытяжки
D2-d*
Л1 = — ф + 0,86/1,
для п-й вытяжки
«.--ТЗ^ + ОЛ.
а также по другим формулам, приведенным' на стр. 190.
Здесь hlt . . ., /г,7 — полная высота перехода (от дна до фланца).
В случае сложной формы переходов (полусферическая, коническая, ступен-
чатая) подсчет перераспределения металла производят по правилу Гюльдена
(см. стр. 147).
При вытяжке деталей без фланца или с ничтожно малым фланцем отсутствует
поверхность, втягиваемая на первой вытяжке и уменьшаемая на последующих
вытяжных переходах. Однако правило последовательной вытяжки в ленте должно
быть сохранено. При этом размеры заготовки увеличиваются на ширину техноло-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
199
гического фланца, который на первой вытяжке втягивается в матрицу, а на опера-
ции обрезки удаляется в отход. Ширина ленты должна быть соответственно увеличена.
Этот же подсчет применяется и в случае вытяжки в целой ленте, так как этим
способом в основном изготовляются детали с весьма малым фланцем.
На первой вытяжке происходит небольшое растяжение металла и увеличение
его поверхности, особенно при вытяжке в целой ленте. Этот излишне набранный
металл расходуется в дальнейшем на утолщение фланца по переходам.
Высота вытяжных переходов зависит от степени уменьшения диаметра вытяжки
и радиусов закруглений по переходам, причем их влияние взаимно противоположно:
уменьшение диаметра увеличивает, а уменьшение радиусов закругления уменьшает
высоту вытяжки (при том же количестве перераспределяемого материала и при
условии неизменяемости диаметра фланца).
В случае уменьшения радиуса закругления пуансона высота вытяжки умень-
шается на величину
Д/i = 0,43 (rj — г2),
где гг и г2 — больший и меньший радиусы закругления пуансона.
При одновременном уменьшении одинаковых радиусов закругления у дна и
фланца (без изменения диаметра) высота вытяжки уменьшится на величину
Д/i = 0,86 (/*! — г2).
Поэтому при калибровке детали, сопровождаемой резким уменьшением радиусов
закруглений, высота вытяжки заметно уменьшается.
Высота вытяжного перехода при одновременном уменьшении и диаметра и ра-
диусов закруглений определяется по формулам, приведенным на стр. 190.
При последовательной вытяжке в ленте радиусы закруглений матрицы берут
меньшей величины, чем для обычной вытяжки (табл. 84).
Таблица 84
Радиусы закруглений пуансона и матрицы
при последовательной вытяжке в ленте
Вытяжные переходы Радиусы закруглений при относительной толщине заготовки -jy--100
Свыше 2,0 2,0—1,0 1,0—0,5
Первая вытяжка (3-4) S (4-5) S (5—6) S
Последующие вы- тяжки (0,6-0,7) гп.х (0,65—0,7) (0,7-0,8)
Радиусы закруглений матрицы должны постепенно уменьшаться по переходам.
Иногда при вытяжке мелких деталей применяют одинаковые радиусы закругления
матрицы от второго до последнего вытяжного перехода с добавлением последующей
калибровки. При калибровке практически достижимо уменьшение радиуса закруг-
ления от 2 до 5 раз.
Радиус закругления пуансона в случае вытяжки деталей средних размеров
берется равным, а при вытяжке мелких деталей — несколько больше радиуса
закругления матрицы.
Первая вытяжка в последовательных штампах должна производиться с пред-
варительным прижимом заготовки к матрице, а на последующих вытяжках прижим
необходим лишь в конце хода для правки фланца.
При последовательной вытяжке достаточно жестких деталей целесооб-
разно, чтобы пружинный съемник производил заталкивание металла в матрицы,
200
ВЫТЯЖКА
а следовательно, уменьшал растягивающие напряжения в опасном сечении. В слу-
чае недостаточно жестких мнущихся деталей это недопустимо, вследствие чего
ход съемника вниз ограничивают различными способами.
При вытяжке удлиненных деталей весьма малого диаметра на последних пере-
ходах пуансоны иногда не ставят, а производят вытяжку путем вдавливания за-
готовок в матрицу прижимом по способу вытяжки с обжимом.
Отладка посдедовательно-вытяжных штампов производится путем шлифовки
(доводки) диаметра, длины и радиусов закруглений рабочей части пуансонов,
а также закруглений вытяжных матриц.
На рис. 137 приведен двухрядный раскрой ленты и технологическая схема
штампа для изготовления колпачка с лепестком. В данном случае применена ори-
гинальная угловая форма надрезов ленты, облегчающих процесс первой вытяжки.
Рис. 137. Двухрядный раскрой ленты и схема последовательной вытяжки колпачка с ле-
пестком
Пример. Рассчитать заготовку, количество переходов и их размеры для
последовательной вытяжки детали, показанной на рис. 138, а. Материал—нике-
левая лента толщиной 0,2 мм.
Начисляем диаметральный припуск на обрезку фланца — 2 мм. Технологи-
ческий диаметр фланца равен 10 мм.
Для подсчета размеров заготовки разбиваем поверхность детали на шесть
геометрически простых поверхностей (Гр Га, . . Рп на рис. 138, б) и подсчиты-
ваем площадь их поверхности по средней линии толщины мате-
риала
_ nJ2 3.14-3.42 QfY7 2
Л = —— = —-—-------------= 9,07 мм2,
4 4
F2 = rcdh = 3,14 -3,4-2; 1 = 22,43 мм2,
F3 — л (DL - 2Rh) = 3,14 (5,6-0,86 — 2-1,1-0,77) = 9,8 мм2,
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
201
где
л/?а
~180~
= 0,86 мм\
а = 50°;
h — 0,77 мм.
где
F4 = л (DL -b 2Rh) = 3,14 (2,5-1,06 + 2-1,2-0,91) = 15,16 мм\
л/?а
Т80"
— 1,06 мм\
h = 1,:2 sin 50° = 0,91 мм.
F5 = rcDh = 3,14-4,9-1,8 = 27,70 мм2.
Fe = 2L (<% _ 4) = 0,785 (102 — 5,12) = 58,09 мм2.
Рис. 138. К расчету последовательной вытяжки в ленте
L =
L =
Диаметр заготовки
D = 1,13 КПЗ = 13,52 « 13,6 .юи.
Относительная толщина заготовки -— • 100 = 1,5.
Принимаем однорядный раскрой ленты с вырезкой промежутков. Ширина ленты
16 мм.
Ввиду очень тонкого легко мнущегося материала заготовки необходимо обеспе-
чить большую надежность процесса последовательной вытяжки в ленте. С этой
целью применяем смягченные (по сравнению с приведенными в таблицах) расчетные
коэффициенты вытяжки и определяем наружные диаметры вытяжки.
1-я вытяжка: mY — 0,59;
2-я вытяжка: т2 — 0,78;
3-я вытяжка: /п3 = 0,82;
4-я вытяжка (ступенчатая): /п4 = 0,84;
Калибровка по диаметру
и радиусам: т5 — 0,84;
dr = 13,6-0,59 = 8 мм.
d2 = 8-0,78 = 6,2 мм.
d3= 6,2-0,82= 5,1 мм.
d4 = 5,1 • 0,84 = 4,3 мм.
d5== 4,3-0,84 = 3,6 мм.
202
ВЫТЯЖКА
Радиусы закругления пуансона и матрицы на первых трех вытяжках прини-
маем равными R = 5S = 1 мм, на четвертой ступенчатой вытяжке R = 0,5 мм,
а на калибровке R = 0,1 мм (размер по чертежу). В дальнейших подсчетах
применяем радиусы закруглений до средней линии.
Производим расчет перераспределения металла по вытяжным переходам.
Диаметр фланца до обрезки известен и равен 10 жж. Диаметры переходов вытяжки
определены, радиусы закруглений выбраны.
Искомой величиной является высота вытяжных переходов (рис. 139).
Подсчет производим по средней линии толщины металла
по формулам, приведенным на стр. 198.
Первая вытяжка (D = 13,6 жж, = 7,8 жж, гг = 1,1 жж)
о2-4
Л] — ---г:—— 4- 0,86/-] = 3,67 мм.
4di
Высота по средней линии равна высоте головки пуансона.
Контрольная высота первого перехода вытяжки
hi + S = 3,9 жж.
Вторая вытяжка (d2 — 6,0 жж, г2 = 1,1 жж)
D2-d*
h2 — —-—— 4- 0,86г2 = 4,5 мм.
Полная высота второго перехода вытяжки
h2 4- S — 4,7 жж.
Третья вытяжка (d3 = 4,9 жж, г3 = 1,1 жж)
о2-4
Л3 =----~ + 0,86r3 = 5,3 жж
4а3
Полная высота третьего перехода вытяжки
h3 + S = 5,5 жж.
Четвертая вытяжка (d4 = 4,1 жж, г4 = 0,6 жж, г — 1,1 жж). Высота
ступенчатой вытяжки по этим формулам не может быть подсчитана. Здесь необ-
ходим подсчет по сумме площадей элементарных геометрических поверхностей
одновременно с графическим построением. Полная высота вытяжки равна
5,8 жж.
Калибровка (d5 — 3,4 жж, г5 = 0,2 жж). Подсчет производится анало-
гично предыдущему. Полная высота вытяжки равна 6,0 жж.
Пробивка дна по внутреннему диаметру у тонкостенных деталей, как
показал опыт, сопровождается некоторым уменьшением высоты, в данном случае
до размера 5,8 жж.
Последний переход — обрезка фланца диаметром 8 жж.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
203
Рис 139. Определение высоты переходов
1-я вытяжка 2~я вытяжка 3-я вытяжка 4-я вытяжка Калибровка -Пробивка Обрезка
т^0,59 тг-0,78 т3=0,82 т^0,84 т5=0,85 дна - фланца
(Ь7ь Ф.5Я <Ь4 7 М?:1 Ф 51 ±0.05
ВЫТЯЖКА
Я15max
Рис. 140. Схема раскроя ленты и последовательность переходов
Ф1Я t0>28
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
205
На рис. 140 приведена схема построения переходов и раскроя ленты, являю-
щаяся заданием для проектирования штампа.
На рис. 142 показан разрез последовательного штампа для данной детали.
Отличительные особенности конструкции штампа: механизм подъема ленты для
ее подачи, отжимаемый во время рабочего хода вниз особыми пружинящими тол-
кателями; раздельные прижимы-съемники на каждом вытяжном переходе; встав-
ные вытяжные матрицы с подпружиненными штифтовыми выталкивателями.
Рис. 142. Схема последовательного штампа
В случае последовательной вытяжки в ленте более толстых и менее точных
деталей схема технологических расчетов остается той же, но допустимо округление
подсчетов высоты вытяжек до 0,5 мм, а для крупных деталей до 1 мм.
На рис. 141 приведены примеры последовательной вытяжки ступенчатой
детали с фланцем из стальной ленты. Последовательность штамповки ясна
из рисунка.
Технологические расчеты при вытяжке низких прямоугольных коробчатых
деталей
Технологические расчеты при вытяжке низких прямоугольных коробок, вытяги-
ваемых в одну операцию, состоят из следующих этапов:
1) проверка возможности вытяжки коробки в одну операцию;
2) построение контура плоской заготовки и подсчет ее размеров;
3) проверка степени деформации в углах коробки по коэффициентам вытяжки.
Проверка возможности вытяжки коробки в одну операцию производится по
табл. 57 в зависимости от соотношения геометрических параметров коробки
Построение контура плоской заготовки для прямоугольных коробок было
рассмотрено выше (стр. 154—159).
Как было установлено автором, способ расчета и построение формы заготовки
определяется большей или меньшей возможностью вытеснения металла из угловых
206
ВЫТЯЖКА
закруглений в боковые стенки коробки. На рис. НО приведено разграничение
области применения различных случаев вытяжки квадратных и прямоугольных
коробок. Как показал производственный опыт, несоблюдение указанного разли-
чия способов расчета и области их применения приводит к ошибкам и неудачам.
п г .
В зависимости от соотношения следует применять один из трех способов
г
расчета и построения заготовки при Б--и С 0,17 — способ Б. П. Звороно
d — п
(рис. 110, //а), при 0,17 < - <0,4—способ AWF (рис. НО, //в), при D Г-у/ >
D — П D — П
> 0,4 — способ автора (рис. НО, //с).
Первый способ позволяет получить низкие коробки без последующей обрезки
кромок. Необходимые условия для этого — равномерная толщина заготовки, равно-
мерный зазор на всех сторонах штампа, точная фиксация заготовки, равномерная
смазка вытяжных кромок.
При втором способе обычно требуется доследующая обрезка кромок, ввиду зна-
чительного вытеснения металла из углов в боковые стенки и увеличения их высоты.
В ряде случаев ( до — = 0,25 ) этот способ может быть заменен первым способом
\ В — п /
или вытяжкой упрощенного контура с последующей обрезкой кромок, а в других
случаях ^при & Г ^>0,28^ третьим способом построения.
Последний способ, как правило, требует последующей обрезки кромок.
Степень деформации проверяется по коэффициентам вытяжки в углах коробки.
Из рассмотрения деформаций при вытяжке прямоугольных деталей (см. рис. 109)
видно, что боковые стенки не просто отгибаются, а претерпевают более сложную де-
формацию, состоящую из сжатия (укорочения) элементов вдоль периметра и удлине-
ния в вертикальном направлении, причем эта деформация достигает наибольшей
величины в угловых закруглениях.
Участие боковых сторон прямоугольных деталей в деформации вытяжки и пере-
мещении материала приводит к следующим положительным результатам:
1) значительно уменьшается степень деформации в углах закруглений по
сравнению с деформацией при вытяжке цилиндрических деталей тех же раз-
меров;
2) снижаются тангенциальные сжимающие напряжения, повышается устой-
чивость фланца на изгиб и образование гофров;
3) первая вытяжка прямоугольных коробок производится при значительно
меньшей величине коэффициентов вытяжки в углах по сравнению с вытяжкой цилин-
дрических полых деталей.
Степень смещения металла в боковые стенки зависит от отношения смещение
D
металла приводит к повышению общей степени деформации и к снижению коэффи-
f
циента угловой вытяжки т = для прямоугольных коробок до т = 0,304-0,32
вместо т = 0,504-0,60 для вытяжки цилиндрических деталей.
Устойчивость фланца и возможность предотвращения складкообразования зави-
л - 5-
сят главным образом от относительной толщины материала
В табл. 85 приведены приближенные значения коэффициентов вытяжки для низ-
ких квадратных и прямоугольных коробок, вытягиваемых в одну операцию. В случае
вытяжки менее пластичных металлов (сталь 20—25 и т. п.) коэффициенты вытяжки
нужно брать по верхнему пределу, а при вытяжке более пластичных металлов (алю-
миний, сталь 08ВГ и т. п.) по нижнему пределу. Величина D обозначает ширину заго-
товки. Большие значения относятся к вытяжке квадратных коробок, а меньшие —
к вытяжке удлиненных прямоугольных коробок.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
207
Таблица 85
Коэффициенты угловой вытяжки т для низких квадратных и
прямоугольных коробок, вытягиваемых за одну операцию (сталь 10)
Отношение В Коэффициенты при относительной толщине заготовки -^-100
2—1 1,0—0,5 0.5—0.2
0,4 0,40—0,42 0,42—0,45 0,44—0,48
0,3 0,36—0,38 0,38—0,40 0,40—0,42
0,2 0,33—0,34 0,34—0,36 0,36—0,38
0,1 0,30 0,32 0,33
0,05 0,29 0,30 0,32
Допустимые коэффициенты вытяжки квадратных или прямоугольных коробок
, „ г S ч
с фланцем зависят не только от отношении и но и от относительной ширины
D U
фланца (с увеличением последней коэффициент вытяжки уменьшается).
Коэффициенты первой вытяжки коробок с фланцем могут быть взяты меньшей
величины по сравнению с приведенными в табл. 85.
Выбор коэффициента вытяжки по табл. 85 позволит избежать применения недо-
пустимой степени деформации или выявить необходимость калибровочной one
рации.
Технологические расчеты при многооперационной вытяжке высоких квадратных
и прямоугольных коробок [240]
Разработка технологического процесса многооперационной вытяжки высоких
коробчатых деталей состоит из следующих этапов:
1) определение формы и размеров плоской заготовки;
2) предварительный подсчет требуемого количества операций вытяжки и выбор
коэффициентов вытяжки;
3) выбор способа технологического расчета, соответствующего геометрическим
параметрам коробки;
4) расчет формы и размеров вытяжных переходов, начиная с предпоследнего;
5) выявление других операций технологического процесса: обрезка, пробивка,
термообработка и т. п.;
6) определение расчетных усилий по операциям.
Определение формы и размеров плоской заготовки производится по методам
и. формулам, приведенным на стр. 159—162. После этого вычерчивается контур заго
товки и верхняя проекция вытягиваемой коробки, необходимые для дальнейших
построений.
Предварительный подсчет требуемого количества операций вытяжки произво-
дится по общей величине деформации, необходимой для превращения плоской заго-
товки в прямоугольную коробку.
Здесь пригоден метод подсчета, аналогичный методу, применяемому при расче-
тах многроперационной вытяжки цилиндрических деталей по коэффициентам
208
ВЫТЯЖКА
вытяжки. Эти коэффициенты представляют собой отношения длины периметров вытя-
нутой детали и заготовки
di Ttdi ,dn ixdn
mi = -±- = —=7-; mn = — = —v-A-.
D nD dn_i ndn_i
Таким образом, предельная величина коэффициентов вытяжки представляет
собой отношение длины периметра наименьшей детали, которую можно вытянуть
за одну операцию, к длине контура заготовки, или к длине периметра детали пре-
дыдущей операции.
При вытяжке прямоугольных коробок вопрос усложняется тем, что геометри-
ческая форма контура заготовки и коробчатой детали разные, следствием чего яв-
ляется неравномерное распределение деформаций по контуру, однако результирую-
щая усредненная деформация та же: длина контура заготовки
уменьшается и становится равной длине периметра
коробки.
Для предварительного определения количества операций вытяжки вполне допу-
стимы некоторые упрощения подсчетов длины контура. Так, например, при подсчете
длины контура коробчатых деталей в большинстве случаев можно не учитывать ра-
диусы угловых закруглений (за исключением коробок с очень большими радиусами
закруглений), а длину овального контура можно приравнять длине окружности,
диаметр которой равен полусумме осей овала.
Для основных случаев многооперационной вытяжки коробчатых деталей общая
величина деформации выражается следующими коэффициентами:
1) при вытяжке квадратной коробки (В X В) из круглой заготовки диамет-
ром D
тОб =
-^ = 127 А.
л£> ’ D ’
2) при вытяжке прямоугольной коробки (Д X В) из круглой заготовки
тОб =
2(Л + В)
nD
= 1,27
А +В.
2D ’
3) при вытяжке прямоугольной коробки (Д х В) из овальной заготовки (L и К)
тОб =
2(А + В) Д + В
лО,5(В + К) ’ L + K'
Эти коэффициенты, при условии учета неравномерности деформации, сопоста-
вимы с проверенными многолетней практикой коэффициентами вытяжки цилиндри-
ческих деталей. 1
Только последняя операция вытяжки квадратной коробки из цилиндрической
заготовки, а также прямоугольной коробки из полуфабриката овальной формы
производится при большой величине усредненного коэффициента вытяжки тср =
= 0,90—0,95.
Количество операций, необходимых при многооперационной вытяжке коробчатых
деталей, может быть определено по табл. 86 в зависимости от величины общего коэффи-
S S
циента вытяжки тОб и относительной толщины заготовки ——-100 или -=—;—- 50.
D L + л
1 Приводимый некоторыми авторами способ подсчета условных диаметров по равной
площади поверхности не обоснован, так как длина контура фигур различной геометрической
формы не соответствует площади поверхности. Кроме того, этот способ требует более сложных
подсчетов.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
209
После определения количества операций производят расчет операционных
размеров, начиная с предпоследнего перехода, являющегося наиболее ответ-
ственным.
При перетяжке цилиндра на квадрат или овала на прямоугольник степень дефор-
мации неравномерна по периметру изделия. Наименьшая величина деформации —
в углах коробки, а наибольшая — в середине ее сторон.
Таблица 86
Количество операций вытяжки прямоугольных коробчатых деталей
в зависимости от величины общего коэффициента вытяжки
Количество операций 3 Коэффициенты вытяжки при относительной толщине 100 или ГТк'50
2-1,5 1,5—1,0 - 1,0—0,5 0,5—0,2
2 вытяжки 0,40—0,45 0,43—0,48 0,45—0,50 0,47—0,53
3 вытяжки 0.32—0,39 0,34—0,42 0,36—0,44 0,38—0,46
4 вытяжки 0,25—0,30 0,27—0,32 0,28—0,34 0,30—0,36
5 вытяжек 0,20—0,24 0,22—0,26 0,24—0,27 0,25—0,29
Поэтому приходится производить расчет п — 1-го перехода (последней вытяжки)
по средней степени деформации по контуру, характеризуемой средним коэффициен-
том вытяжки
В — 0,43г
тср~ 0,5nRb
откуда
= В — 0,43г
1,57/иср *
Это равнозначно нахождению стрелы дуги
( 1—0,785тср—0,43-^-) В
’n—Rb - 0,5В = 3--------- ---------
п ° П-1 \$7тср
Автором построена диаграмма (рис. 143), дающая изменение величины Ьп в зави-
Г
симости от относительного углового радиуса и количества предшествовавших
В
операций вытяжки, так как при увеличении их числа наклеп металла и допустимые
коэффициенты вытяжки увеличиваются.
Расчетная величина коэффициента последней вытяжки составляет для квадрат-
ных коробок тСр = 0,90—0,93, для прямоугольных коробок tncp = ZX91—0,95.
210
ВЫТЯЖКА
Способы технологического расчета многооперационной, вытяжки квадратных
и прямоугольных коробок различны и рассматриваются раздельно.
Многооперационная вытяжка высоких квадрат-
ных коробок. При многооперационной вытяжке квадратных коробок форма
детали на промежуточных переходах в большинстве случаев представляет собой
цилиндр, превращаемый в последней или предпоследней операции в квадратную или
бочкообразную коробку.
Предварительный подсчет количества операций производят по табл. 86, раз-
меры предпоследней вытяжки находят приведенным ниже расчетом, а размеры
промежуточных вытяжек определяют по коэффициентам вытяжки для цилиндри-
ческих деталей (см. табл. 64).
Рис. 143. Зависимость величины Ьп от отношения r/В и числа пред
шествовавших вытяжек (1—4)
Технологические расчеты и построение формы переходов различны для разной
относительной толщины материала -^-*100, которая характеризует большую
или меньшую устойчивость деформируемой заготовки.
На рис. 144 приведены три способа многоопераЦионной вытяжки квадратных
5
коробок с различной формой переходов, применяемые при разном отношении .
D
Первый способ характеризуется тем, что заготовка на промежуточных перехо-
дах имеет цилиндрическую форму, превращаемую в последней операции в квадратную
коробку.
Вследствие технологической трудности и значительной неравномерности дефор-
мации при перетяжке цилиндра на квадрат этот способ применяется для вытяжки
коробок при относительно большой толщине материала (-~100>2^ и относи-
тельно небольшом расстоянии между стенками bn < 10S. При большей величине Ьп
происходят потеря устойчивости, складкообразование и обрывы. В случае вытяжки
квадратных коробок с весьма большими радиусами угловых закруглений (г = 0,2-ь
4-0,4 В) можно производить вытяжку и при меньшей относительной толщине, но
при обязательном условии bn < 10S.
Второй способ дает облегченную вытяжку н£ последней операции, так как
Рис. 144. Последовательность переходов при многооперационной вытяжке квадратных коробок (при различном отношении S : В):
I — при В < 50S; II — при 50S < В < 100S; III — при В > 100S
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
212
ВЫТЯЖКА
п — 1-й или даже п — 2-й переходы имеют форму квадрата с большими угловыми
закруглениями и небольшим просветом между стенками. Этот способ применяется
(5 \
2 > 100 > 1 ). Для расчета
£> /
угловых закруглений вводится расчетный размер Ву < В
Рис. 145. Форма дна по пере-
ходам
R _ bn + 0,43г
у 0,207
«505.
Расстояние между стенками на последней опе-
рации Ьп берется по диаграмме (рис. 143) в зави-
г
симости от отношения и количества операции
ву
вытяжки.
Третий способ характерен тем, что п — 1 и
п — 2-й переходы имеют форму четырехугольника
с небольшой выпуклостью сторон (Ьп — 85), что
облегчает вытяжку на п и п — 1-й операциях.
Этот способ применяется при вытяжке коробок
с относительно малой толщиной материала
^-—100 < 1^. Однако изготовление штампов при
этом способе значительно усложняется и удоро-
жается.
Второй и третий способы могут быть применены
и в случае меньшей относительной толщины мате-
риала, но при условии уменьшения Ьп и увеличе-
ния количества операций.
Во всех указанных способах расчет переходов
начинается с определения размеров и построения предпоследнего п — 1-го перехода.
Для уменьшения деформации и облегчения процесса вытяжки на последней
операции предпоследний переход должен иметь плоское дно по готовой детали и
боковые скосы под углом 45° с большими радиусами закруглений, как показано
на рис. 145.
Последовательность расчета и применяемые при многооперационной вцтяжке
высоких квадратных коробок формулы сведены в табл. 87. Приведенный расчет
предназначен для операционной вытяжки на прессах двойного действия или на
кривошипных прессах с буферной подушкой.
Вытяжку коробок на многопозиционных прессах-автоматах следует производить
по второму способу. При этом рекомендуется ввести дополнительный переход, снизить
степень деформации и уменьшить величины Ьп; bn_i, Ьп_2 и т. д.
Многооперационная вытяжка высоких прямоуголь-
ных коробок. При многооперационной вытяжке прямоугольных коробок
могут быть два случая последовательного изменения формы переходов.
1. Заготовка овальная; первая и последующие вытяжки овальные, последняя —
прямоугольная.
2. Заготовка круглая; первая вытяжка цилиндрическая, следующие вытяжки
овальные, последняя — прямоугольная.
Первый случай встречается при вытяжке прямоугольных коробок с отношением
сторон А : В > 1,2, второй — при отношении сторон А : В < 1,15, а также при
весьма большой относительной высоте, при которой требуется более трех операций
вытяжки.
В основу построения переходов кладется предложенный автором метод — рас-
чет узкой стороны коробок как половины квадратной коробки.
Технологические расчеты и построение формы переходов различны для разной
относительной толщины заготовки.
Таблица 87
Формулы и последовательность расчета при многооперационной вытяжке высоких квадратных коробок
Определяемые величины Формулы и способы расчета
первый второй третий
Относительная толщина to|'Go 8 V ГС А о о СО |0Q А сч -4-100 <1 о
Диаметр заготовки (при г = rt = гд) D3 = 1,13 Кб1 + 4S (Н — 0,43г) — 1,72г (Я + 0,33г)
Угловой расчетный размер Ву<В — By 50S —
Расстояние между перехо- дами Ьп < 10S Ьп < 10S bn & 8S
Радиусы п—1-го перехода (пр е дп ос л ед нег о) Я(,п_1 = 0,55 + Ьп *> Ryn-r^By + b^ Rbn-1 »b„ "г 2 Rv «2,5г Уп-i
Ширина п — 1-го перехода — &п-л — В + 2Ьп Вп-г — В + 2Ьп
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Продолжение табл. 87
Определяемые величины Формулы и способы расчёта
первый второй третий
Угловой зазор (включая 5) х = Ьп + 0,41г — 0,207В х = Ьп + 0,41г — 0,207Ву 1 — тп х = -*г тп тп — 0,65 — 0,7
Радиусы п — 2-го перехода ч, Rb = —^ = 0,5Dm. °п-2 т2 3 1 й to II ? f - L Rbn-^Rbn-^bn-1' Ru =-^=-1; уп-2 mn_i ’ /п/г_1=0,55 — 0,6
Расстояние между перехо- дами — j—R у —Ry П 1 УП-2 УП—1 Ьп_г = 9 -? Ю5
Ширина п — 2-го перехода (при п — 4) — В п-2 = Вп-1 + ^/1-2 — Ч" 26^.!
Диаметр п — 2-го перехода (при трех переходах) — О„_2 = 2 -^ + L mn~i 4- 0,707 (В — Bv)] —
ВЫТЯЖКА
Продолжение табл. 87
Определяемые величины Формулы и способы расчета
первый второй третий
Радиус п — 3-го перехода — — Rbn-3 = °’5Daml = _ 0>5В 4~ + ^п-1
Высота коробки Н = 1,05 — 1,1 QHq (Hq — высота по чертежу)
Высота п—1-го перехода (предпоследнего) Нп_! = 0,88/7 Н п_1 & 0,88/7 Нп-1 » 0,88/7
Высота первой вытяжки (и — 2 или п — 3-го перехо- дов) Hi = Нп_2 = 0,25 (— — dj 'J + 0,43 (dl 4- 0,32г) \ /П1 / dl
Высота п — 2-го перехода (Я„_8 = НО — — н — 3 п~1 п 2 U,5Bn_j -f- bn_x
Примечания: г * г 1. Размер Ь„ принимается в зависимости от отношения —— (для первого способа) или (для второго способа) и от числа в ву вытяжек (см. рис. 143). 2. Коэффициенты т^, т2; mn_i принимаются по таблице для вытяжки цилиндрических деталей (см. табл. 64). 3. Допускается уточнение расчетных величин при графическом построении переходов. 4. Приведенные способы вытяжки применимы и в случае большей относительной толщины материала по сравнению с ука- занной в таблице.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
216
ВЫТЯЖКА
На рис. 146 приведены три способа многооперационной вытяжки прямоуголь-
ных коробок, применяемые при разном отношении —g~.
В первом способе вытяжки заготовка и промежуточные переходы имеют форму
овала, образованного двумя полуокружностями и параллельными сторонами. При
большой относительной высоте коробки или при малой разности размеров сторон
заготовка берется круглой формы. Этот способ применяется лишь при относительно
большой толщине материала ^-д~*100>2^ и небольшом расстоянии между стен-
ками bn С 10S. В случае вытяжки прямоугольных коробок с весьма большими ра-
диусами угловых закруглений (г == 0,2ч-0,4В) этот способ можно применять и при
меньшей относительной толщине, но при условии bn < 10S.
Второй способ применяется при меньшей относительной толщине материала
^2 > 100> 1 . Он дает облегченные условия вытяжки на последней операции,
так как п — 1-й, а иногда и п — 2-й переходы имеют форму прямоугольника с боль-
шими угловыми закруглениями. С этой целью вводится расчетный размер Ву < В.
Величина Ьп берется по диаграмме (рис. 143) в зависимости от отношения и ко-
личества операций вытяжки.
Размер ап определяется по коэффициенту пропорциональности переходов
к-в
Х=ас L—A’
где К и L — размеры овальной заготовки.
Этот способ прост и технологичен при изготовлении штампов.
Третий способ применяется при вытяжке коробок с относительно малой толщиной
(5 \
-£-•100 < 1 Он отличается тем, что п — 1 и п — 2-й переходы имеют
форму удлиненного четырехугольника с небольшой выпуклостью сторон (bn « 8S),
что облегчает условия вытяжки на последней и предпоследней операциях. Однако
изготовление штампов при этом способе значительно усложняется и удорожается.
Второй и третий способы могут быть применены и при меньшей относительной
толщине материала, но при условии уменьшения Ьп и увеличения количества опе-
раций.
Во всех приведенных способах расчет переходов начинается с определения раз-
меров и построения предпоследнего п — 1-го перехода.
Последовательность расчета и применяемые при многооперационной вытяжке
прямоугольных коробок формулы сведены в табл. 88. Приведенный расчет предназна-
чен для пооперационной вытяжки на прессах двойного действия или на кривошипных
прессах с буферной подушкой.
Вытяжку коробок на многопозиционных прессах-автоматах рекомендуется
производить по второму способу. При этом следует ввести дополнительный переход,
снизить степень деформации и уменьшить величины bn\ bn_r\ ап> an-i и т. д.
При многооиерационной вытяжке деталей оваль-
ной конфигурации заготовка имеет форму круга или уширенного овала
и рассчитывается по формулам для высоких прямоугольных коробок.
Построение контура переходов производится с учетом различного вытеснения
металла на участках контура различной кривизны. Это приводит к условию постоян-
ства степени деформации (коэффициента вытяжки) по. всему контуру на данном
переходе.
1 Предложен и внедрен П. И. Касиковым [47].
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
217
Рис. 146. Последовательность переходов при многооперацион-
ной вытяжке прямоугольных коробок (при различием отноше-
нии S : В):
I — при BC50S; // — при 50S<B<100S; III — при B>100S
Таблица 88
Формулы и последовательность расчета при многооперационной вытяжке высоких прямоугольных коробок
Определяемые величины Формулы и способы расчета
первый второй третий
Относительная толщина -£-•100 >2 D А § go |oq А см — •100 < 1 D
Диаметр условной заго- товки (г = гу = гд) D3 = 1,13 /В2 + 4В (И — 0,43г) — 1,72г (Н + 0,33г)
Длина заготовки L = D3 + (Л — В)
Ширина заготовки р 9Г Д р K = D3 + [S + 2 (Н -
Радиусы заготовки R = 0,5К R = 0,5К _ 0,25 (£2 + К2) - LRe Ка~ К — 2Re Re ~
ВЫТЯЖКА
Коэффициент пропорцио- нальности переходов £ II г- >: 1 1 Со oq 1 1 II * 0Q 1 1 <1 II *
Расстояние между перехо- дами &п — @п 1 OS bfi — ап 1 OS bn — 8S; an — х1Рп
Угловой расчетный размер Ву<В — By « 50S —
Радиусы п—1-го перехода Rb = 0,5В + b °п-1 п Ryn.^°’5By + bn Kbn-1 ~ 8Z>„ + 2 Ry = 2’5r yn-i R — I an *an-i 8an 2
Угловой зазор (включая S) х = Ьп + 0,41г — 0,207В x = bn +0,41 г —0,207В y mn mn = 0,65 — 0,7
Размеры п— 1-го перехода = 2Ч-. Л/i-i = Л + 2Ьп Bn-1 = B + 2an Д/i-i = A 2b n sn.i=s+4=B+26n^i An-\ = A + %bn
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Продолжение табл. 88
Определяемые величины Формулы и способы расчета
первый второй третий
Радиус п — 2-го перехода n Rbn-1 b m п-2 mn_i Rv = — уп-2 ТПп-Ъ ° п-2 ° п-1 п~1
Расстояние между перехо- дами ? 1 м ” 1 >1 1 1 ~ 4, л <з- а а । । — Ь„ г = Ru — Л-1 ^11-2 УП-1 ап-1 == xibn-i 10S аП-1 ~ Х1Ьп-1
Размеры п — 2-го перехода йп-=2ч-2 Ап-2 = А 2 (Ьп 4- 6/j-i) Вп-г = В + 2 (ап + в«-1) Ап-2 = А 4~ 2 (Ьп бя-« = 'в + 2(в« + в»-1) Ап-е A -J- 2 (^д 4" bn-i)
Угловой зазор и радиус — — _ 1— n-Y m«-i ^n-i R получается графи- ^П-2 ческим построением
ВЫТЯЖКА
Радиусы п—2 и п—3-го переходов R Вп~2 Ry"-1 1 ЬП-2 2 ГПп-1 + 0,707 (В — Ву) 1 Rbn-3 = Rb'mn-3
Размеры п — 3-го перехода — — A =2Rb +(А~В') п~3 °п-з Вп-з — Вп + 2 (ап + + йп-1 + Я/г-2)
Расстояние между перехо- дами — — а5* & к> ? 1! ГС 11 II £ • ГС I ГС
Радиусы переходов, полу- чаемые графически — — ^ап-2 #аП-3
Н = 1,05 — 1,1 Hq (Hq — высота по чертежу)
Высота коробки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Высота переходов
Н,
0,88/7; Нп_2
0,86Яп_х
Примечание. См. примечания к табл. 87.
222
ВЫТЯЖКА
Иначе говоря, отношение радиуса кривиз н'ы контура
n-гоперехода к условному радиусу к р и в и з н ы (на том же
участке) п — 1-го перехода (взятому из того же центра) должно быть
одинаковым по всему контуру (рис. 147)
Г1 Г2 ЛП Rbn
-- = ИЛИ — = ъ.
rly r2y bn Ran
В случае построения концентричных
очертаний переходов получаются дефект-
ные вытяжки, как показано на рис. 148.
Необходимо указать на способ вытяж-
ки прямоугольных и более сложной формы
Рис. 147. Последовательность переходов
при многооперационной вытяжке овальных
коробок
Рис. 148. Неправильное построение
переходов и получаемые дефекты
коробчатых деталей с применением подогрева фланца и охлаждения стенок и дна
(см. стр. 278). Преимущество этого способа состоит в возможности весьма глубокой
вытяжки за одну операцию и отказе от многооперационного процесса. Недостатки —
мала производительность, не отработан вопрос о смазке, опробована вытяжка глав-
ным образом лишь алюминиевых и магниевых сплавов, требующих невысокой темпе-
ратуры нагрева.
Технологические расчеты при этом способе вытяжки совершенно иные, чем при-
веденные ранее.
Другим способом изготовления тонкостенных прямоугольных коробок небольшой
величины является холодное выдавливание из плоской толстой заготовки, производи-
мое за один ход пресса. Этот способ является более прогрессивным и более производи-
тельным по сравнению с многооперационной вытяжкой. Однако он применим в основ-
ном для алюминия и алюминиевых сплавов.
Технология вытяжки деталей, являющихся телами вращения сложной формы
К телам вращения сложной формы относятся полые детали, имеющие ступенча-
тую, коническую, сферическую или параболическую форму. Вытяжка деталей ука-
занной формы сложнее, чем вытяжка цилиндрических деталей.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
223
Особенность вытяжки этих деталей заключается в том, что значительная часть
поверхности деформируемой заготовки остается не прижатой ни к пуансону, ни к мат-
рице и легко образует выпучивания и гофры. Кроме того, давление пуансона вначале
передается только в центре заготовки,
вызывая местное утонение материала.
Возможность образования гофров
при вытяжке деталей различной формы
характеризуется относительной вели-
чиной свободной поверхности заготовки
шириной f (рис. 149). Ординаты кри-
вых I—IV указывают относительную
величину поверхности заготовки, нахо-
дящейся под давлением пуансона, а
отрезки выше кривых — величину сво-
бодной поверхности заготовки. Наибо
лее благоприятны геометрические соот-
ношения и условия вытяжки для дета
лей цилиндрической формы (кривая /),
наименее благоприятны — для деталей
конической формы (кривая IV).
Вытяжка деталей ступенчатой формы
Ввиду большого разнообразия и
сложности деталей ступенчатой формы
трудно установить единый метод для
построения технологических переходов
вытяжки.
Прежде всего должен быть решен
Рис. 149. Относительная величина прижатой
и свободной поверхности заготовки при вы-
тяжке деталей различной формы
вопрос о том, можно ли ступенчатую
деталь вытянуть в одну операцию
(с применением одного или нескольких
самостоятельных буферов) или тре-
буется несколько операций вытяжки.
В данном случае может быть применен следующий приближенный метод. Надо
определить отношение высоты детали к диаметру наименьшей ступени -j- и по табл. 65
найти количество операций вытяжки. Так, для
детали, изображенной на рис. 150, находим, что
5
при толщине заготовки -jy* 100 > 0,6 деталь
может быть вытянута за одну операцию.
В случае вытяжки детали ступенчатой фор
мы за несколько операций их количество и по
следовательность определяются числом ступеней,
если при этом коэффициенты вытяжки на каждой
ступени не выходят из пределов, приведенных
в табл. 64.
Технологические расчеты вытяжки таких
деталей основаны на строгом соблюдении правил
перераспределения металла, аналогично вытяжке деталей с широким фланцем.
При вытяжке деталей ступенчатой формы применяют следующие правила.
1. Контур детали разбивают на внутренние и наружные элементы. Вначале
производят вытяжку внутренних, а затем наружных элементов. В последнюю опе-
рацию штампуется фланец (рис. 151).
2. В ряде случаев вначале вытягивается предварительная конфигурация профиля
детали, ограниченная прямыми и наклонными участками с большими закруглениями,
Рис 150. Вытяжка изделия ступен-
чатой формы
224
ВЫТЯЖКА
Операция 5
Рис. 151. Последовательность вытяжки
ступенчатой детали
Рис. 152. Примеры вытяжки деталей сложной конфигурации
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
225
а окончательная форма детали (с углами, выпуклостями и т. п.) штампуется в послед-
нюю операцию.
3. За каждую операцию втягивается в матрицу столько металла, сколько тре-
буется для его дальнейшей деформации в следующей операции. Однако лучше иметь
небольшой избыток металла против расчетного (3—5%), так как при недостатке
втянутого металла возможны обрывы.
При вытяжке ступенчатых деталей с широким фланцем должны быть соблюдены
приведенные ранее правила, относящиеся к вытяжке деталей с широким фланцем.
На рис. 152 приведены примеры вытяжки деталей сложной конфигурации, иллю-
стрирующие указанные правила.
Вытяжка деталей сферической, параболической и криволинейной формы
При вытяжке деталей сферической (полушаровой) формы коэффициент вытяжки
постоянен и для любого диаметра равен т = 0,71.
Несмотря на большую величину этого коэффициента по сравнению с коэффи-
циентами для вытяжки цилиндрических деталей, вытяжка сферических деталей
значительно труднее, так как большая часть поверхности заготовки остается непри-
жатой и легко образует выпучивания и гофры (см. рис. 149). На рис. 153, а изобра-
а)
Рис. 153. Складки и гофры при сферической вытяжке со слабым прижимом: а — при большом
зазоре между матрицей и прижимом; б — при вытяжке без вытяжных ребер
жена сферическая деталь с большими складками, полученными при вытяжке со сла-
бым прижимом заготовки, а на рис. 153, б — деталь с гофрами при вытяжке без вы-
тяжных ребер.
Для предотвращения образования складок необходимо применение матриц
с особыми вытяжными ребрами и надежный прижим, обеспечивающий растяжение
материала при вытяжке.
Анализ деформаций и напряжений при вытяжке деталей сферической и криво-
линейной формы в штампах с вытяжными ребрами или по способу выворачивания
показывает, что эта вытяжка имеет существенное отличие от вытяжки цилиндрических
деталей, так как применение вытяжных ребер создает сильное растяжение материала
в радиальном направлении и значительно уменьшает деформацию сжатия в танген-
циальном направлении. Однако в результате этого значительно повышается сопро-
тивление фланца деформированию и увеличиваются радиальные растягивающие
напряжения в опасном сечении.
Отсюда следует, что наиболее благоприятные условия при вытяжке в штампах
с вытяжными ребрами будут достигнуты в случае применения металла повышенной
прочности при достаточно высокой пластичности.
8- Зак. 511
226
ВЫТЯЖКА
Предварительный отжиг заготовки или преждевременный межоперационный
отжиг могут только ухудшить условия вытяжки в штампах с вытяжными ребрами
вследствие чрезмерного снижения прочностных характеристик металла.
Недостаточная ясность в специфической особенности вытяжки в штампах с вы-
тяжными ребрами нередко является причиной неожиданного брака на производстве,
технологически неоправданных требований к качеству металла и случаев необосно-
ванного забракования годного металла по «невысокой штампуемости».
В то время как коэффициент вытяжки для сферических 'деталей (полушаровой
формы) постоянен и не определяет возможности вытяжки, относительная толщина
Рис. 154. Штамп для сферической
вытяжки в матрице с вытяж-
ными ребрами
Рис. 155. Трехслойная вытяжка дета-
лей пологой формы
заготовки -jj имеет решающее значение для качества вытяжки. Чем меньше значе-
S
ние —, тем скорее возникают складки и тем труднее процесс вытяжки.
5
При -jylOO >3 вытяжка полусферы может быть произведена без прижима,
формовкой в упор в глухом штампе.
£
При 100 > 0,5 необходима вытяжка с прижимом или вытяжка с вывора-
чиванием.
При -g-* 100 <0,5 применяется матрица с вытяжными ребрами (рис. 154)
или вытяжка с выворачиванием.
В посудном производстве существует способ многослойной (в 2—3 слоя) вытяжки
деталей полого-криволинейной конфигурации типа мисок, тарелок, крышек и т. п.
из материала толщиной 0,4—0,45 мм (рис. 155). Помимо трехкратного увеличения
производительности этот способ улучшает качество изделий, так как трехслойная
заготовка обладает большей устойчивостью и изделия получаются без морщин
и гофров.
Способ многослойной вытяжки может найти применение в машиностроении при
изготовлении деталей, у которых не требуется большая точность размеров, или там,
где посадочные размеры получаются в последующих операциях.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
227
Df 380
Рис. 156. Вытяжка посредством двойного перегиба заготовки: а ~ схема штампа; б — после-
довательность деформации (/—4)
Рис. 157. Переходы при вытяжке корпуса автомобильной фары
228
ВЫТЯЖКА
Для штамповки тонкостенных сферических деталей больших размеров вместо
вытяжки в штампах с вытяжными ребрами применяется способ вытяжки без при-
жима, но с двойным перегибом заготовки (рис. 156).
Применяемый иногда способ изготовления деталей сферической и параболи-
ческой формы путем вытяжки полуфабриката ступенчатой формы с последующей
штамповкой плавного контура не может быть рекомендован вследствие большого
количества дефектов (неравномерность толщины, морщины, неразглаженные следы
уступов и т. п.).
В ряде случаев для устранения дефектов приходится прибегать к доработке
детали на давильных станках.
Более качественные результаты при изготовлении деталей параболической формы
дает метод обратной вытяжки (с выворачиванием), получивший применение при изго-
товлении автомобильных фар и т. п. (рис. 157).
В настоящее время этот метод вытесняется гидравлической штамповкой, позво-
ляющей получать эти детали за одну-две операции.
Вытяжка деталей конической формы ‘
Процесс вытяжки конических деталей выполняется по-разному, в зависи-
мости от относительной высоты и конусности их и относительной толщины мате-
риала.
В технологическом отношении конические детали разделяют на четыре типа:
1) низкие — небольшой относительной высоты — = 0,1—0,25 с широким
конусом и пологой образующей, имеющей угол с вертикалью в пределах 50—80°;
2) средние — с относительной высотой = 0,3—0,7 средней конусности
и с углом образующей от 15 до 45°;
3) высокие — большой относительной высоты > 0,8 с узким конусом
и крутой образующей, имеющей угол до 10°;
4) высокие остроконечные — большой относительной высоты,
но с увеличенной конусностью и углом до 40°.
Вытяжка конических деталей, так же как и сферических, затруднена тем, что
давление пуансона передается лишь небольшой поверхности в центре заготовки,
вызывая значительное местное утонение, а иногда и обрывы материала. Кроме того,
значительная часть поверхности заготовки остается вне прижима и легче образует
гофры.
При вытяжке узких и высоких конических деталей применяют условные коэффи-
циенты вытяжки, подсчитанные по средним диаметрам:
п
mn==~d---------
аср (/1—1)
диаметр конуса,
диаметр конуса.
j ^2
где dcp = -—g-------.
Здесь — наименьший
d2 — наибольший
Для широких и низких конических деталей расчет переходов по средним диамет-
рам лишен физического и практического смысла.
Вытяжка низких конических деталей осложняется гем,
что степень деформации заготовки невелика (за исключением мест, прилегающих
к закругленным кромкам пуансона), вследствие чего вытяжка «распружинивает»
и теряет свою форму. Поэтому надо увеличить давление прижима и создать в дефор-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
229
мируемой заготовке значительные растягивающие напряжения, превышающие предел
упругости материала, посредством применения матрицы с вытяжными ребрами
(рис. 158).
На рис. 159 показан другой способ вытяжки неглубоких, но широких конусов
(ламповых рефлекторов), производимой в штампе с коническим прижимом.
Вытяжка такого типа деталей хорошо
осуществляется также гидравлической
штамповкой.
Рис. 159. Вытяжка широкого конуса
посредством ступенчатого кольцевого
прижима
Рис. 158. Коническая вытяжка в ма-
трице с вытяжными ребрами
Вытяжка конических деталей средней глубины
в большинстве случаев производится за одну операцию. Лишь при малой относитель-
ной толщине заготовки, а также при наличии фланца требуются две или три операции
вытяжки.
5
В случае штамповки деталей из сравнительно толстого материала -^—100 >2,5
Рис. 160. Последовательность
вытяжки тонкостенных кониче-
ских изделий со значительной
разницей диаметров дна и верха
вытяжка может происходить без прижима, аналогично вытяжке цилиндрических
деталей. В данном случае необходима калибровка
детали в конце рабочего хода.
При изготовлении тонкостенных конических
деталей со значительной разницей диаметров дна и
верха вначале вытягивают более простую округлен-
ную форму с поверхностью, равной поверхности
готовой детали, а затем в калибровочном штампе
получают окончательную форму (рис. 160).
Вытяжка высоких конических
деталей происходит за несколько последова-
тельных операций. Наиболее распространен способ
многоопердционной вытяжки ступенчатого профиля,
вписанного в контур готового изделия, с последую-
щей формовкой в калибровочнОхМ штампе (рис. 161, а).
При этом способе требуется большое количество опе-
раций, этот способ не обеспечивает гладкой поверх-
ности детали. Он вытесняется другим способом, при котором вначале вытягивается
полуфабрикат, поверхностью равный или несколько больший поверхности кониче-
ской детали, причем размеры борта равны размерам бортов конуса. Затем за каждую
последующую операцию вытягивается все увеличивающаяся часть конической по-
верхности (рис. 161, б).
Коэффициенты вытяжки как для первого, так и для второго способов определяют
по средним диаметрам и берут из табл. 89.
230
ВЫТЯЖКА
Рис. 161. Последовательность вытяжки глубоких конических изделий: а — способ ступенча-
той вытяжки; б — способ постепенного увеличения высоты конуса; в — пример вытяжки
увеличивающегося конуса
Рис. 162. Последовательность вытяжки глубокого конуса
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
231
Таблица 89
Коэффициенты вытяжки высоких конических деталей
Относительная толщина ' заготовки 100 dn-l 0,5 1,0 1,5 2,0
Коэффициент вытяжки dn dn-l dn и dn^ — диаметр 0,85 )ы текущей и 0,8 предыдущей 0,75 вытяжек. 0,7
На рис. 162 изображен пример целесообразного способа изготовления высокой
конической детали с большой разницей между верхним и нижним диаметрами.
Высокие конические детали с небольшой разницей диаметров рекомендуется
изготовлять путем вытяжки усеченного конуса непосредственно из цилиндрической
заготовки с выпуклым дном (рис. 163). Способ прямой вытяжки (рис. 163, а) приме-
Рис. 163. Вытяжка конического стаканчика из цилиндрического колпачка с выпук-
лым дном: а — прямой способ вытяжки; б — обратный способ вытяжки
няется при более толстом, а способ обратной вытяжки (рис. 163, б) — при более тон-
ком материале. Соотношение между верхним и нижним диаметрами детали на второй
операции зависит от относительной толщины материала и может быть взято из табл . 90.
На рис. 164 показана последовательность переходов при вытяжке колпака сту-
пенчато-конической формы.
На рис. 165 приведен способ вытяжки с обжимом высоких деталей конической
и ступенчатой формы [224].
При изготовлении конических деталей без дна иногда целесообразнее применить
штамповку из шайбы (с выворачиванием на конус) или, при небольшой конусности, —
обжимку отрезка трубы.
232
ВЫТЯЖКА
Рис. 164. Последовательность вытяжки колпака ступенчато-
конической формы
Рис. 165. Схема вытяжки с обжимом
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
233
Таблица 90
Соотношение между меньшим и большим диаметром конической детали —т
</2
Относительная толщина заготовки -^-.100 0,25 0,50 1,0 2,0
6^2 Соотношение —— • б^2 dr — диаметр перво! °’9 1 ВЫТЯЖКИ. 0,85 0,8 0,75
Технологические расчеты при вытяжке с утонением стенок (протяжка)
Протяжкой называется изменение размеров полой или сплошной заготовки путем
уменьшения поперечного сечения — уменьшения диаметра и толщины стенок (про-
тяжка профилей, труб, проволоки, гильз и пр.).
В холодной штамповке протяжка применяется как вытяжка, производимая за
счет утонения стенок в штампах с зазором, меньшим толщины металла. При этом
происходит как утонение стенок, так и небольшое уменьшение наружного и внутрен-
него диаметров. Но так как основной деформацией является уменьшение толщины
стенок, а не уменьшение внутреннего диаметра, то при технологических расчетах
изменением последнего пренебрегают.
При вытяжке с утонением стенок количество операций определяют по допусти-
мой степени деформации, которая находится по формуле
Z7 ЕП-1 F п ЕП-1 ЕП ! w
Е =------р------------ё------= 1 — тУ>
г п-1 ^п-1
где Sn_x и Sn — толщина стенки до и после протяжки в мм;
Fn-i и Еп — площадь поперечного сечения до и после данной деформации в мм2.
Определение числа операций производится по формуле
п — — 1g
100 ‘
g 100 - Е
При технологических расчетах вытяжки с утонением можно пользоваться коэф-
фициентами вытяжки, которые определяются отношением
Средние значения степени деформации при вытяжке с утонением стенок приве-
дены в табл. 91.
Таблица 91
Средние значения степени деформации Е и коэффициенты
утонения ту при вытяжке с утонением стенок в %
Материал Первая операция Дальнейшие операции
Е ту Е ту
Сталь мягкая 55—60 45—40 35—45 65—55
Сталь средней твердости 35—40 65—60 25—30 75—70
Латунь 60—70 40—30 50—60 50—40
Алюминий 60—65 40—35 40—50 60—50
234
ВЫТЯЖКА
При изготовлении тонкостенных гильз применяют одновременную протяжку
через две (рис. 166) или три матрицы с постепенным утонением стенок. Суммарная
степень деформации при этом получается больше, чем при вытяжке через одну мат-
рицу.
На рис. 167 приведен пример последовательной вытяжки с утонением тонкостен-
ной стальной гильзы, а на рис. 168 — процесс штамповки трубчатой детали.
Расчет размеров полуфабриката
по переходам приведен в специальной
литературе. Там же указана особен-
ность расчета последовательности вы-
тяжек для получения деталей с задан-
ными механическими свойствами.
Вытяжка с утонением высоких де-
талей малого диаметра имеет ряд до-
стоинств:
1) возможность осуществления бо-
лее высокой степени деформации, чем
при обычной вытяжке, благодаря чему
требуется меньшее количество опепа-
ций;
0?=28 d7=27,2
11^28,42 4= 27/+
—Г. . . 0 7
Зе=0,51
Рис. 166. Схема вытяжки
с утонением через две ма-
трицы
05=2^06 ds=27,6
Of 29,86 0^27,8
Of30,9* d3=28
s-t
^jOf324 d?28,2
443
J.-34,4
$5=0,73
Sfi,03
63=1,47
St=3
Рис. 167. Последовательность вы-
тяжки с утонением (протяжки)
стальной гильзы
I
2) применение более простых и дешевых штампов, представляющих собой смен-
ные узлы пуансона и матрицы;
3) возможность выполнения работы на прессах простого действия при полной
автоматизации производственного процесса.
Недостатком вытяжки с утонением стенок является многооперационность
процесса и необходимость применения промежуточных отжигов (см. рис. 167
Этого недостатка не имеет новый способ «комплексной вытяжки», в котором
одновременно сочетаются два вида деформации — значительное уменьшение
диаметра вытяжки и уменьшение толщины стенок [14]. В данном случае степень
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
235
деформации определяется одновременным изменением диаметра и толщины стенки
полуфабриката
__ — dnSn .
------«----------= 1 — m-niy,
где m — коэффициент вытяжки цилиндрических деталей (см. табл. 64);
ту — коэффициент утонения, равный для стали и латуни 0,5—0,7, для алюминия
0,6—0,75.
Рис. 168. Последовательность штамповки трубчатой детали
Благодаря сочетанию двух видов деформаций автору данного способа 1 по ряду
деталей удалось в 2—3 раза сократить количество операций вытяжки и создать типо-
Рис. 169. Четырехоперационная и двухоперационная вытяжка
вой двухоперационный процесс вытяжки, в ряде случаев даже без промежуточного
отжига.
На рис. 169 показаны существующий процесс четырехоперационной вытяжки
цилиндрической детали из стальной заготовки диаметром 60 мм и толщиной 1,5 мм,
1 Автор канд. техн наук С. А. Валиев (Тульский политехнический институт)
236
ВЫТЯЖКА
и процесс двухоперационной вытяжки из той же заготовки. Схема двухоперационной
вытяжки приведена на рис. 170.
Этим способом можно изготовлять цилиндрические детали высотой h =
= (2ч-5) d.
Количество операций вытяжки определяется по суммарным коэффициентам.
Суммарный коэффициент вытяжки (изменения диаметров)
d
tn = тх-т2-т3- ,
где d — наружный диаметр последней вытяжки;
D — диаметр заготовки;
tnlf т2, т3 — операционные коэффициенты вытяжки по табл. 64.
Рис. 170. Схема двухоперационной вытяжки
Суммарный коэффициент утонения
ту = Шу^ту^Шу^
So
где Sn — толщина стенки последней вытяжки;
So — толщина заготовки (дна);
т^, тУ2, тУз — операционные коэффициенты утонения, для стали и латуни
равные 0,5—0,7, для алюминия — 0,6—0,75.
Общий суммарный коэффициент равен
dSn
тоб=^ т-Шу = -^-
Из условия равенства объемов металла заготовки и готовой детали находим
где d — диаметр готовой детали;
h — высота детали после обрезки.
Задаваясь допустимыми операционными значениями коэффициентов т и tnyi
можно по суммарной деформации (суммарным коэффициентам) определить количество
необходимых операций «комплексной вытяжки».
В последние годы для штамповки высоких деталей малого диаметра получил
применение прогрессивный метод холодного выдавливания, выполняемый за один-два
хода пресса. Иногда он сочетается с операцией протяжки.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
237
Технология вытяжки крупногабаритных деталей
сложной формы
Типовыми крупногабаритными деталями, получаемыми методом вытяжки тонко-
листового металла, являются так называемые облицовочные детали кабин и кузовов
автомобилей, детали мотоциклов и мотороллеров и т. п. (рис. 171). Эти детали отли-
чаются сложной и несимметричной пространственной формой, а технологический про-
цесс их изготовления имеет не-
которые специфические особен-
ности.
При вытяжке деталей слож-
ной и несимметричной простран-
ственной формы величина дефор-
мации металла различна в раз-
ных местах заготовки.
Для того чтобы обеспечить
получение детали сложной про-
странственной формы из плоской
заготовки, необходимо создать
разные условия течения металла
по контуру заготовки: в одних
участках облегчить перемеще-
ние металла из-под прижимного
кольца, а в других участках за-
тормозить его путем применения
вытяжных или тормозных ребер
и порогов на матрице или при-
жимном кольце.
В большинстве случаев вы-
тяжные штампы для крупных
кузовных деталей снабжены од-
ним, а в некоторых местах двумя
и даже тремя рядами вытяжных
ребер.
Сильный прижим и тормо-
жение заготовки увеличивают
сопротивление течению металла
из-под прижимного кольца и
способствуют лучшему обтяги-
ванию металла по форме пуан-
сона и распространению дефор-
мации по всей площади заго-
Рис. 171. Штампованные детали автомобильного ку-
зова: а — крыло автомобиля; б — внутренняя перед-
няя панель
товки. При этом происходит
более полное использование пластичности металла в результате деформации
средней части заготовки за счет уменьшения толщины последней.
В начале процесса вытяжки деталей сложной формы пуансон соприкасается
с заготовкой лишь в отдельных местах, а большая часть заготовки находится вне кон-
такта с рабочими частями штампа. Эта «свободная» поверхность заготовки, подвер-
гаясь тангенциальному сжатию, легко образует гофры и волны при вытяжке. Танген-
циальное сжатие можно уменьшить путем значительного увеличения растягивающих
напряжений.
Применение вытяжных ребер препятствует возникновению гофров или складок
также вследствие того, что ребро, образованное на фланце заготовки, обла-
дает большей жесткостью и большей устойчивостью на продольный. изгиб.
При вытяжке деталей сложной формы обычно металл фланца не вытягивается
полностью из-под прижимного кольца, а остается до конца вытяжки и в дальнейшем
удаляется обрезкой. Поэтому в данном случае необходимо предусматривать
238
ВЫТЯЖКА
технологические припуски значительных размеров, что приводит к нежелательному
увеличению расхода металла.
Повышение величины растягивающих напряжений при вытяжке деталей сложной
пространственной формы позволяет значительно уменьшить упругие деформации
после вытяжки и в особенности после обрезки фланца.
Асимметричность и сложность формы деталей и неравномерность деформации
по различным участкам заготовки не позволяют применить для оценки величины
деформации коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей.
Как правило, вытяжка деталей сложной пространственной формы производится
за одну операцию из-за высоких требований к качеству поверхности и недопустимости
появления на ней следов от предыдущей вытяжки.
Ввиду большого разнообразия формы облицовочных деталей автомобилей и их
непрерывного изменения до настоящего времени не создано единого метода техноло-
гических расчетов. Однако в результате проведенных исследований вытяжки авто-
кузовных деталей [115, 156] и на основании обобщения производственного
опыта [138] созданы соответствующие технологические рекомендации.
С целью типизации процессов штамповки кузовных деталей в ряде стран установ-
лена технологическая классификация деталей сложной пространственной формы.
В США Комитет по штампуемости разработал классификацию деталей по техно-
логической сложности формообразования. Установлено семь технологических групп,
иллюстрированных примерами деталей. Первая группа — детали, изготовляемые
гибкой и отбортовкой, вторая — гибкой с неглубокой вытяжкой, третья, четвертая
и пятая — глубокой вытяжкой деталей различного параметра, шестая и седьмая —
вытяжкой с интенсивным складкообразованием.
Технологическая сложность деталей оценивается величиной относительного удли-
нения в наиболее деформируемом участке заготовки. 1 Эта оценка недостаточно пра-
вильна, так как при вытяжке деталей сложной формы возникает не одноосное, а двух-
осное растяжение. Как показал А. Д. Томленов [246], в этом случае создается
повышенная устойчивость пластической деформации, осуществляемой при
значительном уменьшении толщины материала. В результате критическая величина
интенсивности деформаций, при которой происходит потеря устойчивости, в 2 раза
выше, чем при одноосном растяжении.
Несколько иная классификация, основанная на опыте работы отечественных авто-
мобильных заводов, разработана В. В. Серепьевым [138]. Она содержит 7 групп
и 12 подгрупп автомобильных деталей, отличающихся различной сложностью формы
и особенностями построения вытяжных переходов.
Построение вытяжных переходов для крупных деталей сложной формы произво-
дится в следующей последовательности [138]:
1) определение положения детали в штампе;
2) технологическая корректировка формы детали в вытяжном переходе;
3) определение величины и расположения технологических припусков;
4) определение формы и расположения технологических вырезов — окон;
5) выбор формы прижимной поверхности вытяжного штампа;
6) установление количества и расположения тормозных ребер (порогов);
7) определение способа фиксации вытяжного перехода в обрезном штампе.
Приведем краткие указания по этапам построения вытяжных переходов [138].
Положение детали в штампе должно быть оптимальным и должно
удовлетворять следующим условиям: беспрепятственный вход пуансона в матрицу;
получение возможно меньшей глубины вытяжки; увеличение площади соприкоснове-
ния пуансона с заготовкой, для чего необходимо, чтобы прижимная поверхность мат-
рицы соответствовала нижней поверхности пуансона; отсутствие перетягивания* ме-
талла через вершину пуансона на другую сторону; равномерное распределение дав-
ления прижимного кольца на матрицу.
1 Аналогичную классификацию применительно к конкретным деталям автомобилей
советских марок создал Г. Д. Рогоза 1232].
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
239
На рис. 172 приведен выбор положения детали в штампе для крыла автомобиля.
Поворот оси детали на 15° устранил неравномерность вытягивания заготовки из-под
прижима, создав одинаковые условия перемещения металла.
Форма вытяжного перехода должна по возможности полностью
соответствовать форме готовой детали. В случае недостаточно технологичной формы
детали в форме вытяжного перехода должны быть предусмотрены некоторые измене-
ния, улучшающие условия формообразования. С этой целью отдельным участкам
придается положение, наиболее благоприятное для вытяжки, а также производится
смягчение резких переходов формы поверхности путем увеличения радиусов закруг-
ления (если это необходимо).
а) б)
Рис. 172. Выбор положения детали в штампе: а — сечение крыла; б — исход-
ное положение в штампе; в — последовательность обтяжки пуансона заготов-
кой; г — поворот на 15° крыла в штампе; / —IV — положения пуансона
в процессе вытяжки
На рис. 173 показан разрез вытяжного перехода внутренней передней панели
автомобиля (см. рис. 171, б), в котором для возможности вытяжки изменено прост-
ранственное положение козырька и полок. Отгибка козырька до требуемого положе-
ния производится на одной из следующих операций.
Величина и расположение технологических п р и•
п усков зависят от требуемой степени торможения заготовки под прижимом, от
формы и расположения прижимной поверхности, от условий выполнения последую-
щей обрезки.
На рис. 174 приведены различные способы повышения интенсивности торможения
фланца заготовки под прижимом:
увеличение усилия прижима (рис. 174, а);
увеличение ширины фланца (рис. 174, б);
применение вытяжных (тормозных) ребер (рис. 174, в);
применение перетяжных порогов (рис. 174, г).
Первый способ наиболее распространен, но не всегда достигает цели; второй
способ приводит к повышенному расходу металла; третий и четвертый способы наибо-
лее целесообразны.
Величина технологического припуска зависит от числа вытяжных ребер и при-
мерно составляет при одном ребре около 30—40 мм на сторону, при двух рядах ре-
бер — около 60—70 мм на сторону, при трех рядах ребер — около 80—100 мм
на сторону.
240
ВЫТЯЖКА
Рис. 174. Различные способы увеличения интенсивности тормо-
жения фланца заготовки йод прижимом
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
241
Однако величина технологического припуска в значительной степени зависит
от положения линии обрезки и возможности размещения режущей секции обрез-
ного штампа (рис. 175). __________________________________________
В отдельных случаях чрезмерная
сложность формы штампуемой детали при-
водит к необходимости значительного уве-
личения технологического припуска.
Применение технологи-
ческих вырезов вызывается не-
обходимостью облегчить образование мест-
ных углублений или выступов путем пере-
тягивания металла от середины к краям
заготовки. Обычно вырезка окон произво-
дится одновременно с местной вытяжкой,
после начала формообразования. Техно-
логические вырезы или надрезы делают
в местах заготовки, подлежащих удалению,
и располагают около наиболее напряжен-
ных участков деформируемой заготовки.
На рис. 176 изображен вытяжной
переход панели радиатора с разгружаю-
щими надрезами заготовки в местах буду-
Рис. 175. Рабочий участок обрезного штампа
щих ОКОН.
Следует остерегаться образования гофров и разрывов узких оконных проемов,
для чего лучше делать не один, а два или три выреза.
Выбор формы прижимной поверхности вытяжного
штампа позволяет уменьшить глубину вытяжки, снизить величину технологи-
Рис. 176. Вытяжной переход облицовки радиатора с разгружающими надрезами
ческого припуска, создать плавный изгиб заготовки при прижиме ее к матрице, облег-
чить условия обтяжки заготовки по форме пуансона.
Для правильного решения данного вопроса необходим большой производствен-
ный опыт; рекомендуется применение гипсовых моделей.
Количество и расположение тормозных ребер зави-
сит qt степени сложности формы вытягиваемой детали и необходимости создать
242
ВЫТЯЖКА
Рис. 177. Вытяжной штамп с регулируемыми при-
жимными стойками
участки с повышенной интенсивностью торможения фланца. Назначение и различные
способы торможения были приведены выше (см. рис. 174).
Применение тормозных ребер при вытяжке деталей сложной формы позволяет
значительно расширить интервал регулировки усилия прижима, в то время как
в штампах без тормозных ребер допустимый интервал регулировки усилия прижима
весьма мал и граничит или с возникновением морщин и складок, или с разрывом.
Форма и размеры тормозных ребер будут рассмотрены ниже.
В последнее время разработаны
способы регулирования усилия при-
жима в различных местах прижи-
маемого фланца.
На рис. 177 показано устройство
вытяжного штампа с регулируемыми
по высоте стойками /, с шаровыми
головками и подпятниками, на кото-
рые устанавливается рамка из мно-
гослойной фанеры 2. Эта рамка
является эластичным прижимом —
складкодержателем, позволяющим
изменять усилие прижима [260].
На рис. 178, а показана схема
установки регулируемых стоек по
контуру вытяжного пуансона, а на
рис. 178, б—плавное изменение
усилия прижима по фланцу, заме-
ренное мессдозами.
Недостатком жесткого прижима
с тормозными ребрами является
практически неизменяемая интен-
сивность торможения фланца на
всем протяжении рабочего хода.
Однако целесообразно, чтобы
к концу вытяжки торможение фланца
было более интенсивным, чем в нача-
ле процесса. С этой целью приме-
няют дополнительные устройства,
позволяющие увеличить торможение
к концу рабочего хода (рис. 179).
Способы фиксации вытяжных переходов в обрез-
ном штампе влияют не только на величину технологического припуска, но
и на форму вытяжного перехода, которая должна обеспечить надежную фиксацию
на всех последующих переходах без затрат излишнего времени на установку и удале-
ние штамповки.
Существуют два способа фиксации вытяжных переходов сложной формы: фикса-
ция по боковым стенкам или рельефным участкам переходов, или фиксация по техно-
логическим отверстиям, пробиваемым или прокалываемым при вытяжке. Первый
способ более удобен и более пригоден при автоматизации штамповки. Второй способ
более точен, но требует большего времени и не удобен для автоматизации процессов.
С целью упрощения разработки формы вытяжных переходов для деталей сложной
формы изготовляют гипсовую модель вытяжной матрицы. По модели отрабатывают
все перечисленные выше технологические вопросы. После этого выполняется чертеж
вытяжного перехода, на котором проставляют размеры и фиксируют форму техноло-
гических участков гипсовой модели. Этот способ обладает большой наглядностью
и облегчает нахождение правильного решения технологических вопросов.
Примеры построения технологических процессов и формы вытяжных переходов
для конкретных автомобильных деталей приведены в специальной литературе
[107, 138].
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
243
Помимо опыта, необходимого для разработки технологических процессов вы-
тяжки деталей сложной формы, большое значение имеет научный анализ процесса
вытяжки, позволяющий установить величину возникающих напряжений, избежать
образования разрывов или иных дефектов и правильно выбрать металл с необходи-
мыми механическими свойствами.
Рис. 178. Схема установки регулируемых стоек по контуру пуан-
сона (а) и изменение усилия прижима по фланцу (б)
6)
Для выбора металла с наилучшими механическими свойствами для вытяжки
заданной детали необходимо исследовать напряженно-деформированное состояние,
возникающее в процессе формообразования.
При вытяжке деталей сложной формы могут возникать три вида напряженного
состояния:
1) напряженное состояние, близкое к одноосному растяжению;
2) двухосное растяжение или близкое к нему;
3) растяжение со сжатием.
Рис. 179. Способы увеличения усилия прижима к концу рабочего хода: а—при
помощи клинового устройства; б — при помощи пневматических цилиндров;
в — крепление опорных стержней
Напряженное состояние, близкое к одноосному растяжению, оказывается самым
неблагоприятным, поскольку в этих условиях металл выдерживает меньшие крити-
ческие деформации по сравнению с двухосным растяжением. В этом случае о пригод-
ности металла можно судить по результатам испытаний на одноосное растяжение.
При двухосном растяжении по мере вытяжки образуется утонение металла.
Величины критических деформаций, при которых происходит разрыв металла, опре-
деляются по результатам гидростатического испытания на двухосное растяжение.
244
ВЫТЯЖКА
Как показали исследования, для успешного течения процесса необходимо, чтобы
металл, имея достаточную пластичность, обладал хорошей способностью к упрочд
нению.
Растяжение со сжатием является более благоприятным. Однако возникнове-
ние сжимающих напряжений приводит к образованию складок. Таким образом, рас-
тяжение со сжатием практически не позволяет получать деформации большей вели-
чины, чем при двухосном растяжении.
В Институте машиноведения АН СССР разработана приводимая ниже методика
определения напряженно-деформированного состояния, возникающего при штамповке
деталей сложной формы [115, 242]. По этой методике по величинам деформаций, изме-
Рис. 180. Деформированная сетка после вытяжки
ренным на деталях с помощью координатной сетки, подсчитывают (или находят по
таблицам) значения интенсивности деформаций и напряжений в опасных местах.
Затем, задаваясь коэффициентом использования пластичности металла, вычисляют
критические значения интенсивности напряжений и деформаций, по которым выби-
рается металл надлежащего качества или проверяется пригодность ранее выбранного
металла.
Расчет напряженно-деформированного состояния ведется следующим спо-
собом [115].
Перед штамповкой на плоскую заготовку методом шелкографии наносится сетка
в виде окружностей диаметром 20 мм. После штамповки окружности принимают
форму эллипсов или окружностей большего диаметра (рис. 180).
Измерив масштабной линейкой оси эллипсов"!,! и 12, подсчитывают логарифми-
ческие деформации
8i = In е2 = In 4^-.
Ьо Lq
По логарифмическим деформациям определяется интенсивность деформаций
= е2 + е1е2 + е2 .
В приведенной формуле величина е3 из условия постоянства объема выражена
через две другие деформации ех и е2.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
245
Напряженно-деформированное состояние характеризуется величиной /и*
* __ ei + ^е2_ &2_
2£1 + е2 О! ’
где cf! и (У2 — главные нормальные напряжения.
При т* — 0 имеет место одноосное растяжение, при т* = 1 происходит равно-
мерное двухосное растяжение: при 1 > /и* > 0 неравномерное двухосное растяже-
ние, при /и* = —1 чистый сдвиг, а при т* < 0 растяжение со сжатием. Пользуясь
величиной /и*, определяют критическую интенсивность деформаций для данного
напряженного состояния по формуле, выведенной из условия потери устойчивости
_ 2 ]/" 1 — т* + (/и*)2
—
2 — т * П'
где п — показатель упрочнения, определяемый по
результатам испытаний на одноосное или
двухосное растяжение.
При одноосном растяжении при т* = 0 .
= п\ е2 =— 0,5и; е3 = —0,5п.
При двухосном растяжении при /и* = 1
ех = п\ е2 = п\ е3 — —2п.
Отсюда следует, что при двухосном
растяжении возможная наиболь-
шая критическая деформация
растяжения в 2 раза больше, чем
Рис. 181. Схема крыла кузова
автомобиля
при простом растяжении, а наи-
большая логарифмическая деформация уменьшения
толщины в 4 раза больше, чем при одноосном растя-
жении.
Для облегчения расчетов составлены вспомогательные таблицы, подсчитанные
на электронно-вычислительной машине [115], по которым, зная величины осей эллип-
сов и L2, находят соответствующие им логарифмические деформации ег и е2,
интенсивность деформаций ее, а также величины т* и ек без каких-либо вычислений.
Для определения интенсивности напряжений в данной точке ое по измеренным
величинам деформаций необходимо иметь график зависимости ве = ое (ее) того ме-
талла, из которого штамповалась деталь с нанесенной сеткой. График строится по
результатам гидростатического испытания на двухосное растяжение [252].
Рассмотрим пример расчета напряженно-деформированного состояния крыла
кузова автомобиля ЗИЛ-164 (рис. 181).
Измеряем в четырех местах оси эллипсов, по которым подсчитываем или находим
по вспомогательным таблицам расчетные величины, приведенные в табл. 92. Как
видно из табл. 92, наибольшая интенсивность деформаций возникает в зоне А.
Задаемся коэффициентом использования пластичности т) = 0,9 и находим крити-
ческую интенсивность деформации
Л
_ 0,38
““ 0,90
= 0,42;
ек(2 —/и*) = 0,42
2 ]Л 1—т* + (/и*)2 1,15
1 В отличие от коэффициента вытяжки т, эта величина в справочнике обозначена
через tn*.
246
ВЫТЯЖКА
Таблица 92
Результаты измерений и подсчетов
Зона Дефор- маций (рис. 181) Измеренные оси в мм Расчетные величины
Lt Ls Ci е2 ее т*
2 V
2—т*
А 28,0 20,0 0,329 0,000 0,380 0,500 1,155
Б 28,5 17,5 0,347 —0,134 0,350 0,142 1,009
В 25,0 18,0 0,218 —0,105 0,218 0,023 1,000
Г 23,0 19,5 0,137 —0,025 0,145 0,347 1,064
/о 2 к 1 —/и* + (/и*)2 . х
(Величина---------------= 1,15 находится по вспомогательным табли-
2 — т
цам).
Рис. 182. Диаграмма зависи-
мости интенсивности напряже-
ний от интенсивности деформа-
ций
0 36 \0,36
27СТ) =31^».
Критические интенсивности напряжений и деформаций при двухосном растя-
жении (m* = 1)
е* = 2п = 2-0,365 = 0,730;
Таким образом, для штамповки автомобильного крыла металл должен иметь сле-
дующие механические свойства:
при одноосном растяжении е* > 0,36, $в > 31 кГ/мм^
при двухосном растяжении е” > 0,73, а” >57,3 кГ/мм\
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВЫТЯЖКИ И ПРИЖИМА
247
23. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВЫТЯЖКИ И ПРИЖИМА
Существуют два метода определения усилий вытяжки:
1) теоретический, основанный на законах теории пластичности и на определении
действительных напряжений в данный момент вытяжки;
2) практический, основанный на приближенных инженерных формулах, пост-
роенных по средним или опытным значениям сопротивления деформации.
Теоретический метод исходит из рассмотрения напряжений (сопротивления
деформированию) при вытяжке
л
в = (вид + ®тр) е 2 + ам>
где а — действительное сопротивление (удельное давление течения) при вытяжке;
<зид — сопротивление идеальной деформации без учета потерь на трение и изгиб
(радиальные напряжения);
втр — сопротивление трению от силы прижима Q;
аи — сопротивление изгибу;
л
е — множитель, учитывающий сопротивление трению при скольжении по вы-
тяжной кромке матрицы.
Другой теоретический метод основан на анализе напряженно-деформированного
состояния методом характеристик или линий скольжения.
В литературе по холодной штамповке приводится ряд теоретических формул,
полученных указанными методами различными исследователями: Г. Заксом [26],
Л. А. Шофманом [183], Е. А. Поповым [151], А. Д. Томленовым [157], Б. П. Зво-
роно [255], В. Е. Недорезовым [81 ], Ю. Н. Алексеевым [2], Е. И. Исаченковым [43]
и др.
„ Не имея возможности привести эти методы и формулы в справочнике, отсылаем
читателя к первоисточникам.
Основное различие между этими формулами заключается в различной строгости
математического анализа и в принятых допущениях. Они получили применение
главным образом при теоретическом анализе процесса вытяжки.
Инженерные формулы для определения усилия вытяжки обычно исходят из поло-
жения, что допустимые напряжения в опасном сечении
должны быть меньше разрушающих, а следовательно, наи-
большее усилие предельно возможной вытяжки
должно быть несколько меньше усилия, необходи-
мого для разрыва боковых стенок изделия около
дна (в опасном сечении)
Р LScip,
где L — длина периметра изделия (по среднему диаметру);
S — толщина материала;
Пр—разрушающее напряжение в опасном сечении, равное 1,1-»-1,2<те.
Фактическая величина напряжений в опасном сечении, а следовательно, и вели-
чина усилия вытяжки зависит от сопротивления металла деформированию, степени
деформации или величины коэффициента вытяжки, относительной толщины заго-
товки, относительного радиуса закругления матрицы и пуансона, типа смазки.
Принимая наибольшее допустимое напряжение в опасном сечении ор — 1,1сгв
и используя производственные и экспериментальные данные, автор предложил для
определения усилий вытяжки изделий различной геометрической формы практиче-
ские формулы и коэффициенты к ним, учитывающие зависимость усилия от степени
вытяжки и от относительной толщины заготовки (табл. 93—98).
Определение численной величины давления прижима имеет в основном расчетное
и конструктивное значение для нахождения полного усилия вытяжки, для расчета
величины буфера, пружин и т. д.
248
ВЫТЯЖКА
Таблица 93
Практические формулы для определения усилий вытяжки
Типы вытягиваемых изделий Операции вытяжки Формулы Таблицы коэффи- циентов
Цилиндрические без фланца • 1-Я 2-я и последую- щие Р = Hd1S(Jekl Р = 94 95
Цилиндрические с широким фланцем 1-я Р — 96
Конические и сфе- рические с фланцем 1-я Р :== ndKScвкф 96
Овальные коробки 1-я 2-я и последую- щие Р = ndcPlSoek! р = 94 95
Низкие прямоуголь- ные коробки (вытяж- ка в одну операцию) — Р = (2А + 2В — 1,72г) х X SoekH 97
Высокие квадратные коробки (многоопера- ционная вытяжка) 1 и 2-я Последняя Как для цилиндри- ческих изделий Р ~ (4 В — l,72r)Soeke 94 и 95 98
Высокие прямоуголь- ные коробки (много- операционная вытяжка) 1 и 2-я Последняя Как для овальных коробок Р = (2А + 2В — 1,72г) х X SGqIiq 94 и 95 98
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВЫТЯЖКИ И ПРИЖИМА
249
Продолжение табл. 93
Типы вытягиваемых изделий Операции вытяжки Формулы Таблицы коэффи- циентов
Вытяжка с утоне- нием стенок (цилиндри- ческие детали) 2-я и последую- щие Р = 7tdn (Sn^i — Sn) х X Geky —
Обозначения: Р — усилие вытяжки в кГ; dx и d2 — диаметры цилиндрической детали на первой и второй опера- циях, считая по средней линии (d — dM — S), в мм; dK — меньший диаметр конической детали и 0,5 диаметра сферической детали в мм; dcpi и dcp2 — средний диаметр овальных деталей после первой и второй вытяжки в мм; dn — наружный диаметр детали после n-й операции вытяжки в мм; А и В — длина и ширина прямоугольной коробки в мм; г — радиус углового закругления коробки в мм; S — толщина материала в мм; Sn^1 и Sn — толщина стенки в мм после п—1 и п-й операций вытяжки; kr — коэффициент, находимый по табл. 94; k2 — » » » 95; кф — » » » 96; kH — » » » 97; ke — » » » 98; ky — » равный для латуни 1,6—1,8, для стали 1,8—2,25.
Таблица 94
Величина коэффициентов kA для первой вытяжки цилиндрических деталей
из стали 08—15
Относительная толщина заго- товки ^--100 Относительный диаметр заго- товки Величина kx при коэффициентах первой вытяжки тх
0,45 0,48 0,50 0,52 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80
5,0 20 0,95 * 0,85 0,75 0,65 0,60 0,50 0,43 0,35 0,28 0,20
2,6 50 1,10 1,00 0,90 0,80 0,75 0,60 0,50 0,42 0,35 0,25
1,2 83 — 1,10 1,00 0,90 0,80 0,68 0,56 0,47 0,37 0,30
0,8 125 — — 1,10 1,00 0,90 0,75 0,60 0,50 0,40 0,33
0,5 200 — — — 1,10 1,00 0,82 0,67 0,55 0,45 0,36
0,2 500 (O6j 1асть — — 1,10 0,90 0,75 0,60 0,50 0,40
0,1 1000 обрывов) — — — 1,10 0,90 0,75 0,60 0,50
Примечание. При, малых радиусах закруглений (г = 4-5-6S) величина
коэффициента ki берется на 5% больше указанной, а область обрывов несколько
увеличивается.
250
ВЫТЯЖКА
Таблица 95
Величина коэффициентов k2 для второй вытяжки цилиндрических деталей
из стали 08—15
Относитель- ная толщина заготовки Относитель- ная толщина наибольшей 1-й вытяжки Т*100 “1 Величина k2 при коэффициентах второй вытяжки т2
0,7 0,72 0,75 0,78 0,80 0,82 0,85 0,88 0,90 0,92
5,0 2,0 1,2 0,8 0,5 0,2 0,1 11 4 2,5 1,5 0,9 0,3 0,15 0,85 1,10 0,70 0,90 1,10 0,60 0,75 0,90 1,10 1,10 0,50 0,60 0,75 *0,82 0,90 1,00 1,Ю 0,42 0,52 0,62 0,70 0,76 0,85 1,00 0,32 0,42 0,52 0,57 0,63 0,70 0,82 0,28 0,32 0,42 0,46 0,50 0,56 0,68 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,44 0,55 0,15 0,20 0,25 0,27 0,30 0,33 0,40 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,23 0,30
—
(Область обрывов) —
Примечание. При малых радиусах закруглений величина коэффициен- тов k2 берется на 5% больше указанной, а область обрывов увеличивается. Коэффициенты для последующих (3, 4, 5-й) вытяжек находятся по этой же таблице для соответствующих тп и —но берутся больше или меньше найденного значения: 1) при вытяжке без промежуточных отжигов берется большее (ближайшее нижнее) значение коэффициента kn', 2) при вытяжке с промежуточными отжигами берется меньшее (ближайшее верхнее) значение коэффициента kn. Если первая вытяжка меньше предельно допустимой и получена при повышен- £ ных коэффициентах mit то при том же значении -^-.100 относительные толщины $ -з—100 будут меньше приведенных в таблице. «1
На практике необходимое давление прижима устанавливается по отсутствию
складкообразования и разрывов металла.
При вытяжке цилиндрических деталей на прессах двойного действия с жестким
прижимом важна не величина давления, а установление минимально необходимого
для данной толщины листа зазора между матрицей и прижимом, не защемляющего
заготовку, но препятствующего образованию складок.
Расчетное усилие прижима находится по формулам табл. 99.
Среднее давление прижима приведено в табл. 100. Приведенные в табл. 100 опыт-
ные данные являются приближенными, так как не учитывают степени вытяжки
и относительной толщины заготовки.
Более точная зависимость, учитывающая указанные факторы для мягкой стали,
определяется по формуле [183]
Так, например, при вытяжке с коэффициентом т = 0,6 из заготовки относительной
толщины —*100 = 2 давление прижима q— 0,05 кГ/мм2, а при применении кони-
ческой матрицы вытяжка может быть выполнена и без прижима, т. е. при q = 0.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВЫТЯЖКИ И ПРИЖИМА
251
Таблица 96
Величина коэффициентов кф для вытяжки цилиндрических деталей
с широким фланцем из стали 08—15 ^для 100 = 0,6 — 2,0^
Отношение Лф d Величина кф при коэффициентах первой вытяжки тх = D
0,35 0,38 0,40 0,42 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75
3,0 1,0 0,9 0,83 0,75 0,68 0,56 0,45 0,37 0,30 0,23 0,18
2,8 1,1 1,0 0,90 0,83 0,75 0,62 0,50 0,42 0,34 0,26 0,20
2,5 — 1,1 1,0 0,9 0,82 0,70 0,56 0,46 0,37 0,30 0,22
2,2 — — 1,1 1,0 0,90 0,77 0,64 0,52 0,42 0,33 0,25
2,0 — — — 1,1 1,0 0,85 0,70 0,58 0,47 0,37 0,28
1,8 — — — — 1,1 0,95 0,80 0,65 0,53 0,43 0,33
1,5 (Область — — — 1,10 0,90 0,75 0,62 0,50 0,40
1,3 обрывов) — — — — 1,0 0,85 0,70 0,56 0,45
Примечание. Эти же коэффициенты могут быть применены для конических и сферических деталей с фланцем при вытяжке в штампах без вытяжного ребра. При вытяжке тех же деталей в штампах с вытяжным ребром (буртом) величина коэф- фициента увеличивается на 10—20%, а область обрывов соответственно увели-
чивается.
Таблица 97
Величина коэффициентов kH для вытяжки низких прямоугольных
коробок из плоской заготовки на одну операцию
Относительная высота коробок —~- при относительной толщине заготовки —100 Величина коэффициентов kH при относительном - л радиусе угловых закруглений о
2—1,5 1,5—1,0 1,0—0,5 0,5—0,2 0,3 0,2 0,15 0,10 0,05
1,2 1,1 1,о 0,9 0,8 — — — —
1,0 0,95 0 9 0,85 0,7 0,8 — — —
0,90 0,85 0,76 0,70 0,6 0,7 0,8 — —
0,75 0,70 0,65 0,60 0,5 - 0,6 0,7 0,8 —
0,60 0,55 0,50 0,45 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0,40 0,35 0,30 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Приме ч а н и е. По заданной высоте i . h коробки 77 о и относительной толщине
г « заготовки по известному относительному радиусу находят в правой части таблицы D
коэффициент ku. Относительная высота коробок дана п D для стали 08—15, для дру-
гих материалов применять поправки в ту или другую сторону, в соответствии
с большей или меньшей пластичностью металла.
252
ВЫТЯЖКА
Таблица 98
Величина коэффициентов ke для последней операции вытяжки
высоких квадратных и прямоугольных коробок из полых
цилиндрических и овальных заготовок (сталь 08—15)
Относительная толщина заго- товки в % Величина коэффициентов kQ при относительном радиусе угловых закруглений D
S D J?*| Со S dt 0,3 0,2 0,15 0,1 0,05
2,0 4,0 5,5 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
1,2 2,5 3,0 0,50 0,60 0,75 0,80 1,0
0,8 1,5 2,0 0,55 0,65 0,80 0,90 1,1
0,5 0,9 1,1 0,60 0,75 0,90 1,0 —
Примечание. Для прямоугольных коробок dt и d2 берутся равными мень- шему диаметру овала первой и второй вытяжки.
Если первые вытяжки меньше предельно допустимой величины, то значения-j— S Л * 1 и будут меньше приведенных в таблице.
Для других материалов применять поправки соответственно изменению пластич- ности металла (увеличить при уменьшении пластичности).
Таблица 99
Формулы для определения усилий прижима
Случаи вытяжки Формулы
Усилие прижима для вытяжки деталей любой формы (в общем виде) Q = F<7
Усилие прижима для 1-й вытяжки цилин- дрических деталей (из плоской заготовки) 0 = -^Р3-№ + 2гл<)2]<?
Усилие прижима для последующих вытя- жек цилиндрических деталей (из пусто- телых заготовок) Q = -J- [4-1 - (dn + 2гм )2] Я
Обозначения: F — площадь заготовки под прижимом в мм2; q — давление прижима в кГ/мм2; dlt. . . ,dn — диаметры вытяжки (матрицы) .на 1 и n-й операциях в мм; гм — радиус закругления вытяжной кромки матрицы в мм.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ВЫТЯЖКИ И ПРИЖИМА
253
При том же коэффициенте вытяжки т = ОД но при относительной толщине мате-
S 5
риала — • 100 = 0,3 давление прижима составляет q — 0,30 кПмм2, а при-^--100=
= 0,2 давление увеличивается до q — 0,46 кГ/мм2.
Полное усилие вытяжки для прессов простого действия равно
где Р — расчетное усилие вытяжки;
Q — усилие прижима (буфера).
У крупных вытяжных прессов двойного действия усилие прижима обычно со-
ставляет 0,5—0,6 номинального усилия пресса (на вытяжном ползуне). При приме-
нении пневматических или гидропневматических буферных устройств на прессах
простого действия усилие прижима обычно
не превышает 25% от номинального уси-
лия пресса.
Пример. Определить усилие вы-
тяжки и усилие прижима при двухопера-
ционной вытяжке цилиндрической детали
без фланца диаметром 110 мм из заготовки
D = 250 мм, S = 1 мм, материал —
сталь 08.
Относительная толщина заготовки
' S 1ЛП Ю0 АЛ
составляет -=т- • 100 = == 0,4.
U zoU
По табл. 64 находим значения
фициентов вытяжки т1 = 0,56 и
= 0,78. Диаметр первой вытяжки
= 140 мм, диаметр второй вытяж-
ки примерно совпадает с заданным: d2=
= tn2dl # 110 мм.
Усилие
коэф-
/п2 =
Таблица 100
Среднее давление прижима
Материал Давление в кГ/мм? (
Сталь мягкая (S<0,5 мм) 0,25—0,30
Сталь мягкая (S>0,5 мм) 0,20—0,25
Латунь 0,15—0,20
Медь 0,10—0,15
Алюминий 0,08—0,12
первой вытяжки (по табл. 94 kx = 1,03):
Pi = nd1Saek1 = 440-34-1 • 1,03 = 15500 кГ & 16 тс.
Усилие второй вытяжки (по табл. 95 Zj2=0,93):
Р2 = itd2Saek2 = 346-34-1-0,93 = 10800 кГ # 11 тс.
Усилие прижима на первой вытяжке
ТГ
= Ра-№ + 2глЛ q =
= 0,785 [2502 — (140 + 2- 10)а] 0,2 = 5800 кГ а 6 тс\
следовательно,
Qi = 0,375 Р,.
Усилие прижима на второй вытяжке
Q2 = ^ [dl - (d2 + 2гж)2] Я =
= 0,785 [ 140а — (ПО + 2-5)2] 0,25 = 196-5 = 980 кГ ® 1 тс-,
следовательно,
Qg«0,lPt.
254
ВЫТЯЖКА
24. РАБОТА, МОЩНОСТЬ И СКОРОСТЬ ВЫТЯЖКИ
Усилие вытяжки не остается постоянным, а изменяется на протяжении рабочего
хода пуансона. На рис. 183 приведены диаграммы, дающие изменение усилия вы-
тяжки от глубины хода пуансона, полученные при одном и том же коэффициенте >
вытяжки, но при различных радиусах закруглений пуансона и матрицы.
Рис. 183. Изменение усилия вытяжки при различных радиусах закругления
матрицы
Для определения действительной работы вытяжки, равной площади, ограничен-
ной кривой диаграммы, следует исходить не из наибольшего усилия Ртах> а из сред-
ней величины
р ___S Phdh ___рр
гср—----д----— и г тах,
где Ph — переменное значение усилия вытяжки для каждой глубины рабочего
хода, которое может быть взято по диаграмме (рис. 183).
По опытным данным, величина коэффициента С составляет обычно от 0,6 до 0,8.
Работа вытяжки определяется по формуле
?cph CPm^h г
А ~ 1000 — 1000 кГм'
где h — глубина вытяжки в мм.
Найденную величину работы вытяжки суммируют с работой сжатия буфера
и выталкивателя и сравнивают с работой, которую может произвести пресс за один
рабочий ход
A -J- Аб АПр-
Эта работа слагается из полезной энергии маховика (маховых колес) и неболь-
шой части энергии, отдаваемой электродвигателем. .
Более подробные сведения приведены в разделе втором.
Вопрос о скорости вытяжки еще не получил окончательного решения.
Общее развитие прессостроения в последние годы направлено по пути увеличения
РАБОТА, МОЩНОСТЬ И СКОРОСТЬ ВЫТЯЖКИ
255
Таблица 101
Приближенная величина
линейной скорости вытяжки
Скорость вытяж- ки в лил/сек на прессах
Материал простого действия двойного действия
Алюминий 900 500
Алюминиевые сплавы — 150—200
Латунь 1000 500
Медь 750 430
Сталь 300 180—250
Сталь нержа- веющая — 100—150
производительности за счет некоторого увеличения числа ходов пресса. Однако рез-
кого увеличения числа ходов прессов не наблюдается.
Исследования Р. В. Пихтовникова экспериментально доказали, что скорость
вытяжки при определенных условиях может быть увеличена в десятки раз.
Получившие за последнее время при-
менение методы вытяжки-формовки под
действием импульсивных нагрузок (давле-
нием взрыва, электрогидравлического раз-
ряда, электромагнитного поля и др.) пока-
зывают, что скорости формообразования
могут быть значительно увеличены в
сравнении с существующими.
Однако это не относится к вытяжке
на кривошипных механических прессах
и особенно к вытяжке крупногабаритных
деталей сложной формы.
А. Д. Томленое показал, что увели-
чение скорости вытяжки крупных деталей
сложной формы отрицательно влияет на
процесс пластической деформации в ре-
зультате возникновения пластических
волн, вызывающих появление сосредото-
ченных деформаций и возникновение раз-
рывов [244].
В табл. 101 приведены применяемые
на практике средние значения скорости
вытяжки на кривошипных прессах для
различных материалов.
Иногда употребляемое понятие сред-
ней скорости вытяжки в технологическом
отношении не является характерным.
Необходимо определять скорость вытяжки как скорость инструмента (или пол-
зуна пресса) в начале процесса вытяжки. Эта скорость зависит от угла поворота кри-
вошипа к моменту начала вытяжки и определяется следующей упрощенной формулой:
0,105 п Vh(H — h),
где v — скорость ползуна в начале вытяжки в мм/сек;
Н — величина хода пресса в мм;
h — рабочая часть хода (от начала деформации) в мм.
На рис. 184 приведено сравнение скорости и усилия для двух типов прессов:
кривошипного (а) и гидравлического (б). Кривошипный пресс имеет переменную вели-
чину скорости и развиваемого усилия на протяжении рабочего хода, а гидравличе-
ский — практически постоянную. Вследствие этого гидравлические прессы более
благоприятны для вытяжных работ. Этим объясняется создание и увеличивающееся
применение быстроходных гидравлических вытяжных прессов.
Существующие типы вытяжных прессов являются главным образом тихоходными
и рассчитаны на ручную подачу крупных заготовок. Скорость к началу вытяжки
у большинства действующих прессов обычно находится в пределах: у крупных
вытяжных прессов при п — 6—12 ход/мин — от 200 до 350 мм/сек, у небольших
кривошипных прессов при п = 80—150 ход/мин — до 500—700 мм/сек. При вы-
тяжке титана и его сплавов скорость вытяжки берут в 1,5—2 раза меньше, чем для
стали.
Приведем упрощенные формулы для определения мощности пресса.
Эффективная (полезная) мощность
Na~ 60-75 Л' С-'
256
ВЫТЯЖКА
где п — число ходов в минуту.
Мощность на маховике (с учетом к. п. д. пресса)
»» , Na < An
N — k — = k —л. c.,
T) rp60*75
где rj — коэффициент полезного действия, равный 0,6—0,8;
k — коэффициент неравномерности, равный 1,2—1,4.
Рис. 184. Сравнение скорости
и усилия кривошипного (а)
и гидравлического (б) прес-
сов
Мощность мотора
л;
квт'
где гц — к. п. д. передачи к мотору.
25. РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ И ЗАЗОРЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Радиусы закруглений вытяжных кромок матриц оказывают значительное влия-
ние на процесс вытяжки. От них зависят:
1) напряжения в вытягиваемом материале и усилие вытяжки;
2) величина допустимого коэффициента вытяжки;
3) образование обрывов или складок.
Влияние радиуса закругления матрицы на усилие вытяжки приведено на рис. 183,
откуда видно, что уменьшение радиуса закругления приводит к увеличению усилия
вытяжки.
На рис. 185 показано влияние радиуса закругления матрицы и пуансона на пре-
дельно допустимую величину коэффициента вытяжки.
При увеличении радиуса закругления кромок матриц процесс вытяжки облег-
чается, тай как напряжения в опасном сечении уменьшаются, вследствие чего увели-
чивается возможная глубина вытяжки, осуществимая за одну операцию.
Однако увеличение радиуса закругления матрицы обычно приводит к уменьше-
нию площади под прижимом и образованию морщин и складок при выходе заготовки
из-под прижима.
Для устранения этого недостатка В. Е. Недорезовым предложен способ вы-
тяжки с дополнительным сферическим прижимом, который удерживает заготовку
РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ И ЗАЗОРЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
257
на закруглении матрицы (рис. 186), благодаря чему оказалось возможным увеличить
радиусы закруглений в 2—3 раза по сравнению с обычно применяемыми и повысить
степень вытяжки небольших деталей до К = 2,5 (т = 0,4) [81 ].
Рис. 185. Влияние радиуса
закругления матрицы и пуан-
сона на предельную вели-
чину коэффициента вытяжки
(для латуни)
Рис. 186. Штамп для вы-
тяжки с дополнительным
прижимом:
1 — пуансон; 2 — плоский
прижим (складкодержатель);
3 — кольцевой прижим по
радиусу; 4 — матрица; 5 —
резиновое кольцо; 6 — на-
жимное кольцо
Преимущества вытяжки с дополнительным прижимом и большими радиусами
закругления кромок матрицы: 1) увеличение степени вытяжки; 2) устранение склад-
кообразования; 3) меньшее утонение у дна изделия; 4) уменьшение усилия вытяжки.
Этот способ получил практическое применение при вытяжке посуды и деталей
из двухслойной кислотоупорной стали.
При вытяжке деталей с широким фланцем опасность образования гофров в конце
вытяжки не возникает, так как фланец не выходит из-под прижима. Следовательно,
в данном случае радиусы закруглений могут быть взяты большей величины по сравне-
нию с вытяжкой деталей без фланца. В посудном производстве при вытяжке изде-
лий с фланцем успешно применяют радиусы закруглений матрицы от 30 до 40S.
Для относительно тонких заготовок • 100 < 0,2^ необходимо применение
большей величины радиусов закруглений, а для толстых — меньшей величины.
9‘ Зак. 511
258
ВЫТЯЖКА
В табл. 102 приведены приближенные значения радиусов закругления вытяжных
кромок матрицы с учетом относительной толщины заготовки. Приведенные в табл. 102
данные относятся к случаю вытяжки при нормальной величине коэффициента вы-
тяжки. В случае неглубокой вытяжки при большой величине tn радиусы закруглений
матрицы надо брать меньшей величины. При мелкой вытяжке без прижима (отбор-
товке) радиусы закруглений для крупных деталей следует брать в пределах 2—4S,
а для небольших деталей применять матрицу конического или эвольвентного профиля.
Таблица 102
Радиусы закруглений вытяжных кромок матрицы (в мм)
Тип вытяжки Радиусы закруглений при относительной толщине заготовки -^--100
2,0-1,0 1.0-0,2 0,2—0,05
Без фланца (6—8) S (8—10) S (10—15) S*
С фланцем (10—15) S (15—20) S (20—30) S
С вытяжными ребрами (4-6) S (6—8) S (8—10) S
♦ Рекомендуется применение сферического прижима (рис. 186).
При вытяжке детали с широким фланцем в одну операцию величина радиуса
закругления матрицы берется равной чертежному размеру закругления у фланца.
Однако не рекомендуется применять радиусы закруглений меньше 5—8S.
На последующих операциях вытяжки радиусы закруглений матрицы постепенно
уменьшают и принимают равными гп — (0,64-0,8) rn_lf причем на первых операциях
дают более сильное уменьшение.
При последовательной вытяжке в ленте коэффициенты вытяжки обычно берут
несколько увеличенными (см. табл. 81), поэтому радиусы закруглений матрицы
могут быть взяты меньшей величины (см. табл. 84).
Рекомендуется при изготовлении последовательного штампа делать минимально
допустимые радиусы закруглений, чтобы иметь возможность их увеличить при от-
ладке штампа.
При вытяжке в ленте мелких деталей можно применять вытяжку со второй
до последней операции при одной и той же величине радиуса закругления с калибров-
кой его на калибровочной операции. При калибровке практически достижимо умень-
шение радиуса закругления от 2 до 5 раз, однако он должен быть не менее чем г —
= 0,5S.
Радиус закругления пуансона значительно влияет на процесс вытяжки, позволяя
снизить предельную величину коэффициента вытяжки (рис. 185). При многоопера-
ционной вытяжке следует избегать малых радиусов закругления пуансона еще и по-
тому, что они вызывают значительное утонение в опасном сечении. На следующей
операции утоненное место переходит в боковую стенку, подвергаясь тангенциальному
сжатию, и образует явно выраженный кольцевой ободок с мелкими морщинками, не
устраняемыми при дальнейших операциях вытяжки.
При многооперационной вытяжке с прижимом радиус закругления пуансона
принимается:
5
1) для первой вытяжки при у • 100>0,5 равным радиусу закругления матрицы,
S S
при -у 100 = 0,54-0,2 — равным 1,5гл, при -у 100 < 0,2 — равным 2г
РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ И ЗАЗОРЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
259
2) для промежуточных вытяжек — равным половине уменьшения диаметра
вытяжки на данной операции или со скосом кромок под 45°;
3) для последней операции — равным радиусу детали.
При последовательной вытяжке в ленте мелких деталей радиус закругления
пуансона также берется несколько больше радиуса закругления матрицы (от 3 до 6S).
На рис. 187 показаны рабочие части вытяжных штампов и взаимосвязь радиусов
закруглений пуансона и матрицы [72].
Пуансоны и матрицы со скосом применяют обычно для вытяжки цилиндрических
деталей средних и больших размеров, а с закруглением по радиусу — для относи-
тельно небольших деталей (d < 100 мм), деталей с широким фланцем и сложной
конфигурации. Радиусы закруглений на скосах пуансона следует увеличивать и при-
нимать равными (1,5-т-2) RM. Радиусы закруглений на скосах прижима следующей
операции Rnp рекомендуется брать меньшей величины, для того чтобы увеличить
натяжение и силу прижима (Rnp ~ #мп—1)-
В американской практике [261 ] рекомендуется несколько иное распределение
скосов пуансона по операциям (рис. 188).
Для вытяжки толстых заготовок в гильзовом производстве и аналогичных отра-
слях применяют значительно меньшие радиусы закруглений матрицы (табл. 103).
Дальнейшие вытяжки производят с утонением материала через конические матрицы,
закругления которых принимают конструктивно.
260
ВЫТЯЖКА
При вытяжке неглубоких конических, а также полусферических деталей вытяж-
ные коробки матрицы делают в виде выступающего ребра, размеры которого приве-
дены на рис. 189.
Вытяжные ребра предназначены для натяжения металла при вытяжке, увеличе-
ния растягивающих и уменьшения тангенциальных напряжений и предотвращения
Рис. 189. Размеры вытяжного ребра
матрицы (по AWF)
Рис. 188. Распределение скосов пуансона
по операциям (1—3)
Таблица 103
Радиусы закруглений матриц
для вытяжки без прижима
колпачков из толстого материала
Толщина материала S в мм Радиусы закруглений матрицы первой вытяжки
4—6 (3-4) 3
6—10 (1,8—2,5) 3
10—15 (1,6—1,8) 3
15—20 (1,3—1,5) S
складкообразования. Поэтому в штампах с вытяжными ребрами радиусы закруглений
матрицы не только не увеличивают, но, наоборот, берут небольшой величины —
от 4 до 10S. По нормали AWF, радиус закругления вытяжного ребра прини-
мается г = 0,05d ]Л3.
При вытяжке крупногабаритных дета-
лей кузова автомобиля вытяжные (тормоз-
ные) ребра обычно ставят на прижиме,
а на матрице делают канавки. Наиболее
распространенная конструкция вытяжных
ребер приведена на рис. 190, рекомендуе-
мый профиль — на рис. 191, размеры
их — в табл. 104.
Для уменьшения размеров вытяги-
ваемых заготовок применяют ступенчатые
ребра (пороги), которые расположены
у вытяжной кромки матрицы и предназна-
чены главным образом для вытяжки не-
глубоких деталей, имеющих плавный кон-
тур (рис. 192) [139]. Они позволяют
уменьшить ширину фланца под прижимом
и размер заготовки. Первый тип (рис.
192, а) предназначен для неглубокой вы-
тяжки, второй тип (рис. 192,6)—для глубо
кой вытяжки, третий тип (рис. 192, в)—для чугунной матрицы без вставных секций.
Количество и расположение тормозных ребер зависят от формы контура, харак-
тера рельефа и глубины вытяжки. Ребра устанавливают в местах заготовки, подвер-
гаемых более легкой деформации, в которых требуется. затормозить перемещение
материала и увеличить растягивающие напряжения.
На рис. 193 приведены примеры расположения тормозных ребер для некоторых
типов изделиц. Как видно из рис. 193, в местах угловых закруглений ребра не ставят
РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ И ЗАЗОРЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
261
XL-».
интервалом 100-150 мм
Рис. 190. Распространенная конструкция вытяжных (тор-
мозных) ребер в кузовных штампах
Рис. 191. Рекомендуемый профиль вытяжных ребер
Таблица 104
Размеры профиля тормозных ребер (рис. 191) в мм
Назначение А н Б в R %кр h
Для средних штампов 14 6 25—32 25—30 7 125 5
Для крупных штампов 16 7 28—35 28—32 8 150 6
Для тяжелых условий работы 20 8 32—38 32—38 10 150 7
262
ВЫТЯЖКА
Рис. 192. П-образные тормозные пороги
Рис. 193. Примеры расположения вытяжных (тормозных)
ребёр (по нормали AWF)
РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЙ И ЗАЗОРЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
263
или дают один ряд ребер, в то время как на прямолинейных длинных стенках уста-
навливают два или даже три ряда ребер.
Штампы с вытяжными ребрами сложны и дороги в изготовлении, особенно при
криволинейной поверхности прижима. Для серийного производства такие штампы
неэкономичны и неприменимы.
В ГДР вместо штампов с вытяжными ребрами получили применение эластичные
складкодержатели с регулируемым давлением [260]. Склад кодер жатель (прижим)
состоит из нескольких регулируемых стоек, устанавливаемых по контуру вытяжки
и соединенных с эластичной прижимной плитой из 16-миллиметровой фанеры (см.
рис. 177). Регулируя длину каждой стойки, получают требуемое давление прижима
в отдельных участках контура вытяжки в пределах от 100 до 1000 кГ.
Для измерения давления стойки снабжены гидравлическими мессдозами с мано-
метрами.
Зазор между вытяжными пуансоном и матрицей предназначен для уменьшения
трения между матрицей и материалом. При определении величины зазора нужно
учитывать утолщение края заготовки при вытяжке и неравномерность толщины мате-
риала (допуски по толщине). Установить единую величину зазоров, применимых
во всех случаях вытяжки, невозможно, так как вытянутые детали сильно различаются
по габаритам, степени точности и техническим условиям, а также по способу вытяжки
(без прижима, с прижимом, с выворачиванием). При вытяжке небольших деталей
с калиброванной толщиной стенок величина зазора должна быть меньше, чем при
обычной вытяжке без калибровки. Кроме того, в первом случае величина зазора
по переходам постепенно уменьшается, а во втором — увеличивается. Малая вели-
чина приводит к увеличению сопротивления вытяжке, увеличению растягивающих
напряжений в опасном сечении и уменьшению степени деформации. Это не относится
к вытяжке с утонением стенок, так как в этом случае суммарная степень деформации
увеличивается за счет утонения материала. В табл. 105 приведены формулы для
определения величины зазора при вытяжке (по данным НИИТавтопрома, с некото-
рой корректировкой), а в табл. 106 — значения прибавки а.
Таблица 105
Величина одностороннего зазора при вытяжке цилиндрических деталей
Операция вытяжки Величина зазора в зависимости от класса точности штампуемых деталей
4 и 5 7, 8 и 9
Первая вытяжка Промежуточные вытяжки Последняя вытяжка z — S + д + а z □= S + д + 2а z = S-f-б-|-(1,5-? 2) а z = S + б + (2,5 -? 3) а г = S + б + 2а
Обозначения: z — односторонний зазор между пуансоном и матрицей в мм\ S — номинальная толщина материала в мм\ д — положительное (верхнее) отклонение допуска на толщину материала В ММ} а — прибавка, находимая по табл. 106. Примечание. Наименьшее значение коэффициента, стоящего в скобках, дано для относительно толстых, а наибольшее — для относительно тонких загото- вок 100 = 14-0,2J .
При вытяжке деталей с небольшой конусностью стенок величина зазора берется
в зависимости от требуемой или допустимой ♦степени конусности.
В табл. 107 приведены обобщенные данные по величине зазоров при вытяжке
с прижимом деталей, подвергаемых калибровке.
264
ВЫТЯЖКА
При вытяжке без прижима (без утонения стенок), учитывая возможность обра-
зования гофров, величину зазора необходимо брать наибольшей из приведенных
в табл. 105 пределов.
При вытяжке с утонением материала односторонний зазор между пуансоном
и матрицей меньше толщины заготовки и соответствует принятой степени деформации
Р___ F.i — F%__diS^ — d^ — S2
fT~ ~ За st 9
средние значения которой приведены в табл. 91.
Таблица 106
Значения прибавки а
Толщина материала S в мм 0,2 0,5 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 2 2,5 3 4 5
Прибавка а в мм 0,05 0,1 0,12 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22 0,25 0,3 0,35 0,4
Таблица 107
Односторонние зазоры при вытяжке цилиндрических деталей,
подвергаемых последующей калибровке
Материал Величина зазора
для первой вытяжки для промежуточ- ных вытяжек для калибровки
Сталь мягкая (1,3—1,5) S (1,2—1,3) S 1,15
Латунь, алюминий (1,3—1,4) S (1,15—1,2) S 1,15
Примечание. При вытяжке с калибровкой весьма высоких деталей неболь-
шого диаметра < 30 мм и от 2 : 1 до 6 : рекомендуется для уменьшения
количества операций применять вытяжку с утонением стенок и зазором, меньшим
толщины материала.
При вытяжке прямоугольных деталей зазор между пуансоном и матрицей в уг-
лах должен быть на 0,1S больше зазора на прямых участках вследствие сильного
утолщения материала в углах.
Правила направления зазоров при вытяжке.
1. Для всех операций, кроме последней, направление зазора безразлично.
2. Для последней операции:
1) при вытяжке деталей с заданным наружным размером зазор делают за счет
пуансона, принимая
dM ~ DU3d. нар\ dn — dM — 2z;
2) при вытяжке деталей с заданным внутренним размером зазор делают за счет
матрицы, принимая
dn ~ dyad, вн* dM ~ dn + 2z.
Здесь dM и dn — диаметры матрицы и пуансона в мм;
г — величина одностороннего зазора в мм.
СМАЗКА ПРИ ВЫТЯЖКЕ
265
26. СМАЗКА ПРИ ВЫТЯЖКЕ
Назначение смазки при вытяжке заключается в уменьшении трения между
материалом и инструментом, снижении напряжения в металле и предохранении штам-
пов и изделий от налипания, задиров и царапин.
Вытяжные штампы в большинстве случаев выходят из строя не по причине
их полного износа, а вследствие образования задиров и царапин и порчи поверхности
штампуемых деталей.
Смазка должна обладать следующими свойствами:
1) создавать прочную незасыхающую пленку, способную выдерживать значи-
тельные давления (кроме вытяжки нержавеющей стали и титановых сплавов);
2) давать хорошее прилипание и равномерное распределение смазывающего слоя
по поверхности;
3) легко удаляться с поверхности деталей;
4) не портить механически и химически поверхность инструмента и деталей;
5) быть химически стойкой и безвредной.
На производстве применяется большое количество смазок различного состава,
которые могут быть подразделены на две группы — смазки без наполнителей и смазки
с наполнителями.
Экспериментально установлено, что смазки без наполнителей не дают достаточно
прочной пленки и сравнительно легко выдавливаются.
Наилучшими являются смазки с большим содержанием наполнителей (мела,
талька, графита), снижающие коэффициент трения в 2—3 раза и повышающие стой-
кость штампов в 2—5 раз по сравнению со стойкостью штампов при применении сма-
зок без наполнителей.
В табл. 108 приведена величина коэффициента трения при вытяжке со смазкой
и без смазки [183].
Таблица 108
Величина коэффициента трения при вытяжке
со смазкой и без смазки
Условия вытяжки (со смазкой или без смазки) Коэффициенты трения в зависимости от вытягиваемых материалов
Сталь 08ВГ Алюминий Дуралюмин Д16М
Без смазки 0,18—0,20 0,25 0,22
Смазка — минеральное мас- ло (машинное, веретенное) 0,14—0,16 0,15 0,16
Смазка с наполнителями (мел, графит) 0,06—0,10 0,10 0,08—0,10
В табл. 109 приведены рецептуры хорошо зарекомендовавших себя смазок для
вытяжки малоуглеродистой стали (по данным ЦНИИТмаш и ЗИЛ); в табл. ПО —
способы смазки, применяемые при вытяжке с утонением малоуглеродистой стали,
а также в процессах, происходящих при высоких контактных давлениях; в табл. 111 —
состав смазок для вытяжки цветных металлов и нержавеющей стали.
Вытяжка магниевых и титановых сплавов в горячем состоянии сопровождается
быстрым налипанием частиц сплава на инструмент, что является причиной появления
царапин и задиров на поверхности изделий.
Смазки для вытяжки магниевых сплавов должны сохранять свои свойства при
температуре до 300—350° С. Состав жаростойких смазок для вытяжки магниевых
и титановых сплавов приведен в табл. 112.
266
ВЫТЯЖКА
Таблица 109
Рецептуры смазок для вытяжки малоуглеродистой стали
Состав смазки Содержание в % (по весу) Примечание
Веретенное масло Рыбий жир Графит Олеиновая кислота Сера Зеленое мыло Вода 43 8 15 8 5 6 15 Графитная смазка дает наи- лучшие результаты, но плохо отмывается от поверхности деталей ввиду высокой адге- зии коллоидного графита. Серу следует вводить в виде измельченного порошка
Веретенное масло Солидол Тальк Сера Спирт 40 40 11 8 1 Применяется при вытяжке автокузовных деталей. Серу следует вводить в виде измельченного порошка
Веретенное масло Солидол Графит Сера Спирт Вода 20 40 20 7 1 12 Серу растворить в веретен- ном масле при температуре около 160° С. Недостатком смазки является расслоение при длительном хранении
Веретенное масло Сульфидированное касторо- вое масло Рыбий жир Мел Олеиновая кислота Едкий натр Вода 33 1,5 1,2 45 5,5 0,7 13 Меловая смазка легко уда- ляется; применяется для тя- желых штамповок
СМАЗКА ПРИ ВЫТЯЖКЕ
267
Продолжение табл. 109
Состав смазки Содержание в % (по весу) Примечание
Веретенное масло Солидол Рыбий жир Мел Олеиновая кислота Вода 12 25 12 20,5 5,5 25 Эта смазка несколько хуже приведенных выше
Зеленое мыло Вода 20 80 Мыло растворять в воде при 60—70° С. Легко растворимая смазка; применяется для лег- кой вытяжки
Эмульсол жидкий Мел Кальцинированная сода Вода 37 45 1,3 16,7 Растворимая смазка; улуч- шается при добавлении 3-про- центного сульфидированного касторового масла
Веретенное масло 3 Мылонафт Тальк Гипс 52,5 20 25 2,5 Новый тип смазки, приме- няемый на Горьковском авто- заводе для сложной вытяжки
Веретенное масло 3 Мылонафт Тальк Гипс Древесная мука 52—54 20 18—20 2,5 5,5 Смазка ГАЗ для вытяжки крупных кузовных деталей
268
ВЫТЯЖКА
Таблица ПО
Рекомендуемые способы смазки при холодной объемной штамповке
и холодном выдавливании стали
Способ смазки и состав Содержание компонентов Примечание
Контактное омеднение со- ставом: медный купорос поваренная соль серная кислота столярный клей вода 4,5—5 кг 5 кг 7—8 л 200 г 80—100 л Клей предварительно раство- ряют в горячей воде, после чего растворяют остальные компонен- ты. Омедненные заготовки хра- нятся в горячем мыльном раство- ре, из которого подаются на вы- тяжку
Ускоренное фосфатирова- ние в растворе фосфорнокис- лых солей с последующим омыливанием в густой мыль- ной эмульсии и просушива- нием. Состав ванны: ортофосфорная кислота азотнокислый цинк фосфорнокислый цинк азотнокислый натрий едкий натр азотистокислый натрий Другой метод ускоренного фосфатирования — процесс бондеризации в горячем рас- творе препарата «мажеф» (ТУ НКХП 1098—44) На 1 л воды 23 см3 72,4 г 13,2 г 7,56 г 4,5 г 1,0 г Последовательность приготов- ления ванны: 1) растворяют в воде азотно- кислый цинк и выливают в ванну; 2) растворяют в ортофосфорной кислоте фосфорнокислый цинк и выливают в ванну; 3) растворяют в воде азотно- кислый натрий и выливают в ван- ну; 4) растворяют в воде едкий натр и выливают в ванну, непрерывно помешивая; 5) доливают ванну водой до тре- буемого объема и тщательно пере- мешивают. Температура ванны 25—40° С, выдержка в ванне 12— 20 мин, покрытие мелкопористое серого цвета; перед фосфатирова- нием заготовки тщательно обез- жиривают, после фосфатирования заготовки промывают горячей во- дой и погружают на 2 ч в густую мыльную эмульсию, а затем про- сушивают. Фосфатирование должно про- изводиться непосредственно пе- ред штамповкой, так как фос- фатно-цинковое покрытие не вы- держивает длительного хранения. Удаление фосфатного покры- тия производят промыванием в горячем щелочном растворе
Применение графитно-кол- лоидной смазки марки ВКГС-0 по ТУ 35ХП 329—61 Обладает эластичностью и вы- сокой адгезией к металлу. Устой- чива до 500° С
СМАЗКА ПРИ ВЫТЯЖКЕ
269
Продолжение табл. 110
Способ смазки и состав Содержание компонентов Примечание
Применение смазки, содер- жащей молибденит (дисуль- фид молибдена MoS2) с лано- линовым маслом Эмульсия: 10% мо- либденита; 90% масла Применяется при холодном вы- давливании стали. Смазка загото- вок эмульсиец производится во вращающемся барабане в течение 3—5 мин. При степени деформации до 40% и применении молибдени- та не требуется фосфатирования заготовок. При степени деформа- ции от 40 до 80% молибденитовая эмульсия применяется как смаз- ка после фосфатирования
Смазочные материалы для вытяжки цветных металлов
и нержавеющей стали
Таблица 111
Металл Тип смазки
Алюминий Дуралюмин Медь, латунь и бронза Никель и его сплавы Нержавеющая сталь 2X13 (ЭЖ-2) Нержавеющая сталь 1Х18Н9Т (ЭЯ1Т) Жаропрочная сталь Титан и его сплавы (в холодном состоянии) Растительное (соевое) масло, технический вазелин Эмульсии из растительных масел Сурепное масло или мыльно-масляная эмульсия (смесь масла с крепким мыльным раствором) Мыльно-масляная эмульсия Кашеобразная смесь веретенного масла, графита, зеленого мыла и воды Окисленный петролатум (ОП65); хлорвиниловый лак ХВЛ (ТУ МХП 2497—51) Асфальтовый битум 4-50% окисленного петрола- тума; хлорвиниловый лак XВЛ-21 1. Графитовый коллоидный водный препарат марки В-0 или В-1 (ГОСТ 5245—50). Засыхает при 20° С в течение 15—30 сек. 2. Хлорвиниловый лак ХВЛ-21. Пленка засыхает в течение 2—5 мин. 3. Фосфатное покрытие с последующим нанесе- нием пленки сухой смазки (молидисульфидграфит) или омеднение
270
ВЫТЯЖКА
Таблица 112
Состав жаростойких смазок
Номер смазки Состав смазки
1 Графитовый коллоидный водный препарат марки В-0 или В-1 по ГОСТу 5245—50 (для титановых сплавов)
2 Жаростойкий лак ФГ-9 по ТУ МХП 2273—53 (для титановых сплавов)
3 40% алюминиевого порошка +60% парафина (в виде брикета)
4 40% талька + 60% парафина (в виде брикета)
5 Порошкообразный коллоидный графит С-1 или С-2 по ГОСТу 5261—50
6 20% нефтяной сажи + 20% серы + 20% воска + 40% вазелина
7 5—10-процентный раствор графита в четыреххлористом углероде
8 65% масла «Вапор» +35% графита С-1 или С-2
9 65% парафина + 35% технического сала
10 15% воска + 7% стеариновой кислоты + 3% этаноламина + 75% воды
11 Графитно-коллоидная смазка марки ГК-1 по ВТУ 35ХП 684—64, жаростойкость 500—700° С
12 Графитно-коллоидная смазка марки ЭЛПВ по ТУ МХП 1447—59, жа- ростойкость 900—1500° С
Смазка № 4 применяется в виде брикетов для натирания заготовок при штам-
повке резиной. Смазка № 5 применяется как присыпка. Графит должен тщательно
удаляться с готовых деталей путем погружения их на 1—3 мин в ванну с водным раст-
вором 15—20-процентной хромовой кислоты и 5-процентной NaNO3.
Коллоидный графит, входящий в состав ряда смазок, обладает высокими смазоч-
ными свойствами благодаря его расщеплению на тончайшие слои (чешуйки) и высокой
адгезии к металлу. Эффект смазок значительно повышается при добавлении сульфида
молибдена (MoS2).
Смазка полосового и ленточного материала обычно производится пропуском через
вращающиеся войлочные ролики, непрерывно смачиваемые смазкой во время подачи
полосы в штамп.
Мелкие штучные заготовки при работе на автоматах с бункерной подачей обычно
не смазываются, так как смазанные заготовки слипаются в бункере и нарушают работу
автомата. Вытяжка без смазки приводит к повышенному износу инструмента, а также
к необходимости уменьшать степень деформации по переходам (увеличивать коэффи-
циенты вытяжки).
Смазка крупных штучных заготовок обычно производится погружением или вруч-
ную — кистью.
При автоматизации процессов штамповки смазка наносится распылением при
помощи специальных форсунок — пульверизаторов.
Рекомендуются следующие правила смазки штучных заготовок при обычной
вытяжке цилиндрических деталей:
1) не следует производить сплошную смазку’заготовок путем погружения;
2) смазку следует наносить лишь с одной стороны — на фланец, прилегающий
к матрице, или периодически смазывать поверхность матрицы и прижима;
НАКЛЕП МЕТАЛЛА И ОТЖИГ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
271
3) смазка пуансона или заготовки со стороны, прилегающей к пуансону, недо-
пустима, так как она способствует скольжению материала вдоль пуансона и его
утонению;
4) с торца и закругления пуансона нужно удалять всякие следы смазки для уве-
личения трения между пуансоном и заготовкой (по этим же соображениям торцовую
поверхность вытяжных пуансонов не следует полировать).
Эти правила не относятся к вытяжке в штампах с вытяжными ребрами, так как
в этом случае необходимо скольжение растягиваемого металла по поверхности пуан-
сона.
(5
при -g-*100<
<0,2) рекомендуется производить без смазки заготовок, так как смазка уменьшает
поверхностное трение между фланцем и инструментом и способствует образованию
гофров и складок. Смазывать надлежит лишь вытяжные кромки матрицы для предо-
хранения их от износа, налипания и задиров.
Эта же рекомендация может быть применена в случае вытяжки сферических, па-
раболических и конических деталей из тонкого материала, легко образующего
гофры.
При последующих вытяжках надлежит Смазывать лишь наружную поверхность
колпачка или рабочее отверстие матрицы.
Смазанный материал или заготовки должны тщательно предохраняться от за-
грязнения, в противном случае неизбежна порча деталей и штампов.
Удаление смазки с отштампованных деталей производится одним из следующих
способов:
1) горячим обезжириванием в щелочных ваннах;
2) электролитическим обезжириванием;
3) растворением жиров бензином или трихлорэтиленом (с принятием мер по без-
опасности работы);
4) ультразвуковой очисткой;
5) растворением пленки ХВЛ-21 в органических разжижителях Р4 или Р5;
6) растворением пленки ФГ-9 в органических растворителях (толуол, ксилол).
27. НАКЛЕП МЕТАЛЛА И ОТЖИГ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
В процессе вытяжки, как и при любой холодной пластической деформации, все
металлы (кроме свинца и олова) подвергаются упрочнению или наклепу, сопровож-
даемому повышением сопротивления деформированию и прочностных характеристик
(НВ, ав, от и пр.) и понижением пластичности металла и соответствующих характе-
ристик (б и ф).
Физическая природа упрочнения и сущность процессов разупрочнения —
отдыха и рекристаллизации — изложены в специальной литературе по металлове-
дению.
Степень упрочнения (наклеп) металла в процессе глубокой вытяжки является
сложной и недостаточно изученной зависимостью от целого ряда факторов, как-то:
1) способности металла к упрочнению, характеризуемой величиной равномер-
ного сужения фб (относительное сужение при растяжении к моменту появления
шейки);
2) степени деформации при вытяжке, характеризуемой одним из ее показателей
m, In и т. п.^;
3) силы прижима материала и интенсивности растягивающих напряжений;
4) радиуса закругления вытяжных кромок матрицы и пуансона;
5) величины зазора между пуансоном и матрицей;
6) скорости деформации;
7) типа и способа смазки;
8) процесса старения металла между отдельными операциями.
272
ВЫТЯЖКА
Большинство из указанных факторов влияет на степень упрочнения металла
независимо от других. Так, например, сильно заниженная величина радиусов закруг-
ления матрицы может привести к предельному упрочнению и обрыву металла при
Рис. 194. Изменение механических свойств При правильной разработке техно-
при глубокой вытяжке цилиндрического изде- логического процесса металлы первой
лия за четыре операции без промежуточного ' группы могут практически применяться
отжига для вытяжки деталей простой формы
без промежуточного (межоперационного) отжига; металлы второй группы обычно
подвергаются отжигу после одной-двух операций вытяжки.
На рис. 194 изображена диаграмма изменения механических свойств алюминия
при глубокой вытяжке цилиндрических деталей диаметром 170 мм и высотой 260 мм
за четыре операции без промежуточного
отжига. Из диаграммы видно, что наибо- Таблица 113
лее резкое падение пластичности металла
происходит в месте закругления у дна
детали, но пластичность металла еще не
исчерпана, и он допускает дальнейшую
вытяжку без отжига.
В табл. 113 показано количество опе-
раций вытяжки (в среднем), выполняемых
без промежуточного отжига при опти-
мальной величине коэффициентов вытяжки
(см. табл. 64) и правильном сочетании
остальных факторов.
Степень деформации на каждой опе-
рации должна быть оптимальной величины
в соответствии с относительной толщиной
заготовки.
Уменьшение степени деформации на
каждой операции позволяет осуществить
большую общую степень деформации и
большое количество операций без приме-
нения промежуточного отжига. Так, на-
пример, при штамповке в ленте, а также
на многопозиционных прессах-автоматах
производится 6—8 операций вытяжки
без промежуточного отжига. Применение протяжки через 2—3 матрицы с уменьше-
нием величины утонения на каждой из них приводит к повышению общей степени
реформации.
Радиусы закруглений вытяжных кромок матрицы и пуансона должны быть
не менее приведенных в табл. 102 значений. Для уменьшения возникающих в металле
нормальной величине коэффициента
вытяжки.
По способности к упрочнению ме-
таллы, применяемые для глубокой
вытяжки, можно разделить на две
группы:
1) среднеупрочняющиеся — =
= 0,20—0,25 (сталь 08, 10, 15, латунь,
отожженный алюминий);
2) сильноупрочняющиеся — фв =
= 0,25—0,30 (нержавеющая сталь
1Х18Н9Т, отожженная медь, аусте-
нитные стали, титановые сплавы).
Слабо и весьма слабо упрочняю-
щиеся металлы для вытяжки не при-
меняются.
Количество операций вытяжки,
выполняемых без отжига
Материал Количе- ство операций без отжига
Сталь 08, 10, 15 3—4
Алюминий 4—5
Латунь Л68 2-4
Медь 1—2
Нержавеющая сталь 1Х18Н9Т 1—2
Магниевые сплавы 1
Титановые сплавы 1
НАКЛЕП МЕТАЛЛА И ОТЖИГ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
273
напряжений и снижения степени наклепа можно значительно увеличить радиусы
закругления кромок матрицы при условии применения дополнительного сфериче-
ского прижима (см. рис. 186).
Величина зазора также влияет на степень наклепа металла. Если величина зазора
меньше толщины металла, например при вытяжке с утонением, наклеп металла
значительно увеличивается, вследствие чего необходимо применять отжиг через одну-
две, редко через три операции.
Степень наклепа зависит также от процесса старения-, заключающегося в диспер-
сионном твердении холодно деформированного металла. Так как процесс старения
требует известного времени, необходимо быстрее передавать заготовки с операции
на операцию, пока металл не потерял своей пластичности. Так, например, при штам-
повке в ленте и на многопозиционных прессах-автоматах старение не успевает про-
изойти вследствие быстроты передачи заготовки, что благоприятствует выполнению
большого количества операций без отжига.
В случае же работы на склад полуфабрикатов с недельным, а иногда и более
длительным сроком хранения пооперационных заготовок процесс старения приводит
к значительному снижению пластичности и вызывает необходимость применения
межоперационного отжига.
Особенно большое значение процесс старения имеет для дуралюмина, штампуе-
мого или в свежезакаленном, или в отожженном состоянии.
Свежезакаленный дуралюмин имеет после закалки структуру твердого раствора,
обладающую повышенной пластичностью. Через некоторое время после закалки
происходит процесс старения, в результате которого дуралюмин упрочняется, а пла-
стичность его снижается.
В случае штамповки деталей из отожженного дуралюмина после штамповки
обычно производится их закалка, сопровождающаяся короблением и требующая
правки.
Закалка дуралюмина производится после нагрева в селитровой ванне по режиму:
Нагрев дуралюмина ...........................До 495—505° С
Охлаждение в воде...........................При 30—40° С
Старение естественное ....................... 4 — 5 дней
» искусственное........................... 4 — 5 ч
В табл. 114 приведены температуры высокого отжига для различных металлов.
Высокий отжиг применяется главным образом для листовых металлов и заго-
товок, а также в качестве межоперационного отжига наклепанных деталей в тех слу-
чаях, когда низкий отжиг не дает хороших результатов.
В табл. 115 приведены температуры низкого (рекристаллизационного) отжига,
успешно применяемого на ряде заводов для снятия наклепа и восстановления пла-
стичности после вытяжки.
Обычно отжигается вся деталь полностью. При многооперационной вытяжке
такой отжиг нецелесообразен, так как наряду с разупрочнением и восстановлением
пластичности сильно наклепанного фланца или края вытяжки разупрочняется и опас-
ное сечение, прочность которого желательно не только не снижать, но даже увели-
чить. Поэтому наиболее целесообразно применять местный отжиг, производимый
путем погружения наклепанной части детали в селитровую или свинцовую ванну
или другими способами, как-то: индукционным электронагревом, контактным
электронагревом, нагревом в электропечах, газовой горелкой и т. п.
Наиболее совершенным способом местного отжига является индукционный на-
грев токами нормальной (промышленной) частоты. Нагревательная установка пред-
ставляет собой однофазный трансформатор, в котором отжигаемая деталь является
вторичной одновитковой обмоткой. Длительность отжига 20—40 сек. Отжиг фланцев
токами высокой частоты производится за 3—5 сек и может быть выполнен в общей цепи
производственного потока.
Местный нагрев применяется также для разупрочнения кольцевого фланца заго-
товки или для его нагрева перед вытяжкой (при холодной средней части заготовки),
что позволяет получить большую степень деформации и большую глубину вытяжки.
274
ВЫТЯЖКА
Таблица 114
Режим отжига для различных металлов
Металл Темпера- тура нагрева в °C Время выдержки в мин Охлаждение
Сталь 08, 10, 15 760—780 20—40 На воздухе в ящиках
Ст. 1, Ст. 2 900—920 20—40 То же
Сталь 20, 25, 30, Ст. 3, Ст. 4 700—720 60 Вместе с печью
Сталь ЗОХГСА 650-700 12—18 На воздухе
Нержавеющая сталь 1Х18Н9Т 1150—1170 30 Струей возду- ха или в воде
Медь Ml, М2 600—650 30 На воздухе
Латунь Л62, Л68 650-700 15—30 То же
Никель 750—850 20 »
Алюминий А, АМг, АМц 300—350 30 С 250° С на воздухе
Дуралюмин Д1, Д6, Д16 350—400 30 То же
0 Таблица 115
Температура низкого (рекристаллизационного) отжига
Металл Темпера- тура нагрева в °C Примечание
Сталь 08, 10, 15, 20 600—650 Охлаждение на воздухе
Медь Ml, М2 400—450 То же
Латунь Л62, Л68 500—540 »
Алюминий А, АМг, АМц 220—250 Выдержка 40—45 мин
Магниевые сплавы MAI, МА8 260—350 » 60 мин
Титановый сплав ВТ1 550—600 Охлаждение на воздухе
» » ВТ5 650—700 То же
Во избежание большого окисления деталей рекомендуется производить так назы-
ваемый светлый отжиг в печах с нейтральной или восстановительной средой, не даю-
щий окалины и не требующий травления.
При обычном отжиге на поверхности отожженных деталей образуется окалина,
удаляемая путем травления в различных кислбтах, путем электролитического трав-
ления или ультразвуковой очисткой.
В табл. 116 приведен состав ванн для травления различных металлов
НАКЛЕП МЕТАЛЛА И ОТЖИГ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
275
Таблица 116
Состав ванн для травления
Металл Состав ванны Содержание компонентов Примечание
Сталь мало- углеродистая Серная или соля- ная кислота Вода 15—20% Остальное —
Сталь высоко- Серная кислота Вода 10—15% Остальное Предваритель- ное травление
углеродистая Едкий натр или едкое кали 50—100 г/л Окончательное травление
Сталь нержа- веющая Азотная кислота (40° Боме) Соляная кислота (19° Боме) Сульфидирован- ный клей Вода 10% 1-2% 0,1% Остальное Для получе- ния блестящей поверхности
Медь и ее Азотная кислота (6° Боме) Соляная кислота Сажа 200 вес. ч. 1—2 вес. ч. 1—2 вес. ч. Предваритель- ное травление
сплавы Азотная кислота (40° Боме) Серная кислота Соляная кислота 75 вес. ч. 100 вес. ч. 1 вес. ч. Блестящее травление
Алюминий и цинк Едкий натр или едкое кали Поваренная соль Соляная кислота 100—200 г/л 13 г/л 50—100 г/л Матовое трав- ление
Для ускорения процесса травление производят с подогревом ванны до 50—65° С.
С этой же целью, а также для уменьшения расхода кислоты применяют специальные
присадки, которые, кроме того, в несколько раз уменьшают потери металла, устра-
няют травильную хрупкость и делают излишним нагрев деталей для удаления водо-
рода.
Для травления нержавеющей стали в последнее время применяется комбиниро-
ванный щелочно-кислотный способ, заключающийся в предварительном травлении
в расплавленной щелочи (80% едкого натра и 20% селитры) в течение 10—30 мин
с последующим травлением в 18-процентном растворе серной или соляной кислоты
в течение 5—20 мин. Этот способ в несколько раз снижает потери металла, расход
кислоты и увеличивает производительность.
276
ВЫТЯЖКА
Электролитическое травление производится в ванне с 5-процентцрй серной кисло-
той при плотности тока 8—10 а] дм2 и напряжении 6 в. Детали подключаются (подве-
шиваются) к аноду.
После травления детали должны быть тщательно промыты для полного удаления
следов кислоты с их поверхности. Обычно промывка производится в следующей
последовательности:
1) промывка в проточной холодной воде;
2) нейтрализация в слабом щелочном растворе при температуре 60—80° С;
3) промывка в горячей воде.
В ряде случаев нейтрализация производится в последнюю очередь.
Стальные детали после отжига и травления иногда подвергаются фосфатирова-
нию, после которого на поверхности деталей образуется тонкая пленка фосфорнокис-
лого железа, предохраняющая от коррозии.
В последнее время для очистки небольших деталей после отжига применяется
ультразвук. Существует два следующих способа ультразвуковой очистки:
1) одновременно с травлением в растворе, содержащем 10% серной кислоты,
5% соляной кислоты, 5 г!л поваренной соли и 30 г/л контакта Петрова, при темпе-
ратуре раствора 50—60° С; длительность очистки 5—2 мин (без последующей
промывки); 9
2) после предварительного травления в кислоте с целью удаления шлама;
в этом случае рабочей жидкостью при ультразвуковой очистке является вода.
Второй способ имеет преимущество по сравнению с первым, так как ультразву-
ковая аппаратура работает в нейтральной, а не агрессивной среде.
Для ультразвуковой очистки от жиров, масел, окисных пленок применяют ульт-
развуковые агрегаты УЗА-1 (для мелких деталей) и УЗА-2 (для длинных деталей)
с магнитострикционными преобразователями, получающими питание от ультразвуко-
вого генератора УЗГ-10. На рис. 195 изображено устройство ультразвукового
агрегата УЗА-1 с автоматическим циклом работы, предназначенного для очистки
мелких деталей. В этом агрегате детали подвергаются последовательно предвари-
тельной и окончательной ультразвуковой очистке, промывке и сушке.
На основании рассмотренного выше можно сделать следующие выводы и ука-
зания.
1. Основным направлением теории и практики глубокой вытяжки является
создание наиболее благоприятных условий деформирования, которые обеспечивают
получение меньшей величины напряжений в опасном сечении, позволяют повысить
возможную степень деформации и уменьшить количество операций без применения
промежуточных отжигов.
2. В практике глубокой вытяжки при применении рекомендуемых коэффициентов
(см. табл. 64) для подавляющего большинства деталей требуется не больше 3—4 опе-
раций вытяжки, производимых без промежуточных отжигов. Исключением являются
быстро наклепывающиеся металлы и сплавы, требующие применения промежуточ-
ного отжига после каждой операции вытяжки.
3. Во всех случаях, когда увеличение количества операций не снижает произво-
дительности, на производстве с успехом применяется метод увеличения коэффициен-
тов вытяжки по переходам, при котором не требуется отжига.
4. В сравнительно редких случаях пооперационной вытяжки весьма глубоких
деталей (6—10 операций) следует применять более прогрессивные и более производи-
тельные методы:
1) способ холодного выдавливания за одну операцию для небольших и сред-
них размеров глубоких пустотелых деталей из алюминия, меди, томпака и цинка;
2) способ холодного выдавливания совместно с протяжкой или вытяжкой с уто-
нением стенок, при которых требуется меньшее количество операций, для неболь-
ших деталей из стали или латуни.
В тех случаях, когда эти методы по каким-либо соображениям не применимы,
решение вопроса о целесообразности применения одного-двух отжигов или увеличе-
НАКЛЕП МЕТАЛЛА И ОТЖИГ ПРИ ВЫТЯЖКЕ
277
ния количества операций зависит от серийности данного производства и должно быть
обосновано экономическими подсчетами и производственными соображениями.
Рис. 195. Агрегат для ультразвуковой очистки мелких деталей:'
1 — преобразователь; 2 — ванна; 3 — пневматический цилиндр для по-
ворота коромысла; 4 — пневматический цилиндр для подъема коромысла
5. Прежде чем применить отжиг или увеличить коэффициенты вытяжки и коли-
чество операций, следует убедиться в том, что все остальные условия деформаций
осуществлены наилучшим образом.
6. Вместо отжига в печах следует применять местный отжиг путем индукционного
нагрева наклепанного фланца или края детали. Индукционный нагрев легко осущест-
вим в цепи производственного потока.
278
ВЫТЯЖКА
28. ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
Рассмотренные выше основные способы вытяжки широко применяются почти
во всех отраслях промышленности. Однако в ряде случаев серийного и мелкосерий-
ного производства они недостаточно рациональны и эффективны.
Например, не всегда приемлема многооперационность процесса вытяжки деталей
сложной формы, для которых требуется большое количество штампов. Кроме того, для
быстрого освоения новых типов изделий необходимо создание процессов с применением
дешевой универсальной или частично универсальной оснастки.
В результате работ по дальнейшему улучшению и интенсификации процесса
глубокой вытяжки созданы и освоены особые способы вытяжки, вызванные специ-
фичностью того или иного производства. К ним относятся: 1) вытяжка с местным
подогревом и охлаждением заготовки; 2) вытяжка резиной; 3) гидравлическая вы-
тяжка; 4) вытяжка-формовка на падающих молотах; 5) обтяжка на гидравлических
прессах; 6) фрикционная вытяжка; 7) вытяжка-формовка сжатым воздухом и га-
зами; 8) штамповка давлением взрыва и пр. (см. гл. IV).
Вытяжка с местным подогревом и охлаждением заготовки [21, 126]
Сущность вытяжки с местным подогревом и охлаждением заготовки состоит в том,
что с целью увеличения глубины вытяжки повышают пластичность и резко снижают
сопротивление деформируемого фланца заготовки путем нагрева его между обогре-
ваемыми поверхностями матрицы и прижима (складкодержателя).
Металл, втягиваемый в зазор между матрицей и пуансоном, охлаждается за счет
отдачи тепла пуансону, охлаждаемому проточной водой, и упрочняется (рис. 196).
Рис. 196. Схема вытяжки с местным подогревом и охлажде-
нием заготовки
Таким образом повышается пластичность фланца заготовки при одновременном
повышении прочности заготовки в опасном сечении, что позволяет осуществить
за одну операцию весьма ббльшую степень деформации. Этот способ был создан для
вытяжки магниевых сплавов, обладающих низкой пластичностью в холодном состоя-
нии, и получил широкое применение в авиационной промышленности всех стран.
В последние годы вытяжка с подогревом заготовки получила применение при
штамповке деталей из титана и титановых сплавов, обладающих пониженной пластич-
ностью в холодном состоянии и сильным упрочнением, сопровождаемым образова-
нием трещин.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
279
Вытяжка магниевых сплавов
Для штамповки применяют две марки магниевых сплавов: МА1 и МА8.
Наилучшей температурой для вытяжки магниевых сплавов является: для
сплава МА1 320—350° С, а для сплава МА8 300—350° С.
На рис. 197 приведена диаграмма, показывающая зависимость коэффициента
(степени) вытяжки от температуры нагрева заготовки. Следовательно, при выборе
коэффициента вытяжки необходимо учитывать температуру нагрева заготовки.
Вытяжку магниевых сплавов ведут не с предельными, а с несколько смягчен-
ными оптимальными коэффициентами вытяжки, приведенными в табл. 117.
Между первой и второй операциями вытяжки заготовки подвергаются проме-
жуточному отжигу при температуре 260—350° С с выдержкой около часа.
Рис. 197. Изменение коэффициента вы-
тажки магниевых сплавов в зависи-
мости от температуры нагрева заго-
товки
Рис. 198. Штамп с электроподогревом
матрицы и прижима и с водяным охла-
ждением пуансона для вытяжки маг-
ниевых сплавов
Для вытяжки магниевых сплавов применяются штампы с электроподогревом
матрицы и прижимного кольца и с водяным охлаждением пуансона (рис. 198).
Пуансон необходимо охлаждать до температуры 70—100° С, иначе возникают
чрезмерная пластичность и обрывы заготовок. Нагрев заготовок производится одним
из следующих способов:
1) нагрев от подогретого штампа;
2) нагрев штампа и отдельно заготовки;
3) нагрев только заготовки.
Лучшие результаты получают при первом и втором способах нагрева. При третьем
способе нагрев заготовок производится в электропечах, в плитах с газовым или элек-
трическим обогревом или в масляных ваннах.
Таблица 117
Оптимальные коэффициенты вытяжки магниевых сплавов
Марка сплава Коэффициенты вытяжки сплавов
в холодном состоянии с нагревом до 330° — 350° С
Первая вытяжка Последующие вытяжки
МА1 0,87—0,92 0,45—0,50 0,57—0,67
МА8 0,80—0,85 0,38—0,45 0,54—0,64
280
ВЫТЯЖКА
Вытяжка титановых сплавов [35]
Для штамповки листовых деталей применяют титановые сплавы марок ВТ1-1,
ВТ 1-2, ОТ4, ОТ4-1, ОТ4-2, ВТ4, ВТ5-1, ВТ6 и ВТ 14. Первые два сплава пред-
ставляют собой технический титан. Сплавы ОТ4, ОТ4-1, ВТ4, ВТ5-1 являются спла-
вами средней прочности. Сплавы ОТ4-2, ВТ6 и ВТ 14 являются высокопрочными спла-
вами пониженной пластичности.
Выбор того или иного сплава производится конструктором по его механическим
и технологическим свойствам.
Механические свойства титановых сплавов характеризуются следующими осо-
бенностями:
1) высокий предел текучести, близкий к пределу прочности, следствием чего
является узкая область пластической деформации;
2) пониженная пластичность в холодном состоянии по сравнению с другими
металлами, а следовательно, пониженная штампуемость;
3) высокая пластичность в нагретом состоянии вследствие изменения структуры;
4) сильное упрочнение при холодной пластической деформации, сопровождаемое
увеличением прочности (в 1,5—1,8 раза) и уменьшением пластичности;
5) низкие антифрикционные свойства, выражающиеся в интенсивном налипании
титана на рабочие части штампа;
6) чувствительность к скорости деформирования, вследствие чего скорость вы-
тяжки берется в два-три раза меньше, чем для стали;
7) значительная анизотропия и нестабильность свойств листов титановых спла-
вов.
В табл. 118 приведено разделение титановых сплавов по штампуемости.
Таблица 118
Штампуемость титановых сплавов
Марки сплавов Штампуемость в холодном состоянии Предельный коэффициент вытяжки mi Наименьший радиус изгиба Применение
ВТ1 Хорошая 0,50—0,56 (1,5—2,0) S Штамповка дета- лей сложной формы
ВТ 1-2 ОТ4-1 Средняя 0,56—0,62 (2,0—2,5) S Штамповка дета- лей средней слож- ности
ОТ4 ВТ1-4 (закален- ный) Пониженная 0,62—0,68 (2,5—3,0) S Штамповка дета- лей простых и сред- ней сложности
ВТ4 ВТ14 (отожжен- ный) Низкая 0,68—0,72 (3-4) S Штамповка про- стых деталей
ОТ4-2 ВТ5-1 ВТ6 Весьма низкая 0,75 .82 (4-6) S Штамповка толь- ко с нагревом до 600—750° С
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
281
Таблица 119
Оптимальные температуры нагрева
для штамповки титановых сплавов
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Марки сплава Температура нагрева в °C
ВТ1, ВТ2 ОТ4-1, ОТ4 ВТ4, ВТ14 ОТ4-2, ВТ5-1, ВТ6 350—400 500—600 550—700 600—750
ции (напряжение от 2 до 18 в). Здесь
* d
3.6
Для получения большей степени деформации и сокращения числа операции,
а также для получения большей точности изделий применяется штамповка в нагретом
состоянии. Характерно, что в США штамповка производится только в нагретом со-
стоянии.
Оптимальные температуры нагрева для штамповки титановых сплавов приведены
в табл. 119.
В зависимости от размера заготовок и
вида штамповочной операции применяют
следующие способы нагрева заготовок:
в электрических муфельных печах;
на нагревательных плитах;
контактом от горячего штампа;
электросопротивлением;
отражательными экранами;
газовыми горелками;
индукционный.
Наиболее распространенным является
нагрев в электрических муфельных печах
с автоматическим регулированием темпе’
ратуры.
Нагрев от нагревательных плит про-
изводится при штамповке резиной (вместе
с нагревом формовочных блоков). Контактный нагрев от штампа применяется при
невысокой температуре нагрева и только для тонких заготовок, так как титановые
сплавы обладают низкой теплопроводностью.
Нагрев электросопротивлением применяется для крупных заготовок удлиненной
формы, причем нагрев производится на прессе и продолжается даже во время опера-
используются высокое электросопротивление
титана и быстрота нагрева при прохождении
электрического тока.
Нагрев отражательными экранами приме-
няется редко, так как требует длительного
времени.
Нагрев газовым пламенем является несо-
вершенным и используется лишь при давиль-
ных работах и ручном изготовлении деталей
в опытном производстве.
Индукционный нагрев применяется для
нагрева длинных полос при горячей вырубке
плоских заготовок. Индуктор имеет щелевое
отверстие для прохода полосы.
Титановые сплавы подвергаются следую-
щим штамповочным операциям:
1) штамповке и вытяжке обычными штам-
пами;
2) штамповке резиной на гидравличе-
ских прессах;
3) штамповке на падающих молотах;
4) обтяжке на обтяжных прессах.
При вытяжке титановых сплавов в зависимости от их температуры может быть
получена предельная степень вытяжки, указанная на рис. 199. Однако вытяжку тита-
новых сплавов ведут не с предельными, а с несколько смягченными коэффициентами
вытяжки.
Сопротивление деформированию при t — 300—400° С составляет от 10 до
25 кГ/мм2 в зависимости от степени деформации.
При горячей вытяжке титановых сплавов штампы Должны иметь обогрев матрицы
и прижимного кольца, независимо от нагрева заготовок.
1.2
2,8
1.6
20
2,0
О ЮО 200 300 000 500 600 t°C
Рис. 199. Предельная степень вытяжки
титановых сплавов в зависимости от
температуры нагрева
282
ВЫТЯЖКА
Большим затруднением при вытяжке титановых сплавов является налипание
частиц металла на инструмент, вследствие чего допускается лишь небольшая скорость
вытяжки (не более 250 мм!сек} и требуется периодическая полировка штампов.
При вытяжке как в холодном, так и в подогретом состоянии титановые сплавы
получают наклеп и поэтому требуется межоперационный и окончательный отжиг
для снятия наклепа. Иначе на штампуемых деталях возникают трещины от действия
остаточных напряжений.
Режим межоперационного и окончательного отжига титановых сплавов приведен
в табл. 120. Охлаждение производится на воздухе. После отжига необходимо травле-
ние для удаления окислов, производимое обработкой в водных растворах щелочей
с различными окислителями, с последующим травлением в растворах кислот.
Таблица 120
Режим межоперационного и окончательного отжига
титановых сплавов
Марка сплава Межоперационный отжиг для восстановления пластичности Окончательный внутренних отжиг для снятия напряжений
Температура нагрева в °C Выдержка в мин (для S = 0,8 4- 4-3 мм) Температура нагрева в °C Выдержка в мин (для S — 0,8 4- 4-3 мм)
ВТ1-1 ВТ 1-2 550—600 10—30 500 20—60
ОТ4 ОТ4-1 ОТ4-2 ВТ4 650—700 10—30 550—600 20—60
ВТ5-1 ВТ6 ВТ14 750—800 10—30 550—650 20—60
Для вытяжки титановых сплавов обычные штамповые стали непригодны вслед-
ствие налипания и задиров.
Рекомендуются следующие материалы для штампов при вытяжке в холод-
ном состоянии:
1) графитизированная сталь марок ЭИ366 и ЭИ299;
2) хромоникелевые чугуны СЧ 35-52 и СЧ 32-52;
3) магниево-никелевый чугун марки МН (АМТУ 315—52);
4) алюминиево-железисто-никелевая бронза марок Бр. АЖН 10-4-4 и
Бр. АЖН 11-6-6;
5) металло-керамические сплавы типа В Кб — ВК8.
Материалы, рекомендуемые для штампов при вытяжке в горячем со-
стоянии:
1) жаропрочные сплавы типа ЭИ437 и ЭИ617 (стойкость до 900° С);
2) стали 5ХГМ и ЗХ2В8 (стойкость до 300—400° С);
3) металло-керамические сплавы В Кб — ВК8 (стойкость до 700° С).
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
283
Широко применяется для вытяжки титановых сплавов штамповка резиной, про-
изводимая на гидравлических прессах, оборудованных контейнером с резиной.
Штамповка резиной применяется только для сплавов ВТ1-1, ВТ1-2, ОТ4 и ОТ4-1
и производится с подогревом заготовки до 300—400° С. Штампы (формовочные блоки)
также подогреваются до температуры 150° С от подштамповой плиты, обогреваемой
трубчатыми нагревательными элементами.
Формовка производится накладными пластинами из теплостойкой резины
марки 5168 (по ТУ МХП 1166—51 р), обладающей стойкостью 50—60 обжатий при
температуре 300° С.
Для предотвращения налипания резины на изделия применяют смазки в виде
брикетов или присыпок (см. табл. 112). С целью повышения стойкости резины между
ней и подогретой титановой заготовкой применяют прокладки из стеклянного волокна
или асбестового полотна. Удельное давление резины при штамповке деталей из спла-
ва ВТ1 составляет от 80 до 200 кГ/см2 в зависимости от степени сложности формы
детали.
Вытяжка алюминиевых и других сплавов
Метод вытяжки с местным подогревом и охлаждением заготовки применяется
для изготовления деталей из алюминия, дуралюмина, латуни и стали 08, причем
экспериментально освоено изготовление ряда деталей различной формы сечения [21 ].
При вытяжке с подогревом цилиндрических деталей из дуралюмина эксперимен-
тально получены коэффициенты вытяжки т — 0,32, что соответствует отношению
высоты к диаметру —д — 2,3.
Наиболее эффективно применение вытяжки с подогревом фланца при изготовле-
нии глубоких коробчатых деталей квадратной, прямоугольной, а также другой более
сложной формы (треугольной, шестиугольной, овальной, выпукло-вогнутой, восьми-
угольной, узкой сплющенной и т. д.).
За одну операцию вытяжки с подогревом можно получить глубокие квадратные
и прямоугольные коробки, для изготовления которых методом обычной вытяжки
требуется от 3 до 5 операций; для изготовления же деталей сложной формы требуется
до 8 и более операций холодной вытяжки.
т-т h h „
Предельная относительная высота вытяжки и — приведена в табл. 121.
Таблица 121
Предельная высота вытяжки с подогревом фланца
Материал Температура нагрева фланца в °C Предельная h h Л высота — и — для деталей а а
цилиндри- ческих квадратных прямоуголь- ных
Алюминий AM 325 1,44 1,5—1,52 1,46—1,6
Алюминиевый сплав АМцМ 325 1,30 1,44—1,46 1,44—1,55
Дуралюмин Д16АМ 325 1,65 1,58—1,82 1,50—1,83
Магниевые сплавы МА1, МА8 375 2,56 2,7—3,0 2,93—3,22
Обозначения: h i — высота; d — диаметр; < а — сторона квадрата.
284
ВЫТЯЖКА
На рис. 200 показаны высокие детали из алюминиевых сплавов, полученные
вытяжкой с подогревом фланца, а в переднем ряду — детали той же формы, получен-
ные вытяжкой в холодном состоянии.
На рис. 201 изображены экспериментально полученные формы заготовок при
вытяжке с подогревом фланца глубоких коробчатых деталей различного сечения.
Контур заготовок прямоугольных коробчатых деталей (рис. 202, а) рассчиты-
вается по формулам, приведенным в табл. 122.
Рис. 200. Детали из алюминиевых сплавов, полученные вытяжкой с мест-
ным подогревом и охлаждением, рядом с деталями, полученными вытяжкой
в холодном состоянии
Указанные формулы справедливы для коробчатых деталей с размерами
в= (14-3) а при относительных радиусах в углах
0,50 > >0,055; 0,28 >-^- > 0,028
И
hT = h — 0,43г<э = (0,84-1,9) а,
где h — полная высота детали по чертежу;
hT — приведенная высота детали;
гд — РаДиус закругления у дна коробки.
Порядок построения контура заготовок:
1) вычерчивают контур детали в плане и строят развертку на плоскость, откла-
дывая отрезки ha и hb\
2) из точки О, расположенной на биссектрисе угла на расстоянии 2Ry от центра
закругления, проводят дугу радиусом Ryt
3) производится сопряжение этой дуги с участками сторон заготовки посредством
Дуг, радиусы которых равны hf, и ha, а центры расположены на сторонах контура
детали.
На рис. 202, б показано построение контура заготовки для детали овальной
формы.
Размеры Ry и hb определяются по формулам, приведенным в табл. 122.
Размер ha находится из уравнения
Лв = о,37 0^- 2,16.) гу.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
285
Рис. 201. Формы заготовок при вытяжке глубоких коробчатых деталей раз-
личного сечения;
1 — заготовки; 2 — сечение деталей
Рис. 202. Построение контура заготовок при вытяжке с подогревом
фланца
286
ВЫТЯЖКА
Построение контура приведено на указанном рисунке. Для высоких правильных
многоугольников заготовка имеет форму круга.
Усилие вытяжки и усилие прижима определяются по формулам табл. 123 [126].
Значения ов и q приведены в табл. 124 и 125.
Таблица 122
Формулы для расчета размеров и построения контура заготовок
глубоких коробчатых деталей, вытягиваемых с подогревом фланца
Размеры Расчетные формулы Коэффициенты
1 / ги \1 -Об
Радиус в углах раз- *У Гу = ^=2,8 нч
вертки т \ а /
Л / г„ \0,93
Размер развертки по ha = + = 0,95 (-!£-)
длине коробки L \ т / \ а /
+ 0,4 J а
Размер развертки по hb = b / Гп \0,93 Кь= 1,88(-^-)
ширине коробки L \ tn / J \ о !
Обозначения:
а и b — ширина и длина коробки;
гу — угловой радиус;
т — коэффициент вытяжки в углах;
hr — приведенная высота детали.
Таблица 123
Формулы для определения усилия вытяжки и прижима при вытяжке
с подогревом фланца
Величины Формулы
Полное усилие пресса Усилие вытяжки Усилие прижима Pnp=P+Q + T Р = LSae (ов — по табл. 124) Q — Fq (q— по табл. 125)
Обозначения: Рпр — полное усилие пресса при вытяжке с подогревом; Р — наибольшее усилие вытяжки с подогревом; Q — усилие прижима; Т — усилие выталкивателя; L — длина контура детали; ов — предел прочности опасного сечения при оптимальных температурах (табл. 124); F — площадь заготовки под прижимом; q — давление прижима (табл. 125).
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
287
Таблица 124
Предел прочности в опасном сечении
при оптимальных температурах
Таблица 125
Давление прижима при вытяжке
с подогревом фланца
Материал Предел прочности Ge в кГ/ммг
Алюминий AM 4
АМцМ 6
Дуралюмин Д1АМ 8
» Д16АМ 9
» Д16АТ 18
Магниевый сплав МА8 7
Малоуглеродистая сталь 20
Латунь Л62 16
Материал Давление q в кГ!мм.г
Алюминий AM 0,02—0,04
АМцМ 0,04—0,06
Дуралюмин Д1 и Д16 0,06—0,08
Магниевый сплав МА8 0,03—0,05
Малоуглеродистая сталь 0,10—0,15
Латунь Л62 0,08—0,11
Примечание. Большие значе-
ния q — для меньшей относительной
толщины материала — •100 = 1 — 2, и наоборот.
Наиболее эффективно создание переменного, возрастающего в ходе процесса
вытяжки усилия прижима.
Экспериментально установленные диапазоны оптимальных температур нагрева
фланца заготовки (рис. 203) приведены в табл. 126.
Расход электроэнергии составляет примерно 0,1 квт-ч на 1 кг штампованных
деталей.
В качестве смазки применяется по-
рошкообразный графит с маслом «Вапор»
и хозяйственным мылом.
Вытяжка с подогревом в производ-
ственных условиях выполняется на гидрав-
лических и кривошипных прессах с не-
большим числом ходов (15—20 в минуту),
так как нагрев фланца требует известного
времени (3—5 сек). Поэтому производи-
тельность самого процесса штамповки при
этом способе ниже, чем при обычной
вытяжке; преимущество его заключается
в резком сокращении числа операций и
штампов.
Наибольшие трудности этот способ
встречает при вытяжке стали, для кото-
рых ' требуется более высокий нагрев,
в связи с чем вытяжка стали менее изучена
Таблица 126
Оптимальные температуры
нагрева фланца заготовки
Материал Температура нагрева в °C
Алюминий AM, сплавы АМцМ и Д16АМ 310—340
Латунь Л62 480—500
Сталь 08 кп и де- капированная 550—580
и освоена.
На рис. 204 приведена схема штампа для вытяжки с подогревом фланца и охлаж-
дением пуансона и вытяжных кромок матрицы, предназначенного для установки
на гидравлическом прессе.
В последнее время проведены успешные опыты по вытяжке с местным подогревом
на кривошипном прессе 100 тс с числом ходов 82 в минуту и наибольшей скоростью
до 420 мм/сек. Опыты показали, что вытяжка с местным подогревом на высоких
288
ВЫТЯЖКА
скоростях (400—420 мм/сек) дает некоторое улучшение предельного коэффициента
вытяжки (т = 0,42—0,44). Однако наиболее эффективно производить вытяжку при
скорости пуансона, не превышающей 100 мм!сек.
Рис. 203. Изменение наибольшего коэф-
фициента вытяжки различных сплавов
в зависимости от температуры нагрева
Рис. 204. Схема штампа для вытяж-
ки с местным подогревом и охлаж-
дением заготовки (для гидравличе-
ского пресса)
Принцип нагрева очага деформации и местного повышения пластичности металла
применен М. Н. Горбуновым для осадки и обжима труб из дуралюмина (см. стр. 332):
Вытяжка с применением глубокого местного охлаждения заготовки
Рассмотренный выше способ вытяжки основан на повышении температуры и пла-
стичности фланца при его нагреве и одновременном охлаждении центральной части
Рис. 205. Схема вытяжки с глубоким охла-
ждением жидким азотом:
1 — пуансон; 2 — впускной патрубок;
3 — матрица; 4 — жидкий азот; 5 — вы-
пускной патрубок
заготовки до комнатной температуры. Этот
способ получил практическое применение
для вытяжки магниевых, титановых и алю-
миниевых сплавов, но не нашел применения
для вытяжки стали, для которой необхо-
дим высокий нагрев (свыше 600°С).
Дальнейшим развитием указанного
способа является способ вытяжки с приме-
нением глубокого местного охлаждения
центральной части заготовки. Этот способ
основан на значительном упрочнении опас-
ного сечения, а затем и боковых стенок
вытяжки при резком (глубоком охлажде-
нии полого вытяжного пуансона до темпе-
ратур порядка от —160 до —170° С. При
таком охлаждении резко возрастают проч-
ностные характеристики стали (сгв; сгг):
у стали 10—20 в 1,9—2,1 раза, у стали
1Х18Н9 в 2,3 раза. При этом показатели
пластичности у стали 10—20 падают, а
у нержавеющей стали остаются практи-
чески без изменения. Снижение пластич
ности не имеет решающего значения, т к
как в местах глубокого охлаждения пла-
стическая деформация уже закончена.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
289
В результате глубокого охлаждения пуансона в центральной части заготовки
опасное сечение вытягиваемой детали получает значительное упрочнение и допускает
более высокую степень деформации (глубокую вытяжку). Одновременно с этим зна-
чительно снижается утонение материала в опасном сечении и получается более равно-
мерная толщина изделия.
Экспериментально получены коэффициенты вытяжки для стали 10—20
т = 0,37—0,385, а для нержавеющей стали 1Х18Н9 и 1Х18Н9Т т — 0,35—0,37.
В качестве хладагента может применяться жидкий азот, имеющий температуру
кипения —195° С, или более дешевый жидкий воздух с температурой кипения —183°С.
На рис. 205 приведена схема экспериментального штампа для вытяжки с глубо-
ким охлаждением. Охладитель впускается в пуансон перед установкой заготовки
через впускной кран, блокированный со штоком пресса и автоматически подающий
нужное количество охладителя из расходного резервуара. Необходимая температура
пуансона устанавливается через 20—30 сек.
Вытяжка резиной
Вытяжка резиной получила широкое применение в серийном и мелкосерийном
производстве для изготовления полых деталей, из тонколистового металла. Сущест-
вуют две разновидности этого способа: вытяжка резиновым пуансоном и вытяжка
резиновой матрицей.
Штампы для вытяжки и формовки резиновым пуансоном весьма просты и де-
шевы, так как их обычно изготовляют из дерева или из цинковых сплавов.
Рис. 206. Разновидности вытяжки резиной
Для вытяжки и формовки применяется резина со следующими механическими
свойствами:
Сопротивление разрыву в кГ/см*...................... 50—55
Относительное удлинение в %...................... 600—700
Остаточное удлинение в %............................25—30
Сжатие в % под нагрузкой 100 кГ1см*..............50—70
Твердость по Шору............................. . 70
Способ вытяжки резиновой матрицей заключается в том, что роль матрицы вы-
полняет резина, заключенная в металлическую обойму и обтягивающая листовую
заготовку по цилиндрическому (или другой формы) пуансону.
Простейший случай вытяжки резиновой матрицей — неглубокая вытяжка
алюминиевых и дуралюминовых деталей на гидравлических прессах при небольшом
удельном давлении (60—85 кГ/см?).
Более новым и более совершенным является способ глубокой вытяжки резиновой
матрицей при высоком давлении резины.
Существует несколько разновидностей вытяжки резиновой матрицей, в соответ-
ствии с чем созданы различные типы прессов (рис. 206).
Способ / — вытяжка с неподвижными пуансоном и нижним столом, производи-
мая на обычных гидравлических прессах.
Способ // — вытяжка при неподвижном пуансоне и подвижном регулируемом
прижиме.
10 Зак. 511
290
ВЫТЯЖКА
Рис, 207. Вытяжка с
подвижным прижимом
Рис. 208. Схема установки для вытяж-
ки резиновой матрицей:
1 — резина; 2 — пуансон; 3 — гидрав-
лический буфер; 4 — пневматический
цилиндр; 5 — регулировочный клапан
Рис. 209. Способ последующей вы-
тяжки резиновой матрицей:
. 1 — резина; 2 — обойма; 3 — при-
жимное кольцо; 4 — внутренний
прижим; 5 — пуансон
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
291
Способ /// — вытяжка с подвижным пуансоном и регулируемым прижимом.
Способ / применяется в основном для неглубокой вытяжки — формовки.
Для получения более глубокой вытяжки и уменьшения размеров заготовки в этом
случае используют подвижные приспособления — прижимы со щелевой полостью
(рис. 207). Способы // и ///, выполняемые на специальных гидравлических прессах,
позволяют получить более глубокие вытяжки по сравнению со способом /.
На рис. 208 изображена схема установки для вытяжки резиновой матрицей (спо-
соб //по рис. 206). Особенностью данного устройства является применение гидро-
пневматического буфера, создающего внешнее противодавление. Давление буфера
регулируется в течение рабочего хода автоматически регулирующим устройством,
которое снижает давление резины в конце вытяжки до 300—500 кГ!см2.
На рис. 209 приведен способ вытяжки резиновой матрицей на последующих
операциях.
Давление резины зависит от коэффициента вытяжки и относительной толщины
заготовки. Для вытяжки деталей из дуралюмина давление может быть взято из
табл. 127.
Таблица 127
Наибольшее давление резины (в кГ/'см2) при вытяжке дуралюмина
Коэффициент вытяжки Давление резины при относительной толщине заготовки
1,3 1,0 0,66 0,4
0,6 260 280 320 360
< 0,5 280 300 340 380
0,44 300 320 350 400
При вытяжке прямоугольных коробок давление резины достигает для алюминия
350 кГ!см\ а для дуралюмина 500 кГ/см2.
Требуемое усилие пресса определяется по формуле
где F — площадь резины в см2;
q — давление резины в кПсм2.
Практически возможна замена резины вязкой жидкостью (глицерин, масло)
в резиновом чехле или гидропластом, создающими равномерное гидростатическое
давление при наличии надежных уплотнений.
Преимущества вытяжки резиновой матрицей заключаются в том, что резина
в процессе вытяжки создает сильное гидростатическое давление, которое прижимает
заготовку к пуансону и препятствует ее утонению и осевому растяжению. Одновре-
менно с этим давление резины на закругление у фланца постепенно уменьшает ра-
диус этого закругления и производит заталкивающее действие на заготовку.
Таким образом, при этом способе вытяжки отсутствует сильное утонение у дна
детали, приводящее к его отрыву, и создается более благоприятное напряженно-
деформированное состояние, позволяющее увеличить степень деформации (глубину
вытяжки).
В табл. 128 приведены предельные значения коэффициентов вытяжки и глубины
вытягиваемого цилиндра при вытяжке резиной с давлением 400 кГ/см2 и радиусом
закругления вытяжных кромок пуансона rn = 4S.
292
ВЫТЯЖКА
Таблица 128
Предельные значения коэффициентов вытяжки и глубины
вытягиваемого цилиндра при вытяжке резиной
цилиндрических деталей
Материал Предельный коэффициент вытяжки Наибольшая глубина вытяжки Наименьшая толщина заго- товки в % от D Наименьший радиус за- кругления у фланца
Алюминиевые сплавы А, АМц 0,45 1,0 1%, но не ме- нее 0,4 мм 1,5 5
Алюминиевые сплавы АМг, Д16, АК8 0,50 0,75 dx То же 2—35
Сталь 08 В Г 0,50 0,75 dx 0,5%, но не менее 0,2 мм 45
Нержавеющая сталь 1Х18Н9Т 0,65 0,33 dx То же 85
Обозначения: D — диаметр заготовки; d1 — диаметр вытяжки.
В табл. 129 приведены наименьшие значения радиуса закругления вытяжного
пуансона при вытяжке резиной цилиндрических деталей из различных материалов.
Таблица 129
Наименьшая величина радиусов закругления цилиндрического
пуансона при вытяжке резиной (давление резины 400 кГ/см*) [183]
Коэффициент вытяжки tn Глубина вытяжки Наименьшие радиусы закруглений для материалов
алюминиевые сплавы сталь 08ВГ нержавеющая сталь 1Х18Н9Т
А, АМг, АМц Д16, АК8
0,70 0,25 dr 1 5 2 5 0,5 5 2 5
0,60 0,50 dr 2 5 3 5 1 5 ——
0,50 0,75 dj 3 5 4 5 2 5 —-
0,45 1,0 di 4 5 — — —
Этим же способом вытягиваются конические детали при соотношении меньшего
диаметра (d\) и большего (d2):
для стали
1
( l + 0,25 ’
для алюминия
41 1 •
di 1+ 0,12S‘
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
293
В случае вытяжки резиной деталей квадратной и прямоугольной формы (при том
же давлении) наименьший радиус углового закругления г должен составлять (В —
ширина прямоугольной коробки в мм):
^100 .
110—125
135—150
Высота коробки h в мм
Наибольшая высота квадратных и
прямоугольных коробок при этом не пре-
вышает для стали h = 3г, для алюминия
h & 3,5г.
В настоящее время этот способ нахо-
дится еще в стадии развития, однако его
достоинства и пригодность для мелкосе-
рийного производства настолько очевидны,
что он должен найти широкое приме-
нение.
Недостатком данного способа яв-
ляется необходимость применения боль-
шого давления и излишняя затрата ра-
боты пресса.
В последнее время в США получили
0,25В
0,20В
0,17В
Рис. 210. Схема вытяжного штампа с по-
лиуретановой матрицей
применение вытяжные штампы из полиуре-
тановой резины, обладающей весьма высокой износоустойчивостью и большой твер-
достью (Н — 78 по дюрометру, шкала D). Полиуретан представляет собой полимер
эфира диизоцианата и диалкоголя. В СССР он регламентируется ВТУ М216—52.
Схема вытяжного штампа приведена на рис. 210. В полиуретановой матрице разме-
ром 250 X 250 X 70 мм, прикрепляемой к верхней плите, сделано отверстие диа-
метром, несколько меньшим диаметра пуансона. Таким образом, матрица производит
вытяжку с прижимом заготовки к склад кодер жателю и цилиндрической поверхности
пуансона.
В нижней части штампа в качестве буфера применено кольцо из полиуретана.
Конструкция штампа отличается предельной простотой. Большим достоинством
приведенного штампа и способа вытяжки является то, что в этом случае нет излиш-
ней затраты работы пресса на сжатие резины (кроме буфера).
Гидравлическая вытяжка
Гидравлическая вытяжка полых деталей производится посредством давления
жидкости на деформируемый металл.
Существуют два принципиально различных способа гидравлической вытяжки,
отличающихся друг от друга и по характеру деформаций, и по области применения:
1) гидравлическая вытяжка, в которой жидкость выполняет роль пуансона,
вдавливая заготовку в полость матрицы;
2) гидравлическая вытяжка, в которой жидкость (в резиновом чехле) служит
матрицей, обтягивающей заготовку вокруг металлического или деревянного пуансона.
Первый способ гидравлической вытяжки находит применение при вытяжке ко-
нических, сферических, параболических и других подобных деталей, для которых
требуется несколько операций обычной вытяжки.
На рис. 211 изображена последовательность гидравлической вытяжки рефлек-
тора автомобильной фары за один ход пресса простого действия вместо многоопе-
рационной вытяжки обычными вытяжными штампами. Рабочей жидкостью является
масло, заключенное в резиновый чехол.
На рис. 212, а приведен штамп для гидравлической вытяжки на прессе двойного
действия полусферических деталей, а на рис. 212, б — вариант прижима штампа
для предварительной неглубокой вытяжки заготовки с целью предотвращения спол-
зания заготовки из-за неравномерного прижима.
294
ВЫТЯЖКА
Уплотнение рабочей полости создается или посредством специальных кожаных
манжет или установкой резинового чехла между заготовкой и жидкостью.
Особенности способа гидравлической вытяжки:
1) отсутствие металлического пуансона и необходимости пригонки его к ма-
трице;
2) возможность вытяжки без применения пресса, например в штампе, сжатом
между двумя сболченными плитами;
Рис. 212. Штамп для гидравлической вытяжки на прессе
двойного действия
3) равномерное давление на заготовку и возможность изготовления пустотелых
деталей конической, параболической и сферической формы в одну операцию.
Рабочее давление жидкости создается насосом высокого давления (50—200 ат)
или рабочим ходом механического или гидравлического пресса.В первом случае
гидравлическая вытяжка может производиться без участия пресса.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
295
На рис. 213 изображена схема установки для гидравлической вытяжки крупных
деталей без применения пресса.
Основными недостатками гидравлической вытяжки являются значительное
утонение в куполе вытяжки или у дна детали, а также неустойчивое равновесие
Рис. 213. Схема установки для гидравлической вытяжки крупных
деталей без применения пресса:
/ —. корпус; 2 — матрица; 3 — крышка; 4 — резиновый чехол;
5 — клиновые запоры
заготовки в процессе вытяжки и сползание ее набок при нарушении осевой симме-
трии, так как между «жидким пуансоном» и заготовкой отсутствует трение. Сполза-
ние заготовки устраняется путем применения специального гидравлического фикса-
-ЦОЦ UUJJ.UI—iU
Рис. 214. Универсальное приспособление для гидравлической штамповки на прессе
двойного действия
тора, который, будучи прижат к заготовке, удерживает ее от смещения и препят-
ствует образованию сферического дна, или применением механогидравлического
способа штамповки.
На рис. 214 изображено универсальное приспособление для гидравлической
штамповки на прессе двойного действия Ч Приспособление состоит из универсаль-
1 Шведский патент фирмы «SAAB>.
296
ВЫТЯЖКА
ного нажимного устройства, прикрепляемого к наружному ползуну 5, и сменной
матрицы /, устанавливаемой на столе пресса в обойме 2. Нажимное устройство со-
стоит из цилиндра 6, нижняя камера которого наполнена касторовым маслом, под-
вижного плунжера 7, чашеобразной резиновой диафрагмы 5 и защитной формующей
резиновой прокладки 4. Плунжер, плотно входящий в цилиндр, приводится в дей-
ствие упором 9, прикрепленным к внутреннему ползуну 10.
Давление, развивающееся в масляной камере, прижимает боковые стенки
диафрагмы к стенкам цилиндра и создает надежное уплотнение.
Рекомендуется выполнять штамповку за два рабочих хода; вначале, применяя
накладную рамку 11, производить неполную штамповку, а затем, установив на за-
готовку дополнительную накладную резиновую пластину 3, — окончательную
штамповку. Это увеличивает срок службы защитной резиновой прокладки 4 и всего
штампа.
Рис. 215. Последовательность процесса вытяжки резино-жидкостной матрицей
Имеется аналогичное универсальное устройство для гидравлической штамповки
на прессах простого действия.
В зависимости от серийности производства сменные матрицы изготовляют из
чугуна, слоистых пластиков или твердой древесины. Диафрагмы и защитные рези-
новые прокладки делают из натурального каучука твердостью 40—50 по Шору.
Стойкость диафрагм свыше 5000 штамповок, а защитных прокладок — от 1000 до
2000 штамповок.
Требуемое давление при гидравлической вытяжке определяется по формуле
Р = QPпр>
где Fnp — проекция свободной поверхности вытягиваемой детали в мм2;
q — давление жидкости в конечный момент вытяжки в кГ1мм\ приближенно
5
составляющее q — — ав кГ/мм2.
Для вытяжки сферических деталей
С
q — 3,2 -j— ав кГ!мм\
ам
где S — толщина материала в мм;
г — радиус закругления у дна детали в мм; 7
dM — диаметр матрицы в мм. /
Второй способ гидравлической вытяжки, при котором жидкость служит матри-
цей, имеет существенное преимущество перед первым способом, так как в этом слу-
чае высокое гидростатическое давление жидкости создает сильный прижим заготовки
к пуансону, препятствуя ее растяжению и излишнему утонению. Одновременно с этим
давление жидкости на закругление у фланца приводит к постепенному уменьшению
радиуса закругления и производит заталкивание заготовки в матрицу. Благодаря
этому создается более благоприятное напряженно-деформированное состояние, позво-
ляющее значительно увеличить глубину вытяжки.
На рис. 215 показана последовательность процесса вытяжки резино-жидкостной
матрицей.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
297
В табл. 130 приведены предельные и рекомендуемые коэффициенты вытяжки
т — при штамповке эластичной или жидкостной матрицей [43].
По данным американских источников, этот способ гидравлической вытяжки
(гидроформ) применяется для изготовления деталей средних размеров (200—500 мм)
из материала толщиной до 10 мм при максимальном давлении жидкости от 700
до 1000 ат. Число ходов пресса
весьма невелико — от двух до четы
рех в минуту.
На рис. 216 изображена схема
указанного процесса гидравличе-
ской вытяжки на специальном прес-
се. Жидкость заключена в подвиж-
ный резервуар, снабженный снизу
резиновой диафрагмой. Вытяжка
происходит при движении пуансона
вверх.
Этот способ гидравлической
вытяжки аналогичен способу вытяж-
ки резиновой матрицей (см. рис. 208),
но имеет следующие преимущества
перед ним:
1) возможность получить за
одну операцию более глубокую
вытяжку без разрушения резины
(рис. 217);
2) возможность создать более
высокое давление (до 1000 ати);
3) значительно более высокую
стойкость резины.
Недостатком этого способа яв-
ляется необходимость применения
Таблица 130
Предельные и рекомендуемые
коэффициенты вытяжки при штамповке
эластичной или жидкой матрицей
Штампуемые материалы Коэффициенты вытяжки Ji m* ~ D
предельный рекомен- дуемый
Дуралюмин 0,43 0,46
Медь 0,42 0,45
Алюминий 0,41 0,44
Нержавеющая сталь 0,41 0,43
Сталь 10 и сталь 20 0,42 0,45
Рис. 217. Детали, изготовленные за одну операцию
гидравлической вытяжки
специальных прессов.
Рис. 216. Схема гидравлической
вытяжки типа «Гидроформ»:
1 — контейнер; 2— регулировочный
клапан; 3 — резиновая мембрана;
4—изделие; 5—прижим; 6—пуансон
На рис. 218 представлена схема гидравли
ческого штампа с соответствующей арматурой,
разработанного в ГДР для гидравлической вы
тяжки в опытном и мелкосерийном производстве [277]. Эта установка состоит
из резервуара /, наполненного маслом, резиновой мембраны 2, кольца3, прижимав,
пуансона 5 и гидравлической системы, состоящей из клапанов 7—10, манометров 6
и аккумуляторов 11, отрегулированных на разное давление.
298
ВЫТЯЖКА
Рис. 218. Схема установки для гидравлической вытяжки
Рис. 219. Гидравлический
аккумулятор системы Бош:
1 — штуцер; 2 — седло кла-
пана; 3— клапан; 4— масло;
5 — наружный баллон; 6 —
газовый баллон
Рис. 220. Схема установки ддя гидро-
механической вытяжки:
1 — гидравлический цилиндр; 2 — ре-
зиновая мембрана; 3 — уплотняющее
кольцо; 4 — замыкающее кольцо; 5 —
защитная мембрана; 6 — прижим;
7 — пуансон; 8 — матрица
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
299
Перед рабочим ходом открывают кратковременно вентиль обратного хода 10
и создают давление масла на мембрану. Во время рабочего хода масло под давлением
пуансона перетекает через регулировочный клапан 8 в аккумулятор 11.
Устройство гидравлического аккумулятора системы Бош приведено на рис. 219.
Внутренний газовый баллон заполнен азотом высокого давления. Поступающее во
время рабочего хода в аккумулятор масло сжимает газовый баллон и уравнивает
давление.
На рис. 220 приведена схема штампа для гидромеханической вытяжки. Вытяжка
производится с противодавлением, а прижим 6 предотвращает образование складок.
Вытяжка на этом штампе позволяет получить в одну операцию цилиндрические и
квадратные полые детали с отношением и ~ , равным 1,5—1,6 (рис. 217).
На рис. 221 изображена схема опытного гидромеханического штампа без рези-
новой мембраны. Уплотнение достигается путем применения специальной уплотни-
тельной манжеты, плотно прижимаемой давлением жидкости к вытягиваемому изде-
лию. Данных о промышленном применении этого штампа не имеется.
Вытяжка-формовка на падающих молотах
Этот способ вытяжки применяется главным образом в мелкосерийном производ-
стве изделий, имеющих неустойчивую, часто меняющуюся конструкцию, когда при-
менение обычных штампов нецелесообразно вследствие большой стоимости и дли-
тельности их изготовления.
Для штамповки на падающих молотах используются простые литые свинцово-
цинковые штампы или штампы из прочных легкоплавких сплавов (АЦ 13-2, ЦАМ53
и др., см. стр. 606). Штамповку на падающих молотах магниевых и титановых сплавов
ВТ1 производят в нагретом состоянии с подогревом штампов. В этом случае матрицы
штампов делают из стали или чугуна и дают подогрев до 300° С, цинковые матрицы
подогревают до 200—220° С.
На падающих молотах выполняют разнообразные штамповочные операции:
гибку, вытяжку, формовку, отбортовку.
Процесс вытяжки на падающих молотах происходит за несколько постепенно
усиливающихся ударов, причем глубина хода ограничивается или фанерными коль-
цами, укладываемыми на фланец заготовки и постепенно снимаемыми (рис. 222),
или резиновыми многослойными накладками, устанавливаемыми в рабочую полость
матрицы (рис. 223). Штамповка на падающих молотах почти всегда дает гофры на
фланце, а иногда и на самом изделйи, обычно устраняемые ручной правкой.
300
ВЫТЯЖКА
Крупным недостатком этого способа является увеличенный расход материала на
края и фланцы, обрезаемые после штамповки, а также повышенный процент брака.
Для этого вида работ вначале применялись падающие молоты с канатным подъ-
емом, вытесненные в настоящее время молотами с пневматическим подъемом ползуна.
Рис. 222. Вытяжка на падающих молотах с применением фанерных
рамок: а — изделие; б — схема штампа
В последнее время освоен новый способ штамповки на падающих молотах —
резиной. Штамповка производится резиной, заключенной в контейнер, подвешен-
ный к поперечине листоштамповочного молота.
В табл. 131 приведены марки и механические свойства резины, применяемой
при штамповке на листоштамповочных молотах [43].
Рис. 223. Штамповка на падающих молотах с применением резиновых
накладок
Технология штамповки резиной на падающем молоте^аналогична штамповке
резиной на гидравлических прессах. Этот способ позволяе’Нзыполнять ряд вытяжных
работ в цехах, не имеющих гидравлических прессов.
Большой практический интерес представляет метод реверсивной вытяжки,
выполняемый за две операции. В первой операции производится набор металла
выпуклостью вверх с образованием обвода по контуру, а во второй операции —
выворачивание выпуклости в обратную сторону.
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
301
Таблица 131
Марки и механические свойства резины для штамповки на
листоштамповочных молотах
Марки резины по ТУ МХП 815—53р Твердость по Шору Относитель- ное удлине- ние б в % Предел прочности <?в в кГ /см2 Применение
3311 30—40 700 150 Для подушек кон-
1847 35—45 600 160 тейнеров
56 45—60 450 100
3826 65—75 300 80 Для дополнительных
4004 75—90 200 100 накладок
Обтяжка на гидравлических прессах
Обтяжка на гидравлических прессах применяется для изготовления крупных
изделий несложной формы путем обтягивания тонколистовой заготовки вокруг
специального обтяжного шаблона (пуансона). Для изготовления обтяжкой деталей
двойной кривизны используют специальные гидравлические прессы.
Рус. 224. Способы и разновидности обтяжки: а — простая об-
тяжка; б — обтяжка с растяжением; в — раздельная обтяжка;
г — кольцевая обтяжка
Существуют следующие способы обтяжки.
1. Простая обтяжка (рис. 224, а), когда плоскую заготовку закрепляют в за-
жимах Л и В, которые затем сближают. Окончательная форма двойной кривизны
получается в результате движения пуансона С вверх.
2. Обтяжка с растяжением (рис. 224, б), в процессе которой края заготовки за-
жимают в плоских или фигурных зажимах и изгибают по поднимающемуся пуансону
302
ВЫТЯЖКА
Рис 225. Обтяжка деталей двояковыпуклой (а) и вы-
пукло-вогнутой кривизны (б)
Рис. 226. Схема обтяжного пресса с растяжением
материала [
ОСОБЫЕ СПОСОБЫ ВЫТЯЖКИ
303
с одновременным растяжением, осуществляемым перемещением зажимов в направ-
лении, указанном стрелкой. Растяжение дается с целью получения остаточных
деформаций и достижения точных размеров деталей, имеющих малую продольную
кривизну (большой радиус). Точность деталей по отношению к пуансону составляет
0,5—0,7 мм при толщине листа 1—2 мм и 1—2 мм при толщине листа 3—5 мм.
3. Раздельная обтяжка (рис. 224, в), заключающаяся в предварительном изгибе
заготовки с последующей обтяжкой ее по пуансону при перемещении зажимов вниз.
4. Кольцевая обтяжка (рис. 224, г), применяемая при изготовлении деталей
замкнутой формы из сваренной кольцевой заготовки. Формообразование произво-
дится разжимными секционными пуансонами.
Рис. 227. Обтяжной гидравлический пресс
Кроме приведенных на рис. 224 схем, существуют обтяжные прессы с вертикаль-
ным расположением линии зажимов и горизонтальным движением обтяжного пуан-
сона. На рис. 225 изображены два случая обтяжки деталей: двояковыпуклой
и выпукло-вогнутой кривизны.
Степень деформации при обтяжке определяется коэффициентом обтяжки, пред-
ставляющим собой отношение длины наиболее растянутого участка к первоначаль-
ной длине заготовки
Коб=---^-
Для алюминиевых сплавов типа дуралюмина коэффициент обтяжки, получае-
мый в одну операцию, составляет Коб — 1,03—1,08, что равнозначно наибольшему
относительному удлинению 3—8%.
При обтяжке в несколько операций суммарный коэффициент обтяжки может
быть увеличен до Коб = 1,12—1,14.
Способом обтяжки изготовляют детали из алюминиевых и магниевых сплавов
толщиной до 5 мм или из нержавеющей стали толщиной до 1,5 мм, а также из тита-
новых сплавов.
В процессе обтяжки происходит сильное растяжение материала с утонением
до 6%.
Недостатком этого способа являются большие потери металла на припуски
для зажима листа захватами, а также необходимость доработки формы молотками
и киянками.
На рис. 226 изображена схема обтяжного пресса с растяжением материала.
Гидравлический обтяжной пресс имеет следующее устройство (рис. 227). Под-
вижная часть пресса состоит из обтяжного пуансона (шаблона) 3, установленного на
304
ВЫТЯЖКА
подъемном столе 2, действующем от штока 6 гидравлического цилиндра 7. Закрепле-
ние заготовки производится посредством пневматических зажимов 4, расположенных
по обеим сторонам гидравлического подъемного устройства на передвижных травер-
сах 5. Силовая установка состоит
из двух ротационно-поршневых насо-
сов 8, приводимых в действие мото-
рами /. Управление работой обтяж-
ного пресса производится с пульта
управления 9.
Вытяжка-формовка сжатым воздухом
и газами
Данный способ применяется для
мелкой вытяжки-формовки радиатор-
ных секций из алюминиевого сплава
одновременно с пластической сваркой
перемычек.
Процесс формовки и сварки со-
стоит в следующем. Два зачищенных
с одной стороны листа алюминиевого
сплава толщиной 0,4 мм устанавли-
вают на поверхности подогретого до
450° С штампа й сжимают между его
ребрами до половины первоначальной
толщины (в местах соединений), в ре-
Рис. 228. Устройство для впуска сжатого воз- зультате чего происходит сварка длин-
духа в штамп ных узких швов. После этого через
специальный ниппель, выступающий из
нижней части штампа, и шайбу с радиальными отверстиями (рис. 228) впускается
сжатый воздух, производящий рельефную формовку изделия изнутри. Давление
сжатого воздуха устанавливается экспериментально.
Аналогичный способ применяется при производстве тонкостенных труб (из двух
полос, свариваемых по краям и раздуваемых изнутри сжатым воздухом), а также
при изготовлении панелей холодильников.
ГЛАВА IV
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
К группе формовочных работ относятся следующие операции, изменяющие
форму листовой заготовки путем местных деформаций различного характера:
1) рельефная формовка; 2) отбортовка отверстий и наружного контура; 3) высоко-
энергетическая формовка; 4) растяжка (полая высадка); 5) обжимка; 6) правка.
Характеристика операций приведена в табл. 1. При выполнении большинства
операций происходит местное изменение толщины материала.
29. РЕЛЬЕФНАЯ ФОРМОВКА
Рельефная формовка представляет собой изменение формы заготовки, заклю-
чающееся в образовании местных углублений и выпуклостей за счет растяжения
а) б)
материала. Следовательно, рельефная формовка является частным случаем неглу-
бокой местной вытяжки, при которой материал подвергается главным образом
растяжению.
Типовыми примерами рельефной формовки являются:
1) штамповка ребер жесткости и выдавок (пуклевок) (рис. 229);
2) штамповка рельефных (выпукло-вогнутых) деталей и художественных укра-
шений;
306
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
3) штамповка-формовка деталей сложной и несимметричной конфигурации
открытой формы (рис. 230).
Наиболее распространенной операцией является штамповка ребер жесткости,
широко применяемая в автостроении, самолетостроении, вагоностроении, приборо-
строении, радиотехнике и т. п. В большинстве случаев штамповка ребер жесткости
производится металлическими штампами, лишь в самолетостроении она выполняется
на гидравлических прессах давлением резины или жидкости.
Рис. 230. Формовка деталей открытой формы
Размеры ребер жесткости, применяемых в приборостроении, приведены на
рис. 231 и в табл. 132.
На рис. 232 приведена диаграмма величины удлинения материала при штам-
повке ребер жесткости.
Кривая 1 соответствует расчетной величине удлинения, а заштрихованный
участок 2 — действительному удлинению, имеющему несколько меньшее значение
вследствие того, что растяжению под-
вергаются также зоны заготовки, при-
легающие к ребру жесткости.
На рис.233 дана диаграмма предель-
ной глубины ребер жесткости, формуе-
мых резиной при давлении 85 кГ/см2.
Усилие для штамповки ребер жест-
кости ориентировочно может быть под-
считано по формуле
Р — LSaeK кГ,
Рис. 231. Размеры ребер жесткости
где L — длина ребер жесткости в мм;
к — коэффициент, зависящий от ширины и глубины рифта (к — 0,7-д-1).
Приближенное усилие для рельефной штамповки на кривошипных прессах
небольших деталей (F < 20 см2) из тонкого материала (до 1,5 мм) может быть опре-
делено по эмпирической формуле
Р = FS2k кГ,
F — площадь штампуемого рельефа в juju2;
к — коэффициент, составляющий для стали 20—30, для латуни 15—20, размер-
ность коэффициента кГ/мм*.
Таблица 132
Размеры рифтов (ребер жесткости)
Рекомендуемые размеры Радиус R Высота/ h 7 Ширина В Переходный радиус г
Нормальные 4S 3S 10S 2S
Наименьшие 3S 23 7S S
РЕЛЬЕФНАЯ ФОРМОВКА
307
В судостроительной промышленности изготовляют крупные детали (6000-ь
-г 8000 X 1500ч-2000 мм) обшивки корпуса из толстолистовой стали, имеющие слож-
Рис. 232. Величина удлинения материала при Рис. 233. Предельная глубина ребер
штамповке ребер жесткости жесткости, формуемых резиной при дав-
лении 85 кГ/см2
зуют гибочные вальцы, гибочные прессы, гидравлические прессы и специальные
листогибочные станки. На рис. 234, б показан способ штамповки листа двояко-
вогнутой кривизны на гидравлическом прессе универсальным штампом со смен-
Рис. 234. Формовка крупных листов сложной пространственной кривизны
ными рабочими частями и с применением поперечных прокладок. На рис. 234, в
показан аналогичный способ штамповки листа выпукло-вогнутой кривизны.
Штамповка производится путем ряда последовательных нажимов пуансона,
при перемещении листа после каждого нажима в продольном или поперечном направ-
лении.
308
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
30. ОТБОРТОВКА
Отбортовка подразделяется на два основных вида: отбортовку отверстий и от-
бортовку наружного контура. Они различаются характером деформации, схемой
напряженного состояния и производственным назначением.
Отбортовка отверстий представляет собой образование бортов вокруг предва-
рительно пробитых отверстий (иногда без них) или по краю полых деталей, произво-
димое за счет растяжения металла.
Отбортовка наружного контура представляет собой образование невысоких
бортов по наружному криволинейному краю заготовок, производимое за счет растя-
жения или сжатия материала.
Отбортовка отверстий
Отбортовка отверстий широко применяется в штамповочном производстве, за-
меняя операции вытяжки с последующей вырубкой дна. Особенно большую эффек-
тивность дает применение отбортовки отверстий при изготовлении деталей с большим
фланцем, когда вытяжка затруднительна и требует нескольких переходов.
Деформация металла при отбортовке характеризуется изменением радиально-
кольцевой сетки, нанесенной на заготовку (рис. 235). При отбортовке отверстий про-
исходит удлинение в тангенциальном направлении и уменьшение толщины материала.
Расстояния между концентричными окружностями остаются без значительных изме-
нений.
Геометрические размеры при отбортовке определяют исходя из равенства
объемов заготовки и детали. Обычно высота борта бывает задана чертежом детали.
В этом случае диаметр отверстия под отбортовку прибли-
женно подсчитывают как для простой гибки. Это допу-
стимо благодаря небольшой величине деформаций в радиальном направлении и на-
личию значительного утонения материала.
Диаметр отверстия определяют по формуле
d = р — 2 (Н - 0,43г — 0,72S).
Высота борта выражается зависимостью
н = -5-=^ + 0,43г + 0.72S,
где обозначения соответствуют рис. 235.
Как видно из последней формулы, высота борта при прочих равных условиях
зависит от радиуса закругления. При большом увеличении радиуса закругления
высота борта значительно увеличивается.
Исследования Р. Вилкена [276] показали, что при увеличении зазора между
пуансоном и матрицей до г — (8-ь 10) S происходит естественное увеличение высоты
и радиуса закругления борта (рис. 236).
Степень деформации кромки борта при этом не увеличивается, так как диаметр
отбортовки не меняется. Но вследствие того, что в очаг деформации вовлекается
большее количество металла, деформация борта рассредоточивается, а утонение
кромки несколько уменьшается. Установлено, что при увеличении зазора до г =
= (8-ь 10) S усилие отбортовки уменьшается на 30—35%. Следовательно, соответ-
ственным образом снижаются и напряжения в отбортовываемых стенках, так как
от их величины зависит сопротивление металла деформированию и усилие отбортовки.
Таким образом, отбортовку лучше тгр оизводить при
большой величине зазора между пуансоном и матри-
цей или при значит ел ь н о увеличенном радиусе за-
кругления матрицы. Такая отбортовка, характеризуемая большим радиу-
сом закругления, но малой величиной цилиндрической части борта, вполне приемлема
в тех случаях, когда она производится с целью увеличения жесткости конструкции
ОТБОРТОВКА
309
<>5
О
Рис. 235. Схема отбортовки
Рис. 236. Увеличение высоты борта при отбортовке
с зазором: а — схема отбортовки; б — последователь-
ность отбортовки с малым зазором; в — последова-
тельность отбортовки с большим зазором
310
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
при малом ее весе, как, например, при отбортовке крупных отверстий и окон в авиа-
ционных, транспортных, судостроительных конструкциях, а также при отбортовке
люков, горловин, раструбов и т. п.
а)
S)
Рис. 237. Рабочие диаграммы (усилие — величина хода) и последовательность отбортовки
при различной форме пуансона: а — криволинейная; б — сферическая; в — цилиндр с боль-
шими закруглениями; г — цилиндр с малыми закруглениями
Отбортовка с малым радиусом закруглений и большем цилиндрической частью
борта должна применяться лишь при отбортовке небольших отверстий под
резьбу или запрессовке осей или когда конструктивно необходимо иметь цилин-
дрические отбортованные стенки.
ОТБОРТОВКА
311
Большое влияние на процесс отбортовки и величину усилия оказывает форма
пуансона.
На рис. 237, а — г показаны рабочие диаграммы и последовательность отбор-
товки при различной форме очертания рабочей части пуансона (криволинейная —
трактриса, дуга окружности, цилиндр с большими закруглениями, цилиндр с ма-
лыми закруглениями).
На рис. 238 приведена диаграмма величины усилия отбортовки малоуглероди-
стой стали толщиной 2 мм пуансонами разной формы. Наилучшие результаты полу-
чены при отбортовке криволиней-
ным пуансоном (/), наихудшие—при
отбортовке цилиндрическим пуан-
соном (5). Как видно из графика,
усилие при отбортовке с большим
зазором (z = 10S) значительно
ниже усилия отбортовки с малым
зазором (z = S).
Усилие, необходимое для от-
бортовки цилиндрическим пуансо-
ном, может быть определено по
приближенной формуле
Рис. 238. Величина усилия отбортовки малоугле-
родистой стали толщиной 2 мм пуансонами раз-
личной- формы. Диаметр пуансона 63 мм, Ко=О,5;
ОООО зазор z = S; •••• зазор z > 10S
Р =
1,1 jtSaT (D — d) кГ,
где D
d
— диаметр отбортовки
в мм;
— диаметр отверстиявжж.
Успешное выполнение отбор-
товки зависит от чистоты среза
деформируемой кромки. При нали-
чии заусенцев по краю отверстия
неизбежно образование трещин и
разрывов.
Степень деформации при отбортовке отверстий определяется отношением между
диаметром отверстия в заготовке и диаметром борта, или так называемым коэффи-
циентом отбортовки
d
где d — диаметр отверстия до отбортовки;
D — диаметр отбортовки (по средней линии).
Допустимая величина поперечного сужения при отбортовке вследствие дефектов
края отверстия (заусенцы, наклеп и т. п.) значительно ниже, чем при испытании* на
растяжение.
Наименьшая толщина у края борта составляет
«1=s /к;.
Величина коэффициентов отбортовки зависит:
1) от характера обработки и состояния кромок отверстий (сверление или про-
бивка, наличие или отсутствие заусенцев);
2) относительной толщины заготовки, выражаемой отношением S/D*100;
3) рода материала и его механических свойств;
4) формы рабочей части пуансона.
Экспериментально доказана обратная зависимость предельно допустимой вели-
чины коэффициента отбортовки от относительной толщины заготовки, т. е. чем больше
относительная толщина заготовки, тем меньше величина допустимого коэффициента
312
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
отбортовки и тем больше возможная степень деформации. Кроме того, доказана
зависимость предельных коэффициентов отбортовки от способа изготовления и со-
стояния кромки отбортовываемого отверстия.
Наименьшие коэффициенты получены при отбортовке рассверленных отверстий,
наибольшие — при отбортовке пробитых. Коэффициент отбортовки рассверленных
отверстий мало отличается от коэффициента отбортовки пробитой и отожженной
заготовки, так как отжиг устраняет наклеп и повышает пластичность металла.
Иногда для устранения наклепанного слоя зачищают отверстия на зачистных
штампах.
В табл. 133 приведены расчетные величины коэффициентов отбортовки для
„ « d
малоуглеродистой стали в зависимости от условии отбортовки и отношения-х-.
Таблица 133
Расчетная величина коэффициентов отбортовки для малоуглеродистой стали
Способ отбортовки Способ получения отверстия Величина коэффициента в зависимости d от отношения
100 50 35 20 15 10 8 6,5 5 3 1
Сфери- ческим пуансоном Сверление с зачисткой заусенцев 0,70 0,60 0,52 0,45 0,40 0,36 0,33 0,31 0,30 0,25 0,20
Пробивка в штампе 0,75 0,65 0,57 0,52 0,48 0,45 0,44 0,43 0,42 0,42 —
Цилиндри- ческим пуансоном Сверление с зачисткой заусенцев 0,80 0,70 0,60 0,50 0,45 0,42 0,40 0,37 0,35 0,30 0,25
Пробивка в штампе 0,85 0,75 0,65 0,60 0,55 0,52 0,50 0,50 0,48 0,47 —
Пробивку отверстий под отбортовку следует производить со стороны, противо-
положной направлению отбортовки, или укладывать заготовку заусенцами кверху,
чтобы грань с заусенцами оказалась менее растянутой, чем закругленная
грань.
Если требуется слишком большая высота борта, которая не может быть полу-
чена в одну операцию, то в случае отбортовки небольших отверстий в штучных
заготовках следует применить отбортовку с утонением стенок (см. ниже), а в случае
отбортовки крупных отверстий или при последовательной вытяжке в ленте — пред-
варительную вытяжку, пробивку отверстия в дне и отбортовку (рис. 239).
Расчет размеров hud производится по следующим формулам:
й = 4- 0,57г;
d = D-± l,14r —2/i.
ОТБОРТОВКА
313
На рис. 240 изображены штампы для отбортовки мелких и крупных деталей.
Отбортовка отверстий широко применяется при последовательной штамповке
в ленте.
На рис. 241 приведены некоторые случаи применения отбортовки при штам-
повке в ленте: способ получения отверстий с завальцованным краем (рис. 241, / и //);
применение наружной отбортовки ( для увеличения высоты вытянутой детали
(рис. 241, ///), применение отбортовки отверстий в дне вытянутой детали с целью
увеличения ее высоты (рис. 241, IV).
На рис. 242 изображена широко распространенная отбортовка-зенковка углуб-
лений под головки винтов.
Аналогичный характер с операцией отбортовки отверстий, в особенности с от-
бортовкой края полых деталей, имеет операция закатки бортов полых деталей, про-
изводимая для увеличения жесткости
борта и закругления кромки.
В массовом производстве однотипных
изделий, например посуды, закатка бор-
тов производится на специальных закаточ-
ных станках роликами. В мелкосерийном
производстве закатка бортов выполняется
на давильных станках. В остальных слу-
чаях закатка бортов производится штам-
пами путем давления на ребро борта и
плавной отгибки его по желобу штампа,
как показано на рис. 243 для цилиндри-
ческой и конической деталей.
В различных конструкциях встреча-
ются отверстия и вырезы некруглой —
овальной или прямоугольной — формы с бортами по контуру. Чаще всего такие
вырезы делают для облегчения веса (лонжероны и т. п.), а борта — для увеличения
жесткости конструкции. В этом случае высота борта берется небольшой (4-r-6)S и
высоких требований к его точности не предъявляется.
При построении развертки следует учитывать различный характер деформации
по контуру: изгиб на прямолинейных участках и отбортовка с растяжением и неболь-
шим уменьшением высоты в углах. Однако вследствие сплошности металла деформа-
ция распространяется на прямолинейные участки борта, металл которых частично
компенсирует деформацию угловых бортов. Поэтому большой разницы в высоте
борта не получается.
Чтобы устранить возможные погрешности, ширину отбортовываемого поля на
угловых закруглениях следует несколько увеличивать по сравнению с шириной
поля на криволинейных участках.
Приближенно:
Ькр — (1,05 4- 1,1) Ьпр,
где Ькр и Ьпр — ширина поля на закруглении и на прямолинейных участках.
При отбортовке некруглых отверстий расчет допустимой деформации произво-
дится для участков с наименьшим радиусом закругления.
Экспериментально установлено [203], что при отбортовке некруглых отверстий
предельные коэффициенты отбортовки несколько меньше, чем при отбортовке круг-
лых отверстий (благодаря разгружающему влиянию соседних участков), но величина
этого уменьшения практически незначительна. Поэтому в данном случае можно
пользоваться коэффициентами отбортовки, установленными для круглых отвер-
стий.
Большое влияние на величину коэффициента отбортовки оказывает относитель-
S S
ная толщина материала — или — и еще большее влияние — состояние и характер
кромки отверстия.
314
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 240. Штампы для отбортовки мелких (а) и
крупных (б) отверстий
Рис. 241. Применение отбортовки при после-
довательной штамповке в ленте
Рис. 242. Отбортовка-
зенковка под головки
винтов
ОТБОРТОВКА
315
Предельный коэффициент отбортовки отверстий, полученных пробивкой, вслед-
ствие наклепа кромки в 1,5—1,7 раза больше чем фрезерованных. Однако фрезеро-
вание является непроизводительным и нецелесообразным процессом. Поэтому вместо
Рис. 243. Закатка борта цилиндрической (а) и конической (б) деталей
фрезерования в необходимых случаях рекомендуется применять местный рекристал-
лизационный отжиг после пробивки.
На рис. 244 приведена последовательность изготовления детали путем вытяжки
с отбортовкой прямоугольной формы. За первую операцию (/) производится прямо-
Рис. 244. Последовательность отбортовки прямоугольной детали за три
операции
угольная вытяжка внутренней полости, за вторую операцию (//) — вырезка техно-
логического отверстия, за третью (///) — вытяжка наружного контура и отбор-
товка внутреннего контура.
Отбортовка с утонением стенок
В различных отраслях промышленности (электротехника, радиотехника, при-
боростроение) применяется штамповка деталей, имеющих отверстия с высокими
цилиндрическими стенками. В данном случае применяются операции отбортовки
с утонением стенок, так как при простой отбортовке для образования высокого
цилиндрического борта не хватило бы площади заготовки. При этом обычно дости-
гается значительная экономия металла.
316
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
При отбортовке с утонением степень деформации определяется не только коэф-
фициентом отбортовки, но и коэффициентом утонения стенок борта, так как коэф-
фициент отбортовки характеризует степень деформации лишь при отбортовке без
заданного утонения.
В этом случае достижима более высокая степень деформации. Иначе говоря,
при одном и том же предельно допустимом коэффициенте отбортовки в случае отбор-
товки с утонением материала можно получить значительно большую высоту борта.
1*4
Ну
Высота борта при отбортовке с утонением может
быть определена по формуле [223]:
Рис. 245. Отбортовка мелких
отверстий под резьбу
где
Н — высота борта без утонения в мм;
г — зазор между цилиндрической частью
пуансона и матрицы в мм;
, (<Z-*$1) ГТ А
пх = —тг Н — часть высоты борта, не подвергаемая
О---О1
утонению, в мм.
Отбортовка с заданным утонением материала яв-
ляется более целесообразной с точки зрения «устой-
чивости» пластической деформации металла и отсут-
ствия разрывов и трещин, так как в процессе утонения
возникает более благоприятное напряженное состояние
с появлением значительных сжимающих напряжений.
Это позволяет вести отбортовку при смягченных
«неопасных» коэффициентах отбортовки, а высоту
борта получить за счет максимально допустимого уто-
нения материала.
Зависимость предельной величины утонения от
принятого коэффициента отбортовки пока не уста-
новлена, но произведенные опыты показывают возможность утонения за одну
операцию до величины = 2 4-2,5.
Теми же опытами установлено, что усилие, необходимое для отбортовки с утоне-
нием, значительно выше, чем при отбортовке без утонения (при том же коэффициенте
отбортовки), причем усилие увеличивается пропорционально увеличению утонения.
Так как при этом в матрице возникает боковое давление большой величины, то
для увеличения прочности матрицы рекомендуется запрессовка их в наружную обойму.
На практике применяются следующие способы отбортовки с утонением материала:
1) отбортовка мелких отверстий пуансоном с заострённой или сферической
формой конца;
2) отбортовка средних отверстий ступенчатым пуансоном с кольцевыми высту-
пами постепенно увеличивающегося диаметра, причем первая ступень производит
только отбортовку допустимой величины, а последующие кольцевые выступы про-
изводят постепенное утонение и увеличение высоты борта;
3) отбортовка более крупных отверстий за две операции — отбортовку и про-
тяжку (если недостаточна величина хода пресса).
На рис. 245 показана широко распространенная в массовом производстве отбор-
товка мелких отверстий под резьбу, применяемая для
материала в резьбовой части.
В данном случае обычно производят сравнительно
= 0,655
увеличения высоты тонкого
небольшое утонение стенок
или
3 = 1,543 х;
ОТБОРТОВКА
317
Диаметр отверстия в заготовке
dQ = 0,45^
или
Ко = 4° = 0.45.
Внутренний диаметр отбортовки определяется внутренним диаметром резьбы.
Последний обычно принимают
Отбортовка под резьбу возможна лишь для мелких резьб (практически до М5).
Наружный диаметр отбортовки составляет
с?з = (1г 1,3S.
Высота отбортовки определяется объемом от-
бортовываемого металла и обычно составляет .
Л = (24-2,5) S.
Отбортовка под резьбу в тонких материалах
(до 2 мм) иногда производится без предваритель-
ной пробивки отверстия, одновременно с отбортов-
кой (см. рис. 241, /).
В некоторых неответственных случаях допу-
скается изготовление рваного борта путем проколки
материала гвоздеобразным пуансоном (см. рис.
241, II).
Этот же способ отбортовки применяется для
соединения деталей из тонкого материала (до 0,6 мм)
взамен соединения заклепками, а также для полу-
Рис. 246. Отбортовка с утоне-
нием ступенчатым пуансоном:
а — заготовка; б — деталь
чения отверстий с загнутыми кромками.
Отбортовка ступенчатым пуансоном применяется при штамповке небольших
деталей, имеющих сравнительно высокие цилиндрические борта. На рис. 246 по-
казан пример отбортовки ступенчатым пуансоном деталей из латуни или алюминия
с размерами, приведёнными в табл. 134 [108]. В первом случае Ко = 0,45; во втором
случае Ко = 0,29. Степень утонения стенок составляет в первом случае — — 2,5;
S 1
во втором случае -д- = 4,9.
^>1
Таблица 134
Размеры отбортовки с утонением ступенчатым пуансоном
Деталь предохрани- теля Материал $1 d D Di h
Е-27 Латунь 2 0,8 12 26,5 33 15
Е-14 Алюминий 1,7 0,35 4 13,7 21 15
Следовательно, в первом случае толщина материала уменьшена в 2,5 раза, а во
втором — почти в 5 раз. В обоих случаях наружные размеры заготовки остаются
без изменения.
318
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 247. Пуансоны для отбортовки с утонением: а — для
D — 26,5 мм\ б — для D = 13,7 мм и d — 4 мм
Рис. 248. Штамп для отбортовки с утонением на прессе двой-
ного действия:
1 — пуансон; 2 — прижим; 3 — матрица; 4 — выталкиватель
ОТБОРТОВКА
319
Диаметр предварительно пробиваемого отверстия определяют исходя из требуе-
мой высоты детали и толщины стенки. По высоте отбортовки данные примеры не
являются пределом и ограничены требуемой высотой детали.
Отбортовка с утонением ступенчатым пуансоном производится на прессах
двойного действия с сильным прижимом заготовки и при обильной густой смазке.
Большое утонение стенок возможно лишь при постепенном уменьшении их
толщины за один ход пресса, что достигается применением пуансона с кольцеобраз-
ными выступами постепенно увеличивающегося диаметра (рис. 247).
На рис. 248 изображен штамп для отбортовки с утонением ступенчатым пуансо-
ном латунной детали (показала на рисунке слева). Штамп предназначен для пресса
двойного действия. Отбортовка с двойной протяжкой производится пуансоном 1
и матрицей 3. Сильный прижим заготовки осуществляется прижимным кольцом 2,
действующим от наружного ползуна, а выталкивание отбортованной детали произ-
водится стержнем 4, работающим от резинового буфера.
Отбортовка наружного контура
Рис. 249. Схема посадочного штампа
Отбортовка наружного контура криволинейных очертаний является распро-
страненной операцией в автомобильной и авиационной промышленности [105].
Отбортовка наружного контура выполняется штамповкой на кривошипные
прессах, на гидравлических или фрикционных прессах резиной, на падающих моло-
тах в литых штампах, иногда с применением резины или гибкой на специальных
кромкогибочных и отбортовочных станках.
Штамповка резиной на гидравлических прессах и штамповка на падающих
молотах происходят без зажима отбортовываемого края, вследствие чего происходит
не вытяжка, а отгибка кромок с образованием
гофра. Удаление гофров требует применения спе-
циальных операций «посадки», производимых
или ручной доводкой, или посадкой на специаль-
ных посадочных станках и штампах (рис. 249).
На рис. 250 изображены различные способы
формовки в резиновых штампах с применением
различных накладок, улучшающих качество
отгибаемого борта.
Наружная отбортовка разделяется на отбор-
товку выпуклого контура и отбортовку вогну-
того контура (рис. 251).
Отбортовка выпуклого контура по харак-
теру деформаций и по виду напряженного со-
стояния аналогична неглубокой вытяжке без при-
жима. Отбортовка вогнутого контура аналогична
случае в отбортовываемом фланце возникают сжимающие напряжения, a вовто
отбортовке отверстий. В первом
я х
Р -..г, при отбортовке вогнутого кон-
л 4- о
ром — растягивающие.
Величина деформации характеризуется следующими отношениями (рис. 251):
при отбортовке выпуклого контура Есж =
тура Еудл = •
Часто приходится встречаться с обоими видами отбортовки в одной детали,
а также с отбортовкой по контуру двоякой (выпукло-вогнутой) кривизны.
На рис. 252 изображены примеры отбортовки, выполняемой на отбортовочных
станках.
На рис. 253 показаны типы отбортовки, выполняемые на падающих молотах
в литых штампах с применением резины.
На рис. 254 показаны детали, отбортованные резиной на гидравлических прес-
сах. Во избежание образования гофра в местах закруглений заготовки деталей де-
лаются с вырезанными фестонами, если это допускается жесткостью и прочностью
конструкции.
320
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 250. Различные способы формовки в резиновых штампах: а — резиной;
б — клином; в — шарнирной пластинкой; г — прутком; д — движущимся
Рис. 252. Примеры сложной отбортовки, выполняемой
гибочных) станках
ОТБОРТОВКА
321
Рис. 253. Типы отбортовок, выполняемых на падающих молотах
Рис. 254. Детали штампованные резиной на гидравличе-
ских прессах
Рис. 255. Отбортовка с поднутренным гофром
И Зак. 511
322
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
На рис. 255 изображен способ отбортовки наружного контура с поднутрением
гофра, в результате чего весь гофр вытеснен внутрь борта и не мешает сборке, клепке
и точечной сварке.
31. ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ФОРМОВКИ
Последние годы характеризуются быстрым развитием крупного машинострое-
ния и космической техники. Изготовление крупногабаритных элементов конструк-
ций размерами от 5 до 8 м потребовало создания новых беспрессовых методов штам-
повки, ввиду ограниченных возможностей механических и гидравлических прессов.
В качестве таких методов в США, а затем и в других странах, были созданы
высокоэнергетические методы формообразования под действием импульсивных на-
грузок, создаваемых действием взрыва бризантных взрывчатых веществ, газовых
смесей, давлением испаряющихся сжиженных газов, высоковольтным электриче-
ским разрядом в жидкости, мощными импульсами магнитного поля и т. п. [94,
149, 219].
Они получили применение при изготовлении крупногабаритных деталей типа
днищ, полусфер, оболочек и т. п., изготовляемых малыми сериями, при которых
применение крупных прессов и штампов становится технически нецелесообразным
и экономически невыгодным.
Для характеристики размеров штампуемых деталей и штампов для них при-
ведем пример из американской практики. Для штамповки секций днищ топливных
баков ракеты «Сатурн» потребовалось изготовить из цинкового сплава штамп раз-
мером 5000 X 2800 мм весом 52 т.
В зарубежной промышленности наибольшее применение получили следующие
высокоэнергетические методы штамповки:
1) штамповка давлением ударной волны при взрыве бризантных взрывчатых
веществ в воде или так называемая гидровзрывная штамповка;
2) штамповка действием высоковольтного электрического разряда в жидкости,
или электрогидравлическая штамповка;
3) штамповка импульсами магнитного поля высокой напряженности или магни-
тодинамическая штамповка.
Другие методы высокоэнергетической штамповки получили ограниченное при-
менение.
Взрывная штамповка
Взрывная штамповка основана на деформации листовой заготовки давлением
ударной волны, образующейся при взрыве бризантных взрывчатых веществ (ВВ).
Время детонации ВВ составляет 20—30 мсек, а время деформации детали исчис-
ляется микросекундами, т. е. примерно в сто раз больше. Таким образом, давле-
ние взрыва действует на заготовку лишь в начальный момент, после чего металл
заготовки движется до соприкосновения с матрицей под действием сообщенной кине-
тической энергии.
По мере распространения ударной волны ее скорость и создаваемое давление
довольно быстро затухают. Поэтому взрывной штамповкой нельзя сразу получить
глубокую вытяжку, а приходится применять двухкратную взрывную штамповку.
Практически зарекомендовал себя способ реверсивной двухоперационной штам-
повки: в первой операции штампуется днище с выпуклой вверх средней частью,
а во второй операции после удаления выпуклого вкладыша получается окончатель-
ная форма днища выпуклостью вниз.
Взрывная штамповка получила преимущественное применение для обработки
наиболее крупных деталей (от 1,5 до 8 м) при толщине материала свыше 2 мм. Пре-
имуществом ее является высокая экономическая эффективность в результате резкого
снижения капитальных затрат и сокращения сроков и. стоимости подготовки про-
изводства. Другим достоинством является возможность штамповки деталей из
высокопрочных сплавов.
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ФОРМОВКИ
323
В зависимости от размеров и формы штампуемых деталей взрывная штамповка
осуществляется различными способами: при больших габаритах деталей — штам-
повкой в бассейнах с водой; при штамповке небольших деталей — штамповкой
наземных установках.
Рис. 256. Схема установки бассейнового типа для взрывной штамповки.
/ _ бассейн; 2 — придержка; 3 — форма (штамп); 4 — сливная труба
На рис. 256 изображена схема установки бассейнового типа, созданная в Чехо-
словакии [282]. Внутри углубленного в землю бассейна установлен формовочный
штамп 3, над которым подвешивается заряд ВВ. После заполнения бассейна водой
производится дистанционный взрыв ВВ при помощи детонатора. Вода из бассейна
спускается через сливную трубу 4.
Рис. 257. Схема бассейна конструкции Харьковского
политехнического института;
/ — стальной лист; 2 — бетонный бассейн; 3 — гидро-
изоляция; 4 — заглубленный фундамент; 5 — штамп;
6 — заряд В В
На рис. 257 изображена конструкция бассейна, разработанного в Харьковском
авиационном институте [219]. Заглубленный фундамент отделен от стенок бассейна
и обладает повышенной прочностью.
На рис. 258 изображена схема установки бассейнового типа, выполненная в виде
сварного металлического бака, устанавливаемого в бетонном колодце [219].
♦
324
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Для защиты металлического бака от действия ударной волны в данном случае
применена так называемая «воздушно-пузырьковая» защита в виде сплошной за-
весы из пузырьков воздуха, идущих через отверстия кольцевой трубы, установленной
на дне бака и соединенной с компрессором.
Рис. 258. Установка для взрывной штамповки с воздушно-
пузырьковой защитой;
1 — штамп; 2 — бак; 3 — заряд В В; 4 — заготовка;
5 — воздушная труба
Полость матрицы снабжена большим количеством отверстий, соединяющих ее
с нижней полостью, присоединяемой к вакуумному насосу. Отверстия служат для
удаления воздуха из рабочей полости матрицы.
Рис. 259. Осема установки для изго-
товления взрывной штамповкой не-
больших деталей;
/ я- штамп; 2— заготовка; 3— бак;
4 — заряд В В
Рис. 260. Установка для взрывной штам-
повки с резервуаром в виде полиэтилено-
вого мешка с водой;
1 — полиэтиленовый мешок; 2 — заряд ВВ;
3 — матрица; 4 — заготовка; 5 — рама;
6 — основание
На рис. 259 изображена схема наземной установки. для взрйвной штамповки
небольших деталей, предназначенная для установки в закрытом помещении.
В случае опытного производства за рубежом применяют резервуары разовой
службы, представляющие собой картонный бак или полиэтиленовый мешок, напол-
няемые водой (рис. 260).
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ФОРМОВКИ
325
Расчет потребной энергии и веса заряда приведены в работах [193] и [78].
Общие основы для проектирования оснастки для взрывной штамповки изложены
в соответствующей литературе [149].
Для удешевления стоимости и ускорения изготовления крупногабаритных
матриц для взрывной штамповки их часто делают из дешевых неметаллических
материалов — дерева или железобетона с облицовкой стеклопластиком.
Одна из крупных фирм США успешно применила для взрывной штамповки
крупных деталей из высокопрочных и жаропрочных сплавов матрицу из льда, изго-
товленную замораживанием воды жидкой углекислотой. Растрескавшаяся после
взрыва матрица обливается водой и вновь замораживается.
В качестве взрывчатого вещества обычно применяют тротил (тринитротолуол,
тол) по ГОСТу 4117—48, являющийся бризантным взрывчатым веществом нормаль-
ной мощности. Он может применяться в литом прессованном и насыпном виде. Ско-
рость детонации тротила — 7000 м/сек. Давление подводного взрыва около
130 000 кГ/см*. Скорость формообразования до 100 м/сек, что позволяет штамповать
высокопрочные мал ©деформируемые сплавы с большой степенью упрочнения и ми-
нимальным пружинением [94].
Форма заряда определяется конфигурацией штампуемой детали. Заряды должны
изготовляться обученным персоналом в специальных помещениях. Тротил довольно
безопасен в обращении, хорошо переносит транспортировку, от зажигания горит
без взрыва, но полностью и многовенно взрывается от капсюля детонатора.
Взрывная штамповка применяется также для резки и пробивки металла, клепки
и сварки, поверхностного упрочнения, чеканки и гравировки, объемной штамповки.
Штамповка электро гидравлическим разрядом
В США разработан способ формовки высоковольтным электрическим разрядом
в воде. В его основу положен электрогидравлический эффект, открытый советским
изобретателем Л. А. Юткиным [188].
Энергия, необходимая для электрического разряда, накапливается в высоко-
вольтной конденсаторной батарее (4000 в) емкостью свыше 1200 мкф. Накопленная
Рис. 261. Схема электрогидравли-
ческой формовки:
1 — деревянная матрица; 2 — заго-
товка; 5 — электроды
энергия (от 1500 до 3000 кГм) создает между
электродами мгновенный разряд длительностью
0,0004 сек, вызывающий ударную волну в жид-
кости, которая деформирует заготовку.
На рйс. 261 представлена принципиальная
схема электрогидравлической формовки.
Установки для штамповки высоковольтным
электрическим разрядом состоят из источника
питания, включая высоковольтный трансформа-
тор с выпрямительным устройством, конденса-
торной батареи, шарового разрядника и техноло-
гической установки, состоящей из матрицы, при-
жимного устройства, электродов, вакуум-насоса.
При разрядке должна строго соблюдаться
определенная полярность: острие (+), пло-
скость (—). При обратной полярности разряд
не сопровождается электрогидравлическим эф-
фектом.
Фирмой «Цинциннати» создана специальная машина для электрогидравличе-
ской штамповки «Электрощейп», напоминающая гидравлический пресс с С-образной
станиной [250].
Мощность электрогидравлического разряда у этой машины достигает
7 000 000 кГм/сек, что не является пределом. Имеются сведения о создании направ-
. ленных ударных волн высокой интенсивности.
Из опубликованных за рубежом материалов следует, что применение
данного способа ограничивается штамповкой деталей средних размеров простой
326
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
конфигурации (100—1500 мм, толщиной 1—3 мм). Некоторые американские фирмы
(«Дженерал Электрик» и др.) предпочитают электрогидравлическую штамповку
взрывной.
Магнитодинамическая штамповка
Магнитный метод штамповки также основан на мгновенном разряде конденса-
торной батареи. Но в данном случае разряд конденсаторной батареи осуществляется
через индуктор (соленоид), образуя в нем импульсное магнитное поле высокой на-
пряженности. Это магнитное поле индуцирует ток противоположного направления
в заготовке из токопроводящего материала, помещенной вблизи индуктора.
Индуктированный в заготовке ток образует свое магнитное поле, которое,
взаимодействуя с полем индуктора, создает силы, стремящиеся оттолкнуть заго-
Рис. 262. Различные случаи элек-
тромагнитной формовки:
1 — индуктор; 2 — концентратор
поля; 3 — оправка (штамп); 4 — за-
готовка; 5—отштампованная деталь
товку от индуктора; под действием этих сил и происходит деформация заготовки.
Магнитный импульс длится от 10 до 20 мксек, создавая магнитное давление до
3500 кГ/см2 [247].
При магнитной штамповке требуется либо матрица, либо пуансрн-оправка.
Особенностью данного способа является то, что деформируемая заготовка не
подвергается давлению инструмента.
На рис. 262 представлены различные случаи магнитной формовки: запрес-
совка-раздача трубки в оправке (рис. 262, а) обжимка трубки на наконечнике
(рис. 262, б), рельефная формовка (рис. 262, в), осуществляемые указанным выше
методом.
Для магнитной штамповки фирмой «Дженерал этомикс» созданы специальные
машины «Магниформ», применяемые для различных операций: вырубки, пробивки,
формовки, отбортовки, обжима, опрессовки или раздачи трубных заготовок, калиб-
ровки, чеканки и неразъемной сборки [247].
В некоторых случаях применяют установки для высокоэнергетической фор-
мовки взрывом пороха или воспламеняющейся газовой смесью, сжигаемой и в за-
крытой камере, а также давлением испаряющихся жидких газов (азот).
32. РАСТЯЖКА (ПОЛАЯ ВЫСАДКА)
Операция растяжки (полой высадки) представляет собой расширение пусто-
телых деталей или трубчатых заготовок, производимое за счет растяжения материа-
лов изнутри в радиальном направлении. /
На рис. 263 изображен пример полой высадки деталей сферической формы.
Полая высадка, как правило, требует применения штампов с разъемной матри-
цей. Для растяжки применяют следующие типы штампов: 1) с резиновым пуансоном
(рис. 264); 2) с разжимными секциями, раздвигаемыми клиновой вставкой (рис. 265);
3) с жидкостью вместо пуансона (гидравлическая штамповка, рис. 266).
В гидравлическом штампе (рис. 266) рабочая полость имеет горизонтальный
разъем, осуществляемый прижимом, действующим от наружного ползуна. Уплотне-
ние осуществляется специальной манжетой. Пуансон работает как плунжер, произ-
РАСТЯЖКА (ПОЛАЯ ВЫСАДКА)
327
Рис. 263. Примеры растяжки (полой высадки)
Рис. 264. Штамп для растяжки
с резиновым пуансоном
Рис. 265. Разжимной секционный
штамп для растяжки
Рис. 266. Гидравлический
штамп для растяжки на
прессе двойного действия
Рис. 267. Схема гидравлической штамповки-растяжки
на прессах двойного действия
328
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
водя давление на налитую в заготовку жидкость (масло, вода). Для впуска и выпуска
воздуха пуансон снабжен воздушным каналом с шаровым клапаном.
Штамповка с сыпучими наполнителями (дробь, песок) распространения не по-
лучила.
На рис. 267 показаны схемы гидравлической штамповки-растяжки в штам-
пах с вертикальным разъемом матриц на прессах двойного действия.
Штамп, изображенный на рис. 267, а, требует предварительного наливания
жидкости в заготовку, вследствие чего этот способ неудобен и малопроизводителен.
Штамп, показанный на рис. 267, б, не требует наливания и выливания жидкости,
так как пуансон снабжен резиновым мешком с налитым в него глицерином.
Общим недостатком описанных штампов является неудобство и сложность руч-
ного разъема матрицы и вынимания готовой детали.
Более просты и производительны штампы аналогичного назначения с резино-
вым пуансоном, прикрепленным к внутреннему ползуну пресса. Такие штампы
применяются для штамповки бидонов, кофейников и других подобных изделий.
Так как заготовки для растяжки обычно получены за 2—4 операции вытяжки,
сопровождаемые наклепом металла, то перед растяжкой их следует отжигать для
восстановления пластичности металла. Риски и задиры на поверхности заготовки,
не говоря уже о задавленных складках, неизбежно ведут к разрыву. Степень дефор-
мации при растяжке может быть выражена коэффициентом растяжки
где dp — наибольший Диаметр после растяжки;
d0 — исходный диаметр цилиндрической заготовки.
В качестве предварительных данных могут быть рекомендованы величины
коэффициентов растяжки, приведенные в табл. 135.
Таблица 135
Приближенная величина коэффициентов растяжки
Материал Коэффициент растяжки при относительной толщине £ заготовки — • 100
0,45—0,35 0,32—0,28
без отжига с отжигом без отжига с отжигом
Сталь 10 1,10 1,2 1,05 1,15
Алюминий 1,2 1,25 1,15 1,2
Степень деформации при растяжке может быть увеличена, если одновременно
с внутренним радиальным давлением производить осевое сжатие заготовки. Местный
нагрев заготовки (очага деформации) значительно увеличивает возможную степень
Деформации.
Для различных видов растяжки алюминиевых трубчатых заготовок экспери-
ментально установлены следующие предельные коэффициенты растяжкиг
Простая растяжка резиной............................ . . , . 1,2—1,25
Растяжка резиной с осевым сжатием заготовки 1,6—1,7
» с местным нагревом до 200 — 250° С *............. ♦ 2,0 — 2,1
» края коническим пуансоном с нагревом до 380° С . . . 3,0
ОБЖИМКА
329
Разновидностью полой высадки является широко распространенная операция
высадки буртиков в полых или трубчатых заготовках. Высадка буртиков обычно
производится путем механического давления на торец заготовки (рис. 268).
Рис. 268. Типы штампов для высадки буртиков в трубчатой (а) и в по
лой (б) заготовке
Операция растяжки применяется также для изготовления крупногабаритных
полых деталей, имеющих криволинейное очертание. В этом случае применяется
Рис. 269. Гидравлическая установка для штамповки без пресса)
а — пуансон; б — матрица; в — рабочее положение
способ гидравлической штамповки без пресса при помощи специальной гидравли-
ческой установки (рис. 269).
Аналогичными способами могут изготовляться радиальногофрированные трубы
типа сильфонов [43].
33. ОБЖИМКА
Обжимка представляет операцию, при которой происходит сужение попереч-
ного сечения прутков и труб, а также концевой части полых или объемных изделий
путем обжатия материала снаружи и уменьшения диаметра.
В обработке металлов давлением применяется два вида обжимки:
1) обжимка объемно-сплошных и трубчатых сечений, производимая на рота-
ционно-обжимной машине (редуцирование);
2) обжимка полых деталей, производимая вертикальным давлением на механи-
ческих прессах.
На рис. 270 изображены детали, обжатые на ротационно-обжимной машине,
работающей посредством давления обжимных бойков со скоростью более 6000 уда-
ров в минуту для заготовок диаметром от 7 до 17 жж и свыше 11 000 ударов в ми-
нуту — для заготовок диаметром до 7 жж.
330
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 271. Примеры обжимки
дульца гильз
Рис. 272. Схема штампа для обжим-
ки шейки втулки
Рис. 273. Предельные значения коэффициентов
обжима и растяжки:
1 — обжим при а = 40°; 2 — обжим при а=з
в 20°; 3 — растяжка при а = 40°
Рис. 274. Штамп для одновременной
растяжки и обжимки трубчатой за-
готовки
Рис. 275. Обжимка, высадка, утолщение,
отбортовка и выворачивание дуралюмино-
рых труб
ОБЖИМКА
331
Обжимка полых деталей применяется для изготовления горловин и деталей
типа патронных гильз (рис. 271), при обжимке которых применяются следующие
методы расчета:
1) общий коэффициент обжима
2) средний коэффициент обжима на каждой операции (по табл. 136)
3) число обжимов
1g ^0 _
lg тср ’
Таблица 136
Средний коэффициент обжима для гильз
Материал Коэффициент обжима при толщине стенки в мм
До 0,5 0,5—1 Свыше 1
Латунь 0,85 0,8—0,7 0,7—0,65
Биметалл и сталь 0,8 0,75 0,7—0,65
Обычно для первой операции коэффициент обжима берется на 10% меньше
среднего, а для последующих операций — на 5—10% больше среднего.
При обжиме гильз происходит упругое распружинивание дульца, составляю-
щее от 0,5 до 0,8% от номинального размера обжимного инструмента.
На рис. 272 показана схема штампа для обжимки шейки втулок. Штамп имеет
механический зажим раздвижной матрицы.
Обжимка применяется при изготовлении толстостенных конических ступенча-
тых деталей из отрезков труб. Обжимка осуществляется путем давления на торец
заготовки и заталкивания ее в коническое отверстие матрицы. Предельная деформа-
ция при обжимке труб ограничивается потерей устойчивости заготовки, что имеет
место при -j- < 0,025, где d — средний диаметр трубы, aS — толщина стенки.
На рис. 273 приведена диаграмма предельных значений коэффициентов обжима
Коб — и коэффициентов растяжки Кр = в зависимости от относительной
$
толщины -д- и угла обжима и растяжки а (для стали 15) [124].
Значительный перепад Диаметров можно получить, применяя совмещенный
в одной операции процесс растяжки и обжима (рис. 274).
Необходимо указать на оригинальный способ обжимки, высадки, утолщения
и отбортовки дуралюминовых труб в штампах с электроподогревом (рис. 275) [21].
В этом случае нагревается до 300—350° С и приобретает повышенную пластич-
ность лишь очаг деформации, что позволяет осуществить весьма большую степень
Деформации без потери устойчивости заготовки, охлаждаемой холодильником с цир-
кулирующей холодной водой (рис. 276). Для повышения устойчивости дуралюми-
новые заготовки предварительно подвергались операциям закалки и старения.
332
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 276. Схемы штампов для обжимки, утолщения и т. п. труб с местным
электроподогревом и охлаждением:
/—-нагревательные элементы; 2 — матрица; 3—холодильник; 4—заготовка
ПРАВКА
333
На рис. 276 приведены схемы штампов для утолщения (рис. 276, а): обжимки
(рис. 276, б и в); отбортовки (рис. 276, г); выворачивания внутрь (рис. 276, д);
выворачивания наружу (рис. 276, е).
Штамповка производится на обычном гидравлическом прессе со скоростью
перемещения траверсы 5—8 см/мин.
34. ПРАВКА
Процессы правки в холодной штамповке имеют двоякое применение: 1) для
выпрямления неровной поверхности или кривизны заготовок и деталей; 2) для при-
дания правильной формы и более точных размеров предварительно согнутым или
вытянутым деталям. Выпрямление кривизны применяется для плоских и профиль-
ных заготовок, а также для прутков, труб и проволоки.
Правка листовых заготовок, а также прутков, труб и проволоки, производимая
на специальных правильных машинах и станках, здесь не рассматривается. Для
правки штучных заготовок применяют способы, приведенные в табл. 137.
Таблица 137
Основные способы правки штучных заготовок
Способ правки Схема штампа Применение Давление в кГ/мм?
Плоская правка Гладкими штампами Для деталей из тон- ких материалов 8—10
Точечными штампами Й Для деталей из более толстых материалов, до- пускающих отпечатки на поверхности 8—12
Вафельными штампами ii Для деталей из более толстых материалов, не допускающих глубоких отпечатков 10—15
Профильная правка Для открытых профи- лей из тонких материа- лов 5—10
Пространственная правка Для уменьшения ра- диусов и для правки формы полых деталей 15—20
334
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
На рис. 277 изображен профиль зубцов точечного штампа. Вершины зубцов
слегка притуплены. Зубцы вафельного штампа более притуплены и имеют широкую
площадку (до 0,5 S).
Зубцы точечного штампа имеют в плане квадратную форму, а зубцы вафельного
штампа — квадратную или ромбовидную.
Высота зубцов точечного штампа составляет от одной до двух толщин материала,
а вафельного — около одной толщины материала. Шаг зубцов берется примерно
равным толщине материала.
Рис. 277. Профиль зубцов точеч-
ного штампа
Рис. 278. Правка с калибров
кой углов колпачка
Величина усилия при правке штампами определяется по формуле:
Р = pF,
где F — поверхность детали в хи2;
р — давление в кГ/мм2 по табл. 137.
Правка пространственных форм применяется главным образом Для уменьшения
радиусов закругления и выпрямления дна и боковых сторон деталей, полученных
путем вытяжки, отбортовки или гибки.
Рис. 279. Правка изогнутых деталей с калибровкой полок
На рис. 278 показан способ изготовления полой детали без закруглений в углах
за две операции: вытяжка колпачка с выпуклым дном и правка с калибровкой острых
углов детали.
На рис. 279 изображен способ правки изогнутых деталей с калибровкой углов
и получением более точных размеров полок (до 0,3—0,5 мм).
В мелкосерийном производстве, не располагающем специальными листопра-
вильными станками, применяется ручная правка для выправления бухтин или про-
дольной кривизны. ___
В массовом производстве применяется правка небольших плоских деталей между
двумя вращающимися валками. Правка производится с автоматической подачей
заготовок и автоматическим стапелированием выправленных деталей (рис. 280).
В некоторых случаях, например при изготовлении трансформаторных пластин,
правка между валками применяется с целью обжатия заусенцев по контуру детали.
ПРАВКА
335
Рис. 280. Правка плоских деталей между вра
щающимися валками
На заводах массового производства созданы специальные автоматы для правки
плоских деталей (шайб). Рабочими частями автомата (рис. 281) являются вращаю-
щийся диск 2 и подпружиненные рих-
товочные ролики 3, кинематически свя-
занные зубчатой и ременной переда-
чами. Усилие нажима пружин регули-
руется и позволяет править шайбы
толщиной до 3 мм.
Автомат снабжен вибрационным
бункером 1 для подачи шайб на вра-
щающийся диск.
Наряду с требованием прямизны
плоских деталей стоит требование от-
сутствия заусенцев. В некоторых слу-
чаях это частично достигается при пло-
ской правке деталей в устройствах,
показанных на рис. 280 и 281. Но в этом
случае заусенцы не удаляются, а лишь
обжимаются по высоте.
При более строгих требованиях
в отношении недопустимости заусенцев
применяют специальные шлифоваль-
ные станки для снятия заусенцев. Один
из них показан на рис. 282.
В верхней части станка установ-
лены два вала с насаженными на них
резиновым кругом 1 и абразивным кру-
гом 2. Круги вращаются с различной
окружной скоростью: резиновый с чи-
слом оборотов 150—200 об/мин, а шли-
фовальный — с 5000 об/мин. Резино-
вый круг производит поджим зачи-
щаемой детали к абразивному кругу
и служит тормозом при перемещении
регулируется вращением маховичков поперечных салазок.
У абразивного круга помещено
устройство для его правки. Зачи-
щенные детали проваливаются вниз
и по жолобу падают в тару.
Крупные листы статора и ро-
тора электрических машин зачи
щают на специальных гратозачист-
ных шлифовальных станках. Однако
зачистка заусенцев оставляет острые
грани по контуру деталей.
В ряде случаев технические
требования к чистоте контура дета-
лей значительно возросли и не до-
пускают не только заусенцев, но и
острых граней. По контуру таких
деталей требуется округление кро-
мок по заданному радиусу.
Для достижения указанного
требования в США, а затем и
в других странах получил при-
жидкой абразивной среде [253].
детали вниз. Зазор между кругами
правки плоских деталей
Рис. 281. Автомат для
(шайб):
/ — вибрационный бункер; 2 — вращающийся
стол; 3 — вращающиеся ролики
менение метод вибрационной галтовки в
На рис. 283 изображена схема машины для вибрационной галтовки. Детали
336
ЛИСТОВАЯ ФОРМОВКА
Рис. 282. Шлифовальный станок для снятия заусенцев с плоских
деталей
Рис. 283. Схема установки для виб-
рационной галтовки в жидком абра
зиве
Рис. 284, Агрегат для вибрационной гал-
товки
ПРАВКА 337
вместе с абразивной массой и водой загружают в кольцеобразную чашу. Вибрации
создаются при вращении центральной стойки чаши благодаря двум эксцентрично
установленным грузам.
Один из них создает горизонтальные вибрации и вызывает перемещение массы
по окружности, а второй, нижний груз, создает вертикальные колебания с частотой
от 20 до 40 гц. В результате возникает спиралеобразное пространственное переме-
щение абразивной массы и деталей, причем с деталей удаляются заусенцы и
слегка закругляются грани без повреждения плоских или фигурных поверхностей,
которые приобретают полированный вид.
В качестве абразива применяют мелкие зерна окиси алюминия, иногда с неко-
торыми добавками. Поверхность вибрационной чаши защищена от износа слоем
полиуретана. Емкость ее от 0,1 до 2,0 .м3.
Наряду с указанной машиной созданы более сложные агрегаты (рис. 284),
в которые входят устройства для отсеивания и промывки деталей, очистки абразива
от металлических частиц, насос для кругооборота абразивной массы и др. Указан-
ные агрегаты предназначены для вибрационной обработки любых, а не только штам-
пованных деталей.
Аналогичные установки для вибрационной галтовки созданы и применяются
на отечественных заводах.
ГЛАВА V
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
35. ХАРАКТЕРИСТИКА ОПЕРАЦИЙ
К объемной штамповке относится ряд штамповочных операций, основанных
на перераспределении и заданном перемещении объема металла: 1) осадка; 2) объем-
ная формовка; 3) калибровка; 4) высадка; 5) холодное выдавливание (прессова-
ние); 6) чеканка; 7) разметка (кернение); 8) клеймение (маркировка). Общая ха-
рактеристика этих операций приведена в табл. 1.
Применение объемной штамповки совместно с другими штамповочными опера-
циями позволяет получить законченные детали, не требующие или почти не требую-
щие дальнейшей механической обработки. Штампованные детали отличаются повы-
шенной точностью и чистотой поверхности, четким контуром, малыми штамповоч-
ными уклонами, а также повышенной прочностью и жесткостью в результате упроч-
нения при холодной деформации.
Все перечисленные операции характеризуются общностью вида напряженного
состояния — трехосным сжатием.
В зависимости от степени неравномерности напряженного состояния все методы
объемной штамповки могут быть подразделены на следующие:
1) значительно повышающие пластичность металла при отсутствии поперечной
деформации (чеканка, штамповка в закрытых штампах, холодное выдавливание);
2) повышающие пластичность металла при небольшой величине поперечной
деформации (штамповка в открытых штампах, калибровка);
3) не повышающие пластичность при неограниченной поперечной деформации
(осадка, свободная высадка).
Пластичность штампуемого металла характеризуется величиной допустимой
степени деформации, при которой не происходит разрывов или трещин. Для объем-
ной штамповки степень деформации определяется соотношениями:
£ = Но-НК100%
"о
или (для холодного выдавливания)
Е= -100%,
где Hq и Нк — начальная и конечная высота заготовки и детали;
Fq и Fк — начальное и конечное сечение заготовки и детали.
Для холодного выдавливания цилиндрических деталей последняя формула имеет
вид:
1) при прямом способе выдавливания сплошных стержней
D2 — d2 . d2'
Е ~ D2 1 D2 ’
где D — диаметр заготовки;
d — диаметр изделия (отверстия матрицы);
ОСАДКА
339
2) при обратном способе выдавливания полых деталей
D2 — (D2—d2) _ d2
b~ D2 “ Г2 ’
где d — диаметр пуансона.
В табл. 138 дана сравнительная характеристика методов объемной штамповки.
Требуемое усилие для операции объемной штамповки находится по формуле
Р = qF,
где F — площадь детали (в плане) в лш2;
q — давление в кГ/мм2.
В табл. 138 приведены приближенные опытные величины давления для раз-
личных операций объемной штамповки.
Уточненные опытные значения удельного давления приведены ниже при рас-
смотрении каждой из операций объемной штамповки.
36. ОСАДКА
Осадка является наиболее простой и весьма распространенной операцией объем-
ной штамповки. В сочетании с последующими операциями обрезки и зачистки осадка
применяется для изготовления различных деталей с односторонними и двусторон-
ними выступами (рис. 285).
Рис. 285. Детали с односторонними и двусторонними выступами, изготовляемые
холодной объемной штамповкой
Операция осадки может быть выполнена одним из следующих способов: 1) между
плоскими плитами (рис. 286, а); 2) между плоской и кольцевой плитами (рис. 286, б}\
3) между двумя кольцевыми плитами (рис. 286, в). Каждый из этих способов имеет
Рис. 286. Основные схемы осадки
различный характер распределения нормальных напряжений, различную степень
неравномерности напряженного и деформированного состояний, предельную степень
деформации и величину удельного давления течения.
Различный характер деформации этих трех схем осадки может быть охаракте-
ризован различным коэффициентом торможения, представляющим собой отношение
Таблица 138 2
Сравнительная характеристика способов объемной штамповки О
Операция Допустимая степень деформации Давление в кГ !ммг Последующая обработка Чистота поверх- ности Точность в мм
алюминий латунь сталь
Осадка Средняя и низкая 40—70 100—160 120—200 Чистовая V5, V6 По высоте +0,5—0,3 до + 1,0—0,5
Объемная формовка Средняя и высокая (открытая штамповка) Весьма высокая (за- крытая штамповка) 60—80 100—120 100—160 150—200 120—200 200—300 Шлифова- ние Полирова- ние V6 V7 По высоте +0,2—0,1 до +0,5—0,3
Калибровка Средняя (плоская ка- либровка) Высокая (объемная калибровка) 60—80 100—120 ЮО—160 150—200 120—200 200—300 — V8 По высоте ±0,05 до ±0,1
Высадка Средняя и низкая 40—80 ЮО—160 120—200 Чистовая V5, V6 +0,5—0,2 до + 1,0—0,5
Холодное вы- давливание Весьма высокая прямым способом обратным способом 40—70 80—120 80—150 180—250 100—180 200—300 — V7, V8 По диаметру 4-й класс точности '
Чеканка Весьма высокая 80—120 160—200 250—300 — V8 По высоте ±0,01 до ±0,05
Клеймение Средняя 40—80 100—150 150—180 — — —
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
ОСАДКА
341
поверхности трения (контакта с инструментом) к поверхности свободного истечения
? тр
Чем больше поверхность трения, тем выше коэффициент торможения, а следо-
вательно, тем больше затруднено течение металла и тем больше требуемое усилие.
Коэффициент торможения больше для первой схемы осадки и меньше для третьей.
Осадка между плоскими плитами допускает меньшую степень деформации, чем
осадка кольцевыми плитами.
Степень деформации при осадке определяется отношением
Е = Hq~Hk -100%,
“в
где HQ — начальная, а Нк — конечная толщина по рис. 286.
В табл. 139 приведены экспериментальные величины допустимой степени де-
формации при осадке (рис. 286) по данным С. М. Поляк [95].
Таблица 139
Предельно допустимая степень деформации при осадке в %
Материал Состояние Осадка плоскими плитами (рис. 286, а) Осадка с истечением в полость (рис. 286, б)
Сталь 10—15 Отожженная 60—70 70—80
Сталь легированная (ЗОХГС) и др. Улучшенная 60—65 65—75
Сталь нержавеющая 1Х18Н9Т Закаленная 75—80 80—90
Алюминий АМ1, медь Ml, М2 Отожженные 75—80 80—90
Примечание. Рабочую степень деформации брать меньше предельной.
При осадке цилиндрических заготовок между плоскими плитами предельная
величина осадки определяется следующими уравнениями [183]:
D = D 1/^ •
к ° V нк кпту ’
Нк— Яо(1 — Е),
где Е — предельно допустимая степень деформации.
Предельной высотой свободно осаживаемой заготовки является
HQ = 3D 0.
В том случае, когда требуется осуществить степень деформации большей ве-
личины, чем допустимо для данного материала, следует применить две или несколько
осадок с отжигом для снятия наклепа после каждой операции.
342
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Усилие, необходимое для осадки цилиндрических заготовок между плоскими
плитами, определяется по формуле
P = qF = 0,78qD2K,
где q — давление в яГ/ки2;
F — площадь проекции детали в мм2',
DK — конечный диаметр детали в мм.
Величина давления зависит от степени осадки и отношения диаметра заготовки
к ее толщине и может быть взята из табл. 140.
Таблица 140
Давление при холодной осадке цилиндрических заготовок
между плоскими плитами [95]
Материал Давление в кГ/мм* в зависимости от отношения диаметра заготовки к ее толщине
1 1,35 2
Алюминий 10—40 — —
Медь Ml, М2 30—60 — —
Дуралюмин Д1Т 45—70 47—80 50—90
Латунь Л68 60—100 70—110 70—120
Сталь 10, 20 55—100 60—110 70—130
Сталь 12ХНЗА 80—130 90—145 100—180
Сталь ЗОХГСА 100—150 105—160 110—170
Сталь 1Х18Н9Т 70—190 — —
Примечание. Меньшие значения соответствуют степени осадки 10%; боль-
шие — 70%. Для промежуточных степеней осадки брать промежуточные значения
Усилие при осадке кольцевыми плитами при одинаковых размерах заготовки
и равных степенях осадки меньше, чем при осадке между плоскими плитами. С до-
статочной для практических целей точностью его можно определять по приведенной
выше формуле с введением поправочных коэффициентов: 0,9 — при истечении в одну
полость и 0,8 — при истечении в две полости.
Осадкой можно получить детали точностью до (0,54*0,3) мм и с чистотой
поверхности V5— \7б.
Заготовки для осадки обычно имеют цилиндрическую, кольцевую или прямо-
угольную форму в плане. При осадке прямоугольных заготовок металл перемещается
перпендикулярно каждой из сторон и заготовка приобретает форму, показанную
на рис. 287. Размеры осаженной прямоугольной заготовки могут быть определены
по формуле [183]
—= 1 +4г (—~i]=—(1
а Но \ а0 ) а0
е) + е,
где е — степень деформации в данный момент осадки (остальные обозначения пока-
заны на рис. 287).
В случае осадки кольцевых образцов_между плоскими плитами часть объема
металла перемещается от центра в раДйальном- направлении, а часть — к центру.
ОСАДКА
343
При этом происходит увеличение наружного и уменьшение внутреннего диаметра
(рис. 288). Следовательно, при осадке кольцевых заготовок существует нейтральная
поверхность (нейтральный диаметр), видимая на заготовке простым глазом и сохра-
няющая свое положение для каждого образца в процессе осадки.
Нейтральный диаметр можно определить по графику (рис. 289) Зная размер
нейтрального диаметра, можно для заданной степени осадки е определить наружный
и внутренний диаметры по формулам [183]
D = l/ е^.
У 1 — е ’ у 1 — е
В случае осадки кольцами (см. рис. 286, бив) часть металла перемещается
в радиальном, а часть в осевом направлении.
Рис. 287. Последовательность Рис. 288. Деформации при осадке коль-
осадки прямоугольных стальных цевых заготовок
заготовок
Dn
При осадке заготовок с отношением -^-^>2 происходит интенсивное истече-
ние металла в отверстия плиток при увеличении общей высоты детали (Нк J> Hq\,
При осадке заготовок с отношением < 1,5 полная высота детали всегда
меньше, чем высота заготовки [н'к
металла в осевом направлении зависит от относительной величины диаметра отвер-
d
стия -ут- и степени деформации.
^0 1 -
При осадке детали с односторонним выступом высота выступа примерно в 1,5
раза больше высоты выступа в случае осадки в двух кольцах.
Если отверстия в плитах различного диаметра, то высота каждого выступа
прямо пропорциональна площади поперечного сечения. Диаметр заготовки должен
быть в 2—4 раза больше диаметра отверстия, так как при отношении DQ= \,2d
вместо осадки получаются смятие и зажим наружных слоев заготовки.
По „ _____________________________________
TJ. \
\ 0
Hq\. Кроме того, интенсивность истечения
Рис. 289. Положение нейтрального диаметра при
осадке кольцевых образцов
Рис. 291. Схема осадки (расплющива-
ния) цилиндрической стержневой заго-
товки
2
Рис. 290. Штамп для изготовления детали осадкой заго-
товки
Рис. 292. Штамповка медицинского инструмента
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
ОБЪЕМНАЯ ФОРМОВКА
345
Усилие, необходимое для осадки кольцами, находится по формуле [183]
Р = 0,785р (D? — d2),
/ n &к-
где р — 1,25ф ( 1 + • 2DH
d2
— давление;
К
Sa — истинное сопротивление деформированию фланца, соответствующее сте-
ж Hq — Hk
пени деформации е — —;
|1 — коэффициент трения при осадке; остальные обозначения прежние
(jqm. рис. 286, в).
На рис. 290 изображен штамп для формовки мелкой детали путем осадки
заготовки.
При холодной штамповке часто применяется опе-
рация осадки цилиндрических стержневых заготовок
с боковой поверхности — расплющивание (рис. 291).
При этом способе легко достижима высокая сте-
пень осадки (е = 0,5—0,6), так как коэффициент тор-
можения в начале деформации равен нулю, а затем
имеет небольшую величину, возрастающую пропор-
b
ционально увеличению отношения —.
Размеры осаженного (расплющенного) сечения
могут быть определены по формулам [108]
ь = 0,78 ; h = d (1 — е),
1 — е ’
и Ьг+Ьъ
где о = -—- — средняя ширина сечения;
d — h
е = —--------степень осадки.
а
Так, например, при е = 0,6 получаем
h = 0,4d; b & 2d & bh.
Рис. 293. Геометрические
соотношения при расплющи-
вании круглых заготовок
При изготовлении хирургических инструментов
применяется способ осадки-расплющивания между
плоскими наклонными или ступенчатыми плитами предварительно профилирован-
ных заготовок (рис. 292). Этот способ, разработанный Б. П. Звороно, позволил
значительно сократить последующие трудоемкие отделочные работы.
На рис. 293 приведены геометрические соотношения при расплющивании круг-
, h
лых заготовок в зависимости от коэффициента осадки
37. ОБЪЕМНАЯ ФОРМОВКА
Объемная формовка является дальнейшим развитием осадки и применяется
для изготовления деталей сложной формы в штампах с фигурной полостью.
В настоящее время холодной объемной штамповкой на мощных прессах изго-
товляется большое количество различных деталей сложной конфигурации для
приборов точной механики, радиотехники и т. п. (рис. 294). Холодной объемной
формовкой изготовляются, значительно более точные детали и с более чистой
346
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
поверхностью, чем при обычной горячей штамповке. При этом почти полностью
отпадает необходимость в последующей механической обработке, в результате чего
трудоемкость изготовления снижается в несколько раз.
Одновременно повышаются прочность и твердость штампованных деталей в ре-
зультате наклепа при холодной пластической деформации. Чистота поверхности
соответствует 6—7-му классу.
Рис. 294. Детали, изготовляемые холодной объемной штамповкой
Применяются два метода объемной холодной формовки:
1) в открытых штампах — с вытеснением излишка металла в виде заусенцев
(рис. 295, а и б);
2) в закрытых штампах — без образования заусенцев (рис. 295, в).
Точность открытой формовки соответствует примерно 5—7-му классу по ГОСТу,
а точность формовки в закрытых штампах зависит от допусков по толщине заготовки.
Первый способ подразделяется на штамповку деталей из штучных заготовок
и штамповку «цепочкой» непосредственно в полосе или проволоке. Штамповка
цепочкой» применяется для изготовления мелких, но точных деталей взамен мало-
Рис. 295. Методы холодной объемной формовки в открытых (а, б)
и в закрытых (в) штампах
производительного фрезерования, однако этот метод связан с большой потерей
металла в отход (свыше 100% от веса готовых деталей).
При штамповке в закрытых штампах допустимая степень деформации выше,
чем при штамповке в открытых штампах, так как ограничение и противодействие
течению металла в поперечном направлении создают объемное напряженное состоя-
ние без растягивающих напряжений, что повышает пластичность металла.
Форма и размеры заготовок для объемной формовки должны быть выбраны с уче-
том наименьшего расхода^Ьца и лучшего течения металла при заполнении им рабочей
полости штампа.
При штамповке в открытых -штампах расчет размеров заготовки производится
по равенству объемов заготовки и детали с заусенцами. Обычно расчет размеров
заготовки производят по различным сечениям детали, принимая сечение заусенцев
равным 10—15% от сечения детали. Следовательно, сечение заготовки составляет
Ъаг = (1,Ю 4- 1,15) Fdem.
ОБЪЕМНАЯ ФОРМОВКА
347
Средняя толщина заусенцев при холодной объемной формовке приведена
в табл. 141.
Таблица 141
Толщина заусенцев при холодной объемной
формовке в мм
Операция Латунь, . алюминий Мягкая сталь
Первая формовка . . . 0,5—0,8 0,7—1,0
Окончательная формовка 0,2—0,4 0,3—0,5
В случае штамповки в закрытых штампах без образования заусенцев расчет
размеров заготовки производится по равенству объемов заготовки и готовой детали.
Заготовки должны иметь чистую поверхность, для чего они предварительно
подвергаются галтовке в барабанах, пескоструйной очистке или травлению в 10—
15-процентном растворе серной кислоты.
Матрица
(общие размерь/)
035
Рис. 296. Универсальный блок для объемной штамповки
Пуансон §
(общие размерь^
В качестве смазки стальных заготовок перед каждой операцией применяют
фосфатирование с последующей пропиткой густой мыльной эмульсией и сушкой
заготовок (см. табл. 111). Фосфатное покрытие резко увеличивает адсорбционную
способность поверхности заготовок, удерживая смазку в микропорах при весьма
высоком давлении (до 300 кГ/мм?).
Штампы для холодной объемной формовки делаются весьма массивными для
того, чтобы уменьшить упругую деформацию и обеспечить повышенную точность
изделий.
На рис. 296 изображен универсальный блок для объемной штамповки на чека-
ночном прессе, предназначенный для установки сменных нормализованных
348
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Рис. 297. Штамп для последовательной холодной объемной штамповки
Рис. 298. Деталь, изготовленная закрытой объем
ной штамповкой (а) и ее заготовка (б)
Рис. 299. Шариковые заготовки и детали, отштампованные из них
ОБЪЕМНАЯ ФОРМОВКА
349
пуансонов и матриц. Перестановка пуансона и матриц производится без снятия блока
с пресса. Характерной особенностью универсального блока является устройство для
принудительного выталкивания деталей, действующее от тяг в момент подъема
ползуна к верхней мертвой точке.
На рис. 297 представлен штамп для последовательной объемной формовки из
прутка.
На рис. 298 приведен пример объемной холодной формовки детали автомобиль-
ного спидометра в закрытом штампе на гидравлическом прессе. Заготовкой служит
алюминиевая шайба толщиной 2 мм. Штампованная деталь имеет тонкие высокие
борта, центральное отверстие со втулкой
В шарикоподшипниковой промышлен-
ности внедрен новый способ холодной (а так-
же горячей) объемной штамповки из загото-
вок сферической формы [48] Этот способ
имеет следующие преимущества перед штам-
повкой цилиндрических заготовок:
1) облегчено течение металла и дости-
жима большая степень деформации, так как •
коэффициент торможения в начале штамповки
равен нулю;
2) возможно получение заготовок весьма
точных по объему и весу;
3) требуется меньшее усилие пресса;
4) получается большая экономия металла.
На рис. 299 приведены шариковые заго-
товки из стали ШХ15 и отштампованные из
и зубчатками мелкого модуля.
Рис. 300. Изготовление шариков про
каткой в косых винтовых валках
них детали. Шариковые заготовки получены
прокаткой прутка в станах с косыми винтовыми валками, применяемыми для
прокатки шариков (рис. 300). Прокатка шариков осуществляется без отходов.
Холодная объемная формовка применяется для изготовления деталей не только
из листовых заготовок, но также и из объемных заготовок, предварительно обрабо-
танных на станках. Для холодной объемной формовки применяются чеканочные
(калибровочные) прессы или кривошипные двухстоечные прессы достаточной мощ-
ности.
Требуемое давление может быть определено по формуле
Р = qF,
где F — поверхность детали в мм2\
q — давление, приведенное в табл. 142.
Таблица 142
Давление при холодной объемной формовке
Материал Давление в кГ/мм2 в зависимости от способа штамповки
в открытых штампах в закрытых штампах
Алюминий 60—80 100—120
Латунь Л68 100—160 160—200
Сталь 10—15 120—200 200—300
1 Авторское свидетельство инж. И. Н. Козлова
350
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
38. КАЛИБРОВКА
Операция калибровки предназначена для получения точных размеров и гладкой
поверхности объемных деталей путем сжатия заготовок между плитами калибровоч
ного штампа. В настоящее время калибровка имеет широкое распространение, за-
меняя механическую обработку в ряде отраслей промышленности при получении
окончательных размеров, а иногда и формы поковок, изготовленных горячей штам-
повкой.
Рис. 301. Примеры плоскостной калибровки (по толщине)
Холодная калибровка поковок или других заготовок обеспечивает получение
точности до ± (0,05-i-0,2) мм и дает чистоту поверхности более высокую, чем при
чистовом шлифовании.
Существуют два вида калибровки: 1) плоскостная, при которой калибруются
только отдельные плоскости и размеры по толщине детали; 2) объемная, при кото-
рой калибруются все поверхности и размеры детали с вытеснением избыточного
материала в заусенец, удаляемый последующей зачисткой или обрезкой. Иногда
применяют комбинированные операции для выполнения сперва объемной, а затем
плоскостной калибровки.
Рис. 302. Сх^ма плоскостной (а) и объемной (б) калибровки
На рис. 301 приведены примеры плоскостной калибровки головок шатунов
и рычагов. Степень осадки при плоскостной калибровке обычно составляет 5—10%
от первоначальной толщины заготовки.
На рис. 302 изображены схемы плоскостной и объемной калибровки.
Недостатками плоскостной калибровки являются небольшое увеличение линей-
ных размеров и некоторое искажение формы детали как следствие уменьшения тол-
щины заготовки. Кроме того, при калибровке плоскими плитками торцовая поверх-
ность изделия получает слегка выпуклую форму, являющуюся следствием упругой
деформации инструмента.
Точность и качество калибровки зависит от мощности и состояния пресса,
качества и точности изготовления штампа, точности установки и наладки, величины
И колебания припуска на калибровку.
КАЛИБРОВКА
351
В табл. 143 приведены допуски на размеры по высоте при калибровке [148].
В табл. 144 даны допуски на горизонтальные размеры при плоскостной калибровке
[148].
Таблица 143
Допуски на размеры по высоте при калибровке
Горизонтальная проекция поверх- ности калибровки в см2 Допуски в мм (±)
при обычной точности калиб- ровки при повышенной точности калиб- ровки
До 3 0,10 0,05
3—10 0,15 0,08
10—20 0,20 0,10
20—40 0,25 0,15
Так как сопротивление деформации в средней части калибруемой поверхности
выше, чем по краям, то толщина детали после калибровки неодинакова, а именно —
больше в середине детали.
Таблица 144
Допуски на горизонтальные размеры при плоскостной калибровке
Диаметр или ши- рина детали в мм Отношение толщины детали к диаметру или ширине детали Допуск в мм
при обычной точ- ности при повышенной точности
20—40 До 0,25 0,25—0?5 Свыше 0,5 + + + о — — ОО ЬЭ СП 1 1 1 о р р СЛ СЛ СЛ + 1,0—0,3 +0,8—0,3 +0,5—0,3
40—75 До 0,25 0,25—0,5 Свыше 0,5 +2,0—0,5 + 1,5—0,5 + 1,0—0,5 + 1,2—0,3 + 1,0—0,3 +0,8—0,3
Установлено, что образование выпуклости (мениска) на плоскокалибруемой
поверхности происходит вследствие неравномерности распределения напряжений
и упругой деформации штампа и изделия, которые увеличиваются по мере увеличе-
d
ния отношения —г~.
h
Поэтому для получения совершенно плоской калиброванной поверхности необ-
ходимо поверхность калибровочного штампа делать выпуклой в соответствии с ожи-
даемой величиной упругой деформации или, наоборот, применить заготовку с вогну*
той поверхностью, или использовать оба указанных способа.
Заготовки, подлежащие калибровке, должны иметь более жесткие припуски
на калибровку, чем припуски на механическую обработку при горячей штамповке.
352
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Одновременно требуется меньшее колебание величины припусков, а следовательно,
более строгие допуски, чем при горячей штамповке.
В табл. 145 и 146 приведены оптимальные значения припусков и допусков на
размеры штампованных деталей, подлежащих калибровке [148].
Таблица 145
Припуски и допуски на размеры штампованных деталей (шестерни,
диски, втулки и т. п.), подвергаемых калибровке
Длина детали в мм Толщина до 18 мм Толщина 18—50 мм Толщина 50—120 мм
Припуск на калиб- ровку в мм Допуск иа раз- мер в мм (+) Припуск на калибровку в мм Допуск на раз- мер в мм (+) Припуск на калибровку в мм Допуск на раз- мер в мм (+)
обычная точность Я i д О и я о о « о с S в обычная точность h !:& о л о обычная точность Ь 3 Н Л й к о О Я О с в я
До 30 0,3 0,1 0,4 — — — — — —
30—50 0,4 0,2 0,5 0,5 0,25 0,5 — — —
50—80 0,5 0,25 0,6 0,6 0,3 0,6 0,8 0,4 0,8
80—120 0,6 0,3 0,8 0,8 0,4 0,8 1,0 0,5 1,0
Таблица 146
Припуски и допуски на размеры штампованных деталей
(шатуны, рычаги, кронштейны*^ т. д.), подвергаемых калибровке
Длина детали в мм Толщина до 10 мм Толщина 10—30 мм Толщина 30—80 мм
Припуск на калиб- ровку BVMJH Допуск на раз- мер в мм (+) Припуск на калибровку В 4tJW Допуск на раз- мер в мм (+) Припуск на калибровку в мм Допуск на раз- мер в мм (+)
обычная точность it 3 Н Д к о о я о Е X В обычная точность повышен- ная точ- ность обычная точность ® £ а? Л й Я о о я о с в в
До 30 0,3 о,1 0,4 0,4 0,2 0,5 — — —
30—80 0,4 0,2 0,5 0,5 0,25 0,6 0,6 0,3 0,8
80—120 0,5 0,25 0,6 0,6 0,3 0,8 0,8 0,4 1,0
120—180 0,6 0,3 0,8 0,8 0,4 1,0 1,0 0,5 1,2
ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА
353
Заготовки перед калибровкой должны быть тщательно очищены от окалины
“--------------_ а.—--------- ---- --------ч в пескоструйных камерах.
травлением, обкаткой в барабанах или очисткой
Калибровочный штамп обычно состоит из
верхнего и нижнего башмаков, верхней и ниж-
ней плит и калибрующих плиток (сухарей).
На рис. 303 изображен калибровочный
штамп для автомобильного рычага, состоящий
из указанных деталей. Для повышения точности
калибровки штампы снабжаются упорами —
ограничителями хода.
Калибрующие плитки изготовляют из стали
У10А, Х12Мили 5ХВС с термической обработ-
кой на твердость HRC 58—60 и полируют до
зеркального блеска. Стойкость калибрующих
плиток составляет 5000—10 000 шт. деталей до
перешлифовки. Производительность калибровки
достигает 1000 шт. деталей в час при ручной
подаче.
Требуемое усилие для калибровки может
быть определено по формуле
Р = qP,
где F — площадь калибруемой поверхности Рис. 303. Калибровочный штамп
В лш2; Для автомобильного рычага
q — давление калибровки по табл. 147.
Калибровка производится на калибровочных (чеканочных) прессах или
на механических прессах, создающих большое давление.
Таблица 147
Давление при калибровке
Материал Давление в кГ/мм2
Плоскостная калибровка Объемная калибровка
Алюминиевые сплавы Сталь 10—15 Сталь 20—25 Сталь 35—45 Сталь жароупорная ЭИ69 100—120 130—160 180—223 200—250 200—250 140—170 180—220 200—250 250—300 250—300
39. ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА
Операция высадки предназначена для образования местных утолщений требуе-
мой формы путем перераспределения и перемещения объема металла. Наиболее
распространенным видом холодной высадки является высадка головок болтов, вин-
тов и заклепок, производимая на специальных холодновысадочных прессах-автома-
тах. В настоящее время холодной высадкой изготовляют болты размером до М2О
и гайки размером до М27.
Однако на производстве применяется еще много нестандартных крепежных,
деталей, изготовляемых на револьверных станках или на токарных автоматах-
12 Зак. 511
354
ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА
Механическая обработка крепежных деталей малопроизводительна и приводит
к большой потере металла в стружку.
Производительность холодновысадочных автоматов при изготовлении винтов
диаметром до 5 мм достигает 160 тыс. шт. в смену (до 400 в мин), а производительность
токарного автомата всего лишь 5—10 тыс. шт. в смену. Кроме того, каждый выса-
дочный автомат дает экономию от 50 до 100 т металла в год.
Коэффициент использования металла при холодной высадке достигает 95%
вместо 30—40% при обработке резанием. Трудоемкость изготовления болтов на
холодновысадочных автоматах в 200—400 раз меньше чем на револьверных станках.
Применяется следующий порядок расчета при высадке головок винтов, болтов
и заклепок [73].
1. Определяют длину заготовки, необходимую для образования высаженной
головки. Формулы расчета длины заготовки для наиболее распространенных форм
головок приведены в табл. 148.
Таблица 148
Формулы для расчета длины заготовки, идущей на образование
головки при высадке винтов, болтов и заклепок [73]
Форма головки Расчетные формулы
Полукруглая -4Ч«~4) т
Потайная
Полупотайная (° + в)+з^ |£>’ + “ + л ит оат
Плоская цилиндриче- ская \ , D* и d2 т
Шестигранная Q2 /= 1,33-4- h dm
Квадратная Q2 1,27-3-*
Обозначения: h — высота головки в мм\ dm — наименьший предельный Диаметр заготовки; R — радиус сферы в мм\ b — высота конуса в мм\ D — диаметр головки после высадки; d — диаметр стержня после высадки; S — размер под ключ в мм.
ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА
355
2. По отношению -j- определяют необходимое число ударов и тип холодновыса-
дочного пресса-автомата: 1 удар при / < (2,5-ь2,8) d; 2 удара при / < (3,5-ь5,5) d;
3 удара при I < (6-ь8) d.
Количество ударов при высадке зависит также и от соотношения размеров
головки D : /г. При большом D и малом h требуется большое число ударов (два вместо
одного и три вместо двух).
3. Определяют тип и форму высадочного инструмента. При небольшом отноше-
1 к «
нии -^-высадку головки можно производить за один удар плоским бойком или пуан-
соном со сферической лункой (табл. 149).
Таблица 149
стержня, высаживаемого
Относительная длина -у
а
гладким бойком [98]
Диаметр прутка в мм . Сталь 10, латунь Л68 Сталь 35, сталь 40Х
От 3 до 7 1,7 2,0
От 7 до 10,5 2,3 2,5
От 10,5 до 16,5 2,5 , 2,7
С увеличением пластичности металла относительная длина свободно высаживае-
мого прутка не увеличивается, а уменьшается вследствие меньшей устойчивости
прутка на изгиб. При большей длине высаживаемой заготовки, чем указано в табл. 149,
высадка производится пуансонами с конической полостью, или одновременно в ко-
нической полости пуансона и матрицы.
Расчет конической полости предварительных пуансонов производят по форму-
лам, приведенным в табл. 150 (для изделий, не подвергающихся обрезке и допускаю-
щих зазор между пуансоном и матрицей, равный 6% от высоты конуса).
Таблица 150
Размеры конической полости высадочных пуансонов для необрезаемых
изделий [73]
Относительные размеры головки Длина высаживае- мого стержня Основание конуса Глубина кониче- ской полости
D < 2,5й D > 2,5Л / < 4d Z > 4d DK = l,2dm — 1,3dw //к = 0,99-^- dm Як = 0,90-^- ит
Обозначения: Vк — объем металла, идущий на образование конической высадки; dm — верхний диаметр конуса, равный наименьшему предельному размеру заготовки
356
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Объем металла, требуемый для образования конической высадки, определяют
по формулам табл. 151.
Таблица 151
Формулы для расчета объема усеченного конуса конической высадки
Тип высаживаемой головки Расчетные формулы
Потайная VK = (О2 4- Dd 4- d2) 0,26ft — 0,785 d2h
Полупотайная VK = 0,39м (D2 + l,33n2) + + 0,26/n (D2 + Dd 4- J2) — 0,785 d2m
Полукруглая с цилиндри- ческим пояском VK = 0,785D2c 4- 0,39n (D2 4- l,33n2)
Полукруглая VK = 0,39A (D2 4- 1,33A2)
Цилиндрическая VK = 0,785 D2h
Шестигранна^ VK = 0,785 (D2ft — (Py) D=1,16S; у = 0,33ft
Обозначения: D — диаметр головки; d — диаметр прутка; h — высота головки; т — высота конического подголовка; h — высота полукруглой части головки; с — высота цилиндрического пояска головки; S — размер под ключ.
В зависимости от числа ударов, требуемых для высадки, применяют одноудар-
ные, двухударные и трехударные холодновысадочные автоматы. Наиболее распро-
странены автоматы первого и второго типа. Кроме указанных высадочных автоматов,
в метизном производстве применяют четырехударные гайковысадочные прессы-
автоматы, используемые также для высадки шестигранных головок болтов без
обрезки граней и для высадки деталей со сложной формой головки.
Высадка за один удар применяется для изготовления винтов с полукруглой
головкой и других изделий при небольшой относительной длине высаживаемой
заготовки, указанной в табл. 149. Обычно высадка производится в цельных ма-
трицах.
Высадка за два удара позволяет получить детали с разнообразной формой
головок при относительной толщине высаживаемой заготовки, равной от 3,5 до 5,5
диаметра. Двухударные холодновысадочные автоматы применяют для изготовления
ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА-
357
болтов с обрезной шестигранной головкой. Обычно их изготовление происходит
последовательно на трех автоматах: высадка цилиндрической головки — на двух-
ударном холодновысадочном автомате, обрезка шестигранника — на специальном
обрезном автомате и накатка резьбы — на накатном автомате.
На рис. 304 представлена последовательность изготовления болтов на двух-
ударном холодновысадочном автомате: на рис. 304, а — на автомате с цельной ма-
трицей, а на рис. 304, б — с раздвижной матрицей.
В первом случае отрезка заготовки производится отрезным ножом и отрез-
ной матрицей с переносом отрезанной заготовки на позицию высадки, а во втором
Рис. 304. Последовательность высадки болтов на двух-
ударном холодновысадочном автомате с цельной (а) и
с раздвижной матрицей (б)
случае отрезка производится раздвижной матрицей, в которой и происходит высадка
головки за два удара. Последняя позиция — выталкивание болта из матрицы.
Высадка на автоматах с цельными матрицами применяется в случае, если общая
длина высаживаемого стержня меньше десяти диаметров (L < 10d), а на автоматах
с раздвижными матрицами — если общая длина стержня больше десяти диаметров
(L> 10d).
В последнее время некоторые заводы освоили новый метод высадки шестигран-
ной головки болтов на двухударных автоматах без обрезки граней. С торцовой сто-
роны головки болта выдавливается небольшое цилиндрическое углубление.
Двухударные автоматы применяют также для штамповки из прутка пустотелых
колпачков методом обратного выдавливания. На рис. 305 изображена последова-
тельность штамповки колпачка за две операции на двух автоматах. Высота колпачка
после первого удара 22 мм, а после второго — 30 мм.
Высадка за три удара позволяет получить детали с крупными головками, для
которых требуется длина высаживаемой заготовки до 6—8 диаметров. Высадка за
три удара применяется также для изготовления деталей с головками малой высоты,
но большого диаметра, как, например, толкатель клапана (рис. 306).
358
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
1-я операция 2- я операция
Рис. 306. Высадка толкателя клапана на трехударном
автомате: а — высаживаемая головка; б — последова-
тельность высадки
Рис. 305. Последовательность штамповки кол-
пачка за две операции
Рис. 307. Высадка. болтов с шестигранными головками
за четыре удара ,
ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА
359
За первый удар производится осадка по высоте около 0,2—0,25 /; за второй
удар — еще на (0,3-г-0,4) /; за третий удар головка получает окончательную форму.
Высота осаживаемой заготовки после второго удара обычно равна (0,5-^0,6) I.
Высадка за четыре удара осуществляется на специальных гайковысадочных
станках, изготовляющих шестигранные гайки с пробивкой отверстия и образова-
нием наружных и внутренних фасок при производительности 3500—4000 шт. в час.
Гайковысадочные автоматы применяются также для высадки болтов с шестигранными
головками (без обрезки), что
дает значительную экономию
металла (рис. 307).
При отсутствии трех- или
четырехударных холодновыса-
дочных автоматов применяют
повторную высадку на одно-
или двухударных автоматах
Рис. 308. Последовательность
холодной высадки винтов
со шлицами на-двухударном
автомате
Рис. 309. Винт с крестообразным шлицем,
изготовляемый высадкой на двухударном авто-
мате, и пуансон для него
(рис. 305). Перед повторной высадкой обычно применяют промежуточный отжиг
для снятия наклепа и восстановления пластичности металла.
Дальнейшее развитие холодной высадки направлено по пути:
1) расширения номенклатуры высаживаемых изделий по форме и размерам;
2) применения многоударных высадочных автоматов;
3) высадки полых и шлицевых головок болтов и'винтов;
4) высадки ступенчатых деталей с редуцированием (обжатием) стержня;
5) развития высадки с местным электронагревом заготовки.
Для холодной высадки рекомендуется применять немного наклепанную мало-
кремнистую кипящую сталь (0,03% Si). Степень деформации при холодной высадке
составляет 60% для стали 10 и 87% для малокремнистой стали Юкп.
Приводим некоторые примеры передовых методов высадки.
На рис. 308 показана последовательность высадки на двухударном автомате
винтов с полукруглыми головками, снабженными шлицем. Пуансон с ребром изго-
товляют холодным выдавливанием.
На рис. 309 изображен винт с крестообразным шлицем, наиболее прочный
и удобный для завертывания механической отверткой, изготовленный высадкой на
двухударных автоматах, и пуансон для высадки такого шлица.
360
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
На рис. 310 изображена последовательность высадки болтов размером от М8
до М20 с внутренним шестигранником. Первые две операции делают на двухударном
автомате, а третью — отдельно на автомате повторной высадки.
Рис. 310. Последовательность холодной высадки
болтов с внутренним шестигранником
Большой экономический эффект получен при изготовлении холодной высадкой
деталей ступенчатой формы вместо обработки на станках (рис. 311). Высадка
таких деталей производится на трехударных автоматах с разъемными матри-
цами.
На рис. 312 приведена схема нового технологического процесса высадки и вы-
давливания внутренней гайки автомобильного колеса. Штамповка происходит за
две операции: 1-я операция — отрезка и высадка головки на двухударном автомате
Рис. 311. Детали ступенчатой формы, изготов-
ляемые холодной высадкой на трехударных авто-
матах
и 2-я операция — осадка квадрата с выдавливанием полости и осадкой буртика
на кривошипном прессе (200 тс} в двухручьевом штампе [98].
В холодной штамповке операции высадки применяют также для получения
утолщений и буртиков в стержневых, плоских и полых деталях. Размер заготовок
определяют исходя из равенства объема металла заготовки и детали. Обычно за
одну операцию производится высадка заготовки следующей длины: для круглых
стержней L с 3d; для прямоугольных заготовок L < 3S; для полых и трубчатых
деталей L <(2 т-2,5) S.
ХОЛОДНАЯ ВЫСАДКА
361
В большинстве случаев высадка утолщений производится в закрытой полости
матрицы, что представляет, по существу, объемную формовку в закрытом
штампе.
Изготовление нормализованного крепежа размерами до М20 является массовым
производством и, как правило, автоматизируется. Наиболее распространенный
способ изготовления болтов на двухударном холодновысадочном автомате с после-
дующей обрезкой граней на втором станке и накаткой резьбы на третьем в настоя-
щее время вытесняется более производительным — высадкой шестигранной головки
на трехударных холодновысадочных автоматах или высадкой головки с обрезкой
граней на том же автомате [39]. Это упрощает создание автоматических высадочных
линий, которые применяются на большинстве метизных заводов. В ряде случаев
Рис. 312. Последовательность штамповки внутренней гайки
заднего колеса автомобиля
автоматические линии выполняются комплексными, включая помимо высадки
болтов, накатку резьбы, галтовку, антикоррозийное покрытие и расфасовку
в ящики.
Холодновысадочные автоматы, работающие по принципу последовательного
выполнения рабочих переходов в одной матрице (без переноса заготовки), стали
тормозить дальнейшее увеличение производительности.
В последние годы созданы новые типы многопозиционных высадочных автоматов,
в которых происходит перенос заготовки из одной позиции в другую, при одновре-
менном деформировании нескольких заготовок на нескольких позициях. Большин-
ство типов таких автоматов имеют приспособление для накатывания резьбы.
В настоящее время работают несколько типов многопозиционных болтовых
автоматов как иностранных («Болтмейкер.», США или «Болтмастер», ФРГ), так и
отечественных, выпускаемых Азовским заводом кузнечно-прессовых автоматов,
ЗИЛом и др. [39].
Автоматы типа «Болтмейкер» и отечественные модели А-193 имеют горизонталь-
ное расположение инструментов и выпускают полностью изготовленные болты
с накатанной резьбой. Автоматы типа «Болтмастер» и отечественные типа А-103
имеют вертикальное расположение инструментов, что дает повышение производи-
тельности до 20%. Для накатки резьбы автоматы «Болтмастер» комплектуются до-
полнительными приставками.
На рис. 313 показана последовательность переходов (0—4) при различных
способах изготовления болтов на многопозиционных высадочных автоматах (на-
катка резьбы не показана). Приведены следующие способы высадки: для болта с длин-
ным стержнем (рис. 313, а); для коротких болтов (рис. 313, б); болта с внутренним
шестигранником (рис. 313, в); для болта без фаски (рис. 313, г); для длинного болта
с редуцированным стержнем (рис. 313, б); для высадки головки без обрезки граней
(рис. 313, е).
362
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Для изготовления гаек в Советском Союзе применяются пятипозиционные
гайковысадочные автоматы горизонтального типа моделей А411—А415, изготовляю-
щие гайки размером от Мб до М24.
Рис. 313. Последовательность переходов при различных способах высадки
бблтов на многопозиционных высадочных автоматах
40. ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
Холодное выдавливание или прессование является операцией по изготовлению
полых тонкостенных деталей или деталей меньшего поперечного сечения из толстой
заготовки в результате пластического истечения металла в зазор между пуансоном
и матрицей.
Процесс холодного выдавливания (прессования) заключается в следующем:
заготовка, имеющая объем, равный объему детали с припуском на обрезку, поме-
щается в гнездо матрицы; давлением пуансона металл приводится в весьма пластич-
ное состояние и выдавливается в нижнее отверстие матрицы или в кольцевой зазор
между пуансоном и матрицей.
Метод холодного выдавливания, применявшийся ранее только для изготовления
тюбиков из свинца и олова для красок и парфюмерии, в настоящее время широко
применяется в электро- и радиотехнике для изготовления из цветных металлов и
сплавов ряда полых и трубчатых тонкостенных деталей круглого, квадратного,
прямоугольного и других поперечных сечений с большим отношением высоты к диа-
метру. До применения холодного выдавливания изготовление таких деталей требо-
вало от 5 до 8 операций вытяжки с промежуточным отжигом, замененных теперь
одной операцией.
IПрименение холодного выдавливания в массовом производстве дает снижение
трудоемкости в 5—10 раз и уменьшение стоимости инструмента в 3 раза.
В настоящее время холодным выдавливанием изготовляют детали из алюминия,
меди, томпака, латуни и цинка (последний с нагревом до 200° С), а также из мало-
углеродистой стали (меньшей высоты и большей толщины).
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
363
На рис. 314 изображены цилиндрические и прямоугольные алюминиевые детали
с плоским дном, полученные холодным выдавливанием; на рис. 315 — детали с отро-
стками и выступами в дне.
Существуют три способа холодного выдавливания (рис. 316):
1) прямой способ, когда течение металла направлено в сторону рабочего дви-
жения пуансона (рис. 316, а);
2) обратный способ, когда течение металла идет в направлении обратном рабо-
чему ходу пуансона (рис. 316, б);
3) комбинированный способ, представляющий сочетание прямого и обратного
способов (рис. 316, в).
По прямому способу обычно изготовляют гильзы и трубки небольшого диаметра
Для изготовления гильз с донышком прямым способом заготовка должна быть
или в виде диска, или лучше в виде толстостенного колпачка. Оставшийся фланец
обрезается в том же штампе под другим обрезным пуансоном (рис. 317), для чего
применяют поворотные или передвижные пуансоны.
Прямой способ холодного выдавливания требует меньшего давления пресса,
так как сопротивление деформированию при этом способе меньше, что позволяет
работать с большим числом ходов пресса (до 90—120 ходов в минуту).
Отношение толщины стенок готовой детали к толщине заготовки составляет
от 1 : 4 до 1 : 25, что дает степень деформации от 75 до 96%.
В табл. 152 приведены размеры и точность деталей, изготовляемых прямым
способом холодного выдавливания [160].
Обратный способ холодного выдавливания применяется для изготовления
цилиндрических и призматических полых изделий диаметром до 100мм, с толщиной
стенок от 1,5 до 0,08 мм и высотой до 300 мм при отношении высоты к диаметру до
8 : 1. В табл. 153 даны размеры и точность деталей, изготовляемых обратным спо-
собом холодного выдавливания [160].
Характер течения металла при холодном выдавливании обратным методом иссле-
дован с помощью делительной сетки, нанесенной на плоскость разъема составной
заготовки (рис. 318), и металлографическим анализом.
В результате анализа искажения делительной сетки (рис. 318, справа) и на-
правления волокон металла (рис. 318, слева) установлено, что при холодном обрат-
ном выдавливании возникает очаг интенсивной деформации (между сферическими
поверхностями АБВ и ЕДГ), постепенно перемещающийся вниз и охватывающий
£
Рис. 316. Способы холодного выдавливания: а — прямой; б — обратный; в___
комбинированный
Рис. 317. Схема обрезки фланца
после прямого выдавливания
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
365
Таблица 152
Размеры деталей, изготовляемых прямым способом
холодного выдавливания
Наименование Размеры в зависимости от материала детали в мм Точность изго- товления в мм (±)
Свинец, олово, цинк, алюминий Дуралюмин, медь, латунь
Диаметр (цилиндри- От 3 ДО 100 От 5 ДО 100 От 0,03
ческие детали) до 0,05
Сечение (прямоуголь- ные детали) От 2X4 до 70Х 80 От Зх 5 до 70Х 80 От 0,03 до 0,05
Толщина стенок От 0,05 до 0,1 и больше От 0,3 до 1,0 (медь) От 0,5 и больше (латунь) От 0,03 до 0,075
Толщина фланца От 0,2—0,3 до 0,5 и больше Равна толщине стенки и больше От 0,05 до 1,0
Длина детали От 5d до 60d От 3d до 40d От 1 до 5
Таблица 153
Размеры деталей, изготовляемых обратным способом холодного выдавливания
Наименование Размеры в зависимости от материала детали в мм Точность изго- товления в мм (±)
Свинец, олово, цинк, алюминий Дуралюмин, медь, латунь
Диаметр (цилиндри- ческие детали) От 8 до 100—150 От 10 до 50—70 От 0,03 до 0,05
Сечение (прямоуголь- ные детали) От 5Х 7 до 70Х 80 От 6Х 9 до 20Х 40 От 0,03 до 0,05
Толщина стенок От 0,08 до 0,23 и больше От 0,5 до 1,0 (медь) От 1,0 и больше (латунь) От 0,03 до 0,075
Толщина основания От 0,25—0,3 до 0,5 и больше Равна толщине стенок и больше От 0,10 до 0,2
Отношение длины де- тали к диаметру От 3 : 1 до 10 : 1 (свинец), 8 : 1 (алюминий) От 3 : 1 до 5 : 1 От 1 до .<
366
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
новые слои заготовки. В расположенных ниже участках ЕДЗ и ГДЖ интенсивность
деформаций постепенно уменьшается, а начиная с поверхности ЗДЖ деформация
почти отсутствует. Выдавливаемые вверх стенки по выходе из очага деформации
практически не деформируются и перемещаются вверх вытесняемым снизу
металлом.
Под самым торцом пуансона расположена слабодеформированная зона (огра-
ниченная сферической поверхностью А Б В), возникшая в результате высокого гидро-
статического давления и трения о торцовую поверхность пуансона. Эта зона затор-
моженного металла перемещается вместе с пуансоном в глубь заготовки.
Сопротивление деформированию при обратном способе холодного выдавливания
обычно выше, чем при прямйм-способе, вследствие чего требуются более мощ-
ные прессы. С уменьшением толщины стенок требуемое давление увеличивается.
Торец пуансона при данном способе делается с небольшим скосом и не поли-
руется, а намеренно оставляется шероховатым, чтобы трением задержать наружный
окисленный слой металла. Отштампованная деталь остается на пуансоне и снимается
с него съемником или сдувается сжатым воздухом. В большинстве случаев работа
производится с автоматической подачей заготовки.
Комбинированный способ холодного выдавливания применяется для изготовле-
ния деталей более сложной формы, с фигурным дном, имеющим отростки, выступы
и шипы, а также с дном, расположенным внутри гильзы (рис. 315).
На рис. 319 изображен штамп для холодного выдавливания обратным методом.
Штамп имеет следующие особенности: пуансон (быстросменный) закрепляется при
помощи цангового зажима; матрица сделана составной, с горизонтальной плоскостью
разъема; съемник сделан подвижным пружинным для удобства съема высоких дета-
лей (без увеличения длины пуансона).
На рис. 320 представлена конструкция рабочих частей штампов для холодного
выдавливания цилиндрических деталей из цветных металлов.
На рис. 321 изображена конструкция составной матрицы и пуансона для обрат-
ного выдавливания прямоугольных изделий из алюминия.
Как показал опыт, цельная матрица (рис. 321, а) имеет недостаточную
стойкость и прочность. У донного закругления происходит сильный износ с образо-
ванием поднутрения, а вслед за тем и трещины. Составная матрица (рис. 321, б)
более стойка, ее более просто изготовить и термически обработать.
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
367
На рис. 322 приведены рабочие части штампа для комбинированного выдавли-
вания алюминиевых деталей со сложным внутренним профилем.
На рис. 323 приведен штамп, осуществляющий принципиально новый способ 1
холодного выдавливания полых тонкостенных деталей путем деформации сплошной
заготовки между двумя пуансонами —
неподвижным 1 и рабочим пуансоном 5
Рис. 319. Штамп для холодного выдавли-
вания алюминиевых деталей обратным
способом
Рис. 320. Рабочие части штампов для холод
ного выдавливания
с истечением металла в кольцевой зазор между последним и стенками движущейся
матрицы 2, В процессе выдавливания матрица перемещается в направлении течения
металла со скоростью, превышающей скорость истече-
Рис. 321. Конструкция составной матрицы и пуансона для холодного выдавлива-
ния прямоугольных деталей: а и б - матрицы; в — пуансон
ния в 1,2 — 1,3 р а з а. Таким образом, движущаяся матрица не только не ока-
зывает сопротивления течению металла, но создает положительно направленные
силы трения, способствующие течению металла заготовки.
Штамп снабжен гидравлическим устройством, создающим рабочий ход поршня 6
и закрепленного в нем пуансона 5. Это устройство является своеобразным гидравли
1 Авторы ю. П. Можейко и Н. К. Розенталь. Авторское свидетельство № 173107.
368
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
ческим мультипликатором, увеличивающим рабочее усилие выдавливания в 14—
15 раз по сравнению с усилием пресса. Для этого усилие ползуна пресса передается
двумя плунжерами 4 жидкости, находящейся в нижней части обоймы 3.
Рис. 322. Рабочие части штампа для комби*
нированного выдавливания алюминиевых
деталей с профильной полостью:
1 — съемник; 2 — пуансон; 3 — матрица;
4 — выталкиватель
Рис. 323. Новый штамп для выдавливания
с движущейся матрицей и гидравлическим
мультипликатором
Давление жидкости действует на поверхность поршня 6 и создает рабочее уси-
лие выдавливания во столько раз большее усилия передаваемого ползуном пресса
и плунжерами 4, во сколько раз площадь поршня больше торцовой поверхности плун-
жеров.
Рис. 324. Три способа холодного выдавливания стальных
деталей: а — обратный; б — прямой; в — комбинированный
Весьма эффективно и целесообразно применение холодного выдавливания для
изготовления стальных деталей. В США холодным выдавливанием изготовляют
стальные детали диаметром до 160 мм и длиной до 1500 мм [162]. В СССР этот способ
применяется еще сравнительно мало, так как требует высокого удельного давления
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
369
и мощных прессов, а также высокопрочной и износоустойчивой инструментальной
стали для рабочих частей штампов.
На рис. 324 изображены три способа холодного выдавливания стальных деталей:
обратный, прямой и комбинированный. Толщина стенок при выдавливании стальных
деталей обычно составляет от 1,5 до 5 мм, а высота колпачка — от полутора до двух
диаметров (за одну операцию).
В табл. 154 приведена допустимая степень деформации при холодном выдавли-
вании стальных деталей.
Таблица 154
Допустимая степень деформации при холодном выдавливании
стальных деталей
Способы выдавливания
Обратный Прямой
Допустимые деформации Значение показа- теля Числен- ная величина ' в % Значение показа- теля Числен- ная величина в %
Степень деформа- ции поперечного се- чения Относительное уменьшение толщи- ны стенки полой за- готовки Относительное уменьшение диаме- тра полой заготовки * Диаметр заго'тов В соответствии с 1 в таблице. d2 и2 ки равен наружному размерами деталей до 40—70 диаметру пусти мы де ^0 1 АЛ 8S — _ • 100 ^0 ed = ^5^.i°° детали D. формации ниже прив 50—90 50—75 10—28 еденных
На рис. 325 и 326 представлена последовательность операций холодного выдав-
ливания, протяжки и осадки полых стальных деталей, выполняемых на прессах
давлением от 20 до 200 тс [134]. После каждой операции с большой степенью де-
формации (кроме последней) производится отжиг в защитной атмосфере при темпе-
ратуре 720° С, обкатка в барабане и фосфатирование заготовок с последующим их
омыливанием. Отжигу и фосфатированию подвергаются и исходные заготовки.
На рис. 327 изображен штамп для холодного выдавливания небольших сталь-
ных деталей прямым способом. При этом способе выдавливания применяется направ-
ляющая втулка для выдавливаемой детали.
На рис. 328 представлен штамп для обратного выдавливания стальных деталей.
На рис. 329 приведена конструкция пуансона и матрицы для прямого выдавли-
вания стальных деталей. Направляющий пуансон 2 подвижно расположен в выдав-
ливающем трубчатом пуансоне 1. Посадка скользящая. Подвижность пуансона
позволяет ему перемещаться вместе с выдавливаемым металлом. Длина пуансона
берется по глубине стаканчика-заготовки или по высоте заготовки с отверстием с при-
бавкой 2—3 мм. Рабочая глубина hr матрицы 3 определяется по высоте заготовки
с добавлением 10 мм на заход и направление выдавливающего пуансона [134].
370
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Рис. 325. Последовательность изготовления стальных
деталей холодным выдавливанием и протяжкой
Рис. 326. Последовательность изготовления стальных
деталей с утолщениями холодным выдавливанием и осад-
кой
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
371
Рис. 327. Штамп для холодного выдав-
ливания стальных деталей прямым спо-
собом
Рис. 328. Штамп для холодного выдав-
ливания стальных деталей обратным
способом
Полость шлифована
Рис. 329. Рабочие части штампа для прямого выдавливания стальных деталей:
/ — выдавливающий пуансон; 2 — направляющий пуансон; 3 — матрица; на-
правляющая втулка; 5 — выталкиватель
372
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
На рис. 330 приведена конструкция пуансона и матрицы для обратного выдав-
ливания стальных деталей.
Рабочая длина пуансона / берется равной 2,5D. Глубина матрицы h берется
по высоте заготовки плюс 4 мм.
Рис. 330. Пуансон и матрица для обратного выдавливания стальных
деталей:
1 — пуансон; 2 — матрица
Для выдавливания стальных деталей с двусторонней полостью применяется
способ комбинированного выдавливания (рис. 331).
На рис. 332, а изображен способ высадки
наружного утолщения, а на рис. 332,6 — спо-
соб получения утолщения с внутренней сто-
роны цилиндрического колпачка. Этот способ
осуществим лишь при небольшой величине утол-
щения.
Весьма оригинален метод комбинированного
выдавливания деталей с широким фланцем
(рис. 333). Съем деталей с нижнего пуансона
производится в верхнем его положении специ-
альным откидным съемником.
За последние годы освоены новые процессы
холодной объемной штамповки и холодного вы-
давливания стальных деталей. К ним относится
способ холодного выдавливания стальных дета-
лей с отверстиями из сварных кольцевых заго-
товок, изготовляемых на сварочном автомате
[31].
На рис. 334, а приведены сваренные коль-
цевые заготовки, а на рис. 334, б — штампован-
ные детали.
Рис. 331. Рабочие части штампа
для комбинированного выдавлива-
ния стальных деталей:
1 — пуансон; 2 — матрица; 3—вы-
талкиватель
Давление, необходимое для выдавливания
стальных деталей из сварных кольцевых заго-
товок, значительно меньше, чем для выдавлива-
ния сплошных заготовок, и составляет от 120
до 150кГ/лш2. Кольцевые заготовки после гибки
и сварки с удалением грата подвергаются нор-
мализации или низкому отжигу, травлению, фосфатированию и смазке. Этот
способ дает экономию металла на 80—90% и экономию по заработной плате
в размере 30—40% по сравнению с обработкой резанием.
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ) 373
Рис. 332. Способы получения стальных деталей с наружными и
внутренними утолщениями
Рис. 333. Метод комбинированного выдавливания
стальных деталей с широким фланцем;
а — 1-я операция; б — 2-я операция
374
ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА
Способ холодного выдавливания с последующими операциями протягивания
применяется для изготовления пустотелых турбинных лопаток из жаропрочной
стали. На рис. 335 приведена последовательность операций (1—16) для их изготов-
ления. После отрезки заготовки от прутка производятся небольшая осадка, выдавли-
Рис. 334. Стальные детали, полученные холодным выдавливанием
из сварных кольцевых заготовок
вание, несколько операций протягивания с утонением стенок, а также операции
обжима и растяжки. Процесс заканчивается операциями скручивания и сплющива-
ния полой лопатки. Замок лопатки обрабатывается фрезерованием или протягива-
нием.
В Чехословакии создан новый способ радиального выдавливания, осуществляе-
мый путем вдавливания особых плашек, перемещаемых от края к центру. На рис. 336
показан способ радиального выдавливания. Этим способом изготовляют зубья
зенкеров и разверток, различные зубчатые профили взамен малопроизводительного
фрезерования (патент ЧССР, инж. Ф. Конечный).
На рис. 337 изображен штамп для радиального выдавливания и способ уста-
новки стержневой заготовки.
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
375
Рис. 335- Последовательность штамповки пустотелых турбинных
лопаток
376
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Рис. 336. Способ радиального выдавливания зубчатых
профилей
Рис. 337. Штамп для радиального выдавливания (а) и
способ установки заготовки (б)
Рис. 338. Схема штамповки цилиндрических кол-
пачков из квадратной заготовки:
а — заготовка; б — схема штамповки; в — изделие
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
377
Большой интерес представляет способ штамповки цилиндрических колпачков
из квадратной или шестигранной заготовки, основанный на процессе холодного
выдавливания. Этот способ позволяет не только сократить количество операций
вытяжки, но и осуществить штамповку без отходов металла, так как квадратные
заготовки штампуются из полосы сразу по нескольку штук (3—6) при безотходном
раскрое металла.
Штамповка происходит следующим образом (рис. 338). Квадратная заготовка
поступает по лотку в фиксирующее гнездо матрицы. Пуансон сгибает углы заготовки
и передвигает ее в верхнюю полость матрицы. Суженный конец пуансона формует
донышко колпачка, утоняет стенки, выдавливая излишний по толщине металл
во фланец. В то же время края пуансона нажимают на угловые выступы заготовки,
jmw А Г* х —-
WWhWw G5 ®
Рис. 339. Последовательность деформаций квадратной заготовки и превраще-
ния ее в цилиндрический колпачок
постепенно укорачивая их и вытесняя металл к плоским краям фланца. Узкий ко-
нец пуансона продолжает обжимать стенки, втягивая металл в зазор между пуансо-
ном и матрицей. Затем коническая часть пуансона прижимает утолщенный фланец
к коническому уступу матрицы и производит прямое выдавливание металла в зазор
между пуансоном и матрицей. В результате получается тонкостенный колпачок
с утолщенным дном и коническим фланцем.
Последовательность деформации квадратной заготовки и превращения ее в ци-
линдрический колпачок показана на рис. 339. Эта операция производится на гори-
зонтальном прессе давлением 30 тс.
В следующей операции производится вытяжка с небольшим утонением мате-
риала, во время которой конический фланец получает цилиндрическую форму.
Этим способом штампуют колпачки из латуни толщиной до 9 мм и из мягкой стали
толщиной 2,5—4 мм. Это наиболее экономичный способ получения цилиндрических
полых деталей, так как он дает стопроцентное использование полосового
металла.
Несколько менее экономично изготовление колпачков из шестигранных загото-
вок, так как в данном случае при их вырубке остаются боковые отходы полосы.
В этом случае штамповку производят на прессах двойного действия.
В первой операции производится вырубка и вытяжка зубчатых колпачков,
во второй — дальнейшая вытяжка с выдавливанием и выравниванием торца.
Разработан способ применения холодного выдавливания для нанесения бабби-
тового слоя на рабочую поверхность вкладышей подшипников скольжения и головок
шатунов взамен центробежной заливки.
На рис. 340 приведена последовательность нанесения баббитового слоя на вкла-
дыши методом прямого выдавливания (рис. 340, а) и методом обратного выдавлива-
ния (рис. 340, б) [256]. К операциям выдавливания следует отнести холодное
378
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
выдавливание матриц пресс-форм и штампов на гидравлических прессах. При этом
совершенно отпадает станочная и слесарная обработка фигурной полости
штампа.
Наибольший экономический эффект достигается при выдавливании полостей
сложной конфигурации. Снижение трудоемкости изготовления составляет от 50
до 100 ч на одну матрицу небольших размеров.
При холодном выдавливании латунных, а тем более стальных деталей наиболь-
шими затруднениями являются быстрый и сильный нагрев инструмента и недостаточ-
ная его прочность. Сталь марок У10 и Х12М,
применяемая для изготовления матриц и пуан-
Рис. 340. Нанесение баббитового слоя
на вкладыши подшипников способом хо-
лодного выдавливания:
а — прямым методом; б — обратным
методом
сонов при холодном выдавливании алюми-
ния, оказалась непригодной для выдавлива-
ния латуни и стали.
В промышленности Чехословакии пуан-
соны для холодного выдавливания стальных
деталей изготовляют из износоустойчивой
хромистой инструментальной стали с содер-
жанием углерода 1,8—2,1% и хрома 11—
13% [31].
В США для этой цели применяют спе-
циальные марки быстрорежущей стали или
ее заменителей, обладающих после закалки
и отпуска большой твердостью и высокой
красностойкостью (до 600° С).
Заслуживает внимания применение для
холодного выдавливания стали матриц, вы-
полненных в виде сменных сравнительно
тонких втулок, имеющих наружный конус
в 1—2°.
Увеличение прочности матриц дости-
гается запрессовкой их в промежуточное
стальное кольцо, которое, в свою очередь,
впрессовывается в наружную обойму. В ре-
зультате этого в матрицах создаются сжимаю-
щие напряжения, которые компенсируют
растягивающие напряжения, возникающие
холодного выдавливания стальных
в процессе выдавливания.
Для холодного выдавливания стальных
деталей применяют нормализованные штампы
и универсальные блоки со сменными рабо-
чими узлами.
На рис. 341 приведена конструкция
нормализованного в ЧССР штампа для
деталей. Этот нормализованный штамп может
применяться как с направляющими колонками, так и без них. Применение съем-
ника также не обязательно во всех случаях. В большинстве случаев деталь
после выдавливания остается в матрице и удаляется выталкивателем. Для
холодного выдавливания стали необходимо высокое давление и большое усилие
пресса.
На рис. 342 представлена кривая изменения усилия при обратном выдавлива-
нии стали.
Процесс выдавливания может быть разделен на четыре стадии: I — осадка
заготовки до упора в стенки матрицы; II — уменьшение толщины заготовки при
почти постоянном усилии выдавливания; III—дальнейшее уменьшение толщины
заготовки (дна) до толщины стенки с уменьшением усилия; IV — быстрый рост
усилия при дальнейшем уменьшении толщины заготовки и деформации конуса
давления.
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
379
В настоящее время имеется ряд формул для определения усилий холодного вы-
давливания. Приводим приближенную формулу Говарда, перессчитанную на метри-
ческие меры:
р = 1,56 (с In + ,
где р — давление выдавливания в кГ/мм*:,
Г0 и F — площадь поперечного сечения заготовки и изделия;
В и С — опытные коэффициенты (табл. 155).
Рис. 341. Нормализованный штамп для холод-
ного выдавливания стальных деталей
Рис. 342. Изменение усилия в процессе
обратного выдавливания стали
Усилие выдавливания
Р = рВп=1,56В„ (cin-^-.+ в),
где Fn — площадь поперечного сечения пуансона в мм2.
Таблица 155
Значения опытных коэффициентов
Марка стали Содержание углерода в % Коэффициенты в кГ !мм*
В С
10 0,1 22 63
20 0,2 23 71
30 0,3 25 80
380
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Усилие на установившейся стадии обратного выдавливания (рис. 342) можно
определить по другой приближенной формуле [184]
5:
§.
340
*320
^300
6 280
% 260
<§ 240
220
200
180
120
80
40
а)\200
Ч 160
ИЗ
Е=(1-^2уюо%
10 20 30 40 50 60 70 80
Степень деформации Е,%
0 10 20 30 40 50 60 60
Степень деформации Е,%
Р — qF = FKcOe In -т----г- ,
г — гп
где F — площадь поперечного се-
чения заготовки;
Fn — площадь поперечного се-
чения пуансона;
Кс — коэффициент, имеющий
следующие значения: для
алюминия Кс ~ 3,5—4,
для меди, латуни и
малоуглеродистой стали
Кс = 2,5-3.
Приведенные формулы не учи-
тывают всех параметров процесса,
влияющих на требуемое усилие вдав-
ливания (геометрии инструментов,
скорости деформирования, рода
смазки и др.).
На практике требуемое давле-
ние пресса подсчитывают по упро-
щенной формуле
Р = qF,
где q — приближенная величина
давления, приведенного
в табл. 156.
Сопротивление деформации или
Рис. 343. Зависимость сопротивления деформации
(величины давления q) от степени деформации:
а — при прямом выдавливании стержней; б — при
обратном выдавливании колпачка
давление при холодном выдавлива-
нии в значительной мере зависит
от степени деформации.
На рис. 343 приведена зави-
симость величины давления от сте-
пени деформации для различных марок малоуглеродистой стали при прямом
выдавливании (рис. 343, а) и при обратном выдавливании (рис. 343, б).
Кроме указанной зависимости, вели-
чина давления при выдавливании зависит
от формы торца пуансона, как показано
на рис. 344 для обратного выдавливания
малоуглеродистой стали (0,1% С) из заго-
товки диаметром 16 мм и высотой 10мм.
Кроме того, величина давления q за-
висит от угла скоса матрицы, как пока-
зано на рис. 345 для прямого выдавлива-
ния малоуглеродистой стали (0,1% С) из
заготовки диаметром 9,5 мм при степени
деформации 75%.
В существующей литературе иногда
даются неправильные указания по выбору
типа пресса для холодного выдавливания,
а именно, коленно-рычажного (чеканоч-
ного) пресса.
Как раз чеканочные прессы менее всего
пригодны для холодного выдавливания,
Таблица 156
Приближенное значение давления
для холодного выдавливания
Материал Давление в кГ /мм*
Прямой способ Обратный способ
Алюминий 40—70 80—120
Медь 60—100 150—200
Латунь Л68 80—150 180—250
Сталь 10, 15 100—180 200—300
о
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
381
так как процесс выдавливания обычно требует рабочего хода (глубины выдавлива-
ния) не менее 5—10 мм для алюминия и 10—20 мм для стали. Это соответствует
углу поворота кривошипа к началу выдавливания, равному 40—60° от нижней
мертвой точки. Но у .чеканочного пресса, выбранного по номинальному усилию,
в этот момент допустимое усилие будет значительно меньше требуемого в начальный
период выдавливания.
Поэтому, применяя чеканочные прессы, выбирают их весьма большого номи-
нального усилия — примерно в восемь — десять раз больше требуемого по расчету.
Кривошипные прессы более пригодны для холодного выдавливания, но лишь
в случае, если величина рабочего хода (глубина вдавливания пуансона), не превы-
шает 5 мм. Рекомендуется выбирать эти прессы с номинальным усилием в 1,5—2 раза
больше расчетного.
Рис. 344. Зависимость величины давления Рис. 345. Зависимость величины давления^
от формы торца пуансона от угла скоса матрицы
Угол матрицы <р. град
Наилучшим типом прессов для холодного выдавливания стальных деталей
являются специальные кривошипные прессы типа LKP для холодного выдавлива-
ния, с величиной рабочего хода от 40 до 50 мм, при ходе ползуна от 280 до 315 мм
и с наибольшим усилием от 400 до 1000 тс. В ФРГ созданы специальные горизон-
тальные прессы-автоматы для холодного выдавливания усилием от 30 до 800 тс,
используемые в нашей промышленности.
В США фирмой «Мау» созданы прессы для выдавливания с замедленной рабочей
скоростью. В Англии и частично в США для холодного выдавливания крупных
деталей предпочитают применять гидравлические прессы типа Bliss-Pera, хотя
они дороже и менее производительны, чем механические прессы.
Процесс холодного выдавливания, производимый на кривошипных или спе-
циальных прессах, характеризуется большой скоростью деформации и сопровождается
значительным тепловым эффектом, повышающим пластичность металла. Скорость
истечения металла во столько раз больше скорости прессования, во сколько раз
поперечное сечение детали меньше поперечного сечения заготовки.
При холодном выдавливании повышение скорости желательно, так как в резуль-
тате теплового эффекта повышается пластичность и снижается сопротивление де-
формации. Но это наблюдается лишь до некоторого предела, после которого ощути-
мого увеличения пластичности не происходит, так как уже достигнута почти пре-
дельная пластичность, а сопротивление деформированию увеличивается примерно
пропорционально квадрату скорости деформации (истечения).
Экспериментально доказано, что течение металла в процессе
холодного выдавливания происходит аналогично те-
чению жидкости в соответствии с законами гидроди-
намики. При этом металл, как жидкость, в местах изменения поперечного
сечения и в углах образует зоны затрудненного и облегченного течений, имеющие
различное сопротивление деформированию.
382
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Конструкция и форма деталей должны учитывать специфику процесса холод-
ного выдавливания и должны быть «технологичны».
Экономическая эффективность процессов холодного выдавливания стальных
деталей зависит от серийности производства. По данным Г. .Фельдмана [162], эко-
номически эффективно применять холодное выдавливания стали при следующей
величине партии деталей:
Вес деталей в кг . • . До 0,02 От 0,02 до 0,5 От 0,5 до 10 От 10 до 35
Наименьшая величина
партии в шт. . . • , 10 000 5000 3000 1000
Однако в зависимости от конкретных условий производства эти данные могут
изменяться и должны уточнять путем экономических подсчетов.
К заготовкам для холодного выдавливания цветных металлов предъявляются
повышенные требования:
1) требуется чистота химического состава и однородность структуры матерала
заготовки. Для алюминия рекомендуются марки АО, А1, твердостью до НВ 25;
2) желательна высокая чистота поверхности среза вырезанной заготовки.
Заусенцы недопустимы.
Для обеспечения первого требования вырубленные заготовки обычно подвергают
отжигу (с травлением, промывкой и сушкой). Для получения чистой поверхности
среза вырубка производится штампом со снятой фаской на режущих кромках ма-
трицы, а также рекомендуется вырезка заготоврк пуансоном, размеры которого
больше размеров матрицы. В производстве зарекомендовал себя трехрядный вырез-
ной штамп, у которого пуансоны на 0,4—0,6 мм больше отверстия матрицы, вслед-
ствие чего вырезка происходит без захода пуансонов в матрицу. Остающаяся соеди-
нительная перемычка настолько слаба, что отламывается при ручной подаче полосы.
При этом способе чистота поверхности среза соответствует 4-му классу.
Для удаления заусенцев и очистки поверхности заготовки обкатывают в бара-
бане с древесными опилками, смоченными бензином. После просеивания опилок
заготовки промываются в бензине или бензоле.
Для получения деталей с чистотой поверхности, равной 8-му классу, заготовки
перед штамповкой необходимо равномерно смазывать путем погружения в смазку
особого состава.
Холодное выдавливание алюминиевых парфюмерных тюбиков производится
из шестигранных заготовок, вырубаемых шестирядным штампом при безотходном
раскрое полосы. В данном случае после вырубки заготовки подвергаются отжигу
при 520—560° С, травлению в кальцинированной соде, промывке, сушке и обкатке
в барабане с кашалотовым жиром.
Толщина заготовки находится по формуле
где V — объем детали с припуском на обрезку;
Fq — площадь заготовки. '
Величину припуска на обрезку неровных кромок принимают равной
ДА = (0,5 -г 0,8) /Г,
где h — высота детали по чертежу, причем наименьшее значение коэффициента
берут для сравнительно низких, а наибольшее — для сравнительно высоких деталей.
Для холодного выдавливания стальных деталей обычно применяют прутковые
заготовки или колпачки, полученные вытяжкой листового металла. Стальные за-
готовки подвергают следующей предварительной подготовке: 1) правка прутков;
2) обдирка поверхности для удаления поверхностных трещин; 3) рубка заготовок
на’прессах или отрезка на револьверных станках; 4) отжиг в нейтральной атмосфере
при 720° С в течение 3 ч; охлаждение 5—6 ч; 5) удаление окалины обкаткой в бара-
ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ (ПРЕССОВАНИЕ)
383
бане со стальной крошкой и обезжиривающим раствором; длительность обкатки
15 мин.
Травление стальных заготовок не допускается во избежание появления водо-
родных трещин.
Решающее значение для холодного выдавливания имеет выбор наилучшего типа
смазки, выдерживающей высокие рабочие давления и не теряющей вязкости при
нагреве.’
Жидкие смазки выдерживают удельное давление примерно до 300—500 ат.
При больших давлениях жидкие смазки сравнительно легко выдавливаются. В боль-
шинстве случаев обработки металлов давлением удельное давление на контактной
поверхности значительно больше и примерно равно при обычной вытяжке
\Ьк,Г/мм2у при волочении и протяжке 60 кГ/мм\ при холодном выдавливании алю-
миния 100 кГ/мм?, при холодном выдавливании стали до 300 кГ/мм2. Следовательно,
смазка должна выдерживать удельное давление до 30 000 ат.
Экспериментально установлено, что наилучшей смазкой для стальных загото-
вок является фосфатирование поверхности заготовок с последующим пропитыванием
мыльной эмульсией, что значительно снижает величину коэффициента трения.
Фосфатирование стальных заготовок производится в следующей последова-
тельности.
1. Обезжиривание отожженных заготовок и промывка холодной и горячей
водой.
2. Фосфатирование в фосфатном растворе. Рекомендуется горячее фосфатиро-
вание при температуре 90° С в течение 5—12 мин. Промывка холодной и горячей
водой.
3. Пропитывание фосфатированной поверхности смесью известковой и мыль-
ной воды или густой мыльной эмульсией.
4. Сушка заготовок.
5. Промасливание заготовок техническим салом.
В качестве охлаждающей жидкости применяют мыльную воду.
Практически применяются следующие типы смазок при холодном выдавливании:
1) для алюминия — 20-процентный раствор животного жира в бензоле или
смесь цилиндрового масла с воском в пропорции 1 : 1 (расход 300 г на 15—16 л«2);
кусковой кашалотовый жир;
2) для меди и латуни — животные жиры или графитная смазка в составе: 5 ча-
стей отмученного графита и 2 части машинного масла (при 200° С);
3) для цинка — животные жиры, ланолин и тальк;
4) для стали — фосфатирование поверхности путем погружения заготовок
в кислые фосфатные растворы с последующим пропитыванием мыльной эмульсией.
Заготовки смазываются двумя способами: путем погружения в баки или во вра-
щающиеся барабаны. Слой смазки должен быть равномерным. В случае наличия
частично несмазанных мест заготовки неизбежен брак в виде обрывов и перекосов
стенок.
Пример. Определить количество операций и размеры переходов для холод-
ного выдавливания полой гильзы из малоуглеродистой стали, приведенной на
рис. 346.
Проверим возможность выдавливания гильзы за одну операцию.
Так как диаметр исходной заготовки примерно равен верхнему диаметру гильзы
Dx = 40 мм, находим степень деформации
F — FK &-(Dl — d2 ) 402 — 302 + 252 1325
Е =-------- = —L2--------L --------— -----=------= 0,83 = 83%.
F D2 402 1600
Такая степень деформации выше допустимой (см. табл. 154). Поэтому необ-
ходимо принять двухоперационный процесс: первая операция — обратное выдавли-
вание стакана с утолщенными стенками, а вторая — прямое выдавливание при
уменьшении толщины стенок до 2,5 мм.
384
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Наружный диаметр стакана примерно равен диаметру заготовки D± — D3 =
= 40 мм. Внутренний диаметр стакана примерно равен внутреннему диаметру
гильзы = d = 25 мм.
Степень деформации при обратном выдавливании стакана
d? 252 625
Е, = —L- = __ =-----------= 0,39 = 39%,
D2 402 1600
что вполне допустимо (см. табл. 154).
Степень деформации при прямом выдавливании гильзы
(40® — 252)— (302 — 252) 700
£а = =--------40*-25*---------- 975 “ °’72 ” 72 /0 •
Деформация относительного уменьшения толщины стенки
7,5—2,5 _ __ сап/
es = —=* °’66 66%-
Относительное уменьшение диаметра полой заготовки
Все деформации находятся в допустимых пределах (см. табл. 154).
Высоту заготовки и полого стаканчика определим по равенству объема металла
по операциям.
Подсчитываем объем готовой гильзы
= Т [°2Л> + (°2 - Л2 + ~ rf2) ^з] =
+ 0,785 (9000 + 22 000 + 7800) = 30 460 мм».
ЧЕКАНКА КЛЕЙМЕНИЕ И РАЗМЕТКА
385
Высота заготовки
„ I/ 30 460 ос
Н3 = = ‘1Or-g‘ = 24,3 » 25 мм.
Г $ 1 jcDO
Высоту полого стаканчика (при = 10 мм) найдем из равенства
откуда
и (17 л* Лъ. \ л; / 2 л2\ 30 460—4900 оо . о
Н1== V ~"4d'h4 : Т =-----^5-----= 33,4^34 мм.
41. ЧЕКАНКА, КЛЕЙМЕНИЕ И РАЗМЕТКА
Чеканка представляет операцию, при которой происходит образование выпукло-
вогнутого рельефа на поверхности изделий за счет изменения толщины материала
и заполнения им рельефной полости штампа.
Наиболее распространенным и типовым примером является чеканка монет,
орденов, медалей, а также художественная чеканка, применяемая в часовом произ-
водстве, производстве столовых
приборов и т. п. На рис. 347 при-
ведены примеры художественной
чеканки некоторых изделий.
В большинстве случаев процесс
чеканки происходит в закрытых
штампах без вытеснения металла из
рабочей полости штампа (рис. 348).
Рис. 347. Примеры художественной чеканки
изделий
Рис. 348. Схема чеканочного
штампа
Для художественной чеканки сравнительно крупных изделий (столовые при-
боры и т. п.) применяется открытая поверхностная чеканка.
Процесс чеканки хотя и сопровождается небольшим перемещением металла,
но для получения четкого рельефа требует большого давления (см. табл. 138).
Усилие, необходимое для чеканки, может быть определено по эмпирической формуле
где F — площадь проекции детали в мм2\
q — давление в кГ/мм2.
Опытные величины давления при чеканке в кГ/мм2 приведены ниже.
Чеканка золотых монет ................................. . 120 — 150
» серебряных монет...................................150—180
> никелевых монет ................................160—180
> тонких латунных циферблатов......................... 250 — 300
» столовых приборов из нержавеющей стали ........... 250—300
13 Зак. 511
386
ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА
Давление чеканочного пресса обычно берется больше расчетного во избежание
перегрузки при работе в упор.
Операции клеймения аналогичны операциям чеканки, но имеют более поверх-
ностный характер и требуют несколько меньшего давления. Схема штампа для клей-
мения приведена на рис. 349, а.
а)
Рис. 349. Схема штампов для клеймения и для разметки (кернения)
Операция разметки (кернения) аналогична чеканке и клеймению и произво-
дится специальными керновочными штампами (рис. 349, б). Разметка в штампах
применяется для нанесения центров мелких отверстий, подлежащих сверлению при
изготовлении деталей точной механики, в результате чего отпадает необходимость
применения мелких кондукторов. Точность разметки керновочным штампом состав-
ляет ± (0,02—0,03) мм.
Формы и размеры кернов зависят главным образом от материала детали, так
как чем мягче материал, тем меньше угол между режущими кромками сверла. Обычно
угол заострения керна делают на 15—25° меньше угла заточки сверла для предохра-
нения от «увода» сверла.
ГЛАВА VI
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
42. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО, ПОЛОСОВОГО
И ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
Профилирование металла технологически родственно операциям гибки, хотя
и не принадлежит к чисто штамповочным операциям, а является обособленным спо-
собом производства. Этим способом изготовляют тонкостенные, легкие по весу, но
жесткие профили весьма сложной конфигурации и большой длины.
Профили небольших размеров из тонкого металла обычно изготовляют путем
профилирования ленты или полосы. Изготовление несложных профилей можно
также производить в штампах, длина которых меньше длины профиля (рис. 350)
Широкие профили из тонкого листового или полосового металла изготовляют на уни-
версально-гибочных машинах, а крупные профили из толстого полосового или ли-
стового металла — на специальных гибочных прессах.
Изготовление профилей из ленты или полосы производится на специальных
многороликовых профилировочных машинах, выполняющих разнообразные про-
фили открытой, закрытой и полузакрытой конфигурации (рис. 351).
Процесс профилирования на роликовых машинах заключается в постепенном
превращении плоской заготовки в форму требуемого профиля при последовательном
прохождении полосы или ленты через несколько пар вращающихся фигурных ро-
ликов. Количество пар роликов, необходимое для изготовления того или иного про-
филя, зависит от степени сложности его конфигурации.
Большинство профилировочных станков имеет основные и вспомогательные
ролики.
Основные ролики расположены горизонтально и служат для выполнения
основной деформации сечения профиля.
Вспомогательные (промежуточные) ролики расположены вертикально и служат
для направления профиля между основными роликами, а также для дополнитель-
ных подгибов. На рис. 352 приведен пример последовательности изготовления
конкретного профиля.
На рис. 353 изображено построение переходов для изготовления несимметрич-
ного полузамкнутого профиля из материала толщиной 0,8 мм [96]. Требуемая ши-
рина полосы определяется путем развертки сечения профиля так же, как в случае
гибки, с учетом смещения нейтрального слоя.
При изготовлении профилей сложной замкнутой конфигурации с малыми ра-
диусами закруглений необходимо учесть растяжение материала и увеличение ширины
ленты, составляющие от 3 до 8% в зависимости от степени сложности профиля.
Расчетная ширина полосы проверяется и корректируется экспериментальным
путем.
Наиболее сложной задачей является построение профилей деформирующих
роликов. Основные принципы построения переходов и методы профилирования
роликов следующие.
1. Профиль роликов должен производить равномерную и наиболее рациональ-
ную деформацию материала при наименьшем количестве переходов.
*
388
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Рис. 350. Штамп для изготовления профилей последо-
вательной гибкой
Рис. 351. Типы закрытых и * полузакрытых
профилей
ПРОФИЛИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО, ПОЛОСОВОГО МЕТАЛЛА
389
2. Построение и подсчет вертикальных и горизонтальных размеров профиля
роликов следует производить от выбранной оси профиля, неизменной для всех
переходов. Для симметричного профиля такой осью является ось симме-
трии.
3. Сечение профиля разбивается на отдельные участки и подсчитывается длина
каждого. Суммарная длина участков, находящихся справа или слева от выбранной
оси, должна оставаться постоянной для всех переходов (рис. 353).
I j-u переход
6-и переход
Рис. 352. Последовательность профилиро- Рис. 353. Построение переходов для изготов-
вайия: ления несимметричного профиля
В — верхний ролик; Н — нижний ролик;
I — первая пара рабочих роликов;
II — вторая пара; III — третья пара;
IV —четвертая пара и т. д. 4. Угол подгиба стенок профиля
в каждой паре роликов не должен пре-
вышать определенной величины в зависимости от толщины материала: 30—45° при
толщине до 1 25—35° при толщине от 1 до 2,5 мм; 20—30° при толщине
свыше 2,5 мм.
Большие значения из указанных применяют для первых пар роликов, а мень-
шие — для последних, учитывая наклеп металла, полученный в предыдущих про-
ходах.
5. Угол поворота концевых закруглений профиля в одной паре роликов не
должен превышать 45°.
6. Загиб вертикальных стенок должен выполняться отдельно от изгиба конце-
вых закруглений.
7. Углы наклона профиля верхнего ролика рекомендуется делать на 1,5—2°
больше нижнего.
390
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
8. Для облегчения перегиба материала при малом внутреннем радиусе изгиба,
а также для наметки положения линии изгиба допускается предварительное выдавли-
вание канавок на ленте с внутренней стороны профиля. Для этого на соответствую-
щем ролике делаются выступы высотой (0,3-ь0,4) S.
9. Профиль последней пары деформирующих роликов должен учитывать ве-
личину упругой деформации.
10. Для предотвращения осевого смещения ролики рекомендуется делать с бор-
тами, охватывающими борта или выступы сопряженного ролика.
11. Для предотвращения от скручивания или искривления изготовляемого
профиля после выхода из роликов устанавливаются выходные направляющие планки,
выпрямляющие профиль.
Последовательность изготовления различных профилей приведена в табл. 157.
Применение профилировочных роликовых машин в зависимости от толщины
заготовок указано в табл. 158.
Таблица 157
Типы профилей и последовательность их изготовления
профилирование ленточного, полосового металла
391
Таблица 158
Применение профилировочных роликовых машин
Машины Материал Размеры заготовок и мм Машины Материал Размеры заготовок в мм
Тол- щина Ширина Тол- щина Ширина
Легкого типа Среднего типа Лента Лента 0,3—0,8 До 2,5 До 50 До 150 Тяжелого типа Весьма тяжелого типа Полосы Полосы До 4,0 До 10,0 До 350 До 1000
Для профилирования применяются главным образом холоднокатаные ленты
из мягкой стали, нержавеющей с^али и цветных металлов и сплавов. Производи-
тельность профилировочных роликовых машин различного типа в зависимости от
размеров и степени сложности профиля составляет от 15 до 75 м профиля
в минуту.
Рис. 354. Профилирование полосового материала на универсально-гибочных
машинах
Изготовление широких, но коротких профилей из тонкого полосового и листо-
вого материалов производится на универсально-гибочных машинах, позволяющих
путем применения съемных линеек (шин) различной формы получать разнообразные
как открытые, так и закрытые профили.
На рис. 354 изображено изготовление на универсально-гибочной машине раз-
личных профилей открытого, полузакрытого и закрытого сечений.
В табл. 159 даны различные типы крупных профилей, изготовляемых на спе-
циальных гибочных прессах, и типы применяемого инструмента. Существуют гибоч-
ные прессы с максимальной длиной гибки до 5 м и давлением до 450 тс.
В табл. 160 приведены минимальные радиусы закруглений гнутых профилей
из плакированного дуралюмина.
392
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Таблица 159
Типы профилей и инструментов специальных гибочных прессов
Тип профиля Эскиз инструмента Тип профиля Эскиз инструмента
Угловой открытый ч Крупногофри- рованный (с прижимом)
Угловой полузакрытый Криво- линейный
Угловой полузакрытый (с шарнирными пуансонами) Криво- линейный (с резиновой подушкой)
Полукруглый '' с: я Открытый спе- циальный
Мелкогофри- рованный (без прижима) [ [ -I “1 1 ] 5 Полузакрытый специальный й
ГИБКА ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК
393
Таблица 160
Минимальные радиусы загиба профилей из дуралюмина
марок ДЗ, Д4 и Д16
43. ГИБКА ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК
Для изгиба профилей по требуемому контуру применяется один из следующих
способов:
1) гибка деталей круглого контура в валках или роликах;
2) гибка профильного проката по радиусу на специальных гибочных прессах;
3) гибка профильного проката в штампах на горизонтально-гибочных машинах
(бульдозерах);
4) гибка тонкостенных профилей по
шаблонам и копирам на специальных про-
филегибочных станках.
Первые три способа применяются
главным образом в кузнечных и корпус-
ных цехах. Четвертый способ является
сравнительно новым и применяется в штам-
повочных и заготовительных цехах авто-
мобильных и авиационных заводов.
В случае изгиба длинных тонкостей
ных профилей при малой кривизне, т. е
большом радиусе (рис. 355), применяется
способ изгиба по шаблонам с одновре-
менным осевым растяжением профиля,
производимым для устранения упругих
деформаций и фиксации малой кривизны
изгиба. Рис. 355. Примеры контурной гибки про-
Изгиб осуществляется на специаль- Филей
ном профилегибочном растяжном станке
(рис. 356). Изгибаемый тонкостенный профиль одним концом закрепляется в зажиме
шаблона (копира) 5, а вторым концом — в пневматическом зажиме поршневого
штока гидравлического цилиндра 1. Изгиб происходит благодаря вращению стола 2
с шаблоном 5, причем изгибаемый профиль все время находится под растягивающим
действием гидравлического устройства. Ввиду этого на изделии не образуется скла-
док, так как вместо сжимающих напряжений во внутренних волокнах возникаю!*
растягивающие. Так как стол станка имеет реверсивное вращение, то, применяя
переставные шаблоны, можно получить изгиб профиля по контуру двоякой кри
визны.
Применение изгиба с одновременным растяжением необходимо при гибке под
большими радиусами закруглений, так как в этом случае относительная деформа-
ция крайних волокон невелика и может находиться даже в пределах упругих
394
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Рис. 357. Схема станка с предварительным и ка-
либровочным растяжением
ГИБКА ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЗАГОТОВОК
395
деформаций, вследствие чего неизбежно упругое пружинение большой величины. При
изгибе же с одновременным растяжением деформации увеличиваются (при том же
радиусе изгиба) и из упругой области <3
переходят в пластическую. В связи с этим
упругое пружинение имеет минимальную
величину.
В некоторых отраслях промышленно-
сти применяют профилегибочные растяж-
ные станки, создающие предварительное
растяжение во время гибки и калибровоч-
ное растяжение в конце гибки (рис. 357).
При изгибе тонкостенных профилиро-
ванных заготовок полузамкнутого и замк-
нутого контуров с' большой кривизной
изгиба (рис. 358) последний производится
без растяжения на профилегибочных стан-
ках другого типа. В данном случае при-
меняются три типа профилегибочных
станков:
1) станок эллипсограф с вращающим-
ся столом и передвижной планшайбой;
2) станок с вращающимся столом и
передвижной матрицей, снабженной вну-
тренним зубчатым копиром;
3) станок с подвижным штампом и
наружным цепным копиром.
• На рис. 359 изображена схема станка
первого типа. Станок состоит из круглого
вращающегося стола, планшайбы, пере-
мещаемой особым устройством вдоль паза
Рис. 359. Схема профилегибочного станка
с вращающимся столом и передвижной
планшайбой:
стола, и штока с прижимом на конце, 1 — шток; 2 — стол; 3— прижим; 4—план
Приводимого В Действие сжатым воздухом шайба; 5 — шпонка; 6 — заготовка; 7 —
в пневматическом цилиндре. матрица
Гибочная матрица (шаблон) крепится на планшайбе станка. Планшайба с уста-
новленным шаблоном во время работы станка получает движение, состоящее из
вращательного движения вместе со столом станка вокруг вертикальной оси и пере-
мещения ее вдоль паза стола. Шаблон устанавливается на планшайбе таким
396
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
образом, чтобы изгибаемая заготовка все время была прижата к шаблону примерно
с одинаковой силой и плавно огибала его.
На рис. 360 показан способ гибки легкодеформирующегося незамкнутого про-
филя с так называемым заполнителем, представляющим собой набор фигурных
ня;
5 —
заполнителем, представляющим собой набор фигурных
шайб, имеющих форму, соответствующую
внутреннему очертанию профиля и соединен-
ных между собой посредством гибкого тро-
сика. Постепенно перемещаясь по изгибае-
мому профилю, заполнитель противодейст-
вует его искажению.
На рис. 361 приведены рабочие части
профилегибочного станка второго типа
(ГАЗ-290). Станок имеет вращающийся стол
с закрепленным на нем особым копиром,
по пазам которого скользят направляющие
пальцы гибочного приспособления (матри-
цы), приводимого в движение центральной
шестерней станка через зубчатое зацепление
внутреннего контура. Заготовка, закреплен-
ная одним концом в зажиме матрицы, нахо-
Рис. 361. Рабочие части профилеги- Дится ПОД давлением прижима, Деиствую-
" щего от пневматического цилиндра, и плавно
огибает контур матрицы при ее передвижении.
Вращение стола в данном случае периоди-
чески выключается.
бочного станка второго типа:
матрица; 2 — центральная тестер-
3 — зубчатый сектор; 4 — рейка;
заготовка; 6 — прижим; 7— шток;
8 — зажим; 9 — упор
44. ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ
В некоторых случаях холодноштамповочные операции сочетаются с давильными
или накатными операциями, выполняемыми на
тельном движении заготовки (детали), а в ряде
случаев и деформирующего инструмента.
К числу таких операций относятся:
1) давильные работы, выполняемые на да-
вильных станках;
2) давильно-раскатные работы, выполняемые
на раскатных станках;
3) отбортовочные, фланцезагибочные и кром-
кообрезные работы, выполняемые на специаль-
ных вертикальных двухшпиндельных отборто-
вочных станках или специальных автоматах.
Давильные работы применяются в мелкосе-
рийном производстве, когда изготовление вытяж-
ных штампов экономически невыгодно и дли-
тельно, а также при изготовлении пустотелых
деталей выпукло-вогнутой конфигурации и т. п.
На давильных станках выполняют следую-
щие операции: выдавливание пустотелых дета-
лей, являющихся телами вращения; проглажи-
вание поверхностей деталей после ступенчатой
вытяжки конических деталей; выдавливание
узких горловин на цилиндрических заготовках,
обрезка и завивка кромок и т. д.
Экспериментально установленные числа обо-
ротов шпинделя давильных станков приведены
в табл. 161.
специальных станках при враща-
Таблица 161
Числа оборотов шпинделя
давильных станков
Металл Число оборотов шпинделя в минуту
Мягкая сталь Алюминий Дуралюмин Медь Латунь 400—600 800—1200 500—900 600—800 800—1100'
Примечание. Мень- шие значения применяются для металлов толщиной бо- лее 1 мм.
Поверхность выдавленных деталей обычно носит следы давильника и соответ-
ствует 6-му классу чистоты поверхности. Для получения более высокой чистоты
ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ
397
поверхности но окончании выдавливания давильником-шабером снимают тонкую
стружку (0,05—0,1 мм). Точность выдавленных деталей обычно находится в преде-
лах 0,001—0,002 их диаметра.
Процесс выдавливания на давильных станках менее изучен, чем другие процессы
обработки металлов давлением.
При выдавливании неглубоких деталей с небольшим отношением процесс
выдавливания может быть выполнен непрерывным поворотом давильника и движе-
нием его конца от прижима вдоль образующей патрона (оправки).
Рис. 362. Выдавливание за несколько после-
довательных Операций (коэффициент вытяжки
по наибольшему диаметру mi = 0,67; т2 =
= 0,75; т3 = 0,77)
Рис. 363. Последовательность вы-
давливания давильником с шаровой
головкой (1—9 последовательные
положения заготовки)
При изготовлении глубоких деталей с большим отношением -у- выдавливание
производится путём возвратно-поступательного движения давильника на отдельных
участках заготовки. Для предотвращения образования складок с противоположной
(внутренней) стороны заготовки вводят деревянный или металлический противоупор,
или производят разглаживание конического фланца двумя давильниками, поме-
щенными с обеих сторон заготовки.
Выдавливание конических деталей возможно осуществить при предельном
отношении
= 0,2 0,3,
где dmin — наименьший диаметр конуса.
Выдавливание цилиндрических деталей обычно производят при отношении
= 0,6-г0,8 в зависимости от относительной толщины заготовки. Меньшие зна-
S S
чения относятся к толщине заготовки —г-* 100 = 2,5, а большие — к толщине -тХ
а а
X 100 = 0,5 (где d — диаметр детали).
Если требуемая деталь не может быть выдавлена в одну операцию, выдавли-
вание .производят за несколько последовательных операций на разных оправках,
но при одном и том же наименьшем диаметре оправки (рис. 362)
398
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
При выдавливании на давильных станках металл детали значительно сильнее
утоняется и наклепывается, чем при вытяжке на прессах, поэтому детали, выдавли-
ваемые за несколько операций, обычно подвергают промежуточному отжигу.
На рис. 363 показана последовательность выдавливания простым давильником
с шаровой головкой, а на рис. 364 — способ выдавливания детали выпукло-вогну-
той конфигурации при помощи составного секционного патрона. На рис. 365 при-
ведены различные типы давильных работ.
Рис. 365. Различные виды давильных работ: а — выдавливание
по патрону дисковым роликом; б — обрезка фланца и закатка кро-
мок; в — выпуклое выдавливание изнутри по наружному ролику;
г — вогнутое выдавливание горловины
Недавно создан новый способ силового выдавливания или выдавливания с рас-
каткой роликами крупных полых деталей конической, параболической и других
форм из толстой плоской заготовки в холодном состоянии.
Выдавливание-раскатка производится на специальных мощных давильных
станках с гидравлическим приводом перемещения роликов вдоль образующей.
Сущность этого способа заключается в раскатке роликами толстой заготовки по
вращающейся стальной оправке без деформации фланца заготовки и неизменной
величине ее диаметра. Это возможно при условии раскатки и утонения металла
до строго заданной толщины детали, зависящей qt угла конуса
S = So sin а.
ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ
399
Так, например, для конических деталей с углом при вершине 2а = 30° толщина
стенки должна составлять S = 0,26So.
На рис. 366 слева приведен способ раскатки конической оболочки с одинаковой
толщиной стенок конуса. В этом случае заготовка по всему диаметру берется оди-
5
наковой толщины So = —:.
и sin а
На рис. 366 справа показана схема раскатки конических оболочек переменной
толщины. В данном случае заготовка должна быть переменной толщины Son, опреде-
ляемой по той же формуле, но при переменной величине Sn. В последнем случае
необходимо подсчитать толщину заготовки для ряда точек по радиусу.
В правой части рис. 366 в положении II показаны эпюры переменного сечения
заготовки: в верхней части для конической оболочки с утоненной вершиной, а в ниж-
ней части — с утолщенной вершиной конуса.
Но так как такие сечения заготовки весьма трудно деформировать раскаткой
роликами, то в положении I показаны технологичные формы заготовок равновели-
кого сечения (по горизонтали), предварительно подготовленные выдавливанием или
штамповкой.
Рис. 366. Схема выдавливания с раскаткой роликами
Этим способом изготовляют различные головки, колпаки, обтекатели и Другие
детали газовых турбин реактивных самолетов, ракет и т. п. из дуралюмина, нержа-
веющей стали и жаропрочных сплавов (рис. 367).
Работа происходит при следующем режиме:
250—280 кГ]мм*
20 мм
2а = 30е
300 м/мин
От 0,012 до 2,0 мм]об
Суспензия коллоидного цин-
ка или фосфатирование за-
готовки
Водяное
Удельное давление ........................
Наибольшая толщина материала..............
Наименьший угол конуса для нержавеющей
стали ....................................
Наибольшая скорость ......................
Подача ...................................
Смазка ...................................
Охлаждение роликов ......................
В процессе раскатки конических деталей ролик перемещается к основанию
конуса, а радиус окружности конуса непрерывно увеличивается, следовательно,
увеличивается и дуга контакта с роликом. Вследствие этого происходит увеличение
усилия раскатки при движении ролика от центра к окружности заготовки.
На рис. 368 приведено изменение усилия раскатки Р и его осевой и радиальной
составляющих Р0 и Рг при выдавливании конической детали с углом 2а = 40°
из алюминиевого сплава (сгв = 22 кГ/мм2) толщиной 2 мм и диаметром 130 мм при
п — 350 об/мин и подаче 0,1 мм/об, установленное опытами Рейхеля [268].
Кривая 8 указывает небольшое изменение положения равнодействующего
усилия в пространстве по рис. 369-
400
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Выдавливание раскаткой роликами позволило упростить технологию изготов-
ления крупных деталей указанной формы и получить большую экономию дорогих
нержавеющих и жаропрочных сплавов.
Величины допустимой степени деформации (обжатия) при изготовлении раскат-
кой конусов из малоуглеродистой и нержавеющей стали не должны превышать 70—
75%, а при изготовлении тем же способом полушарий — 50%. Однако на практике
предпочитают применять при изготовлении конусов степень деформации в 50%.
Вследствие этого, изготовление ко-
рне. 367. Типы изделий, получаемых раскат-
кой роликами
нусов с малым углом осуществляют
за две операции на оправках с раз-
личной конусностью.
Рис. 368. Изменение усилий в про-
цессе раскатки
На рис. 370 приведен пример такого процесса раскатки конической детали
[209]. Для этого примера даем следующие подсчеты.
Толщина плоской заготовки
S = So sin а,
S 3 17
откуда So = —;-----= = 12,7 мм.
и sm а 0,25
12 7__3 17
Общая степень деформации составляет е =—* ~— = 0,75 = 75%, что
находится на пределе допустимого обжатия. Расчленяем процесс на две операции
со степенью обжатия в каждой по 50%: Si = 0,5 So = 6,35 мм\ S« = 0,5 Si =
- 3,17 мм. ’
ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ
401
Для этого необходимо получить на первой операции конус с углом
sin а = = 0,5; а = 30°.
•^0
На рис. 371 приведен пример выдавливания раскаткой роликами полусфериче-
ской детали и заготовка для нее.
190
Рис. 370. Пример раскатки конической детали за две операции
В данном случае форму детали можно представить как совокупность большого
количества конических элементов, у которых угол конусности определяется углом
наклона касательной к каждой точке образующей сферической поверхности. При
этом угол наклона непрерывно увеличивается по мере приближения точки касания
к оси детали.
Рис. 371. Выдавливание раскаткой роликами полусфе-
рической детали
Следовательно, заготовка должна иметь плавно изменяющуюся толщину, ко-
торую можно вычислить и построить по нескольким точкам. _
В результате плавного изменения толщины заготовки степень обжатия в разных
точках заготовки будет различной. Однако не рекомендуется применять обжатие
больше 50%. Следовательно, наибольшая толщина заготовки должна быть равна
Q _ 5 _ 3,8 _ 7 С
S° _ 0,5 ~ 0,5 _ 7,6 *М
402
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
» Эта толщина заготовки соответствует точке окружности, радиус которой накло-
нен к горизонтали под углом 30°.
Для раскатки периферийной части сферы (с соблюдением правила синусов)
необходимо отогнуть фланец обработанной заготовки, как это показано на рис. 371,
с тем, чтобы этот изгиб соответствовал точкам детали, находящимся между углом 30°
и горизонталью.
Рис. 372. Последовательность изготовления наконечни-
ков обжимкой на давильных станках
На давильных станках изготовляют конические детали не только выдавлива-
нием из плоских заготовок, но и обжимкой из труб. На рис. 372 показана последо-
вательность изготовления на давильных станках ракетных наконечников из труб-
чатых заготовок магниевого сплава (США).
45. НАКАТНЫЕ И КРОМКОГИБОЧНЫЕ РАБОТЫ
К этой группе относятся следующие виды работ:
1) накатные, кромкозагибочные и завивочные работы, выполняемые на накат-
ных станках горизонтального типа (зигмашинах);
2) обрезные операции, выполняемые на специальных обрезных станках;
3) накатка резьбы на полых изделиях, выполняемая на специальных резьбо-
накатных станках в ряде случаев в одной поточной линии с штамповочными авто-
матами;
4) закаточные работы (соединение двойным швом), выполняемые на специаль-
ных закаточных станках и автоматах.
На рис. 373 изображен один из способов работы на отбортовочном вертикальном
двухшпиндельном станке, на рис. 374 — отгибка борта крупной детали на специаль-
ной роликовой машине с наклонными роликами.
Накатные и кромкозагибочные станки (зигмашины) применяются главным обра-
зом в жестяничном производстве для накатки всевозможных буртиков, уступов,
отгибки кромок и т. п.
На рис. 375 приведен комплект роликов для накатного станка.
На рис. 376 показан способ соединения дна с корпусом посредством закатки
двойного шва на простых накатных станках.
На рис. 377 показаны способы обрезки неровного .края вытянутых цилиндри-
ческих деталей на накатных и специальных обрезных станках: на рис. 377, а —
с закреплением разжимной оправкой, на рис. 377, б — с торцовым прижимом обре-
заемой детали.
Накатка (выдавливание) резьбы на полых .изделиях получила широкое распро-
странение как метод соединения штампованных деталей в различных штампованных
крцструкциях. В настоящее время накатка резьбы на полых изделиях применяется
Рис. 373. Выполнение операции на отборто-
вочном станке
Рис. 375. Комплект роликов для накатного станка
Рис. 374. Отгибка борта на роликовой машине
Рис. 376. Соединение посредством закатки шва
на простых накатных станках
НАКАТНЫЕ И КРОМКОГИБОЧНЫЕ РАБОТЫ
404
ОСОБЫЁ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
в основном в электротехнической промышленности — для накатки так называемой
электротехнической резьбы и в производстве предметов широкого потребления
(керосиновых ламп, фонарей, банок и т. п.) — для накатки мелкой соединительной
резьбы.
Первый тип резьбы применяется для диаметров 10, 14, 27, 33 и 40 мм и имеет
крупный шаг резьбы: 1,8; 2,8; 3,6; 4,2 и 6,3 мм. Второй тип резьбы применяется
(0,24—0,35 мм)
для изделий диаметром до 100 мм из тонкого листового металла
и имеет мелкий шаг резьбы (от 1 до 1,5 мм).
Существуют три- способа накатки (выдавливания) резьбы на
[20]:
1) накатка при помощи патрона и ролика
сразу по всей длине резьбы (рис. 378);
2) накатка посредством метчика и нака-
точных роликов (рис. 379);
Рис. 377. Обрезка края на накатных стан-
ках
полых изделиях
Рис. 378. Накатка (выдавливание)
резьбы при помощи патрона и ролика
3) накатка гофрированных труб при помощи шнека и патрона с переменным
шагом винтовой линии (рис. 380).
Первый способ приводит к сильному утонению материалам потому применяется
только для накатки мелких резьб. Диаметр ролика может быть в 2, 3 или 4 раза
больше диаметра патрона, вследствие чего число оборотов ролика должно быть во
столько же раз меньше, а резьба на ролике делается двух,- трех- или четырехзаход-
ной, для того чтобы углы наклона винтовой линии остались одинаковыми. Для
облегчения снятия детали патрон делается меньшего диаметра.
При втором способе метчик с надетой на него заготовкой имеет два движения —
вращательное и поступательное. Накатка осуществляется постепенно посредством
вдавливания двух накатных роликов (рис. 379). Снятие детали происходит путем
перемены вращения метчика с прямого на обратный ход и заторможения (свинчива-
ния) детали.
По третьему способу накатка происходит при одинаковом числе оборотов шнека
и патрона с роликами, вращаемых в одну сторону. Заготовка при этом не вращается,
а имеет поступательное движение (на рис. 380 — слева направо). Заготовка должна
быть накатана полностью, иначе ее нельзя снять со шнека.
Закатка соединительных швов применяется главным образом в жестяничном
производстве и консервной промышленности для соединения двойным швом (в «за-
мок») донышек и крышек с боковыми стенками сосудов, коробок и банок круглой,
прямоугольной или овальной формы. На рис. 381, а — г приведены наиболее рас-
пространенные типы закатки шва при соединении донышек и крышек.
Методы накатки применяют и для других целей.
Общеизвестна накатка резьбы на болтах и винтах, выполняемая на специаль-
ных резьбонакатных автоматах. Созданы также станки для накатки прямоугольных
крупных резьб и червячных винтов вместо обработки резанием.
На рис. 382 приведена схема холодного накатывания роликами зубчатых колес
малого модуля, производимого при помощи приспособления, устанавливаемого на
НАКАТНЫЕ И КРОМКОГИВОЧНЫЁ РАБОТЫ
405
Рис. 379. Накатка при помощи метчика и накаточных роликов
Рис. 380. Накатка гофрированных труб лри помощи
шнека и патрона с роликами
Рис. 381. Различные способы соединения дна с крышкой
406
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
суппорте токарного станка. Заготовкой служит пруток. Применяется также пакет
плоских заготовок, набранных на оправку. На конец оправки надевается направляю-
щее зубчатое колесо, осуществляющее деление. Точность накатывания соответ-
ствует 2-му классу, чистота поверхности 8—9-му классам по ГОСТу.
Рис. 382. Схема холодного накатывания роликами зубчатых колес малого
модуля (а) и профиль накатного ролика (б)
Накатные ролики изготовляют из хромованадиевой инструментальной стали
Х12Ф1 и закаливают на твердость HRC 60—61.
Накатывание цилиндрических зубчатых колес производительнее фрезерования
червячными фрезами в 5—10 раз.
Рис. 383. Схема холодной накатки длинных резьб с крупным шагом
НАКАТНЫЕ И КРОМКОГИБОЧНЫЕ РАБОТЫ
407
На рис. 383 приведена схема поперечно-винтовой холодной накатки длин-
ных резьб с крупным шагом (до 8 мм). Накатка производится на специальном
прокатном стане ВНИИметмаша производительностью 0,5—0,8 м/мин. Диаметр на-
катываемой резьбы от 30 до 150 мм. Число оборотов валков от 12 до 120 об/мин:
Процесс накатки полностью автоматизирован.
Накатка крупных резьб дает значительную экономию металла и рабочей силы.
Рис. 384. Алюминиевая ребристая труба, изготовляе-
мая холодной прокаткой
В последнее время за рубежом и в СССР созданы станы для поперечно-винтовой
прокатки ребристых труб для теплообменной аппаратуры из алюминия, меди и би-
металла (рис. 384). Прокатка производится на трехвалковых станах с косыми вал-
ками, как показано на схеме (рис. 385). Накатные ролики имеют сборную конструк-
Рис. 385. Схема прокатки ребристой трубы на трех
валковом стане
цию и состоят из 10—15 дисков постепенно увеличивающейся высоты (рис. 386).
Для предотвращения смятия внутрь трубы вводится оправка.
В СССР работает несколько таких станов, разработанных ВНИИметмашем.
Они обрабатывают трубы с диаметром отверстия от 13 до 20 мм, длиной до 5000 мм.
Высота ребер до 15 мм, шаг ребер от 2 до 5 мм, наименьшая толщина стенки трубы
после накатки 1—1,5 мм.
408
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Методы накатки получили применение также для обработки поверхности дета-
лей машин с целью повышения чистоты поверхности, поверхностного упрочнения
и увеличения точности размеров.
Рис. 386 Деформация металла и накатной ролик
Для поверхностного упрочнения с одновременным повышением чистоты поверх-
ности обработанных деталей применяют обкатку роликами, а также накатку поверх-
ности пружинящим шариком. Этот способ применяется для обработки как наруж-
ных, так и внутренних поверхностей. Инструментом служит оправка со стальным
закаленным шариком диаметром 5—10 мм, поджимаемым регулируемой спиральной
пружиной (рис. 387).
Обкатка поверхности деталей пружинящим шариком позволяет получить высо-
кую чистоту поверхности (9—10-го классов по ГОСТу). Для получения точных отвер-
Рис. 387. Оправки с пружинящими шариками
стий малого диаметра с высокой чистотой поверхности применяют чистовую обра-
ботку отверстий продавливанием стальных шариков или с помощью выглаживаю-
щих протяжек. Этот способ позволяет получить отверстия 2-го класса точности
с чистотой поверхности 9—10-го классов по ГОСТу.
46. ХОЛОДНАЯ СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ
Холодная сварка давлением является новым методом, применяемым для соедине-
ния листовых и стержневых деталей из различных цветных металлов и сплавов.
Холодная сварка давлением основана на возникновении кристаллического сцеп-
ления (металлической связи) между двумя соединяемыми листами при их сильной
местной деформаций, сопровождаемой течением металла по плоскости раздела. Мест-
ная деформация соединяемых листов заключается в их обжатии (сплющивании)
свыше §0—70% первоначальной суммарной толщины между двумя встречными пуан
ХОЛОДНАЯ СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ
409
сонами (рис. 388) или вращающимися роликами. В результате местной пласти
ческой деформации происходит сильное выдавливавание металла из-под пуансонов,
разрыв окисных пленок и выход зерен чистого, незагрязненного металла на по-
верхность контакта, трение его по поверхности скольжения и образование моле-
кулярно-кристаллического соединения (схватывания) соединяемых листов.
Рассмотрение шлифов под микроскопом показывает, что при обжатии свыше
60% первоначальной толщины соединяемых листов никаких следов стыка не обна-
руживается.
Физическая природа процесса холодной
сварки еще недостаточно изучена.
Наилучшие результаты дает применение
этого способа для соединения деталей из
алюминия и алюминиевых сплавов при усло-
вии тщательной очистки поверхности заго-
товки в месте соединений от малейших следов
жира, смазки и грязи.
Рис. 389. Изменение удель-
ного давления при вдавлива-
нии пуансона в металл
Рис. 388. Схема холодной сварки
давлением
Применяют химический и механический способы очистки поверхности. Наилуч-
шие результаты показал механический способ очистки от окислов стальными прово-
лочными кругами при окружной скорости около 900 мм/сек. Шероховатая поверх-
ность после крацовки увеличивает трение и облегчает соединение листов.
Способом холодной пластической сварки соединяются различные пластичные
металлы: алюминий, медь, латунь, никель и др., требующие различной степени
деформации (относительного уменьшения толщины).
Уменьшение поперечного сечения в месте сварки компенсируется упрочнением
металла вокруг деформируемой поверхности.
Испытание образцов, соединенных холодной сваркой давлением, показало, что
они хорошо работают на срез, но недостаточно прочны на отрыв, давая обрыв вокруг
«сварной точки».
Опыты с высверливанием перемычки в месте вдавливания пуансонов показали,
что металл соединяется не только под пуансоном, но и по кольцевому ободку вокруг
него.
Давление, необходимое для получения соединения, зависит от требуемой степени
деформации. На рис. 389 приведено изменение давления в зависимости от углубления
пуансона в металл при холодной сварке алюминиевых образцов толщиной 10 мм [3].
Из диаграммы видно, что при обычной степени, деформации (80%) давление для
холодной сварки составляет 85 кГ/'мм2.
В настоящее время этот способ применяется для соединения алюминиевых и дру-
гих деталей точками (взамен точечной электросварки), кольцевым и прямолинейным
швом взамен пайки или сварки,а также для соединения стержней и проволоки встык
и внахлестку сжатием в холодном состоянии.
410
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
Применяется круглая и прямоугольная формы вдавливаемых пуансонов. Практи-
чески зарекомендовал себя способ холодной сварки вдавливанием цилиндрических
пуансонов с предварительным зажимом материала вокруг пуансона.
На рис. 390 изображен специально сконструированный гидравлический пресс
для холодной сварки вдавливанием круглых пуансонов, в котором использована
разность площадей наружного прижимного и внутреннего рабочего плунжеров, в ре-
зультате чего при включении насоса происходит вначале зажим материала, а затем
вдавливание пуансонов.
Рис. 390. Гидравлический пресс для холод-
ной сварки давлением
Рис^391. Буферное приспособление
для холодной сварки давлением
На рис. 391 приведена конструкция буферного приспособления для сварки дав-
лением на любом прессе.
Для увеличения производительности применяется метод холодной сварки сразу
несколькими пуансонами.
В ряде случаев применяется сварка при одностороннем вдавливании пуансонов,
но на глубину больше толщины материала. Кроме холодной сварки отдельными точ-
ками, освоена шовная сварка при помощи вдавливаемых в металл кольцевых пуансо-
нов или вращающихся роликов.
Шовная пластическая сварка выполняется двумя способами: 1) замкнутым коль-
цевым швом для герметизации небольших алюминиевых корпусов; 2) продольным
швом для соединения пластин, накладок, полос и т. п.
Сварка замкнутым кольцевым швом производится путем пережима соединяемых
деталей между кольцевыми выступами пуансонов (рис. 392). Весьма важно, чтобы
одновременно с вдавливанием выступов происходило общее обжатие толщины мате-
риала, как показано на рис. 392, б. Сварной шов получается полностью герметичным.
Однако происходит деформация крышки и ее выгиб.
Сварка продольным швом производится путем прокатки листов между вращаю-
щимися роликами с односторонним сплошным или пунктирным вдавливанием высту-
пов (рис. 393).
Стыковая холодная сварка давлением применяется для соединения алюминиевых
и медных проводов и токоведущих шин. Холодная сварка проводов производится
ХОЛОДНАЯ СВАРКА ДАВЛЕНИЕМ
411
а)
6)
Рис. 392. Кольцевая холодная сварка давлением;- а — схема штампа;
б — схема обжатия кромок
Рис. 393. Шовная сварка давлением между вращающи-
мися роликами
Рис. 394. Холодная сварка давлением прово-
дов; а — встык осадкой концов; б — внахле-
стку
Рис. 395. Стыковая сварка дав-
лением прямоугольных алюми-
ниевых и медных шин
412
ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
двумя способами: встык с осадкой выступающих концов (длиной, равной диаметру)
на 75—85% и внахлестку (рис. 394).
И в том и другом случае работа производится при помощи специальных ручных
клещей, позволяющих соединять провода диаметром до 5 мм. Сварка получается
настолько прочной, что этот метод применяется для соединения концов проволоки
при волочении на волочильных станах.
Сварка алюминиевых и медных шин производится в специальном приспособле-
нии с обрезкой выдавленного грата (рис. 395).
47, ПРИМЕНЕНИЕ ШТАМПОВКИ ДЛЯ СБОРКИ
Холодная штамповка получила большое применение для сборки различных дета-
лей. Наиболее широкое распространение штамповочные методы сборки имеют в элект-
ро- и радиотехнике, приборостроении, точной механике и при производстве изделий
широкого потребления.
Рис. 396. Различные способы соединения листовых деталей со стержнями и втулками
Основные типы соединений при помощи штамповки приведены в табл. 1. Боль-
шинство из них дает прочное неразъемное соединение (склепка, холодная сварка,
соединение «в замок», отбортовка, обжимка, полая высадка). Запрессовка и отгибка
шипов и лапок являются разъемными соединениями.
Рис. 397. Способы соединения обжимкой штампованных деталей
На рис. 396—403 показаны различные способы применения холодной штамповки
для сборки деталей:
1) типовые способы соединения листовых деталей со стержнями и втулками путем
расклепки головки стержня (рис. 396, а), развальцовки втулки (рис. 396, б) и раскер-
цивания втулки (рис. 396, в);
ПРИМЕНЕНИЕ ШТАМПОВКИ ДЛЯ СБОРКИ
413
Рис. 398. Способы соединения при помощи
пустотелых заклепок
Рис. 399. Соединение листовых де-
талей посредством поворачиваемых
шипов
Рис. 400. Два способа соединения штампованных дета-
лей с заданным расстоянием между ними
Рис. 401 Сборка отгибкой
борта
Рис. 402. Соединение путем раскернивания
детали (а) и обжимки обоймы (б)
1---------- -------------г
Рис 403. Последовательность высадки кольцевого
буртика
414 ОСОБЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
2) соединение путем обжимки штампованных деталей (рис. 397);
3) соединение металлических и неметаллических листовых деталей при помощи
пустотелых заклепок (рис. 398);
4) способ соединения листовых деталей посредством шипов, проходящих через
прорези в данной детали, с последующим поворотом шипов на некоторый угол
(рис. 399);
5) способы размерного соединения штампованных деталей с помощью кернения
или развальцовки втулки (рис. 400). Заданный размер Н между соединяемыми дета-
лями выдерживается при помощи распорной втулки (рис. 400, а) или посредством
надрезки и отгибки шипов изнутри втулки (рис. 400, б); .
6) сборка деталей путем отгибки наружного борта (рис. 401);
7) соединение деталей путем раскернивания детали (рис. 402, а);
8) соединение путем обжимки обоймы (рис. 402, б);
9) сборка колпачка с большим фланцем посредством высадки кольцевого бур-,
тика (рис. 403).
В массовом производстве штамповочные методы сборки в большинстве случаев
выполняются на автоматических или полуавтоматических штампах.
ГЛАВА Vll
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
48. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ
Развитие машиностроения, радиоэлектроники, приборостроения и вычислитель-
ной техники привело к значительному увеличению применения изделий из листовых
пластмасс и других неметаллических материалов. 1
Неметаллические материалы, применяемые в холодной штамповке, могут быть
разделены на две основные группы.
К первой группе относятся бумага, картон, прессшпан, кожа, фетр, войлок,
резина и прорезиненная ткань, хлопчатобумажные и шерстяные ткани и другие про-
кладочные материалы.
Ко второй группе относятся следующие конструкционные, электроизоляционные
и теплоизоляционные материалы.
1. Слоистые пластмассы: текстолит, гетинакс, стеклотекстолит, асботекстолит,
фибра, древеснослоистые пластики и др.
2. Блочные пластмассы (на основе эфиров, полистирола и т. п.): органическое
стекло, целлулоид, винипласт, поливинилхлорид, полиэтилен и пр.
3. Асбестовые ткани и изделия: бумага асбестовая, картон асбестовый, гидро-
изол, паронит, асбометаллическое армированное полотно.
4. Слюда и миканиты: слюда листовая (мусковит, флагопит, биотит), миканиты
коллекторный, прокладочный, формовочный и гибкий.
Слоистые пластмассы представляют собой композиции из термореактивных смол
и соответствующего наполнителя: у гетинакса — бумага, у текстолита — легкая
хлопчатобумажная ткань, у стеклотекстолита — бесщелочная стеклоткань, у асбо-
текстолита — асбестовая ткань, у древеснослоистых пластиков — тонкий березовый
шпон толщиной 0,25—0,55 мм.
Фибра представляет собой прессованную слоистую бумажную массу, обработан-
ную раствором хлористого цинка с добавкой в некоторых случаях касторового масла
и глицерина (фибра КГФ).
Блочные пластмассы (органическое стекло, винипласт, целлулоид и др.) являются
термопластичными материалами, размягчающимися под действием тепла, и представ-
ляют собой или продукт полимеризации метилового эфира метакриновой кислоты
(прозрачное органическое стекло), или нитроцеллулозу, пластифицированную кам-
форой (целлулоид), или пластифицированный полихлорвинил (винипласт, пластикат).
Асбест представляет собой волокна минералов группы серпентина и амфибола,
обладающие высокими диэлектрическими и теплоизоляционными свойствами.
Слюда — это минерал (водный алюмосиликат щелочных и щелочноземельных
металлов), расщепляющийся на тонкие гибкие пластинки. Наилучшими сортами
слюды являются мусковит и флагопит.
1 Подробные сведения о природе и свойствах неметаллических материалов приведены
в специальной литературе [152].
416
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Миканиты представляют собой щипаную слюду, проклеенную особыми лаками
и спрессованную горячим прессованием.
Для изготовления различных деталей из неметаллических материалов и пластмасс
применяются различные процессы холодной штамповки: вырубка, пробивка, гибка,
вытяжка-формовка и др.
49. РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
Резка слоистых пластмасс и других хрупких материалов должна производиться
на ножницах с параллельными ножами, так как при резке на гильотинных ножницах
в результате изгиба отрезаемой заготовки наклонным ножом на ее поверхности обра-
зуется сеть трещин, называемая «елочкой».
Резка листов на полосы должна производиться с надежным прижимом материала,
для чего прижимное устройство должно иметь индивидуальную регулировку. Глубина
перекрытия режущей кромки ножей не более 0,5 мм.
Рис. 404. Вырезка (просечка) ножевыми штампами
Для резки изоляционных материалов целесообразно выделить специальные
ножницы. При резке фольгированных пластмасс они должны быть положены фольгой
вниз (к неподвижному ножу).
Резка слоистых и волокнистых пластиков, а также винипласта, целлулоида
и полиэтилена возможна в холодном состоянии до 2—2,5 мм толщиной, а органиче-
ского стекла до 1,5 мм. При резке" материалов большей толщины, а также в тех слу-
чаях когда к качеству поверхности среза предъявляются повышенные требования,
целесообразно применение подогрева материала до соответствующей температуры.
Из прокладочных неметаллических материалов—бумаги, картона и т. п.,
а также из тонколистовой фибры, текстолита и гетинакса — вырезаются всевозмож-
ные детали и прокладки различной конфигурации.
Вырезка деталей простой конфигурации обычно производится ножевыми штам-
пами-просечками обычной или упрощенной конструкции (рис. 404). Угол заострения
ножей принимается равным: для мягких материалов (бумага, картон, прессшпан,
кожа, фетр, резина, ткани) 15—20°, а для фибры, текстолита, гетинакса 30—35°.
Для деталей и прокладок сложной конфигурации применяют ленточно-ножевые
штампы, у которых режущее полотно сделано из ленточной стали, изогнутой по форме
вырезаемой детали (рис. 405). При вырезке бумажных и других тонколистовых про-
кладок применяется штамповка пачками (до 50 листов), причем существует два спо-
соба: штамповка насквозь на фибровой или деревянной подкладке и штамповка поло-
вины листов утолщенной пачки, причем вторая половина листов служит подкладкой.
На рис. 406 изображены типовые асбестовые и бумажные прокладки для блока авто-
мобиля, вырезаемые ленточно-ножевыми штампами.
РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ
417
Сопротивление срезу различных неметаллических материалов при вырезке
в обычных штампах и просечке ножевыми штампами приведено в табл. 162 и 163.
При вырубке неметаллических материалов обычными штампами применяют
следующие величины зазоров: для фибры и прессшпана (0,04ч-0,05) 5; для кожи,
фетра и мягкого картона (0,02^-0,03)5; для гетинакса и текстолита — по табл. 170
Вырубка фибровых, текстолитовых
и гетинаксовых деталей имеет свои
особенности и трудности.
unit
Рис. 405. Ленточно-ножевой штамп Рис. 406. Асбестовые и бумажные про-
кладки, вырезаемые ленточно-ноже-
выми штампами
Фибра штампуется сравнительно хорошо в равномерно увлажненном состоянии.
Пересушенная фибра дает расслоения. При проектировании штампов следует учиты-
вать изменение размеров влажной фибры при высыхании.
Тонколистовые фибровые детали простой конфигурации можно вырезать ноже-
выми штампами. Детали сложной конфигурации вырезают в штампах обычного типа
с прижимом.
Таблица 162
Сопротивление срезу неметаллических материалов
при вырезке в штампах
Материал Сопротивле- ние срезу оср в кГМл2 Материал Сопротивле- ние срезу оср в кГ/мм2
Фибра: обыкновенная твердая Бумага: обыкновенная твердая Картон Эбонит Кожа 12 17 2—3 2,5—4,0 3—6 3 4—5 Целлулоид Органическое стекло Гетинакс Текстолит Стеклотекстолит Прессшпан Миканит Резина Полиэтилен Винипласт 5—6 7—9 8—12 9—12 12—15 7—8 10 0,6—1,0 3-4 6—8
14 Зак. 511
418
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Таблица 163
Сопротивление срезу неметаллических материалов
при просечке ножевыми штампами
Материал Сопротивле- ние срезу о в кГ/мм2 Материал Сопротивле- ние срезу в кГ/мм2
Бумага (0,25 мм)\ Кожа дубленая 5
1 лист 16 Целлулоид 5
5 листов 4,5 Березовая фанера 2
10 листов 2,3 Сосновая фанера 1
20 листов 1,4 Текстолит 9
Картон 3 Гетинакс 12
Прессшпан 7 Слюда (0,5 мм) 8
Клингерит 4 Слюда (2 мм) 5
Кожа мягкая 0,7 Резина 0,8
Примечание. При затуплении ях режущих кромок сопротивление срезу выше
указанных.
Наибольшее значение из слоистых пластиков имеют гетинакс и текстолит, полу-
чившие широкое применение в электротехнике, радиотехнике и приборостроении.
По ГОСТу 2718—54 гетинакс подразделяется на две группы: 1) для нормальной
частоты (марки А, Б, В, Вс, Г, Д); 2) для высокой частоты (марки Ав, Бв, Вв, Гб, Д).
Текстолит выпускается двух видов: 1) листовой электротехнический (ГОСТ 2910—54)
марок А, Б, В4, Г, СТ; 2) поделочный марок ПТК, ПТ, ПТ-1.
Гетинакс подвергается только вырубке, а текстолит — вырубке и гибке с подо-
гревом. Предельная толщина гетинакса и текстолита для изготовления деталей
вырубкой ограничена для гетинакса — 3 мм, а для текстолита — 6,5 мм. Гетинакс
и текстолит относятся к термореактивным слоистым пластикам. Однако термореактив-
ные смолы практически содержат небольшое количество термопластичных примесей,
вследствие чего гетинакс и текстолит при нагреве становятся менее хрупкими, чем
в холодном состоянии. Поэтому вырубка с подогревом дает лучшую поверхность среза
и меньшее количество дефектов. Но нагрев заготовок усложняет производственный
процесс и снижает производительность, ввиду чего рекомендуется вырубку деталей
из гетинакса и текстолита производить по возможности в холодном состоянии, при-
меняя нагрев лишь в необходимых случаях.
Предельная толщина гетинакса и текстолита, штампуемых без подогрева, весьма
ограничена (табл. 164).
Таблица 164
Предельная толщина материала в мм при штамповке без подогрева
Материал Форма детали Пробивка отверстий
простая сложная
Гетинакс 1,5 1,0 1,5
Текстолит 2,0 • 1,5 2,0
.РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ
419
Чистота поверхности среза при штамповке гетинакса и текстолита на штампах
обычных типов получается не выше 2—3-го класса по ГОСТу. Если требуется более
высокая чистота поверхности среза (5—6-го классов), следует применять зачистную
штамповку.
В радиоэлектронной промышленности применяется
способ пробивки чистых отверстий в гетинаксе без
подогрева, основанный на пробивке отверстий мень-
шего размера со сколом и одновременной зачистке
краев отверстия. На рис. 407 приведена конструкция
пробивного штампа для пробивки и зачистки квад-
ратных отверстий 4,2 X 4,2 мм.
Вначале предварительный пробивной пуансон /,
укрепленный в подпружиненной планке 4, продавли-
вает отверстие размером 2,4 X 2,4 мм с грубым сколом
по поверхности среза. Опускающийся вслед за ним
трубчатый пуансон 2, укрепленный в головке, обрезает
шероховатый скол и образует квадратное отверстие
размером 4,2 X 4,2 мм с чистой поверхностью среза.
Прижим 3 служит для плотного прижима .гетинакса
к матрице и для снятия его с пуансона.
На рис. 408 приведены конструкции ступенчатых
пробивных пуансонов с предварительным продавлива-
ющим выступом, применяемые при пробивке хрупких
материалов (гетинакс) в холодном состоянии. Эти кон-
струкции ступенчатых пуансонов могут быть приме-
нены при пробивке отверстий различной формы.
Точность вырубленных деталей из гетинакса и
текстолита значительно ниже точности металлических
деталей, особенно при вырубке с подогревом мате-
риала. Примерная точность деталей, штампуемых из
гетинакса и текстолита, приведена в табл. 165.
В табл. 166 указан проверенный экспериментально
режим подогрева слоистых пластиков перед вырубкой.
Перегрев материала или увеличение выдержки не дают
увеличения пластичности, а приводят к появлению
Рис. 407. Штамп для про
бивки и зачистки квадрат-
ных отверстий (а) и обраба
тываемая деталь (о)
пузырчатости на поверхности материала.
Нагрев заготовок осуществляется одним из следующих способов: 1) в электри-
ческих термостатах, устанавливаемых около пресса; 2) инфракрасными лампами;
3) токами высокой частоты; 4) в кипящей воде (15—30 мин); 5) между двумя нагре-
тыми плитами.
Рис. 408. Конструкции ступенчатых пробивных пуансонов
с предварительным продавливающим выступом
Наиболее прост и дешев подогрев заготовок в кипящей воде.
Вырубку гетинаксовых и текстолитовых деталей производят, как правило,
в совмещенных штампах с прижимом заготовки. Прижим уменьшает возможность
*
420
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Вырубка с подогревом гетинакса, но без
вает получение качественной поверхности
Таблица 165
Точность деталей, вырубаемых из гетинакса
и текстолита обычными штампами
Толщина материала в мм Класс точности в зависи- мости от способа штамповки
без подогрева с подогревом
До 1 4—5 5—7
1—2 5—7 7—8
2—3 7—8 8—9
образования трещин и улучшает поверхность среза даже без подогрева материала.
~ прижима заготовки не обеспечи-
среза.
Усилие прижима при вырубке
деталей из гетинакса и текстолита
определяется по формуле
Q = qLS кГ,
где q — давление прижима в кГ/мм2,
(табл. 167);
L — длина периметра вырубки
в мм;
S — толщина материала в мм.
Расчет исполнительных разме-
ров матриц и пуансонов приведен
в специальной литературе.
При проектировании штампов
следует учитывать усадку гетинакса,
составляющую при нагреве до 100°С
около 0,2% линейных размеров.
Иногда пробивка мелких отвер-
стий диаметром (0,3-7-0,5) S произво-
дится в зажатом состоянии штампом, конструкция которого приведена на рис. 18.
Штамповку деталей из стеклотекстолита следует производить в комбинирован-
ных штампах с прижимом материала, причем пуансон должен быть подогнан к матрице
без зазора. Пробивные пуансоны и матрицы следует увеличивать на 0,03S, так как
размеры отверстия уменьшаются после пробивки.
Таблица 166
Режим подогрева слоистых пластиков
Материал Марка Температура подогрева в °C Способ и время подогрева на 1 мм толщины
Гетинакс Б; Вс; Д 90—100 В электропечах и термо- статах 3—3,5 мин
Ге*, Дв’> НЮ—120 Инфракрасными лампа- ми 1,5—2,2 мин
Текстолит Всех марок 80—90 Между двумя горячими плитами 1—1,5 мин
Стеклотекстолит — 70—90 Односторонний нагрев 5—8 мин
Органическое стекло является термопластичным материалом и штампуется только
в нагретом до 100° С состоянии. Охлаждение отштампованных деталей производится
погружением их в холодную воду. Следует предохранять штампуемые детали от по-
верхностных царапин и повреждений.
Из слюды вырубается большое количество плоских слюдяных пластин (рис. 409)
с весьма точными размерами отверстий и расстояниями между их осями, достигаю-
щими 3-го, а иногда и 2-го класса точности. Требуемая точность обеспечивается
правильной конструкцией и качественным изготовлением комбинированных штампов.
РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ
421
Рис. 409. Слюдяные пласт инки с точными размерами отверстий
422
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На рис. 410, а изображен комбинированный штамп для вырубки и пробивки
слюдяных пластин, показанных на фиг. 410, б.
Особенностью конструкции штампов для слюды является предельное уменьше-
ние длины пуансонов при максимальном уменьшении толщины верхней матрицы,
пуансонодержателя и выталкивателя, а также применение дополнительного съема
сжатым воздухом через штуцер в верхней части штампа. Сжатый воздух продувает
зазоры и очищает штамп от слюдяной пыли, повышая его стойкость.
Точность изготовления штампа обеспечивается разметкой и сверлением матрицы
и пуансонодержателей на координатно-расточных станках.
Фигурные отверстия в матрице получаются путем прошивки сырой матрицы зака-
ленным пуансоном.
При вырубке гетинакса и текстолита приме-
няют ббльшую величину перемычек, чем для
металла, так как вследствие хрупкости этих
материалов малые перемычки растрескиваются
и выкрашиваются, причем их частицы попадают
в зазор между матрицей и пуансоном, вызывая
преждевременный износ штампа. В табл. 168
и 169 приведены экспериментально установлен-
ные величины перемычек для вырубки деталей
из гетинакса и текстолита.
Зазоры между матрицей и пуансоном при вы-
рубке гетинакса и текстолита берутся меньшей
величины, чем для металла, так как вследствие
хрупкости материала срез по толщине приобре-
приведены экспериментально проверенные вели-
Таблица 167
Давление прижима при
вырубке гетинакса и текстолита
Толщина материала в мм Давление прижима в кГ/ммг
До 1 0,6—1,0
1—2 1,о—1,5
2—3 1,5—2,0
тает характер скола. В табл. 170
чины зазоров, в пределах которых получается качественная поверхность среза.
Вырубка деталей из слоистых пластиков сопровождается значительным пружи-
нением материала, в результате которого наружные размеры детали получаются
больше размеров матрицы, а размеры отверстий — меньше размеров пуансона.
При вырубке без подогрева величина пружинения равна для гетинакса 4% , а для
текстолита 5% от толщины материала. При вырубке с подогревом гетинакса и тексто-
лита изменение размеров детали осложняется усадкой размеров деталей после осты-
вания материала.
При вырубке наружного контура усадка действует в направлении, противополож-
ном пружинению.При пробивке отверстий усадка и пружинение направлены в сторону
уменьшения размеров отверстия.
Суммарная величина усадки определяется по формулам
для вырубки наружного контура
^нар —
для пробивки отверстия
$ome — CL + 6^,
где а и с — коэффициенты термической усадки размеров;
L — измеряемый размер детали;
бу — изменение размеров в результате упругого пружинения.
Средние значения этих величин приведены в табл. 171.
Стойкость штампов при вырубке слоистых пластиков невысокая и обычно состав-
ляет от 1500 до 2500 шт. до переточки.
Как было указано, такие материалы, как текстолит, фибра и гетинакс, при вы-
рубке не дают чистой поверхности среза. В случае повышенных требований к чистоте
среза деталей из указанных материалов применяется зачистка по наружному контуру.
Зачистной штамп в ряде случаев делается ножевой конструкции: пуансон представ-
ляет собой плоскую алюминиевую или медную пластину, а матрица имеет клиновую
(ножевую) форму с углом 35—40°.
Для зачистки фибры иногда применяют матрицы с закругленными режущими
кромками г = (0,1-4-0,2)
РЕЗКА И ВЫРУБКА ДЕТАЛЕЙ
423
Таблица 168
Величины перемычек при вырубке деталей из гетинакса в мм
Толщина материала в мм Вырубка круглых деталей Вырубка прямоугольных деталей
перемычки между деталями боковые перемычки перемычки между деталями боковые перемычки
До 0,5 1,5 1,5 2,0 2,0
0,5—1 1,5 1,5 2,0 2,0
1,0—1,5 2,0 2,5 2,5 3,0
1,5—2,0 2,5 3,0 3,0 3,5
2,0—2,5 3,0 3,5 3,5 4,0
2,5—3,0 3,5 4',0 4,5 5,0
Примечания:
1. Ширина кромки, обрезаемой шаговым ножом, берется равной ширине пере-
мычки.
2. При вырубке деталей с поворотом полосы ширина перемычек увеличивается
в 1,5—2 раза.
Таблица 169
Величины перемычек при вырубке деталей из текстолита в мм
Толщина материала в мм Вырубка круглых деталей Вырубка прямоугольных деталей
перемычки между деталями боковые перемычки перемычки между деталями боковые перемычки
До 0,5 1,3 1,5 1,5 1,5
0,5—1 1,3 1,5 1,5 1,5
1,0—1,5 1,5 1,7 1,5 2,0
1,5—2,0 2,0 2,2 2,0 2,5
2,0—2,5 2,5 3,0 3,0 3,5
2,5—3,0 3,0 3,5 4,0 4,5
Примечания:
1. Ширина кромки, обрезаемой шаговым ножом, берется равной ширине пере-
мычки.
2. При вырубке деталей с поворотом полосы ширина перемычек увеличивается
в 1,5—2 раза. *
424
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Таблица 170
Двусторонние зазоры при вырубке гетинакса и текстолита
Толщина материала в мм Минимальный двусторонний зазор в мм Максимальный двусторонний зазор в мм в зависимости от размера вырубаемых деталей и пробиваемых отверстий в мм
ДО 10 св 10 до 50 св. 50 до 120 св. 120 до 260
От 0,5 до 0,6 0,01 0,020 0,030 0,040 0,050
Св. 0,6 до 0,8 0,015 0,030 0,040 0,050 0,060
» 0,8 » 1,0 0,020 0,035 0,045 0,055 0,065
» 1,0 » 1,2 0,025 0,040 0,050 0,060 0,070
» 1,2 » 1,5 0,030 0,045 0,055 0,065 0,075
» 1,5 » 1,8 0,035 0,050 0,060 0,070 0,080
» 1,8 » 2,1 0,040 0,055 0,065 0,075 0,085
» 2,1 » 2,5 0,045 0,060 0,070 0,080 0,090
» 2,5 » 3,0 0,050 0,065 0,075 0,085 0,095
Примечай 1. На чертежах и я: штампов указывается минимальный двусторонний зазор. Макси-
мальный двусторонний зазор является справочным при изготовлении и приемке
штампов. 2. Максимальный двусторонний зазор назначается по наибольшему габаритному
размеру вырубки.
Таблица 171
Коэффициенты усадки размеров деталей
Материал Толщина материала в мм й в % с В, % в %
1 0,20 0,25 0,03
1,5 0,22 0,30 0,04
Гетинакс 2 0,25 0,35 0,05
2,5 0,27 0,40 0,06
С 3 . 0,30 0,50 0,07
2 0,20 0,26 0,08
Текстолит 2,5 0,25 • 0,30 0,10
з 0,28 ’ 0,36 0,12
ВЫТЯЖКА И ФОРМОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
425
50. ГИБКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Гибке подвергаются слоистые пластики, за исключением гетинакса, и блочные
пластмассы (органическое стекло, целлулоид, винипласт и др.). Из слюдяных мате-
риалов гибке поддаются только формовочный и гибкий миканит.
Листовая фибра легко выдерживает изгиб в увлажненном состоянии (до 10%
влажности). В данном случае допустимо местное увлажнение сырой тряпкой за 1/2 часа
до гибки. .
Для мелких деталей применяется
гибка в штампах, а для крупных —сна
гибочных машинах для металла.
Рис. 412. Штамп-пресс-форма для штам-
повки формовочного миканита
Рис. 411. Штамп для гибки
неметаллических материалов
На рис. 411 приведена схема гибочного штампа для неметаллических материалов.
Тонколистовой текстолит подвергается гибке после нагрева до 150—170° С.
Нагрев лучше производить инфракрасными лучами в течение 1—2 мин. Органиче-
ское стекло подвергается гибке при нагреве от 100 до 150° С и охлаждении наружных
слоев на воздухе в течение 10—15 сек..
Гибка деталей из органического стекла обычно производится на металлических,
деревянных, пластмассовых или гипсовых болванах (пуансонах) легким нажимом
руки с прижимом краев заготовки струбцинами, обитыми байкой. Поверхность
болванов тщательно обрабатывается и обтягивается мягкой байкой.
Размеры заготовки и болвана должны быть взяты большими на величину при-
пуска для зажима кромки при гибке или формовке. Детали охлаждаются на болване
до 30—40° С и сохраняют приданную им форму. В случае повторного нагрева изогну-
той детали в свободном состоянии она выпрямляется.
Винипласт подвергается гибке при нагреве до 160—170° С, а целлулоид — до
90—100° С.
Формовочный миканит гнется и формуется в подогретом состоянии в нагретых
до^150—170° С штамп-пресс-формах (рис. 412). Деталь держат под давлением
в пресс-форме в течение 20 сек.
Гибкий миканит подвергается изгибу без нагрева.
51. ВЫТЯЖКА И ФОРМОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Вытяжкой и формовкой изготовляют большое количество различных деталей,
в основном из термопластичных пластмасс: полиэтилена, полиакрилата, поливинил-
хлорида, органического стекла и др. К таким изделиям относятся корпуса приборов,
футляры, бачки и полусферические детали, фотографические ванночки, детали холо-
дильников, облицовка радиоприемников и телевизоров, умывальные раковины и дру-
гие объемные изделия сложной конфигурации.
426
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Технология их формообразования основана на оптимальной степени нагрева
пластмасс и перевода их в высокопластичное или вязкотекучее состояние.
Технологические процессы формовки-вытяжки выполняются следующими спо-
собами: 1) вакуумной или пневматической формовкой с применением одной только
матрицы или формы; 2) формовкой-вытяжкой в штампах с жестким или эластичным
пуансоном и жесткой матрицей.
Первый способ широко применяется при изготовлении деталей из органического
стекла, винипласта, полиэтилена, целлулоида и др. Второй способ применяется
в основном при изготовлении деталей из слоистых пластмасс и частично органиче-
ского стекла.
В табл. 172 приведен режим нагрева листовых пластмасс перед формовкой.
Практика показывает, что даже небольшие отклонения от установленных температур
нагрева приводят к размягчению или структурному изменению материала. Нагрев
листов органического стекла производится в вертикальном положении (в подвешен-
ном состоянии).
Таблица 172
Режимы нагрева термопластичных листовых пластмасс
перед формовкой
Пластмассы Температура нагрева в °C Выдержка при данной темпера- туре в мин на 1 мм тол- щины листа Критическая температура в °C
Органическое стекло (не 120—200 1,5-2 220
ориентированное)
Органическое стекло ориен-
тированное:
СОЛ 125—150 1,5—1,8 175
СТ-1 145—150 1,2—2,0 185
2-55 170—185 1,6—2,5 205
Винипласт 100—160 1-1,5 170
СН — прочный 130—140 — —
Полиэтилен ВД 120—130 2—3 140
На рис. 413 приведены схемы наиболее совершенного способа вакуумной фор-
мовки термопластичных пластмасс на специальных машинах. Процесс вакуумной фор-
мовки состоит из следующих последовательно выполняемых операций:
1) разогрев заготовки до пластичного состояния при помощи экрана с инфракрас-
ными излучателями;
2) раздувание (вытягивание) разогретого листа сжатым воздухом;
3) формовка вытянутого листа с помощью вакуума в полости матрицы (негатив-
ное формование) или по форме пуансона (позитивное формование);
4) охлаждение и удаление отформованного изделия;
5) обрезка краев.
Вакуум-формовочные установки снабжены вакуум-насосом и компрессором,
термоэкраном, пультом с приборами управления и специальными пресс-формами.
Они позволяют формовать изделия до 2 м Длиной из заготовок толщиной до 3—4 мм
ВЫТЯЖКА И ФОРМОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
427
Другим промышленно развитым способом является пневматическая формовка
в жестких формах, применяемая для изготовления пластмассовых ванн, умывальни-
ков, обрамления для телевизоров и т. п. из более толстых заготовок (до 15—20 мм).
Рис. 413. Схема процесса вакуумной формовки: а — позитив-
ный метод (/ — раздувание нагретой заготовки и подъем пуан-
сона; 2 — формовка пуансоном; 3 — вакуумная формовка);
б — негативный метод; в — комбинированный метод
Обычно процесс формовки производится в два приема: предварительная формовка
при низком давлении в течение 15—30 сек, окончательная формовка — при повышен-
ном давлении воздуха. Величина последнего определяется опытным путем в зависи-
мости от толщины материала и формы изделия.
б)
Рис. 414. Формы для пневматической формовки
На рис. 414, а показана пневматическая форма для формовки крупногабаритных
Деталей, а на рис. 414, б — гальванобетонная форма с тонкостенной матрицей, изго-
товленной методом гальванопластики по восковой модели [5].
428
ШТАМПОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Рис. 415. Форма для комбинированной формовки
в «упругой» матрице
Рис. 416. Вытяжка колпачков из органи-
ческого стекла: а — схема штампа; б —
детали
Рис. 417. Штамповка крупных сферических
изделий из органического стекла
Рис. 418. Формовка органиче-
ского стекла под вакуумом
ВЫТЯЖКА И ФОРМОВКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
429
Для формовки глубоких изделий сложной формы получили применение комби-
нированные методы формовки, в которых пневматическая формовка сочетается с меха-
нической формовкой пуансоном. В ряде случаев применяется формовка в упругой
матрице, иногда даже без применения сжатого воздуха.
На рис. 415 приведена форма для комбинированной формовки в упругой матрице.
Форма состоит из пневматической камеры 2, матрицы 1 и пуансона 4. Нагретая
пластмассовая заготовка зажата кольцом 3. Верхнее кольцо 5 производит обрезку
фланца. Формовка параболического корпуса производится за счет сжатия воздуха
при погружении в форму пуансона 4. Если требуется более высокое давление, то через
штуцер подается сжатый воздух от сети.
При вытяжке небольших деталей из органического стекла в мелкосерийном про-
изводстве применяют штампы типа, изображенного на рис. 416.
Особенность данного способа вытяжки заключается в том, что заготовка с при-
пуском на складкодержание устанавливается в матрицу в холодном виде и закры-
вается (с зазором до 0,35S) складкодержателем, а затем нагревается вместе с матри-
цей в электропечи до 115—120° G в течение 30—40 мин.
Вытяжка производится холодным пуансоном, который протягивает деталь через
холодную калибровочную гильзу, устанавливаемую под отверстием матрицы. Часть
детали, вошедшая в калибровочную гильзу, охлаждается, снижает пластичность и не
растягивается, а вытяжка происходит за счет фланца, находящегося в нагретой мат-
рице. Этим способом вытягивают колпачки высотой h = 3d. Аналогичным способом
производится вытяжка деталей из винипласта с нагревом до 150—160° С.
В мелкосерийном производстве изготовление крупных сферических вытяжек
из органического стекла производят или в вытяжных штампах с нагревом заготовки
до 115—120° С (рис. 417), или путем формовки под вакуумом в особом сосуде с обо-
гревом заготовки инфракрасными лучами (рис. 418)
Целлулоид вытягивается с нагревом до 90—100° С в обычных вытяжных штампах
с пружинным складкодержателем. Деталь выдерживается под давлением около 1 мин,
после чего охлаждается вместе со штампом в холодной воде.
Нагрев заготовок осуществляется различными способами в зависимости от мас-
штаба производства: путем конвекции горячего воздуха в специальных шкафах, облу-
чением инфракрасными лучами в особых установках, между горячими плитами и т. п.
Из слоистых пластиков вытяжке подвергаются лишь фибра, текстолит и стекло-
текстолит.
Фибра вытягивается лишь в увлажненном состоянии после вымачивания в воде
в течение нескольких часов, из расчета 1,5—2 ч на 1 мм толщины. Перед штамповкой
увлажненная заготовка и штамп посыпаются графитом или тальком, служащими смаз-
кой. Вытяжка производится в вытяжных штампах с прижимом или на прессах двой-
ного действия. Отштампованную деталь снимают с пресса, надевают на болван, имею-
щий форму и размеры пуансона, и высушивают в сушильной камере при температуре
67—70° С в течение 12 ч, а затем просушивают на открытом воздухе.
Из текстолита и стеклотекстолита можно изготовлять вытяжкой лишь неглубокие
цилиндрические, конические и полусферические детали, но только в нагретом состоя-
нии. Текстолит нагревается до 150—170° С и вытягивается в штампах с прижимом или
на прессах двойного действия, стеклотекстолит нагревается до 230° С и вытягивается
в пресс-формах.
Из других материалов вытяжке подвергаются картон и кожа. Из картона вытя-
гивают небольшие крышки и пробки, а из кожи — уплотнительные манжеты и саль-
ники. Кожу вытягивают с нагревом в масле до 200° С, а картон — в нагретых до
120° С штампах. Коэффициент вытяжки равен примерно 0,4.
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
ГЛАВА I
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ШТАМПОВАННЫХ
ДЕТАЛЕЙ
Технологические процессы холодной штамповки могут быть наиболее рациональ-
ными лишь при условии создания технологичной конструкции или формы детали,
допускающей наиболее простое и экономичное изготовление. Поэтому технологичность
холодноштампованных деталей является наиболее важной предпосылкой прогрес-
сивности технологических методов и экономичности производства.
Под технологичностью следует понимать такое сочетание конструктивных
элементов, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное изготовление дета-
лей (в условиях данной серийности производства) при соблюдении технических
и эксплуатационных требований к ним.
Эксплуатационно-технические требования к холодноштампованным деталям
следующие: 1) полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуата-
ции детали; 2) обеспечение требуемой прочности, твердости и жесткости при мини-
мальном весе; 3) обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости; 4) соответ-
ствие специальным физическим, химическим или техническим условиям.
Основными показателями технологичности холодноштампованных деталей яв-
ляются:
1) наименьший расход материала;
2) наименьшее количество и низкая трудоемкость операций; '
3) отсутствие последующей механической обработки;
4) наименьшее количество требуемого оборудования и производственных пло-
щадей;
5) наименьшее количество оснастки при сокращении затрат и сроков подготовки
производства;
6) увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом;
7) повышение стойкости штампов.
Общим результативным показателем технологичности является наименьшая
себестоимость штампуемых деталей.
Так как величина и соотношение элементов себестоимости изделий (материал,
заработная плата, цеховые расходы) зависят от серийности производства, то понятие
технологичности неразрывно связано с серийностью производства. Технологичная
конструкция в условиях мелкосерийного производства может оказаться нетехноло-
гичной в массовом производстве и наоборот.
В большинстве случаев основным критерием технологичности конструкции яв-
ляется наиболее экономное расходование материала при наименьшем количестве опе-
раций и снижении трудоемкости.
Общая экономичность процессов холодной штамповки не только не снижает, но
еще больше повышает значение экономии металла. Это объясняется тем, что стоимость
материала при холодной штамповке обычно составляет от 60 до 80% общей стоимости
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
431
детали, в то время как доля прямой заработной платы находится в пределах
5-15%.
Анализ себестоимости штампованных деталей показывает, что экономия матери-
ала на 10% по эффективности равна увеличению производительности в 3—4 раза на
всех операциях.
Экономия материала на 20—25% в большинстве случаев настолько эффективна,
что стоимость сэкономленного материала обычно превышает величину прямой зара-
ботной платы. Поэтому необходимо предостеречь от одностороннего решения произ-
водственно-технологических вопросов в ущерб экономии материала, так как с госу-
дарственной точки зрения нельзя мириться с нерациональным или излишним расходом
металла, хотя бы это и вызывалось некоторым увеличением производительности
штамповочных операций или удобством работы того или иного штамповочного
цеха.
Общие технологические требования к конструкции
штампованных деталей
1. Механические свойства материала должны соответствовать не только требо-
ваниям прочности и жесткости изделия, но также процессу формоизменения и харак-
теру пластических деформаций.
2. Необходимо учитывать возможность применения для формоизменяющих опе-
раций более пластичного, хотя и менее прочного металла, так как в процессе холодной
штамповки происходит его наклеп, значительно увеличивающий характеристики
прочности материала.
3. При расчете на прочность не следует завышать толщину листового металла,
учитывая упрочнение его в процессе холодной деформации и достаточно высокую
жесткость штампованных деталей.
4. Необходимо стремиться к созданию легких и облегченных конструкций дета-
лей, применяя для увеличения жесткости штамповку ребер жесткости, отбортовку,
загибку фланцев, закатку кромок и т. п., а также путем замены тяжелых стандартных
прокатных профилей более легкими — гнутыми или свертными профилями из листо-
вого металла.
5. Конфигурация детали или ее развертки должна обеспечивать наивыгоднейшее
использование листового материала, давая возможность применить малоотходный
или безотходный раскрой. Для получения безотходного раскроя не следует искус-
ственно увеличивать размеры и площадь заготовки.
6. Если отход неизбежен, то желательно придать ему конфигурацию, соответст-
вующую другой детали, или использовать его вторично.
7. Необходимо унифицировать и уменьшить ассортимент применяемых толщин
и марок листового металла.
8 Необходимо соблюдать кратность размеров крупных штучных заготовок раз-
мерам листа, иначе отходы значительно увеличиваются.
9. Следует широко применять технологичные штампо-сварные конструкции
взамен литых, кованых или клепаных изделий.
10. Необходимо стремиться к уменьшению количества отдельных деталей, заме-
няя их цельноштампованными, что обычно приводит к упрощению технологического
процесса и экономии материала. Исключением являются случаи, когда в результате
указанной замены получается деталь настолько сложной конфигурации, что она
требует повышенного расхода материала, является громоздкой или нетехноло-
гичной.
11. Следует широко применять штамповочные методы для сборки отдельных дета-
лей путем расклепки, отбортовки, полой высадки, загибки кромок и лапок, закатки
шва и т. п.
12. Допуски на размеры штампованных деталей должны соответствовать эконо-
мической точности операций холодной штамповки (4—5-й классы). В случае необхо-
димости повышенная точность деталей (2—3-й классы) может быть получена введением
дополнительных операций (зачистка, калибровка, правка).
432
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Основные технологические требования к конструкции плоских деталей,
получаемых вырубкой и пробивкой
1. Необходимо избегать сложных конфигураций с узкими и длинными вырезами
контура или очень узкими прорезями (b < 2S).
2. При применении цельных матриц сопряжения в углах внутреннего контура
необходимо выполнять с радиусом закругления г ^>0,5S. В случае применения
составных матриц сопряжение сторон делать без закруглений.
3. Сопряжения сторон наружного контура следует выполнять с закруглениями
лишь в случае вырубки детали по всему контуру. Для возможности применения без-
отходного раскроя следует, наоборот, допускать сопряжения сторон под прямым
углом.
4. Следует избегать вырубки длинных и узких деталей постоянной ширины
при b < 3, заменяя вырубку расплющиванием проволочных заготовок.
5. Наименьшие размеры пробиваемых отверстий можно брать по табл. 173.
Таблица 173
Наименьшие размеры пробиваемых отверстий
Материал Обычная пробивка свободным пуансоном Пробивка в зажатом состоянии направляемым пуансоном
круглым прямо- угольным круглым прямо- угольным
Твердая сталь 1,3S l,0S 0,55' 0,4S
Мягкая сталь и латунь l,0S 0,7S 0,35S 0,3S
Алюминий 0,8S 0,5S 0,3S 0,28S .
Текстолит и гетинакс 0,4S 0,35S 0,3S 0,25S
6. Наименьшее расстояние от края отверстия до прямолинейного наружного*
контура должно быть не менее S для фигурных круглых отверстий и не менее 1,5S,
если края отверстия параллельны контуру детали.
7. Не следует располагать отверстия в заготовке, подлежащей гибкё, близко
к радиусу закругления детали. Наименьшее расстояние от края отверстия до загнутой
полки должно составлять а > г + 2S, где г — радиус изгиба.
8. В вытянутых деталях, имеющих отверстия в дне или фланце, пробиваемые
после вытяжки, расстояние с от стенки детали до края отверстия должно быть
с > г + 0,5S, где г — радиус закругления дна или фланца.
9. Наименьшее расстояние между отверстиями при одновременной их пробивке
должно быть равно b — (2ч-3) S.
Основные технологические требования к конструкции изогнутых деталей
1. Минимально допустимые радиусы гибки следует применять лишь в случае
конструктивной необходимости. В большинстве случаев возможно применить увели-
ченные радиусы гибки г S, а для толстых заготовок еще большие: г > 2S.
2. В случае гибки пластичных металлов (сталь 10, 20) с малым радиусом закруг-
ления (г < 0,5S) линию изгиба желательно располагать поперек волокон проката.
В случае гибки тех же металлов с радиусом г > S расположение линии изгиба без-
различно, решающее значение при этом имеет достижение наиболее выгодного рас-
кроя металла.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
433
3. При гибке твердых и малопластичных металлов (бронза, сильно наклепанная
латунь, лента пружинной стали и др.) линию изгиба следует располагать обязательно
поперек волокон проката. Наименьший радиус изгиба берется в пределах от 2 до 4S.
4. При изгибе заготовки в разных направлениях, а также при изготовлении
правых и левых деталей из одной заготовки радиус закругления одного из перегибов
должен быть увеличен. Гибка должна быть произведена таким образом, чтобы сторона
с заусенцами пришлась на наружную сторону перегиба с увеличенным радиусом.
Рис. 419. Расположение линии изгиба
5. Для увеличения жесткости гнутых деталей и устранения упругого пружине-
ния рекомендуется штамповка ребер жесткости поперек угла изгиба.
6. Если конструкция сборочного узла требует прилегания боковых полок и осно-
вания изогнутой скобы (с внутренней стороны) к другим деталям, вместо гибки под
острым углом рекомендуется делать гибку с поднутренным закруглением в углах.
7. Наименьшая высота отгибаемой полки должна быт#' /i>3S.
8. При гибке деталей, имеющих широкую и узкую часть, радиус изгиба не дол-
жен захватывать широкую часть, иначе образуются наплывы. Если по конструктив-
ным соображениям линия изгиба проходит в месте сопряжения этих частей, следует
применять вырезы шириной S. Расположение линии изгиба приведено на рис. 419.
9. В случае многооперационной гибки необходимо предусматривать технологи-
ческие базы для фиксирования заготовок на операциях.
Основные технологические требования к конструкции полых деталей,
изготовленных вытяжкой и формовкой
1. Необходимо по возможности избегать весьма сложных и несимметричных
форм вытягиваемых деталей, прибегая к ним лишь в случае явной конструктивной
необходимости.
2. Радиусы закруглений у фланца должны быть по возможности больше (см.
табл. 102), а радиусы закругления у дна могут быть взяты меньшими: г > (2ч-4) S.
Сопряжение стенок с дном без радиуса закругления может быть выполнено путем
Дополнительной калибровки или при штамповке весьма толстых заготовок < 20
при т > 0,7).
434
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
3. Необходимо избегать глубоких вытяжек с широким фланцем (D > 3d при
h 2d), требующих большого количества операций.
4. Полуоткрытые несимметричные формы полых деталей нужно проектиро-
вать учитывая возможность спаренной вытяжки с последующей разрезкой на две
детали.
5. В прямоугольных коробках следует избегать острых углов в плане и у дна
детали, кроме случаев изготовления коробок методом холодного выдавливания.
6. При изготовлении полых деталей холодным выдавливанием их конструктив-
ные элементы должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 152 и 153.
7. При вытяжке полых деталей сложной конфигурации необходимо предусмат-
ривать те или иные технологические базы для фиксирования заготовок на операциях.
2. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ШТАМПУЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
И ПУТИ ЭКОНОМИИ МЕТАЛЛА
Создание технологичных форм штампуемых деталей упрощает производственный
процесс и имеет решающее значение для экономии материалов в штамповочном про-
изводстве.
В большинстве случаев конфигурация холодноштампованной детали или ее заго-
товки может быть изменена без какого-либо ущерба для конструктивного или эксплуа-
тационного назначения таким образом, что измененная форма детали позволит зна-
Рис. 420. Изменение профиля детали для получения
безотходного раскроя
чительно снизить расход материала и применить так называемый малоотходный или
безотходный раскрой материала.
На рис. 420 приведен пример изменения конфигурации планки с тремя отвер-
стиями (при сохранении всех установочных размеров), в результате которого приме-
нена безотходная штамповка при двухшаговой подаче, позволяющая получать по две
детали за каждый ход пресса и дающая экономию материала по сравнению с прежним
способом примерно на 40%.
В данном случае безотходный раскрой осуществлен благодаря тому, что конфигу-
рация детали образована двумя эквидистантными кривыми, т. е. кривыми одного
и того же очертания, перемещенными в осевом направлении параллельно своему
первоначальному положению.
Эквидистантная конфигурация деталей значительно упрощает подсчет их поверх-
ности и веса, так как поверхность детали, образованной любыми двумя эквидистант-
ными кривыми и двумя параллельными боковыми линиями, равна произведению ши-
рины детали на ее длину.
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
435
На рис. 421 показана переработка конструкции токоведущей контактной пру-
жины [144]. Старая конструкция имела неудобную конфигурацию развертки и давала
отход в 59%. После анализа конструкции детали оказалось возможным сохранить
ее основные элементы (крепежные
и контактные отверстия и расстоя-
ния между ними), а вспомогательные
или второстепенные — переработать
с целью изменения конфигурации
и уменьшения расхода материала.
Здесь также применен метод
эквидистантных кривых и осуществ-
лена малоотходная двухшаговая
штамповка (по две детали за каждый
ход). Величина отходов снизилась
с 59 до 7,5%.
На рис. 422 и 423 показаны
незначительные изменения конфигу-
рации с целью получения малобт-
ходного раскроя [144]. Экономия
металла достигла 35—40%, произ-
водительность увеличена в два
раза.
На рис. 424 приведен пример
рациональной технологии изготов-
ления патрончика для осветитель-
ных ламп радиоприемника. Преж-
ний способ изготовления, заключавшийся в вырубке заготовки, вытяжке стакан-
чика, обрезке, пробивке, накатке резьбы и фрезеровании шлица (6 операций), заме-
нен вырубкой заготовки, сверткой стаканчика из заготовки, штамповкой резьбы
Рис. 422. Переработка конфигурации
клеммы с целью применения малоотход-
ного раскроя: а — старая конструкция;
б — новая конструкция
Рис. 423. Изменение конфигурации детали
с целью повышения технологичности: а —
нетехнологическая конструкция; б — тех-
нологическая конструкция
и пробивкой дна (4 операции). Отпала операция фрезерования шлица. Толщина
материала снижена с 0,5 до 0,35 мм и достигнута общая экономия металла
в размере 56%.
Одним из способов значительной экономии материалов при одновременном сни-
жении веса машин является применение облегченных гнутых профилей взамен тяже-
лого горячекатаного профильного проката. Такие облегченные профили изготов-
ляются из полосового или рулонного материала толщиной от 2 до 4 мм холодной
436
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
2-я операция 3-я операция 4-я операция
Рис. 424. Последовательность изготовления патрончика
Рис. 425. Примеры облегченных и легких гнутых профилей
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
437
гибкой на гибочных прессах или профилировочных станках и дают экономию ме-
талла от 30 до 75% по сравнению с горячекатаным профильным прокатом.
На рис. 425, айв приведены примеры облегченных гнутых профилей, приме-
няемых в сельскохозяйственном и транспортном машиностроении, а на рис. 425, б —
Рис. 426. Штампо-сварной ролик гусеничного трактора
некоторые типы легких профилей из тонкой нержавеющей стали, изготовляемые на
профилировочных станках.
Большую экономию металла и значительное упрощение процесса обработки дает
применение технологичных штампо-сварных деталей взамен литых, кованых или
клепаных конструкций.
Рис. 427. Штампо-сварная конструкция
кабины грузовой автомашины
На рис. 426 показан штампо-сварной ролик гусеничного трактора, применение
которого дало экономию стали на 38% и снизило трудоемкость станочной обработки
на 90% по сравнению с первоначальной литой конструкцией.
К более сложным штампо-сварным конструкциям относятся кузова и кабины
автомашин, состоящие из штампованных деталей, соединенных посредством шовной
и точечной сварки (рис. 427).
438
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Соединение двух простых деталей в одну более сложную конструкцию возможно
не только при помощи сварки, но и путем пластической деформации. На рис. 428
приведен пример изготовления стальной детали нетехнологичной формы путем рас-
членения ее на две заготовки (рис. 428, а), соединяемые методом комбинированного
холодного выдавливания с обжатием стержня (рис. 428, б). Обжатие происходит
в результате выдавливания квадрата 20 X 20 мм из полого цилиндра диаметром
24,5 мм. Этот способ освоен в ЧССР.
Рис. 428. Изготовление детали из двух заготовок
В ряде случаев для повышения технологичности целесообразна замена кон-
струкции, состоящей из нескольких деталей, одной цельноштампованной де-
талью.
На рис. 429 приведены примеры замены составных конструкций, изготовляемых
обработкой резанием, цельными, получаемыми холодным выдавливанием. При пере-
ходе с обработки резанием на штамповку необходимо некоторое изменение кон-
структивных элементов детали применительно к особенностям штамповки.
На рис. 430 показано изменение отдельных элементов детали, изготовляемой
механической обработкой из прутка (рис. 430, а), при переводе ее изготовления
на холодное выдавливание (рис. 430, б). Основным условием новой формы является
последовательно ступенчатая форма как наружной, так и внутренней поверхности.
При новом способе изготовления резьба 1 накатывается, накатка 2 заменяется на-
сечкой при выдавливании, шестигранник 3 не фрезеруется как раньше, а выдавли-
вается, и шлиц 4 не прошивается, а тоже выдавливается.
Новым типом легких гнутых конструкций являются слоисто-сотовые конструк-
ции, применяемые в США при постройке сверхзвуковых самолетов и управляемых
снарядов.
М Е ТО Д Ы ПО В Ы Ш ЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
439
Рис. 429. Примеры замены составных конструкций цельными
Рис. 430. Изменение конструктивных элементов детали при
переводе с обработки резанием на штамповку
Рис. 431. Типы слоисто-сотовых конструкций
440
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Титановые сплавы и нержавеющие стали обладают необходимой стойкостью
к окислению и аэродинамическому нагреву, однако они должны удовлетворять опре-
деленным требованиям в части повышенного отношения прочности к весу конструк-
ции, что может быть достигнуто лишь применением конструкций с воздушными
ячейками.
Слоисто-сотовые конструкции представляют собой панели, состоящие из сото-
вого наполнителя, изготовленного из гофрированных лент алюминиевой фольги,
тонкой нержавеющей стали или титанового сплава и наружной облицовки из тех
же материалов. Ячейки сот имеют шестигранную, квадратную или синусоидальную
форму (рис. 431, а, б, в, г).
Толщина гофрированных лент сотового наполнителя 0,025—0,10 мм. Толщина
облицовки 0,25—0,75 мм. Соединение гофрированных пластин наполнителя между
собой, а также всего наполнителя с облицовкой производится или путем склеивания
органическими клеями на эпоксидной основе, или пайкой твердым припоем, или
электросваркой сопротивлением.
Сотовые наполнители обладают весьма большой прочностью на сжатие. При
определенных условиях они подвергаются механической обработке на станках
(резание, фрезерование, шлифование), а также обладают большой способностью
к формообразованию — гнутся на валках и формуются в штампах криволинейной
формы.
Удельный вес закрытых сот из нержавеющей стали зависит от размеров ячеек
и толщины исходной ленты и составляет от 0,025 до 0,10 (от 25 до 100 кГ/м3), т. е.
в несколько раз меньше удельного веса пробки.
ГЛАВА II
разработка технологических процессов
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
3. содержание и порядок разработки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Разработка технологических процессов холодной штамповки является основой
всей подготовки производства.
Сравнительная сложность и длительность подготовки производства, а также
относительно высокая стоимость штампов требуют тщательной разработки техноло-
гических процессов и обоснованного выбора технически рационального и экономи-
чески наиболее эффективного варианта технологического процесса, соответствую-
щего данному масштабу производства. Даже небольшие последующие изменения
технологических процессов обычно приводят к переделке штампов или к проекти-
рованию и изготовлению новых, что требует значительного времени и обходится
довольно дорого.
В настоящее время еще не создана методика разработки технологических про-
цессов холодной штамповки, поэтому в справочнике приведены лишь общие руко-
водящие указания о содержании, последовательности и основных направлениях
разработки этих процессов.
Разработка технологических процессов холодной штамповки состоит из следую-
щих этапов:
1) анализ технологичности формы или конструктивных элементов детали;
2) определение формы и размеров заготовки, а также расхода материала при
наилучшем его использовании;
3) установление наиболее рационального технологического процесса, обеспе-
чивающего изготовление требуемых деталей;
4) установление типа, мощности и габаритов требуемого оборудования;
5) выявление типа и технологической схемы штампа (способ подачи заготовки
и съема детали и т. п.);
6) определение трудоемкости изготовления штампуемых деталей, а также ко-
личества и разряда производственных рабочих и расценки за одну деталь;
7) определение количества оборудования и его загрузки на годовую программу.
При разработке технологических процессов холодной штамповки должны быть
решены следующие технологические вопросы: 1) определение наивыгоднейшего
раскроя материала и наименьших размеров заготовки; 2) установление характера,
количества и последовательности операций; 3) выбор степени сложности (совмещен-
ности) операций; 4) установление количества одновременно штампуемых деталей;
5) определение операционных размеров и установление операционных допусков.
Если точные операционные размеры не могут быть получены расчетным методом,
то они даются приближенно, с указанием на необходимость экспериментальной
проверки, после чего технологические процессы корректируются.
Обычно указанные вопросы могут быть решены несколькими вариантами,
причем основной задачей технолога является выбор наиболее рационального
442
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
и эффективного варианта для данного конкретного случая, характеризуемого рядом
технических и экономических признаков.
Основными техническими признаками, влияющими на выбор варианта техноло-
гического процесса, являются: механические свойства и толщина материала, степень
сложности конфигурации детали и ее габариты, требуемая точность детали, место
расположения отверстий и точность расстояния между их осями и т. д.
Основным экономическим признаком, от которого зависит решение вопроса
экономической целесообразности того или иного варианта, является серийность
производства (массовое, крупно- или мелкосерийное).
4. РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
Значение раскроя для экономии металла
Экономия металла и уменьшение отходов в холодной штамповке имеют весьма
важное значение, особенно в крупносерийном и массовом производстве, так как
при больших масштабах производства даже незначительная экономия металла на
одном изделии дает в итоге большую экономию.
Экономия металла в холодной штамповке достигается путем:
1) наиболее целесообразного раскроя листов на штучные заготовки или полосы
с наименьшими отходами;
2) наиболее экономного раскроя полос и расположения вырезаемых деталей
на полосе;
3) уменьшения потерь металла на перемычки;
4) применения так называемого безотходного и малоотходного раскроя;
5) повышения точности расчета размеров заготовок и уменьшения припусков
на обрезку;
6) использования отходов для изготовления Других деталей;
7) предупреждения брака штампуемых деталей, а также снижения нормы
потерь при отладке и установке штампов и т. п.
Раскрой листового металла
Раскрой листового металла на штучные заготовки и полосы является первой
операцией, связанной с потерями металла в виде обрезков и неиспользуемых отхо-
дов. При раскрое листов необходимо руководствоваться следующими правилами.
Г. Резку заготовок производить по тщательно разработанным раскройным
картам, учитывающим наиболее полное использование материала.
2. При резке крупных заготовок в серийном производстве применять комбини-
рованный раскрой при наилучшем использовании материала и соблюдении комплект-
ности заготовок.
3. Резку узких полос производить вдоль листа (если не требуется поперечного
раскроя), так как при этом из каждой полосы получается большое количество
деталей и уменьшается количество концевых отходов полосы.
4. Как правило, желательно резать широкие, а не узкие полосы (располагая
соответственно детали на полосе), так как при этом требуется меньшее количество
резов, а также меньшая величина подачи при штамповке; кроме того, обычно умень-
шаются потери на концевые отходы.
5. В массовом производстве крупных деталей заказывать специальные мерные
листы, кратные двум или более заготовкам.
6. В массовом производстве небольших деталей заменять листовой материал
холоднокатаной лентой.
7. Нарезать заготовки для деталей, подвергаемых гибке, желательно с учетом
направления волокон проката. Это правило зачастую выполняется без соблюдения
необходимого условия об экономном раскрое л нередко приводит к недопустимому
и неоправданному расходу материала. Следует помнить, что такой раскрой не дол-
жен приводить к увеличенному количеству отходов (это условие не распространяется
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
443
на твердые и малопластичные материалы). При штамповке пластичных металлов
правило учета направления волокон распространяется только на случай изгиба
с очень малым радиусом (г < 0,5S) и не распространяется на случаи изгиба с боль-
шими радиусами, которые преобладают в штамповочной практике. Если располо-
жение линии изгиба поперек волокон приводит к плохому использованию материала,
следует увеличить радиус изгиба и тогда соблюдение этого правила необязательно.
8. При резке на ножницах применять специальные устройства (регулируемый
упор), облегчающие настройку и повышающие точность реза.
Кроме резки полос на гильотинных ножницах, производится резка крупных
штучных заготовок прямолинейных очертаний (карточек) прямоугольной, трапе-
цеидальной, ромбовидной и треугольной формы (рис. 432). Указанная резка про-
Рис. 432. Резка штучных заготовок на гильотинных ножницах
изводится по заднему (рис. 432, а), переднему (рис. 432, б), дополнительному
(рис. 432, г) упорам, а также по их взаимным комбинациям (рис. 432, в, д, ё).
В специализированном массовом производстве, например при изготовлении
консервных банок, применяют специальные ножницы для фигурной резки полос
(рис. 433). Эти ножницы выполняют две операции: обрезают поперечные кромки
листа при помощи дисковых ножей и режут лист на фигурные полосы с помощью
вырубного пуансона и матрицы. Резка фигурных заготовок дает экономию металла
от 3 до 6%. Нарезанные фигурные полосы поступают на штамповочный автомат
с автоматической подачей полос.
В мелкосерийном производстве листы разрезаются на криволинейные заготовки
по разметке или по шаблонам на роликовых или вибрационных ножницах (рис. 434).
В массовом и крупносерийном производстве небольших деталей раскрой листов
на узкие полосы не представляет особых затруднений, так как большое количество
листов режется на полосы одинаковых размеров и отходы обычно невелики.
Значительно усложняется раскрой листов в серийном производстве крупно-
габаритных деталей, когда требуется разрезать несколько листов на небольшое
количество разнотипных заготовок. В данном случае должен быть применен метод
комбинированного раскроя, позволяющий получить наилучшее использование
материала при соблюдении заданной комплектности. Методика расчета и планиро-
вания наиболее рационального комбинированного раскроя листов на различные
заготовки при соблюдении их комплектности впервые разработана советскими уче-
ными [46] и применена на ряде заводов.
На рис. 435 изображен раскрой листов для двух прямоугольных деталей, осу-
ществленный указанным методом, причем деталь 1 требуется в количестве 12 шт.,
а деталь 2 — в количестве 6 шт. на комплект. Отход размером 220 X 1000 мм ис-
пользуется для других заказов.
444
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Рис. 433. Схема раскроя листов жести на фигурных
ножницах: а — однорядный раскрой; б — двухрядный
раскрой
Рис. 434. Формы заготовок, выре-
заемых по шаблонам на ролико-
вых и вибрационных ножницах
Рис. 435. Комбинированный раскрой листов при
соблюдении комплектности
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
445
Данный вариант раскроя является наиболее экономным из всех возможных.
Так, например, резка шести листов на деталь 1 будет неприемлемой, так как из
оставшегося седьмого листа не выкроить шесть деталей 2.
На рис. 436 изображен рациональный метод раскроя листов, в основу которого
положен принцип получения кратности числа штучных заготовок размерам листа,
Рис. 436. Рациональный метод раскроя листового металла
причем использованы плюсовые отклонения по его длине. На рис. 436 сверху при-
ведены существующие карты раскроя листа на заготовки деталей газовой плиты
(детали 1 и 2) с отходом 14—16%, а снизу — схема безотходного раскроя.
В случае раскроя листов на крупные полосы необходимо производить резку
с учетом кратности длины полосы размерам вырезаемой детали. Это позволяет исполь-
зовать некратный остаток на резку полос для других деталей, а не выкидывать его
вместе с неиспользуемыми концами полос.
Раскрой полосового материала в процессе штамповки
Различные способы раскроя‘полосового материала по экономичности и величине
технологических отходов могут быть разделены на три вида:
раскрой с отходами, когда вырезка происходит по всему контуру
Детали, а перемычка имеет замкнутую форму;
малоотходный раскрой, когда вырезается или отрезается только
часть контура детали, а в отход идет или перемычка между двумя вырезками, или
только боковая перемычка;
безотходный раскрой, когда вырезаемая деталь получается путем
прямолинейной или криволинейной отрезки без образования перемычек.
В данном случае подразумеваются технологические отходы, зависящие от типа
раскроя и способа штамповки данной детали. Отходы от пробивки отверстий или
окон, а также отходы в начале и конце полосы, влияющие на общий коэффициент
использования металла и норму его расхода, зависят исключительно от конструкции
Детали и не характеризуют самого способа раскроя. Эти отходы неизбежны и почти
неизменны при любом способе раскроя.
Для экономии металла основное значение имеют технологические отходы, за-
висящие от способа раскроя и определяющие его экономичность.
Применяемые на практике главнейшие способы раскроя могут быть также клас-
сифицированы по способу расположения вырезаемых деталей на полосе в соответ-
ствии с конфигурацией детали и сведены к основным типам, приведенным в
табл. 174 и 175.
446
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 174
Основные типы раскроя с отходами [НО]
Тип раскроя и эскиз Применение раскроя Способ подачи материала
Г [рямо] х ш 1|1и>~ 1 Для деталей простой геометри- ческой формы (прямоугольной, круглой, квадратной) Ручная или ав- томатическая по- дача
Наклонный ив Для деталей Г-образной или другой сложной конфигурации, которые при прямом расположе- нии дают большие отходы металла
Встречный Для деталей Т-, П-, Ш-образной конфигурации, которые при пря- мом и наклонном расположении дают большие отходы
КомбИ! 1ированный ЖМ Для двух различных деталей, одинаковых по толщине и марке металла, в крупносерийном и мас- совом производстве Автоматическая подача
А 1ногорядный Для деталей небольших разме- ров в крупносерийном и массовом производстве Ручная, чаще автоматическая подача
С вырезкой перемычек ИО Для мелких и-узких деталей (ча- совые стрелки и подобные детали) или для последовательной вытяж- ки в ленте при крупносерийном и массовом производстве
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
447
Таблица 175
Основные типы малоотходных и безотходных раскроев [НО]
Тип раскроя и эскиз Применение раскроя Способ подачи материала
Прямой Для деталей прямоугольной или трапецеидальной конфигурации Ручная подача до упора (воз- можно по 2 шт. за один ход пресса)
4 4- ! 5 *1 1 3
Наклонный 1ивариант Для деталей Г-образной или другой конфигурации, допускаю- щих небольшие дефекты контура
1 2“ ваоиант
Встречный Для дета лей Т-, П-, Ш-образной конфигурации, допускающих не- большие дефекты контура Ручная или ав- томатическая по- дача (по 2 шт. за один ход пресса)
-Ф i -ф -Ф- 1 IgUffr 1 V//7W/7A ~9~' 1 J
Комбинированный к Для двух различных деталей, взаимовписывающихся по конфи- гурации (шарнирные петли и т. п.)
гп -J^U. 1.
Многорядный ' Для деталей прямоугольной, квадратной или шестигранной конфигурации небольших разме- ров в крупносерийном и массовом производстве Ручная или ав- томатическая по- дача (по не- скольку штук за один ход пресса)
1
С вырезкой перемычек • Для деталей удлиненной формы, изготовляемых из мерной полосы или ленты, без обрезки вдоль длинных сторон Ручная подача до упора
448
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Особый тип раскроя, совмещающий штамповку по нескольку штук за один
ход пресса, с прямым или наклонным расположением вырезок применяется при
однорядной последовательно-паралллельной штам-
повке узких деталей (рис. 437 и 438) [ПО].
Рис. 437. Однорядная последовательно-параллельная штамповка по две
детали одновременно
Этот способ состоит в однорядном расположении по длине полосы нескольких
вырезаемых и стольких же пробивных пуансонов, с определенными интервалами
между ними (табл. 176) во избежание пропусков в ленте или вторичного попадания
пуансонов в уже пробитые окна.
Таблица 176
Интервалы между пуансонами при различной кратности штамповки
Кратность штамповки Шаг подачи Расстояние между осями
вырезных пуансонов пробивных пуансонов вырезных и про- бивных пуансонов
Двухкратная 2h з/г З/г
Трехкратная 3h 2/г 2/г 2/г
Четырехкратная З/г З/г
Пятикратная bh 2/г 2/г
Примечание, h — шаг раскроя, равный сумме ширины детали и перемычки.
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
449
Цифрами на рис. 437 и 438 указаны последовательность выполнения операций
и положение пуансонов. В начале полосы получается по одной детали без пробитых
План матрицы
Рис. 438. Однорядная последовательно-пар аллельная штамповка по три
детали одновременно
На рис. 439 изображена схема последовательно-параллельной штамповки перьев
по 4 шт. за каждый рабочий ход (вместо 2 шт. при обычной двухрядной последова-
тельной штамповке).
Внедрение этого способа штамповки позволило увеличить производительность
каждого пресса с 95 до 190 тыс. шт. в смену.
Шаг раскроя -10,5 Шаг подачи
Рис. 439. Последовательно-параллельная штамповка перьев по 4 шт. за каждый ход пресса
Оценку экономичности того или иного типа раскроя следует производить по-
средством коэффициента раскроя
Хр = -^.100%.
где fQ — площадь поверхности детали (включая мелкие неиспользуемые отверстия);
h — шаг вырубки (раскроя);
В — ширина полосы;
п — количество рядов раскроя.
15 ‘ Зак. 511
450
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Наиболее экономичным будет раскрой с наибольшим значением Кр или с воз-
можно меньшей величиной Bh (площадь заготовки, приходящаяся на одну деталь).
В случае одновременной вырезки двух различных деталей вместо площади f0
берется сумма площадей обеих деталей f j + /2. Это относится и к случаю вырезки
двух деталей за счет использования внутреннего отверстия одной из них (пластины
статора и ротора электродвигателей и т. п.).
85
£
§
90
°/о
'0,050
0JD
t
\005D
\01 D
0,0110
'0,020
—0,0250
0,0330
80
65
во
0
5 Ю 15
Число рядов в полосе
20
Рис.
440 Зависимость коэффициента использования металла
при многорядной вырубке
Однако коэффициент не дает полного представления об общей величине
полезного использования металла. Последняя определяется общим коэффициентом
использования металла /Cw. При штамповке из полосы или ленты
К« = 7^*100%,
где
f — площадь детали без отверстий;
п — количество фактических деталей, получаемых из полосы, с учетом неис-
пользуемых концевых отходов;
L — длина полосы или ленты;
В — ширина полосы или ленты.
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
451
Если концевые отходы отсутствуют, то
“"Т "
В случае листовой заготовки или резки листа на полосы для одинаковых деталей
Ku = f£-100%,
где т — количество деталей, получаемых из листа, с учетом неиспользуемых конце-
вых отходов каждой полосы и отходов при резке листа на полосы;
А — длина листа;
С — ширина листа.
Если лист раскраивается на полосы для двух или нескольких различных деталей,
то общий коэффициент использования металла определяется следующим образом:
Ки ~ fim, + f2m, + + ML». iooo/0.
2ЧС * *
На рис. 440 приведена зависимость коэффициента использования металла при
многорядной вырубке круглых заготовок и шахматном способе раскроя. Коэффи-
циент использования металла увеличивается при увеличении числа рядов вырубки
и при уменьшении величины перемычки.
Как видно из рис. 440, значительное увеличение коэффициента использования
металла наблюдается при увеличении числа рядов до 7. Дальнейшее увеличение
числа рядов дает сравнительно небольшую экономию металла.
Величина перемычек выбирается в зависимости от толщины штампуемого ме-
талла, как указано ниже.
Величина перемычек и применение безотходного и малоотходного раскроя
Экономичность раскроя в значительной степени зависит от правильной величины
перемычек. Основное назначение перемычек — компенсировать погрешности подачи
материала и фиксации его в штампе с тем, чтобы обеспечить полную вырезку детали
по всему контуру и предотвратить получение бракованных деталей. Кроме того,
перемычки должны обладать достаточной прочностью и жесткостью, необходимой
для подачи материала.
Следовательно, величина перемычек зависит от следующих факторов: 1) тол-
щины и твердости материала; 2) размеров и конфигурации деталей; 3) типа раскроя
(прямой, встречный и т. п.); 4) способа подачи полосы (с боковым прижимом или
без него); 5) типа упора (неподвижный, подвижный, шаговый нож, ловители).
Уменьшение величины перемычек является весьма эффективным мероприятием,
так как перемычки представляют собой потерю металла в отход. Величина этой по-
тери зависит от сложности конфигурации и толщины детали и достигает иногда
40—50%. Особенно велики потери на перемычки при вырубке толстолистовых де-
талей, так как для толстых материалов применяются более широкие перемычки,
дающие увеличение отходов пропорциональна увеличению толщины и ширины
перемычек.
Уменьшение величины перемычек может быть достигнуто различными способами,
например, применением бокового прижима полосы, в результате чего величина бо-
ковой перемычки может быть взята меньшей, или путем точной фиксации ленты ло-
вителями. В табл. 1?7 приведены проверенные в массовом производстве величины
перемычек для основных случаев вырезки (рис. 441).
При применении клещевой автоматической подачи материала величина пере-
мычек может быть уменьшена на 10—20%, а при работе с крючковой подачей — уве-
личена на 10% по сравнению с данными табл. 177.
♦ -
452
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
При многооперационной последовательной вытяжке в ленте величины пере-
мычек берутся несколько большими. Расстояние между надрезами или ширина вы-
Рис. 441. Перемычки при вырезке (к табл. 177)
резных перемычек обычно берется 1,5—2,5 мм. Величины боковых перемычек при
последовательной вытяжке в ленте приведены в табл. 178.
Таблица 177
Наименьшая величина перемычек
Толщина материала в мм Перемычки в мм Толщина материала в мм Перемычки в мм
а и b О1 и bi а и b at и bi
0,3 1,4 2,3 4,0 2,5 3,5
0,5 1,0 5,0 3,0 4,0
1,0 1,2 2,0^ 6,0 3,5 4,5
1,5 1,4 2,2 7,0 4,0 5,0
2,0 1,6 2,5 8,0 4,5 . 5,5
2,5 1,8 2,8 9,0 5,0 6,0
3,0 2,0 3,0 10,0 5,5 6,5
3,5 2,2 3,2
Обозначения:
а — перемычка между вырезами для небольших деталей простой кон-
фигурации (рис. 441, /);
аг — перемычка между вырезами для больших деталей или деталей
сложной конфигурации (рис. 441, //);
b — боковая перемычка при работе с боковым прижимом полосы;
Ьг — то же при работе без бокового прижима.
Таблица 178
Величина боковых перемычек при последовательной вытяжке в ленте
Размеры заготовок в мм Величина перемычек в мм при вытяжке
в целой ленте с надрезами заготовки
До 10 - 1—1,5 1,5—2
10—30 1,5—2 2—2,5
Свыше 30 2—2,5 • 3—3,5
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
453
На рис. 442 показаны типы раскроя и надрезов при многооперационной
последовательной штамповке (гибке и вытяжке) в ленте.
Рис. 442. Типы раскроя и надрезов при последовательной штамповке в ленте различ-
ных деталей: а — для последовательной гибки; б — для последовательной вытяжки
Указанные в табл. 177 величины перемычек не относятся к штамповке на спе-
циальных автоматах горизонтального типа. На «этих автоматах применяется
f-я операция 2-я операция 3-я операция 4-я операция 5-я операция
б)
1-я операция 2-я операция 3-я операция ь-я операция
——55 ——55 —-ч—55 —-
ю)
Рис. 443. «Цепочечный» метод раскроя при штамповке на специальных штам-
повочных автоматах
цепочечный способ раскроя (рис. 443), дающий обычно большие отходы мате-
риала, что является существенным
В табл. 179 указана ширина кромки,
срезаемой боковым шаговым ножом. Она
должна быть больше погрешности резки
полос или допусков по ширине ленты. Сле-
дует, по возможности, отказаться от приме-
нения бокового шагового ножа как способа
ограничения подачи материала, так как по-
лучаемое при этом увеличение производи-
тельности связано с излишней потерей
металла.
Боковые шаговые ножи следует при-
менять в трех случаях:
1) когда они не только являются спо-
собом ограничения подачи материала, но
одновременно производят фигурную об-
резку бокового контура детали;
недостатком
этого метода штамповки.
Таблица 179
Ширина кромки,
срезаемой боковым ножом
Толщина материала в мм Ширина кромки в мм
До 1 1,5
1,5—2,5 2,0
2,5—3,5 2,5
454
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2) когда нельзя применить другой тип упора, например, в некоторых случаях
малоотходной штамповки;
3) когда боковой нож можно расположить в отходе полосы (рис. 444),
так как в этом случае не требуется увеличения ее ширины. Эта конструкция
случае достаточно жесткого отхода.
В большинстве случаев вместо боко-
в
применима
йоповой прижим
Рис. 444. Расположение шагового ножа
в отходе полосы
вых шаговых ножей могут быть применены
другие типы упоров (автоматический,
полуавтоматический или упор в виде боко-
вой защелки, фиксирующей по угловой
зарубке).
При многооперационной последова-
тельной вытяжке в ленте применение боко-
вых шаговых ножей также не вызывается
необходимостью, так как полученная
на первых переходах сферическая выпук-
лость в ленте позволяет центрировать ее
по гнездам матриц следующих переходов,
пока лента не дойдет до постоянного упора.
Наибольшее значение для экономии
металла имеет широкое применение без-
отходного и малоотходного раскроя, или, как принято говорить, безотходной и мало-
отходной штамповки. До недавнего времени эти способы штамповки применялись
главным образом при изготовлении грубых деталей из сравнительно толстого ма-
териала в дорожном и сельскохозяйственном машиностроении, в вагоностроении,
в производстве скобяных изделий и т. п. Поэтому создалось ошибочное представление,
что для более точных деталей или деталей, изготовляемых из более тонкого материала,
эти способы штамповки неприменимы.
Рис. 445. Пример перехода
на безотходную штамповку
Опыт передовых заводов Советского Союза по экономии металла показал, что
способы безотходной и малоотходной штамповки с успехом применимы в электро-
технической и радиотехнической промышленности, приборостроении и аппарато-
строении, где они обеспечивают точность контура в пределах 7-го, а иногда и 5-го
класса.
На рис. 445 изображен пример перехода с обычной на безотходную штамповку
при незначительном изменении конфигурации’детали. Полученная экономия ма-
териала составляет 29%. При этом применена штамповка с двухшаговой подачей,
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
455
позволяющая получать по две детали за каждый ход пресса; одна из них вырубается
на провал, а вторая отрезается и удаляется по наклонному скосу матрицы.
Недостатком штамповки с двухшаговой подачей является приподнимание отре-
заемой детали, в результате чего получается различный характер поверхности среза
Рис. 446. Изменение схемы малоотходного штампа для устранения дефек-
тов: а — старый способ; -б — новый способ
у вырубаемой и отрезаемой детали, так как у отрезаемой детали образуется скос
(рис. 446, а). Поэтому отрезаемая деталь получается по ширине несколько больше
вырубаемой детали. На рис. 446, б изображен способ, устраняющий этот недостаток
а)
Рис. 447. Последовательная малоотходная штамповка
квадратных (а) и шестигранных (б) гаек по 6 шт.
одновременно
путем переноса одной пары пробивных пуансонов на отрезаемую деталь, вследствие
чего она не может приподняться при отрезке.
На рис. 447 приведены схемы малоотходной последовательной штамповки мел-
ких квадратных и шестигранных гаек по 6 шт. за каждый ход пресса при двухшаго-
вой подаче, причем четыре гайки вырубаются на провал, а две остаются на поверх-
ности штампа.
456
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
На рис. 448 показана схема последовательной штамповки по 6 шт. Ш-образных
и 6 шт. замыкающих пластин трансформатора за каждый ход пресса. Продольная
разрезка и боковая обрезка производятся подающими роликами, встроенными
в конструкцию штампа.
Определение ширины полосы
Величины боковых перемычек, указанные в табл. 177, являются приближен-
ными, так как в действительности они зависят не только от способа работы (с боко-
вым прижимом или без него), но и от допусков по ширине полосы.
Подсчет номинальной ширины полосы производят исходя из условия сохранения
минимально необходимой боковой перемычки (Ь) при различных способах подачи
и различных допусках по ширине полосы.
Рис. 449. Схема для подсчета номинальной ширины полосы: а — штамповка с боко-
вым прижимом; б — штамповка без бокового прижима
На рис. 449 изображены схемы к подсчету номинальной ширины полосы для
штамповки с боковым прижимом и без бокового прижима при минусовом направле-
нии допуска по ширине ленты.
Расчетные формулы для определения номинальной ширины полосы и просвета
между направляющими штампами приведены в табл. 180.
При работе с боковым прижимом номинальная ширина полосы получается
меньше, чем при работе без бокового прижима, на сумму величины гарантийного
зазора и допуска на ширину полосы. Для массового производства это имеет и эконо-
мическое значение, так как дает существенную экономию материала.
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
457
Таблица 180
Формулы для подсчета номинальной ширины полосы
Способ подачи Номинальная ширина полосы Просвет между направляющими штампа
С боковым прижимом полосы (рис. 449, а) Без бокового прижи- ма полосы (рис. 449, б) В = D + 2Ь + Аш В = D 2 (b Лш) -|- 2 A — B-\-z~D-\- 2b “Г + &ui + 2 A — B-\-z = D-\-2x X (b + z)
Обозначения: В — номинальная ширина полосы; А — просвет между направляющими штампа; D — размер вырезаемой детали (поперек полосы); b — наименьшая величина боковой’ перемычки; z — гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возмож- ной шириной полосы; — односторонний (минусовый) допуск на ширину полосы.
При автоматической валковой подаче боковые прижимы не применяются, так
как боковое трение вызывает торможение и проскальзывание ленты, вследствие чего
нарушается подача материала.
Для материалов толщиной менее 0,3 мм боковые прижимы ^не применяются.
Основные правила подсчета номинальной ширины полосы:
1) номинальная ширина полосы зависит от величины допуска, включая послед-
ний в виде прибавки к ширине;
2) при штамповке с боковым прижимом номинальная ширина полосы не зави-
сит от величины гарантийного зазора г, что позволяет применить ленты или полосы
менее точные по ширине;
3) при штамповке без бокового прижима номинальная ширина полосы зависит
от величины зазора z, который должен быть выдержан в возможно меньших пре-
делах, иначе может произойти выход контура вырезки за край полосы.
В табл. 181 приводятся значения отдельных величин, входящих в формулы для
подсчета ширины полосы. В табл. 182 и 183 приведены допуски на стальную ленту
холодной прокатки по ГОСТу 503—41 и ГОСТу 2284—43, а в табл. 184 — допуски
на ширину полос, нарезанных на гильотинных ножницах.
Таблица 181
Величина гарантийного зазора при штамповке без бокового
прижима полосы
Ширина полосы в мм Величина зазора в мм в зависимости от типа раскроя
Однорядный | Встречный
До 100 0,5—1,0 1,5—2
Свыше 100 1,0—1,5 2—3
При мечание. При однорядном типе раскроя большие значения — для
большей толщины материала.
458
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 182 .
Допуски на ширину стальной низкоуглеродистой обрезной ленты
холодной прокатки (по ГОСТу 503—41)
Толщина в мм Допуски на ширину ленты (~Дш) в мм
для ленты нормальной точности Н шириной для ленты повышенной точности ВШ и В шириной
до 100 свыше 100 до 100 свыше 100
0,05—0,5 0,3 0,5 0,15 0,25
0,55—1,0 0,4 0,6 0,3 0,04
Свыше 1,0 0,6 0,8 0,4 0,6
Таблица 184
Таблица 183
Допуски на ширину обрезной ленты
из конструкционной стали
(по ГОСТу 2284—43)
Допуски на ширину полос,
нарезанных на гильотинных ножницах
Толщина в мм Допуски на ширину ленты Дщ) в мм
нормаль- ной точ- ности повышен- ной точ- ности
0,1—0,5 0,3 0,2
0,5—1,0 0,4 0,3
Свыше 1,0 0,6 0,4
Ширина полосы в мм Допуски в мм (—) в зави- симости от толщины материала в мм
До 1 1-2 2-3 2—5
До 100 0,6 0,8 1,2 2,0
Свыше 100 0,8 1,2 2,0 3,0
Необрезную ленту можно применять в штампах с боковым прижимом или при
заведомо увеличенных боковых перемычках.
Полученные результаты подсчета ширины полосы следует округлять до 0,5
или 1 мм в большую сторону.
Использование отходов и другие методы экономии металла
В борьбе за экономию металла большое значение имеет использование отходов
для изготовления более мелких деталей. Это позволяет отказаться от заказа листо-
вого металла на эти детали и значительно повышает общий коэффициент использо-
вания металла на производстве.
На рис. 450, а, б показано изменение конфигурации зубчатого колеса велосипеда
ГАЗ. Это позволило использовать отходы от вырезанных окон в качестве заго-
товок для штамповки крышки игольчатого подшипника (рис. 450, в).
На рис. 451 показана схема комбинированного малоотходного раскроя двух
деталей трансформаторной катушки, причем для детали 2 используется отход от
вырезаемого окна детали 1.
На рис. 452 приведено использование технологических отходов от диска авто-
мобильного колеса (ГАЗ) для изготовления нескольких деталей (рис. 452, а — г).
РАСКРОЙ МАТЕРИАЛА И ВЕЛИЧИНА ПЕРЕМЫЧЕК
459
Рис. 450. Изменение конфигурации ведущей зубчатки вело-
сипеда
Рис. 451. Комбинированный малоотходный раскрой с исполь-
зованием отхода для изготовления другой детали
460
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В некоторых случаях для использования этих отходов была несколько увели-
чена толщина штампуемых деталей.
Особенно эффективно использование отходов в производстве, имеющем крупно-
габаритные отходы листового металла. Так как иногда отходы получаются деформи-
рованными, то на некоторых заводах их подвергают предварительной правке на
специальных вальцах. Хотя производительность при штамповке отходов сни-
жается, но стоимость сэкономленного материала покрывает излишние трудовые
затраты.
Заслуживает большого внимания опыт ряда заводов по прокатке полосовых
отходов на меньшую толщину. Это позволяет более широко и полноценно исполь-
зовать отходы и значительно увеличивает коэффициент использования металла.
Рис. 452. Использование технологических отходов для изготовления других
деталей
Нередко в массовом производстве получается излишний расход металла вслед-
ствие применения стандартной ленты завышенной ширины. В том случае, когда
стандартная ширина ленты (интервалы 3 и 5 мм) приводит к излишнему расходу
металла, следует заказывать мерную ленту нестандартной ширины.
В автомобильном производстве при изготовлении кузовных (облицовочных)
деталей применяют определенные методы, дающие значительную экономик? металла.
Эти методы следующие:
1) изменение формы вытяжки и линии прижима, позволяющее уменьшить глу-
бину вытяжки, а следовательно, и расход металла при сохранении пространственной
формы изделия;
2) уменьшение размеров вытягиваемых заготовок путем применения ступен-
чатых вытяжных ребер, расположенных у вытяжной кромки матрицы;
3) уменьшение глубины вытяжки путем максимального приближения линии
обрезки к поверхности прижима, а также путем оставления части борта в плоском
фланце с последующей отбортовкой;
4) использование деформированных отходов, а также материала лопнувших
или забракованных деталей.
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
461
5. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Приступая к построению процессов штамповки, следует сразу же решить основ-
ные технологические вопросы — установить характер, количество, последователь-
ность и совмещенность операций холодной штамповки.
Характер операций определяется в основном геометрической формой и конфи-
гурацией штампуемых деталей, состоянием их поверхности (гладкая или рельефная),
наличием вырезов или отверстий и т. п.
Количество и последовательность операций определяются конфигурацией и
сочетанием конструктивных элементов детали, требуемой точностью и необходи-
мостью соблюдения баз обработки.
Многообразие встречающихся на практике конфигураций и различных соче-
таний конструктивных элементов вместе с разнообразными техническими требо-
ваниями и экономическими предпосылками не позволяет установить типовое решение,
применимое для любого случая. Поэтому могут быть даны лишь следующие общие
указания.
1. Как правило, необходимо стремиться, к наименьшему количеству операций
и увеличению их производительности. Исключением может быть штамповка в мелко-
серийном производстве в том случае, если уменьшение количества операций приво-
дит к необходимости изготовления сложных дорогостоящих штампов.
2. При штамповке плоских деталей с большим количеством близко располо-
женных отверстий целесообразно производить пробивку отверстий рядами; пробивку
большого числа боковых отверстий на вытянутых изделиях группами с автомати-
ческим поворотом изделия — за несколько ходов пресса, но с применением простых
и стойких штампов; пробивку ряда боковых отверстий в крупных деталях — за
одну операцию клиновым штампом.
3. В ряде случаев последовательность операций зависит от требуемой точности
отдельных элементов изделия. Так, например, при изготовлении изогнутой детали
с отверстиями, в случае невысокой точности положения отверстий относительно
базы, пробивку их следует производить в плоской заготовке, в случае же высокой
точности, превышающей погрешности при гибке, пробивку отверстий, как правило,
следует производить после гибки.
4. При изготовлении сложно изогнутых деталей замкнутой или полузамкнутой
конфигурации количество операций гибки и их совмещенность зависят от конфигу-
рации детали, требуемой точности и экономической целесообразности применения
дорогих сложногибочных (клиновых, шарнирных и т. п.) штампов.
5. Количество последовательных операций вытяжки зависит от относительной
глубины детали и определяется общеизвестными методами по оптимальной величине
коэффициентов вытяжки (см. табл. 64).
6. В большинстве случаев после глубокой вытяжки необходимо производить
обрезку края детали так же, как и после холодного выдавливания.
7. При повышенных требованиях к геометрической форме плоских деталей
следует предусматривать их правку в штампах.
8. Для деталей, требующих повышенной чистоты поверхности среза, необхо-
димо предусматривать зачистку после вырубки или чистовую вырубку.
9. При изготовлении полых деталей с фланцем, но без дна следует отдать пред-
почтение операции отбортовки перед вытяжкой. В случае высокой стенки борта
желательно применить неглубокую вытяжку с последующей пробивкой и отбортов-
кой дна или отбортовку с утонением стенок.
10. При изготовлении полых или гнутых деталей с острым углом вместо закруг-
ления необходимо после вытяжки или гибки применить операцию калибровки.
Наиболее сложным вопросом, возникающим перед технологом при разработке
технологических процессов холодной штамповки, является вопрос о степени
совмещенности операций, т. е. о том, применять ли сложные и дорогие
комбинированные штампы, выполняющие сразу несколько операций, или приме-
нять раздельную пооперационную штамповку простыми и более дешевыми штампами.
462
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 185
Преимущества и недостатки штампов совмещенного и последовательного типов
Показатель Характеристика штампов
совмещенного типа последовательного типа
Точность штам- повки Повышенная и средняя точность (3—5-й классы) Средняя и пониженная точность (5—8-й классы)
Качество вы- рубленных деталей Отсутствие погнутости, лучший срез благодаря при- жиму материала. Одновре- менная правка Погнутость (выворачи- вание) небольших деталей, требующая применения операции правки
Наибольшие раз- меры деталей и средний диапазон толщины Свыше 3000 мм при тол- щине до 5 мм (диапазон толщин от 0,05 до 6—8 мм) Вытяжные — до 250 мм с диапазоном толщин от 0,2 до 3 мм\ разделительные и гибочные — до 500 мм, тол- щиной до 10 мм
Производитель- ность штамповки Меньшая производитель- ность вследствие выбра- сывания деталей на поверх- ность штампа и необходи- мости их удаления (ручного или механического) Повышенная производи- тельность благодаря авто- матической передаче заго- товки с операции на опера- цию и автоматическому уда- лению деталей
Работа на быстро- ходных прессах- автоматах Не рекомендуется вслед- ствие расстройства пружин- но-буферной системы Возможна работа на бы- строходных прессах с чис- лом ходов 400 в мин и выше'
Безопасность ра- боты Небезопасна ввиду введе- ния рук в рабочую зону штампа; требует принятия мер по технике безопасно- сти Более безопасна, так как исключено введение рук в рабочую зону штампа
Применение мно- горядного способа штамповки Применяется сравнитель- но редко для изготовления плоских, гнутых и полых деталей Широко применяется для изготовления плоских, гну- тых и полых деталей не- больших размеров
Трудоемкость и стоимость изготовле- ния штампов Для вырубки деталей сложной конфигурации меньше, чем стоимость по- следовательных штампов Для вырубки деталей простой конфигурации меньше, чем стоимость сов- мещенных штампов
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
463
При изготовлении очень мелких деталей целесообразно применять комбиниро-
ванные штампы, дающие полностью законченные детали, так как пооперационная
штамповка с установкой заготовок вручную пинцетом недостаточно производи-
тельна и небезопасна. Сложные комбинированные штампы оказываются целесооб-
разными и в случае штамповки весьма крупных деталей, так как один крупный
совмещенный штамп обходится дешевле, чем два таких же крупных однооперацион-
ных штампа.
В большинстве остальных случаев, при соблюдении всех требований технологи-
ческого характера, изготовление штампованных деталей может быть осуществлено
различными технологическими способами и вариантами технологического процесса.
Наиболее рациональным вариантом будет тот, который обеспечивает наимень-
шую себестоимость деталей и является наивыгоднейшим с экономической точки зре-
ния. Следовательно, вопросы экономической целесообразности имеют решающее
значение при выборе технологического процесса и типа штампа.
На практике иногда возникают затруднения при выборе типа штампа совме-
щенного или последовательного действия. Оба типа штампов, как и сами способы
штамповки, имеют достоинства и недостатки, непосредственно отражающиеся на
качестве, точности и стоимости детали. Каждый из этих способов штамповки имеет
свою область применения и определенные ограничения как технологического, так
и экономического характера.
В табл. 185 приведены характеристики штампов совмещенного и последователь-
ного типов. В табл. 186 даны общие указания по выбору штампа совмещенного или
последовательного типа в крупносерийном и массовом производстве.
Таблица 186
Выбор типа комбинированного штампа
Степень точности деталей Размеры деталей в мм
крупные (300—1000) средние (50—200) мелкие (до 50)
Повышенная (3— 4-й классы) Совмещен- ный штамп Совмещенный штамп Совмещенный штамп, иногда по- следовательный, с калибровкой
Средняя (5-й класс) То же Совмещенный или последовательный штамп Последовательный штамп
Пониженная (7— 8-й классы) — Поел едовател ьный штамп То же
В массовом производстве мелких деталей, обычно не требующих большой
точности, штампы последовательного типа получили широкое применение,
так как они обеспечивают максимальную производительность производственных
процессов.
При этом в целях значительного увеличения производителы!ости и экономии
металла широко применяются многорядные последовательные штампы, имеющие 2,
3, 5, 7, 9 или 11 рядов и выпускающие за каждый ход пресса такое же количество
готовых деталей. Возможность применения многорядной последовательной штам-
повки мелких деталей определяется главным образом масштабами производства
464
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
и экономической целесообразностью. Последняя устанавливается путем нахождения
наименьшего количества деталей, при котором увеличение затрат на многорядные
штампы покрывается экономией на себестоимости деталей.
Необходимо указать, что при многорядной штамповке стоимость штампов воз-
растает меньше, чем кратность штамповки; так, например, для мелких деталей
существуют соотношения между стоимостью различных штампов, приведенные
в табл. 187. Стоимость однорядного штампа условно принята равной 1.
Таблица 187
Соотношения между стоимостью штампов
Тип штампа Форма деталей
простая сложная
Однорядный 1 1
Трехрядный 1,5-1,7 1,8—2,4
Пятирядный 1,8-2,2 2,5—3,5
Это обстоятельство значительно увеличивает эффективность применения много-
рядных последовательных штампов в крупносерийном производстве.
В результате решения указанных выше технологических вопросов выявляется
технологическая схема штампа, которая должна отражать:
1) тип штампа в соответствии с характером производимых деформаций;
2) количество одновременно выполняемых операций или переходов (совмещен-
ность операций);
3) способ выполнения операций по времени (последовательно или параллельно);
4) количество одновременно штампуемых деталей;
5) схему расположения рабочих частей штампа;
6) способ подачи и фиксации материала или заготовки в штампе;
7) способ удаления деталей и отходов.
Технологическая схема штампа является заданием для его конструирования.
6. ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕЛКОСЕРИЙНОМ И ОПЫТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Холодная штамповка, применявшаяся вначале только в крупносерийном и
массовом производстве, в настоящее время получила широкое распространение
в мелкосерийном производстве, в серийном производстве с неустойчивой, часто изме-
няемой конструкцией деталей и даже при изготовлении опытных изделий. Это стало
возможным лишь в результате применения простых и дешевых штампов и внедрения
групповых методов штамповки.
Внедрение холодной штамповки в мелкосерийном производстве взамен мало-
производительной ручной обработки приводит к значительному экономическому
эффекту, заключающемуся в резком снижении трудоемкости по сравнению с ручной
обработкой деталей (в 5—6 раз), в уменьшении расхода материала и снижения
веса штампуемых деталей и в увеличении производительности и снижении себестои-
мости деталей.
В настоящее время нет достаточной четкости в вопросах терминологии группо-
вых методов холодной штамповки и групповой штамповой оснастки. Необходимо
разграничить эти понятия.
В соответствии с научными основами групповой технологии обработки на ме-
таллорежущих станках, разработанными лауреатом Ленинской премии С. П. Ми-
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
465
Рис. 453. Последовательность штамповки
трех деталей по элементам контура
трофановым [74], групповые технологические методы характеризуются обработкой
ряда геометрически родственных деталей на одном и том же оборудовании 41ри при-
менении одной и той же оснастки и рабочего инструмёнта, с небольшой подналадкой
применительно к изготовлению данной конкретной детали.
Групповая технология предусматривает работу по единому технологическому
процессу, разработанному на группу деталей, объединяемых общими конструктивно-
технологическими признаками.
Применительно к процессам холодной штамповки к групповым технологическим
методам штамповки должны быть отнесены:
штамповка на универсальных штампах, предназначенных для изготовления
различных однотипных деталей разных размеров. При переходе на изготовление
другой детали универсальные штампы тре-
буют несложной регулировки (перемеще-
ния) упора или фиксатора, или поворота
рабочих частей штампа;
штамповка по элементам на универ-
сальных быстропереналаживаемых штам-
пах.
Универсальные штампы первого типа
давно и широко применяются в серийном
и мелкосерийном производстве и предназ-
начены для отрезки, пробивки, надрезки,
обрезки и гибки деталей, различающихся
своими размерами. В большинстве случаев
на этих штампах изготовляют детали из
полосы, ленты, прутка и профильных заго-
товок. Универсальные штампы этого типа
достаточно подробно освещены в литера-
туре [180, 191].
Метод штамповки по элементам, раз-
работанный заслуженным изобретателем
РСФСР В. М. Богдановым [7], заключает-
ся в том, что контур штампуемой детали
расчленяется на простейшие элементы (прямые участки, закругления, пазы, скосы,
отверстия и т. п.), выполняемые на заготовке последовательно при помощи набора
различных универсальных штампов, каждый из которых может штамповать или
один, или группу элементов контура.
Необходима предварительная нормализация элементов геометрических форм
деталей, объединенных в соответствующие группы.
На рис. 453 приведена последовательность штамповки трех различных деталей
по элементам контура на одних и тех же универсальных штампах.
На рис. 454 показан пример штамповки детали по элементам контура на уни-
версальных штампах.
На рис. 455 приведены плоские детали, штампуемые по элементам на восьми
универсальных штампах.
На рис. 456 показаны гнутые детали, полученные гибкой на универсальных
штампах.
Этот метод штамповки нашел широкое применение в опытном и мелкосерийном
производстве, когда подлежит изготовлению большое количество разнотипных
деталей малыми сериями (от нескольких штук до нескольких сотен штук). Достоин-
ство данного метода штамповки состоит в том, что он заменил полукустарные и весьма
трудоемкие слесарные операции более производительными механизированными
приемами работы при помощи универсальных штампов.
В мелкосерийном производстве штамповка по элементам контура универсаль-
ными штампами позволяет отказаться от изготовления ряда специальных штампов,
что дает большую экономию и значительно сокращает сроки подготовки произ-
водства.
466
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Пробивка двух отверстий Пробивка паза
Рис. 454. Пример штамповки деталей по элементам контура
Рис. 455. Детали,- штампуемые по элементам на восьми универсальных
штампах
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
467
В случае изменения размеров деталей вместо переделки штампов требуется лишь
переналадка универсальных штампов.
На основе анализа конструктивных форм деталей приборостроения установлен
следующий набор универсальных штампов:
1) для отрезки и вырезки деталей с прямолинейным контуром;
2) для обрезки деталей по радиусу;
Рис. 456. Гнутые детали, отштампованные на универсальных штампах
3) для обрезки прямого угла по радиусу;
4) для пробивки отверстий;
5) для прорезки П-образных пазов;
6) штамп со сменными пакетами для обработки различных элементов;
7) штамп со сменными пакетами для пробивки отверстий;
8) гибочный универсальный;
9) для гибки хомутиков.
Штампы имеют направляющие и упоры, передвигаемые посредством микро-
винтов и устанавливаемые в различных положениях относительно рабочих частей
штампов по нониусам и шкалам.
Особенностью метода В. М. Богданова является также то, что за каждым из
универсальных штампов закрепляется отдельный настольный пресс давлением от
4 до 7 тс. Таким образом создается линия настольных прессов с готовым к работе
набором универсальных штампов (рис. 457).
468
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Главным достоинством метода штамповки по элементам является возможность
освоения новых деталей без какой-либо технологической подготовки. Этот метод
успешно применяется на ряде заводов с мелкосерийным производством. Количество
наименований изготовляемых деталей составляет несколько тысяч.
Рис. 457. Линия настольных прессов с универсальными штампами:
о — ножницы ручные; 1 — штамп для обрезки деталей с прямолинейным контуром; 2 —
штамп для обрезки по радиусу; 3 — штамп для обрезки прямых углов по радиусу; 4 — штамп
для пробивки отверстий; 5 — штамп для вырубки открытых пазов; 6 — штамп для вырубки
шайб; 7, 8, 9 — штампы со сменными пакетами для вырубки различных элементов; 10, 11 —
штампы гибочные; 12 — штамп для гибки хомутиков
На рис. 458 показан универсальный штамп для штамповки по элементам кон- •
тура крупногабаритных деталей.
Дальнейшим развитием метода поэлементной штамповки В. М. Богданова
явилась разработка А. М. Румянцевым способа полуавтоматической штамповки по
Рис. 458. Универсальный штамп для штамповки по элемен-
там крупногабаритных деталей
элементам в полосе мелких деталей радиоэлектронной промышленности [117].
При этом способе штампозка отверстий или других элементов происходит в полосе,
которая автоматически передвигается особым устройством на заданный шаг подачи.
По окончании пробивки отверстий в последнем проходе производится отрезка или
вырубка по контуру (рис. 459).
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
469
Работа производится на кривошипном прессе с механизмом регулируемой авто-
матической подачи полос путем пробивки отверстий отдельными рядами, со сменой
пробивных пуансонов н матриц. Полуавтоматическая штамповка по элементам в по-
лосе имеет преимущество при изготовлении мелких деталей, которые неудобно
штамповать из штучных заготовок. Этот метод нашел применение также при изго-
товлен и игётттшгксовых плат с большим количеством круглых и прямоугольных
отверстий (до 1000).
Использовав то же устройство для автомати-
ческой подачи на заданный шаг, осуществлена
автоматическая сборка гетинаксовых пластин с ме-
таллическими лепестками и расклепка последних.
Кроме рассмотренных универсальных штампов,
в серийном и мелкосерийном производстве приме-
няется частично универсальная штамповая оснастка
в виде универсальных (групповых) блоков со смен-
ными пакетными или пластинчатыми рабочими
штампами.
Так как групповые блоки в данном случае вы-
полняют лишь роль общего штамподержателя, а
технологическая операция осуществляется инди-
видуальным для каждого случая рабочим штампом,
то этот метод штамповки нельзя отнести к числу
групповых, хотя применение данной оснастки слу-
жит той же общей цели, что и групповые методы
штамповки.
Универсальные блоки устанавливаются на соот-
ветствующих прессах и становятся их принадлеж-
ностью. Установка сменных рабочих штампов в уни-
версальные блоки производится без снятия их
с пресса.
Применение универсальных блоков дает зна-
чительную экономию металла, идущего на изготов-
ление штампов (до 50%), позволяет сократить срок
подготовки производства (проектирование и изго-
товление нормализованных пакетных штампов) при-
мерно в два раза по -сравнению с индивидуальными
блочными штампами, позволяет уменьшить на 30—
40% площадь складских помещений для хранения
штампов, облегчает и ускоряет смену пакетных
штампов на прессах и повышает загрузку оборудо-
вания. Рис. 459. Схема полуавтомати-
Поэтому применение универсальных блоков ческой штамповки по элементам
со сменными рабочими штампами целесообразно
не только в мелкосерийном, но также и в крупносерийном производстве.
В настоящее время получили практическое применение следующие типы универ-
сальных блоков со сменными рабочими штампами:
— универсальные блоки со сменными пакетными штампами,
— блоки со сменными пластинчатыми штампами,
— электромагнитные универсальные блоки со сменными пластинчатыми
штампами,
— универсальные блоки со сменными (сборными) пробивными штампами.
Универсальные блоки первого типа проектируются на определенные типораз-
меры прессов. В зависимости от серийности производства за каждым блоком закреп-
ляется до 100 и более сменных пакетных штампов.
На рис. 460 показан общий вид универсального блока для установки сменных
пакетных штампов, крепление которых производится при помощи Г-образных при-
хватов. Данный блок предназначен для установки на прессы, снабженные
470
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
пневматическим буферным устройством. Для прессов, не имеющих такого устройства,
нижняя плита блока или делается с провальным отверстием, или снабжается
буферным стаканом с пружинящими тарельчатыми шайбами.
На рис. 461 приведена типовая конструкция пакетного вырубного штампа сов-
мещенного действия, предназначенного для установки на универсальном блоке
Рис. 460. Универсальный блок для крепления сменных пакет-
ных штампов
(рис. 460). Такие пакетные штампы изготовляют из нормализованных заготовок
определенной закрытой высоты для каждого универсального блока.
Сменные штампы-пакеты применяют для изготовления различных типов штам-
пов — вырубных, пробивных, совмещенных, вытяжных, гибочных и комбиниро-
ванных.
Рис. 461. Типовой пакетный вырубной штамп совмещен-
ного действия
Для получения равномерного зазора между режущими кромками, а также для
облегчения установки пакетных штампов необходимо сохранение соосности верхней
и нижней части пакета. Это осуществляется установкой направляющих колонок
(штифтов) и втулок, соединяющих верхнюю и нижнюю плиты пакетного штампа.
На рис. 462 приведен универсальный блок для установки гибочных штампов.
Крепление пакета производится при помощи стопорных болтов, поджимающих
хвостовики, вводимые в пазы верхней и нижней плит.
При штамповке более тонкого материала в мелкосерийном производстве вместо
пакетных штампов применяют более простые и дешевые пластинчатые штампы.
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
471
На рис. 463 показана конструкция универсального блока для сменных пластин-
чатых штампов, устанавливаемых на фиксирующие штифты в плитах блока и закреп-
ляемых особыми боковыми захватами, действующими при подтягивании гаек болтов,
проходящих через верхнее и нижнее основания блока.
Рис. 462. Универсальный блок для установки гибочных штампов
На рис. 464 показан один из комплектов пластинчатых штампов с резиновым
съемником.
Пуансон и матрица изготовляются обычно из стали 20 толщиной 10 мм с после-
дующей цементацией и закалкой или из инструментальной стали без закалки.
!...ч
Рис. 463. Универсальный блок для сменных пластинчатых штампов
Обычно заготовки матрицы и пуансонодержатели, а также установочные.раз-
меры блоков нормализуются.
Толщина штампуемого материала до 2 мм. Стойкость пластинчатых штампов
зависит от твердости штампуемого материала и сложности вырезаемого контура
и находится в пределах 10 000—40 000 шт. Стоимость их в несколько раз меньше
стоимости штампов обычного типа.
472
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Рис. 464. Комплект пластин-
чатого штампа с резиновым
съемником
Рис. 465. Универсальный
блок с пластинчатыми штам-
пами
Закрытая высота
блока 275
Рис. 466. Электромагнитный блок для крепления пластинчатых штампов
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
473
Рис. 467. Пластинчатый вырубной
штамп для электромагнитного блока
В приборостроении получили применение универсальные блоки с пластинча-
тыми штампами, прижимаемыми захватами к точно отшлифованным базовым поверх-
ностям установочных штифтов (рис. 465). Этот способ установки менее точен и на-
дежен, чем способ установки пакетных штампов, снабженных направляющими штиф-
тами и втулками (рис. 461).
В 1955 г. в Советском Союзе были созданы
универсальные электромагнитные блоки для
штамповки простыми и дешевыми пластинчатыми
штампами. В последние годы электромагнитные
блоки получили довольно большое применение
в мелкосерийном производстве как при штам-
повке мелких, так и весьма крупных деталей
на прессах усилием от 4 до 200 тс.
На рис. 466 показан электромагнитный блок
для крепления пластинчатых штампов, предназ-
наченный для пресса усилием 100/ис [27]. Удель-
ное усилие притяжения электромагнитного блока
свыше 4 кГ/см\ а общее притяжение — 4200 кГ.
Неотъемлемой принадлежностью электромагнитного блока является пульт
управления с понижающим трансформатором, селеновым выпрямителем, магнитным
пускателем, а также реле тока и напряжения. Питание блоков производится
от сети 380 в через селеновый выпрямитель. В каждой плите — шесть последова-
тельно соединенных катушек по 420 витков в каждой (2,8 а; 43,9 в; 138 вт).
ВМ7
Рис. 468. Листовой вырубной
штамп для электромагнитного
блока
Рис. 469. Сменный пробивной комплект
(пуансон и матрица)
На рис. 467 показан один из небольших пластинчатых вырубных штампов,
устанавливаемых на электромагнитных блоках.
Электромагнитные блоки позволяют применить для штамповки простейшие
листовые штампы, как показано на рис. 468.
Электромагнитные блоки позволяют применить в мелкосерийном производстве
штамповку по элементам с помощью сменных пробивных комплектов штампов, один
из которых приведен на рис. 469.
На рис. 470 показан способ установки переставных пробивных комплектов на
плите электромагнитного блока для пробивки ряда отверстий в заготовке шасси.
474
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Пуансоны и матрицы устанавливаются на плите блока по шаблону, заготовка фикси-
руется по упорам, расположенным в углах заготовки.
За рубежом иногда применяют сменные пробивные штампы с вмонтированными
в пуансонодержатель постоянными магнитами.
Стоимость универсальных электромагнитных блоков примерно в два раза выше,
ч£м универсальных блоков с механическим креплением штампов.
Универсальные блоки с механическим креплением сборных пробивных штампов
получили применение при штамповке крупногабаритных деталей из толстолисто-
вого металла, например лонжеронов и других деталей рамы грузовых автомобилей
и тракторов, а также при пробивке отверстий в прокатных профилях.
Рис. 470. Способ установки переставных рробнвных комплектов на плите
электромагнитного блока
К пластинчатым штампам можно также отнести шаблоны, предназначенные для
вырезки резиной на гидравлических прессах крупных деталей из дуралюмина и
тонколистовой стали. Этот же способ штамповки стал применяться и при изготов-
лении мелких деталей приборов на фрикционных прессах. Вырезка резиной сопро-
вождается довольно большими отходами материала, что снижает эффективность этого
метода штамповки. Кроме того, этот метод не дает точной вырубки и в ряде случаев
Требует последующей обработки контура.
В последнее время в мелкосерийном производстве получили большое распро-
странение листовые штампы, применяемые для различного рода вырубных и неглу-
боких формовочных операций. Детали листовых штампов изготовляют из тонко-
листовой стали, толщина которой лишь немного превышает толщину штампуемого
металла. Пуансоны и матрицы листовых штампов делают из стали У8А или ЗОХГСА
для штамповки алюминия.— без термообработки, а для штамповки стали — с соот-
ветствующей термической обработкой.
Для штамповки простых или небольших по габариту деталей обычно применяют
листовые штампы «пинцетного» типа (рис. 471), а для штамповки крупногабаритных
или сложного контура деталей — листовые Штампы с направляющими штифтами
(рис. 472). На рис. 472 показаны заготовки корпуса шасси из дуралюмина
толщиной 1,5 мм и два штампа — один для вырубки контура и пробивки больших
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
475
Рис. 471. Конструкции листовых «пинцетных» штампов: а — для вырезки
и пробивки; б — для пробивки; в — для отрезки; г — для вырезки; д —
для надрезки и формовки; е — для штамповки ребер жесткости; ж — для
комбинированной штамповки
476
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Рис. 472. Листовые штампы для крупногабаритных деталей: а — штам-
пуемая деталь; б — штамп для вырубки и пробивки; в — штамп для про-
бники мелких отверстий
ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ШТАМПОВКИ И ШТАМПЫ
477
отверстий, а второй — для пробивки более 100 мелких отверстий диаметром от 1,5 мм
и выше.
Листовые штампы применяют в большинстве случаев для вырубки цветных
металлов толщиной до 3 мм и мягкой стали — до 2 мм. Стойкость штампов при этом
достигает соответственно 1000 и 500 деталей. Однако в последнее время освоены
листовые штампы для штамповки листовой стали толщиной до Змм (рис. 473). Освоена
также штамповка листовыми штампами весьма крупных деталей (1000 X 2000 мм)
из алюминиевых сплавов толщиной до 2 мм и стальных — до 1 мм. Штамповка про-
изводится путем прокатки пакета в двухвалковых вальцах.
Аналогичный метод — штамповка резиновой матрицей посредством прокатки
в вальцах.
В табл. 188 приведена сравнительная характеристика универсальных и частично
универсальных штампов, применяемых в мелкосерийном производстве.
Таблица 188
Сравнительная характеристика штампов, применяемых в мелкосерийном
производстве
Тип штампов Точность Стойкость Стоимость Область применения (тип производства)
Универсальные однооперационные Средняя Высокая Высокая Крупносерийное, мелкосерийное
Универсальные для поэлементной штамповки Средняя Средняя Высокая Мелкосерийное, единичное (опытное)
Сменные пакеты к универсальным бло- кам Выше средней Высокая Средняя Крупносерийное, мелкосерийное
Пластинчатые штампы к универ- сальным блокам Средняя Пони- женная Низкая Серийное, мелкосерийное
То же к электро- магнитным блокам Ниже средней Пони- женная Низкая Мелкосерийное, единичное
Листовые (пинцет- ные) _ Низкая Низкая Низкая Мелкосерийное, единичное
Упрощенные не- металлические* Средняя Низкая Низкая Серийное, мелкосерийное, единичное
При изготовлении объемно-полых деталей, требующих операций вытяжки,
формовки и отбортовки в мелкосерийном производстве применяются дешевые и упро-
щенные штампы следующих типов: 1) для штамповки резиной по простым металли-
ческим шаблонам; 2) литые свинцово-цинковые штампы; 3) деревянные и деревянно-
резиновые штампы и шаблоны; 4) пластмассовые штампы; 5) штампы для гидравли-
ческой штамповки. Большинство из них было приведено раньше.
На рис. 474 показан деревянно-металлический штамп для вытяжки крупных
деталей. Вес штампа и его стоимость снижены в четыре раза.
На рис. 475 приведен способ штамповки-вытяжки пластичным металлом
(свинцом) по металлической матрице, получивший применение в мелкосерийном
производстве. Последовательность процесса штамповки: заготовка уложена
478
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ПГ1П1 II I "III IIILIIIIIII
Рис. 473. Толстолистовые детали, штампуемые листовыми штампами
Рис. 474. Деревянно-металлический штамп для вытяжки
крупных деталей
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
479
на свинцовую подушку и прижата к ней матрицей (рис. 475, а): при рабочем ходе
свинец вдавливает заготовку в матрицу (рис. 475, б и в); при холостом ходе вытал-
кивается из матрицы (рис. 475, г); свинец в обойме обжимается плоской плитой
и готов для следующей вытяжки
(рис. 475,д и е).
На рис. 476 показана применяе-
мая в США универсальная гибочная
матрица для профилегибочных прес-
сов, изготовленная из полиуретановой
резины. Полиуретан, обладая высокой
Рис. 475. Способ штамповки-вытяжки свин-
цом по металлической матрице
Рис. 476. Универсальная гибочная
матрица из полиуретана (М)
упругостью, является весьма износоустойчивым материалом. Этот штамп значи-
тельно проще и дещевле других универсальных гибочных штампов.
Для изготовления дешевой неметаллической оснастки в мелкосерийном произ-
водстве (фоцм-блоки, оправки, пуансоны и т. п.) получили применение и другие
материалы:
термопластичная композиция на основе этилцеллюлозы — ТЛК-Э;
песко-клеевая масса ПСК, приготовленная из формовочного песка и клея
ВИАМ Б-3;
древесно-клеевая масса ДКМ, приготовляемая из древесных опилок и клея
ВИАМ Б-3.
7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
При проектировании технологических процессов холодной штамповки техно-
логу приходится сопоставлять различные технологические' варианты и выбирать
наиболее целесообразный из них в техническом и в экономическом отношении. При
этом прежде всего приходится решать вопрос о степени сложности операций, т. е.
о применении технологически концентрированных операций, выполняемых на слож-
ных комбинированных штампах, или о применении раздельной пооперационной
штамповки, выполняемой на простых и более дешевых штампах. Кроме того, тех-
нолог должен выбрать наиболее эффективный тип оснастки: штампы со стандартными
460
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
блоками, пакетные штампы с групповыми универсальными блоками, пластинчатые,
листовые или универсальные штампы.
Обычно технолог не имеет возможности выполнять сложные экономические
подсчеты, требующие применения сравнительно большого нормативного, планово-
расчетного материала и данных бухгалтерского учета. Поэтому вполне достаточно,
чтобы при разработке технологических процессов производились лишь приближен-
ные и упрощенные подсчеты ожидаемой экономической эффективности того или иного
варианта.
Оценка экономической эффективности применения комбинированных процессов
штамповки заключается в сопоставлении единовременных затрат на изготовление
более сложных штампов с ожидаемой экономией на текущих затратах производства:
производственной заработной плате, расходе штампуемого материала и цеховых
расходах. Сумма единовременных затрат не должна превышать суммы экономии,
ожидаемой в течение срока изготовления данного изделия или в течение срока службы
комбинированного штампа.
Наименьшее количество деталей, при котором окупаются затраты на комбини-
рованные штампы, может быть определено по следующей формуле [233]:
N min =------------ 77------9
Эм + $3 + Э3 -pjQ- Ь
где Wmin — наименьший годичный выпуск деталей в шт.;
Аг — величина годичных затратна изготовление и ремонт комбинированного
штампа;
Эм — экономия на стоимости материала, расходуемого на одну деталь, опре-
деляемая по раскрою материала и его стоимости;
Э3—экономия на производственной заработной плате на одну штампуемую
деталь, определяемая разностью расценок до и после применения ком-
бинированного штампа;
Н — установленный (плановый) процент цеховых накладных расходов;
b — коэффициент, учитывающий отсутствие экономии по некоторым статьям
накладных цеховых расходов при наличии экономии на производствен-
ной заработной плате.
Если годовая программа выпуска изделий остается без изменения, то по ряду
статей цеховых расходов экономии не получается и коэффициент b приблизительно
составляет 0,2—0,5. Если же в результате применения комбинированного штампа
годовая программа выпуска значительно увеличивается, то сумма экономии по це-
ховым расходам несколько возрастает, а коэффициент b увеличивается до 0,6—0,8.
Величина годичных затрат Аг зависит от ожидаемой длительности изготовления
штампуемого изделия и стойкости штампа.
Если длительность изготовления изделия (детали) не превышает одного года
или если штамп будет полностью изношен за этот срок, то размер годичных затрат
равен величине дополнительных расходов на изготовление и ремонт комбинирован-
ного штампа (Аг — 3$). Если стойкость штампа не обеспечивает выполнения годо-
вой программы, то в сумму годовых затрат должна быть включена стоимость штампа
с необходимым количеством дублеров.
Если же ожидаемая длительность изготовления данного изделия (детали) со-
ставляет несколько лет, то размер годичных затрат определяется делением величины
дополнительных затрат на ожидаемый срок изготовления данного изделия (Аг —
= который зависит от стабильности объекта производства и обычно не пре-
вышает 2—3 лет.
Вопрос о выборе варианта технологического процесса и применении комбини-
рованного штампа встречается в двух случаях: при проектировании нового произ-
водства или при рационализации существующих процессов.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
481
В первом случае дополнительные затраты представляют собой разность расхо-
дов на комбинированный и простые однооперационные штампы, включая первона-
чальную стоимость изготовления и стоимость ремонта за время их использования
Зд = Рк-^Р9,
где 3$ — дополнительные затраты;
Рк — расходы на комбинированный штамп, включая ремонт;
5Р0 — суммарная стоимость соответствующих однооперационных штампов
(с ремонтом).
Во втором случае дополнительные затраты состоят только из стоимости комби-
нированного штампа плюс ремонт, так как существующие однооперационные штампы
затрат не требуют и списываются по цене лома
Зд Рк Сл,
где Сл — стоимость списываемых штампов по цене лома.
Результирующим показателем экономической эффективности применения ком-
бинированной штамповки является срок окупаемости затрат, представляющий собой
отношение величины единовременных дополнительных затрат к суммарной величине
годовой экономии на текущих затратах производства и определяемый по следующей
упрощенной формуле
о =-----------,
л^(^+эа+э8-^б)
где О — срок окупаемости затрат в годах или дробных частях года;
W — годовая программа выпуска штампуемых деталей в шт.
Необходимо, чтобы срок окупаемости затрат был меньше предполагаемой дли-
тельности изготовления данной детали. В качестве ориентировочных данных можно
принять допустимый срок окупаемости затрат на применение комбинированных
штампов в следующих пределах: для массового производства — до 1 года, для
крупносерийного производства — 1—2 года, для мелкосерийного производ-
ства — 2—3 года.
Из приведенной формулы видно^ что срок окупаемости затрат зависит от задан-
ной годовой программы W, величины дополнительных затрат 3$ и суммы полученной
экономии.
Чем больше заданная программа, тем большими могут быть допущены затраты
на штампы, следовательно, в этом случае могут быть применены конструктивно
более сложные и более дорогие штампы.
Наоборот, при небольшой годовой пограмме величина затрат должна быть сни-
жена, а следовательно, здесь должны быть применены простые и дешевые пакетные
или пластинчатые штампы, устанавливаемые на универсальных блоках. В данном
случае д(#1жна быть решена обратная задача: задаваясь допустимым сроком окупае-
мости, определить предельную величину затрат по формуле
3 = 0N (Эл,+Э3+Э3А б),
а затем сравнить ее с затратами, необходимыми для конкретных типов штамповой
оснастки.
В общей сумме полученной экономии большое значение имеет экономия на стои-
мости материала. Эта экономия также влияет на срок окупаемости затрат. Экономия
материала на 10%, легко достижимая при улучшении раскроя, по экономической
эффективности соответствует увеличению производительности в 3—4 раза.
Для определения экономической эффективности необходимо знать сравнитель-
ную стоимость изготовления штампов различного типа и размеров. Стоимость штампов
можно брать по ценникам отраслевых специализированных заводов, изготовляющих
16 ' Зак. 511
482
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 189
Сравнительная планово-расчетная стоимость типовых штампов
в автомобильной промышленности (по данным ЗИЛа)
Типы штампов Стоимость в руб. в зависимости от размера и веса штампов
Небольшие (40—70 кг) Средние (150—200 кг) Крупные (400—500 кг) Весьма круп- ные (3000—5000 кг)
Вырубные простые 65—80 155—190 330—400 1900—2300
Вырубные сложной фор- 90—110 210—250 400—450 2000—2500
мы
Отрезные фасонные 70—90 175—210 420—500 2500—3000
Пробивные простые 50—60 125—150 280—300 1900—2300
Пробивные клиновые 80—100 180—220 430—520 2500—3000
Совмещенные для выруб- ки и пробивки 100—120 240—290 450—520 2100—2600
Последовательные для отрезки и пробивки 70—85 150—190 350—400 2000—2500
Последовательные для отрезки и гибки 85—100 190—230 430—500 2500—3000
Последовательные для многопозиционной вытяж- ки и формовки 150—190 340—420 660—750 3000—4000
Гибочные с прижимом 70—90 175—210 350—440 2000—2500
Вытяжные простые 65—80 140—180 330—400 2000—2600
Вытяжные прямоуголь- 80—95 170—210 400—500 2500—3300
ные
Вытяжные сложные для прессов двойного действия — — — 4000—5000
Обрезные штампы (фа- сонные) 130—160 300—370 580—650 3200—3800
Совмещенные для фасон- ной обрезки и пробивки 145—175 340—400 650—750 3500—4000
Совмещенные для вы- рубки и вытяжки 95—110 180—220 430—550 2500—3200
Штампы для калибровки 90—110 220—270 490—550 3000—3500
Примечания:
1. Размеры штампов оцениваются суммарной габаритной величиной — суммой
полупериметра нижней плиты и закрытой высоты штампа, или по габаритным разме-
рам матрицы (табл. 190).
2. Стоимость штампов промежуточных размеров может' быть найдена методом
интерполяции или по стоимости, отнесенной к 1 кг веса штампа данного типа и размера.
3. Стоимость штампов подсчитана для штампов на стандартных (нормализован-
ных) блоках с литыми чугунными плитами.
Применение стального проката дает удешевление от 3 до 6%, а применение сталь-
ного литья — такое же удорожание штампов.
4. Особо крупные штампы весом от 10 до 15 т и стоимостью от 5000 до 10 000 руб.
в таблицу не включены.
5. Отпускная заводская стоимость штампов выше приведенной плановой цехо-
вой стоимости на величину общезаводских накладных расходов, коммерческих рас-
ходов и планового процента накоплений. Для приближенных расчетов отпускную
стоимость можно определить умножением приведенных в данной таблице величин
на коэффициент, равный 1,75 — 1,85.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
483
штампы (с пересчетом отпускной каталожной стоимости, включающей общезавод-
ские и коммерческие расходы, а также плановые накопления, на цеховую стоимость),
или по аналогии с другими штампами собственного производства.
В табл. 189 приведена сравнительная планово-расчетная стоимость, типовых
штампов в автомобильной промышленности.
В табл. 190 приведена группировка штампов по величине, взятая в интервалах
габаритных размеров, приблизительного веса и примерного размера матриц. По
одному из этих признаков или по их совокупности технолог может отнести намечае-
мый тип штампа к той или другой размерной группе.
Таблица 190
Группировка штампов по величине
Обозначе- ние группы Группа штампов Приблизи- тельный вес в к.? Габаритная величина (L +В + Н) в мм Размеры матриц в мм
I Мелкие 10—30 . 250—400 60X50 до 120X94
II Небольшие 40—70 500—600 140X94 » 200X 174
III Средние 150—200 900—1000 250X 174 » 400X300
IV Крупные 400—500 1400—1600 420X300 » 600X500
V Весьма крупные 3000—5000 4500—5000 Литые или секционные
Примечания: 1. Габаритная величина представляет собой сумму полупериметра нижней плиты L 4- В и закрытой высоты штампа Н. 2. Размеры и вес штампов подсчитаны для штампов на стандартных (нормализо- ванных) блоках с направляющими колонками.
При подсчетах внутризаводской (цеховой) стоимости штампов приняты следую-
щие положения:
1) стоимость материалов исчислена по черновому весу заготовок отдельных
деталей по ценам, действовавшим в 1961—1962 г.;
2) трудоемкость изготовления штампов выявлена по средним опытным данным
ЗИЛа;
3) размеры прямой заработной платы установлены на основании точного под-
счета спидвей стоимости одного нормированного часа по каждому типоразмеру
штампа (от 45 до 54 коп/нормо-ч), исходя из тарифных условий 1961 г. (часовой
тариф 1-го разряда ставки №2 — 36,7 коп., и ставки № 3 — 32 коп.);
4) накладные расходы приняты в размере 250% к нормированной зарплате
в соответствии с накладными расходами цеха штампов ЗИЛа. В состав накладных
расходов входят цеховые расходы по номенклатуре 1961 г., включая топливо, зарплату
ненормированных рабочих, износ инструмента и пр.;
5) в случае существенного изменения тарифных условий или стоимости мате-
риалов в приведенные в табл. 189 величины планово-расчетной стоимости штампов
следует внести соответствующие коррективы.
В табл. 191 приведена сравнительная стоимость типовых штампов в радиотех-
нической и приборостроительной промышленности. Из сопоставления табл. 189
и 191 видно, что расчетная цеховая стоимость штампов в автомобильной промыш-
ленности несколько выше стоимости аналогичных штампов в радиотехнической и
приборостроительной промышленности.
Это объясняется различным уровнем организации инструментального произ-
водства в этих отраслях промышленности и различной величиной цеховых накладные
484
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 191
Сравнительная планово-расчетная цеховая стоимость типовых штампов
радиотехнической и приборостроительной промышленности в рублях
Типы штампов Стоимость в руб. в зависимости от размеров и веса штампов
Мелкие (10—30 кг) Небольшие (40—70 кг) Средние (150—200 кг^ Крупные (400—500 кг)
Вырубные простой формы 40—50 60—70 120—160 200—260 ’
Вырубные сложной фор- мы 60—75 80—100 '200-260 350—420
Вырубные весьма слож- ной формы 120—150 180—220 350—420 500—570
Пробивные простые 25—30 40—50 90—120 150—200
Пробивные многопуан- сонные (20—100 отверстий) — — 180—450 . 360—800
Совмещенные вырубные простые 60—75 80—120 180—250 300—400
Совмещенные сложной формы 150—180 210—260 420—500 600—750
Совмещенные весьма сложной формы 240—300 320—400 600—700 800—1000
Совмещенные для вы- рубки и вытяжки 80—150 160—240 260—320 500—600
Последовательные про- стой формы 50—60 70—90 160—200 250—300
Последовательные слож- ной формы 90—110 125—160 300—350 450—550
Последовательные весьма сложной формы 180—250 260—340 440—600 600—900
Последовательные мно- гопозиционные вытяжные и гибочные 100—140 150—180 200—350 —
Гибочные простые с при- жимом 20—30 . 30—50 60—100 100—200
Гибочные клиновые 90—150 160—260 300—400 420—600
Вытяжные без прижима 20—30 30—40 65—100 110—160
Вытяжные с прижимом 50—70 70—100 120—220 250—350
Примечания;
1. Приведенная стоимость относится к штампам, смонтированным на стандартных
блоках с направляющими колонками.
2. В основу приведенных данных положены ценники специализированных заводов,
изготовляющих штампы, с внесением некоторых корректив и с пересчетом отпуск-
ных каталожных цен на планово-расчетную цеховую стоимость изготовления.
3. Приведенная стоимость штампов соответствует индивидуальному изготовлению.
При изготовлении сериями или с дублерами стоимость штампов может быть сни-
жена на 20—25%.
4. Стоимость пакетных штампов для установки на универсальных блоках состав-
ляет от 45 до 50% от стоимости штампов совмещенного и последовательного типов и
от 50 до 60% от стоимости вырубных штампов.’
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
485
расходов (250% в цехе штампов ЗИЛа и от 75 до 150% в инструментальных цехах
приборостроительных заводов).
Для практического пользования при расчетах экономической эффективности
следует применять или данные табл. 189, или табл. 191, смотря по тому, какое про-
изводство ближе к рассматриваемому. Имеются некоторые отрасли промышленности,
для которых приведенные стоимости не пригодны, например, в посудоштам-
повочном производстве применяются более простые и более дешевые чугунные
штампы.
В крупносерийном и массовом производстве почти всегда экономически выгодно
применять комбинированные совмещенные или последовательные штампы, а не
штамповку на нескольких раздельных штампах.
При серийном и мелкосерийном масштабе производства не следует прибегать
к расчленению процесса на отдельные простые операции^ целесообразнее применить
более дешевые комбинированные последовательные или совмещенные штампы пакет-
ного типа (см. рис. 461) для установки на универсальных блоках. Это дает большую
экономию на стоимости штампов при высокой производительности процесса штам-
повки и повышенной точности деталей.
Применение универсальных блоков следует рекомендовать также и в условиях
крупносерийного производства, особенно при средних и крупных габаритах штам-
пуемых деталей (группы III и IV по табл. 190).
В условиях мелкосерийного производства экономически целесообразно и эффек-
тивно применять дешевые пластинчатые штампы для электромагнитных блоков или
листовые (пинцетные) штампы (см. рис. 471). В этом случае следует по возможности
также применять комбинированные совмещенные или последовательные листовые
штампы.
Распространенное представление о весьма высокой стоимости и нецелесообраз-
ности применения совмещенных и последовательных штампов по сравнению с не-
сколькими простыми штампами для тех же деталей в большинстве случаев не под-
тверждается экономическими и производственно-статистическими данными. Кроме
того, стоимость штампов может быть снижена не столько выбором иной технологи-
ческой схемы штампа, сколько применением более простой и дешевой конструкции
штампа.
Изготовление штампов на крупных и специализированных заводах основано
на солидной технической базе, включающей применение прецезионных координатно-
сверлильных и координатно-расточных станков, пуансонострогальных станков,
профильношлифовальных с оптическими устройствами и т. п.
В случае иримитйвной инструментальной базы предприятия изготовление слож-
ных совмещенных й последовательных штампов технически затруднительно.
В массовом производстве мелких плоских, гнутых и полых деталей целесообразно
применение многорядной последовательной штамповки. Экономическая эффектив-
ность последней увеличивается за счет улучшения раскроя и экономии металла при
увеличении числа рядов штампуемых деталей. Выбор оптимального числа рядов
производится на основе подсчета экономической эффективности по приведенным
выше формулам.
Общие указания по сравнительной стоимости многорядных штампов приведены
выше в табл. 187.
В табл. 192 дано сопоставление стоимости штампов различного типа при штам-
повке мелких плоских деталей в приборостроении. Стоимость простого вырубного
штампа на стандартном блоке с направляющими колонками принята за единицу.
Стоимость штампов взята по ценникам специализированных заводов, изготовляющих
штампы.
Из табл. 192 видно, что стоимость вырубного и пробивного штампов может быть
даже выше стоимости совмещенного или последовательного штампов. Пакетные
комбинированные штампы для универсального блока примерно в два раза дешевле
совмещенных и последовательных штампов на индивидуальных стандартных блоках.
Комбинированные штампы с твердосплавными рабочими частями примерно в 10 раз
дороже обычных штампов аналогичной конструкции.
4F6
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 192
Сопоставление стоимости штампов различного типа
при штамповке мелких плоских деталей в приборостроении
Вы- рубной Пробивной Совмещенный Последова- тельный То же для уни- версального блока С твердосплав- ными рабочими частями
1 0,5—0,6 1,4—1,8 1,3—1,6 0,6—0,7 14—16
На рис. 477 приведены некоторые типы штампованных деталей массового про-
изводства, а в табл. 193 — фактическая трудоемкость и стоимость изготовления
штампов, а также установленные расценки на 1000 шт. штампованных деталей.
Из приведенных в табл. 193 данных видно, что применение совмещенных штампов
для деталей по рис. 477, а и б экономически эффективно независимо от годовой про-
Рис. 477. Штампованные детали
массового производства
граммы выпуска (за исключением мелкосерийного производства). В этом случае
не требуется никаких экономических подсчетов.
Укрупнение операций для деталей по рис. 477, в, г и д хотя и зависит от серий-
ности производства, но для рассматриваемого случая массового производства эко-
номически эффективно, так как дает значительное увеличение производительности
и экономию на прямой заработной плате.
Экономическая эффективность является основным, но отнюдь не единственным
критерием при решении вопроса о применении комбинированной штамповки взамен
пооперационной. Например, в случае штамповки мелких деталей целесообразность
применения комбинированных штампов диктуется необходимостью устранения
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ
487
Таблица 193
Фактическая трудоемкость и стоимость изготовления штампов
Операция Наименование штампов Трудоем- кость из- готовле- ния в нормо-ч Цеховая стоимость штампа в руб. Расценки на штамповку 1000 шт. в коп.
Вырубка, вы- тяжка и про- бивка (деталь по рис. 477, а) 1. Вырубки и вы- тяжки 2. Пробивки отвер- стий 90 60 80 54 25 30
150 134 55
Совмещенный штамп вырубки, вытяжки и пробивки 125 ПО 25 /
Разница -25 —24 -30
Вырубка, фор- мовка и надрезка (деталь по рис. 477, б) 1. Вырубной 2. Формовочный 3. Надрезной • 78 113 88 70 100 78 22 63 63
279 248 1 р. 48 к.
Совмещенный штамп 192 168 84
Разница —87 —80 —64
Вырубка и формовка (деталь по рис. 477, в) 1. Вырубной *2. Формовочный 83 100 74 90 42 36
183 164 78
Инструмент на ги- бочный автомат А-912 200 180 7
Разница + 17 +16 —71
Вырубка, гиб- ка и формовка (деталь по рис. 477, г) 1. Вырубной 2. Гибочный 3. Формовочный 130 но 100 115 97 90 22 63 63
Последовательный штамп 340 302 1 р. 48 к.
460 403 84
Разница + 120 + 101 —64
488
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Продолжение табл. 193
Операция Наименование штампов Трудоем- кость из- готовле- ния в нормо-ч Цеховая стоимость штампа в руб. Расценки на штамповку 1000 шт. в коп
Вырубка, фор- мовка и обрезка (деталь по рис. .477, д) ж 1. Вырубной 2. Формовочный 3. Обрезной 125 135 105 НО 120 92 28 33,7 33,7
365 322 95,4
Последовательный штамп 455 396 36,2
Разница + 90 + 74 —59,2
травматизма и повышением безопасности работы на прессах несмотря на то, что
экономическая эффективность при этом отсутствует вследствие небольшой программы
выпуска.
8. ТОЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
Точность холодноштампованных деталей зависит от ряда факторов, являю-
щихся причиной образования особых погрешностей. Такими факторами являются:
1) упругие и пластические свойства материала, определяющие величину упру-
гих деформаций (упругого пружинения) и вызывающие у гнутых и полых деталей
погрешности формы, а у плоских деталей — погрешности линейных размеров (одно-
временно с влиянием величины зазора);
2) геометрические размеры деталей (толщина, линейные размеры), с увеличе-
нием которых возрастает абсолютная величина погрешностей штамповки;
3) тип штампа и способ фиксации заготовки, определяющие величину погреш-
ностей от установки заготовки;
4) структура технологического процесса (количество и последовательность опе-
раций, с увеличением числа которых происходит накопление погрешностей);
5) степень деформации при гибке (упруго-пластическая или полностью пласти-
ческая деформация), определяющая величину упругого пружинения и требующая
в ряде случаев применения гибки с растяжением;
6) точность изготовления штампа, от которой зависит начальная (достижимая)
точность штампуемых деталей;
7) износ штампа, зависящий от конструкции и способа направления, а также
от материала и термообработки рабочих частей штампа. Износ штампа определяет
конечную точность деталей.
Сложность аналитического определения суммарной погрешности заключается
во взаимосвязи перечисленных факторов и взаимно компенсирующем влиянии не-
которых погрешностей. Кроме того, абсолютная величина погрешностей в значи-
тельной мере зависит от конкретных производственных условий. Все это усложняет
и затрудняет разработку единой системы допусков для штампованных деталей.
Для холодноштамповочного производства наибольшее значение имеет не пре-
дельно достижимая точность штампуемых деталей, а так называемая экономическая
точность, под которой следует понимать технически осуществимую и экономически
наивыгоднейшую точность выполнения данной операции с учетом предельно допу-
стимого износа штампа. Отсюда следует, что в мелкосерийном производстве анало-
гичных деталей экономическая точность несколько выше, чем в крупносерийном
и массовом производстве, так как вследствие небольшого выпуска общий износ
штампа в серийном производстве меньше, а конечная точность выше.
ТОЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
489
В табл. 194—196 приведены приближенные значения отклонений размеров
плоских штампуемых деталей, установленные применительно к условиям серийного
производства небольших изделий.
Таблица 194
Отклонения наружных размеров плоских деталей
Толщина материала в мм Отклонение в мм в зависимости от типа штампа и размеров детали в мм
Вырубной обычной точности Вырубной повышенной точности
До 10 10-50 50-150 150-300 До Ю 10—50 50—150 150—300
0,2—0,5 0,08 0,1 0,14 0,2 0,025 0,03 0,05 0,08
0,5—1 0,12 0,16 0,22 0,3 0,03 0,04 0,06 0,10
1—2 0,18 0,22 0,3 0,5 0,04 0,06 0,08 0,12
2—4 0,24 0,28 0,4 0,7 0,06 0,08 0,10 0,15
4—6 0,3 0,35 0,5 1,0 0,10 0,12 0,15 0,20
Таблица 195
Отклонения размеров отверстий
Толщина материала в мм Отклонение в мм в зависимости от типа штампа и размеров отверстия в мм
Пробивной обычной точности Пробивной повышенной точности
До 10 10-50 50—150 ДО 10 10-50 50—150
0,2—1 0,05 0,08 0,12 0,02 0,04 0,08
1—2 0,06 0,10 0,16 0,03 0,06 0,10
2—4 0,08 0,12 0,20 0,04 0,08 0,12
4—6 0,10 0,15 0,25 0,06 0,10 0,15
Таблица 196
Отклонения на расстояния между центрами отверстий в плоских деталях
Толщина материала в мм Отклонения в мм (±) в зависимости от типа штампа и расстояния между центрами в мм
Пробивной обычной точности Пробивной повышенной точности
До 50 50—150 150-300 До 50 50—150 150—300
До 1 0,1 0,15 0,2 0,03 0,05 0,08
1—2 0,12 0,20 0,3 0,04 0,06 0,10
2—4 0,15 0,25 . 0,35 0,06 0,08 0,12
, 4—6 0,2 0,30 0,4 0,08 0,10 0,15
490
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Отклонения наружных размеров при вырубке являются следствием упругой
деформации материала и распрямления первоначального прогиба, а также уве-
личения рабочих размеров матрицы в результате износа и перешлифовки. Поэтому
в большинстве случаев технологические отклонения наружных размеров детали
направлены в сторону увеличения размеров. По тем же причинам отклонения раз-
меров отверстий направлены в сторону уменьшения размеров отверстия. Это должно
учитываться при построении исполнительных размеров матриц и пуансонов.
В табл. 197 приведены отклонения на смещение отверстий от наружного кон-
тура для различных способов штамповки.
Таблица 197
Отклонения на смещение отверстий от наружного контура
Раемеры деталей в мм Отклонения в мм (±) в зависимости от типа и точности штампа
Совмещенный Последова- тельный с ловителем Последова- тельный без ловителя Пробивной с фиксацией по контуру
Повы- шенная Обычная Повы- шенная Обычная Повы- шенная Обычная Повы- шенная Обычная
До 30 0,015 0,02 0,05 0,10 0,10 0,20 0,08 0,15
30—100 0,02 0,03 0,10 0,15 0,15 0,30 0,12 0,20
100—200 0,025 0,04 0,12 0,20 0,25 0,40 0,18 0,30
При штамповке изогнутых деталей их неточность складывается из двух погреш-
ностей: размерных погрешностей, зависящих главным образом от точности фикса-
ции и устойчивости заготовки в процессе изгиба и погрешностей формы, зависящих
г
от упругости материала, отношения и степени наклепа в месте перегиба.
Размерные погрешности изогнутых деталей выражаются главным образом
в отклонении по высоте загибаемых полок, в отклонениях расстояния между отвер-
стиями или расстояния от базы до оси отверстия в том случае, когда отверстия про-
биты в плоской заготовке (до гибки). Эти погрешности определяются точностью
фиксации заготовки и ее устойчивостью при изгибе в зависимости от нарушения
симметричности изгиба и способа прижима и могут быть выражены в долях толщины
материала (табл. 198).
Таблица 198
Отклонения по высоте отгибаемых полок и по расстоянию от базы
до оси отверстия (в случае гибки после пробивки отверстий)
1 Тип штампа Отклонения в мм (±)
Без прижима С пружинным прижимом С фиксацией кернами (мелкие детали) С фиксацией на отверстия (крупные де- тали) (0,34-0,4)5 (0,054-0,1)5 (0,14-0,15)5 (0,14-0,20)5
ТОЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
491
В случае пробивки отверстий после гибки достижима более высокая точность
их расположения, а допуски могут быть взяты по табл. 196 и 197.
С увеличением количества отдельных операций гибки неточность увеличивается
вследствие нарастания погрешностей. Поэтому в случае штамповки деталей повы-
шенной точности целесообразно уменьшать количество отдельных операций гибки
за счет усложнения конструкции гибочного штампа.
Рис. 478. Способы получения гнутых деталей повышенной точности
Отклонение от заданной формы или непараллельность сторон зависит от вели-
чины пружинения материала, рассмотренного в гл. II.
Для уменьшения величины пружиненения в случае П-образной гибки приме-
няют обратный легкий выгиб средней полки, а в случае угловой и сложной гибки —
калибровку с уменьшением радиуса закругления и учетом угла пружинения.
На рис. 478 приведены различные способы, применяемые для получения гнутых
деталей повышенной точности: одновременная отрезка и гибка простых деталей
(рис. 478, а—в), что обеспечивает одинаковый размер полок; калибровка высоты
и ширины полок согнутых деталей (рис. 478, г — ж); гибка скобы с разрезкой ее на
две угловые детали (рис. 478, з); гибка и правка углов и боковых полок при помощи
клиньев с обжимом по пуансону (рис. 478, и) или по матрице (рис. 478, к).
492
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
При гибке небольших деталей с точным расположением отверстий применяют
шарнирно-гибочные штампы с фиксацией заготовки на отверстия (рис. 479). В исход-
ном положении ось вращения шарнирных матриц должна быть смещена вверх от
поверхности, на которую укладывается заготовка на величину
Л = 0,215г + S (1 — 0,78х),
где г — радиус пуансона;
S — толщина материала;
х — коэффициент, определяющий положение нейтрального слоя (см. табл. 32).
На штампах указанного типа достижима точность ±0,05S.
При вытяжке полых деталей наибольшее значение имеют допуски по наружным
размерам (диаметру и высоте) детали. Отклонения размеров по диаметру вытягивае-
мых деталей зависят в основном от следующих причин:
Рис. 479. Шарнирно-гибочные штампы для гибки небольших деталей
с точным расположением отверстий
1) увеличения размеров детали по выходе из штампа вследствие упругих дефор-
маций (пружинения), достигающего наибольшей величины у верхнего края детали;
2) величины зазора между пуансоном и матрицей, определяющего величину
конусности еще в момент вытяжки;
3) точности изготовления рабочих частей штампа и степени их износа.
Наибольшее значение имеет упругое увеличение размеров у верхнего края
детали, зависящее главным образом от коэффициента вытяжки и относительной
толщины заготовки (в обратной зависимости).
В табл. 199 приведены приближенные значения отклонений по диаметру цилин-
дрических полых деталей без фланца при обычной точности изготовления штампа.
В случае вытяжки деталей с широким фланцем упругое увеличение размеров значи-
тельно уменьшается, благодаря чему отклонения могут быть взяты меньшими, при-
мерно равными допускам после калибровки.
Отклонения по высоте полых деталей зависят от многих причин: глубины вы-
тяжки, степени анизотропии холоднокатаного материала и образования так назы-
ваемых фестонов, неточности фиксации заготовки, неравномерности толщины ма-
териала, зазора и смазки и т. п.
В табл. 200 приведены приближенные значения отклонений по высоте цилин-
дрических деталей без фланца, а в табл. 201 — цилиндрических деталей с фланцем
(о9].
В подавляющем большинстве случаев детали после вытяжки подвергают обрезке,
для чего предусматривается припуск на обрезку (см. гл. III). Без обрезки вытяги-
вают лишь неглубокие детали с коэффициентом вытяжки т = 0,8—0,7, причем
достижимая точность соответствует 3—4-му классам в случае одновременной вырезки
и вытяжки и 4—5-му — в случае вытяжки из штучной заготовки.
ТОЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
493
Таблица 199
Отклонения по диаметру цилиндрических полых деталей
без фланца, в % от диаметра
Коэффициент вытяжки т Первая вытяжка при отношении —100 Калибровка при отношении 100
2—1 1-0,3 0,3—0,1 2—1 1—0,3 0,3—0,1
0,8 0,3 0,4 0,5 0,12 0,16 0,2
0,7 0,4 0,5 0,6 0,16 0,2 0,25
0,6 0,5 0,6 0,7 0,2 0,25 0,3
0,5 0,6 0,7 — 0,25 0,3 —
0,4 0,7 —- — 0,3 — —
Таблица 200
Отклонения по высоте цилиндрических деталей без фланца
Толщина материала в мм Отклонения (±) в мм в зависимости от высоты детали в мм
До 18 18—30 30—50 50—80 80—120 120—180 180—260
До 1 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8
1—2 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0
2—4 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8 2,0 2,5
4—6 1,0- 1.2 1,5 1,8 2,0 2,5 3,0
Таблица 201
Отклонения по высоте цилиндрических деталей с фланцем
Толщина материала в мм Отклонения (±) в мм в зависимости от высоты детали в мм
До 18 18—30 30—50 50—80 80—120 120—180 180—200
До 1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2
1—2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,9 1,2 1,4
2—4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,4 1,6
4—6 0,6 0,7 0,8 0,9 1,2 1,6 1,8
494
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В табл. 202—204 приведены отклонения от номинальных размеров стальных
деталей, изготовляемых холодным выдавливанием [162]. Отклонения размеров
стержневых деталей, изготовляемых прямым методом выдавливания, даны в табл. 202.
Таблица 202
Отклонения размеров стальных стержневых деталей,
полученных прямым способом холодного выдавливания
Отклонения (±) от диаметра в мм Отклонения от прямолинейности
мм после выда- вливания после дополни- тельной калиб- ровки Длина L в мм Кривизна оси f в мм
Диаметр d в
10—20 0,05 — До 100 0,02—0,15
20—30 0,07 0,05 » 200 0,05—0,25
30—50 0,06 0,06 » 500 0,10—0,50
50—80 0,10 0,08 » 700 0,20—1,50
80—100 0,12 0,09 » 1200 0,50—2,00
В табл. 203 приведены отклонения размеров полых цилиндров ^при —<1,2^,
получаемых обратным методом выдавливания, а в табл. 204 — отклонения размеров
(Н \
при — >l,2j, изготовляемых обычно прямым выдавливанием.
При применении дополнительных операций — протяжки, калибровки — точность
размеров может быть значительно повышена. Отклонения по высоте стаканчиков
или длине стержней зависят от погрешностей при отрезке заготовок и допускаются
в пределах 2—4 мм для подрезки торца на станке.
При разработке технологических процессов. холодной штамповки должны
быть установлены операционные допуски для всех операционных размеров, относя-
щихся к установочным поверхностям, которые служат для фиксации детали на
последующих операциях, и подвергаемых операционному техническому кон-
тролю.
При штамповке в одну операцию операционным допуском является допуск го-
товой детали (по чертежу). На свободных операционных размерах допуски не простав-
ляются. На ряде заводов в этом случае применяют допуски 7-го класса точности
по системе отверстия. Установление операционных допусков производится в соответ-
ствии с экономической точностью того или иного вида штамповки или с требуемой
точностью детали.
В случае, если экономическая точность штамповки не обеспечивает получения
заданных конструктивных допусков, в технологическом процессе должны быть пре-
дусмотрены дополнительные операции (калибровка, правка, зачистка и т. п.) или
применены штампы повышенной точности.
ТОЧНОСТЬ ШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
495
Таблица 203
Отклонения размеров стальных полых цилиндров,
изготовляемых обратным методом холодного выдавливания
Отклонения (±) от D в мм Отклонения (±) от диаметра d в мм
1 Jii
'<>>11 777//У/. после выда- вливания после допол- нительной калибровки после выдавливания после дополни- тельной кали- бровки
н
Диаметр D в мм
До Ю 10—30 30—40 40—50 50—60 60—70 70—80 80—90 90—100 100—120 0,08 0,10 0,12 0,15 0,20 0,22 0,25 0,30 0,35 0,40 0,05 0,06 0,07 0,10 0,12 0,15 0,17 . 0,20 0,22 0,25 0,10 0,10—0,20 0,15—0,25 0,20—0,25 0,20—0,30 0,20—0,30 0,20—0,35 0,25—0,40 0,30—0,45 0,35—0,50 0,05 0,05—0,10 0,10—0,15 0,10—0,15 0,12—0,20 0,15—0,25 0,15—0,25 0,20—0,30 0,25—0,35 0,30—0,40
Отклонения (±) по толщине стенки S Отклонения (±) по толщине дна h2 в мм
S в мм Отклонения от S в мм h2 в мм Отклонения от h2 в мм
после выда- вливания после кали- бровки после выда- вливания после кали- бровки
До 2 2—10 10—15 0,10 0,15 0,20 0,05 0,10 0,15 До 2 2—10 10—15 15—25 25—40 0,15 0,20—0.3 0,25—0,3 0,30—0,4 0,40—0,5 0,10 0,15 0,20 0,25 0,35
496
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 204
Отклонения размеров стальных деталей типа гильз,
полученных прямым методом холодного выдавливания
Отклонения (±) от D в мм Отклонения (±) от диаметра d в мм
после выда- вливания после допол- нительной калибровки после выдавли- вания после дополни- тельной кали- бровки
Д н иаметр D в м м
До Ю 10—30 30—40 40—50 50—60 60—70 70—80 80—90 90—100 100—120 120—140 0,1 0,2 до 0,3 0,3 0,4 0,02 0,02 0,02 0,025 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,08 0,12 0,05 0,05—0,07 0,08—0,10 0,10—0,12 0,12—0,14 0,18—0,20 0,18—0,20 0,20—0,24 0,25—0,30 0,30—0,40 0,40—0,50 0,02 0,02—0,04 0,02—0,04 0,025—0,04 0,03—0,05 0,035—0,05 0,04—0,06 0,05—0,08 0,06—0,09 0,08—0,10 0,10—0,12 *
Отклонения (±) по толщине стенки S Отклонения (±) по толщине дна h2
S в мм Отклонения от S в мм h2 в мм Отклонения от h2 в мм
после выда- вливания после кали- бровки после выда- вливания после кали- бровки
До 0,6 0,6—1,2 1,2—2,0 2,0—3,5 3,5—6,0 0,05—0,10 0,07—0,10 0,10—0,15 0,12—0,15 0,15—0,20 0,02 0,02 0,025 0,03 0,04 До 2 2—10 10—15 15—25 25—40 40—50 50—70 До 0,15 0,20—0,30 0,25—0,35 0,30—0,40 0,35—0,50 0,40—0,55 0,45—0,60 0,10 0,12 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
ВЫБОР ПРЕССА
497
9. ВЫБОР ПРЕССА
При выборе пресса исходят из следующих соображений:
1) тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологиче-
ской операции;
2) усилие, создаваемое прессом, должно быть равно или несколько больше
усилия, требуемого для штамповки;
3) мощность пресса должна быть достаточной для выполнения работы, необхо-
димой для данной операции;
4) закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой
высоты штампа;
5) габариты стола и ползуна пресса должны давать возможность установки
и закрепления штампов и подачу заготовок, а отверстие в столе пресса — позволять
свободное проваливание штампуемых деталей (при штамповке «на провал»);
6) число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производитель-
ность штамповки;
7) в зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специаль-
ных устройств и приспособлений (буфера, выталкиватели, механизмы подачи и т. п.);
8) удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответствовать тре-
бованиям техники безопасности.
Таким образом, основными техническими параметрами
для выбора пресса являются: у с и л и ё, работа, вели-
чина хода, закрытая высота и размеры стола прессе а.
Следует отличать загрузку пресса по усилию от загрузки по мощности (по
работе). Первая лимитируется прочностью коленчатого вала или зубчатых передач
пресса, а вторая — живой силой маховых масс, мощностью электродвигателя и до-
пустимой его перегрузкой.
Недостаточно производить выбор пресса только по усилию, так как могут быть
разные случаи перегрузки пресса.
1. Пресс перегружен по допускаемому усилию, но не перегружен по мощности.
В результате происходит деформация вала, а затем и поломка пресса. У прессов
с С-образной станиной в этом случае происходит изгиб вала и поломка литой ста-
нины у коренных подшипников, а у одностоечных эксцентриковых прессов — изгиб
или поломка пальца.
2. Пресс перегружен одновременно и по усилию, и по мощности, например
при закладке двойной слипшейся заготовки в гибочный или формовочный штамп.
В этом случае обычно .происходит заклинивание пресса в нижней точке и поломка
механизма включения.
3. Пресс перегружен по мощности, но не перегружен по допускаемому усилию.
В этом случае происходит затормаживание и резкое падение числа оборотов махо-
вика, вызывающее недопустимое скольжение электромотора, перегрев его обмотки
и порчу изоляции. В результате непродолжительной работы электродвигатель
выходит из строя.
Подбор пресса по усилию производят следующим образом. Усилие, необхо-
димое для выполнения технологической операции, находят по соответствующим
формулам, приведенным в первом разделе.
Определяют усилие сжатия буферов и выталкивателей, суммируют с техноло-
гическим усилием и сравнивают с номинальным усилием пресса:
Р +
Так как прессы изготовляют в определенном интервале по номинальному уси-
лию (6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125; 160; 200 и т. д.), то обычно при выборе
пресса расчетное усилие не соответствует точно номинальному усилию. Поэтому
пресс берут несколько большего усилия, чем требуется по расчету. Применение
более сильного пресса обеспечивает повышенную жесткость и меньшее пружинение
станины, а следовательно, и большую стойкость штампов. Некоторый избыток
усилия против расчетного предохраняет от поломки при случайном попадании более
498
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
толстой заготовки. Особенно большое значение это имеет при калибровке, чеканке
и объемной штамповке.
в. мм
н.м.т.
Следует помнить, что каталожные и паспортные данные приводят величину
номинального усилия кривошипных прессов, создаваемого в конце рабочего хода
(угол а = 20—30°); это необходимо учитывать в случае опе-
раций, требующих большой величины рабочего хода, так как
давление, развиваемое прессом в начале операции, будет
меньше, чем в нижней мертвой точке.
На рис. 480 приведено изменение усилия, развиваемого
кривошипным прессом на протяжении рабочего хода. На
середине хода усилие составляет от 40 до 50% от номиналь-
ного. В связи с этим необходимо указать, что номинальное
усилие кривошипного пресса, установленное в конце рабо-
чего хода, может быть полностью использовано для вырубки,
пробивки, чеканки и гибки, но не может быть использовано
для глубокой вытяжки. Это явствует из наложения рабочих
диаграмм этих операций на диаграмму усилия, развивае-
мого кривошипным прессом на протяжении рабочего хода
(рис. 481).
На рис. 481, а наложена рабочая диаграмма процесса
вырубки, на рис. 481, б — процесса гибки с калибровкой,
а на рис. 481, в — процесса вытяжки. В то время как диа-
граммы процессов вырубки и гибки не выходят за пределы
допускаемого прессом усилия, диаграмма усилия вытяжки
выходит за эти пределы и вызывает значительную пере-
грузку пресса.
Такая перегрузка недопустима, так как неизбежно при-
ведет к поломке пресса. Отсюда вытекает, что номинальное
усилие кривошипного пресса при использовании его для вы-
тяжных работ должно быть уменьшено.
Приближенно можно считать, что наибольшее усилие вытяжки должно состав-
лять? при глубокой вытяжке (0,54-0,6) Рнол<; при неглубокой вытяжке (0,74-0,8)РНОм-
На рис. 482 приведены схема и диаграмма допустимого усилия кривошипного
пресса. Максимальное усилие пресса устанавливается по прочности коленчатого
—-Р
Рис. 480. Усилие, раз-
виваемое кривошип-
ным прессом на про-
тяжении рабочего
хода
Рис. 481. Наложение рабочих (операционных) диаграмм на диаграмму
усилия, развиваемого кривошипным прессом
вала и для обычных кривошипных прессов с односторонним приводом обычно берется
равным усилию, создаваемому при угле поворота кривошипа а = 20—30°, что соот-
ветствует величине рабочего хода ползуна ha = (0,054-0,07) Я.
Крутящий момент определяется уравнением
М = Р sin а = РЬ,
где b=V\H - ha) ha.
выбор пресса
499
Наибольший крутящий момент, определяемый прочностью зубчатых колес,
равен (при sin а — 0,5)
Мтах ~ 0,2эРтахА/.
Уменьшение величины хода у прессов с регулируемым ходом позволяет увели-
чить рабочее усилие в средней части хода ползуна и изменить приведенную на рис. 482
диаграмму допустимого усилия.
Из уравнения крутящего момента имеем
р . 2М
Н sin а ’
Чем меньше максимального значения Нтг^ величина отрегулированного хода Н
при том же крутящем моменте, тем больше величина усилия Р. Но так как величина
Рис. 482. Допустимое усилие кривошипного пресса: а — кинематическая
схема; б — диаграмма допустимого усилия
усилия не может быть больше допускаемого прочностью коленчатого вала Ртах,
то приведенное выше равенство сохраняется при увеличении значения sin а или
при увеличении угла а. Следовательно, наибольшее усилие Ртах достигается при
большей величине угла поворота кривошипа а.
На рис. 483 приведена диаграмма допустимого усилия пресса (20 тс) с регули-
уу
руемым ходом. Чем меньше отношение—— , тем выше кривая допустимого усилия
Нтах
в средней части хода пресса и тем больше угол поворота кривошипа, при котором
допускается наибольшее усилие пресса [262].
При уменьшении величины хода в два раза наибольшее усилие пресса допу-
стимо на протяжении всего хода ползуна. Это явствует из приведенной вышеформулы,
в которой Н = Нтах при угле а = 30° и sin а = 0,5. Если величину хода умень-
шить в два раза (И = 0,5//тах), то для сохранения равенства sin а следует увели-
чить в два раза и принять его равным 1, что соответствует углу поворота криво-
шипа а = 90°. Отсюда следует, что во всех случаях, когда это допустимо высотой
штампуемой детали, необходимо отрегулировать и уменьшить величину хода пресса.
500
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
На рис. 484 приведены схема и диаграмма допустимого усилия кривошипно-
коленного (чеканочного) пресса. Допустимое усилие на ползуне определяется урав-
нением
р Мшэт sin (б + V) cos т)
г sin (q + е) sin (а — у)
Полезная (используемая) работа чеканочного пресса равна
А по л — Ртах ha-
Кривошипно-коленные (чеканочные) прессы иногда ошибочно рекомендуют как
наилучший тип пресса для холодного выдавливания. В действительности же они
предназначены для выполнения
чеканочных (калибровочных)
операций при малой величине
рабочего хода (2—5 мм). Такие
прессы ограниченно пригодны
для выдавливания алюминиевых
деталей и мало пригодны для хо-
лодного выдавливания стальных
деталей, требующих большей
величины рабочего хода (глу-
бины вдавливания в заготовку)—
до 25 мм.
У чеканочного пресса, вы-
бранного по соответствию тре-
буемого усилия номинальному
усилию пресса, к моменту сопри-
косновения пуансона с заготов-
кой допустимое усилие будет
значительно меньше требуемого
в начальный момент выдавлива-
ния. Поэтому приходится при-
Угол поборота крибошипа передНМТчград
менять чеканочные прессы весьма
Рис. 483. Изменение диаграммы допустимого усилия большого номинального уси-
при регулировке величины хода пресса ЛИЯ — примерно В 8—10 раз
больше требуемого по расчету.
Кривошипные прессы более пригодны для холодного выдавливания, но при
условии, если величина рабочего хода (глубина вдавливания пуансона) не пре-
вышает 5 мм. Рекомендуется выбирать эти прессы номинальным усилием в 1,5—2
раза больше расчетного.
Наилучшим типом прессов для холодного выдавливания стальных деталей
являются специальные кривошипные прессы для холодного выдавливания типа
LKP, выпускаемые чехословацкой промышленностью, с ходом ползуна от 280 до
315 м, величиной рабочего хода от 40 до 50 мм и наибольшим усилием от 400 до
1000 тс.
В тех случаях, когда постоянная загрузка таких прессов не может быть обеспе-
чена, рекомендуются универсальные кривошипные прессы с достаточно большой
величиной хода ползуна и рабочего хода.
На рис. 485 приведены диаграммы допустимых усилий пресса Р и кривые изме-
нения скорости ползуна v в зависимости от поворота кривошипа и величины хода
перед нижней мертвой точкой для прессов одинакового номинального усилия 600 тс:
кривошипного (рис. 485, а); чеканочного (рис. 485, б); специального для холодного
выдавливания (рис. 485, в); гидравлического (рис. 485, г). Заштрихованный уча-
сток А представляет собой запас полезной работы пресса, которая должна быть
больше работы, требуемой для выдавливания. •
ВЫБОР ПРЕССА
501
Рис. 484. Допустимое усилие кривошипно-коленного (чеканочного) пресса:
а — кинематическая схема; б — диаграмма допустимого усилия
5)Р,тпс
а) Р,тс
600
500
400
300
200
100
°0 20 40 60J7580
НМТ Ход ползуна, мм
6) Р,тс_
500
у,мм/сек400
ЛОО
-250 300
-200
-150
-100
-50
°0l
200
10 0№
v, мм/сек
П=60
0,30
0,20
0,10.
па4
\20 40 80 jBOlOO "
6.18.5
; мм/сек 5™ Ш ползуна, мм
13)
-400
300 500
250 400
-200
- 150 300
- 100 2.00
- 50
ц.
500
400
300
200 Ъ
100
О
0 20 40 60 80 100
Н!ЦТ Ходползуна^мм^
0° 23°30°33'403о'45° 50°
Угол поборота крибошипа
40 6D 80 100
300
200
100
100
° О
НМТ Ход ползуна,мм
Рис. 485. Диаграммы допустимых усилий прессов различного типа усилием 600 тс
502
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Как видно из рис. 485, наименьшим запасом полезной работы обладают чека-
ночные прессы. Специальные прессы для выдавливания имеют большой запас полез-
ной работы вследствие того, что наибольшее допустимое усилие пресса достигается
при угле поворота кривошипа в 45°. Наибольший запас полезной работы — у гидрав-
лических прессов.
В ФРГ фирма «Герлан» выпускает специальные горизонтальные прессы —
автоматы для холодного выдавливания усилием от 30 до 800 тс, используемые в на-
шей промышленности.
Фирма «Блисс» выпускает в Англии новые гидравлические прессы двойного
действия модели «Рега» усилием от 300 до 1000 тс, предназначенные специально
для холодного выдавливания.
В Англии и частично в США для холодного выдавливания крупных деталей
предпочитают применять гидравлические прессы, как безопасные при перегрузках
по усилию и мощности, хотя они
дороже и менее производительны,
чем механические прессы.
При производстве вырубных и
пробивных работ на кривошипных
прессах недостаточно выбора пресса
по номинальному усилию. Нельзя
превышать определенную наиболь-
шую толщину материала, установ-
ленную для данного пресса. Если
пресс, предназначенный для вы-
рубки стали толщиной до 2 мм,
применить (при том же усилии) для
пробивки отверстий в материале
толщиной 10 мм, то в данном слу-
чае пресс может оказаться перегру-
женным по мощности.
Рис. 486. Наложение рабочих диаграмм на диа-
грамму допустимого усилия пресса: / — вытяжка;
2—вырубка и вытяжка; 3—гибка с калибровкой
Номинальное усилие пресса принимается по каталожным или паспортным
данным. При отсутствии паспортных данных или при переделке старых прессов
их усилие может быть определено по прочности коленчатого вала в зависимости
от его диаметра.
Подбор пресса по усилию для операций вырубки, вытяжки и гибки не представ-
ляет затруднений. Но для совмещенных операций — вырубки и вытяжки или вы-
рубки — вытяжки и обрезки — возможна перегрузка пресса, так как вырубной пере-
ход выполняется задолго до достижения допустимого усилия номинальной величины.
На рис. 486 приведен такой случай: кривая 2, соответствующая операции вырубки,
выходит за пределы допустимого усилия пресса при данном повороте угла криво-
шипа.
При выборе многопозиционного пресса-автомата номинальное усилие пресса
необходимо взять в 1,5—2 раза выше суммарного расчетного усилия, так как опас-
ным является не превышение номинального усилия в конце хода (у н. м. т.), а вы-
ход за пределы допустимого усилия пресса суммарного усилия вытяжных пере-
ходов. На рис. 487 показано наложение рабочих диаграмм отдельных переходов штам-
повки на многопозиционном прессе-автомате и графическое построение кривой
суммарного усилия [286]. Из сопоставления кривых допустимого усилия пресса и
суммарного усилия вытяжки ясна необходимость выбора пресса большего номи-
нального усилия.
После выбора пресса по усилию необходимо проверить пригодность пресса
по мощности (работе).
Работа деформирования определяется по формулам, приведенным в разделе I.
Найденную величину работы суммируют с работой сжатия буфера и выталкивателя
и сравнивают с работой, которую может произвести пресс за один рабочий ход:
Апр > А А^.
ВЫБОР ПРЕССА
503
Эта работа слагается из полезной энергии маховика (маховых колес) и неболь-
шой части энергии, отдаваемой электродвигателем. Последняя расходуется в основ-
ном на преодоление вредных сопротивлений и восстановление потерянной скорости
маховых масс.
Точные энергетические расчеты маховика и электродвигателя приведены в соот-
ветствующей литературе [106]. Ниже приводим приближенные формулы для опре-
деления полезной энергии маховика.
Рис. 487. Наложение рабочих диаграмм вытяжки на многопозиционном
прессе-автомате
Полная кинетическая энергия маховика определяется по следующей формуле:
= GD2n2
“ 12 750
кГм.
Полезная энергия маховика, используемая для выполнения технологической
операции, равна потере живой силы при.падении числа оборотов и составляет лишь
часть кинетической энергии маховика. Полезная энергия маховика (полезная работа
пресса) при работе одиночными ходами пресса при условии допустимого уменьше-
ния скорости на 20% приближенно равна
_G£>2n2
Л° ~ 35 400
кГм,
а при непрерывной работе пресса (с автоматической подачей) при допустимом умень-
шении скорости на 10%
_GD2n2
Ан ~ 67 100
кГм,
где G — вес маховика (маховых колес) в кг\
D наружный диаметр маховика в м;
п — число оборотов маховика в минуту.
Таким образом, величина полезной работы, кото-
рую может выполнять пресс при непрерывном дей-
504
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ст в и и, почти в два раза меньше, чем при работе того
же пресса одиночными ходами.
Аналогичные данные из опыта стандартизации прессов в ГДР приведены
в табл. 205.
Таблица 205
Полезная работа пресса и наибольшая толщина вырубаемого металла
в зависимости от номинального усилия пресса Р в тс [101]
Тип пресса Число ходов пресса Полезная работа в кГм (тс-мм) Наибольшая толщина материала в мм
при единич- ных ходах при непре- рывных ходах при единич- ных ходах при непре- рывных ходах
Быстроходный 250 ч 4 Кр о,з15 Кр5 0,16 /Р5 о,бз КУ 0,315 КУ
Нормальный 190 о,54 Кр5 0,224 /Р5 0,9 КУ 0,45 КУ
4 К р
Тихоходный 140 о,бз Кр5 0,315 Кр* 1,25 КУ о.бз КУ
4 КР
Примечания:
1. Термин «быстроходный» применен в качестве сравнительной характери-
стики, так как существуют более быстроходные прессы.
2. Размерность полезной работы выражена в кГм, что равнозначно tnc-мм.
Следует иметь в виду, что правильная загрузка пресса по усилию не всегда
приводит к правильной загрузке по мощности. Так, например, если расчетное уси-
лие вырубки превышает номинальное усилие пресса, то в таком случае обычно при-
меняют вырубку штампами со скосом режущих кромок (см. гл. I, первый раздел).
Однако уменьшение усилия сопровождается не уменьшением, а увеличением
работы вырубки (см. рис. 12). Может оказаться, что при правильной загрузке по
усилию пресс будет перегружен по мощности.
Весьма важна проверка соответствия мощности многопозиционного пресса
работе, необходимой для выполнения операций вытяжки. Нередки случаи, когда
выбор многопозиционного пресса только по суммарному усилию приводил к пере-
грузке по мощности, вследствие чего пресс оказывался неработоспособным и под-
вергался полной переделке с заменой маховика и электродвигателя.
Увеличение кинетической энергии маховика можно получить путем увеличения
числа оборотов, так как кинетическая энергия маховика пропорциональна квадрату
числа его оборотов. Однако увеличение числа оборотов маховика не должно приво-
дить к недопустимо высокой скорости на ободе маховика, составляющей 25 м/сек
для чугунных и 40 м/сек для стальных маховиков.
Следующим параметром, необходимым для выбора пресса, является величина
хода пресса. Ходом пресса называется движение ползуна пресса вниз и вверх, про-
изводимое за один оборот кривошипа.
Производительность прессов измеряется числом ходов в минуту. Величиной
хода пресса называется расстояние между верхним и нижним положениями ползуна
или путь, пройденный ползуном в одном направлении.
ВЫБОР ПРЕССА
505
Верхней мертвой точкой (в. м. т.) называется крайнее верхнее положение кри-
вошипа и шатуна. Нижней мертвой точкой (н. м. т.) называется крайнее нижнее
(рабочее) положение кривошипа, шатуна, ползуна и штампа.
Выбор пресса по величине хода имеет особое значение для вытяжных и гибочных
работ, требующих большой величины хода пресса. Обычно величина хода пресса
а) Угол поворота кривошипного вала в град.
для вытяжки берется в 2,5 раза больше высоты вытягиваемой детали, чтобы обеспе-
чить удобство установки заготовки и удаления готовой детали.
На рис. 488 приведены графики движения ползунов прессов двойного и трой-
ного действия, предназначенных для глубокой вытяжки. Для вырубных работ не
требуется большая величина хода пресса, так как в этом случае достаточно иметь
ход пресса на 2—3 мм больше величины просвета между матрицей и съемником.
Благодаря универсальности кривошипных прессов малой и средней мощности
их изготовляют с регулируемым по величине ходом. Желательно устанавливать
506
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
такую величину хода пресса, чтобы верхняя часть штампа не сходила в в. м. т.
с направляющих колонок.
В прессах с постоянной величиной хода шатун надет непосредственно на кри-
вошип или колено рабочего вала. Величина хода в данном случае равна двойному
эксцентриситету кривошипа или коленчатого вала.
В прессах с регулируемой величиной хода шатун надет на промежуточную
эксцентриковую втулку, сидящую на эксцентричном кривошипе или колене рабочего
вала (рис. 489).
Рис. 489. Кривошипно-шатунный механизм пресса
При вращении рабочего вала вращательное движение эксцентричных частей
превращается в возвратно-поступательное движение ползуна пресса. Регулировка
величины хода ползуна производится поворотом эксцентрика относительно кулач-
ковой муфты на соответствующий угол (на некоторое число зубцов).
При расположении эксцентриситетов кривошипа и эксцентрика в одном на-
правлении получаем наибольший эксцентриситет
%тах = Г1 + г2
и наибольшую величину хода
#тах = 2 (/*! + га)-
При расположении эксцентриситетов кривошипа и эксцентрика в диаметрально
противоположном направлении получаем наименьший эксцентриситет
min— G — г2
и наименьшую величину хода
Н min “ 2 (г! — г2),
где г± — радиус эксцентриситета кривошипного вала;
г2 — радиус эксцентриситета эксцентрика.
ВЫБОР ПРЕССА
507
На рис. 490 изображена схема регулирования эксцентриситета и величины
хода кривошипных прессов. Черными точками обозначены различные положения
оси шатуна в в. м. т. при различном повороте эксцентриковой втулки, имеющей
обычно 12 зубцов. При наибольшей и наименьшей величине хода пресса в момент
его выключения шатун и ползун останавливаются в в. м. т. (ось шатуна в точках О]
И Ог).
При промежуточной величине хода в выключенном положении ось головки
шатуна находится не на одной вертикали с осью кривошипа, а занимает одно из
положений, отмеченных черными точками.
Ось стержня шатуна переходит в наклонное положение, а ось кривошипа в вы-
ключенном положении всегда находится в в. м. т. (точка О).
Следовательно, при регулировке эксцентриситета шатун занимает положение
с некоторым углом отставания или опережения относительно оси кривошипа.
Обычно работают с отставанием шатуна, и поворот эксцентрика производят
в сторону, обратную вращению рабочего вала. Ползун в данном случае также не
находится в в. м. т., он не доходит до нее на величину а—Ь, равную подъему оси
шатуна до верхнего положения при переходе через вертикальную ось. На рис. 490
справа изображены кривые движения ползуна за один оборот вала при наибольшей
и наименьшей величине хода.
Как видно из кривых, при регулировке величины хода открытая высота пресса
уменьшается, а закрытая становится больше на величину
о __ ^гпах — Н
где Н — установленная величина хода.
Закрытая высота пресса является весьма важной характеристикой для
проектирования и установки штампов. Закрытой высотой пресса
называется расстояние от подштамповой плиты до
ползуна пресса в нижнем его положении при наи-
большей величине хода и наименьшей длине ша-
туна. Регулировка закрытой высоты пресса или расстояния между столом и пол-
зуном производится за счет укорочения или удлинения шатуна, осуществляемых
ввинчиванием или вывинчиванием резьбового стержня, соединяющего головку
шатуна с ползуном. В табл. 206 приведены способы определения открытой и за-
крытой высоты кривошипных прессов.
508
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 206
Определение открытой и закрытой высоты кривошипных прессов
Тип пресса Регулируемые параметры Открытая высота пресса Закрытая высота пресса
наибольшая наименьшая
Кривошипный с постоянным ходом Ход Вверх Вниз Вниз
Шатун Укорочен (ввинчен) Укорочен (ввинчен) Удлинен (вывинчен)
Кривошипный с регулируемым ходом Ход Наибольший, вверх Наимень- ший, вниз Наиболь- ший, вниз
Шатун Укорочен (ввинчен) Укорочен (ввинчен) Удлинен (вывинчен)
Кривошипный с подъемным столом и регулируемым хо- дом Ход Наибольший, вверх Наимень- ший, вниз Наиболь- ший, вниз
Шатун Укорочен (ввинчен) Укорочен (ввинчен) Удлинен (вывинчен)
Положение стола Опущен Опущен Поднят
Производительность прессов определяется числом ходов в минуту, которое
берется возможно большим и должно соответствовать характеру работы и типу
штампа. Увеличение числа ходов пресса имеет особенно большое значение при авто-
матической подаче материала, а также в случае штамповки небольших деталей из
полосы или ленты при ручной подаче материала.
Современные кривошипные прессы снабжаются пневматическими, а крупные
прессы — гидропневматическими подушками, необходимыми для работы прижимов,
выталкивателей, выбрасывателей и съемников. Существует два типа пневматических
подушек: с неподвижным цилиндром и подвижным штоком, с подвижным цилиндром
и неподвижным штоком.
На рис. 491, б показана сдвоенная пневматическая подушка с неподвижными
цилиндрами, подвешиваемая к столу пресса при помощи четырех тяг и нижней
траверсы. Многопоршневые подушки применяют в тех случаях, когда требуется
увеличить силу прижима.
При выборе типоразмеров пневматической подушки для вытяжки с прижимом
принимают ход подушки равным половине хода ползуна пресса, а усилие, создавае-
мое подушкой, равным 0,2 номинального усилия пресса [105].
Усилие, развиваемое пневматической подушкой: ’
Р = pF
где р — давление воздуха в ат\ F — площадь поршня в си2.
На рис. 492 приведена схема присоединения пневматической подушки к сети
сжатого воздуха давлением 5 ат.
Сжатый воздух из сети проходит вентиль 7, фильтр 6, редукционный клапан 5,
обратный клапан 4 и поступает в резервуар (ресивер) 2, соединенный с цилиндром
ВЫБОР ПРЕССА
509
пневматической подушки. При рабочем ходе пресса и поршней пневматической
подушки сжатый воздух вытесняется из подушки в ресивер. Давление воздуха
Рис. 491. Пневматические подушки с подвижным (а) и с непо
движным (б) цилиндром (сдвоенная)
в последнем соответственно увеличивается. Редукционный клапан служит для
регулирования и поддержания на постоянном уровне давления воздуха в подушке
и ресивере.
При модернизации действующего оборудования в серийном производстве возни-
кает необходимость сохранить универсальность
Г* П пресса и производить вырубные работы «на про-
: вал» через стол пресса, а пневматическую по-
только на
душку применять
Подвид
воздуха
из сети
Рис. 492. Схема присоединения пневматической подушки к сети сжатого воздуха.'
1 — цилиндр подушки; 2 — ресивер; 3 — предохранительный клапан; 4 — обрат-
ный клапан; 5 — редукционный клапан; 6 —- фильтр; 7 — сетевой вентиль
вытяжных работах. Для этой цели весьма удобно применить откидную пневма-
тическую подушку, приведенную на рис. 493. Эта подушка установлена на шарнир-
ной плите, легко откидываемой вниз при отвинчивании двух тяг.
На рис. 494 показано крепление откидной пневматической подушки и воздуш-
ного резервуара (ресивера) к станине наклоняемого пресса.
510
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Крупные прессы с большой величиной усилия обычно снабжают гидропневма-
тическими подушками (рис. 495), так как пневматические подушки в этом случае
достигают громадных размеров [ 105]. Масло из резервуара 1 по трубе 9 через клапан 4
наполняет цилиндр 3. При рабочем ходе верхняя плита подушки с поршнем 2 давит
на масло, которое стремится отжать шток 5, закрывающий клапан и находящийся
под давлением сжатого воздуха в нижнем цилиндре.
Вытесняемое масло перетекает в резервуар 1. Когда рабочий ход кончится,
давление масла в цилиндре падает, а шток 5 закрывает клапан 4. Возврат всей си-
стемы в исходное положение производится при помощи соленоида 6, управляющего
золотником 5, подающим сжатый воздух над поршнем 7.
Рис. 493. Откидная пневматическая подушка
При вырубке крупных деталей штампами совмещенного действия прижимы
и сбрасыватели имеют весьма малую величину хода (от 1 до 3 жж). Поэтому подвес-
ные пневматические подушки здесь не находят применения. Обычно в этом случае
применяют пружины. Но при больших габаритах штампов требуется большое коли-
чество пружин, причем трудно добиться одинакового их натяга. В таких случаях
рекомендуется использовать плоские пневматические подушки, успешно применяе-
мые на электромеханических заводах.1
На рис. 496, а приведены постоянно закрепленные на прессе верхняя и нижняя
пневматические'подушки 1 с плоской воздушной камерой, подключенной к сети
сжатого воздуха непосредственно или через распределительный клапан. С помощью
последнего сбрасывание деталей можно производить в определенном положении
ползуна пресса. Уплотнение создается резиновой мембраной 2,на которую во время
штамповки давят подвижные кольца 3,
На рис. 496, б показаны плоские пневматические подушки с установленным
совмещенным штампом для вырубки железа статора.
При отсутствии на предприятии сжатого воздуха применяют пружинные или
резиновые буфера, встраиваемые в подштамповую плиту или в основание штампа.
На рис. 497—499 приведены конструкции резиновых и пружинных буферов: пру-
жинные буфера, монтируемые в подштамповой плите пресса (рис. 497), стационар-
ный резиновый буфер к прессу, устанавливаемый в подштамповой плите (рис. 498),
съемные резиновые буфера к прессу и к штампу (рис. 499).
Для резиновых буферов рекомендуется резина марки 922 по MX ПТУ 1166—51,
допускающая сжатие на 30% от первоначальной высоты при удельном давлении
25 кГ/см\
1 Конструкция Л. А- Мечева и В. П. Жукова.
ВЫБОР ПРЕССА
511
Рис. 494. Монтаж откидной
пневматической подушки и
ресивера на станине пресса
512
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Рис. 496. Пневматические подушки с плоской воздушной камерой: а — верхняя
и нижняя подушки; б — установка совмещенного штампа
Рис. 497. Пружинные буфера, устанавливаемые в подштамповой плите
ВЫБОР ПРЕССА
513
Требования техники безопасности должны быть предусмотрены самой кон-
струкцией и условиями обслуживания пресса, так как работа на прессах наиболее
опасна по сравнению с другими видами ра-
бот. Поэтому при работе на прессах прави-
лам техники безопасности должны отвечать
оборудование и сам штамп, способ подачи
заготовок и удаления деталей, а также орга-
низация рабочего места. Безопасность при
работе на прессах обеспечивается примене-
нием следующего оборудования:
1) безопасного сцепного механизма, авто-
матически выключающего сцепленце махо-
вика с рабочим валом после каждого хода
пресса и предотвращающего сдвоенный ход;
2) кнопочного или двурукого включения
пресса, что предупреждает нахождение рук
в опасной зоне;
3) защитных ограждений педали от не-
произвольного включения пресса при слу-
чайном падении на педаль тяжелых деталей
или инструмента;
4) специальных подвижных ограждений
и рукоотстранителей в тех случаях, когда
ручная работа неизбежна.
Наилучшим способом предохранения ра-
бовего от несчастных случаев является при-
менение устройства для автоматической и
механизированной подачи материала и за-
готовок, так как при этом либо не тре-
буется непосредственного участия рабочего, либо рабочему не приходится вводить
руки в опасную зону. В тех случаях, когда на производстве нет специальных прессов
Рис. 499. Съемные резиновые буфера: а — к прессу; б — к штампу
с автоматической подачей материала, рекомендуется снабжать штампы несложными
устройствами для механизации подачи заготовок и удаления деталей из
штампа.
17 Зак. 511
514
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Кроме того, меры безопасности заключаются в поддержании рабочего места
в чистоте и порядке, в правильном и удобном расположении заготовок и инстру-
мента, соблюдении правил работы на прессах и пользовании вспомогательным инстру-
ментом.
10. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ
ХОЛОДНОШТАМПОВОЧНЫХ РАБОТ
Технической нормой времени называется время, необходимое для выполнения
данной работы при правильной ее организации и наиболее рациональном исполь-
зовании оборудования, с учетом производственного опыта передовиков и новаторов
производства. При этом имеется в виду изготовление изделий требуемого качества.
Технические нормы времени не являются стабильными и предельными, а изме-
няются вместе с усовершенствованием технологических методов и средств произ-
водства, с повышением организационного уровня производства, ростом техниче-
ского и культурного уровня рабочего.
При техническом нормировании определяют:
норму штучного времени Тшт, необходимого для изготовления одной штуки
(выполнения одной операции);
норму подготовительно-заключительного времени Тпз на партию деталей,
состоящего из времени на ознакомление с заданием, на подготовку рабочего места
(без перестановки штампов), сдачу работы и приведение пресса в порядок.
Норма штучного времени слагается из следующих основных элементов:
Т turn = ^о + ^ + io6 + ionb «►
где t0 — основное (технологическое или машинное) время в мин\
te — вспомогательное время (подача заготовки, удаление деталей и отходов,
включение пресса и т. п.) в мин\
to6 — время обслуживания рабочего места (чистка, смазка, уборка отходов
и т. п.) в мин;
tom — время на отдых и естественные надобности в мин.
Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время,
т. е. время, непосредственно затрачиваемое на выполнение данной операции
Ton ~ io Ч- i&'
Сумма времени обслуживания рабочего места и времени на естественные надоб-
ности и отдых составляет дополнительное время
Т$ — io6 4" iom
Таким образом, норма штучного времени определяется формулой
Т шт = Топ~\~Тд-
Дополнительное время обычно берется в процентном отношении к оперативному
времени и составляет 6% для прессов до 100 тс, 10% для прессов от 100 до 300 тс,
14% для прессов свыше 300 тс.
Следовательно, норма штучного времени может быть выражена следующим
образом:
Тшт ~Топ(\ -J- К),
где К — отношение дополнительного времени к оперативному.
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ РАБОТ
515
Для калькуляции и определения себестоимости каждой детали применяют так
называемое калькуляционное время, учитывающее подготовительно-заключительное
время, приходящееся на одну деталь
Т к~ Т шт Ч ~ Т пзч
где tn — количество деталей.
Основное (машинное) время определяется в зависимости от числа ходов пресса
в минуту п:
при автоматической работе пресса
при работе отдельными ходами
где к — коэффициент, учитывающий потерю машинного времени на включение
пресса в зависимости от типа муфты включения (табл. 207).
Состав оперативного времени для различных случаев штамповки зависит от рода
заготовки и способа ее подачи, способа удаления деталей и отходов.
В табл. 208 приведен расчет нормы штучного
времени для различных способов штамповки.
В случае многооперационной последовательной
штамповки в полосовом материале (не в ленте)
для большей точности следует учесть число пред-
варительных ходов пресса до получения первой
полной детали на каждую полосу.
В табл. 209 приведено основное время, затра-
чиваемое на один ход ползуна пресса.
Фактическое время, затрачиваемое на один
ход пресса, с учетом работы механизма включе-
ния, несколько выше приведенного и зависит
от типа муфты включения [173].
На основе технических норм времени уста-
навливаются нормы выработки, представляющие
количество деталей, подлежащих изготовлению
на одной операции в час или за смену
Таблица 207
Величина коэффициента к
для определения машинного
времени при работе
одиночными ходами
Тип муфты включения Коэффи- циент к
Однокулачковая 1,5
Двухкулачковая 1,25
Трехкулачковая 1,17
Четырех кулач- ковая 1,12
Фрикционная 1,02
Ultn
Время на перестановку штампов в состав нормы времени не входит и учиты-
вается особо для определения загрузки оборудования.
В табл. 210 приведена продолжительность перестановки и наладки крупных
штампов по данным Гипросредмаша, а в табл. 211 — время для установки, регули-
ровки и съема небольших штампов.
При техническом нормировании штамповочных работ рекомендуется пользо-
ваться официальными «Общемашиностроительными нормативами времени на холод-
ную штамповку» [173], а в специфических отраслях (часовая, электровакуумная
промышленность) — отраслевыми нормативами. Общемашиностроительные норма-
тивы содержат нормативы на холодную штамповку и резку листов и полос в
массовом, крупносерийном, серийном и мелкосерийном производстве. Они пред-
назначены для нормирования самых разнообразных штамповочных операций на
пресах с числом ходов до 500 в мин и давлением до 2500 тс.
516
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 208
Расчет нормы штучного времени для различных способов штамповки
Способ штамповки Расчетные формулы
С ручной подачей полосы (ленты) Тшт— ^(/ + v + ^4 + ^2+^ 0 +Ю
С ручной подачей штучных заго- товок Ттпг = (fo + ^1 + ^2 + ^4) 0 + К)
С автоматической подачей ленты Тш,п = (v- + i) (1 +ю
С автоматической подачей штуч- ных заготовок Тшт = -^-(1 +К)
Обозначения: t0 — основное (технологическое) время; /1 — время на прием «взять заготовку и установить ее в штамп»; G — время на прием «удалить деталь из штампа»; Z3 — время на прием «удалить отход»; /4 — время на включение пресса (/4 = 0,015—0,025 мин)', t5 — время на прием «подать полосу до упора»; Т3 — время на заправку ленты в валки или зажимы и подачу ее в штамп до упора; п — число ходов пресса в мин\ х — количество деталей, штампуемых из полосы или ленты; z — количество одновременно штампуемых деталей; К — отношение дополнительного времени к оперативному: для прессов до 100 тс К = 0,06; от 100 до 300 тс К = 0,10; для прессов свыше 300 тс К = 0,14. Время на выполнение рабочих приемов брать по нормативам [173]. Примечание. При штамповке с ручной подачей полосы «на провал» или с обратной запрессовкой в ленту /2 = 0. В ряде операций время /3 отсутствует или операция перекрывается другими приемами работы. При штамповке по нескольку деталей за один рабочий ход формула соответственно изменяется. При работе «на самоход» с ручной подачей полосы время совмещается с основным (машинным) . 1 временем /= — .
ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ РАБОТ
517
Таблица 209
Расчетное время, затрачиваемое на один ход ползуна пресса
Число ходов ползу- на пресса Время на один ход в мин Число ходов ползуна пресса Время на один ход в мин Число - ходов ползуна пресса Время на один ход в мин Число ходов ползуна пресса Время на один ход в мин
1 1,00 14 0,071 30 0,033 71—80 0,013
2 0,500 15 0,067 33 0,030 81—85 0,012
3 0,333 16 0,063 35 0,029 86—95 0,011
4 0,250 17 0,059 37 0,027 96—110 0,010
5 0,200 18 0,056 40 0,025 111 — 120 0,009
6 0,167 19 0,053 43 0,023 120—130 0,008
7 0,143 20 0,050 45' 0,022 140—150 0,007
8 0,125 21 0,047 48 0,021 160—179 0,006
9 0,110 22 0,046 50 0,020 180—200 0,005
10 0,100 23 0,044 55 0,018 201—250 0,004
11 0,091 24 0,042 60 0,017 251—300 0,003
12 0,083 25 0,040 65 0,015 300—400 0,0025
13 0,077 27 0,037 - 70 0,014 400—500 0,002
Таблица 210
Продолжительность перестановки и наладки штампов
Время в мин в зависимости от площади нижней плиты в м2
Конструкция штампа 0,05 0,15 0,25 0,5 0,75 1,2 1,5 2,0 3,0 5,0 7,0
Без выталкивателя 18 22 21 28 24 35 27 45 40 53 “80 120 160 225 255 290
С планочным выталки- вателем 22 25 25 34 27 40 32 53 48 63 —
С пружинным или зиновым буфером ре- 27 33 29 41 32 52 35 6S 53 85 ТТз Т55 200 265 330 350
С пневматическим фером бу- 37 42 42 48 55 62 65 85 76 108 Гзз 185 230 ЗТ5 390 410
Примечание. Цифры в в знаменателе — без хвостовика. числителе относятся к штампам с хвостовиком,
518
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Таблица 211
Время для установки, регулировки и съема штампа
с направляющими колонками
Содержание работы Давле- ние пресса в тс Габариты штампа в мм Время в мин в зависимо- сти от числа болтов
2 4 1 6
Установка, регу- 30 350Х 200Х 100 2,9 3,1 3,7
лировка, проба 80 200Х 100X50 3,1 3,5 3,5
80 500X 400X 50 3,8 4,2 4,7
120 350Х 200Х 100 3,5 3,9 4,3
120 300Х 400Х 200 4,1 4,6 5,0
120 750Х 400Х 350 6,5 6,9 1 7,3
Съем штампа 30 350Х 200Х 100 0,9 1,1 1,3
80 200Х 100Х 50 1,2 1,4 1,8
80 500Х 400Х 50 1,4 1,7 2,1
120 350Х200Х 100 2,0 2,4 2,7
120 500Х 400Х 200 2,3 2,8 3,2
120 750Х 400Х 350 3,5 4,2 4,5
н. технологическая документация
Оформление технологических процессов холодной штамповки производится
в виде карт технологических процессов, операционных карт и карточек раскроя
материала. Различные типы осваиваемого производства требуют различной степени
детализации технологических процессов и определяют вид технологической доку-
ментации.
В массовом и крупносерийном производстве технологическая документация
наиболее детальна и полна. В данном случае обычно составляются карты техноло-
гических процессов по каждой детали, операционные карты по каждой операции
и карточки раскроя материала.
В серийном производстве в случае установившегося объекта производства раз-
рабатываются карты технологического процесса, а в случае неустановившегося
быстро модернизируемого объекта производства — ведомость технологического
маршрута обработки. Рекомендуется разработка групповой технологии.
В мелкосерийном производстве заполняется только маршрутная ведомость.
В табл. 212 приведена примерная форма технологической карты холодной
штамповки. Последовательность заполнения явствует из изложенного в настоящей
главе.
Примерная форма технологической карты холодной штамповки
Таблица 21?
Завод Цех Технологическая карта холодной штамповки Лист № Всего листов Изменение в техно- логической карте Деталь №
Марка материала Размеры заго- товки и допуски (толщина, ши- рина, длина) в мм Вес заготов- ки детали в кг ! Вес заготов- ки на одну деталь в кг Вес отходов на одну де- таль в кг % отхо- дов № Дата Под- пись Наименование детали
Тип изделия
Количество де- талей на одно изделие
Эскиз детали Эскиз раскроя
1 ' 1 Количество де- талей на годо- вую программу
№ операции Наименование операции Операционные эскизы и раз- меры Расчетное усил ие в тс Оборудование Тип штампа, инструмент Норма времени на одну деталь в мин Производитель- ность В ШГП/Ч Количество и за- грузка оборудо- вания Разряд рабочих Количество ра- бочих Расценка в коп. за одну деталь Примечание
Наименова- ние и харак теристина Инвентар- ный №
1 1
1 1
1 1 1 1
1 1 1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ШТАМПОВ, ИХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
ГЛАВА I
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ШТАМПОВ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ ШТАМПОВ
Штампы для холодной штамповки могут быть классифицированы по трем призна-
кам: технологическому (по роду и совмещенности операций); конструктивному (по
способу направления); эксплуатационному (по способу подачи заготовок и удаления
деталей и отходов).
По технологическому признаку штампы разделяются на типо-
вые группы по роду выполняемых операций в соответствии с их классификацией,
приведенной на рис 1.
По совмещенности операций штампы разделяются на простые
(однооперационные) и комбинированные (многооперационные), выполняющие одно-
временно несколько операций. Типовые однооперационные штампы холодной штам-
повки с соответствующими технологическими схемами приведены в табл. 1.
Комбинированные штампы подразделяются по характеру совмещения операций
(переходов) во времени на штампы:
1) последовательного действия, в которых изготовление детали производится
за несколько переходов под различными пуансонами при последовательном пере-
мещении заготовки;
2) совмещенного действия, в которых изготовление детали производится за один
ход процесса концентрированно расположенными пуансонами при неизменном поло-
жении заготовки;
3) последовательно-совмещенного действия, в которых изготовление детали
происходит путем сочетания последовательной и совмещенной штамповок.
В соответствии с указаниями, приведенными на стр. 485, однооперационные
штампы следует применять лишь в мелкосерийном производстве. Область примене-
ния комбинированных штампов в зависимости от размеров и точности штампуемых
деталей приведена в табл. 186.
Наиболее характерные типы совмещенных комбинированных штампов приведены
в табл. 213. В табл. 214 даны наиболее характерные типы последовательных ком-
бинированных штампов.
Таблица 213
Основные типы совмещенных комбинированных штампов
Тип штампа Схема
Для вырубки и пробивки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ ШТАМПОВ
521
Продолжение табл. 213
Р SS8! М IssM
к Я5 fe U йбб ^|Н
SSSSsss^^H ЬЗ i'" — «
к E1Z 0И6? |{ ёМ^В
К 1 ^1 м^И и
Е м |i! |Щ|
^ШмВВь ^Ьм Ида! «я "»]М^И gmgg^H
522
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 213
Тип штампа Схема
Для обрезки и формовки
Для вырубки, вытяжки и пробивки
Для вырубки, вытяжки и формовки
У/V22/Л: У////2Л
Для вырубки, вытяжки и обрезки
1}
У////At zd г / / / / / л
Для четырех и более совмещенных операций
Для вырубки и двукратной вытяжки
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ ШТАМПОВ
523
Таблица 214
Основные типы последовательных комбинированных штампов
Тип штампа Схема
Для пробивки и вырубки W Б 33 g2 Irz/J
Для пробивки и отрезки
Для пробивки и разрезки (фигурной от- резки) С4- 4-)(и HwFa »• 4;]
Для пробивки, чеканки и вырубки а ,
Для пробивки, надрезки, гибки и отрезки й 1К> о<°> ДИ <°>Ф 1
* Для обрезки, пробивки, гибки и отрезки ыц я rrvzi ^X_l_
Для гибки, отрезки и окончательной гибки 1Ы
524
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 214
Тип штампа
Схема
Для последовательной вытяжки и вырубки
Для последовательной вытяжки, пробивки и
вырубки
Для пробивки, отбортовки и вырубки
Для последовательной вытяжки, пробивки,
отбортовки и вырубки
2. КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТИПЫ ШТАМПОВ
По конструктивному признаку штампы разделяются на две группы: 1) штампы
без направления; 2) штампы с направляющими устройствами.
Типы штампов, различаемые по способу направления, приведены в табл. 215.
Подразделение по способу направления относится к технологически различным
типам штампов: вырубным, вытяжным, гибочным, а также комбинированным. Коли-
чество отдельных пуансонов может быть различно в зависимости от конструкции
и технологии изготовления детали.
Штампы без направляющих (1, 2 и 3-й типы) просты в изготов-
лении и имеют малый вес и габарит, но неудобны при установке, опасны в эксплуа-
тации и обладают невысокой стойкостью. Применяются только в мелкосерийном
производстве.
Штампы с направляющими (4, 5 и 6-й типы) просты и надежны
в эксплуатации, удобны при установке, обладают повышенной стойкостью, но более
сложны в изготовлении. Применяются в серийном, крупносерийном и массовом
производстве.
Штампы с направляющей плитой менее удобны и стойки, чем штампы с направ-
ляющими колонками. Штампы с направляющим цилиндром (7-й тип) распространения
в СССР не получили. Штампы с направляющими колонками в зависимости от произ-
водимой операции в большинстве случаев снабжаются неподвижным или подвиж-
ным съемником.
По эксплуатационному признаку, определяемому способами и приемами работ,
штампы различаются: по способу подачи и установки заготовок; по способу удаления
деталей; по способу удаления отходов.
КОНСТРУКТИВНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТИПЫ ШТАМПОВ
525
Таблица 215
Типы штампов с различным способом направления и их применение
Типы штампов Схемы штампов Применение
Открытый ш в Для вырубки и пробивки боль- ших или грубых деталей из толсто- го материала (при наличии съем- ника на станине пресса), а также для простой гибки и вытяжки в мелкосерийном производстве
С неподвижным (жест- ким) съемником V/7X Для вырубки и пробивки не- больших деталей из толстого мате- риала в мелкосерийном производ- стве
С подвижным (пру- жинным) съемником У//Д^ Для вырубки и пробивки пло- ских деталей из тонкого материала и в некоторых случаях для простой вытяжки
С направляющей пли- той JJi Si Для вырубки и пробивки неболь- ших деталей простой конфигурации в серийном производстве
С направляющими колонками О/ Для вырубки, пробивки, гибки и вытяжки точных деталей или де- талей сложной конфигурации в серийном и для любых деталей в крупносерийном-я массовом про- изводстве
С сопряженными на- правляющими \//А Для вырубки и пробивки в штам- пах с тонкими пуансонами, а также в последовательных штампах
С направляющим ци- линдром (плунжером) I w* I Для вырубки, пробивки и зачист- ки весьма мелких деталей в часо- вом производстве (применяется редко)
526
ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ШТАМПОВ
По способу подачи и установки заготовок различают штампы
с ручной подачей и штампы с автоматической подачей, являющейся принадлеж-
ностью штампа или пресса.
Штампы с ручной подачей отличаются один от другого лишь конструкцией
применяемого упора или фиксатора, а штампы с автоматической подачей различаются
по типу подачи ленты или штучных заготовок.
По способу удаления деталей различают следующие типы
штампов:
1) с провалом через отверстие матрицы;
2) с обратной вставкой в ленту и удалением вместе с ней;
3) с обратным выталкиванием на поверхность штампа и ручным удалением;
4) с обратным выталкиванием и автоматическим удалением (сбрасыванием).
Обратное выталкивание осуществляется от пружин выбрасывателя или вытал-
кивателя, от буфера или от пресса. Эти различия по способу удаления деталей одно-
временно являются и конструктивными, так как в значительной степени определяют
конструкцию штампов.
Способы удаления отходов в штампах могут быть следующими:
1) отход удаляется в виде остатков полосы или ленты;
2) отход удаляется вручную (главным образом у крупных деталей);
3) отход разрубается на две или три части и сваливается (при обрезке);
4) отход удаляется автоматически посредством меха-нических, пружинных или
пневматических сбрасывателей (главным образом у деталей массового производства).
> Г Л А В А II
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
3. ТИПОВЫЕ ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Все детали штампов могут быть разбиты на две основные группы:
детали технологического назначения, непосредственно
участвующие в выполнении производимой операции и находящиеся во взаимодей-
ствии с материалом или изделием;
детали конструктивного характера, имеющие монтажно-
сборочное назначение в конструкции штампа.
Технологические детали штампов разделяются на следующие группы:
1) рабочие детали, непосредственно выполняющие требуемую деформацию;
2) фиксирующие детали, служащие для правильной установки материала или
заготовки во время операции;
3) прижимающие и удаляющие детали, выполняющие функции удержания заго-
товки во время операции или съема и удаления изделия после операции.
Конструктивные детали штампов разделяются на следующие группы:
1) опорные и держащие детали, служащие для монтажа технологических дета-
лей и передачи рабочего давления;
2) направляющие детали, служащие для направления движения верхнего
штампа или пуансона во время работы;
3) крепежные и прочие детали, служащие для крепления отдельных деталей
штампа между собой или закрепления штампа на столе пресса и т. п.
Отдельную группу составляют детали, служащие для превращения вертикаль-
ного рабочего движения в горизонтальное и для перемещения подвижных пуансонов.
Более подробное разделение деталей штампов приведено на схеме (рис. 500).
При рассмотрении типовых конструктивных и технологических деталей штам-
пов в дальнейшем использованы машиностроительные нормали, утвержденные
ВНИИНмашем. Некоторые нормали в настоящее время находятся в процессе
разработки, а другие, очевидно, будут разработаны в ближайшем будущем.
Так как настоящий справочник носит межотраслевой характер, то, помимо
нормализованных в машиностроении, приведены некоторые типовые детали и узлы
штампов, применяемые в точном приборостроении, радиоэлектронике, производстве
предметов широкого потребления и других отраслях промышленности.
4. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Основными узлами штампов являются комплекты верхних и нижних оснований
с направляющими устройствами, так называемые блоки и пакеты.
В справочнике принята следующая терминология.
Блоки — комплекты верхних и нижних оснований штампов, связанных направ-
ляющими устройствами (колонки, планки, цилиндры). Блоки подразделяются на
индивидуальные, предназначенные для отдельных штампов, и универсальные или
групповые, предназначенные для установки различных сменных пакетных штампов.
Пакеты — верхние и нижние основания штампов с пуансонодержателями,
заготовками матриц и съемниками обычно без специальных направляющих устройств
или с направлением по плите съемника.
Рис. 500. .Схема классификации деталей штампов
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
529
Нормализованные блоки штампов с указанием их области применения приведены
в табл. 216. В эту таблицу включены некоторые типы блоков по заводским нормалям.
Плунжерные штампы с направляющим цилиндром (с баббитовой втулкой)
на заводах Советского Союза получили весьма ограниченное распространение вслед-
ствие сложности изготовления и неудобства в эксплуатации, хотя они и обеспечивают
высокую точность штамповки (3-й класс точности).
В табл. 217 приведены типы универсальных блоков для сменных пакетных
и пластинчатых штампов. Первые два типа получили применение в серийном и круп-
носерийном производстве, а третий и пятый — в серийном и мелкосерийном про-
изводстве.
Кроме приведенных индивидуальных и универ-
сальных блоков для вырезных (разделительных)
штампов, в промышленности применяются блоки
специального типа: блоки для калибровочных штам-
Рис. 501. Направляющие втулки с шариковым направлением
пов (МН 4557—63—МН 4577—63), универсальные блоки и пакеты к ним для штампов
холодного выдавливания цветных металлов (МН 4888—63—МН 4897—63), блоки раз-
делительных штампов с шариковыми направляющими (МН 4763—63 —МН 4775—63).
В табл. 218 представлены типовые комплекты пробивных штампов, устанавли-
ваемые на универсальных и электромагнитных блоках, приведенных в табл. 217.
В табл. 219 приведены пакеты заготовок для вырезных (разделительных) штам-
пов, предназначенные для нормализованных блоков с направляющими колонками
и для универсальных блоков.
В табл. 220 представлены пакеты вытяжных штампов, предназначенные для
установки на прессах простого действия.
Пакеты заготовок для гибочных штампов приведены в нормалях машинострое-
ния МН 4357—63 —МН 4373—63. Одни из них предназначены для установки на инди-
видуальных нормализованных блоках, а другие — для гибочных штампов без на-
правляющих колонок.
В табл. 221 приведены основные типы направляющих колонок как для обычных
нормализованных, так и для прецезионных блоков и штампов.
В табл. 222 представлены нормализованные типы направляющих втулок с указа-
нием области, их применения.
На рис. 501 (а, б, в) приведены втулки с шариковыми направляющими, полу-
чившие применение в прецезионных штампах для штамповки мелких точных деталей,
в штампах с твердосплавными режущими частями. Особенно целесообразно их
530
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Типы блоков
Эскиз
Применение
Таблица 216
Типы нормализованных блоков и их применение
Прямоугольные
с задним рас-
положением на-
правляющих ко-
лонок ( А— 60—
—300 мм)
по МН 879—60
Для обычной штам-
повки деталей сред-
ней сложности и точ-
ности из полосовых
и штучных заготовок
(вырубные, пробив-
ные, гибочные, вы-
тяжные и комбини-
рованные штампы)
Прямоуголь-
ные с диагональ-
ным расположе-
нием направляю-
щих колонок
(Л=60—300 мм)
по МН 878—62
Для штамповки бо-
лее точных деталей
при работе из полосы
на быстроходных
прессах (вырубные
и последовательные
штампы)
Прямоуголь-
ные с осевым
(симметричным)
расположением
направляющих
колонок (А =
= 60—200 мм)
по МН 881—60
Для штамповки мел-
ких точных деталей
главным образом из
штучных заготовок
(пробивные, гибоч-
ные, зачистные, вы-
тяжные и комбиниро-
ванные штампы)
Прямоуголь-
ные с задним рас-
положением на-
правляющих ко-
лонок (А — 125—
—500 мм)
по МН 880—62
Для штамповки де-
талей средних разме-
ров преимущественно
из штучных загото-
вок (для различных
типов штампов)
Прямоуголь-
ные с угловым
расположением
четырех направ-
ляющих колонок
(А = 400 —
—1000 мм)
(отраслевая нор-
маль)
Для штамповки
крупных деталей из
больших штучных за-
готовок, а также для
многопозиционных по-
следовательных штам-
пов
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
531
Продолжение табл. 216
Типы блоков
Эскиз
Применение
Круглые с осе-
вым расположе-
нием направляю-
щих колонок
(D = 200 —
— 1000 мм)
(отраслевая нор-
маль)
Для штамповки
круглых деталей по-
вышенной точности
из штучных или поло-
совых заготовок (ком-
паундные штампы в
эл ектром аши построе-
нии)
Прецезионные
с осевым распо-
ложением на-
правляющих ко-
лонок (D = 60—
— 180 мм)
по МН 2534—61,
МН 2536—61
Для штамповки
мелких точных дета-
лей преимущественно
в радиоэлектронной
промышленности.
Применяются блоки
без направляющих
втулок, с втулками,
с шариковыми на-
правляющими
Прецезионные
с подвижной на-
правляющей пли-
той с угловым
расположением
четырех направ-
ляющих колонок,
(заводская нор-
маль)
Для последова-
тельной штамповки
точных деталей из
тонкого материала.
Применяются в ра-
диоэлектронной про-
мышленности
Прецезионные
с общим направ-
лением верхней
и подвижной на-
правляющей пли-
ты, с угловым
расположением
четырех направ-
ляющих колонок
(заводская нор-
маль)
Для последова-
тельной штамповки
точных деталей из
тонкого материала,
преимущественно
при штамповке на
прессах-автоматах
532
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 217
Типы блоков
Эскиз
Применение
Типы универсальных блоков и их применение
Универсаль-
ные для сменных
пакетов, с задним
расположением
направляющих
колонок по
МН 1913—61
Универсаль-
ные для сменных
пакетов, с диа-
гональным рас-
положением на-
правляющих ко-
лонок по
МН 1914—61
Для ОСНОВНЫХ ти-
пов разделительных
щтампов (вырубных,
пробивных, отрезных)
Для всех типов раз-
делительных штам-
пов, особенно для по-
следовательных и
совмещенных штампов
Универсаль-
ные для сменных
пластинчатых
штампов
ПоН
Для установки
нормализованных
пластинчатых штам-
пов в серийном и мел-
косерийном произ-
водстве
Универсаль-
ные для пере-
ставных пробив-
ных блоков и
секций
Для установки пе-
реставных пробивных
комплектов при про-
бивке отверстий в
больших листах
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
533
Продолжение табл. 217
Типы блоков
Эскиз
Применение
Универсаль-
ные с электро-
магнитным креп-
лением пластин-
чатых штампов
(индивидуальные)
Для вырубных,
пробивных, после-
довательных, совме-
щенных, гибочных,
формовочных и вы-
тяжных пластинча-
тых штампов в мел-
косерийном производ-
стве
применение при штамповке на прессах-автоматах с повышенным числом ходов.
Известно, что при повышенных числах ходов пресса условия для достаточно
равномерной смазки направляющих частей ухудшаются, в результате чего воз-
никают задиры на направляющих колонках, работающих с минимальной величиной
зазора.
Применение шариковых направляющих вместо обычных втулок резко снижает
коэффициент трения, заменяя трение скольжения трением качения.
Преимущества шариковых направляющих: 1) легкость хода и отсутствие нагре-
вания даже при высоких числах ходов пресса; 2) точность направления, благодаря
работе с натягом, и повышенная стойкость штампов при незначительном износе;
3) надежность в эксплуатации.
В шариковых направляющих обычно применяют подшипниковые шарики
диаметром 3 мм, второй степени точности по ГОСТу 3722—60, с рассортировкой по
точности до ±0,001 мм.
При запрессовке цилиндрической втулки ее внутренний диаметр несколько
уменьшается. Поэтому необходима доводка внутреннего диаметра, которую реко-
мендуется производить хонингованием.
Применение шариковых направляющих втулок с фланцем (рис. 501, б) имеет
то преимущество, что они могут быть точно выверены по колонкам и закреплены
винтами и штифтами. В этом случае не требуется точных отверстий для монтажа
направляющих втулок.
В качестве смазки рекомендуется применять чистое машинное масло с добавкой
дисульфида молибдена (Mo S2). Тавот недопустим при любой конструкции направ-
ляющих втулок.
534
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Комплекты пробивных штампов
Таблица 218
Типы Эскиз Применение
Верхний и ниж- ний комплекты штампов для про- бивных прессов ГИ| 1 Для тяжелых пробив- ных штамповочных ра- бот в толстом материале при пробивке по упорам или по разметке
Переставные про- бивные С-образные комплекты z i-jA w~ Для многопуансонной пробивки отверстий в больших листах с уста- новкой по шаблону
Верхний и ниж- ний комплекты переставных пробив- ных секций (Г-образ- ных) 1 ( 1 D— Для пробивки отвер- стий в средней части больших и широких листов
Переставной про- бивной комплект для электромагнит- ных блоков Для пробивки отвер- стий в деталях с уста- новкой по шаблону
1
изд 1 \ C_d_ шаблон
$ f I h
80 gf 9
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
535
Таблица 219
ПакетьГ заготовок для вырезных (разделительных) штампов
для нормализованных блоков с направляющими колонками
и для универсальных блоков
Типы пакетов
Эскиз
Применение
Пакеты с направляю-
щим неподвижным съем-
ником по МН 887—60
Для вырубных и по-
следовательных штам-
пов (без блоков)
Пакеты с неподвиж-
ным съемником по
МН 883—60
Для вырубных и по-
следовательных штам-
пов с применением нор-
мализованных блоков
с направляющими ко-
лонками
Пакеты с верхним при-
жимом — съемником по
МН 884—60
ДляГ вырубных и по-
следовательных штам-
пов с нормализованны-
ми блоками при штам-
повке тонколистового
металла
Пакеты с верхним рас-
положением матрицы по
МН 885—60
Для совмещенных
штампов с нормализо-
ванными блоками с
направляющими ко-
лонками
536
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 219
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
537
Типы пакетов
Эскиз
Применение
Таблица 220
Пакеты вытяжных штампов (для прессов простого действия)
Пакеты круг-
лые, тип I
Для первой вы-
тяжки без прижима
(на провал).
Профиль матрицы
строится по трак-
триссе
Пакеты круг-
лые, тип II по
МН 4401—63
Для второй и по-
следующих опера-
ций вытяжки без
прижима (на про-
вал)
Пакеты круг-
лые, тип III по
МН 4399—63
Для первой вы-
тяжки с прижимом
плоской заготовки
Пакеты круг-
лые, тип IV по
МН 4402—63
Для второй и по-
следующих опера-
ций вытяжки с при-
жимом
538
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 220
Типы пакетов
Эскиз
Применение
Пакеты круг-
лые, тип V по
МН 4400—63
Для совмещенной
вырезки и вытяжки
на прессах просто-
го действия
Пакеты прямо-
угольные, тип VI
по МН 4404—63
Для второй и по-
следующих опера-
ций вытяжки короб-
чатых деталей без
прижима (на про-
вал)
Пакеты прямо-
угольные, тип VII
по МН 4403—63
Для первой вы-
тяжки коробчатых
деталей с прижимом
плоской заготовки
Пакеты прямо-
угольные, тип VIII
по МН 4405—63
Для второй и по-
следующих опера-
ций вытяжки короб-
чатых деталей с
прижимом
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
539
Таблица 221
Колонки направляющие
Тип
Эскиз
Применение
Колонки на-
правляющие глад-
кие по МН 799—60
Для нормализо-
ванных блоков (см.
табл. 216). Диаметр
от 10 до 100 мм. Не-
подвижная посадка
0 до 28 мм—Пр,
032—100 мм—Пр22а.
В направляющей
части скользящая
посадка 2-го класса
точности
Колонки на-
правляющие сту-
пенчатые (не нор-
мализованы)
Введены по ГОСТу
7256—54 для круп-
ных штампов. Диа-
метр 80 и 100 мм. В
направляющей час-
ти ходовая посадка
3-го класса точности
Колонки на- л
правляющие пре-
цезионные гладкие
по МН 2542—61
Для прецезионных
блоков без направ-
ляющих втулок,
требующих весьма
точного направле-
ния. Диаметр от 14
до 30 мм. Направ-
ляющая часть ко-
лонки пригоняется
по направляющим
отверстиям верхних
плит с зазором
0,001—0,003 мм
Колонки на-
правляющие пре-
цезионные ступен
чатые
Для прецезионных
блоков, требующих
весьма точного на-
правления, в особен-
ности на быстро-
ходных прессах,
при коротком рабо-
чем ходе, когда на-
дежная смазка за-
труднительна. При-
гонка по шариковым
втулкам с натягом
0,005—0,007 мм
540
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 221
Тип
Эскиз
Применение
Колонки смен-
ных пакетов вы-
резных штампов
по МН 1931—61
Исполнение!
Исполнением
Для сменных па-
кетов вырезных
штампов: тип I—
для пакетов с не-
подвижным съемни-
ком, тип II— для
совмещенных штам-
пов
Планки направ-
ляющие для круп-
ных штампов
по МН 804—60
Призмы направ-
ляющие для круп-
ных штампов по
МН 805—60
Для плит весьма
крупных штампов в
автомобильной,
тракторной и других
отраслях промыш-
ленности, для на-
правляющего гнезда
Для плит весьма
крупных штампов в
указанных отраслях
промышленности в
качестве направляе-
мого штыря
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
541
Втулки направляющие
Таблица 222
Тип Эскиз Применение
Втулки направляю- щие с буртиком по МН 800—60 У -I 6 - У/%7Л Для обычных норма- лизованных блоков с направляющими колон- ками (см. табл. 216). После запрессовки нуж- на доводка (хонингова- ние) отверстия
1 * п ПЧГ6-
J.IL L 11
Втулки направляю- щие удлиненные по МН 801—60 ''г <6 Для штампов, тре- бующих большей вели- чины рабочего хода. После запрессовки ра- бочий диаметр втулки не уменьшается. Отпа- дает последующая до- водка
1
4 — _ JlJI 1.
- nJrU
1 L
Втулки направляю- щие укороченные по МН 802—60 Для направляемых подвижных съемников, а также для пластинча- тых штампов
Ч я
1
Втулки направляю- щие прецезионные по МН 2544—61 Для прецезионных блоков, применяемых при штамповке мелких точных деталей. После запрессовки требуется доводка отверстия
Втулки направляю- щие для шариковых направляющих по МН 2545—61 Для прецезионных блоков, применяемых при штамповке точных деталей, особенно при штамповке на быстро- ходных прессах с малым ходом
Сепараторы с шари- ковыми направляющи- ми по МН 2546—61 -C-O-Q-O-- Для указанных выше прецезионных блоков и штампов. Коэффициент трения (качения) в 20 раз меньше коэффициента трения скольжения. Ша- рики при качении между втулкой и колонкой создают натяг 0,005— 0,007 мм
542
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
В табл. 223 приведены наиболее употребительные типы хвостовиков штампов-
Кроме указанных в табл. 223, применяются менее распространенные типы хвости-
ков, как, например, прикрепляемые клиновой чекой, соединяемые ласточкиным
хвостом и клином для калибровочных штампов, или хвостики для гибочных штампов
упрощенного типа.
Для установки штампов на прессы, имеющие другие размеры отверстия для
хвостика, применяются или переходные хвостовики или, что лучше, разрезные
(пружинящие) переходные втулки. Применяются также переходные головки для
крепления штампов с хвостовиками к прессам, имеющим паз типа «ласточкин
хвост».
Таблица 223
Хвостовики для штампов
Тип хвостовика
Эскиз
Применение
Хвостовик ли-
той (заводская
нормаль)
Хвостовик
с буртиком по
МН 807—-60
Для небольших штампов
с направляющими колонками.
Отливается в одно целое с
верхней плитой и обрабаты-
вается
Для всех типов блочных
и пакетных штампов. Обеспе-
чивает наилучшую центровку
(перпендикулярность оси)
штампа
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
543
Продолжение табл. 223
Тип хвостовика Эскиз Применение
Хвостовик с резьбой по МН 809—60 J > В штампах с направляю- щими колонками главным образом для гибочных, вытяж- ных и прочих работ. Для вырубных штампов приме- нять стопор. Небольшая по- грешность в перпендикуляр- ности к плоскости штампа
Хвостовик с резьбой и бурти- ком по МН 807—60 d ZU м 1 То же, что и выше, но по- грешность меньше, установка стопорного винта удобнее
Хвостовик с фланцем по МН 806—62 В крупных штампах с на- правляющими колонками, где хвостовик служит для цент- ровой установки, или в штам-
пах, где по конструктивным соображениям нельзя приме- нить хвостовики другого типа
Bel led
Хвостовик само- устанавливающий- ся (плавающий) грибковый (пре- цезионный) по МН 2547—61 3 н г В прецезионных штампах с направляющими колонками, работающих без схода с на- правляющих, для мелкой и точной штамповки. Соедине- ние грибкового хвостовика 1 посредством обоймы 2 и под- кладки 3 обеспечивает эла- стичность соединения с пол- зуном пресса и предохраняет штамп от влияния погрешно- стей пресса
1 i р 7 "77Л 77///-л
544
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 223
, Тип хвостовика
Эскиз
Применение
Хвостовик само-
устанавливающий-
ся шарнирный
(не нормализован)
Хвостовик само-
устанавливающий-
ся со сферическим
вкладышем по
МН 811—60
В штампах, работающих
без схода с направляющих
колонок. Шарнирное соедине-
ние наружного хвостовика
со сферической головкой вну-
треннего хвостовика с при-
менением резиновой проклад-
ки уменьшает износ штампа и
значительно увеличивает срок
его службы
В прецезионных вырубных,
совмещенных и последова-
тельных штампах, а в особен-
ности в штампах с твердосплав-
ными пуансонами и матрицами.
Давление хвостовика 1 пере-
дается через сферический
вкладыш 2 подпятнику 3.
При перекосе хвостовика
центр давления практически
не меняется.
Крепежные детали штампов
Крепежными деталями штампов являются винты и болты, соединяющие между
собой различные детали штампа, и установочные штифты, служащие для предот-
вращения взаимного смещения деталей штампа при сборке, а также для противо-
действия боковым срезающим усилиям. Соединительные винты, как правило, при-
меняются только с цилиндрическими головками для потайного соединения.
В штампах рекомендуется применять винты с внутренним шестигранным отвер-
стием, дающие сильное затягивание шестигранным ключом. Только в небольших
штампах допускается применение винтов со шлицем, завинчиваемых отверткой.
Винты с шестигранным углублением в головке размерами MG, М8, М10 и М12 преду-
смотрены ОСТом 40188. Для весьма крупных штампов применяют винты с резьбой
до М24.
Винты со шлицем предусмотрены общими ОСТами деталей машиностроения и
имеются в любых справочниках для конструкторов. В штампах обычно применяют
такие винты размерами от М3 до МЮ. Установочные штифты допускаются только
цилиндрические.
При соединении деталей желательна совместная обработка отверстий (сверле-
ние и развертывание) под установочные штифты. В каленых деталях отверстия после
закалки доводят или шлифуют. Изготовление глухих отверстий под установочные
штифты не допускается.
В табл. 224 приведены различные способы соединения разных узлов и деталей
штампа винтами.
В табл. 225 приведены различные способы крепления разных узлов и деталей
штампов установочными штифтами.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
545
Таблица 224
Соединение деталей штампов винтами
Типы соединений
Эскизы
Назначение
Тип I для верх-
ней части штампа
Соединение верхней пли-
ты 1 с пуансонодержателем 3
с прокладкой 2 или без нее.
Резьба в пуансонодержа-
теле
Тип II и II, а
для верхней части
штампа
Соединение большого и
высокого пуансона 4 непо-
средственно с верхней пли-
той 1. Резьба в некаленой
верхней части пуансона.
Глухие отверстия по типу
II, а разрешается при-
менять только в случае недо-
пустимости выхода отверстий
на рабочую поверхность
пуансона (вытяжные, фор-
мовочные, чеканочные) и
т. п.
Типы III и III, а
для верхней части
штампа
Соединение пуансонодер-
жателя 3 с большим пуансо-
ном 4 в комбинированных и
совмещенных штампах. Резь-
ба в некаленой верхней части
пуансона. Глухие отверстия
по типу III, а разрешается
применять только в случае
недопустимости выхода от-
верстия на рабочую поверх-
ность пуансона (вытяжные,
формовочные, чеканочные
и т. п.)
18 Зак. 511
546
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 224
Типы соединений
Эскизы
Назначение
Тип IV для ниж-
ней части штампа
Соединение всех деталей
нижней части штампа: пли-
ты /, матрицы 2, направляю-
щих планок 3 и съемника 4
общим винтом. Резьба в ниж-
ней плите. В небольших
штампах достаточно только
этого соединения В круп-
ных штампах, кроме данного
соединения, применяются
парные соединения нижней
плиты и матрицы со съемни-
ком
Типы V и V, а
для нижней части
штампа
Соединения нижней пли-
ты 1 с большой и высокой
матрицей 2. Резьба в некале-
ной нижней части матрицы.
Глухие отверстия по типу V, fl-
разрешается применять толь-
ко для вытяжных, фор-
мовочных и подобных матриц,
в которых недопустим выход
отверстия на рабочую по-
верхность матрицы
Гип VI для ниж-
ней части штампа
(необязательный)
Рекомендуемый, но необя-
зательный вариант соеди-
нения нижней плиты 1 с мат-
рицедержателем 2 и матрице-
держателя с секциями со-
ставной матрицы 3. При
применении съемник по-
следней соединяется с дан-
ным узлом общим винтом по
типу I. Аналогичное соеди-
нение может применяться и
для крепления составного
пуансона с пуансонодержа-
телем и верхней плитой
Примечания;
1. Принимать размеры а>1,5 d.
2. Рассверловку отверстий диаметром d 4-2 применять в случае, если
О 2d.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
547
Типы креплений
Эскизы
Назначение
Таблица 225
Крепление деталей штампов штифтами
Типы I и I, а для
верхней части штам-
па
Тип I — крепление верх-
ней плиты 1 с пуансонодер-
жателем 3 и прокладкой 2.
Тип I, а — крепление верх-
ней плиты 1 непосредственно
с пуансоном 4. Тип I приме-
няется при пуансонах, за-
прессовываемых в пуансо-
нодержателе; тип I, а— при
крупных пуансонах
Тип II для верх-,
ней части штампа
Крепление верхней пли-
ты 1 с пуансонодержателем 3
и пуансонодержателя 3 с
составным пуансоном 4.
Раздельное крепление по-
зволяет снять для ремонта
или перешлифовки цели-
ком пуансонодержатель
вместе с секциями составно-
го пуансона, не нарушая их
взаимной связи
Тип III и III, а
для нижней части
штампа
Тип III — крепление ниж-
ней плиты 2 с матрицей 1.
Тип 111, а — крепление ниж-
ней плиты 2 с матрицедержа-
телем 3. Применяются в
крупных штампах. При при-
менении фиксатора или не-
подвижного съемника по-
следние крепятся с данным
узлом отдельно
Типы IV и IV, а
для нижней части
штампа
Тип IV — крепление мат-
рицы 1 с фиксатором 3,
Тип IV, а — крепление мат-
рицы 1 с направляющей
планкой 2 и съемником 4.
Применяются в крупных
штампах
548
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 225
Типы креплений
Эскизы
Назначение
Тип V для ниж-
ней части штампа
Тип VI для ниж-
ней части штампа
Рекомендуемый, но не
обязательный вариант.
Крепление нижней плиты 1
с матрицедержателем 2 и
матрицедержателя 2 с сек-
циями составной матрицы 3.
Раздельное крепление по-
зволяет снять для ремонта
или перешлифовки целиком
матрицедержатель вместе
с секциями составной матри-
цы, не нарушая их взаимной
связи. При применении фик-
сатора или съемника послед-
ние крепятся с данным узлом
отдельно
Общее крепление всех де-
талей нижней части штампа:
плиты /, матрицы 2, направ-
ляющих планок 3 и съем-
ника 4 одним или двумя
штифтами. Применяется
только в цельных матрицах.
Крепление одним штифтом
применяется в небольших
штампах пакетного типа.
Крепление двумя штифтами
применяется в более круп-
ных пакетных штампах и
штампах с направляющими
колонками и позволяет при
разборке штампа выбить
только один штифт, не разъе-
диняя оставшиеся части
штампа (направляющую
плиту 1 и матрицу 2)
Примечание. Рассверловку отверстия диаметрЪм d 4- 2 применять в слу-
чае, если с 2d.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
549
При изготовлении штампов с составными (сборными) матрицами зачастую
размеры их не позволяют применить обычное крепление винтами и штифтами. В таких
случаях с успехом применяется соединение и точная установка сборных пуансонов
и матриц путем заливки их легкоплавким (сурьмяно-свинцово-оловянно-висмуто-
вым) сплавом (рис. 502). Состав сплава: 48% Bi; 32% Pb; 15% Sn; 5% Sb. Темпера-
тура плавления 95—100° С. Достоинством сплава является то, что он не дает усадки,
а при затвердении.увеличивается в объеме, повышая прочность соединения.
В последнее время в нашей промышленности получил распространение новый
синтетический материал — стиракрил, применяемый для заливки пуансонов в пуан-
сонодержателях, а также для заливки направляющих отверстий в съемниках.
Рис. 502. Сборка секционного штампа заливкой легкоплавким
сплавом
Стиракрил представляет собой быстротвердеющую пластмассу, составляемую
из порошка (сополимер стирола и метилметакрилата с добавкой катализатора)
и жидкости (мономер метилметакрилата с добавкой 2% диметиламина в качестве
ускорителя). Выпускается стиракрил заводами зубоврачебных материалов.
Порошок и жидкость в соотношении 2 : 1 или 2 : 1,5 смешивают до густого
сметанообразного состояния и заливают пуансо но держатель или съемник. Отверстие
в съемнике и пуансон обезжириваются бензином или ацетоном и затем просушиваются
на воздухе в течение 10—15 мин. Часть пуансона, проходящая через съемник, покры-
вается тонким слоем парафина или силиконового масла. Зазор между пуансоном
и съемником равен нескольким микронам и зависит от толщины слоя парафина.
Предварительное затвердевание стиракрила происходит в течение 25—30 мин,
а окончательное — в течение 10—12 ч.
Стиракрил хорошо противостоит износу от трения и сохраняет плотное направле-
ние пуансона в съемнике. При заливке пуансонов в пуансонодержателе смазка пуан-
сона не производится.
На рис. 503 изображены: схема заливки стиракрилом пуансонодержателя и
съемника блочного штампа (рис. 503, а), заливка стиракрилом ряда отверстий в съем-
нике, причем близко расположенные отверстия заливаются в общем окне (рис. 503, б),
блок с заливкой колонок и втулок в плитах (рис. 503, в), блок с шариковыми направ-
ляющими повышенной точности изготовления (рис. 503, г).
Изготовление съемников с заливкой стиракрилом устраняет несколько операций
разметки, координатного сверления, пригонки и значительно ускоряет изготовление
штампов, обеспечивая получение высокой точности сопряжения.
Некоторыми заводами вместо стиракрила для тех же целей применяется само-
твердеющая пластмасса АСТ-Т (акрилат самотвердеющий технический), а для на-
правляющих блоков (рис. 503, в и г) — эпоксидный компаунд ЭК-340 [291 ].
б)
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Рис. 503. Применение стиракрила при изготовлении штампов:
а — схема заливки стиракрилом пуансонодержателя и съемника; о — съемник с залитыми отверстиями;
« — заливка направляющих колонок и втулок; г — то же в блоке с шариковыми направляющими
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
551
В табл. 226 приведены некоторые типы специальных винтов, применяемых
в штампах, а также ряд других конструктивных деталей штампов: толкатели, огра-
ничители закрытой высоты, пружины.
Таблица 226
Винты штампов, специальные толкатели, ограничители, пружины
Типы Эскиз Применение
Шлицевые специ- альные винты с ци- линдрической голов- кой по МН 862—60 £ В качестве подвижных винтов с утопающей голов- кой для прижимов, съем- ников и т. п.
—~1 j
Винты специальные с шестигранным углублением под ключ по МН 863—60 • То же, что и выше, но в более крупных штампах, для большей нагрузки
—м в
Толкатели нижние и верхние по МН 860—60 J Для передачи усилия выталкивания соответст- вующим элементам штампа
—
—1 - j-
Ограничители за- крытой высоты штам- па стержневые по МН 812—60 Для обеспечения уста- новки штампа на прессе, а также для предохранения режущих штампов от по- вреждения при хранении на стеллажах. Для не- больших штампов
Ограничители за- крытой высоты штам- па втулочные по МН 814—60 То же, что и выше, для штампов средней величи- ны. Надеваются на на- правляющие колонки
1 ft 1 E3S 3-
Ограничители за- крытой высоты штам- па призматические по МН 813—60 То же, что и выше, для крупных штампов. При- крепляются винтами к нижней плите
ij 1 1 1 1 Н-т i i i i i i i т J
552
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 226
Типы Эскиз Применение
Пружины сжатия по МН 864—60 Для создания упругих сил прижима, выталкива- ния и т. п
Пружины растяже- ния по МН 865—60 Для возврата те/ или иных элементов в прежнее положение
Пружины сжатия
Пружины являются настолько распространенным элементом конструкции
штампов, что их изготовляют как нормализованные детали, а конструкторы штампов
вместо расчета пружин производят подбор их по таблицам.
В табл 227 приведены данные для подбора пружин наружным диаметром от 6
до 100 мм с максимально допустимой нагрузкой сжатия от 1,2 до 820 кГ [84].
Рис. 504. График сжатия пружины
Указания при подборе пружин:
1) пружины ставятся с предварительным натягом (сжатием), величина которого
зависит от характера работы съемника или прижима;
2) величина предварительного сжатия Fnp находится по требуемому давлению
пружины Рпр в исходном положении по графику (рис. 504);
3) пружина после предварительного поджатия должна обладать величиной
сжатия (F — Fnp) достаточной для того, чтобы обеспечить рабочий ход съемника
или выталкивателя и иметь некоторый запас на уменьшение высоты вследствие
перешлифовки штампа, а также на случай неточной регулировки шатуна пресса.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
553
Таблица 227
Нормализованные пружины сжатия (размеры в мм)
Условный номер пружины Наруж- ный диаметр D Диаметр проволоки d Шаг t Длина пру- жины в сво- бодном состоянии Н Длина пру- жины при максималь- ной нагрузке Максималь- ная рабочая нагрузка Р в кГ
1 15 7
2 6 0,6 2,5 22 9,5 1,2
3 30 13
4 15 7
5 8 0,8 3,2 20 9 2
6 30 13
7 40 17,5
. 8 15 7,5
9 10 1,0 3,9 25 11,5 3
10 35 15,5
11 45 20
12 20 11
13 10 1,2 3,4 30 16 5
14 40 21
15 50 26
16 30 15
17 20 2,0 5,3 40 19,5 8
18 50 24
19 60 28,5
20 80 37
• 21 100 44
22 20 12,5
23 12 1,6 3,8 30 18 10
24 40 23,5
25 50 29
26 60 34,5
27 20 12
28 16 2,0 5,0 30 17 14
29 40 22
30 50 27,5
31 60 32
32 75 40
554
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 227
Условный номер пружины Наруж- ный диаметр D Диаметр проволоки d Шаг t Длина пру- жины в сво- бодном состоянии Н Длина пру- жины при максималь- ной нагрузке Hi Максималь ная рабочая нагрузка Р в кГ
33 25 ’ 15,5
34 35 20,5
35 45 26
36 20 2,5 6,0 60 34 20 •
37 80 45
38 100 55,5
39 25 - 17,5
40 35 24
41 45 31
42 20 3,0 5,5 60 40 33
43 80 53
44 100 • 65
45 40 27,5
46 50 33,5
47 60 39,5
48 30 4,0 7,5 75 49* 40
49 90 58
50 НО 70
51 - 130 83
52 40 29,5
53 50 36,5
54 60 43,5
55 26 4,0 6,5 75 54 48
56 90 65
57 105 75
58 120 85
59 50 35,5
60 60 43,5
61 70 48
62 . . 80 54,5
63 35 5,0 8,6 100 67 70
64 120 80
65 145 96
66 170 112
67 50 38
68 60 45,5
69 70 52,5
70 80 60
71 38 6,0 9,4 100 74 105
72 120 88,5
73 ‘ 150 НО
74 180 131
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
555
Продолжение табл. 227
Условный номер пружины в» Наруж- ный диаметр D Диаметр проволоки d Шаг t Длина пру- жины в сво- бодном состоянии Н Длина пру- жины при максималь- ной нагрузке Максималь- ная рабочая нагрузка Р в кГ
75 60 45,5
76 70 52
77 80 59
78 100 73
79 45 7,0 11,9 120 87 155
80 140 101
81 165 118,5
82 190 136
83 70 52
84 80 59
85 . 100 72
86 52 8,0 12,8 120 86 195
87 140 99,5
88 160 113
89 180 126,5
90 200 140
91 60 51
92 70 59
93 80 67
94 100 83
95 42 8,0 11,0 120 99 225
96 140 115 ’
97 160 131
98 180 147
99 70 55
100 80 62
101 100 76
102 120 91
103 55 9,0 14,5 140 105 275
‘ 104 160 119,5
105 185 137,5
106 210 155
107 70 55,5
108 80 63,0
109 100 77,5
НО 120 92
111 60 10,0 15,8 150 114 340
112 180 136
113 210 157,5
114 240 179
556
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 227
Условный номер пружины Наруж- ный диаметр D Диаметр проволо- ки d Шаг t Длина пру- жины в сво- бодном состоянии Н Длина пру- жины при максимальной нагрузке Hi Максималь- ная рабочая нагрузка Р в кГ
115 90 65
116 ПО 79
117 130 92
118 150 106
119 80 12,0 21,2 180 126 450
120 210 146
121 250 173
122 290 200
123 80 65
124 100 79,5
125 120 94
126 140 109
127 70 12,0 18,5 165 128 510
128 190 147
129 220 169
130 250 191
131 100 79
132 120 93,5
133 140 108
134 160 122
135 85 14,0 22,4 190 144 670
136 220 166
137 260 195
138 300 223
139 120 94
140 140 108
141 * 160 122
142 180 136
143 100 16,0 26,3 210 157 820
144 240 179
145 280 207
146 320 235
примечали л.
1. Материал: для проволоки диаметром до 3 мм — сталь П—II по ГОСТу 9389—60,
для проволоки диаметром свыше 3 мм — сталь 65Г и 60С2.
2. Термообработка: калить, твердость HRC 40—48.
3. Концы пружины поджать с обеих сторон на VtiVe витка и сошлифовать перпен-
дикулярно оси.
4. Нормализованные пружины по МН 846—60 обозначаются восьмизначным чис-
лом 1086 — 0000, в котором последние четыре знака отведены порядковому номеру
от 0001 до 0146. В таблице приводятся только последние цифры номера без нулей.
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
557
г В случае невозможности подобрать нормализованные пружины расчет цилин-
дрических пружин производится по формулам
P==85fT1; Р== ~ dG ' ^ = (^ + 1.5) d + nf;
ГСж — (я + 1 >5) d,
где
Р — максимально допустимая нагрузка в /сГ;
' d — диаметр проволоки в мм;
D — средний диаметр пружины в мм;
[т]—допускаемое напряжение кручения в кГ/мм2 ([т] = 50—60 кГ/мм2);
F — максимально допустимое сжатие всей пружины в мм;
f — полный прогиб одного витка в мм;
L — длина пружины в свободном состоянии в мм;
Ьсж — длина пружины при полном сжатии в мм;
п — число витков пружины;
G — модуль упругости при кручении в кГ/мм2 (G — 7500—8000 кГ/мм2).
В нормалях приведены для каждой пружины диаграммы зависимости усилия
пружины Р от величины сжатия, аналогичные показанным на рис. 505.
На рис. 506 приведены различные способы установки пружин в штампах.
В штампах для холодной штамповки получили широкое применение тарельчатые
пружины, позволяющие создавать значительные нагрузки при малых габаритах
(рис. 507, а). Размеры наиболее пригодных для штампов тарельчатых пружин при-
ведены в табл. 228.
Таблица 228
Размеры наиболее применяемых тарельчатых пружин
(по ГОСТу 3057—54)
Размеры в мм Усилие Р в кГ
D d S f 'т Допустимый прогиб 0-65 ’tn
Допускаемые отклонения
-0,62 +0,52 +0,1 —0,03 +0,4 -0,2 +0,5 -0,3 +0,26 —0,13 ±0,2Р
30 15 2 0,6 2,6 0,39 550
32 10 2 0,9 2,9 0,58 610
35 15 .1,5 1,0 2,5 0,65 280
40 25 2,5 0,8 3,3 0,52 990
45 25 1,5 1,5 3,0 0,97 320
45 25 3,0 1,0 4,0 0,65 1450
50 20 2,0 1,5 3,5 0,97 460
50 30 3,0 1,0 4,0 0,65 1250
Примечания: 1. Материал пружин: сталь 60С2А или другая аналогичная марка пружинной стали; термическая обработка — закалка с отпуском до HRC 46—50. 2. Изготовление пружин путем вытачивания из проката не допускается.
558
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
fiO ЛП fi! fiO Rl R/i fifi RQ
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 58F,MM
Рис. 505. Диаграммы зависимости усилия пружины Р
от величины сжатия F для некоторых номеров пружин
(от 33 до 66 по табл. 227)
ЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
559
На рис. 507 показаны различные способы установки тарельчатых пружин.
1. Последовательно-попарно, основаниями друг к другу (рис. 507, б). Общий про-
гиб равен сумме прогибов отдельных пружин. Величина усилия сжатия не сумми-
руется. 2. Параллельно, вложенными одна в другую (рис. 507, в). Общий прогиб
равен прогибу собранных пачек. Общее усилие сжатия равно сумме усилий отдель-
ных пружин, входящих в пачку. 3. Последовательно-параллельно (рис. 507, г).
Усилие сжатия равно сумме усилия числа пружин, установленных параллельно,
а прогиб равен сумме прогибов пружин, установленных последовательно.
Рис. 506. Способы установки пружин в штампах
В табл. 229 приведены формулы расчета для двух типов собранных пружин,
изображенных на рис. 508. Тарельчатые пружины применяются для выталкивателей,
съемников, прижимов и буферов (рис. 509).
Таблица 229
Формулы для расчета тарельчатых пружин [257]
Расчетные величины Одиночное расположение (рис. 508, а) Многослойное расположе- ние (рис. 508, б)
Допустимая нагрузка в кГ (для пружин D — = 30—50 мм) р 10 000 tg2 afS2 "(* 1,5£>) р_ 10 000 tg2 аг fS2 "(' 1,5d)
Общее сжатие всей пру- жины в мм f = nW . nW ' z
. Высота всей пружины в свободном состоянии в мм Н — nh я==_г[/г+5(г~1)]
Количество тарельчатых пружин _ Н _ f П h W _ Hz _JZ n~h-\-S(z — 1) W
Конусность тарельчатых пружин > 2 (й — S) tg“= D-d
Обозначения: W —допустимое осевое сжатие одного тарельчатого элемента в мм (0,65 fm по рис. 507, а); z — количество слоев в пачке.
С60
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Рис. 507. Тарельчатые пружины (а) и способы их установки (б—г)
Рис. 508. Два типа собранных тарельчатых пружин
Рис. 509. Применение тарельчатых пружин в штампах: а— для
съемника; б — для сбрасывателя
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
561
Рис. 610.
Разрез кольцевой (клиновой)
пружины
жесткостью — наибольшей
Недостатком тарельчатых пружин является сравнительно быстрый износ цен-
трального стержня, который следует цементировать и закаливать. Тарельчатые пру-
жины позволяют создавать совмещенно-комбинированные штампы с подпружинен-
ными матрицами, благодаря которым за один рабочий ход осуществляется последова-
тельно несколько переходов, обычно выполняемых за несколько отдельных
операций.
Крупные вырубные и совмещенные комбинированные штампы требуют, особенно
в случае деталей сложной конфигурации, весьма большого количества пружин
для съемников и выталкивателей, что значительно усложняет конструкцию и
настройку штампа, так как весьма трудно обеспечить одинаковый натяг всех
пружин.
Вследствие этого некоторые электро-
технические заводы применяют пневмати-
ческую систему съема и сбрасывания вы-
рубленных деталей, состоящую из посто-
янно закрепленных на прессах плоских
пневматических подушек, подключенных
к сети сжатого воздуха или к распреде- z
лительному клапану. С помощью клапана
сбрасывание деталей можно производить
в определенном положении ползуна пресса.
В штампах холодной штамповки в ря-
де случаев необходимо применить упругие
конструктивные элементы, создающие
высокое давление, которое не может быть
осуществлено ни пружинными, ни пнев-
матическими буферными устройствами.
В $тих случаях применяют кольцевые
пружины, обладающие наибольшей демпж
способностью гашения энергии воспринимаемых ударов. Кольцевые пружины
(рис. 510) состоят из стальных термически обработанных наружных колец /,
имеющих конические поверхности с внутренней стороны, и внутренних колец 2,
имеющих конические поверхности с наружной стороны, собранные так, что их
конические поверхности опираются друг на друга. С каждого торца пружины уста-
навливаются опорные полукольца 3.
Осевое давление, воспринимаемое кольцевой пружиной, создает на соприка-
сающихся конических поверхностях большие усилия, под действием которых наруж-
ные кольца растягиваются, а внутренние — сжимаются. Вследствие этого кольца
вдвигаются друг в друга, а размер h и общая высота пружины уменьшаются (правая
часть рис. 510).
Примерные конструктивные элементы кольцевых пружин приведены ниже.
Высота колец Ь,— (0,16—0,20) D.
Средняя толщина колец а + с = (0,25—0,35) Ь.
Угол конусности Р = 12—15°.
Наименьший зазор между кольцами в сжатом состоянии zmin = 1 мм.
Шаг пружины (в свободном состоянии) h — 0,5 (b + z) < 0,5 (b + 1Ггпах).
Наибольшее осевое сжатие всей пружины fmax = n^max-
Высота собранной кольцевой пружины в свободном состоянии (с торцовыми
полукольцами) Н = nh= 0,5n (b -|- z).
В приведенных выражениях приняты следующие обозначения:
п — количество соприкасающихся конических поверхностей;
z — зазор между кольцами в ненагруженном состоянии;
^тах — наибольшее допустимое осевое перемещение одной пары конических
поверхностей.
Из схемы действующих сил (рис. 511) видно, что силы нормального давления N
создают большие радиальные усилия /?, вызывающие упругую деформацию колец.
562
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
После снятия нагрузки размеры колец и всей пружины восстанавливаются за счет
сил упругости.
Наибольшее усилие сжатия кольцевой пружины может быть найдено по формуле
р max = 2л/7 [о ]сж tg (0 + ф) кГ,
где F — половина сечения внутреннего кольца в мм2 (см. рис. 511);
[яЬяс —допустимое напряжение на сжатие, равное 100—НО кПмм2\
0 — угол конусности;
Ф — угол трения (со смазкой ф = 6—9°).
При 0= 12—14°, ф= 6—8°, = 100 кГ!мм2 усилие сжатия составляет
Ртах = (200-250) F кГ.
Рис. 511. Схема действующих сил
и элементы сечения кольцевой пру-
жины
Наибольшее осевое перемещение одной пары
конических поверхностей находится по прибли-
женной формуле
fob fobrw D ]- d
max Е tg 0 400 tg 0 ’
где Е — модуль упругости, равный
20 000 кГ/мм*\
гн и гв — радиусы центров тяжести наруж-
ного и внутреннего кольца.
Расчетное (рабочее) усилие сжатия кольце-
вой пружины составляет
р =____w р
г w/ гтах^
w max
где W — расчетное (рабочее) перемещение одной
пары конических поверхностей.
Кольца изготовляют из пружинно-рессорной стали марки 60С2А и термически
обрабатывают (закалка в масле и отпуск при 400—450° С).
Благодаря компактности и возможности создавать весьма высокие давления
кольцевые пружины применяются в амортизирующих устройствах, предохраняю-
Таблица 230
Характеристика некоторых типоразмеров кольцевых (клиновых) пружин
Максималь- ная нагрузка в тс Диаметр в мм Шаг пру- жины h в мм Высота колец b в мм Перемещение на 1 элемент в мм
наружный внутренний
5,5 82 72 9 14 1,35
8,5 102 89,5 11 17 1,65
14,2 128 111,6 13,5 21 2,1
22,2 160 140,5 17 26 2,4
32,2 200 173,8 21 32 3,3
52,8 250 . 218,6 26 40 3,9
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
563
щих от перегрузки прессы, гибочные, калибровочные и чеканочные штампы и штампы
для объемной штамповки, работающие на глухом ударе. Эти амортизаторы-предохра-
нители устраняют опасность поломок или заклинивания пресса в случае перегрузки
при плюсовый отклонениях по толщине заготовок и даже при случайном попадании
сдвоенной слипшейся заготовки.
На рис. 512, а приведено амортизирующее предохранительное устройство
с кольцевой пружиной к чеканочному прессу. Предварительный натяг производится
Рис. 512. Амортизирующие предохранительные устройства
с кольцевыми пружинами: а — к чеканочному прессу;
б — к чеканочному штампу
центральным болтом. Предохранительным устройством от перегрузки иногда снаб-
жаются также отдельные чеканочные и калибровочные штампы, как показано на
рис. 512, б.
Кольцевые пружины, помимо их использования в амортизирующих и предо-
хранительных устройствах, применяются в штампах совмещенного действия
с подпружиненными рабочими элементами (наряду с тарельчатыми пружинами).
В табл. 230 приведена характеристика некоторых типоразмеров кольцевых пру-
жин.
Во всех случаях применения кольцевые пружины должны находиться
в закрытой полости, наполненной смазкой. Недостаток или отсутствие смазки
приведет к нагреву от трения и быстрому износу колец. Необходимо через соот-
ветствующее отверстие контролировать не только наличие, но и температуру
смазки.
Недостатком кольцевых пружин является большая сложность изготовления
и более высокая стоимость по сравнению с дешевыми тарельчатыми пружи-
нами.
564
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
5. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Рабочие детали штампов
Пуансоны
В холодной штамповке применяется громадное количество пуансонов различ-
ного технологического назначения и типа. Значительная часть из них не является
типовой, а зависит от формы и характера штампуемых деталей, например фасонные
вырубные, гибочные, формовочные* и пр.
Здесь рассмотрены типы и конструкции наиболее характерных вырубных и
пробивных пуансонов. Способы крепления некоторых из них применимы и для креп-
Рис. 513. Типы режущих секций и их крепление в штампах
ления пуансонов, выполняющих другие технологические операции (вытяжку, фор-
мовку, гибку).
В табл. 231 приведены наиболее распространенные типы круглых пробивных
и вырубных пуансонов.
В табл. 232 приведены распространенные типы быстросменных пуансонов.
В табл. 233 приведены широко применяемые типы сменных пуансонов для
пробивных работ.
В табл. 234 рассмотрены основные типы профильных вырубных и составных
пуансонов.
В табл. 235 приведены распространенные типы упрощенных штампов.
В табл. 236 даны основные типы сварных заготовок для режущих секций состав-
ных пуансонов и матриц.
На рис. 513 представлены режущие секции составных штампов и способы их
крепления.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
565
Таблица 231
Основные типы круглых пуансонов
Тип пуансона Эскиз Применение
Пуансон с заплечи- ком по МН 820—60 Для пробивки отверстий диаметром до 5 мм при d > S
Пуансон с заплечи- ком по МН 821—60 ТыО 1| Для пробивки отверстий диаметром от 5 до 26 мм при d S. При удельном давле- нии свыше 10кг/км2 применять прокладку
Пуансон с заплечи- ком по МН 823—60 Для пробивки отверстий и вырезки деталей диаметром от 26 до 50 мм. При диаметре пуансона свыше 40 мм в торце делать выточку для уменьшения поверхности шлифовки. При удельном давлении свыше \0 кГ/мм2 применять прокладку
"1
I
Пуансон с наставкой (не нормализован) Для пробивки отверстий и вырубки деталей диаметром от 50 до 250 мм. С целью экономии инструментальной стали на- ставка делается сменной
_Г^
Пуансон, удерживае- мый расклепкой го- ловки (не нормализо- ван) Применяется в пакетных штампах, особенно в случае близкого расположения про- бивных пуансонов и конструк- тивной невозможности приме- нения пуансонов с буртиком. Обычно изготавливается из стали серебрянки. Применять прокладку
Ж
Пуансон, удерживае- мый расклепкой го- ловки (не нормализо- ван) г(г) Применяется в пакетных штампах с направляющей пли- той. Диаметр dk изготовлять по скользящей посадке 2 или 3-го класса точности. При- менять прокладку
866
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 232
Основные типы быстросменных пуансонов
Тип пуансона Эскиз Применение
Быстросменный пуан- сон (тип I) по МН 825—60 и МН 826—60 L_ Закрепляется шариком под действием пружины. Замену производят не сни- мая штампа с пресса посред- ством нажатия через от- верстие d на шарик. Приме- няется при пробивке боль- шого количества отверстий в материале толщиной до 6 мм. Диаметр рабочей части от 1,5 до 22 мм
Быстросменный пуан- сон (тип II, не норма- лизован) j Закрепляется в пуансоно- держателе шариком посред- ством нажимного винта. За- мену производят не снимая штампа с пресса путем вы- винчивания нажимного вин- та. Применяется при тяже- лых пробивных работах и в крупных штампах
/j 4 Bi
Быстросменный пуан- сон (тип III) по МН 827—60 Закрепляется затяжной гайкой. Применяется для более тяжелых пробивных работ. Диаметр рабочей час- ти от 5 до 26 мм 1
1 s
F
Быстросменный пуан- сон (тип IV) по МН 2738—61 и МН 2740—61 Закрепляется стопорным винтом. Применяется для пробивки квадратных и овальных отверстий
6 с I J I г
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
567
Сменные пробивные пуансоны
Таблица 233
Тип пуансона Эскиз Применение
Тип I, закрепляе- мый в трубке 4 1 Дцгрифт : /Пуансон ГФ Применяется для пробивки отверстий диаметром от 0,8 до 12 м и в случае тяжелых усло- вий работы: а) при пробивке твердых ма- териалов; б) при пробивке малых от- верстий диаметром от 0,7 до 1,3 S. При заточке на конус возмож- на пробивка отверстий диамет- ром (0,5—0,6) S. Для замены необходимо разобрать штамп, снять пуансонодержатель
Тип II, закреп- ляемый штуцером '^Стержень Штуцер г —Пуансон Применяется в тех же слу- чаях, что и пуансон в трубках, при пробивке отверстий диа- метром до 4 мм. Замену пуансо- на производят не снимая штам- па с пресса, путем вывинчивания резьбового штуцера
Тип III, закреп- ляемый штуцером ,*/////; г, 1| Устройство аналогично типу П. Применяется в случае тяжелых условий при про- бивке отверстий диаметром от 4 до 24 мм в толстом материале
Тип IV, с по- стоянным направле- нием в подвижной втулке Применяется для пробивки весьма малых отверстий d = — (0,3—0,5) S. Шлицевая на- правляющая втулка (служа- щая также прижимом для материала) обеспечивает по- стоянное направление по всей длине пуансона, предохраняя его от продольного изгиба
|| 4 f 1 л- 'S 1 L
568
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ и ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
в Таблица 234
Основные типы профильных вырубных пуансонов
Тип пуансона Эскиз Применение
Пуансон с флан- цем врезной или прикрепляемый вин- тами и штифтами i Для вырубки профильных деталей малых и средних размеров. Профиль пуан- сона изготовляется фрезе- рованием. Крепление про- изводится непосредственно к плите без пуансонодержа- теля. Применяется в блоч- ных штампах
т — ¥7
Пуансон, удержи- ваемый расклепкой ~77/, 7% Для вырубки профильных деталей малых и средних размеров. Профиль пуан- сона изготовляется строга- нием и профильным шлифо- ванием. Крепление произ- водится в пуансонодержа- теле. Применяется главным образом в пакетных штампах
1 1 /
Пуансон с настав- кой " Для вырубки деталей боль- ших габаритов простой кон- фигурации с целью эко- номии инструментальной стали
ИЖ
• —JX
Пуансон состав- ной секционный iggr я к Для вырубки деталей весь- ма больших габаритов и сложной конфигурации. Пуансон состоит из отдель- ных режущих секций, при- гнанных друг к другу и мон- тируемых на верхней плите штампа. Крепление секций производится винтами и штифтами по рис. 513
Пуансон отрезной односторонний Пуансон состоит из одно- сторонней режущей секции (ножа), укрепляемой вин- тами и штифтами и снаб- женный врезной противоот- жимной шпонкой (планкой). Применяется в отрезных штампах
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
569
Таблица 235
Особые типы пуансонов в упрощенных штампах
Тип пуансона
Эскиз
Применение
Просечной "
трубчатый
Для просечки (вырезки)
прокладок из неметалли-
ческих материалов; кожи,
резины, бумаги, картона
и т. п. Матрицей служит
деревянная или фибровая
плита
Просечной
профильный
ножевой
Для просечки прокладок
больших габаритов и слож-
ной конфигурации из бу-
маги, кожи и прочих неме-
таллических материалов;
режущий нож изготовляет-
ся из ленточной стали
Листовой
(пинцетный)
штамп
Листовой
штамп
Пластинча-
тый штамп
(комплект)
Для вырубки, пробивки
крупных деталей в мелко-
серийном производстве,
снабжен направляющими
штифтами
Для вырубки деталей
из тонких материалов (до
3 мм) в мелкосерийном про-
изводстве. Стойкость от
5000 до 10000 шт. до пе-
решлифовки
Для вырубки, пробивки
и формовки деталей малых
и средних размеров из
тонкого материала в мел-
косерийном производстве.
Пуансон приклепан или
приварен точечной элек-
тросваркой к полосовой
пружине. Устанавливает-
ся на стол пресса без за-
крепления
570
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 236
Основные типы сварных заготовок для режущих секций
составных пуансонов и матриц
Типы секций
Прямолинейные сварные секции
Эскиз
Угловые сварные секции
Криволинейные (радиальные) выпук-
лые сварные секции
Криволинейные (радиальные) вогну-
тые сварные секции
электросварка
Примечание. Вместо сварных секций иногда применяют литые режущие
секции по МН 842 — 60.
Матрицы
Общим конструктивно-технологическим элементом матриц вырубных и пробив-
ных щтампов является форма рабочего отверстия.
В табл. 237 приведены типы рабочих отверстий вырубных и пробивных матриц
с указанием их применения.
При вырубке и пробивке деталей 5-го класса точности и выше следует применять
прижим заготовки.
В табл. 238 приведены типовые конструкции круглых пробивных матриц,
в табл. 239 — основные типы вырубных матриц.
Для вырубки точных деталей (5-го класса точности и выше) следует применять
штампы с обратным выталкиванием и прижимом заготовки к матрице.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
571
Таблица 237
Типы рабочих отверстий вырубных и пробивных матриц
Тип рабочего отверстия
Схемы
Применение
Тип I, с шейкой
Для вырубки деталей слож-
ной конфигурации. Высота
шейки h и допустимое отклоне-
ние угла (Д) берутся в зависи-
мости от толщины материала:
при S до 0,5 мм h=3—5 мм,
Д = 10';
при 3 = 0,5—5 мм h = 5—
10 мм, Д=20';
при 3 = 5—10 мм h — 10—
15 мм, Д — 30';
Угол а от 3 до 5°
Тип И, конусный
Для вырубки небольших
деталей простой конфигурации.
Угол а берется в зависимости
от толщины материала:
при 3—0,1—0,5 мм а=10—
15';
при 3=0,5—1 мм а=15—
20';
при 3=1—2 мм а=20—30';
при 3=2—4 мм а=30—45';
при 3=4—6 мм а=45'—1°.
При указанных углах воз-
можна значительная перешли-
фовка матрицы по толщине
Тип III, призмати-
ческий
При вырубке деталей с об-
ратным выталкиванием в штам-
пах совмещенного типа и в
случае вырубки крупных де-
талей
Тип IV, с цилиндри-
ческим уширением
В* круглых вставных матри-
цах для пробивки отверстий
(до 25 мм). Цилиндрическое
уширение дается с целью упро-
щения изготовления матрицы.
Высота шейки h и допустимое
отклонение угла (Д) берутся в
зависимости от толщины мате-
риала (см. тип I)
572
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 238
Типы круглых сменных пробивных матриц
Тип матриц Эскиз Применение
Тип I, круглая за- прессовываемая по МН 815—60 и МН 816—60 Для пробивки мелких от- верстий, а также вырубки дета- лей круглой формы диамет- ром до 40 мм. Закрепляется путем прессовой посадки
ё 1 1 1 -Ц 1 1 1 —1—>
Тип II, круглая с за- плечиком по МН 817—60 и МН 818—60 В тех же случаях, что и пре- дыдущий тип матриц. Наиболь- ший диаметр отверстия — 65 мм. Закрепляется путем
1 r-L- 1 l i t—r1
Г" ' ! L 1 тугой посадки и удерживает- ся заплечиком
Тип III, круглая бы- стросменная (с винтом) 1 1 —1 i’l t'i Для пробивки отверстий в толстых материалах диамет- ром до 30 мм. Удерживается в матрицедержателе сталь- ным шариком при завинчива- нии винта
Тип IV, круглая бы- стросменная (с пружин- кой) i I ; i &X i Ж-4- Для пробивки отверстий в материале толщиной до 6 мм, диаметром до 22 мм. Удер- живается шариком посред- ством давления пружинки
Тип V, круглая бы- стросменная для квад- ратных и овалЛых от- верстий по МН 2744—61 и МН 2746—61 г _ 4= A M 1 Wz Для пробивки квадратных и овальных отверстий. Удер- живается стопорным винтом
Таблица 239
Основные типы вырубных матриц
Тип матриц Эскиз Применение
Круглые 1 Для вырубки круглых загото- вок средних размеров из материа- ла толщиной до 10 мм
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
573
Продолжение табл. 239
Тип матриц
Эскиз
Применение
Прямоугольные
цельные
Для простой последовательной
и совмещенной вырубки или про-
бивки деталей средних размеров
как в пакетных, так и в блочных
штампах. Ширина матрицы
В= Ь+ (34- 4) Н. Являются наибо-
лее распространенным типом
матриц
Прямоугольные
разрезные
При вырубке деталей сложных
конфигураций с целью упрощения
изготовления и доводки рабочего
контура матриц. Для деталей мел-
ких и средних размеров — при
малой ширине их и наличии ост-
рых углов; для крупных деталей—
в случае возможного коробления
целой матрицы при закалке. В
первом случае работа происходит
с провалом детали, во втором —
с обратным выталкиванием на по-
верхность матрицы
Составные сек-
ционные
Матрицы состоят из отдельных
секций, пригнанных друг к другу
и монтируемых на нижней плите
штампа. Применяются для вы-
рубки деталей больших габаритов
и сложных конфигураций с целью
упрощения изготовления рабоче-
го контура матриц и экономии
инструментальной стали. Работа
производится с обратным вытал-
киванием детали. Способы креп-
ления см. рис. 513.
Пластинчатые
Для вырубки деталей (загото-
вок) в мелкосерийном производ-
стве из материала толщиной до
2,5—3 мм
574
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Фиксирующие детали штампов
Способ фиксации заготовки в рабочей зоне штампа является весьма важным
эксплуатационно-производственным фактором, определяющим как производитель-
ность, так и безопасность работы.
Упоры
Конструкция и тип упора имеют большое значение в холодной штамповке,
так как ими в значительной степени определяются точность и производительность
штамповки.
В табл. 240 приведены наиболее распространенные типы упоров. Расположение
упора в последовательных штампах делается на 0,2—0,3 мм больше требуемого шага
подачи, для того, чтобы ловитель при точной фиксации немного подтянул полосу
назад, но не толкал ее вперед, так как этому препятствует постоянный упор.
Таблица 240
Наиболее распространенные типы упоров
Тип упоров Эскиз Применение
Постоянный (не- подвижный) цилин- дрический по МН 849—60 с В вырубных штампах при штамповке толстого материа- ла. Диаметр от 8 до 16 мм
Постоянный гриб- ковый (с круглой головкой) по МН 850—60 С —j В вырубных и последова- тельных штампах при штам- повке из полосы или ленты шириной свыше 20 мм при ручной подаче материала. Диа- метр головки от 6 до 40 мм
Постоянный (не- подвижный) крючко- образный по МН 851—60 =) В вырубных и последователь- ных штампах при ручной по- даче материала для более круп- ных деталей. Должен быть пре- дохранен от сворачивания во время работы
Постоянный резь- бовой по МН 852—60 =ф= ф Для установки сравнитель- но крупных заготовок по наружному контуру
гп
Цилиндрический переставной (регули- руемый) ео Упор, регулируемый по ве- личине подачи, применяется в универсальных отрезных штампах
— —
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
575
Продолжение табл. 240
Тип упоров Эскиз Применение
Утопающий (по- движной), тип I по МН 853—60 и МН 854—60 В вырубных и совмещенных штампах, у которых матрица расположена в верхней части, а пуансон — в нижней части
X
§2 штампа
Утопающий (по- движной), тип II, пружинный по МН 856—60 «к/ /Ну 58 В вырубных и совмещенных комбинированных штампах, у которых матрица располо- жена в верхней части, а пуан- сон с подвижным съемником — в нижней части штампа
Утопающий (по- движной), тип III (не нормализован) . В совмещенных и последо- вательных штампах при авто- матической подаче ленты путем наматывания отхода. При уда- лении упора с поверхности матрицы происходит подача ленты и перемещение пере- мычки
V 7
'///////А
Утопающий (по- движной) пружинный, тип IV по МН 855—60 В вырубных и последова- тельных штампах для тон- кого материала
£
1
Подвижной пру- жинный возвратного действия (не норма- лизован) Ру; дача ЮСЫ оатное иЖвние В вырубных штампах при вырубке узких деталей (от 6 до 20 мм) толщиной не менее 0,5 мм для коротких и не ме- нее 1 мм для длинных деталей, обеспечивая высокую произво- дительность работы. Способ действия: зацепление за пере- мычки при подаче полосы и обратном подтягивании
- 1- +i-
576
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 240
Тип упоров Эскиз Применение
Временный (пред- варительный) боко- вой по МН 849—60 В штампах последовательно- го действия для первоначаль- ной установки полосы под пер- вый переход. Вводится в дей- ствие нажатием пальца
\/7/7
\\\\
□
Временный (пред- варительный) верх- ний (не нормализо- ван) Приме!’ •* ие и способ дей- ствия те же, что и упора боко- вого, различие лишь в конст- рукции и способе изготовле- ния. Более прост и удобен
| —t* '
Упор, бокового ша- гового ножа (один из типов) Полоса^ i Подача 2 В вырубных и последова- тельных штампах при выруб- ке небольших деталей из ма- териала толщиной от 0,3 до 3 мм в том случае, когда другие типы упоров не применимы (например, в некоторых слу- чаях безотходной штампов- ки), или при фигурной обрезке бокового контура. Устанавли- вается с одной стороны полосы. Установка с двух сторон поло- сы производится только в слу- чае, когда боковой нож одно- временно производит фигур- ную обрезку бокового контура детали
Ловители
В последовательных штампах для точной фиксации полосы недостаточно одного
только упора, какой бы конструкции он ни был, так как упоры не обеспечивают
точности в совпадении осей предварительно пробитого отверстия и вырезной матрицы
(наружного контура). Для получения более точных деталей необходимо обязательное
применение ловителей, устраняющих погрешности подачи и обеспечивающих соос-
ность внутреннего отверстия и наружного контура с точностью до ±0,1 (для неболь-
ших деталей толщиной до 2 мм).
В табл. 241 приведены основные типы ловителей, применяемых в последователь-
ных штампах. Эксцентричность ловителя относительно оси пуансона допускается
в пределах 2-го класса точности.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ 577
Тип ловителей
Тип I, цельный
Тип II, вставной с
штифтом по МН 843—60
Тип III, вставной,
прикрепляемый винтом
по МН 844—60
Тип IV, накладной,
прикрепляемый винтами
(не нормализован)
Основные типы ловителей
Таблица 241
Эскиз
Применение
Для фиксации ленты по пред-
варительно пробитым отвер-
стиям. Диаметр берется от 3
до 10 мм
Для точного центрирова-
ния предварительно проби-
того отверстия по отношению
к контуру вырубного пуансо-
на. Применяется для отвер-
стий диаметром до 12 мм
Назначение то же, что и
тип II. Применяется для от-
верстий диаметром от 12 до
50 мм
В последовательных штам-
пах при фиксации прямоуголь-
ных отверстий, а также для
фиксации деталей в обрезных
штампах
Фиксаторы (трафареты)
Для точной и быстрой установки штучных заготовок (как плоских, так и дефор-
мированных) по оси пуансона и матрицы применяют фиксаторы или трафареты.
Основные типы фиксаторов приведены в табл. 242.
Фиксаторы цельные закрытые и полузакрытые обеспечивают лучшую фиксацию,
но требуют применения устройств для автоматического сбрасывания деталей.
19 Зак. 511
578
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Основные типы фиксаторов
Таблица 242
Тип
фиксаторов
Эскиз
Тип
фиксаторов
Эскиз
Штифто-
вые
Цельные
полузакры-
тые
Составные
планочные
Цельные
закрытые
Цельные
открытые
Пере-
движные
универсаль-
ные
Направляющие планки и боковые прижимы
Значение направляющих планок и бокового прижима при штамповке из полосы
было рассмотрено ранее.
В табл. 243 приведены основные типы направляющих планок и устройств для
бокового прижима полосы к боковой направляющей планке.
Рис. 514. Просвет между
матрицей и съемником
Определение величины просвета между направляющими планками было изло-
жено в гл. II, раздел II. В табл. 244 указаны величины просвета между матрицей
и съемником для прохода полосы в зависимости от типа упора (рис. 514).
Таблица 243
Направляющие планки и боковые прижимы
Типы планок и прижимов Эскиз Применение
Пальцы направ- ляющие В открытых штампах с пружинным прижимом- съемником или при работе на пробивных прессах со съемником, укреплен- ным на станине пресса
Т' ir Zj >— |-
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
579
Продолжение табл. 243
Типы планок и прижимов Эскиз Применение
Планки направ- ляющие Г - -ф- -ф- _ф_ В штампах с жестким съемником для полос сред- ней и большой ширины (свыше 60 мм)
f- -ф-
Съемники с на- правляющим па- зом В штампах с жестким съемником для узких полос шириной до 60 мм
-ф -ф- — > -ф- -ф- .-ф-
Боковой при-
жим пружинный
по МН 857—60
В последовательных
штампах для центрирован-
ного перемещения полосы
или ленты. Величина при-
жима (колебание ширины
полосы) 2—3 мм. Толщина
пружин от 0,5 до 1 мм
Боковой при-
жим колодочный
В последовательных
штампах для более толстых
полос и лент. Величина
поджима 5—8 мм. Толщина
пружин от 0,5 до 1,5 мм
Пуансон цент-
рирующий
В последовательных
штампах без бокового при-
жима ленты (при автомати-
ческой валковой подаче)
Ролики цент-
рирующие
В последовательных
штампах без бокового при-
жима полосы. Трение поло-
сы меньше, так как центри-
рующие ролики имеют сво-
бодное вращение на оси
580
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 243
Типы планок
и прижимов
Эскиз
Применение
Боковой при-
жим шарнирным
роликом
В последовательных
штампах с ручной подачей.
Необходимо применение
пружинного съемника
Боковой при-
жим шарнирными
клиньями
В последовательных
штампах как с ручной, так
и с автоматической пода-
чей
Таблица 244
Величина просвета между матрицей и съемником
Толщина полосы в мм Высота упора в мм Высота просвета Н в мм
с штифтовым упором с боковым шаго,- вым ножом
0,3—2,0 3 6—8 4—6
2,0—3,0 4 8—10 6—8
3,0—4,0 4 10—12 6—8
4,0—6,0 5 12—15 8—10
6,0—10,0 8 15—25 10-15
Прижимающие и удаляющие детали штампов
Съемники
Способ съема и удаления деталей оказывает большое влияние на производитель-
ность и безопасность работы.
Наиболее производительным способом является удаление деталей из штампа
на провал^через отверстие матрицы. К другому способу съема с обратным вытал-
киванием деталей на поверхность штампа следует прибегать лишь в следующих
случаях: I) при штамповке в упор (гибка, формовка и т. п.); 2) при комбинирован-
ной штамповке; 3) при вырубке и пробивке с прижимом заготовки; 4) при крупных
размерах штампуемых деталей.
В табл. 245 приведены основные типы съемников и даны рекомендации по их
применению,
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
581
Тип съемников
Жесткий (не-
подвижный) от-
крытый
Жесткий (не-
подвижный) за-
крытый
Подвижной
пружинный верх-
ний
Подвижной
пружинный или
резиновый ниж-
ний
Подвижной
резиновый верх-
ний
Основные типы съемников
Таблица 245
Эскиз
Применение
В мелкосерийном произ-
водстве для грубой вырубки
из материала толщиной
>3 мм или при пробивке
отверстий в крупных дета-
лях. Небезопасен в работе
В штампах с направляю-
щими колонками приме-
няется как съемник; в пакет-
ных штампах — одновре-
менно как направляющая
плита для пуансона. Безопа-
сен в работе
В штампах с направляю-
щими колонками: 1) при про-
бивке крупных деталей из
тонкого материала с прижи-
мом заготовки; 2) в комби-
нированных совмещенных
штампах. Небезопасен в ра-
боте
В штампах с направляю-
щими колонками: 1) при вы-
рубке из тонкого материала
(до 0,2 мм)\ 2) при вырубке
крупных деталей; 3) при ком-
бинированной вырубке и
пробивке как крупных, так
и мелких деталей в совме-
щённых штампах.
Вместо пружин можно
применять резиновые буфера
В серийном производстве
в пробивных главным обра-
зом многопуансонных или
в открытых вырубных штам-
пах для крупных деталей.
Надевается на пуансон или
штифт и удерживается сжа-
тием резины. Защитные шай-
бы привулканизированы.
Размеры d от 5 до 30 мм,
D от 20 до 60 мм. Давление
одного съемника от 200 до
300 кГ
582
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 245
Тип съемников Эскиз Применение
Подвижной бу- ферный Ж II ш В штампах с направляю- щими колонками, снабжен- ными нижним буфером, или в штампах, устанавливае- мых на прессах с пневмати- ческими буферными устрой- ствами. Технологическое применение аналогично пружинному нижнему съем- нику
Подвижной от- жимаемый |Ц; i В штампах для пробивки отверстий в полых деталях, а также в штампах для хо- лодного выдавливания по обратному методу. Назначе- ние: применить более корот- кие-пуансоны и увеличить рабочую высоту для свобод- ного удаления деталей
Подвижной на- правляемый й .И 1 Служит съемником мате- риала и направляющей пли- той для пуансонов. Приме- няется в штампах с нестан- дартными длинными и тон- кими пуансонами, например при пробивке отверстий в высоких вытянутых деталях, когда по конструктивным соображениям применить пуансоны в трубках не пред- ставляется возможным. При очень большой величине хо- да пресса направление в верхней плите делать не обя- зательно
Присасываю- щего действия Для подъема и удержания на весу вырезанной круп- ной детали со сбрасыванием ее на подвижное удаляющее устройство
к/ 1 1 I i
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
583
Тип съемников
Эскиз
Продолжение табл. 245
Применение
Секционно-
кольцевой пру-
жинящий
Для вытяжных штампов
при работе на провал для
деталей диаметром до 100 мм
Радиально-
крючковый пру«
жинящий
Для вытяжных штампов
при работе на провал для
деталей диаметром свыше
100 мм. Вместо потайных ци-
линдрических пружин
иногда применяют плоские
наружные
Радиально-
крючковый само-
устанавливаю-
щийся (плаваю-
щий)
Для протяжных штампов
при изготовлении крупных
и длинных гильз
Радиально-пла-
ночный
Для вытяжных и протяж-
ных штампов при работе на
провал. Съемные планки
поворотно-наклоняемого
типа.
Выталкиватели
В табл. 246 приведены основные типы выталкивателей отштампованных деталей
на поверхность штампа. Допускаемое применение способа обратного выталкивания
деталей было указано выше.
Таблица 246
Основные типы выталкивателей
Тип выталкива- телей Эскиз Применение
Пружинный В вырубных штампах. При
нижний и верх- вырубке из тонкого мате-
ний риала с прижимом заготовки,
а также при вырубке круп-
ных деталей
584
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 246
Тип выталки-
вателей
Эскиз
Применение
Буферный
нижний
В комбинированных (сов-
мещенных) штампах: для вы-
рубки и пробивки, для вы-
рубки и вытяжки и т. п. Об-
ратная впрессовка в поло-
су при вырубке используется
для удаления деталей из
штампа
Буферный
нижний (с гори-
зонтальными бу-
ферами)
В универсальных штам-
пах, при невозможности
применения обычных типов
буферных устройств. Уси-
лие передается стальной
проволокой или лентой
Пневматиче-
ский верхний и
нижний
В вырубных и совмещенно-
комбинированных штампах
средних и крупных разме-
ров при работе на прессах
без пневматического буфера.
Давление воздуха от сети
5—6 ат. Уплотнение рези-
новой мембраной. Конструк-
ции штампов значительно
упрощаются
Жесткий, дей-
ствующий от вы-
талкивателя
пресса (верхний)
В комбинированных сов-
мещенных штампах: для вы-
рубки и пробивки, для вы-
рубки и вытяжки. При ра-
боте на наклоняемых прес-
сах, а также в тех случаях,
когда обратная вставка в по-
лосу нежелательна
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
585
Продолжение табл. 246
Тип выталкива
телей
Эскиз
Применение
Жесткий вы-
талкиватель-
съемник
В совмещенных штампах,
с применением переходных
штифтов-тол кател ей
Жесткий, удар-
но-рычажный
нижний
Отлипатели
В формовочных, гибоч-
ных и других штампах, ра-
ботающих в упор
В вырубных и совмещен-
ных штампах при штампов-
ке тонколистовых материа-
лов, для сбрасывания при-
липшей детали или отхода.
При автоматической работе
применение отлипателей
обязательно
Прижимы (складкодержатели)
В табл. 247 приведены некоторые типы прижимов-складкодержателей, при-
меняемых в вытяжных штампах.
Таблица 247
Типы прижимов (складкодержателей)
Тип прижимов Эскиз Применение
Подвижной । Для вытяжки на прессах про- стого действия: для крупной вытяжки прижим делается свер- ху; для мелкой и повторной средней вытяжки прижим де- лается снизу от буфера (обрат- ное расположение рабочих ча- стей)
586
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 247
Тип прижимов
Эскиз
Применение
Жесткий
Для вытяжки на прессах двой-
ного действия. В крупных вы-
тяжных штампах сложной или
несимметричной конфигура-
ции (типа кузовных) применяют-
ся вытяжные ребра
Пневматический
плавающий
Для вытяжки круглых изде-
лий на прессах двойного дей-
ствия. Назначение — компенса-
ция колебаний по толщине в
разных местах заготовки
Полужесткий ре-
гулируемый
Для вытяжки деталей слож-
ной формы в плане, требующих
разной величины прижима по
контуру
1 — регулируемые стойки;
2 — рамка из многослойной
фанеры
Узлы подачи заготовок (загрузочные устройства)
В табл. 248 приведены некоторые типы устройств для подачи заготовок в ра-
бочую зону, являющиеся частью конструкции штампа и обеспечивающие безопас-
ную работу.
Особенно актуально применение загрузочных устройств при работе с мелкими
штучными заготовками обычно устанавливаемыми при помощи щипцов и пинцетов.
Таблица 248
Некоторые типы узлов загрузочных устройств
Тип загрузочных устройств Эскиз Применение
Лотки направляю- Для ручной подачи колпач-
щие // < L ков на последующие вытяжки и т. п.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ 587
Продолжение табл. 248
Тип загрузочных устройств Эскиз Применение
Выдвижные за- грузочные устрой- ства ^5 Для ручной подачи мелких штучных заготовок для зачист- ных, пробивных, высадочных чеканочных и подобных работ
Поворотные за- грузочные устрой- ства J Для ручной подачи мелких штучных заготовок главным образом в зачистных штампах
Автоматические клиновые (магазин- ные) подачи Mr i ilj Для автоматической подачи небольших плоских штучных заготовок
Автоматическая крючковая подача Для автоматической подачи ленты в штампах, устанавливае- мых на простых кривошипных прессах. Приводится в действие системой рычагов
Автоматическая крючково-клиновая подача ( -1 UWi 111 1 1 1 <B1 I T Назначение то же, что крюч- ковой подачи. Приводится в действие клином, толкающим подвижную каретку с крючком
Сбрасыватели (удалители)
К сбрасывателям относятся устройства, служащие для сбрасывания (удаления)
отштампованных деталей с поверхности или из рабочей зоны штампа. В табл. 249
приведены главные типы сбрасывателей. Автоматизация удаления особенно необ-
ходима и эффективна при штамповке мелких деталей.
588
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Типы сбрасывателей (удалителей)
Таблица 249
Тип сбрасывателей Эскиз Применение
Ручной рычажный С L —l '."гт В вытяжных, формовоч- ных и подобных штампах с обратным выталкиванием деталей на поверхность штампа
Автоматический с пружинной защел- кой г т —► В пробивных штампах для небольших деталей
1 И
Автоматический с поворотным рычаж- ком — В гибочных штампах для П-образной гибки неболь- ших деталей
/6^/
1 k 1
Автоматический пружинно-клиновой В гибочных штампах для П-образной гибки неболь- ших и средних деталей
AAV «-{S
Автоматический копирный “Г —J ;r~t У "El В гибочных штампах при штамповке деталей замкну- той конфигурации
Поворотный при- емный механизм Для удаления деталей, выбрасываемых из верхней части штампа
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
589
Продолжение табл. 249
Тип сбрасывателей Эскиз Применение
Пневматические сдувающие сопла х* Г’ьРл LJU 4-J Для сдувания с поверх- ности штампа небольших, главным образом полых, деталей
Пневматические поршневые толкате- ли Для удаления крупных и тяжелых деталей
ЬУ' 1^
—i-tfcp—1
Клиновые устройства
Для пробивки отверстий в боковых стенках полых или гнутых изделий приме-
няют клиновые пробивные штампы, позволяющие пробивать несколько отверстий,
или производить пробивку одновременно с другими операциями.
На рис. 515 приведены некоторые типы клиновых устройств пробивных штампов.
Рис. 515. Клиновые устройства пробивных штампов
Соединение подвижных деталей штампов с неподвижными может быть осуще-
ствлено как при помощи винтов с утопленной головкой, так и при помощи запле-
чиков (буртиков), скоб и планок. На рис. 516 а, б, в, г, приведены различные спо-
собы соединений первого типа, а на рис. 517 а, б —^способы удержания подвижных
частей при помощи заплечиков в штампах с буферными устройствами.
590
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
На рис. 518 показаны различные способы применения противоотжимных
устройств при односторонней резке или гибке сравнительно толстого материала
(S>> 2 мм) или при большой длине рабочей кромки.
Рис. 516. Различные способы соединений подвижных деталей с неподвижными
при помощи винтов с утопленной головкой
При штамповке тонкого материала (S << 0,5 мм) вопрос о применении противо-
отжимов решается в зависимости-от поперечных размеров и устойчивости пуансона,
а также от требуемой точности штампуемых деталей.
ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
591
Рис. 517. Способы удержания подвижных частей при помощи заплечиков
Рис. 518. Различные способы применения протироотжимных устройств
592
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
6. ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
ШТАМПОВ
Штампы для холодной штамповки представляют собой сложную конструкцию,
состоящую из большого количества деталей разнообразного технологического и кон-
структивного назначения. Исходя из условий работы и различного характера сопря-
жения эти детали требуют различной точности изготовления.
Различные типы сопряжений и требуемая точность изготовления регламенти-
руются Государственными стандартами на допуски и посадки (для размеров до 1 мм\
от 1 до 500 мм; от 500 до 10 000 мм). Их содержание изложено в специальной лите-
ратуре и справочниках по допускам и посадкам и здесь не приводится.
В данном справочнике приводятся лишь краткие справочные сведения о типе
применяемых сопряжений (посадок) в узлах штампов и о некоторых специфических
вопросах изготовления рабочих частей штампов. В большинстве случаев при изго-
товлении штампов применяются допуски и посадки по системе отверстия.
Рис. 519. Схемы построения допусков на изготовление вырезных
и пробивных пуансонов и матриц: а — при вырубке , наружного
контура; б — при пробивке отверстия
Наиболее точного изготовления требуют рабочие детали вырубных штампов —
пуансоны и матрицы, а также направляющие колонки и втулки прецезионных штам-
пов. Чистота обработки (шероховатость поверхности) деталей штампов определяется
назначением детали и требованиями, предъявляемыми к ней. В соответствии с этим-
для изготовления детали применяются те или иные способы механической обработки.
Шероховатость поверхности оценивается в классах чистоты поверхности по
ГОСТу 2789—59. В табл. 250 приведена рекомендуемая чистота обработки (шерохо-
ватость поверхности) деталей штампов.
В табл. 251 приведен пример точности обработки (класс точности, тип посадки)
и чистоты поверхности по ГОСТу 2789—59 для основных деталей вырубного штампа.
Допуски на изготовление рабочих частей вырубных пуансонов и матриц тесно
связаны с величиной технологического зазора между ними, так как допуски увели-
чивают величину зазора. Независимо от этого, допуски на изготовление находятся
в зависимости от номинальных размеров рабочих частей. .На рис. 519 приведены
схемы построения допусков на изготовление вырубных и пробивных пуансонов и
матриц. На рис. 519, а изображена схема построения допусков при вырубке наруж-
ного контура с заданным допуском!) — Д. В данном случае номинальный размер
матрицы берется равным наименьшему предельному размеру изделия
DM. НОМ = D Д.
Исполнительные размеры вырубных матриц и пуансонов определяются по фор-
мулам, приведенным в табл. 252.
На рис. 519, б изображена схема построения допусков при пробивке отверстий
с заданным допуском d-\- Д. В данном случае номинальный размер пуансона берется
равным наибольшему предельному размеру отверстия.
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
593
Таблица 250
Рекомендуемая чистота поверхности деталей штампов
(в классах чистоты по ГОСТу 2789 — 59)
Поверхности деталей штампов Класс чистоты поверх- ности
Поверхности не требующие чистой обработки (провальные отверстия плит штампов) 3
Поверхности деталей не соприкасающиеся с другими деталями, а так- же поверхность отверстий после сверления или зенкерования 4
Опорные поверхности без особых требований (выступающая часть хвостовика, опорные поверхности винтов и т. п.) 5
Опорные поверхности плит блоков обычной точности, держателей пуансонов и матриц, отверстия под врезку, соединение профильных пуансонов с пуансонодержателем 6
Поверхности отверстий для посадок по второму классу точности, при- легающие поверхности деталей пакета, установочные штифты, упоры, запрессовываемая часть направляющих колонок и втулок и т. п. 7
Подвижная часть направляющих колонок и втулок, рабочая поверх- ность большинства вырубных и гибочных штампов, поверхности вытяж- ных пуансонов 8
Рабочая поверхность вытяжных матриц и складкодержателей, режу- щие поверхности вырубных прецезионных штампов, рабочие поверхно- сти штампов для холодного выдавливания, отверстия направляющих втулок прецезионных штампов 10
Направляющая поверхность колонок прецезионных штампов, в част- ности с шариковым направлением, рабочие поверхности формообразую- щих штампов при повышенных требованиях 11
Таблица 251
Точность обработки и чистота поверхности деталей вырубных
штампов
Детали штампов и эскиз
обрабатываемой детали
Обрабатываемая поверхность Класс точности, тип посадки, чистота поверхности по ГОСТу 2789—59
Отверстие под втулку d А ОСТ 1012 V7
Диаметр Dr под врезку ци- линдрического пуансонодержа- теля (пуансона) ^3 ОСТ 1013 V6
Рабочая плоскость (парал- лельность) С V6 Для верхней и ниж- ней плиты 0,07 мм на длине 300 мм
Отверстие под винты А& ОСТ 1015 V4
594
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 251
Детали штампов и эскиз обрабатываемой детали Обрабатываемая поверхность Класс точности, тип посадки, чистота поверхности по ГОСТу 2789—59
Плита нижняя Диаметр £>2 П°Д врезку круглой матрицы Аз ОСТ 1013 V6
» с Отверстие d2 под штифты выталкивателя Аз ОСТ 1013 V6-
Mi
Диаметр d3 отверстия под запрессовку колонки А ОСТ 1012 V7
d
V 1 7
Отверстие под штифты установочные А ОСТ 1012 V7
Штифты ные установоч- аС т Рабочий диаметр d Г ' ОСТ 1012 V7
R £ Длина 1 в, ОСТ 1010 V4
BTyj щая тка напраЕ 4; L? шяю- Внутренний диаметр d А19 А и Л3 ОСТы 1011, 1012 1013 V8 (при отклонении раз- мера по Ai чистота поверхности — не ниже V10)
L Наружный диаметр D Пр ОСТ 1043 V7—V8
Поверхность торцовая и по- верхность боковая /, /4 и /2 В7 ОСТ 1010 V4— V6
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
595
Продолжение табл. 251
Детали штампов и эскиз обрабатываемой детали Обрабатываемая поверхность Класс точности, тип посадки, чистота поверхности по ГОСТу 2789—59
Колонка направляю- Диаметр dr для запрессовки Пр ОСТ 1043 V7—V8
щам Диаметр d рабочей части ci; С; X и Хз ОСТы 1011, 1012, 1013 V8 (при отклонении раз- мера по Сг чистота поверхности не ниже V10)
* В зависимости от толщины материала и необходимой ве- личины зазора
L, _ Ъ?
;г
Длина /, /р 12 в, ОСТ 1010 V4
Штифты выталки щие L [ваю- Диаметр d Хз ОСТ 1013 V6
Длина 1 в, ОСТ 1010 V4
1
Лов итель Хвостовик d т ОСТ 1012 V7
+
Е Рабочий диаметр D С3 ОСТ 1013 V7
Матрица цилиндри- ческая цельная врез- ная 0L Рабочий размер d (изготов- лять с допусками, приведенны- ми в табл. 253) V8
I qi Наружный диаметр D Пз ОСТ 1013 V6
w 1 л 0
596
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 251
Детали штампов и эскиз обрабатываемой детали Обрабатываемая поверхность Класс точности, тип посадки, чистота поверхности по ГОСТу 2789—59
Матрица цилиндри- ческая цельная врезная Отверстие под винты d} ^5 ОСТ 1015 V4
Высота матрицы h в7 ОСТ 1010 Низ V7 Верх V8
Матрица цилиндри- ческая цельная за- прессовываемая Рабочий размер d (изгото- влять с допусками, приведен- ными в табл. 253) V8
_ 0L Наружный диаметр D Г ОСТ 1012 V7—V8
1
Высота h В7 ОСТ 1010 Низ V7 Верх V8
Пуансон простой Рабочий размер d (изгото- влять с допусками, приведен- ными в табл. 253) V8
tY С?* Шейка Di Т ОСТ 1012 V7—V8
и
Г
Заплечик D2 В, ОСТ 1010 V4
_К^
Отверстие под ловитель d± А ОСТ 1012 V6
Торцовые поверхности Верхняя V7 Нижняя V8
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
597
Продолжение табл. 251
Детали ш обрабаты тампов и эскиз ваемой детали Обрабатываемая поверхность Класс точности, тип посадки, чистота поверхности по ГОСТу 2789—59
Пуансо ческий £ ный н цилиндри- ^резной цель- ’s Рабочий размер d (изгото- влять с допусками, приведен- ными в табл. 253) V8
Диаметр под врезку D С3 ОСТ 1013 V6
г\ J
ft j
U
Высота h в7 ОСТ 1010 V6 и V7
Пуансо цилиндри нодержатель ческий Отверстие под пуансон d А ОСТ 1012 v6—V7
.—I 1 Диаметр под врезку D ОСТ 1013 V6
и ,1 .
ж нВЕм
ш
Mi Отверстие под винты dA и d2 а5 ОСТ 1015 V3—V4
и 1
Высота h Вт ОСТ 1010 V4—V6
ПрИЖИ! ватели с направле! мы, выталки- : внутренним 1ием Внутренний диаметр d Аз ОСТ 1013 V6 и \?7
D, 77 Наружный диаметр запле- чика D в7 ОСТ 1010 V3—V4
я® г 27 V// /, Наружный диаметр В7 ОСТ 1010 V3—V4
si
598
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 251
Детали штампов и эскиз
обрабатываемой детали
Обрабатываемая поверхность
Класс точности,
тип посадки,
чистота поверхности
по ГОСТу 2789—59
Прижимы, выталки-
ватели с наружным
направлением
Внутренний диаметр d
Л 7
ОСТ 1010
V3—V4
Наружный диаметр D
Наружный диаметр D±
в?
ОСТ 1010
V3—V4
Х3
ОСТ 1013
V6
Исполнительные размеры пробивных матриц и пуансонов определяются по фор-
мулам, приведенным в табл. 252.
Допуск на износ матрицы и пуансона составляет при вырубке наружного кон-
тура м = Д — 6^; при пробивке отверстия — &изн. п~ Д — бп. Поэтому при
определении исполнительных размеров матриц и пуансонов рекомендуется исполь-
зовать полностью величину допуска детали Д. Это увеличивает допуски (припуски)
на износ пуансонов и матриц и удлиняет срок службы штампов.
В табл. 253 приведены допуски на изготовление круглых взаимозаменяемых
вырубных и пробивных пуансонов и матриц диаметром до 50 мм.
Следует предостеречь от применения таблиц с расчетными величинами допусков
на изготовление пуансонов и матриц во всех случаях, так как требование раздель-
ного изготовления пуансонов и матриц по предельным размерам в некоторых слу-
чаях (особенно для фигурного контура) не соответствует реальным условиям мелко-
серийного, а тем более индивидуального изготовления штампов.
Допуски и точность изготовления пуансонов и матриц зависят от типа произ-
водства, серийности и способа изготовления штампов, приведенных в табл. 254.
Наиболее совершенным из перечисленных в табл. 254 способов изготовления является
первый, в особенности с применением профильной шлифовки профилированными
кругами. ’
Однако весьма распространенным способом является третий. В случае изготов-
ления вырубных и пробивных штампов по третьему способу применяют следующие
методы.
1. При изготовлении вырубных штампов матрицу делают с допуском, равным
0,25—0,30 от допуска.штампуемой детали, а пуансон пригоняют по матрице с соблю-
дением начального равномерного зазора, необходимого для вырубки материала дан-
ной толщины (см. табл. 23).
2. При изготовлении пробивных штампов пуансон делают с допуском, равным
0,25—0,30 от допуска отверстия, а матрицу пригоняют по пуансону с соблюдением
начального равномерного зазора, соответствующего данной толщине материала.
Изготовление пуансонов или матриц с допуском, равным 0,25—0,30 от допуска
детали, дает следующее соотношение точности изделия и точности изготовления
штампа.
Класс точности детали ... 2а За 4 5 7 8
Класс точности штампа ... 1 2 2а За 4 5
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
599
Таблица 252
Формулы для определения исполнительных размеров рабочих
частей вырубных и пробивных штампов
Вид выполняемой работы и характер детали Исполнительные размеры матрицы Исполнительные размеры пуансона
Сопрягаемые детали с задан- ным допуском Вырубка наруж- ного контура разме- ром D—Д Ол. = (£>-Д)+б'« II 1 II м г 2S
Пробивка отвер- стия размером d-\- + А - = (d + Д + + г) м dn — (d + Д)_§ п
Несопрягаемые детали свободных размеров Вырубка наруж- ного контура разме- ром D D — D^M им св — и Dnce ~ (Р — г) , —Ъп
Пробивка отвер- стия размером d dM св — (d + г) м dn св ~ d •
Обозначения: DM и Dn — исполнительные размеры матрицы и пуансона при вырубке наружного контура с заданным допуском (D — Д); D — номинальный размер детали; бм и бл — допуски на изготовление матрицы и пуансона для сопря- гаемых деталей с заданным допуском; и бп — допуски на изготовление матрицы и пуансона для деталей свободных размеров (берутся по 4-му классу точности); z — номинальный (наименьший) зазор; Д — допуск детали и отверстия; dM и dn — исполнительные размеры матрицы и пуансона при пробивке отверстия с заданным допуском d ; d — номинальный размер отверстия; DM св и Dn св — исполнительные размеры матрицы и пуансона при вырубке деталей свободных размеров; dM св и dn св — исполнительные размеры матрицы и пуансона при пробивке отверстий свободных размеров.
600
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 253
Допуски на изготовление круглых взаимозаменяемых
вырубных и пробивных пуансонов и матриц
Толщина материала в мм Наименьший двусторонний начальный зазор z в мм Диаметральные допуски на изготов- ление в мм
матрицы (4-6^) пуансона (—Ъп)
0,3 0,02 0,015 0,01
0,5 „РЖ. 0,02 0,01
0,8 0,05 0,02 0,012
1,0 0,06 0,025 0,015
1,5 0,10 0,03 0,02
2,0, 0,14 0,04 0,02
2,5 0,20 0,05 0,03
3,0 0,24 0,06 0,03
4,0 0,40 0,08 0,04
5,0 0,60 0,10 0,05
6,0 0,80 0,12 0,06
8,0 1,30 0,16 0,08
10,0 1,80 0,20 0,10
12,0 2,40 0,24 0,12
Примечания:
1. По указанным допускам изготовлять раздельно только круглые взаимозаме-
няемые вырубные и пробивные пуансоны и сменные матрицы размером до 50 мм.
2. Для толщин материалов, находящихся между указанными в таблице, прини-
мать промежуточные значения.
3. При изготовлении вырубных и пробивных штампов для несопрягаемых
деталей свободных размеров, для которых не требуется направление допусков обя-
зательно в «тело» детали, номинальный размер матрицы (пуансона) берется равным
номинальному размеру детали (отверстия) и изготовляется по 4-му классу точности.
Необходимая величина зазора получается путем соответствующей пригонки пуан-
сона по матрице и наоборот. В ряде случаев вместо слесарной пригонки применяется
шлифовка.
Допуски на изготовление вытяжных пуансонов и матриц зависят от допусков
на толщину металла и требуемой величины зазора.
Схемы построения допусков для вытяжных пуансонов и матриц различны для
двух случаев: когда задан наружный размер детали (колпачка) с допуском, когда
задан внутренний размер детали (колпачка) с допуском. Соответствующие им схемы
построения допусков приведены на рис. 520.
па рис. 520, а изображена схема построения допусков для вытяжки с заданным
наружным размером (D — Д). В этом случае номинальный размер матрицы берется
равным наименьшему предельному размеру детали:
DM. ном D Д.
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
601
Таблица 254
Способы изготовления и пригонки рабочих частей
вырубных и пробивных штампов
Способы изготовления и пригонки штампов Применение
1. Раздельное изготовление пуансонов и матриц по предельным размерам с со- блюдением начального зазора между ними. Точные размеры рабочих частей полу- чаются шлифованием: а) круглых пуансо- нов и матриц — на круглошлифовальных и внутришлифовальных станках, б) раз- резных матриц и пуансонов сложной кон- фигурации — на оптических профилешли- фовальных станках, а также на модерни- зированных плоскошлифовальных станках профилированными кругами * ' 1. При серийном изготовлении круглых взаимозаменяемых вы- рубных и пробивных пуансонов и матриц диаметром преимущест- венно до 50 мм, в массовом и круп- носерийном производстве. 2. При изготовлении разрезных матриц и пуансонов сложной кон- фигурации, в том числе из «пласти- фицированного» твердого сплавд (по технологии ВНИИТСа)
2. Изготовление рабочей части пуансо- нов и матриц доводкой (прошивкой) ма- стер-пуансоном или мастер-матрицей, из- готовленными с учетом необходимого за- зора (см. табл. 23), При серийном изготовлении взаимозаменяемых вырубных пуансонов и матриц небольших размеров, но сложной конфигура- ции, в массовом и крупносерийном производстве (точная механика)
3. Слесарная пригонка пуансона по матрице (для вырубных штампов) или ма- трицы по пуансону (для пробивных штам- пов) с соблюдением заданной величины начального зазора (см. табл. 23) 1. При серийном изготовлении вырубных штампов некруглого контура в крупносерийном про- изводстве. 2. При индивидуальном изго- товлении вырубных штампов в серийном производстве
4. Прошивка сырой матрицы закален- ным и доведенным пуансоном (для про- бивки) или прошивка (обрезка) сырого пуансона закаленной и доведенной матри- цей (для вырубки) При индивидуальном изготовле- нии вырубных или пробивных штампов сложной конфигурации для материалов толщиной до 0,5 мм с расклепкой (подчеканкой) режущих кромок в случае их из- носа. Применяется в серийном и мелкосерийном производстве
5. Изготовление рабочей части пуансо- нов и матриц электроискровым способом в закаленном состоянии с последующей доводкой При изготовлении вырубных пуансонов и матриц сложной кон- фигурации в крупносерийном и серийном производстве, а также при изготовлении цельных твердо- сплавных матриц
602
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
На рис. 520, б изображена схема .построения допусков для вытяжки с заданным
внутренним размером (d 4- А). В этом случае номинальный размер пуансона берется
равным номинальному размеру детали: dn, ном = d.
Исполнительные размеры вытяжных пуансонов и матриц определяются по
формулам, приведенным в табл. 255.
В табл. 256 приведены допуски на изготовление вытяжных’пуансонов и матриц
для вытяжки некалиброванной тонколистовой стали. Для вытяжки калиброванного
Рис. 520. Схемы построения допусков на изготовление вытяжных пуансонов
и матриц: а —- при заданном наружном размере; б — при заданном внутрен-
нем размере
листового металла допуски на изготовление вытяжных пуансонов и матриц берутся
на 20—25% ниже указанных. Как видно из сравнения с табл. 253 допуски на изготов-
ление вытяжных пуансонов и матриц в несколько раз больше допусков на изготовле-
ние вырубных пуансонов и матриц.
Таблица 255
Формулы для определения исполнительных размеров рабочих
частей вытяжных штампов
Случаи вытяжки Исполнительные размеры матрицы Исполнительные размеры пуансона
Вытяжка деталей с до- пуском по наружному раз- меру D—А Ол = (Р-Д)+б" Dn = ,£>—Д — г)_в °п
Вытяжка деталей с до- пуском по внутреннему раз- меру сН-А dM = (d + г)+6л dn = d_^ ”п
Обозначения: DM и Dn — исполнительные размеры матрицы и пуансона при вытяжке дета- лей с допуском по наружному размеру; D — номинальный наружный размер колпачка; бм и дп — допуски на изготовление матрицы и пуансона; А — допуск детали (в «тело»); z — номинальный Диаметральный зазор между пуансоном и матрицей; dn и dM — исполнительные размеры пуансона и матрицы при вытяжке дета- лей с допуском по внутреннему размеру; d — номинальный внутренний размер* колпачка.
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
603
Таблица 256
Допуски на изготовление вытяжных пуансонов и матриц
для вытяжки некалиброванной тонколистовой стали в мм
Толщина материала в мм Значения допусков в мм в зависимости от номинального диаметра вытяжки в мм
10—50 50—200 200—500
+вЛ +6з< ~^п 1 ~^п
0,25 0,02 0,01 0,03 0,015 0,03 0,015
0,35 0,03 0,02 0,04 0,02 0,04 0,025
0,5 0,04 0,03 0,05 0,03 0,05 0,035
0,6 0,05 0,035 0,06 0,04 0,06 0,04
0,8 0,07 0,04 0,08 0,05 0,08 0,06
1,0 0,08* 0,05 0,09 0,06 0,10 0,07
1,2 0,09 0,06 0,10 0,07 0,12 0,08
1,5 0,11 0,07 0,12 0,08 0,14 0,09
2,0 0,13 0,085 0,15 0,10 0,17 0,12
2,5 0,15 0,10 0,18 0,12 0,20 0,14
Вследствие большого зазора между вытяжным пуансоном и матрицей, а также
простоты конфигурации для большинства вытягиваемых деталей применяется раз-
дельное изготовление круглых вытяжных пуансонов и матриц по предельным раз'-
мерам, полученным расчетом.
7. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
Рабочие детали штампов (пуансоны и матрицы) подвергаются ударной нагрузке
с сильной концентрацией напряжений на рабочих кромках или на рабочей поверх-
ности. Поэтому к материалу пуансонов и матриц предъявляется требование высокой
или повышенной твердости и износоустойчивости при наличии достаточной вяз-
кости. К материалу пуансонов и матриц для холодного выдавливания предъяв-
ляется также требование повышенной теплостойкости.
В табл. 257 приведены марки материалов, применяемые для изготовления пуан-
сонов и матриц.
Стали, применяемые для изготовления рабочих частей штампов холодной штам-
повки, делятся на слёдующие группы.
I. Углеродистые стали небольшой прокаливаемости (0 до 25 мм): У8А, У10А,
II. Легированные стали повышенной прокаливаемости (0 до 40—50 мм):
X (ХШ15), Х09 (ШХ9), 9Х, 9ХС, 9ХФ, ХВГ, 9ХВГ, ХГСВФ.
III. Высокохромистые стали высокой прокаливаемости (0 до 80 мм), высокой
износоустойчивости, мало деформируемые при закалке: Х12Ф1, Х12Ф, Х12М,
Х12, также ХГЗСВФ.
IV. Легированные стали повышенной вязкости (при твердости HRC 56—58):
4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 6ХВ2С, 5ХВГ.
Высокохромистые износоустойчивые стали имеют некоторые различия по меха-
ническим свойствам после закалки. Сталь Х12Ф1 несколько пластичнее сталей
Х12Ф и Х12М. Но сталь Х12М имеет несколько более высокую твердость (на одну
единицу по Роквеллу) и большую износоустойчивость. Сталь Х12 при высокой твер-
дости обладает несколько меньшей вязкостью и применяется для штампов простой
604
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 257
Материалы, применяемые для изготовления пуансонов и матриц
Детали штампов Марки сталей и материалов
Рекомендуемые Допускаемые заменители
Пуансоны и матрицы вы- рубные и пробивные: простой формы сложной » У10, У10А Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ У8А, ШХ15 9ХВГ, 5ХВ2С, 7ХГ2ВФМ
Пуансоны и матрицы ги- бочные: простой формы сложной » У8А У10А У8, модифицирован- ный чугун МСЧ 32-52 Х12Ф, ШХ15
Пуансоны и матрицы вы- тяжные и формовочные: простой формы сложной » У10А JU2, ВК8, мо- дифицированный чу- гун МСЧ 32-52 Х12М, специальный тер- мообработанный чугун, пластмасса Х12Ф; ВК15, графи- тизированная сталь ЭИ293 или ЭИ366 ХВ5, Х12Ф1, графи- тизированная сталь ЭИ293 или ЭИ366
Пуансоны и матрицы че- каночные: простой формы сложной » Х12Ф Х12М Х12Ф1 9ХС, ХВГ, 9ХВГ
Пуансоны: для холодного выдав- ливания алюминия для холодного выдав- ливания меди и латуни У10А, Х12М Р18 Х12Ф1, 7ХГ2ВФМ ХГЗСВФМ
Матрицы: для холодного выдав- ливания алюминия для холодного выдав- ливания меди и латуни Х12М, Х12Ф1 Х12М, Р18 ШХ15, 9ХС ХГЗСВФМ, Х12Ф1
Пуансоны для холодного выдавливания стали Р18, Х12М ХГЗСВФМ
Матрицы для холодного выдавливания стали Р18, Х12М ХГЗСВФМ
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
605
формы, которые работают без значительных ударных нагрузок, но от которых тре-
буется повышенная износоустойчивость.
Для вытяжных штампов рекомендуем применять стали Х12, Х12Ф1 с азоти-
рованием поверхности при твердости наружного слоя HRC 68—69 и твердости зака-
ленного подслоя HRC 58. Стали этой группы подвергаются закалке с нагревом до
высоких температур (Х12М, Х12Ф, Х12— 1020—1040° С; Х12Ф1 — 1070—1090° С)
и низкому отпуску (150—170° С). Твердость HRC 61—63.
Наряду с достоинствами высокохромистые стали обладают некоторыми недо-
статками:
повышенной карбидной неоднородностью, являющейся зачастую причиной
выкрашивания поверхностей и рабочих кромок;
необходимостью повышенной температуры закалки (1020—1090° С) и высокой
чувствительностью к возможным колебаниям температур закалки.
В последнее время в Станкине разработаны, исследованы и рекомендуются для
промышленного внедрения новые марки малодеформирующихся штамповых сталей,
приведенных в табл. 2§8.
Таблица 258
Химический состав новых марок малодеформирующихся сталей
для рабочих частей штампов
Марка стали Содержание элементов в %
С Мп Si I Сг W V Мо
ХГЗСВФМ 0,95—1,05 2,8—3,2 0,7—1,0 1,0—1,3 0,7—1,2 0,15—0,25 0,5—0,8
7ХГ2ВФМ (ЭИ472) 0,65—0,75 1,8-2,2 0,4—0,7 1,5—1,8 0,7—1,2 0,15—0,25 0,5—0,8
Прочность на изгиб закаленных до твердости HRC 57 образцов состав-
ляет 280—290 кГ/мм2. По сравнению со сталями марок Х12М и Х12Ф1 эти
стали обладают значительно меньшей карбидной неоднородностью (балл <: 1)
и не требуют высокой температуры нагрева при закалке. Стойкость их выше стойкости
стали Х12Ф1.
Термическая обработка новых марок стали для получения твердости HRC51—60
следующая:
сталь ХГЗСВФМ — закалка 800—840° С, отпуск 150—250° С;
сталь 7ХГ2ВФМ — закалка 850—860° С, отпуск 150—200° С.
При изготовлении из указанных марок сталей пуансонов и матриц сложной
формы и небольших сечений (30—40 мм) применяется закалка с охлаждением на
воздухе, дающая твердость HR С 59—62. Эти марки стали пока еще не тестированы
и потому указаны в табл. 257 в рубрике заменителей.
Графитизированная сталь марок ЭИ293 и ЭИ366 является износоустой-
чивым материалом, применяемым для изготовления штампов. Эта высокоуглероди-
стая и высококремнистая износоустойчивая сталь не дает налипания частиц металла
на инструмент и предотвращает возникновение задиров и царапин на изделии.
Большое содержание углерода и кремния приводит к графитизации стали при
термической обработке. Графит придает стали износоустойчивость и высокие анти-
фрикционные свойства. Графитизированная сталь успешно применяется при вытяжке
нержавеющей стали и титановых сплавов. Термическая обработка графитизирован-
ной стали состоит из графитизирующего отжига и закалки. Твердость стали ЭИ366
HRC 58—62, а стали ЭИ293 HRC 60—65.
В мелкосерийном производстве нет надобности стремиться к высокой стойкости
рабочих частей-штампов. Поэтому в некоторых случаях могут быть применены пуан-
соны и матрицы из более дешевой стали марки 45 с закалкой в воде и отпуском при
200—250° С до твердости HRC 45—5Q.
606
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Хорошим материалом для изготовления вытяжных матриц являются также
алюминиевые бронзы типа БрАЖН-10-4-6, весьма устойчивые против налипания при
вытяжке нержавеющей стали.
В табл. 259 приведены сплавы, применяемые для пуансонов и матриц литых
штампов.
В последнее время вытяжные штампы для деталей автомобильных кузовов
и других изделий изготовляют из различного рода пластмасс, которые рассмотрены
ниже.
В табл. 260 даны марки сталей для изготовления других деталей штампов.
Таблица 259
Сплавы, применяемые для литых штампов
Типы штампов Составы и свойства сплавов
Литые штампы для формовки и гибки дуралюмина и стали (до 2 мм), а в прокатном виде для вырезки тонкого дуралюмина и стали (до 0,25 мм) Сплав: 93,17% Zn; 4,1% Al; 2,7% Си; 0,03% Mg. Температура плавления 470° С, твердость НВ 100, относительное удлинение б литого—3%, катанного— 30%, ав=43 кГ/мм* (катанного)
Литые вытяжные и формовочные штампы средних размеров, а также особо ответственные плиты крупных штампов 1. Модифицированный чугун МСЧ 32-52, НВ 230—260. 2. Специальный чу- гун: 3—3,5% С; 0,8—1,5% Si; 1,2— 1,8% Ni; 0,4—0,8% Cr; 0,5—1,0% Мп; НВ 220; ав= 18—22 кГ1мм*
Литые вытяжные формовочные и гибочные пуансоны и матрицы круп- ных размеров, повышенной износо- устойчивости Специальный чугун: 2,9—3,2 % С; 1,0— 1,5% Si; 2,5—4,0 % Ni; 0,6—1,0% Cr; 0,5—1,0% Мп Термообработка: закалка в масле при 850° С, отпуск при 350° С НВ 350; ав— = 25 кГ/мм?
Литые матрицы для штамповки алюминиевых сплавов на падающих молотах 1. Цинковые сплавы марок Ц1; Ц2; ЦЗ; Ц4. Температура плавления 420° С. Нагрев до 470—490° С. 2. Алюминиево-цинковые сплавы: ЦАМ 53 (4—5 % А1, 2—3% Си). ов = 20— —24 кПмм\ НВ 110. Температура плавления 380° С, АЦ 13-2 (7—9% А1, 1,8—2,2% Си). ов = 21— 27 кГ/мм\ НВ 120. Температура плавления 410° С.
Литые пуансоны для штамповки алюминиевых сплавов на падающих молотах 1. Свинец (с добавкой 10% сурьмы). Температура плавления 326° С. Нагрев до 370—400° С. 2. Алюминиево-цинковые сплавы ЦАМ 53, АЦ 13-2 и др.
Примечание. В последнее время для штамповки на падающих молотах
получили применение пуансоны, изготовленные из термопластичной литейной ком-
позиции этил целлюлозы ТКЛ-Э или из древесно-клеевой массы ДКМ.
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и ЧИСТОТА ОБРАБОТКИ
607
Таблица 260
Марки материалов и сталей, применяемые для изготовления
различных деталей штампов
Детали штампов Марки материала Термообработка
Основная Заменители
Плиты штампов литые Чугун СЧ 21-40 или СЧ 22-44 Стальное литье ЗОЛ, 40Л —
Плиты штампов стальные Сталь 40, 50 Ст. 5 —
Хвостовики Сталь 35, 40 Ст. 4 и Ст. 5 —
Колонки направ- ляющие. 1. Сталь 20 2. Сталь 45, 50 Ст. 2 1. Цементиро- вать на глубину 0,5—1,0 мм, ка- лить HRC 58—62. 2. Калить HRC 45—50.
Втулки направ- ляющие 1. Сталь 20 2. Сталь 45, 50 Ст. 2 1. Цементиро- вать на глубину 0,5—1 мм, калить HRC 58—62. 2. Калить HRC 45—50
Втулки для шари- ковых направляю- щих ШХ15 — Калить HRC 58—62
Пуансонодержа- тели Сталь 35, 45 Ст. 3 —
Подкладки под пуансон Съемники Сталь 45 Ст. 3 Ст. 5 Сталь 25 Калить HRC 40—45
Прижимы, направ- ляющие планки, вы- талкиватели Ст. 3 Сталь 40, 45 Ст. 5 Калить HRC 50—54
Упоры Сталь 45 — Калить HRC 40—45
Ловители У8А У7А Калить HRC 50—54
Штифты У8А Ст. 6 Калить /Л?С 45—50
Винты Сталь 45 — Калить головку HRC 40—45
Пружины 65Г, 60С2 Стальная про- волока II класса Калить - HRC 40—48
608
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Твердость рабочих деталей штампов после термообработки (HRC) приведена
ниже.
Пуансоны вырубные простой формы............................56 — 58
» » сложной * ..........................54 — 56
Матрицы вырубные простой формы ............................58—60
» » сложной » ..........................56 — 58
Пуансоны и матрицы гибочные..............................58 — 60
» » » вытяжные ...............................58 — 60
» » » для холодного выдавливания .............60—62
Резина в штампах применяется в следующих случаях:
1) в качестве рабочего инструмента: при вырезке резиной на гидравлических
прессах; при формовке и гибке на гидравлических прессах; при штамповке с резино-
выми накладками на падающих молотах;
2) в качестве упругого амортизатора-буфера при штамповке на прессах (для
съемников, выталкивателей, прижимов и т. п.).
Для вырезки резиной применяют резину повышенной твердости (по Шору 70).
Для формовки-гибки резиной применяют сорта средней твердости (по Шору 45—65).
Для вытяжки резиновой матрицей применяют наиболее эластичные сорта резины,
допускающие большую степень деформации.
Для штамповки на падающих молотах в зависимости от толщины и сорта металла
применяют твердую резину (при штамповке стали) и резину средней твердости (при
штамповке дуралюмина).
В табл. 261 приведены механические свойства невулканизированной резины по
ТУ МХП 815—53р.
Таблица 261
Механические свойства невулканизированной резины
____________ по ТУ МХП 815—53р ________________________
Группа резины Характерис- тика Сопротив- ление разрыву кГ/с мг (не менее) Относи- тельное удлине- ние % (не менее) Остаточ- ное удли- нение % (не более) Твердость по Шору (в преде- лах)
I. Для воздуха, Мягкая 30 350 35 35—60
воды и слабых рас- творов кислот и ще- Средней твердости 45 250 35 45—65
лочей Повышенной твердости 45 200 35 60—80
II. Теплостойкие Мягкая 40 300 30 35—60
резины (от —30° до +90° С) Средней твердости 45 200 30 50—70
Повышенной твердости 50 100 30 65—90
III. Морозостой- Мягкая 35 350 30 30—50
кие резины (от —45° до 4-50° С) Средней твердости 35 200 30 45—65
Повышенной твердости 50 170 25 60—80
IV. Масло- и бен- Мягкая 50 350 45 30—50
зостойкие резины (от —30° до +50° С) Средней твердости 50 250 45 45—65
Твердая 55 180 40 55—85
ПЛАСТМАССОВЫЕ ШТАМПЫ
609
8. ПЛАСТМАССОВЫЕ ШТАМПЫ [38], [54]
Одним из многообещающих направлений в развитии инструментально-штампо-
вого производства является применение пластмасс для изготовления штампов или
их деталей. Штампы из пластмасс имеют следующие преимущества перед металли-
ческими:
1) уменьшение веса штампа в 3—4 раза, что особенно эффективно при изготов-
лении крупных вытяжных и формовочных штампов;
2) уменьшение трудоемкости изготовления от 20 до 50% , вследствие устранения
копировально-фрезерных и слесарно-доводочных работ;
3) более простое и более дешевое оборудование;
4) возможность быстрого освоения новых типов изделий.
Пластические массы применяют для следующих видов штамповой оснастки:
для изготовления полностью пластмассовых штампов или их деталей; для облицовки
рабочей поверхности пуансонов, матриц и складкодержателей вытяжных штампов;
для крепления пуансонов в пуансонодержателях, колонок и втулок в плитах, а также
для заливки направляющих отверстий в съемниках.
Наибольшее применение пластмассовые штампы получили в автомобильной
и авиационной промышленности при серийном .и мелкосерийном типе производства.
Пластмассы, применяемые для изготовления штампов, состоят из следующих
компонентов.
1. Искусственные смолы, служащие для связывания всех составных частей.
2. Отвердители — вещества, служащие для отверждения смол путем перевода
их в высокомолекулярное соединение.
3. Пластификаторы — химические вещества, вводимые для снижения хрупкости
и повышения эластичности после затвердевания.
4. Наполнители — различные инертные твердые вещества, вводимые в компо-
зиции для повышения механических свойств, а также для экономии смолы и удешев-
ления стоимости штампов.
Наибольшее применение для изготовления штампов получили пластмассы на
основе эпоксидных, фенольноформальдегидных и акриловых смол.
Пластмассы на основе эпоксидных смол (эпоксипласты)
Отличительной чертой эпоксипластов являются:
— высокая механическая прочность, достигающая в зависимости от типа на-
полнителя большой величины (сгб ~ 6—25 кГ/мм2);
— малая усадка (от 0,1 до 0,2%), что позволяет получать точные рабочие раз-
меры;
— высокая адгезия (прилипаемость) к металлу, дереву, наполнителям;
— устойчивость к действию влаги и масел;
— теплостойкость от —20 до 4-100° С.
Основой эпоксипластов, применяемых в отечественной промышленности, яв-
ляются эпоксидные смолы: ЭД-5, ЭД-6 и Э-40, а также чешские эпоксидные смолы:
эпокси 1200, эпокси 2100 и эпокси 2200.
Отверждение жидких эпоксидных смол происходит в результате введения в них
отвердителей, которые вступают в химическое взаимодействие с молекулами эпо-
ксидной группы и осуществляют процесс полимеризации. Количество вводимого
отвердителя должно быть строго определенным.
В зависимости от температуры полимеризации отвердители делятся на две
группы: холодного и горячего отверждения. В отечественной промышленности наи-
большее применение получили отвердители холодного отверждения — аминосоеди-
нения: полиэтиленамин, гексаметилендиамин и кубовый остаток последнего.
Жизнеспособность (пригодность к использованию) при комнатной темпера-
туре составляет для первых двух — от 1,5 до 2 ч, а для кубового остатка от 2 до 3 ч.
Более высокую жизнеспособность смеси (6—7 ч) создает применение жидких низко-
молекулярных полиамидных смол, которые одновременно являются и отвердителями
и пластификаторами.
20 Зак. 511
Таблица 262
Состав и назначение различных композиций эпоксипластов, применяемых для изготовления штампов
Обозна- чение компо- зиции Состав композиции в весовык частях Назначение пласт- массы
Смола Отверди- тель Пласти- фикатор Наполнители
ЭД5 ЭД6 Кубовый остаток Дибутил- фталат Ж г м п К Мс Ст Вм Гр
ЭЖ-1 100 20 10—15 200 Облицовочный со-
ЭЖ-2 100 20 10—15 200 — — — — — — 2—3 3—5 став для прессовых
эж-з 100 20 15—18 200 75 — — — — — — — штампов и формо-
ЭГ-1 100 29 15—18 — 150 — — — — — — 3—5 блоков
ЭМ-1 100 20 15—18 — — 250 — — — — — 3—5
ЭГ-2 100 20 15—25 100 100 Облицовочный со-
,эг-з 100 20 15—20 — 150 — — — — — 5 — став для штампов
ЭМ-2 100 20 15—25 — — 150 — — 100 — — — падающих молотов
ЭМ-3 100 20 15—25 — — 250 — — — — 5 —
ЭСт-1 100 20 15—25 — — — — — — 6 — —
ЭП-1 100 20 10—15 1000 » Наполнительный
ЭП-2 100 20 10—15 — — — 500 — — — — — состав (подслой)
ЭМ-4 100 20 10—20 — — 500 — — — — — прессовых штампов
ЭК-1 100 20 10—15 — — — — 300 — — — —
Обозначения: Мс — металлическая стружка;
Ж — железный порошок; Ст — стеклоткань;
Г — гипс; Вм — волокнистый материал;
М — марша лит; Гр — графит;
П — песок формовочный; К — керамзит.
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
ПЛАСТМАССОВЫЕ1 ШТАМПЫ
611
В качестве отвердителей горячего отверждения (150° С) применяют малеиновый
или фталиевый ангидриды, причем их вводят в смолу в расплавленном состоянии.
Пластификаторы вводятся в смолу для уменьшения вязкости жидкой и уменьше-
ния хрупкости твердой композиции. Для эпоксидных смол в качестве пластификатора
чаще всего применяются дибутилфталат и дифенилфтал ат, являющиеся дешевым
материалом.
Наполнители вводятся в композиции с целью повышения механических свойств
и экономии смолы. Различают два типа наполнителей: волокнистые (армирующие)
и порошковые (наполняющие).
Волокнистые наполнители значительно повышают механические свойства
эпоксипластов (сопротивление растяжению, сжатию, изгибу, удару). Наиболее
широко для этой цели применяется стеклоткань и стекловолокно, рекомендуемые
для армирования рабочей поверхности штампов, работающих на удар. Недостаток —
низкая стойкость на износ. Поэтому облицовочный слой вытяжных штампов (3—5 мм)
обычно делается из износоустойчивого эпоксипласта с железным порошком в ка-
честве наполнителя. Армирование эпоксипластов металлическими волокнами (про-
волока, стружка) повышает износоустойчивость и теплостойкость эпоксипластов
(150—170° С).
Порошковые наполнители не вызывают большого увеличения прочности, но зна-
чительно влияют на физические свойства эпоксипластов.
Получили применение металлические (железные, стальные, алюминиевые) и
минеральные (тальк, гипс, маршалит, графит, мел) порошковые наполнители. Же-
лезный порошок значительно увеличивает износоустойчивость эпоксипластов.
Стойкость вытяжных штампов с такой облицовкой достигает 3000 деталей без ре-
монта.
Износоустойчивость штампов повышается при введении в качестве наполнителя
графита.
Для наполнительных эпоксипластов, применяемых для изготовления корпу-
сов штампов, в качестве наполнителей применяют строительные порошкорбразные
и зернистые материалы: формовочный песок (по весу в 10 раз больше веса смолы),
керамзит, цемент и др.
В табл. 262 дан состав и назначение различных композиций эпоксипластов,
применяемых для изготовления штампов (по данным НИИпластмасс).
В табл. 263 приведены физико-механические свойства различных композиций
эпоксипластов.
Таблица 263
Физико-мехаиические свойства различных
композиций эпоксипластов
Обозначение композиции Предел прочности в кГ/мм* Ударная вязкость кГм/см* Усадка в % Твердость по Бри- нелю Удельный вес в г/см*
при стати- 4 ческом изгибе при сжатии
ЭЖ-1 8,2 12 5,2 0,04 23 2,1
ЭЖ-2 8,К 10 8,4 0,05 23 1,98
эж-з 8,0 12 7,5 0,09 18 1,99
ЭГ-1 4,0 7 5,3 0,07 16 1,70
ЭМ-1 3,3 8 6,0 0,05 16 1,65
*
612
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Продолжение табл. 263
Обозначение композиции Предел прочности в кГ/шл? Ударная вязкость кГм/см* Усадка в°/« Твердость по Бри- нелю Удельный вес в г/см*
при стати- ческом изгибе при сжатии
ЭГ-2 5,§ 8 6 0,03 14 1,80
ЭГ-3 5,5 7,4 5 0,05 15 1,70
ЭМ-2 6,5 8,4 6 ‘ 0,04 16 1,65
ЭМ-3 5,5 6,7 5,3 0,03 16 1,60
ЭСт-1 5,5 6,7 29 0,03 11 1,20
ЭП-1 4,0 14 4 0,12 14 1,80
ЭП-2 4,0 8,9 5,6 0,11 18 1,80
ЭП-4 4,0 6,7 4,6 0,17 13 1,83
ЭК-1 — 4,6 3,1 0,35 — 1,0
Необходимо указать на токсичность некоторых компонентов эпоксипластов.
Этим свойством обладают летучие вещества, выделяемые при нагревании эпоксидных
смол; малеиновый и фталиевый ангидриды, применяемые для горячего отверждения;
отвердители холодного отверждения (за исключением низкомолекулярных полиа-
мидов). Токсическое и кожно-раздражающее действие этих компонентов проявляется
во время приготовления композиций и в процессе изготовления (заливки) штампов.
Твердые эпоксипласты безвредны для работающих.
При изготовлении пластмассовых штампов необходимо строго соблюдать правила
техники безопасности и личной гигиены. Рекомендуется во время работы пользо-
ваться резиновыми перчатками, а еще лучше — защитными пастами типа «невидимые
перчатки» на основе казеина или метилцеллюлозы с глицерином, или пастой
Селисского на основе талька, крахмала и желатина [54].
Пластмассы на основе акриловых смол (акрилопласты)
К этой группе пластмасс относятся два вида акр и лоп ластов: АСТ-Т и стир акрил.
АСТ-Т (акрилат самотвердеющий технический) представляет собой зубопротез-
ный материал. В состав пластмассы входят порошок и жидкость в соотношении 2 : 1
и различные наполнители — гипс, стружка оргстекла, стекловата, графит. Порошок
представляет собой полиметилкрилат с добавкой 2% инициатора, а жидкость —
метилметакрилат с добавкой 3% диметиламина (активатора). Время полного отвер-
ждения АСТ-Т 20—25 мин.
Пластмасса АСТ-Т применяется для армирования съемников штампов и для за-
ливки пуансонов в пуансонодержателях.
Физико-механические свойства пластмассы АСТ-Т следующие:
Удельный вес.......................
Ударная вязкость .................
Прочность при изгибе .............
> > сжатии ........
Твердость по Бринелю .............
Усадка .......................‘ .
Адгезия к металлам ........... •
1,16—1,18 г! см3
8—12 кГм1см*
8—12 кГ!мм*
12—16 >
13—19 >
<0,4%
Высокая
ПЛАСТМАССОВЫЕ ШТАМПЫ
613
Стиракрил представляет собой также быстротвердеющую пластмассу, состоящую
из порошка и жидкости в соотношении 2 : 1 или 2 : 1,5. Порошок — это сопо-
лимер стирола и метилметакрилата с добавкой 1—2% катализатора. Жидкость —
мономер метилметакрилата с добавкой 0,2% диметиламина в качестве ускорителя.
Основные свойства стиракрила марки ТШ.
Удельный вес..........................
Ударная вязкость .....................
Прочность при изгибе ...................
» » сжатии .................
Твердость по Бринелю .................
Усадка ...............................
Адгезия к металлам....................
1,16—1,18 г/см*
12—15 кГм/см*
7—8 кГ[мм*
9 »
12—15 »
0,2—0,3%
Высокая
Время отверждения стиракрила больше чем у АСТ-Т. Предварительное отвер-
ждение протекает в течение 40—60 мин. Полное отверждение наступает через 12 ч.
Акрилопласты АСТ-Т -и стиракрил ТШ применяют в вырезных штампах для
получения неподвижных и подвижных соединений: для закрепления колонок или
втулок в плитах блоков, для заливки пуансонов в пуансо но держателях, для точного
направления пуансонов в съемнике, для заливки направляющей поверхности вту-
лок и т. п.
Незначительная усадка акрилопластов и малая величина зазоров позволяют
получить подвижные посадки высокой точности без применения доводки, а малый
коэффициент трения этих пластмасс по стали позволяет достичь высокой износостой-
кости направляемых деталей.
. Применение самотвердеющих пластмасс в конструкциях штампов детально
изложено в РТМ 45—62.
Пластмассы на основе этилцеллюлозы
Сюда относятся термопластичная литейная композиция ТЛК-Э, применяемая
для изготовления гибочных, вытяжных и формовочных штампов для штамповки
мягких цветных сплавов и малоуглеродистой стали толщиной до 2 мм.
Благодаря термо пластичности ТЛК-Э можно многократно использовать старую
оснастку, предварительно разбив ее на куски размером до 100 мм. При нагреве до
температуры 200° С пластик ТЛК-Э расплавляется до вязкотекучего состояния,
а при охлаждении до комнатной температуры вновь затвердевает.
Пластмассы на основе фенольноформальдегидных смол
Обычно для изготовления штампов применяют не чистые смолы, а фенольно-
формальдегидный клей ВИАМ Б-3, представляющий собой водный раствор смолы,
смешанный с отвердителем, который ускоряет процесс полимеризации.
Получили промышленное применение два типа пластмасс на основе фенольно-
формальдегидных смол: древесно-клеевая масса ДКМ и песко-клеевая масса ПСК-
Древесно-клеевая масса ДКМ применяется главным образом для получения
облицовочного слоя пуансонов в штампах для падающих молотов.. Состав ДКМ:
70—75% клея ВИАМ Б-3 и 25—30% сухих древесных опилок.
Штампы из ДКМ в несколько раз дешевле штампов из эпоксипластов. Стойкость
штампов ниже чем эпоксидных, но достаточно высокая и вполне приемлемая для
серийного производства.
Песко-клеевая масса ПСК применяется главным образом для обтяжных пуансо-
нов и доводочных болванов в авиационной промышленности. Состав ПСК: 15%
клея ВИАМ Б-3 и 85% сухого просеянного песка. Это наиболее дешевая композиция.
Способы и порядок изготовления деталей штампов из пластмасс изложены
в специальной литературе [38, 54].
На рис. 521 приведена схема изготовления вытяжного пластмассового штампа
по образцу листовой детали по методу чехословацкого завода «Кароса».
614
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Рис. 521. Схема изготовления вытяжного штампа
СТО
ПЛАСТМАССОВЫЕ ШТАМПЫ
615
На рис. 521, а показана отливка сердцевины матрицы, на рис. 521, б — нанесе-
ние облицовочного слоя, на рис. 521, в — окончательная отливка матрицы; на
рис. 521, г — отливка прижимного кольца; на рис. 521, д— отливка пуансона,
а на рис. 521, е — показан штамп в собранном виде.
Применение пластмасс внесло ряд изменений в конструкцию штампов.
На рис. 522 приведена конструкция пластмассового вытяжного штампа для изго-
товления лицевой детали кабины грузового автомобиля. Штамп предназначен для
пресса двойного действия. Вес штампа 6400 кг. В конструкцию пуансона и прижима
Рис. 523. Пластмассовый вытяжной штамп для пресса двойного действия
введены металлические пояса для увеличения прочности песко массово го каркаса
на разрыв. Облицовка штампа сделана из эпоксипласта ЭЖ-1-
Отштампованная деталь выталкивается из матрицы двумя пружинными съем-
никами и снимается со штампа механической рукой, смонтированной на прессе.
На рис. 523 приведен пластмассовый вытяжной штамп на пресс двойного дей-
ствия для вытяжки детали кабины грузово_го автомобиля. Вес штампа 11 500 кг.
616
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Матрица вмонтирована в нижнюю обойму, опорные поверхности которой залиты
пластмассой. В верхний прижим вмонтирован сварной стальной усилитель. Для
облегчения веса в пуансоне сделаны два полых кармана с деревянными вкладышами.
При штамповке деталей из стали 08 толщиной 1 мм в течение длительного вре-
мени работы штампа матрица не изменила первоначальных размеров и формы.
Применение полиуретана в штампах
Новым материалом для изготовления рабочих частей гибочных, формовочных
и вытяжных штампов является полиуретан, представляющий собой полимер
эфира диизоцианата и диалкоголя.
Полиуретан представляет собой плотный резиноподобный синтетический мате-
риал, обладающий высокой упругостью и износоустойчивостью. В отличие от резины
полиуретан не обладает пористостью (исключая искусственно вспененный пено-
полиуретан) благодаря чему он практически не сжимается и не уменьшается в объеме.
Вследствие несжимаемости полиуретана для его деформирования требуются зна-
чительно более высокие усилия, чем для других эластомеров той же твердости.
Рабочие кривые усилие сжатия — деформация аналогичны кривым для струк-
турных пластмасс.
Полиуретан является новым синтетическим материалом, в котором соединяется
ряд ценных свойств: высокая упругость, большое сопротивление удару, разрыву
и истиранию, а также способность выдерживать большую нагрузку. Кроме того,
полиуретан весьма стоек к воздействию масла, кислорода и нагрева.
В США полиуретан получил широкое применение для формовочных, гибочных
и вытяжных штампов и износостойких накладок, предохраняющих от повреждения
полированные, покрытые лаком, гальванизированные или другие поверхности отде-
ланных заготовок [222].
Наиболее пригодным для рабочих частей штампов оказался полиэфироуретан,
получивший название адипрен, свойства которого приведены в табл. 264. Адипрен
не оставляет царапин на поверхности штампуемого материала.
Таблица 264
Свойства адипрена
Марка полиурета на Твердость (по Дюро- метру) Сопротив- ление разрыву в кГ/см2 Наибольшее удлинение в % Характеристика и применение
L-100 90А 316 30 Средняя твердость. Вы- сокая износостойкость. Широко применяется.
L-167 95А 365 25 Высокая твердость. Дает четкие контуры при ма- лом внедрении.
L-315 79Д 773 5 Весьма высокая твер- дость. Применяется для гибочных матриц и вы- тяжных штампов.
L-420 80А 182 35 Пониженная твердость. Применяется для тонкого материала
Примечание. Шкала А,— алмазный конус, нагрузка 60 кГ. Шкала Д — алмазный конус, нагрузка 100 кГ (см. марку L-315).
ПЛАСТМАССОВЫЕ ШТАМПЫ
617
Полиуретановые заготовки подвергаются различным видам механической обра-
ботки: резке ленточной пилой и на ножницах, обтачиванию, фрезерованию, сверле-
нию и нарезанию резьбы. Ниже приводятся схемы типовых штампов с рабочими ча-
стями из полиуретановой резины и краткие сведения по их применению.
На рис. 524 показан прямоугольный блок из полиуретана, использованный
в стандартном штампе листогибочного пресса, позволяющий гнуть стальные листы
толщиной до 2,8 мм. Один и тот же полиуретановый блок можно применять с пуан-
сонами различной формы.
Гибка в полиуретановых штампах дает более точные размеры и позволяет гнуть
с меньшими радиусами закруглений^/? = 1,6 жж при S = 6,4 жж), а также умень-
шает величину пружинения материала по сравнению с гибкой в обычных штампах,
Рис. 524. Прямоугольный блок из полиуретана для гибочного штампа:
1 — полиуретановый брусок; 2 — канавка
так как материал заготовки находится под непрерывным давлением. Стойкость поли-
уретановых штампов в зависимости от сложности штамповки составляет от 1000 до
150 000 деталей. Необходимо предохранять полиуретановые матрицы от повреждения
стружкой или заусенцами.
Сплошные блоки из полиуретана вследствие их несжимаемости не должны
деформироваться больше чем на х/8 толщины. В тех случаях, когда этого недоста-
точно, предусматривают зазор между дном полиуретановой матрицы и поверх-
ностью матрицедержателя (рис. 524). Наличие зазора снижает напряжение, возни-
кающее в полиуретане, и дает возможность деформировать металл при меньшем
давлении. На рис. 525 приведены схемы применения полиуретановых матриц в раз-
личных гибочных штампах:
в штампе для гибки по большому радиусу с формовкой ребер жесткости
(рис. 525, а);
в штампах, требующих большой глубины вдавливания пуансона, для чего
предусмотрен' зазор между полиуретаном и обоймой путем закладки прутков П
(рис. 525, б). Различный диаметр прутков позволяет регулировать величину дефор-
мации полиуретана и облегчить процесс гибки деталей сложной формы;
в штампах, требующих высоких боковых давлений, что достигается применением
профильной полиуретановой матрицы и закладкой прутков в углах обоймы
(рис. 525, в).
На рис. 526 показано применение полиуретана в штампах для растяжки (полой
высадки) взамен резины. Срок службы полиуретановых штампов в 30 раз выше
срока службы штампов с резиновыми пуансонами.
На рис. 527 показано применение полиуретана L-315 в вытяжных штампах.
Преимущества полиуретановых вытяжных штампов по сравнению с металлическими
следующие: возможность вытяжки полированных или отделанных заготовок без
повреждения их поверхности; возможность штамповки заготовок с большими коле-
баниями толщины; значительное снижение стоимости штампов.
618
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Рис. 525. Схемы применения полиуретановых матриц
в гибочных штампах
Рис. 526. Применение полиуретана в штампах для рас-
тяжки
Рис. 527. Применение
полиуретана в вытяжных
штампах
стойкость ШТАМПОВ
619
При вытяжке адипреновым пуансоном по глухой полости матрицы применяют
более эластичный адипрен L-100.
На рис. 528 показано применение в вытяжном металлическом штампе износо-
стойкой прокладки П из адипрена. Прокладка компенсирует колебание в толщине
Рис. 528. Применение в вытяжном штампе износостойкой про
кладки
заготовки, предохраняет от царапин при вытяжке, уменьшает износ штампа и обеспе-
чивает более точную формовку. Зазор между пуансоном и матрицей должен равняться
толщине заготовки плюс 0,8 толщины прокладки.
Матрица может быть изготовлена из мягкой стали или из дерева, так как она
не имеет непосредственного контакта с заготовкой.
Полиуретан применяется также в качестве буферов в съемниках и прижимах.
Они создают большее по величине и более равномерное давление. Долговечность
их свыше 100 000 циклов.
9. СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ
Стойкость штампов измеряется количеством деталей, отштампованных до пол-
ного износа рабочих частей, определяемого невозможностью их восстановления и
получением размерного брака штампуемых деталей.
Однако значительно раньше этого вида брака возникает брак по низкому ка-
честву штампуемых деталей (заусенцы при вырубке и пробивке, задиры, риски и ца-
рапины при вытяжке, гибке, холодном выдавливании и т. д.). Этот вид брака сравни-
тельно легко устранить путем перешлифовки вырубных и пробивных штампов
или зачистки наростов металла на поверхности вытяжных и гибочных штампов и т. д.
Таким образом, следует различать полную (размерную) стойкость штампов и
промежуточную (качественную) стойкость или стойкость между двумя перешли-
фовками или зачистками.
Полная стойкость штампов в большинстве случаев находится в прямой зави-
симости от качественной стойкости, так как количество допустимых перешлифовок
и зачисток ограничено полным использованием рабочих деталей штампов или выходом
из заданных размеров и получением размерного брака деталей.
Стойкость штампов зависит от следующих факторов: 1) сорта и механических
свойств штампуемого материала; 2) конфигурации детали; 3) толщины материала;
4) конструкции штампа и типа производимой операции; 5) материала и термообра-
ботки рабочих деталей штампа; 6) состояния пресса; 7) способа и типа смазки.
Стойкость штампа является условным понятием, так как различные рабочие
части штампа изнашиваются по разному.
В табл. 265 приведена ориентировочная стойкость рабочих частей штампов до
полного износа, подсчитанная для листовой стали средней твердости при условии,
что вырубные штампы подвергаются 20—25 перешлифовкам. Однако в определенных
отраслях промышленности встречаются значительные отклонения от средних норм
стойкости. Имелись попытки определить стойкость штампа теоретическим расчетом,
620
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 265
Ориентировочная стойкость рабочих частей штампов
до полного износа
Тип штампа Толщина материала в мм Стойкость в тыс. ударов в зави- симости от материала рабочих частей
углеродистая сталь (У8А, У10А) легированная сталь (Х12М, Х12Ф1)
0,25—0,5 700—1000 1100—1400
1,0 500—700 700—1000
Вырубной (с направляющи- 1,5 350—550 550—800
ми колонками) 2,0 250—450 400—680
3,0 250—400 400—600
6,0 150—300 250—450
Пробивной До 4 150—250 250—400
Гибочный простой » 3 900—1100 1400—1700
Гибочный сложный » 3 450—600 700—900
Вытяжной простой » 3 1200—1600 1800—2400
Формовочный » 3 250—400 400—600
Чеканочный — 100—150 150—250
Примечание. Наименьшие значения стойкости относятся к штамповке более
твердых материалов (сталь 40, 50), а наибольшие — к штамповке более мягких мате-
риалов (стали 10, 20, Ст. 2).
однако многообразие и индивидуальность некоторых факторов, влияющих на стой-
кость штампов, которые невозможно оценить количественно, делают эти попытки
лишенными практического основания.
Стойкость вырубных штампов в значительной мере зависит от конструкции
и способа изготовления рабочих частей штампа. С целью упрощения изготовления
вырубных штампов и уменьшения объема слесарных работ, а также с целью устра-
нения дефектов при термической обработке, повышения точности изготовления и
увеличения стойкости штампов, применяют составные (секционные) матрицы, обра-
батываемые на профилешлифовальных станках.
Значительное повышение стойкости вырубных и вытяжных штампов достигается
при использовании твердых сплавов. Применяют два вида твердых сплавов: литые
и спекаемые.
Литые твердые сплавы обладают высокой твердостью (HRC 60—65) и износо-
устойчивостью. Они наплавляются дуговой или газовой сваркой на подготовленные
для наплавки рабочие кромки пуансонов и матриц. Поэтому литые твердые сплавы
применяют главным образом для крупных штампов.
Мелкие и средних размеров вырубные и вытяжные штампы оснащают вставками
из спекаемых (металлокерамических) твердых сплавов. На рис. 529 изображена
диаграмма с характеристиками прочности, твердости и удельного веса металлокера-
мических твердых сплавов в зависимости от процентного содержания карбида воль-
фрама и кобальта.
СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ
621
В табл. 266 приведены марки и характеристики твердых сплавов по ВНИИТСу,
применяемых в нашей промышленности при изготовлении вставок для штампов холод-
ной штамповки. Наиболее широкое
применение для изготовления твердо-
сплавных вставок получили марки ВК15
и ВК20, обеспечивающие резкое повы-
шение стойкости вырубных штампов.
Научно-исследовательским инсти-
тутом твердых сплавов разработана и
внедрена на часовых заводах новая
технология изготовления вырубных
пуансонов и разрезных матриц из так
называемых «пластифицированных»
твердых сплавов, обрабатываемых
после предварительного неполного спе-
кания на профилешлифовальных стан-
ках и подвергаемых доводке после
окончательного высокотемпературного
спекания. Это позволяет отказаться
от сложной и малопроизводительной
электроискровой обработки. Штампы
с твердосплавными вставками приме-
няют в массовом производстве неболь-
ших деталей типа трансформаторных
пластин, роторов и статоров электричес-
ких машин ит. п., изготовляемых из
высококремнистой электротехнической
стали.
Рис. 529. Характеристика свойств твердых
сплавов
Таблица 266
Марки и механические характеристики твердых сплавов,
применяемых в штампах холодной штамповки
Марка сплава Химический состав Удельный вес в г 1см* Твердость HRA Сопротив- ление изгибу в кГ/см* Ударная вязкость в кГм/см*
WC Со
ВК8ВК 92 . 8 14,5 87 171 0,34
ВК12ВК 88 *12 14,1 87 191 0,4
ВК15ВК 85 15 13,9 86 216 0,9
ВК12ВС 88 12 14,1 88,5 190 —
ВК15ВС 85 15 13,9 88 200 —-
ВК20ВС 80 20 13,5 85,6 230 1,26
ВК15УС 85 15 13,9 87,2 198 0,7
ВК20УС 80 20 13,4 85,4 224 0,76
Примечание. Первые буквы маркировки обозначают состав твердого сплава
(вольфрам и кобальт), цифры указывают процентное содержание кобальта следую
щая за цифрой буква обозначает способ восстановления вольфрама (водородный или
углеродистый), последняя буква характеризует зернистость сплава (С — среднезер-
нистый, К — крупнозернистый).
622
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Стойкость вырубных штампов с твердосплавными рабочими частями в 30—50 раз
выше стойкости обычных штампов и достигает 500—1000 тыс. деталей до переточки
при общей стойкости штампа 20—60 млн. деталей. Стоимость небольших твердосплав-
ных вырубных штампов в 5 раз превышает стоимость стальных штампов вследствие
высокой трудоемкости изготовления и доводки рабочих частей из твердых
сплавов.
Рис. 530. Различные способы крепления твердосплавных вставок
Штампы с твердосплавными рабочими частями делают более прочными и жест-
кими, применяя массивные блоки с плавающим хвостовиком, четырьмя направляю-
щими колонками и удлиненными втулками.
На рис. 530 изображены различные способы крепления твердосплавных вста-
вок в вырубных и вытяжных штампах. Кроме механического крепления вставок,
применяют запрессовку или припайку сплавом НИАТ-23 (температура плавле-
ния 100° С).
На рис. 531 показаны различные способы крепления цельных твердосплавных
пуансонов.
На рис. 532 приведены различные способы крепления твердосплавных вставок
в матрицах.
На рис. 533 изображен общий вид последовательного штампа с твердосплавными
вставками для штамповки пластин трансформаторов. Твердосплавные вставки при-
креплены припайкой сплавом НИАТ-23 (40% Bi, 32% Pb, 15% Sn, 5% Sb).
Твердосплавные вставные матрицы успешно, применяются в небольших вытяж-
ных и вьгадочных штампах, а также в штампах для холодного выдавливания.
В этих случаях они запрессовываются в обойму с большим натягом, что создает
остаточные напряжения обратного знака по отношению к рабочим напряжениям.
СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ
623
Рис. 531. Способы крепления цельных твердосплав-
ных пуансонов: а — врезной- шпонкой; о — двумя
шпонками; в — заливкой сплавом НИАТ-23; г — за-
плечиками
Рис. 532. Способы крепления твердосплавных вста-
вок в матрицах: а —буртиком; б — конической проб-
кой; в, г, д — винтами; е — заплечиками; ж— клино-
вым поджимом; а—заплечиками с утопленной шпонкой
624
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Стойкость небольших вытяжных штампов из твердых сплавов при штамповке
тонколистового материала достигает десятка миллионов деталей без зачистки
и исправлений.
В табл. 267 приведена ориентировочная стойкость быстросменных пластинчатых
штампов, устанавливаемых на универсальных бдоках с направляющими колонками.
Стойкость упрощенных листовых (пинцетных) штампов, изготовленных из стали
60 и У7А без термической обработки, составляет: при вырубке цветных металлов
800—1000 шт.; при вырубке мягкой стали 400—500 шт.
Рис. 533. Последовательный штамп с твердосплавными вставками для штам-
повки пластин трансформатора: а — продольный разрез штампа; б — штам-
пуемые детали и последовательность штамповки
В табл. 268 приведены ориентировочные нормы стойкости штампов для холод-
ной объемной штамповки до полного износа.
В табл. 269 приведены ориентировочные нормы стойкости штампов для холодного
выдавливания до полного износа.
Вопрос о повышении «качественной» стойкости штампов имеет значение не только
для вырубных, но и для вытяжных работ, так как в ряде случаев царапины и задиры
появляются после штамповки 500—1000 деталей, вследствие чего требуется оста-
новка пресса и зачистка штампа.
С целью повышения износоустойчивости и предотвращения царапин и задиров
при глубокой вытяжке применяют следующие материалы для изготовления рабочих
частей вытяжных штампов:
1) для крупных вытяжных штампов — специальные хромоникелевые чугуны,
приведенные в табл. 259;
СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ
625
Таблица 267
Ориентировочная стойкость быстросменных пластинчатых штампов
• Штампуемый материал Толщина материала в мм Стойкость в тыс. ударов в зависимости от сложности вырезаемого контура
простой средней сложности сложный
Алюминий До 1 40 30 20
Латунь 1—2 25 20 15
Мягкая сталь (С<0,2%) До 1,5 40 30 20
1,5—3 • 25 20 10
Сталь средней твердости До 1,5 25 20 15
(С=0,3—0,5%) 1,5—3 20 10 5
Таблица 268
Ориентировочная стойкость штампов для холодной
объемной штамповки
Виды операции Стойкость в тыс. ударов в зависимости от штампуе- мого материала
Сталь мягкая Латунь Л68, Л62 Медь Алюминий
Калибровка плоская 1000 1300 1600 2500
Чеканка (рельефная) 100 130 170 280
Высадка 80 100 140 180
Объемная формовка про- стой конфигурации 100 130 170 280
То же, конфигурации средней сложности 80 100 150 280
То же, сложной конфи- гурации 50 70 100 150
Примечание. Марки стали, применяемой для штампов, см. в табл. 258.
626
ТИПОВЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ШТАМПОВ
Таблица 269
Ориентировочная стойкость штампов для холодного
выдавливания
Толщина стенки детали в мм Стойкость в тыс. ударов в зависимости от способа выдавливания и материала
Прямой способ выдавливания Обратный и комбинированный способы выдавливания
Цинк и алюминий Медь и дуралю- мин Латунь Цинк и алюминий Медь и дуралюмин Латунь
0,5 40 — — 30 — —
0,75 60 30 — 50 20 —
КО 80 45 25 60 35 15
1,5 100 65 45 70 45 25
2,0 120 90 60 80 60 35
Примечание, Марки стали, применяемой для пуансонов и матриц, см. в
табл. 258.
2) для вытяжных штампов средних размеров, а также для гибочных, формовоч-
ных и других штампов — графитизированную сталь марок ЭИ293 и ЭИ366. Графи-
товые включения, образующиеся в процессе отжига этой стали, повышают ее анти-
фрикционные свойства и износоустойчивость;
3) для мелких вытяжных матриц — твердые сплавы (ВК8, ВК15), обладающие
большой износоустойчивостью (в десятки раз больше углеродистой стали) и невос-
приимчивостью к налипанию частиц металла.
Хорошими способами повышения износоустойчивости являются хромирование,
азотирование и силицирование пуансонов и матриц вытяжных, гибочных и других
штампов, а также электроискровой способ упрочнения поверхности вырубных
штампов.
Электролитическое хромирование применяется с целью повышения поверхност-
ной твердости и сопротивления износу пуансонов и матриц.
В ряде случаев применяется размерное хромирование небольших вытяжных
пуансонов и матриц, имеющее целью восстановление их размеров после износа.
Детали штампов, подлежащие хромированию, предварительно термически обраба-
тываются до требуемой твердости и подвергаются окончательной механической обра-
ботке (шлифовка и полировка или электрополировка). Размеры после механической
обработки должны учитывать толщину наносимого слоя хрома. Толщина хромового
покрытия выбирается в зависимости от условий эксплуатации от 0,01 до 0,06 мм.
Хромовое покрытие обычно наносится непосредственно на сталь без подслоя меди
и никеля.
Азотирование вытяжных и гибочных пуансонов и матриц повышает их поверх-
ностную твердость и износоустойчивость. Процесс азотирования заключается в на-
сыщении поверхностного слоя стали азотом с образованием нитридов, имеющих
весьма высокую твердость. Поверхностная твердость после азотирования составляет
800—1150 единиц по Виккерсу. Процесс азотирования протекает успешнее в случае
изготовления штампов из стали марки Х12М.
СТОЙКОСТЬ ШТАМПОВ
627
Азотирование производится в специальных электрических или газовых муфель-
ных печах при температуре 500—600° С в среде диссоциированного аммиака, посту-
пающего в печь из баллона. Выдержка деталей в печи зависит от требуемой глубины
азотированного слоя (при глубине 0,2—0,3 мм выдержка 42—48 ч). По окончании
процесса азотированные детали медленно охлаждаются вместе с печью.
Электроискровой способ упрочнения поверхности штампов основан на исполь-
зовании процесса электрической эрозии металлов, заключающегося в выбросе мате-
риала электрода под действием электрического разряда, переносе его через искровой
промежуток и отложении на упрочняемой поверхности. В результате электроискро-
вой обработки происходит изменение структуры, повышение твердости и износо-
устойчивости поверхностного слоя упрочняемого изделия.
Физическая природа электроискрового упрочнения изучена еще недостаточно
полно. Установлено, что при упрочнении стали твердым сплавом Т15К6 на упрочняе-
мой поверхности образуется белый слой, в котором обнаружены карбиды вольфрама,
карбиды титана и нитриды железа. Микротвердость этого слоя в несколько раз выше
чем исходной стали. Толщина слоя находится в пределах 0,05—0,1 мм.
Недостатками этого способа являются шероховатость и неравномерность по тол-
щине поверхностного слоя, недопустимые для вытяжных штампов. Эти недостатки
устраняются путем доводки, производимой чугунными притирами с 40-процентной
пастой карбида бора.
В качестве наносимого материала (материала электрода) обычно применяются
стандартные пластинки твердого сплава Т15К6 и Т30К4, а также графитовые элек-
троды марок ЭГ2 и ЭГ4 (электрощетки). Процесс упрочнения ведется на разных
режимах в зависимости от требуемой толщины слоя и чистоты поверхности.
Для электроискрового упрочнения применяются установки различной кон-
струкции, состоящие из двух частей: питающего устройства, оформленного большей
частью в виде переносного аппарата; электроискрового вибратора электромагнитного
действия, вызывающего вибрации электрода, необходимые для получения частых
разрывов и замыканий цепи разрядного контура.
ГЛАВА III
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ
НА ПРОЧНОСТЬ
10. ПОРЯДОК и ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Конструкция штампа должна полностью отвечать требованиям технологиче-
ского процесса в отношении получения требуемой формы и точности штампуемой
детали, должна обеспечить необходимую производительность и безопасность работы,
а также должна быть технологичной в изготовлении и экономически эффективной
для данного масштаба производства.
Проектирование штампа состоит из следующих этапов:
1) выбор типа штампа и его узлов (подача, удаление и пр.) в соответствии с на-
меченной технологией изготовления;
2) производство необходимых технологических и конструктивных подсчетов;
3) конструирование общего вида (план и разрез) штампа и составление спе-
цификации;
4) деталировка — разработка рабочих чертежей отдельных ненормализованных
деталей штампа.
Этапы и порядок проектирования несколько отличаются друг от друга в зави-
симости от серийности производства, степени организации подготовки производства,
наличия нормалей, типовых конструкций штампов и т. п.
Наличие разработанных типовых конструкций штампов и их узлов, а также
нормалей деталей штампов значительно ускоряет и облегчает как проектирование,
так и изготовление штампов. В ряде случаев проектирование типовых штампов может
вестись по так называемым «слепышам» — бланк-чертежам типовых конструкций,
изготовленным типографским способом на прозрачной бумаге. Способы скоростного
проектирования штампов с использованием бланк-чертежей нормализованных раз-
делительных штампов изложены в РТМ 26—61.
На некоторых заводах, обладающих высокой степенью организации подготовки
производства, изготовление штампов производится по чертежам общего вида, без
деталирования их, что значительно сокращает как количество чертежей, так и сроки
проектирования штампов. При этом все необходимые размеры, знаки чистоты обра-
ботки проставляются на чертеже общего вида. Деталируются лишь отдельные наи-
более сложные или мелкие детали, которые невозможно изобразить на чертеже
общего вида достаточно четко. Этот метод успешно применяется на автомобильных
и других заводах, располагающих мощными инструментально-штамповочными
цехами.
В радиоэлектронной и аналогичных отраслях промышленности, применяющих
мелкие штампы сложной конструкции, рабочие части штампов и некоторые детали
требуют деталировки, так как их невозможно.оформить со всеми размерами, до-
пусками и знаками обработки на чертеже общего вида. Однако в любых случаях
следует стремиться к упрощению конструкций, уменьшению объема чертежей и
к сокращению срока проектирования штамповой оснастки.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
629
Проектирование и изготовление штампов весьма облегчается при применении
универсальных блоков со сменными пакетными или пластинчатыми штампами (см.
гл. II, раздел II).
Общий вид штампа (разрез) обычно выполняется в рабочем положении, пред-
почтительно в натуральную величину (Ml : 1). Это обеспечивает наилучшую увязку
всех элементов конструкции. На общем виде должна быть вычерчена штампуемая
деталь со всеми размерами и техническими указаниями, а также раскрой полосы
(ленты).
Рекомендуется вычерчивать две проекции в плане (используя «слепыши» или
трафареты блоков): план нижней и план верхней части штампа.
Общее оформление чертежей должно соответствовать ГОСТу «Чертежи в маши-
ностроении».
11. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
Основное требование к конструкции штампа — полное соответствие технологи-
ческому процессу — может быть выполнено различными конструктивными реше-
ниями путем создания конструкций штампов различной степени сложности.
Из ряда возможных конструктивных решений конструктор должен выбрать
наиболее целесообразное не только с технологической стороны, но и с точки зрения
простоты и удобства изготовления, а также ремонта штампа в процессе эксплуатации.
Иначе говоря, конструкции деталей и узлов штампов должны быть технологичны
при их изготовлении и эксплуатации.
Кроме того, степень конструктивной сложности и стоимость штампов должны
соответствовать масштабу производства (см. гл. II, раздел II).
В крупносерийном производстве от конструкций штампов требуется повышен-
ная надежность в работе и высокая стойкость' (длительность службы). В серийном
производстве эти требования значительно снижены, а в мелкосерийном — практи-
чески невелики. Это кардинально меняет конструкцию штампа. В крупносерийном
производстве оправданы массивные штампы повышенной металлоемкости, что обеспе-
чивает надежность и длительность работы.
В серийном, а тем более в мелкосерийном производстве требуется максимальное
снижение металлоемкости и веса штампа, следовательно, должны быть применены
другие конструктивные решения. По иному решаются вопросы взаимного соедине-
ния и крепления деталей штампов. В крупносерийном производстве довольно рас-
пространена врезка рабочих или держащих деталей в плиты, установка врезных
шпонок и пр. В штампах серийного и мелкосерийного производства это нецелесо-
образно. Вместо врезки или установки врезных шпонок рекомендуется крепление
установочными штифтами. Если обычные установочные штифты не обеспечивают до-
статочной прочности при повышенной нагрузке, рекомендуется применять штифты
большего размера.
Различные требования к стойкости штампов вынуждают применять различные
марки материалов для рабочих и вспомогательных деталей штампов. Так, например,
в крупносерийном производстве для рабочих частей вырубных штампов применяют
износостойкие легированные инструментальные стали. В серийном производстве до-
статочная стойкость штампов обычно обеспечивается применением углеродистой
инструментальной стали, а в мелкосерийном производстве вполне оправдано приме-
нение стали 45 с термической обработкой или незакаливаемых марок стали. Общее
количество деталей, подвергаемых термической обработке, соответственно умень-
шается.
Таким образом, слепое копирование типовых конструкций безотносительно к
масштабу и особенностям производства не дает положительных результатов.
Ниже приведены примеры конструктивных решений вытяжных штампов из
американской практики [212].
На рис. 534 показан вытяжной штамп, предназначенный для мелкосерийного
производства, устанавливаемый на пресс простого действия. Пуансон прикреплен
непосредственно к верхней плите. Прижимная плита — накладная с затяжкой
болтами.
630
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Не требуется обязательного крепления штампа к ползуну и подштамповой плите.
Рекомендуется изготовлять пуансон из пластмассы, а матрицу и прижим из цинко-
вого сплава.
На рис. 535 приведен вытяжной штамп, применяемый в серийном производстве
и устанавливаемый на прессах двойного действия. В данном случае пуансон при-
крепляется к внутреннему, а прижим — к на-
ружному ползуну пресса. Штамп имеет вытал-
киватель, действующий от буферного устройства.
Пуансон, матрицу и прижим изготовляют из чу-
гуна.
На рис. 536 показан вытяжной штамп, пред-
назначенный для вытяжки деталей из более тол-
стого материала в крупносерийном производ-
стве. В конструкции штампа предусмотрены
выталкиватели, надежное направление прижима
с закаленными направляющими, также воз-
можность быстрой ликвидации неисправностей
штампа.
Рис. 534. Вытяжной штамп для Фирма «Шевроле» приводит следующие све-
мелкосерийного производства дения по стойкости (долговечности) штампов,
изготовленных из разных материалов:
— при изготовлении вытяжного пуансона из пластмассы, а матрицы и прижима
из цинкового сплава «Кирксайт» — 200—500 деталей;
— при изготовлении всех рабочих частей из цинкового сплава «Кирксайт» —
500—1500 деталей;
— при изготовлении пуансона из пластмассы с металлическими рабочими
частями, а матрицы и прижима из малоуглеродистой стали — 1500—100 000 деталей;
Рис. 535. Вытяжной штамп для серийного Рис. 536. Вытяжной штамп для крупносерий-
производства ного производства
— при изготовлении пуансона, матрицы и прижима из малоуглеродистой стали —
100 000—288 000 деталей;
— при изготовлений рабочих частей из инструментальной стали — свыше
288 000 деталей.
В США получили довольно широкое применение в серийном производстве вы-
рубные, обрезные и комбинированные штампы с ленточными пуансонами или ма-
трицами.
На рис. 537 показана монтажная схема комбинированного штампа с ленточной
матрицей, применяемого в серийном производстве. Режущие элементы 1 вырубной
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
631
матрицы представляют собой стальную ленту, запрессованную и закрепленную
в пазах фанерной плиты 2. Вырубная матрица и пуансон 6 монтируются на стальных
плитах 9 и 5, прикрепляемых к верхней и нижней плитам штампа 3 и 10. Отверстие
в заготовке 7 пробивается пуансоном 8. Съемники выполнены из полиуретановых
пластинок 4, прикрепляемых к нижней плите 5.
На рис. 538 приведены два типа конструкции обрезного штампа для различной
серийности производства: для мелкосерийного производства (рис. 538, а) с обрезной
Рис. 537. Монтажная схема комбинированного штампа с ленточ-
ной матрицей
матрицей из стальной ленты; для серийного производства с режущими частями
из закаленной стали (рис. 538, б).
Наибольшую сложность изготовления имеют рабочие части штампов — пуан-
соны и матрицы сложной формы.
Вырубные матрицы требуют наивысшей точности изготовления. С целью упро-
щения изготовления и уменьшения объема механической обработки пуансоны и ма-
трицы крупных вырубных штампов изготовляют из нормализованных секций. Вы-
рубные матрицы небольших штампов делают разрезными (составными) для того,
чтобы имелась возможность обработки их внутреннего контура на шлифовальных
станках, без ручной доводки и подгонки.
Вначале необходимо определить оптимальное расположение плоскостей разъема,
а затем — способ крепления к нижней плите.
На рис. 539 приведены примеры оптимального расположения линий разъема
составных матриц и схема последовательного штампа с вставными разрезными матри-
цами. Для симметричных конфигураций желательно делать разъем таким образом,
чтобы одновременно обрабатывать две части. Это позволяет повысить точность ма-
трицы и снизить трудоемкость обработки.
632
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Рис. 638. Два типа конструкции обрезного штампа для различ-
ной серийности производства
а)
0)
Рис. 539. Примеры оптимального расположения линий разъема
составных матриц (а) и схема последовательного штампа (б)
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
633
На рис. 540 показана составная матрица для последовательного штампа, соста-
вленная по схеме раскроя, приведенной сверху рисунка. Матрица состоит из четы-
рех частей /, 2, 3 и 4 соединяемых в замок., Это обеспечивает точность сопряжения
секций при креплении их к нижнему осно-
ванию штампа.
На рис. 541 приведены способы креп-
ления в обойме составных матриц с много-
рядными отверстиями.
На рис. 542 приведена матрица после-
довательного штампа с твердосплавными
вставками /, 5, 4, 5. Консольная встав-
ка 1 закрепляется прижимной планкой 2,
а вставки 5, 4 и 5 собираются в замок и
крепятся в обойме на заплечиках.
Способы крепления твердосплавных
матриц и пуансонов были приведены ранее.
Проектирование и изготовление мно-
гопозиционных последовательных штам-
пов имеет ряд особенностей, рассмотрен-
ных в специальной литературе [112].
Особенно отметим необходимость со-
хранения правильного взаимодействия
всех элементов штампа — пуансонов,
матриц, прижимов, съемников и выталки-
вателей. Очень часто после перешлифовки
штампа правильное взаимодействие всех
частей штампа нарушается.
Для устранения этого к комплекту
чертежей штампа должна быть приложена
схема расположения рабочих частей штам-
Рис. 540. Составная матрица для после-
довательного штампа
па, в которой должны быть указаны предельные размеры каждого рабочего эле-
мента от основной базы (рис. 543). Так как вырубные и пробивные пуансоны
последовательных штампов скорее изнашиваются чем вытяжные, то в результате
сошлифовок высота вырубных пуансонов уменьшается, в то время как высота
вытяжных пуансонов остается постоянной. Поэтому в конструкции последователь-
ных штампов должна быть предусмотрена возможность регулировки положения
режущих кромок пуансонов (и матриц) по высоте.
634
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
На рис. 544 показана конструкция узла пробивки и вырубки крупного после-
довательно-вытяжного штампа [112]. Этот узел выполнен в виде самостоятельного
блока с собственными направляющими колонками, монтируемого в общую конструк-
цию последовательного штампа.
Рис. 542. Матрица последовательного штампа с твердо-
сплавными вставками
Регулировка высоты вырубного пуансона производится посредством клина /,
отжимающего вниз пуансо но держатель 2, связанный с верхней плитой штампа
болтами. Регулировка высоты пробивных пуансонов 4 производится резьбовыми проб-
ками 3, а регулировка высоты матрицы 5 — пробкой 6. В последовательных штампах
Рис. 543. Схема взаимного расположения рабочих частей
последовательного штампа
41?
небольших размеров регулировка высоты пуансонов производится другим способом.
Под головки вытяжных пуансонов устанавливается стальная прокладка, сошли-
фовываемая на ту же величину, что и вырубные пуансоны. Таким образом, взаимо-
действие вырубных и вытяжных пуансонов не нарушается.
При изготовлении многопуансоиного вытяжного последовательного штампа
практически невозможно обеспечить строгую соосность пуансонов и матриц, даже
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ ШТАМПА
635
при применении координатно-расточного станка. В данном случае для удешевления
штампа применяют самоцентрирующиеся (плавающие) вытяжные пуансоны, уста-
навливаемые в отверстия в пуансо но держателе с номинальным зазором 0,1 мм
(допуск отверстия от 4~0,02 до 4"^,03 мм, допуск стебля пуансона от —0,02 до
—0,03 мм). Благодаря этому допуск на расстояние между осями может быть взят
в пределах от ±0,03 до ±0,04 мм, что больше допуска на толщину ленты. Такая
точность изготовления доступна любому инструментальному цеху.
12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ ШТАМПА
Для правильной уравновешенной работы штампа необходимо вырезаемый контур
расположить на матрице таким образом, чтобы центр давления совпадал с осью
хвостовика. В противном случае в штампе возникают перекосы, несимметричность
зазора, износ направляющих, быстрое притупление режущих кромок, а затем и
поломка штампа. Нахождение центра давления имеет значение главным образом для
сложных вырубных, многопуансонных пробивных и последовательных комбини-
рованных штампов. Существует два способа определения центра давления штампа:
графический и аналитический.
Графический способ нахождения центра давления
Графический способ нахождения центра давления показан на рис. 545. На нем
изображена верхняя часть штампа с шестью пуансонами. Усилия вырубки пропор-
циональны периметрам пуансонов. Из центров тяжести фигур А, В, С, D и Е про-
водятся в произвольном масштабе отрезки Рх, Рр Р2, Р2 и т. д., величины которых
пропорциональны периметрам. Затем.строится веревочный многоугольник, для чего
636
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
в стороне параллельно отрезкам Plt Р2, Рз> ^4» и Pq на одной прямой в масштабе
откладывается отрезок Рх, далее Р2 и т. д. до Р6. Выбирается произвольная точка О,
с которой соединяются концы отрезков (сил) Рх, Р2 и т. д. Полученные линии (лучи)
обозначаются цифрами /, 2 и т. д.
Рис. 545. Графический способ нахождения центра давления штампа
Под фигурой на продолжении отрезка Рх берется произвольная точка А' и через
нее проводится линия, параллельная лучу /. От точки А' до пересечения с продол-
жением сил Р2 проводится линия параллельно лучу 2 и т. д. до линии (луча) 6.
Точка пересечения лучей 1 и 6 дает ось центра давления. Так как пуан-
соны расположены несимметрично, находим ось центра давления в перпендикуляр-
ном направлении, для чего, повторив построение веревочного многоугольника,
найдем точку Sx (вторая ось центра давления). Пересечение линий, проходящих
через эти точки дает точку So — центр давления данного штампа.
Аналитический способ нахождения центра давления
Этот способ основан на равенстве момента равнодействующей нескольких сил
сумме моментов этих сил относительно одной и той же оси.
Верхняя часть штампа
/ (пуансонодержатель)
d
Рис. 546. Аналитический
способ определения положения центра давления штампа
Направление осей берем по сторонам пуансонодержателя, от которых произ-
водится его разметка (рис. 546). Ввиду несимметричности расположения пуансонов
составляем уравнения равенства моментов относительно обеих осей.
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
637
Уравнение моментов относительно оси Y дает
_ PiQ 4~ 4 4 4 .
Л + ^2 +• ^3 + ^4 + ^5 + ^6 ’
уравнение моментов относительно оси X дает
PjC + Р2е 4- Р3Ь 4- P4g + P?d +
у — ------------------.---------.-----.---- >
Л + ^ + ^з+^ + ^ + ^б
где х — искомое расстояние от оси OY до центра тяжести;
у — искомое расстояние от оси ОХ до центра тяжести;
а, Ь, с и т. д. — расстояние центра тяжести фигуры до оси OY;
а', Ь', с' и т. д. — то же, до оси ОХ;
Plt Р2 и т. д. — усилие вырубки каждой фигуры.
При расчете вместо усилий вырубки (Plt Р2 и т. д.) следует подставлять длину
соответствующего крнтура.
13. РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
В производственной практике конструктору штампов, пользующемуся норма-
лями на детали штампов, обычно не приходится производить расчеты на прочность
тех или иных деталей, так как соответствующие расчеты на допустимые напряжения
обычно выполняются при разработке нормалей. В тех случаях, когда пользование
нормалями не представляется возможным или когда требуется разработать спе-
циальные конструкции штампов, можно пользоваться приведенным в табл. 270 спо-
собом и формулами* приближенных расчетов нижних плит на прочность.
Помимо расчета плит на прочность необходимо обеспечить достаточную жест-
кость (устойчивость на упругий изгиб). Достигается это путем увеличения толщины
плиты.
Расчет матриц на прочность обычно не производят, а определяют их размеры
по эмпирическим формулам и соотношениям.
Ширина вырубной матрицы находится по формуле
64- (34-4) Я,
где b — наибольшая ширина матричного отверстия;
Н — толщина матрицы, выбираемая по табл. 271.
В ряде случаев толщина вырубных матриц определяется не столько проч-
ностными сколько эксплуатационными требованиями. Так, например, в практике
электротехнических заводов допускается перешлифовка матрицы в процессе эксплу-
атации на 2/3 ее первоначальной высоты, что значительно увеличивает срок службы
штампов.
С другой стороны, стремление снизить расход инструментальной стали привело
к успешному внедренною тонких матриц (до 3 мм), укрепляемых на матрицах-осно-
ваниях.
В табл. 272 приведено расстояние осей крепежных и штифтовых отверстий от
наружного края, а также от рабочего контура матрицы.
В табл. 273 приведена минимально допустимая толщина стенок пуансон-матриц
совмещенных штампов в зависимости от толщины штампуемых материалов.
Сильно нагруженные матрицы, а также матрицы со сложным остроугольным
профилем рабочего отверстия, следует рассчитывать на разрыв под действием распи-
рающей силы, возникающей в результате выдавливания материала в отверстие ма-
трицы.
Можно принять, что наибольшая величина распирающей (отжимающей) силы
составляет около 40% усилия вырубки, действует нормально к режущим кромкам
и распределяется равномерно по длине контура. При расчете необходимо учитывать
638
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Таблица 270
Приближенный расчет нижних плит на прочность
Элементы и способ расчета
Исходные данные:
1. Отверстие в плите и отверстие в матрице
одинаковые.
2. Отверстие для провала в столе пресса
расположено симметрично относительно
осей плиты.
3. Матрица накладная, в сопротивлении
нагрузке не участвует. Нагрузка передается
на нижнюю плиту
Расчет по сечению Л В (как для балки, сво-
бодно лежащей на двух опорах)
Р1
(К — С)Нг
6
Расчет по сечению CD (как для балки на
двух опорах с полузакрепленными концами)
Q
Л1тах = «7М«= 1бР£»;
(S+R-b)H*
___________W ~ 6_______________
Расчет по сечению EF
Для прямоугольных отверстий
Мтах = 4 (П “ ОТ) = W 1а>“-
Для круглых отверстий
Схемы
Обозначения:
Мтах — максимальный изгибающий момент в кГмм;
UZ — момент сопротивления в данном сечении в мм3;
I — расстояние от равнодействующей до стенки отверстия стола
пресса в мм;
£0 — размер отверстия в столе пресса по АВ в мм;
т — расстояние между углами отверстия в плите по сечению EF в мм;
п — расстояние между углами провального отверстия в мм;
R — радиус отверстия в столе пресса в мм;
г — радиус отверстия в плите штампа в мм;
[o]w—допускаемое напряжение на изгиб.
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
639
Таблица 271
Толщина вырубной матрицы
Наибольшая ширина матричного отверстия в мм Толщина матрицы при толщине вырубаемого материала
До 1 мм 1—3 м м 3—6 мм
До 50 (0,3—0,4) ь (0,35—0,5) b (0,45—0,6) b
50—100 (0,2—0,3) b (0,22—0,35) b (0,30—0,45) b
100—200 (0,15—0,2) Ь (0,18—0,22) b (0,22—0,30) b
Свыше 200 (0,10—0,15) b (0,12—0,18) b (0,15—0,22) b
Таблица 272
Расположение крепежных болтов и штифтов
Расположение болтов
Размеры болтов в мм Расстояние осей болтовых отверстий в мм Расстояние осей отверстий под го- ловки болтов с внут- ренним шестигран- ником в мм М8 12 9 14 М10 14 11 17 М12 16 13 19 М16 20 16 24 М20 25 20 28 М22 27 22 32
Расположение штифтов
Диаметры штиф- тов в мм Расстояние осей штифтовых отвер- стий в мм 3 £ 4 4 7 4,5 5 8 5 6 9 6 8 Н 7 10 12 8 13 15 10 16 16 13 20 20 16 25 25 20
П р и м,е ча.ни е. В числителе даны размеры для закаленных, а в знаменателе— для незакаленных деталей.
640
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Таблица 273
Наименьшая толщина стенок пуансон-матриц совмещенных штампов
Толщина штампуе- мого материала в мм 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
Толщина стенки в мм 1,6 2,0 2,5 3,0 3,5 3,9 4,4 4,9 5,3 5,8 6,3 6,7
Толщина штампуе- мого материала в мм 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0
Толщина стенки в мм 7,2 7,6 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 Н,2 11,8 12,4 13,0
концентрацию напряжений в узких и острых углах матриц (по аналогии с ударным
изгибом надрезанных образцов).
Во избежание резкой концентрации напряжений, а также для удобства изго-
товления, матрицы с узкими и остроугольными рабочими отверстиями рекомендуется
Рис. 547. Схема трехбандажного крепления тонко
стенной матрицы
делать составными или секционными. В последнем случае необходимо производить
расчет прочности крепления секционных матриц и пуансонов под действием отжи-
мающей нагрузки [40].
Значительного увеличения прочности сильно нагруженных небольших цилин-
дрических стальных и особенно твердосплавных матриц можно достигнуть запрес-
совкой их в обойму (последняя в свою очередь запрессовывается в наружную обойму).
В результате в матрицах возникают сжимающие напряжения большой величины,
противодействующие распирающему усилию и вызываемым им растягивающим на-
пряжениям.
Следовательно увеличить прочность можно, не только путем увеличения расчет-
ных размеров или изменения химического состава и структуры металла, но и меха-
нически — созданием заранее рассчитанного напряженного состояния. Этот способ
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
641
может быть применен к сменным вытяжным, волочильным, протяжным, обжим-
ным матрицам, а в особенности к матрицам для холодного выдавливания.
На протяжении ряда лет этот способ с успехом применяется в промышлен-
ности при холодной объемной штамповке и холодном выдавливании стальных
деталей. В данном случае применяется многобандажное крепление тонкостен-
ных матриц, выдерживающих без разрушения рабочее давление до 250 кГ/мм2
(25 000 атм) за счет создания в них предварительного напряженного состояния
сжатия.
При этом внутреннее кольцо и матрица подвергаются значительной пла-
стической деформации. Это достигается последовательной запрессовкой в холод-
ном состоянии нескольких конических бандажей (колец) с большими натягами. Ко-
нусность бандажей 1° 30' (рис. 547). При штамповке крупных деталей (0 90 мм)
применяют 3—4 бандажа (кроме метрицы), а при штамповке мелких — 1—2 бан-
дажа.
Расчет бандажированных матриц
Существует несколько различных методов расчета запрессовки бандажей и
величины напряжений, возникающих на поверхности матрицы и бандажных колец
[287, 288, 289].
Исходными данными для расчета является величина рабочего давления внутри
матрицы р.
На рис. 548 приведены схемы распределения напряжений для простой цилин-
дрической матрицы (рис. 548, а), матрицы с одним бандажом (рис. 548, б) и матрицы
с двумя бандажами (рис. 548, в).
В целой матрице в результате давления металла на стенки возникают радиаль-
ные сжимающие напряжения ог и тангенциальные (окружные) растягивающие на-
пряжения at. Максимум растягивающих напряжений находится на рабочей поверх-
ности матрицы. При высоких рабочих давлениях, имеющих место при холодном вы-
давливании, тангенциальные растягивающие напряжения достигают значительной
величины и приводят к разрыву матрицы.
При запрессовке одного бандажа (рис. 548, б) в матрице возникают предвари-
тельные (монтажные) напряжения вгпр и О/Лр, причем в матрице, сжатой бандажом,
возникают тангенциальные напряжения сжатия, максимум которых находится на
внутренней рабочей поверхности матрицы.
В рабочем положении (рис. 548, б — снизу) внутреннее давление р, действующее
на стенки матрицы, приводит к сжатию в радиальном и растяжению в тангенциаль-
ном направлении. ОДнако предварительное сжимающее напряжение 6tflp про-
тиводействует растягивающим напряжениям и создает результирующее тангенци-
альное напряжение О/, показанное в правой части этой схемы.
На рис. 548, в показано двухбандажное усиление матрицы. Сверху показано
распределение предварительных напряжений ог пр и О/ пр после запрессовки бандажей.
Снизу показано распределение результирующих радиальных и тангенциальных
напряжений в момент операции выдавливания. Двухбандажное крепление мат-
рицы позволяет значительно увеличить рабочее давление без разрушения матрицы.
На рис. 549 приведен пример подсчета величины напряжений и наибольшего
рабочего давления р в кГ/мм2 для цельной (рис. 549, а), однобандажной (рис. 549, б)
и двухбандажной матрицы (рис. 549, в) [288].
Из приведенных в табл. 274 данных следует, что при применении цельной ма-
трицы наибольшее рабочее давление не превышает 50% предела текучести. Для за-
каленной инструментальной стали можно допустить от = 160 кПмм2, для твердо-
сплавных матриц предел прочности на изгиб составляет аи = 100 — 130 кГ/мм2.
При бандажировании допустимое рабочее давление может быть увеличено почти
в два раза.
Приведенные расчеты показывают, что увеличение числа бандажей не позволяет
увеличить допустимое рабочее давление, а, как это видно из рис. 549, приводит
к более равномерному распределению напряжений в бандажных кольцах и позво-
ляет применить для их изготовления менее прочные стали (от = 80—50 кПмм2).
21 Зак. 511
642
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Рис. 548. Схемы распределения напряжений в бандажированных матрицах
Рис.549. Подсчет величины и рас-
пределения напряжений в бан-
дажированных матрицах
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
643
Расчетные величины сведены в табл. 274
Расчетные величины
Таблица 274
Тип матрицы Отношение i диаметра к о знутреннего наружному Расчетный предел текучести в кГ/мм2 Наибольшее рабо- чее давление р в кГ/мм2
цельной матрицы внутренней матрицы промежуточ- ного бан- дажа наружного бандажа матрицы промежуточ- ного бандажа наружного бандажа
Цельная 0,1 — — — 100 — — 50
Однобандажная — 0,315 — . 0,315 100 — 100 90
Двухбандажная — 0,315 0,50 0,63 100 80 50 90
Наружный бандаж рекомендуется изготовлять из особо вязкой улучшаемой
стали. Промежуточный бандаж рекомендуется изготовлять из твердой, но вязкой
инструментальной стали твердостью HRC 54—58. Матрицу следует изготовлять из
легированной (хромомолибденовой или другой) штамповой стали твердостью
HRC 60—63.
Величина и распределение напряжений зависят от принятого соотношения диа-
метров матрицы и бандажей.
По данным американской практики рекомендуются следующие соотношения:
— 1,6JO;
D2 = 1,6М0;
D3 = 1,6М0;
&нар~ l,64J0,
где d0 — рабочий диаметр матрицы.
Отечественная практика рекомендует следующие соотношения:
Di = l,2d0;
Z?2 = >6^0»
— 2,2d0;
Внар — 3d,Q.
Натяг при запрессовке матрицы в обойму выбирают, исходя из того, чтобы тан-
генциальные сжимающие напряжения на внутренней поверхности матрицы при
запрессовке были примерно равны растягивающим тангенциальным напряжениям,
возникающим во время штамповки (коэффициент натяга а = 1).
Величина натяга зависит от того, в горячем или холодном состоянии произво-
дилось бандажирование. По данным Горьковского автозавода для твердосплавных
вставок рекомендуется величина натяга б = (0,00254-0,003)dx при нагреве обоймы
до 400° С.
Большей же частью запрессовку бандажей производят в холодном состоянии,
причем величина натяга при изготовлении бандажей увеличивается от наружного
к внутреннему диаметру и для крупных матриц составляет Д3 = 0,004J3; Д2 =
= 0,008d2; Д1 = 0,025dx (см. рис. 547).
644
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
При запрессовке размеры внутренних бандажей уменьшаются и фактические
натяги увеличиваются по сравнению с указанными.
Матрица запрессовывается с наибольшим натягом и ее внутренний диаметр
уменьшается. Окончательный рабочий размер матрицы получается после шлифова-
ния в запрессованном виде.
Расчет пуансоноз
Расчет пуансонов на прочность приближенно можно производить по формулам,
приведенным в табл. 275.
Таблица 275
Приближенные расчеты пуансонов на прочность
Способ расчета Расчетные формулы
Расчет опорной поверхности головки пуансона на смятие _ Р °см — р
Расчет пуансона на сжатие в наимень- шем сечении _ Р ®СЖ — ~~J~ [сИсЛС
Расчет свободной длины пуансонов на продольный изгиб
Обозначения: оСЛ1 — напряжение смятия опорной поверхности в кГ/мм2; F — опорная поверхность головки пуансона в мм2; если асм > >10кГ/мм2, необходима стальная каленая прокладка. Последняя необходима также, когда головка пуансона упирается в хво- стовик; всж — напряжение сжатия в кГ/мм2; f — площадь наименьшего сечения пуансона в мм2; —допускаемое напряжение на сжатие; для обычных пуансонов из закаленной инструментальной стали [о \сж — 160 кГ/мм2, для направляемых пуансонов при пробивке отверстий малого диаметра, [о]сж = 200—300 кГ/мм2; 1 — Длина Свободной части пуансона в см; Е — модуль упругости в кГ/см2 (2,2*10б); J — момент инерции сечения в см4, п — коэффициент безопасности,, составляющий для сырой стали 4—5, а для закаленной — 2—3.
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
645
В табл. 276 приведены значения наибольших допускаемых напряжений при
расчете различных деталей штампов.
Таблица 276
Наибольшие допускаемые напряжения в деталях штампов [4Э]
Наименование деталей штампов Наименование и марка мате- риала Допускаемые напряжения в кГ/см.г
Растя- жение Сжатие Изгиб Срез
Съемники, пли- ты, матрицедержа- тели, винты, бу- ферные стержни, пуансонодержате- ли, тяги Ст. 2, Ст. 3, Сталь 25 1100—1500 1200—1600 1300—1600 1000—1400
Матрицедержа- тели консольные, тяги, толкатели, фиксаторы, упоры, крестовины, попе- речины Ст. 5, Сталь 40—50 1300—1600 1400—1700 1700—1800 1200—1500
Плиты верхние и нижние, крон- штейны Стальное литье ЗОЛ, 40Л — 1100—1500 1200—1500 900—1200
Плиты верхние и нижние, крон- штейны Чугун СЧ 21-40; СЧ 22-44 — 900—1400 350—450 250—350
Штифты, лови- тели, клинья про- стой формы Сталь У7А при твердости HRC 52—56 — 5500—8000 3600—5000 —
Режущие части. простых конфигу- раций; пуансоны, матрицы, ножи, секции матриц, вставки Сталь У8А; У10А; Х12М; ШХ15 при твердости HRC 56-60 2500 10 000— 16 000 3000—5000 —
Клинья фигур- ные, упоры, движ- ки, ловители, фик- саторы Ст. 5; Ст. 7 при твердости Н RC 50—58 — 3000—4000 2000—2800 —
646
ПРОЕКТПРПВАНИР И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
Расчет резиновых буферов
К расчету деталей штампов относятся также подсчеты, связанные с определением
давления резиновых съемников, выталкивателей, прижимов и буферов. На буфеэ-
ные устройства, применяемые в штампах и прессах холодной штамповки, разработаны
нормали машиностроения МН 4954—63 —МН 4965—63, содержащие указания по
выбору типа и размера буфера.
Рис. 550. Диаграмма для определения напряжений сжатия резины
твердостью 50 (модуль упругости Е = 30 кГ/смг)
Для пружинных буферов нормалью МН 4964—63 установлены пружины сжатия
диаметром от 28 до 80 мм и наибольшим рабочим усилием от 54 до 544 кГ Резиновые
буферы по нормали МН 4957—63 предусмотрены наибольшим рабочим усилием от
125 до 1760 кГ. На рис. 550 приведена диаграмма для определения напряже-
ний сжатия резины твердостью 50, а на рис. 551 для резины твердостью 60 по твер-
домеру ТМ-2.
Усилие резинового буфера определяется по формуле
Р = FOp
РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
647
Напряжение сжатия на наружной поверхности ,<эр2кГ/см
648
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ШТАМПОВ НА ПРОЧНОСТЬ
где F — площадь контактной поверхности кольца в см2.
Обычно задается величина наибольшей нагрузки буфера Р, а площадь контакт-
ной поверхности находится по приведенной формуле.
14. ЗАКРЫТАЯ ВЫСОТА ШТАМПА И ПРЕССА
Штамп проектируется обычно в его нижнем рабочем положении. В этом поло-
жении наилучшим образом увязывается взаимодействие рабочих, прижимающих
и удаляющих деталей штампа. При этом почти исключается возможность конструк-
тивных ошибок по несогласованности верхней и нижней частей штампа, как, напри-
мер, длинные направляющие колонки и короткие пуансоны, вследствие чего штамп
не сможет работать, так как колонки будут выходить за пределы верхней плиты
и упираться в торец ползуна и т. п.
Рис. 552. Рабочее пространство пресса и его основные техни-
ческие данные:
h — ход ползуна; М — регулировка длины шатуна; Н — наи-
большая закрытая высота пресса; L — расстояние от стола
до направляющих; R — вылет от оси ползуна до станины;
Ai X Bi — размеры стола (не показаны); а х b — размеры от-
верстия в столе; А х В — размеры подкладной плиты; Hi — тол-
щина подкладной плиты; D — диаметр отверстия в подкладной
плите; К X S — размеры нижней площади ползуна; F х F —
размеры квадратного отверстия в ползуне; I — глубина квадрат-
ного отверстия в ползуне; W — расстояние от выталкивателя
до нижней поверхности ползуна; с — ход выталкивателя;
= Н — М — наименьшая закрытая высота пресса
Высота штампа в нижнем рабочем положении называется закрытой высотой
штампа; она должна быть увязана с закрытой высотой пресса.
Закрытой высотой пресса называется расстояние
от п л и ты до ползуна пресса в его нижнем положении
при максимальном ходе и укороченной длине шатуна.
Закрытая высота пресса указывает на предельную высоту штампа, который
может быть установлен на данном прессе.
Штамп, имеющий закрытую высоту большую, чем закрытая высота пресса,
не может быть установлен на этот пресс, а если он и будет установлен в верхнем
положении ползуна, то при пуске пресса можёт произойти его поломка.
Для прессов с регулируемым ходом закрытая высота принимается в случае
работы при наибольшей величине хода пресса. При уменьшении величины хода
ЗАКРЫТАЯ ВЫСОТА ШТАМПА И ПРЕССА
649
закрытая высота пресса увеличивается пропорционально отношению ---------•
Основное правило при проектировании штампов: штампы должны проектиро-
ваться на конкретные прессы в соответствии с их технической характеристикой или
на группу прессов, близких по мощности и аналогичных по технической характе-
ристике.
На рис. 552 дана схема рабочего пространства пресса и устанавливаемого на
нем штампа, а также приведены основные данные технической характеристики пресса,
необходимые конструктору при проектировании штампов.
Закрытая высота штампа (в нижнем рабочем положении) должна находиться
между наибольшей закрытой высотой пресса Н и наименьшей закрытой высотой
пресса Н2 = Н — М.
Обычно берут: Н — 5 мм Ншт > Я2 + 10 мм.
Обычно штампы проектируют ближе к наибольшей закрытой высоте пресса,
учитывая желательность работы при укороченном (свинченном) шатуне, а также
уменьшение высоты штампа вследствие последующих перешлифовок.
В случае, если закрытая высота штампа Ншт будет меньше Н2, необходимо при-
менение промежуточных подкладных плит или специальных обработанных брусков.
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ПРЕССЫ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ листовых
МАТЕРИАЛОВ
ГЛАВА I
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ШТАМПОВОЧНЫХ ПРЕССОВ
В холодной штамповке применяются разнообразные типы прессов, предназна-
ченные для различных условий работы.
На рис. 553 приведена классификация основных типов штамповочных прессов.
В классификацию включены только прессы и не включены штамповочные падающие
молоты, имеющие ограниченное применение, а также специальное оборудование
(обтяжные прессы, профилировочные, профилегибочные, накатные и другие станки).
По способу приведения в действие прессы разделяются на механические, электро-
магнитные, пневматические и гидравлические.
Наиболее распространенными в штамповочном производстве являются привод-
ные механические прессы, которые разделяются на кривошипные и винтовые.
По способу воздействия на штампуемый материал приводные механические
и гидравлические прессы разделяются на прессы простого, двойного и тройного
действия.
Прессы простого действия имеют один движущийся ползун и применяются для
самых разнообразных штамповочных работ (рис. 554, а).
Прессы двойного действия имеют два независимо движущихся ползуна и при-
меняются для вытяжных работ (рис. 554, б).
Прессы тройного действия имеют или два верхних и один нижний ползун, про-
изводящий вытяжку в обратном направлении (рис. 554, в), или два ползуна и дви-
жущийся навстречу стол. Первые применяются для сложной глубокой вытяжки
деталей типа автомобильных кузовов, а вторые — для производства сдвоенной или
строенной глубокой вытяжки.
По количеству шатунов кривошипные прессы разделяются на одношатунные,
двухшатунные и четырехшатунные. Четырехшатунные (четырехточечные) прессы
предназначены для штамповки деталей весьма крупных размеров с целью противо-
действия возможным перекосам при эксцентричном приложении нагрузки.
В зависимости от условий работы и вида применяемой заготовки кривошипные
прессы имеют станины различной формы и расположения: вертикальную, горизон-
тальную, наклоняемую, одностоечную и двустоечную.
Одностоечные прессы имеют кривошипно-шатунный механизм на консольном
конце рабочего вала; они открыты впереди и с боков и предназначены для работы с
полосовым материалом, а также со штучными заготовками.
Кривошипные одностоечные прессы изготовляют с неподвижным, поворотным
или подъемным столом.
Двустоечные прессы имеют кривошипно-шатунный механизм, расположенный
между двумя коренными подшипниками.
Кривошипные двустоечные прессы по форме станины разделяются на следующие
типы:
1) со свешивающейся С-образной станиной, открытой так же, как у одностоеч-
ных прессов, спереди и сбоков, но, кроме того, позволяющей производить подачу
Рис. 553. Классификация штамповочных прессов
Прессы, холодной штамповки
129
аОЭЭЭсШ XI4HhO9OUVVV ЦП ЬИТ!УМИФИЭЭУ[ГМ
652
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
заготовок и удаление изделий спереди назад. Такие прессы изготовляют как верти-
кального и горизонтального, так и наклоняемого типа;
2) с закрытой с боков станиной — прессы, предназначенные для работы со штуч-
ными заготовками;
Рис. 554. Схемы штамповки на прессах различного типа:
а — на прессе простого действия; б — на прессе двойного дей-
ствия; в — на прессе тройного действия
3) с закрытой станиной, имеющей проход в боковых стойках, — прессы, пред-
назначенные для работы с автоматической подачей ленточного материала.
Конструкции различных типов прессов подробно рассматриваются в специальной
литературе.
2. СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Непрерывное развитие методов холодной штамповки и расширение области ее
применения основаны на дальнейшем совершенствовании конструкций прессового
оборудования, в том числе увеличении усилия и рабочих габаритов прессов, повы-
шении их производительности, повышении безопасности и улучшении условий
эксплуатации.
Современные конструкции штамповочных прессов характеризуются:
1) увеличением рабочего усилия и размеров прессов: кривошипных одностоеч-
ных до 300 тс\ кривошипных двустоечных — до 1600 тс, шестерне-эксцентри-
ковых — до 4500 тс, чеканочных (калибровочных) — свыше 3000 тс, многопози-
ционных (многооперационных) прессов — до 4000 тс, прессов-автоматов с нижним
ходом — до 550 тс, прессов двойного и тройного действия — до 2500 тс, гидравли-
ческих прессов для штамповки резиной — до 6500 тс, уникальных гидравлических
прессов для холодной штамповки и глубокой вытяжки листового металла—до
7000 тс',
2) увеличением числа ходов крупных прессов до 16—18 вместо 8—10 ходов
в минуту;
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
653
3) увеличением быстроходности прессов-автоматов и полуавтоматов; последние
модели штамповочных прессов-автоматов имеют наибольшее число ходов: мелкие
прессы — до 1200—2000 в минуту, крупные прессы — до 260 в минуту;
4) развитием прессов с автоматической подачей заготовок;
’5) усовершенствованием способов управления прессом: применение кнопочного
включения взамен рычажного или педального, использование электромеханиче-
ского, электропневматического или электрогидравлического управления;
6) модернизацией общей конструкции и внешней формы прессов, созданием ста-
нин прямоугольных очертаний.
Благодаря применению централизованной смазки всех движущихся и враща-
ющихся частей пресса последние размещаются внутри станины
Рис. 555. Различные типы прессов со стандартными узлами (ГДР)
Современное конструирование прессов общего назначения основано на выпуске
гаммы прессов, построенной по геометрическому ряду (например, для мелких прес-
сов 10, 16, 25, 40, 63 и 100 тс). При этом, в максимальной степени используется уни-
фикация и нормализация отдельных узлов, позволяющая с наименьшими производ-
ственными затратами создать различные типы прессов.
Ниже приводятся примеры из опыта унификации и стандартизации прессов на
прессостроительных заводах ГДР [101].
На рис. 555 представлены четыре типа прессов номинальным усилием 40 тс:
кривошипный пресс с С-образной станиной и неподвижным столом (рис. 555, а);
кривошипный пресс с С-образной станиной и подвижным столом (рис. 555, б); на-
клоняемый кривошипный пресс с С-образной станиной (рис. 555, в); двустоечный
кривошипный пресс (рис. 555, г). В этих конструкциях используется большое коли-
чество общих нормализованных узлов.
На рис. 556 показана возможность превращения прессов указанных типов
в прессы-автоматы или полуавтоматы путем присоединения к ним устройств ре-
вольверного, валкового и клещевого (цангового) типов для автоматической подачи
заготовок.
Таким образом, прессостроительные заводы могут осуществлять быструю по-
ставку заказчику любых типов прессов без перестройки технологического процесса.
Стандартизованные прессы имеют ряд конструктивных усовершенствований.
Пресс снабжен двусторонним приводом, что ведет к снижению напряжения в шейке
вала и позволяет уменьшить размеры зубчатых колес, помещенных в закрытой
коробке. Вместо ненадежной жесткой муфты включения (кулачковой, с поворотной
шпонкой) применены две многодисковые фрикционные муфты, расположенные
с обеих сторон эксцентрикового вала; они сблокированы с тормозом и включаются
654
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
посредством электрогидравлической системы управления (рис. 557). Реверсивный
электродвигатель позволяет легко разгружать пресс в случае заклинивания.
На рис. 558 приведены два типа стандартных прессов, построенных из унифи-
цированных узлов: кривошипный пресс с револьверной подачей штучных заготовок
(рис. 558, а); кривошипный пресс-автомат накло-
няемого типа с валковой подачей ленты (рис. 558, б).
Слева от прессов находится электрошкаф (пульт
управления), в котором размещены аппараты элек-
в
к
р
в
к
в
—к
Рис. 556. Оснащение стандартных прессов устройствами для
автоматической подачи заготовок (Р — револьверная подача;
В — валковая подача; К — клещевая подача)
трического управления с селекторными переключателями и электрогидравличе-
ская система управления включением фрикционных муфт и тормоза.
Селекторные переключатели могут быть настроены на различные способы работы
(единичные ходы, непрерывная работа, толчковая подача), а также на различные
способы включения (одной рукой, двумя руками, педалью).
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
655
Рис. 557. Схема привода и фрикционных муфт
стандартных прессов (ГДР)
Рис. 558. Стандартные кривошипные прессы (ГДР): а — с револьверной
подачей заготовок; б — с валкорой подачей заготовок
656
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
Рычаги ручного и педального включения и кнопочные станции смонтированы
на станине пресса. Включение и выключение пресса можно производить при любом
положении ползуна, даже под нагрузкой.
Конструкции крупных кривошипных прессов также подверглись сильному изме-
нению. Взамен прессов с длинными двухколенчатыми валами создана конструкция
шестерне-эксцентриковых прессов, не имеющая коленчатого вала. Вместо него при-
менены два коротких поперечно расположенных вала с насаженными на них моно-
литными шестернями, имеющими крупные эксцентрики, которые приводят в движе-
ние массивные кованые шатуны (рис. 559).
На рис. 560 показан шестерне-эксцентриковый пресс большой мощности. Ше-
стерне-эксцентриковый привод размещен в верхней части пресса и находится в мас-
ляной ванне.
Пресс имеет так называемую четырехточечную подвеску ползуна, устраняющую
перекос при несимметричной нагрузке.
Ползун имеет двойное направление — по направляющим призмам на стойках
станины и посредством четырех плунжеров, направляемых втулками.
На рис. 561 представлен пресс тройного действия для глубокой вытяжки общим
усилием 1600 тс с расстоянием между станинами 4550 мм. В верхней части пресса
расположены наружный ползун с четырехточечной подвеской (для прижима) и вну-
тренний ползун для вытяжного пуансона. В нижней части (ниже уровня пола) раз-
мещены привод и ползун встречного движения.
Для повышения числа ходов крупных вытяжных прессов применяют специаль-
ные двухскоростные планетарные или электрические муфты, дающие ускоренное
опускание ползуна до начала вытяжки, замедленную скорость движения в процессе
вытяжки и ускоренный подъем ползуна. Увеличение скорости холостого хода в 3 раза
приводит к увеличению производительности в 2 раза.
На рис. 562 приведены диаграммы скорости движения ползуна у различного
типа прессов двойного действия, построенные в координатах путь — время.
На рис. 562, а показана диаграмма скорости движения ползуна механического
пресса с обычной муфтой сцепления. Скорость опускания и подъема ползуна оди-
наковы. Длительность рабочего цикла 10 сек.
На рис. 562, б показана диаграмма скорости движения ползуна, имеющего
ускоренный подъем, осуществляемый системой рычагов. Длительность рабочего
цикла 5,4 сек.
На рис. 562, в приведена диаграмма скорости движения ползуна пресса, снаб-
женного электрическим или электронным устройством. В этом случае холостая часть
хода ползуна вниз и подъем его вверх происходят с повышенной скоростью, а рабочая
часть хода во время деформирования осуществляется с пониженной скоростью,
такой же, как и в случаях, показанных на рис. 562, а и б.
На рис. 562, г показана диаграмма скорости движения ползуна пресса, снабжен-
ного двухскоростной муфтой сцепления. Здесь также холостая часть хода ползуна
вниз и подъем его вверх происходят с повышенной скоростью, а рабочая часть хода —
с пониженной. Длительность рабочего цикла уменьшается до 4,7 сек.
Прямоугольником отмечена область вытяжки.
Увеличение скорости холостого хода и уменьшение длительности рабочего цикла
более чем в 2 раза приводит к такому же увеличению производительности крупных
вытяжных прессов. Это имеет большое значение, так как вытяжные прессы являются
головными прессами на поточных и автоматических штамповочных линиях. Увели-
чение производительности вытяжных прессов означает увеличение производительно-
сти всей линии.
Современные конструкции штамповочных прессов имеют ряд усовершенство-
ваний, механизирующих обслуживание пресса и ускоряющих его наладку.
К ним относятся следующие:
1) механизация регулировки закрытой высоты наружного ползуна пресса, зна-
чительно облегчающая регулировку двух- и четырехопорных ползунов;
2) пневматический или гидропневматический предохранитель от перегрузки
наружного ползуна, применяемые главным образом на средних и крупных прессах;
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
657
Рис. 559. Шестерне-эксцентриковый привод
Рис. 560. Четырехточечный ше-
стерне-эксцентриковый пресс
Рис. 561. Пресс тройного действия
усилием 1600 тс
658
ОСНОВНЫЕ ТИЛЫ ПРЕССОВ
Время t, сек
Рис. 562. Диаграммы скорости движения пдлзуна у различного типа прес-
сов двойного действия (0—360° — углы поворота кривошипа)
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
659
3) отдельный тихоходный привод (1 ход в минуту) для установки и наладки
штампов, применяемый в основном на прессах двойного действия;
4) подвижные тележки с подштамповыми плитами для быстрой смены штампов,
позволяющие производить смену крупных штампов на прессах двойного действия
усилием 450 тс за 5 мин.
В последние годы получили применение крупные четырехкривошипные прессы
с нижним расположением привода.
На рис. 563 показана установка крупных прессов с нижним приводом. В разрезе
подвального помещения показано устройство несущей конструкции и опор фунда-
мента, внизу виден ленточный транспортер для уборки отходов.
Рис. 563. Четырехкривошипные прессы с нижним расположением привода
Преимущества прессов с нижним приводом:
— низкое расположение центра тяжести, благодаря чему они лучше статически
и динамически сбалансированы;
— усилия штамповки целиком воспринимаются шатунами, работающими только
на растяжение (а не на сжатие и изгиб);
— большая длина направляющих, без увеличения высоты пресса;
— уменьшается высота производственных пролетов;
— облегчен доступ для ремонта и обслуживания приводных механизмов.
Недостатком прессов с нижним приводом является необходимость в сооружении
глубокого подвального помещения и крупных фундаментов.
Большое развитие получили многопозиционные (ступенчатые) прессы-автоматы
для многооперационной вытяжки.
На рис. 564 показан общий вид восьмипозиционного пресса-автомата А6134 уси-
лием 250 тс, предназначенного для последовательной многооперационной вытяжки
разнообразных листовых деталей. Передача заготовок с позиции на позицию
660
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
производится грейферными линейками. Пресс снабжен разматывающим устройством
с правильными роликами, устройством для накатывания отходов, нижним пневма-
тическим выталкивателем, ножницами для резки отходов.
В настоящее время наряду с выпускавшимися ранее небольшими многопози-
ционными прессами начали строить прессы давлением от 400 до 4000 тс. Эти прессы
представляют собой полностью автоматизированную штамповочную линию, которая
может быть легко перестроена на производство различных деталей.
4600
Рис. 564. Общий вид восьми позиционного пресса-автомата А6134
Некоторые модели многопозиционных прессов имеют специальные устройства
для штамповки ленты (вырезки кружков) в шахматном порядке.
Крупные многопозиционные прессы в ряде случаев снабжаются револьверными
механизмами для подачи предварительно вырубленных штучных заготовок.
Многооперационные прессы-автоматы небольших размеров получают все большее
применение не только в массовом, но и в мелкосерийном производстве, требующем
частой смены штампов. Считается рентабельным применение многопозиционных
прессов для серий в 10 000—20 000 шт. деталей. Для уменьшения времени на пере-
наладку многопозиционныё прессы-автоматы снабжают устройствами и приспособле-
ниями для облегчения и ускорения перестановки штампов (рис. 565)
Комплект сменных штампов монтируется на общей сменной плите, установленной •
на кронштейнах, расположенных сзади пресса.
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
661
Для установки и съема тяжелых штампов на крупных многопозиционных прессах
применяют специально пристраиваемые поворотные механические руки (рис. 566).
На некоторых отечественных заводах многопозиционные прессы с большим чис-
лом рабочих позиций применяют для одновременного изготовления двух разных де-
талей, требующих трех-четырех операций каждая. Для этого механизм автомати-
ческой подачи ленты для второй детали пристраивают к средней части пресса. Подача
заготовок с операции на операцию производится общим грейферным механизмом.
При этом один из электроламповых заводов применяет оригинальный метод вы-
рубки заготовки вразрез ленты с небольшим перекрытием контура вырубки, устра-
няющий потерю металла на перемычки и позволяющий легко удалять отходы ленты.
Рис. 565. Установка комплекта сменных штампов на многопозиционный пресс:
1 — зажимной рычаг; 2 — упоры
Небольшой срез с трех сторон заготовки высотой 0,5 мм не оказывает никакого
влияния на дальнейший процесс многооперационной вытяжки и не мешает работе
грейферного механизма.
Для многооперационной вытяжки мелких деталей на Автоматно-штамповочном
заводе (Ленинград) созданы многооперационные прессы-автоматы с вертикальным
перемещением штучных заготовок. Автоматы представляют собой горизонтальный
эксцентриковый пресс, на ползуне которого установлены шесть или семь пуансонов.
Автоматы снабжены бункерными питателями и вертикальным грейферным механиз-
мом. Общее усилие автомата 3 тс, число ходов — 200 ход/мин. На том же заводе
созданы двусторонние горизонтальные прессы-автоматы, не имеющие холостого хода,
а также горизонтальные автоматы с горизонтальным грейферным механизмом для
изготовления штучных пустотелых заклепок.
На автомобильных заводах США применяется многооперационная последователь-
ная штамповка крупных деталей автомобиля из широкой ленты. К таким деталям
662
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
относятся: колпаки колес, корпуса фар, тормозные диски, корпуса воздухоочисти-
телей, картеры, кожухи клапанов и т. п. Для их штамповки созданы крупные много-
позиционные прессы-автоматы давлением от 400 до 4000 тс сборной конструкции,
состоящие из отдельных секций или блоков (рис. 567, а). Отдельные секции могут
быть смонтированы в разнообразных комбинациях (рис. 567, б).
Секционная конструкция многопозиционных прессов-автоматов позволяет при-
менить короткие, независимые друг от друга ползуны, что предотвращает их перекосы.
Изображенный на рис. 567, а многопозиционный пресс секционно-блочной кон-
струкции фирмы «Клиринг» имеет несколько самостоятельных ползунов: 11 и 111
по 350 тс каждый, IV и V по 150 тс
каждый, ползун VI — 600 тс. Об-
щее усилие пресса при одновремен-
ной работе всех ползунов 1600 тс.
Число рабочих ходов —12 в минуту.
Ход ползуна 508 мм. Пресс снаб-
жен автоматической регулировкой
ползунов.
Этот пресс имеет 15 рабочих
позиций (указаны на рис. 567, а
цифрами 1—15) и предназначен для
изготовления двух различных дета-
лей — панели стиральной и кор-
пуса сушильной машины. Первые
детали штампуются в течение четы-
рех часов, затем после десятими-
нутной переналадки штампуются
вторые детали. Производительность
пресса 700 деталей в час.
Крупные многопозиционные
прессы-автоматы в ряде случаев
удобнее и компактнее громоздких
автоматических линий.
Развитие многооперационной
последовательной штамповки при-
вело также к созданию крупных
и мощных прессов-автоматов с ниж-
Рис. 566. Передвижная «механическая рука» для
установки тяжелых штампов
ним приводом.
На рис. 568, а приведен крупный пресс давлением 350 тс с нижним приводом
с числом ходов 24 в минуту и длиной стола выше 4000 мм. Этот пресс применяется
для последовательной штамповки корпуса фары глубиной 140 мм из стальной ленты
толщиной 1 мм и шириной 330 мм. Производительность пресса 5300 деталей за смену.
На рис. 568, б изображен составной последовательный девятиоперационный
штамп для штамповки корпуса фары. Длина штампа ~3800 мм.
Большое значение имеет автоматизация работ при штамповке из нарезанных
полос. Для этой цели применяют прессы с автоматической подачей к валковому
механизму нарезанных полос из магазина или из пачки при помощи вакуумных рези-
новых присосов или электромагнитных захватов.
Подача полосы в валки осуществляется следующим образом (рис. 569). Автома-
тически включаемый пневматический цилиндр 1 опускает рамку с присосами 3
на пачку нарезанных полос и вместе с верхней полосой поднимается вверх. Затем
автоматически включается горизонтальный пневматический цилиндр 2, который
подает цилиндр 1 вместе с присосами и полосой влево, направляя полосу в первую
пару валков. После этого пневматический цилиндр 4 приводит во вращение подающие
валки, а когда передний конец полосы займет положение, соответствующее первой
вырубке, — включает муфту сцепления пресса, который начинает работать автомати-
чески. По окончании штамповки полосы муфта сцепления пресса автоматически от-
ключается и включаются пневматические цилиндры, подающие в валки новую полосу.
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
663
Рис 567. Многопозиционный пресс-автомат секционной сборки конструкции фирмы
«Клиринг»:
а — общий вид пресса; б — различные варианты соединений секций
664
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
Указанное устройство позволяет подавать полосы шириной от 40 до 140 мм,
толщиной от 0,5 до 4 мм и длиной от 600 до 1500 мм.
Величина шага подачи может изменяться в пределах от 5 до 250 мм. Точность
подачи зависит от толщины полосы.
Толщина полосы в мм
0,5—1............................
1 — 1,5........................
,5—4...........................
Точность
подачи
в мм
±1
±0,5
±0,2
На протяжении последних 25 лет был создан ряд моделей сверхбыстроходных
прессов-автоматов, работающих с числом ходов до 1200—2000 в минуту и предназна-
Рис. 568. Автоматический пресс с нижним приводом давлением 350 тс*,
а — общий вид пресса; б — многопозиционный штамп для изготовления
корпусов фар
ченных главным образом для вырубки небольших деталей. Штамповка с такой ско-
ростью происходит при одновременном движении штампа вместе с лентой. Штамп
или ползун совершают сложное движение, состоящее из вертикального рабочего
движения и горизонтального перемещения по направлению подачи ленты. После вы-
хода из движущейся ленты штамп возвращается в исходное положение и начинает
новое движение.
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
665
На рис. 570 представлена конструкция быстроходного бесшатунного штамповоч-
ного автомата, созданного в Институте автоматики и механики АН Латвийской ССР,
усилием 4 тс и регулируемым числом ходов до 3000 в минуту. Устройство, автомата
следующее. В станине 1 установлены два эксцентриковых вала 3 и б, связанных
между собой зубчатой передачей 2. На эксцентриках валов установлены два ползуна 4
и 5, связанные между собой направляющими колонками как плиты блочного штампа.
К ползунам 4 и 5 прикрепляются верхняя и нижняя части штампа.
Рис. 569. Пресс с автоматической подачей нарезанных полос (ГАЗ)
Во время работы автомата штампы сохраняют взаимную параллельность и совер-
шают вращательное движение в соответствии с эксцентриситетом приводных валов.
Вращательное движение эксцентрика превращается в вертикальное и горизонтальное
перемещение штамподержателя и штампов.
На рис. 571 приведена схема перемещений рабочих частей при вращении эксцен-
триков (позиция II—IV), а на рис. 572 показана схема самоподачи материала. Захват
режущими частями ленты начинается в позиции / при угле поворота <рг За это время
происходит сближение рабочих частей и осуществляется процесс вырубки (или гибки,
или вытяжки).
В среднем положении (позиция //), соответствующем переходу эксцентриков
через нижнюю мертвую точку, процесс деформации закончен. При дальнейшем пово-
роте эксцентриков происходит удаление рабочих частей штампа друг от друга и съем
ленты с пуансона, который заканчивается при угле поворота Ф2>Ф1 (позиция III).
Таким образом, за один цикл рабочие части штампа автоматически переместят
ленту на величину шага подачи.
666
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
По тому же принципу, но конструктивно иначе устроен быстроходный *чпресс
с плавающим ползуном (риб. 573). Механизм движения состоит из коромысла, одним
концом надетого на кривошип пресса, а другим шарнирно соединенного с качающейся
регулируемой подвеской. Центральный шарнир коромысла соединен с блоком.
Эллиптическое движение центрального шарнира превращается в вертикальное и гори-
зонтальное возвратно-поступательное движение рабочего блока.
Эти автоматы выпускаются давлением от 10 до 50 тс, имеют регулируемое число
ходов до 1000 в минуту и работают с шагом (перемещением) ленты от 75 до 200 мм.
Рис. 570. Конструкция быстроходного бесшатун-
ного штамповочного автомата (Институт авто-
матики и механики Латвийской Академии наук)
Более крупные быстроходные штамповочные автоматы выпускаются давлением от 40
до 200 тс, но при меньшем числе ходов — от 450 До 200 в минуту. Они предназна-
чены для вырубки и неглубокой вытяжки.
В ряде отраслей промышленности хорошо себя зарекомендовали горизонтально-
гибочные (многоползунковые) автоматы, применяемые для штамповки сложноизо-
гнутых деталей из ленты и проволоки.
На рис. 574 приведена кинематическая схема гибочного автомата. Вращение
электромотора 1 передается четырем рабочим валам 2, 4,7 и 8, на которые насажены
эксцентрики (кулаки) 3, 5, 6 и 9, приводящие в движение ползунки с гибочными инст-
рументами. Штамповка выполняется вокруг оправки попеременно действующими
инструментами.
Кроме основных гибочных кулачков имеется несколько дополнительных, осу-
ществляющих обрубку контура, пробивку отверстий и отрезку заготовки. Достоин-
ством этих автоматов является предельная простота рабочего инструмента.
К быстроходным штамповочным автоматам относятся автоматы непрерывного
действия с круговым движением штампов В. П. Буша. На рис. 575 приведена кине-
матическая схема этого автоматаВращение электродвигателя через систему зубчатых
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
667
Рис. 572. Схема самоподачи материала
Рис. 573. Быстроходный пресс с плавающим ползуном
668
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
Рис. 574. Кинематическая схема многоползункового гибочного автомата
Рис. 575. Кинематическая схема автомата с круговым движением штампов
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
669
передач передается двум парам эксцентриков 5 и 8, получающим непрерывное вра-
щение с числом оборотов 1400 в минуту. Эти эксцентрики приводят в действие два
штампа 7 и 4, работающие так же, как штампы бесшатунного автомата, приведенные
на рис. 571.
Штамп 7 выполняет операции обрезки контура и пробивки отверстий, штамп 4 —
две гибочные операции.
Автомат имеет три пары роликов: подающие ролики 9 и профилирующие ро-
лики 6 и 3, которые выполняют дополнительные гибочные и формовочные операции.
В конце движения ленты ножи 1 и 2 отрезают готовые детали от соединяющих их пере-
мычек.
На рис. 576 приведен общий вид штамповочного автомата фирмы «Chappuis»,
предназначенного для массового изготовления небольших деталей, для которых тре-
буется большое количество гибочных и вытяжных переходов. Особенностью автомата
является наличие двух самостоятельно действующих шатунов 5, шарнирно связан-
ных с ползунами 3 и 4. В зависимости от характера процесса штамповки автомат может
работать или с одним, или с обоими ползунами, причем они могут вступать в работу
или одновременно, или последовательно (с отставанием).
Привод автомата состоит из электродвигателя 14, клиноременной передачи 13,
маховика 9 и зубчатого редуктора 5.
Подача ленты производится в вертикальном положении (ребром) при помощи
роликов 7, получающих периодическое вращение от главного вала через шестерню
и зубчатую рейку.
Автомат имеет электролневматическое блокирующее устройство, выключающее
его после выхода конца ленты или тогда, когда лента не подана на полный шаг подачи.
Это устройство состоит из ключа — контакта 2, регулировочного стержня 6, электро-
пневматического золотника 10, цилиндра 12, установленного на корпусе 1, и шланга И
для подвода сжатого воздуха.
Автомат снабжен дополнительными устройствами для нарезания резьбы в про-
битых и отбортованных отверстиях. Выпущены две модели таких автоматов усилием 5
и 20 тс. При последовательном действии ползунов общее усилие автомата в 2 раза
больше.
Наименьшая толщина ленты 0,1—0,2 мм, наибольшая — 2 и 3 мм; наибольшая
ширина ленты 55 и 80 мм; наибольшая величина подачи 70 и 120 мм; число оборотов
главного вала 80, 100, 120 об!мин.
В автомате используются многопозиционные штампы последовательного дей-
ствия.
Совершенно новым типом оборудования являются роторные штамповочные
машины [52, 53]. Их особенность заключается в том, что обработка детали происхо-
дит не во время остановки движущейся заготовки, а в процессе одновременного
непрерывного перемещения инструмента и обрабатываемой заготовки.
На рис. 577 представлена схема роторной машины (операционного рабочего ро-
тора). Она представляет собой вращающийся вокруг оси 1 ротор, в пазах которого
расположено несколько блоков с рабочими инструментами 2, совершающими непре-
рывное вращательное движение по окружности. В процессе этого движения каждый
инструмент при помощи ползунов 5 и 13, взаимодействующих с неподвижными бара-
банными копирами 4 и 12, получает рабочее движение по заданному закону.
Подача заготовок в рабочий ротор и удаление изделий из него осуществляются
питающим и снимающим транспортными роторами 10 и И, представляющими собой
диски, снабженные захватами и несущими органами 3 и 9. Транспортные роторы
связаны с валом рабочего ротора 1 зубчатыми колесами 8, 7 и 6, причем окружная
скорость транспортных роторов равна окружной скорости инструментов рабочего
ротора.
Операционный цикл изделия в роторных машинах определяется длиной рабочего
участка ротора и его окружной скоростью. Темп роторной машины зависит от окруж-
ной скорости ротора и шага между изделиями (рабочими инструментами) в роторе.
Таким образом, особенностью роторных машин является то, что их п р о и з в о-
дительность не зависит от длительности операции.
Рис. 576. Общий вид штамповочного автомата фирмы «Chappuis>
ст>
о
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
671
При большой длительности операции роторная машина может обеспечить высо-
кую производительность, для чего необходимо предусмотреть в роторе достаточно
большое количество рабочих блоков с инструментами.
Роторные машины позволяют создать высокопроизводительные комплексные
автоматические линии с одинаковой производительностью на самых различных опера-
циях, которые рассмотрены ниже в гл.
На рис. 578 приведена развернутая
схема копирных барабанов и движения
рабочих инструментов роторной машины.
Наряду с развитием и модернизацией
механических прессов значительно усовер-
шенствованы гидравлические прессы, при-
меняемые для холодной штамповки.
На рис. 579 изображен гидравличе-
ский безаккумуляторный пресс для глу-
бокой вытяжки. Вместо громоздкой насос-
ной и аккумуляторной установки прессы
данного типа имеют приводимый в дей-
ствие от электромотора радиально-порш-
невой насос, расположенный в верхней
части пресса.
Рабочей жидкостью является масло,
совершающее замкнутую циркуляцию
из бака в рабочий цилиндр и обратно. Ра-
диально-поршневой насос может быть уста-
новлен на автоматическое переключение
по заданному циклу при помощи электро-
магнитного устройства и реле времени.
Прессы подобного типа изготовляются
усилием до 2000 тс и имеют две ско-
рости — меньшую рабочую скорость вы-
тяжки (до 375 мм/сек) и более высокую
скорость холостого хода (до 1000 мм/сек).
Таким образом, в отношении скорости
и быстроходности эти прессы имеют мало
общего с обычными гидравлическими прес-
сами и достигают скоростей крупных меха-
нических прессов.
Безаккумуляторные гидравлические
прессы имеют следующие преимущества
перед механическими:
1) постоянство скорости вытяжки на
протяжении всего рабочего хода;
2) независимость усилия пресса от
Рис. 577. Схема роторной машины
положения точки начала вытяжки по отно-
шению к н. м. т. (от угла поворота кривошипа в механических прессах);
3) отсутствие удара в начале рабочего хода (в момент соприкасания с заготовкой);
4) плавность и бесшумность работы;
5) большая простота устройства и эксплуатации пресса.
Благодаря этому гидравлические безаккумуляторные прессы получили большое
применение для глубокой вытяжки.
Гидравлические безаккумуляторные прессы простого действия снабжаются
пневматической, пневмогидравлической или гидравлической подушкой и приме-
няются для глубокой вытяжки деталей простой и симметричной формы.
Гидравлические прессы двойного действия, снабженные вытяжными подушками,
превращаются в прессы тройного действия и применяются для глубокой вытяжки
более сложных деталей.
основные типы прессов
Гидравлические безаккумуляторные прессы в будущем должны найти еще боль-
шее применение в штамповочном производстве. Недостатком их является большая
высота.
Пневматические прессы применяются в штамповочном производ-
стве главным образом для следующих целей:
1) как настольные прессы для сборочных, запрессовочных и мелких штамповоч-
ных работ (рис. 580);
2) как специальные технологические агрегаты, снабженные пневматическими
цилиндрами и предназначенные для выполнения определенных штамповочных опе-
раций.
Такие агрегаты с успехом заменяют сложные дорогие штампы и позволяют обой-
тись без крупных и громоздких прессов.
Электромагнитные прессы являются новым видом штамповоч-
ного оборудования. Они не имеют привода и кривошипно-шатунного механизма,
а осуществляют рабочий ход ползуна в результате втягивания якоря электромагнита,
непосредственно связанного с ползуном пресса.
Якорь электромагнита возвращается в исходное верхнее положение под дейст-
вием пружин.
На рис. 581 приведена схема электромагнитного пресса, состоящего из станины /,
неподвижной части электромагнита — статора 2, подвижной части — якоря
катушки <?, ползуна 5, выпрямителя и системы управления 6 [142].
СОВРЕМЕННЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
673
Питание прессов электромагнитного действия осуществляется импульсами по-
стоянного тока от выпрямителя с релейной системой включения.
В зависимости от характера производимой операции в прессах электромагнит-
ного действия могут применяться различные конструкции электромагнитов с различ-
ной тяговой характеристикой (дав-
ление — величина хода). Ж
Рис. 580. Настольный пневматический пресс уси-
лием 1500 кГ:
1 — пневматический цилиндр; 2 — поршень;
3 — шток; 4 — рычаг; 5 — ползун
Рис. 579. Гидравлический безаккумуля
торный пресс для глубокой вытяжки
На рис. 582 приведен общий вид и разрез настольного пресса электромагнитного
действия давлением 500 /с Г, предназначенного для вырубных, гибочных и сборочных
операций при изготовлении небольших изделий. 1
Конструкторами этого пресса разработано и внедрено в производство несколько
типов прессов электромагнитного действия давлением до 3000 кГ; одни из них
1 Конструкция М. Е. Слуцкого, О. Н. Яковлева и Л. И. Андреева-Рыбакова (Завод
металлоизделий, Ленинград).
22 Зак. 511
674
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
заменили кривошипные прессы, а другие — прессы с ручным приводом. В первом
случае прессы электромагнитного действия дают большую экономию электро-
энергии (в 10—20 раз).
Электромагниты могут монтироваться непосред-
ственно на штампах без применения каких-либо
прессов.
Весьма эффективно применение электромагнит-
ных штампов, предназначенных Для пробивки отвер-
стий в крупных листах и заготовках. В данном слу-
чае для пробивки большого количества отверстий
не требуется применения крупногабаритных прес-
сов и она может производиться на плите с пазами
для крепления переставных пробивных штампов
электромагнитного действия.
Для создания высокопроизводительных методов
холодной штамповки новаторы модернизировали
старые прессы и повысили их производительность
путем внесения небольших конструктивных измене-
ний и увеличения числа ходов с 120 до 200—400
в минуту при применении автоматической подачи
ленты.
Увеличение числа ходов пресса целесообразно
Рис. 581. Схема электромагнит- лишь При применении автоматической или полу-
автоматической подачи материала (или штуч-
ных заготовок), когда возможно использование каждого хода пресса.
Детальное описание конструкций прессов, технических и эксплуатационных ха-
рактеристик приведено в специальной литературе [106, 192].
ОРГАНИЗАЦИЯ, ПЛАНИРОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ
675
3. ОРГАНИЗАЦИЯ, ПЛАНИРОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ
РАБОЧЕГО МЕСТА
Высокая производительность труда и прогрессивные методы работы возможны
лишь при наличии надлежащей организации трудового процесса и рабочего места.
К организации труда штамповщика относятся:
1) применение у группы прессов или у рабочего места соответствующих подъемно-
транспортных механизмов;
2) правильное разделение труда по обслуживанию пресса и рабочего места;
3) своевременное обеспечение штамповщика необходимыми материалами, полу-
фабрикатами и инструментом;
4) тщательный инструктаж перед работой и наблюдение в процессе работы;
5) своевременный контроль продукции и предупреждение брака и т. п.
К организации рабочего места штамповщика относятся:
1) правильная и наиболее удобная планировка рабочего места, включая способы
и места укладки заготовок, готовых деталей и отходов;
2) необходимая подготовка материалов и полуфабрикатов;
3) обеспечение рабочего места вспомогательным инструментом;
4) содержание в исправности и рабочей готовности пресса и штампа;
5) содержание рабочего места в чистоте и порядке.
Планировка и организация рабочего места зависят от вида и размеров заготовки
(полоса, лента, лист, штучный полуфабрикат), степени механизации работ и способа
подачи заготовок (ручная, автоматическая), способа удаления деталей (на провал,
с обратным выталкиванием и ручным удалением, с автоматическим удалением —
сбрасыванием), типа пресса (вертикальный, наклоняемый, одностоечный, двустоеч-
ный С-образный, двустоечный закрытый и т. д.), мощности (усилия) пресса и размеров
штампуемых деталей.
В табл. 277 приведены схемы планировки и организации рабочих мест для основ-
ных типов прессов и различных видов заготовок.
Производственная площадь цеха вместе с проходами и проездами, приходящаяся
на один пресс, значительно больше площади основания пресса.
Планировка оборудования штамповочных цехов должна предусматривать соот-
ветствующую площадь около пресса для укладки заготовок, готовых деталей и отхо-
дов, а также необходимые проходы и проезды для внутрицехового транспорта.
Общую площадь холодноштамповочного цеха принято подразделять на производ-
ственную и вспомогательную.
К производственной относится площадь, занимаемая прессами, механизмами,
инвентарем, проходами и проездами между прессами, местами для складывания заго-
товок, деталей и отходов.
К вспомогательной площади относится площадь, занимаемая складами, желез-
нодорожными путями, главными проездами и вспомогательными участками. Вспомо-
гательная площадь примерно составляет в крупных штамповочных цехах 70—80%,
в средних и малых цехах — 30—50% от производственной.
Планировка типовых холодноштамповочных цехов приведена в специализиро-
ванных справочниках для проектировщиков, в руководящих материалах проектных
организаций и в специальной литературе [105, 82].
В табл. 278 приведена ориентировочная общая площадь, приходящаяся на один
пресс (по данным проектных организаций).
Следует указать, что удельные площади большинства действующих предприятий
ниже, чем предусмотрено нормами проектных организаций.
Подъемно-транспортные средства, применяемые в цехах холодной штамповки,
различны:
1) мостовые краны и кран-балки, применяемые для подачи листового металла
в пачках к рабочим местам, для передачи крупных заготовок от пресса к прессу
и транспортировки готовой крупногабаритной продукции;
2) электротельферы, применяемые для обслуживания отдельных прессов и участ-
ков, для обслуживания складов штампов и готовой продукции;
*
676
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
Схемы планировки и организации рабочих мест
для основных типов прессов
Таблица 277
Тип пресса Вид заготовки Способ подачи и штамповки Схемы рабочего места
Вертикальный одностоечный или двустоечный (С-образный) Полосы Ручная подача (штамповка на про- вал) 1 Ш г> Л
Ш ©
Ленты Автоматическая подача (штамповка на провал) 7 ГЛ..? в Ш©
Штучные за- готовки Ручная подача /
Наклоняемый (С-образный) Полосы Ручная подача (штамповка с об- ратным выталкива- нием) _ 1 7 1
©
Ленты Автоматическая подача (штамповка с обратным вытал- киванием) я. ©□в
Штучные заготовки Ручная подача (штамповка с обрат- ным выталкиванием) ш / © 3
Двустоечный одношатунный Полосы Ручная подача (поперечная) [ mb
© 1
ОРГАНИЗАЦИЯ. ПЛАНИРОВКА И ОБСЛУЖИВАНИЕ
677
Продолжение табл. 277
Тип пресса Вид заготовки Способ подачи и штамповки Схемы рабочего места
Двустоечный одношатунный Штучные заготовки (мелкие) Ручная подача (штамповка на про- вал) Ш © 0
Штучные заготовки (крупные) Ручная подача (штамповка с обрат- ным выталкиванием) 00 с а
Двустоечный двухшатунный и четырехшатунный Листы и крупные штучные за- готовки Ручная подача (штамповка с обрат- ным выталкива- нием) С - - т 1 • 0 г? с - 0O-J 1 т 1 143 1 1- - _ -1
Листы, и крупные штучные за- готовки Ручная подача (штамповка с обрат- ным выталкиванием) < 1 ; Ю J 1 L5 ] гтп L/f J
Листы и крупные штучные за- готовки Ручная подача (штамповка с обрат- ным выталкиванием)
Обозначения:
1 — пресс; 2 — стол для заготовок; 3 — ящик для готовых деталей; 4 — ящик
для отходов; 5 — приемный ящик (в столе пресса); 6 — ящик для штучных за-
готовок; 7 — къхуыкъ с лентой; 8 — катушка с отходом; 9 — стол для готовых
деталей; 10 — для складывания отходов; 11 — место для складывания
заготовок; 12 — место для складывания готовых деталей.
678
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРЕССОВ
Таблица 278
Общая производственная площадь (с проходами
и проездами) на один пресс
Давление пресса в тс Общая площадь в м2 на пресс
одношатунный двух- и четырехшатунный
5—10 3—5 —
15—50 5—7 —
60—100 8—10 15—18
120—200 12—15 20—25
220—450 18—20 30—35
500—1000 25—30 40—45
1200—2500 — 50—60
3) подвесные конвейеры для транспортировки крупных деталей с производствен-
ных участков на склады и сборку;
4) напольные и подземные транспортеры и рольганги для межоперационной
транспортировки и для уборки отходов;
5) безрельсовый транспорт: электрокары грузоподъемностью до 5000 к!\ авто-
погрузчики аккумуляторные грузоподъемностью до 1500 кГ, автопогрузчики с дви-
гателями внутреннего сгорания грузоподъемностью до 10 000 кГ;
6) ручные тележки с неподвижной и подъемной платформой для перевозки ящич-
ной тары.
Выбор наиболее пригодных и удобных типов транспортных устройств зависит
от величины грузопотока, веса и размеров заготовок и деталей или штампов, протя-
женности транспортного маршрута и т. п.
Весьма ответственной операцией производственного процесса является установка
и наладка штампов, выполняемая специальными установщиками (наладчиками)
штампов.
От правильности установки штампов зависит качество и точность выпускаемой
продукции, стойкость штампов, отсутствие аварий и поломок.
Установщик штампов должен знать основы технологических процессов штам-
повки, устройство штампов и прессов и Должен уметь регулировать его механизмы
и устранять мелкие неполадки.
Правила установки штампов обычно излагаются в специальных инструкциях
и указаниях по установке штампов [59] и здесь не приводятся.
Общее наблюдение за прессами и поддержание их в должном состоянии выпол-
няется цеховым механиком или отделом главного механика завода.
Правила обслуживания пресса должны быть освоены каждым рабочим-штампов-
щиком путем прохождения техминимума или соответствующего инструктажа. Эти
правила изложены в соответствующих инструкциях и брошюрах.
ГЛАВА II
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
4. ПУТИ И СПОСОБЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
ХОЛОДНОШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Автоматизация холодноштамповочных работ позволяет в несколько раз увели-
чить производительность труда, а также обеспечивает полную безопасность работы
на прессах.
При ручной подаче заготовок и ручном удалении изделий и отходов число ходов
пресса используется лишь на 25—30%, а в ряде случаев и меньше. При полной авто-
матизации работы коэффициент использования числа ходов пресса достигает 100%,
хотя абсолютное число используемых ходов за рабочую смену несколько ниже пре-
дельно возможного из-за потерь времени на перестановку штампов, заправку ленты
и т. п. и составляет от 80 до 95%. Кроме того, автоматизация процесса штамповки
позволяет увеличить номинальное число ходов пресса без его модернизации на
20—30%, а с модернизацией в 2—3 раза.
В случаях, когда полная автоматизация процессов штамповки затруднительна
из-за сложности и длительности внедрения или экономически невыгодна, следует
применять простейшую механизацию вспомогательных работ — подачи заготовок
и удаления изделий и отходов.
Автоматизация холодноштамповочного производства осуществляется одним из
следующих способов:
1) автоматизацией штамповки на универсальных кривошипных прессах;
2) штамповкой на универсальных штамповочных автоматах, допускающих пере-
наладку для изготовления различных изделий;
3) штамповкой на специальных штамповочных автоматах, предназначенных
для изготовления одного определенного изделия;
4) комплексной автоматизацией с применением автоматических или автомати-
зированных линий.
Степень возможной автоматизации процессов холодной штамповки зависит
прежде всего от типа и масштаба производства, а также от экономической целесооб-
разности ее применения.
В массовом производстве небольших однотипных деталей обычно осуществляется
полная комплексная автоматизация всех звеньев производственного процесса. При
этом широко используются специальные прессы-автоматы.
В массовом производстве средних и крупных изделий широко применяются авто-
матические поточные линии.
В крупносерийном производстве обычно применяют универсальные штамповоч-
ные автоматы, а так&е автоматизацию штамповки на универсальных кривошипных
прессах. При штамповке крупных деталей из больших и тяжелых листов механизи-
руется подача заготовок и удаление изделий при помощи механических рук, а также
создаются автоматизированные поточные линии.
680 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
В серийном и мелкосерийном производстве применяется полная или частичная
автоматизация (механизация) штамповки на универсальных кривошипных прессах.
При этом используют универсальные средства механизации, пригодные для любых
или многих деталей серийного производства.
Обычно целесообразность применения той или иной степени механизации бывает
очевидна, но как правило, экономическая целесообразность устанавливается подсче-
том. Однако даже в случае отсутствия ощутимой экономической эффективности сле-
дует отдать предпочтение механизированному изготовлению, так как, кроме легко
учитываемой экономии на прямой заработной плате, механизация процессов дает
трудно учитываемую эффективность от сокращения производственного цикла, умень-
шения задела, ускорения оборачиваемости оборотных средств, уменьшения складских
площадей и т. п.
Особенно большое преимущество механизации и автоматизации штамповочных
процессов заключается в полной безопасности работы, так как отпадают ручные опе-
рации в рабочей зоне штампа.
В случае наиболее опасных работ, как, например, с мелкими штучными заготов-
ками, необходимо предусмотреть полную или частичную механизацию (хотя бы в виде
автоматического сбрасывания и удаления деталей) независимо от эконо-
мической целесообразности ее применения.
Автоматизация штамповки на универсальных кри-
вошипных прессах производится двумя способами: применением автомати-
ческих и полуавтоматических штампов, снабженных механизмами для подачи заго-
товок; оснащением кривошипных прессов универсальными механизмами для подачи
заготовок.
Применение автоматических и полуавтоматических штампов позволяет почти
полностью использовать число ходов пресса и увеличить производительность в 3—
4 раза. Иногда ошибочно считают, что штампы с индивидуальным механизмом подачи
менее целесообразны и рентабельны по сравнению со штампами с механизмом по-
дачи, постоянно закрепленным на прессе. Если это справедливо для подачи широких
полос при большой величине шага подачи (свыше 50мм), то совершенно неверно в от-
ношении подачи узких полос при малой величине подачи (до 50 мм). В последнем
случае рекомендуется применять механизмы универсальной регулируемой подачи
клещевого или крючкового типа, пристраиваемые к любому штампу.
Другие типы устройств, применяемых в автоматических и полуавтоматических
штампах, приведены ниже.
Для автоматизации работы на обычных кривошипных прессах применяют
следующие типы механизмов автоматической подачи заготовок: для ленточного
материала — валковая, клещевая, клино-роликовая и крючковая; для штучных за-
готовок — магазинная, бункерная подачи и механическая рука.
Штамповка на универсальных штамповочных ав-
томатах получает все большее применение в различных отраслях промышлен-
ности. К числу таких автоматов относятся:
1) вертикальные автоматические прессы с валковой, клещевой и револьверной
подачей заготовок;
2) горизонтальные автоматические прессы с бункерной подачей заготовок;
3) многопозиционные (многооперационные) прессы;
4) прессы-автоматы с нижним приводом;
5) автоматические прессы для штамповки из нарезанных полос (большинство
из них было рассмотрено выше).
Специальные штамповочные автоматы, предназначенные
для изготовления какого-либо определенного изделия, получили применение в мас-
совом производстве изделий как мелких, так и средних размеров. Сюда относятся,
например, специальные автоматы В. П. Буша, применяемые для штамповки мелких
радиотехнических деталей и др.
Правильное решение вопросов механизации и автоматизации холодной штам-
повки может быть получено лишь при условии правильной разработки технологиче-
ских процессов и, в частности, при правильном совмещении операций в одном штампе.
ПУТИ И СПОСОБЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
681
Прежде чем разрабатывать устройства для механизации, необходимо максимально
совместить отдельные переходы и уменьшить количество операций.
Следует полностью или в максимально возможной степени избавиться от после-
дующих операций с ручной установкой штучных заготовок. Это возможно при приме-
нении последовательной штамповки с обратной запрессовкой вырубленной детали
в ленту и передачей ее под гибочный (формовочный) пуансон.
Применение таких штампов позволяет устранить вторые операции с ручной
подачей заготовок и снизить трудоемкость изготовления деталей на 40—60%. Этот
способ применим при толщине материала от 0,3 до 1,5 мм.
Необходимо помнить, что применение многооперационных штампов является
наиболее простым и эффективным способом механизации процесса штамповки.
Штампы совмещенного типа позволяют сократить количество операций (с соот-
ветствующими установками заготовок и удалением деталей) и наиболее целесообразны
в случае штамповки деталей повышенной точности или большого габарита. Однако
при применении этих штампов задача механизации процесса штамповки полностью
решается только в случае автоматической подачи заготовок и удаления деталей.
Многооперационные последовательные штампы являются наиболее совершен-
ными с точки зрения механизации процесса штамповки, так как у них полностью
механизированы межоперационная передача заготовок и удаление готовых деталей.
При применении автоматической подачи ленты многооперационные последова-
тельные штампы представляют собой полный автомат, для которого требуется лишь
установка нового бунта ленты и периодическое наблюдение за износом рабочих
частей и качеством деталей.
Последовательная штамповка в ленте при автоматической подаче представляет
собой максимально сконцентрированную автоматическую линию пря-
молинейно-прямоточного типа с жесткой связью. То, что эта автоматическая линия
осуществлена в одном штампе последовательного действия и требует только одного
пресса, является большим преимуществом данной линии.
Весьма эффективно применение многооперационной последовательной штамповки
в массовом производстве мелких деталей при многорядном способе штамповки. В дан-
ном случае достигаются наиболее высокая производительность и экономное исполь-
зование материала.
Способ многооперационной последовательной штамповки мелких деталей имеет
значительное преимущество по сравнению со штамповкой на однооперационных прес-
сах-автоматах. Многооперационные последовательные штампы для вытяжки в ленте
обычно не требуют большой точности и выполняются с самоустанавливающимися
вытяжными пуансонами, что позволяет изготовлять их сравнительно небольшим пред-
приятиям, не располагающим достаточной инструментальной базой.
Конструкции устройств для автоматизации и механизации штамповочных про-
цессов подробно описаны в обширной специальной литературе по данному вопросу,
ниже приводится лишь краткий обзор основных типовых устройств, а также даются
общие указания по их применению.
Комплексная механизация и автоматизация заго-
товительных и штамповочных процессов получила приме-
нение в массовом и крупносерийном производстве, особенно при изготовлении метал-
лоемких изделий, создающих большие грузопотоки заготовок, изделий и отходов.
В этих случаях вся подготовка металла выполняется в раскройно-заготови-
тельных отделениях, в которых производится приемка и контроль поступающего
металла, правка и резка его на полосы, узкие ленты или штучные заготовки,отправка
их на штамповочные прессы.
При больших грузопотоках металла изменяется характер транспортировки.
Периодическая транспортировка заготовок, деталей и отходов становится неприемле-
мой. Вместо нее применяются средства непрерывной транспортировки.
На заводах крупного электромашиностроения даже при серийном выпуске машин
перерабатывается большое количество листов электротехнической стали, вследствие
чего требуется автоматизация раскроя металла и механизация начальных операций
технологического процесса. Так, например, на одном из ленинградских заводов
682 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
осуществлена механизация заготовительного цеха, механизирована подача материала
к прессам, а также транспортировка отштампованных деталей и уборка отходов.
В штамповочном цехе прессы расположены в два ряда, разделенных трехэтажной
эстакадой. Нижний этаж находится на 0,5 м ниже уровня пола и предназначен для
уборки отходов. Средний этаж расположен на 0,8 м выше уровня пола и предназна-
чен для подачи металла к прессам при помощи электрофицированного транспорта
с дистанционным управлением. Верхний этаж расположен на 1,8 -и выше уровня пола
и служит для передвижения обслуживающего персонала.
В современных прессовых цехах автомобильных заводов принят другой принцип
автоматизации заготовительных работ, основанный на применении широкорулонной
стальной ленты шириной до 2,3 м, толщиной от 0,8 до
3 мм, с весом рулонов до 15 т. Это позволяет автома-
тизировать раскройно-заготовительные и штамповочные
в
Рис. 583. Агрегат для вырубки заготовок из широкой стальной ленты:
1 — подача рулонов; 2 и 3 — разматывающее устройство; 4 — многовалковая
правильная машина; 5 — кривошипный пресс; 6 и 7 — валковая подача;
8 — резка отходов ленты; 9 — компенсационная петля
работы и получить значительную экономию металла путем более рационального
раскроя металла и устранения отходов по некратности размеров полосы и детали.
В прессовом корпусе ЗИЛа для раскроя широкорулонной ленты установлено
следующее специальное автоматизированное оборудование [230].
1. Агрегат для разрезки широкого рулона на ленты требуемой ширины. Агрегат
представляет собой многодисковые ножницы, снабженные установками для размотки
исходного рулона и для намотки разрезанных лент.
2. Агрегат для правки и резки рулона на заготовки прямоугольной формы.
3. Агрегат для размотки, правки широкой ленты и вырубки из нее заготовок
любого контура с любым типом раскроя (рис. 583).
Кроме того, предусмотрена механизированная резка на гильотинных ножницах
листового проката на полосы и карточки.
В новом цехе кабин прессового корпуса ЗИЛа установлено 12 автоматических
и автоматизированных линий, из которых 5 линий чисто прессовые, а 7 — сборочные
и отделочные. Большинство прессов оборудуется автоматизирующими работу уст-
ройствами и механизмами.
Полностью автоматизированы внутрицеховой транспорт и удаление отходов,
производимое в нижнем этаже прессового корпуса.
В холодной штамповке механизируют и автоматизируют следующие элементы
производственного процесса:
1) подачу полос, лент и штучных заготовок в процессе штамповки;
2) удаление деталей и отходов из штампа;
3) подсчет и укладку отштампованных деталей;
4) управление процессом штамповки, сортировку и удаление брака или выклю-
чение пресса при появлении брака;
5) межоперационную транспортировку заготовок (передачу их с операции на
операцию);
6) удаление отходов из цеха.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
683
5. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
И ЗАГОТОВОК
В зависимости от характера исходного материала (заготовки) применяются сле-
дующие виды механизации подачи:
1) для рулонного и полосового материалов — автоматизация по-
дачи при помощи устройств валкового, клещевого и крючкового типов;
2) для листового материала — обычно механизация подъема
и направления листа, реже — автоматизация подачи при
штамповке (зигзагового типа);
3) для штучных заготовок — автоматизация подачи при помощи
бункерных устройств и грейферных механизмов, в ряде же случаев — механи-
зация подачи посредством лотковых, револьверных, фрикционных и магазин-
ных механизмов, требующих ручной укладки заготовок в определенном положении.
Устройства для автоматической подачи рулонного и полосового материала
имеют наибольшее значение, так как при применении комбинированных штампов
последовательного или совмещенного типа они позволяют полностью автоматизиро-
вать процесс штамповки.
Автоматизация подачи ленты осуществляется следующими устройствами:
1) механизмами автоматической подачи ленты, смонтированными на универ-
сальных прессах;
2) механизмами подачи специальных штамповочных автоматов;
3) механизмами подачи ленты, входящими в конструкцию штампа;
4) универсальными съемными механизмами подачи, монтируемыми к любому
штампу.
Наиболее распространены механизмы автоматической подачи, устанавливаемые
на универсальных прессах: валковая, клещевая, клино-роликовая, клино-ножевая,
крючковая. Эти механизмы подачи являются универсальными, допускают регули-
ровку шага подачи и наладку на различную толщину ленты. Обычно прессы снаб-
жаются двусторонней валковой подачей с приводом от эксцентрика, установленного
на валу пресса. Значительно реже применяется односторонняя валковая подача,
684 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
используемая как тянущая (при толщине материала от 0,1 до 1 мм) или (при тол-
щине материала свыше 1 мм) как толкающая подача.
Двусторонняя валковая подача более универсальна и применима в большем диа-
пазоне толщин материала. Имеется возможность самостоятельного регулирования
углов поворота выходной пары валков, что позволяет учесть некоторое увеличение
длины отходов ленты при вырубке или укорочение при последовательной вытяжке
в ленте.
На рис. 584 приведена схема меха-
низма валковой подачи. Основой привода
является клино-роликовая муфта рабо-
чего и холостого хода. При движении тяги
вверх происходит заклинивание роликов,
сцепление с наружной обоймой, поворот
валков и перемещение ленты на величину
шага подачи. При движении тяги вниз
ролики соскальзывают, сцепления с на-
ружной обоймой не происходит и валки
не вращаются.
Ввиду возможности скольжения лен-
ты и нарушения точности подачи рекомен-
дуется применение ловителей в штампах.
В табл. 279 приведена техническая
характеристика двусторонних валковых
подач (по данным ЦБ КМ).
На рис. 585 приведена диаграмма за-
висимости точности валковой подачи от ве-
личины шага подачи и числа ходов пресса.
При большей величине шага подачи по-
грешности подачи увеличиваются. В этом
случае для возможности применения вал-
ковых подач необходимо уменьшение
Рис. 585. Диаграмма зависимости точности
валковой подачи от шага подачи и числа
ходов пресса
числа ходов пресса.
Клещевая подача также универсальна по широкому диапазону толщин подавае-
мого материала (до 5 мм) и обладает повышенной точностью. В прессах обычно
применяется двусторонняя клещевая подача, схема которой приведена на рис. 586,
хотя иногда применяется и более простая односторонняя толкающая подача.
Таблица 279
Техническая характеристика двусторонних валковых подач
Тип Ширина ленты в мм Наиболь- шая толщина ленты в мм Шаг подачи в мм Скорость подачи в м/сек Точность подачи в мм Вес в кг
наимень- шая наиболь- шая
— 10 40 1 10—40 0,1—0,5 0,2 50
ВП-5 20 60 1,5 15—60 0,1—0,5 0,2 80
ВП-9 50 100 2 40—100 0,2—0,5 0,2 120
ВП-12 80 160 3 50—160 0,2—0,4 0,3 150
ВП-15 120 200 3 100—200 0,2—0,4 0,3 170
ВП-17 150 250 . 4, 120—250 0,2—0,4 0,3 200
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
685
Клещевая двусторонняя подача имеет два неподвижных (тормозных) зажима
и два подвижных зажима, захватывающих ленту и подающих ее в рабочую зону
штампа. На верхней схеме рис. 586 показано начало подачи, а на нижней схеме —
начало обратного хода подающих зажимов (кареток).
Рис. 586. Схема двусторонней клещевой подачи ленты
В современных прессах с автоматической подачей применяют пневматический
и гидравлический привод зажима клещей и перемещения подвижной каретки.
Клещевые подачи не находят применения в быстроходных прессах-автоматах
вследствие развивающихся значительных инерционных сил.
Рис. 587. Клино-роликовая толкающая подача ленты
Точность клещевой подачи выше, чем валковой, и составляет от ±0,02 мм
(при шаге подачи до 40 мм) до ±0,08 мм (при шаге подачи до 150 мм).
Клино-роликовая подача является разновидностью клещевой подачи Она
выполняется как односторонняя толкающая (рис. 587) или тянущая подача
Механизм подачи состоит из неподвижной (тормозной) каретки со стальными ро-
ликами, установленными в конической обойме, и подвижной (подающей) каретки
с несколькими парами стальных роликов, между которых проходит полоса или лента
686 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Конструкции и основные размеры клино-роликовых подач приведены в нормалях
машиностроения МН 2787—61 — МН 2790—61.
В табл. 280 дана техническая характеристика клино-роликовых подач (по дан-
ным ЦБКМ).
Таблица 280
Техническая характеристика клино-роликовых подач
Тип Ширина ленты в мм Наиболь- шая толщина ленты в мм ' Шаг подачи в мм Скорость подачи в м/сек Точность подачи в мм Вес в кг
наимень- шая наиболь- шая
КР 25-11 20 60 5 15—60 0,1—0,5 0,08 20
КР 25-12 50 100 5 40—100 0,2—0,5 0,10 30
КР 25-13 80 160 5 50—160 0,2—0,5 0,12 40
Разновидностью клино-роликовых подач является клино-ножевая подача ленты,
а также прутков и различных профилей. Этот тип подачи применяется при автомати-
ческой подаче широких лент толщиной не менее 0,5 мм.
Механизм подачи состоит из двух кареток — тормозной и подающей, снабжен-
ными подпружиненными поворотными клиньями — ножами.
G)
Подающая каретка
Тормозная каретка
Рис. 588. Схема клино-ножевой подачи ленты
На рис. 588 приведена схема клино-ножевой подачи ленты (вид сверху).
Рис. 588, а соответствует моменту подачи ленты, когда ножи подающей каретки за-
клинивают ленту, с боковых сторон, а подпружиненные ножи тормозной каретки
поворачиваются и пропускают ленту. Рис. 588, б показывает момент возврата под-
вижной каретки в исходное положение. В этом случае ножи тормозной каретки заку-
сывают ленту и удерживают ее в неподвижном положении.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
687
Крючковая подача с приводом от ползуна пресса является наиболее простой
и дешевой, но наименее точной, так как перемещает ленту, захватывая крючком
за перемычку.
Крючковая подача может быть только односторонней тянущей подачей. Точность
подачи от ±0,2 мм (при шаге подачи до 40 мм) до ±0,5 мм (при шаге подачи 100 мм).
Применяется на прессах с числом ходов до 120 в минуту.
Рис. 589. Схема автоматической подачи ленты на боль-
шую величину шага
Для подачи на большую величину при высоком числе ходов пресса (600 в минуту)
создана оригинальная конструкция пневматической автоматической подачи, приве-
денная на рис. 589 [281].
Механизм подачи имеет по два пневматических цилиндра с каждой стороны
Цилиндры снабжены подвижными каретками с зажимными клеммами А и В, пере-
мещаемыми по отдельным направляющим салазкам.
В положении 1 клеммы А зажимают ленту, а пневматические цилиндры пере-
мещают ее справа налево. В то же время клеммы В освобождают ленту и пневмати-
688 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
ческими цилиндрами перемещаются слева направо (в исходное положение). Таким
образом, исключена потеря времени на обратный ход подающих кареток.
В положении 2 происходит процесс штамповки. В это время производится пере-
ключение давления зажимов с А на В.
В положении 3 лента зажимается клеммами В и второй парой пневматических
цилиндров подается на шаг подачи справа налево. Каретки с клеммами А в это же
время возвращаются в правое исходное положение.
В положении 4 происходит переключе-
ние давления зажимов и выполняется про-
цесс штамповки.
На приведенных круговых схемах пока-
зано положение кривошипа к началу данного
цикла и направление вращения вала. Заштри-
хованный сектор соответствует процессу
штамповки.
Весьма интересен пример автоматической
подачи ленты на длину до 4000 мм за каж-
дый ход пресса с точностью до 0,4 мм, создан-
ный в Англии. Подача происходит со скоро-
стью 12 м/сек, кроме последних 40 мм подачи,
производимых с замедленной скоростью.
Фотоэлемент производит выключение меха-
низма подачи. Длительность импульса соот-
ветствует подаче на 0,4 мм. Когда рабочий
ход окончен, включается новый цикл авто-
матической подачи.
Весьма большое значение имеют индиви-
дуальные механизмы подачи, входящие в кон-
струкцию штампов или прикрепляемые
к штампу и превращающие их в автоматиче-
ские и полуавтоматические штампы. В этом
случае штампы могут быть установлены на
простом универсальном кривошипном прессе,
не имеющем устройств для автоматической
Рис. 590. Маятниковый механизм по-
дачи ленты, встраиваемый в штамп
подачи.
На некоторые типы устройств для автоматической подачи ленточного материала,
встраиваемые в штампы, разработаны нормали машиностроения МН 4938 — 63 —
МН 4942—63. Они охватывают .типы подач: валковые (упрощенные), ролико-клино-
вые, клино-ножевые, а также устройства для очистки ленты.
Однако вряд ли целесообразно рекомендовать только указанные типы подач,
так как встраиваемые в конструкцию штампов механизмы автоматической подачи
ленты должны быть весьма простой конструкции, малогабаритны и дешевы. Нормали-
зованные типы встраиваемых механизмов подач этим требованиям не отвечают.
Приведем некоторые типы простейших механизмов автоматической подачи ленты,
встраиваемых в штампы.
На рис. 590 приведен простой и компактный механизм автоматической подачи
ленты с качающимся маятником, широко применяемый в массовом производстве
в штампах последовательного типа. К верхней части штампа прикреплена планка 1
с прорезью, в которую входит ролик, сидящий на оси собачки 2. Последняя шарнирно
соединена осью’с качающимся маятником 4, имеющим в средней части выемку для
прохождения ленты. Качающийся маятник сидит на нижней оси, укрепленной план-
ками на нижней плите штампа.
При ходе ползуна вниз собачка поворачивается на своей оси, открывает просвет
для прохода ленты, упирается в упорный регулируемый винт 3, поворачивает маят-
ник 4 в положение, показанное штриховой линией, и выдерживает его в этом положе-
нии во время рабочего хода пресса. Лента удерживается в неподвижном положении
пружинными тормозными колодками 5.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
689
При подъеме ползуна вверх собачка 2 отходит от стопора, прижимает ленту
к криволинейному скосу маятника и поворачивает его вместе с зажатой лентой в ис-
ходное (крайнее левое) положение.
На рис. 591 приведен простой механизм для автоматической подачи клещевого
типа. Подача ленты осуществляется подвижной кареткой 3, действующей от пружиц 4,
сжимаемых клином 5. Собачка 2, заклинивающая ленту во время подачи, заштифто-
вана на поворотной оси, которая натянута пружинкой. Во время перемещения каретки
вправо (в исходное положение) лента
удерживается в рабочем положении
тормозной собачкой /, установленной
на неподвижной части механизма.
Рис. 591. Клещевой механизм для автомати
ческой подачи ленты
Рис. 592. Клещевой механизм простей-
шего типа, встраиваемый в штамп
На рис. 592 показано еще более простое и более дешевое устройство клещевого
типа для автоматической подачи ленты, широко применяемое на Пензенском заводе
счетно-аналитических машин.
Механизм подачи состоит только из одной подающей каретки /, действующей
от пружин 5, сжимаемых при давлении верхней части штампа на скос каретки. Закли-
нивание ленты во время толкающей подачи производится собачкой 2. Торможение
ленты во время возвращения каретки в исходное положение производится подпру-
жиненным пальцем 4 или пружинным фиксатором. Шаг подачи определяется вели-
чиной скоса боковых полок каретки.
Эти механизмы подачи делаются как односторонними, так и двусторонними. Стои-
мость изготовления их составляет от 7 до 10 руб.
На рис. 593 представлено устройство для автоматической подачи ленты клино-
роликового типа. Это устройство принципиально не отличается от предыдущего,
за исключением заклинивающих деталей, которыми являются ролики, находящиеся
в обойме, а также перемены мест подвижной и неподвижной кареток 2 и 3. Взвод
пружины в рабочее положение осуществляется клином /, прикрепленным к верхней
части штампа. Практика эксплуатации показала устойчивую работу данного
механизма при шаге подачи до 50 мм.
690 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
На рис. 594 приведена схема механизма автоматической подачи ленты, состоящего
из жестко связанных между собой и верхней частью штампа двух клиньев, 2 и 3,
Рис. 593. Клино-роликовый механизм подачи ленты,
встраиваемый в штамп
входящих в зацепление с пере-
мычкой ленты и производящих
ее перемещение. Перемещение
ленты на шаг подачи Н происхо-
дит за два приема по половине
шага попеременно нижним и
Рис. 594. Схема механизма для
автоматической подачи ленты
Рис. 595. Схема крючкового механизма
для подачи ленты
верхним подающими клиньями. Величина шага подачи равна Н = В + С. Для
того чтобы произошло зацепление клиньев с перемычкой ленты, необходимо
перекрытие клиньями положения перемычки на величину к.
На рис. 594, а показано начало подачи
ленты нижним клином 2 при ходе ползуна
пресса вверх. Нижний клин перемещает ленту
на половину шага подачи.
На рис. 594, б изображено положение
клиньев в верхней точке при перемене на-
правления движения ползуна. Теперь в зацеп-
ление с перемычкой вступит верхний клин 3.
На рис. 594, в показан конец подачи
ленты к моменту начала вырубки пуансо-
ном 1.
Этот механизм подачи тянущего типа
с успехом применяется при последовательной
штамповке плоских деталей. В случае штам-
повки деталей удлиненной формы применяют
по две пары подающих клиньев, размещаемых
ближе к краям ленты. Надежная работа этого
механизма подачи возможна лишь при достаточно жесткой и толстой перемычке.
К числу простейших механизмов автоматической подачи ленты, являющихся
узлом штампа, следует отнести крючковые механизмы подачи ленты, успешно приме-
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
691
няемые на ряде заводов, производящих предметы широкого потребления («Мос-
штамп» и др.).
Схема конструкции крючкового механизма приведена на рис. 595.
К универсальным съемным механизмам подачи ленты, пристраиваемым к после-
довательно-вырезным штампам, относится универсальное приспособление Б. С. Лит-
виненко с регулируемым шагом подачи.
В табл. 281 приведена техническая характеристика простейших механизмов
автоматической подачи ленты, встраиваемых в конструкцию штампа.
Таблица 281
Техническая характеристика простейших механизмов
автоматической подачи ленты, встраиваемых в конструкцию штампа
Тип механизма подачи Шаг подачи в мм Размеры ленты в мм Наиболь- шее число ходов пресса в минуту Точность шага подачи в мм
Маятниковый (рис. 590) До 50 (0,1—0,5) X 60 250 ±0,05— ±0,1
Клещевой (рис. 591) До 40 До 1,5X100 150 ±0,08— ±0,12
Клещевой (рис. 592) До 40 До 1,0X100 150 ±0,2—d :0,3
Клино-роликовый (рис. 593) До 50 До 1,5X100 150 ±0,06— ±0,1
Крючковый (рис. 595) 10—50 (0,3—3)Х 100 150 ±0,15— ±0,3
последний сматывается с рулонов, устана-
При подаче ленточного материала
вливаемых в особых рулонницах.
Рис. 596. Типы рулонниц для тяжелых рулонов
Рулонницы для небольших рулонов тонких и узких лент имеют поворотные
катушки. Катушка для наматывания отходов ленты делается приводной.
Для крупных и тяжелых рулонов применяют рулонницы с опорными катками
и принудительным вращением рулона (рис. 596, а) или рулонницы, производящие
разматывание, правку и подачу толстого материала (рис. 596, б).
Установка для разматывания, правки и подачи широкорулонного материала
приведена на рис. 583.
Для механизации подъема и автоматизации подачи листовых заготовок толщиной
до 3 мм на крупные прессы применяют так называемые л исто укладчики.
692 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
В табл. 282 приведена техническая характеристика листоукладчиков для меха-
нических и гидравлических прессов усилием до 2000 тс (по данным ЦБ КМ).
Таблица 282
Техническая характеристика листоукладчиков
Тип Наибольшие размеры листа в мм Толщина листа в мм Наибольшее перемещение листа в мм Производи- тельность в шт/ч Вес в т
— 1250Х 1600 0,8—2 1600 360 1,5
АП-11 1600X2500 0,8—3 2500 180 2,5
Методы автоматизации подачи заготовок основаны прежде всего на применении
ленточного материала, включая широкорулонную ленту, и на получении с одного
последовательного или совмещенного штампа полностью законченной детали.
Однако в ряде случаев приходится иметь дело с штучными заготовками — при
изготовлении деталей из толстолистовых материалов (свыше 4 мм), из крупных штуч-
ных заготовок, а также в массовом производстве мелких деталей типа колпачков,
гильз и т. п. В последнем случае заготовки следует рассматривать как сыпучую
массу и применять соответствующие механизмы сортировки, ориентации и подачи
(механические или вибрационные бункеры и пр.).
Автоматизация подачи штучных заготовок требует применения более сложных
механизмов для каждой из отдельно автоматизируемых операций.
Поэтому более правильный и эффективный путь автоматизации холодной штам-
повки — это полное устранение последующих штампо-
вочных операций с ручной подачей штучных загото-
вок, а не автоматизация подачи этих з а г о т о в о к.
К механизмам для автоматической подачи штучных заготовок относятся следую-
щие:
1) револьверные;
2) магазинные (шиберные);
3) бункерные;
4) грейферные;
5) шарнирно-рычажные (механические руки).
Их устройство и применение изложено в РТМ70 — 63—РТМ81—63 «Автомати-
зирующие устройства для холодной листовой штамповки штучных заготовок». Здесь
приведем лишь общие сведения и указания.
Револьверные механизмы в подавляющем большинстве случаев являются при-
надлежностью специальных револьверных прессов. Их применение в конструкции
отдельных автоматизированных штампов должно быть ограничено редкими случаями
(зачистная штамповка, сборка, некоторые случаи вытяжки).
Револьверные диски обычно имеют 8 или 10 гнезд по окружности при диаметре
гнезд от 60 до 160 мм.
Периодический поворот револьверного диска осуществляется следующими спо-
собами:
1) механическим (храпового, получервячного, мальтийского, реечного типа);
2) пневматическим;
3) гидравлическим.
Грейферные механизмы являются принадлежностью много позиционных прессов-
автоматов. В некоторых случаях целесообразно применение специальных многопо-
зиционных блок-штампов, снабженных грейферными механизмами для перемещения
штучных заготовок, приводимыми в действие пневматическими устройствами. В этом
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
693
случае вместо крупного и дорогого многопозиционного пресса может,быть применен
более дешевый пресс простого действия.
Конструкции магазинных (шиберных) и бункерных устройств для подачи штуч-
ных заготовок в значительной степени зависят не только от той или иной формы заго-
товок, но и от соотношения их размеров (например, диаметра и высоты колпачка).
Основные типы загрузочных устройств для ручной подачи штучных заготовок
(лотковое, поворотное и выдвижное) приведены раньше и здесь не рассматриваются.
В табл. 283 даны основные типы полуавтоматических устройств магазинного
(шиберного), револьверного, фрикционного и вакуумного типа, предназначенные для
механизации подачи штучных заготовок, при использовании которых требуется пред-
варительная укладка заготовок в определенном положении.
Основные типы полуавтоматических устройств для
подачи штучных заготовок
Таблица 283
Тип устройств Эскиз Применение
Револьверное с при- водом от пресса А J14/ р \ у С 1 Sr ПФ Л 4 'll (Т) 1 - Для подачи плоских, гнутых, полых и объем- ных заготовок с авто- матическим питанием из магазина или бун- кера
Револьверное с клиновым приводом от штампа Для подачи плоских, гнутых, полых и объем- ных заготовок с ручной укладкой их в гнездо револьверного диска
(ГП 1 1 Ji I i
U5 teaiJ
|_| [L J. j. 1
1Й
Движковое (мага- зинное) с клиновым приводом от штампа 1 1 J Для автоматической подачи плоских штуч- ных заготовок с ручной укладкой их в магазин. Толщина заготовок пре- имущественно > 0,5 мм. Безопасно в работе
694 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 283
Тип устройств
Эскиз
Применение
Движковое (мага-
зинное) с рычажным
приводом от штампа
Для автоматической
подачи плоских штуч-
ных заготовок с ручной
укладкой их в магазин.
Толщина заготовок пре-
имущественно > 0,5 мм.
Безопасно в работе.
Движковое (мага-
зинное) с приводом
от ползуна пресса
Для автоматической
подачи плоских штуч-
ных заготовок с ручной
укладкой их в магазин.
Толщина заготовок пре-
имущественно > 0,5 мм,
Безопасно в работе.
Движковое (мага-
зинное) с приводом
от вала пресса
Для автоматической
подачи плоских штуч-
ных заготовок с руч-
ной укладкой их в ма-
газин. Толщина загото-
вок преимущественно
>0,5 мм. Безопасно в
работе
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
695
Продолжение табл. 283
Тип устройств
Эскиз
Применение
Фрикционно-диско-
вое
Для подачи круглых,
плоских, полых и объ-
емных заготовок (оди-
накового сечения) с руч-
ной укладкой на поверх-
ность вращающегося
диска
Фрикционное с
эксцентрйчным рези-
новым диском
Для подачи тонких
плоских заготовок,
вручную набираемых
в магазин
Вакуумное (с при-
сосом)
Для подачи тонких
«0,5 мм) плоских за-
готовок небольших га-
баритов из магазина или
из-под вырубного пуан-
сона. Разрежение и втя-
гивание воздуха про-
изводится поршневым
насосом. Трубка с при-
сосом совершает верти-
кальное движение с по-
воротом
Бункерные загрузочные устройства снабжены бункером, в который навалом
загружаются заготовки. Бункер снабжен тем или иным механизмом для захвата
и ориентации заготовок. Эти механизмы не имеют жесткой кинематической связи
с обслуживаемым прессом.
Бункерные загрузочные устройства состоят из следующих механизмов: бункера,
механизма захвата и ориентации, магазина (накопителя), механизма поштучной
выдачи (отсекателя), питателя.
696 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Конструкции бункерных загрузочных устройств зависят от формы и размеров
заготовок и весьма разнообразны.
Бункерные загрузочные устройства применяют в массовом производстве для
автоматизации подачи небольших заготовок простой геометрической формы.
Средняя производительность механизма захвата и ориентации должна превышать
производительность обслуживаемого пресса.
Излишние заготовки или поглощаются магазином-накопителем, или сбрасы-
ваются особым механизмом.
Более подробные данные по магазинным и бункерным устройствам приведены
в специальной литературе [65].
В табл. 284 представлены основные типы бункерных устройств для захвата
г ориентации штучных заготовок, засыпаемых в бункер навалом. Эти устройства
имеют особые приспособления для поворота заготовок в одинаково ориентированное
положение.
Указанные бункерные устройства должны быть снабжены механизмами для
отделения каждой заготовки и перемещения ее в рабочую зону штампа.
В последнее время получили широкое применение вибрационные бункеры взамен
более сложных механических бункеров.
Вибрационный бункер состоит из вибрационного привода и собственно бункера
со спирально расположенным лотком для движущихся деталей (рис. 597) [190].
Привод состоит из электромагнитных вибраторов 6, питаемых от сети перемен-
ного тока через селеновый выпрямитель. Последний пропускает ток только в одном
направлении и как бы срезает нижнюю часть синусоиды переменного тока.
Таким образом, электромагнитные вибраторы питаются пульсирующим током.
Я кори электромагнитов совершают 3000 колебаний в минуту (При Частоте 50 гц)
с амплитудой, регулируемой в пределах от 0,05 до 1 мм.
Якори 5 электромагнитов прикреплены к угольникам 3, установленным на рес-
сорах 4 из полосовой или круглой пружинной стали.
На верхних угольниках установлен диск 2, являющийся основанием бункера 1.
Сущность действия вибрационного бункера состоит в том, что во время прохож-
дения в электромагните тока максимальной силы происходит притягивание якорей 5
и резкий поворот бункера в сторону, обратную движению деталей, с небольшим
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДАЧИ МАТЕРИАЛА
697
Таблица 284
Основные типы бункерных устройств для захвата
и ориентации штучных заготовок
Тип бункерных
устройств
Эскиз
Применение
Вибрационное
Для автоматической подачи
заготовок различной формы и
конфигурации: плоских, ци-
линдрических, пространствен-
но-сложных, симметричных и
несимметричных, ориентиро-
ванных в нужном положении
С вращающи-
мися щетками
или пружинами
Для автоматической подачи
плоских круглых заготовок тол-
щиной свыше 1 мм, диаметром
до 30—40 мм, а также для по-
лых цилиндрических деталей
с фланцем при h < 0,8 d. Число
оборотов вкладыша со щетками
от 10 до 30 об/мин. Производи-
тельность 100—150 шт/мин
С вращающим-
ся диском
Для автоматической подачи
невысоких вертикально устой-
чивых цилиндрических кол-
пачков без фланца (/г<0,8-г-
-г l,2d при d<Z 30 мм) с поворо-
том их донышком вниз, а также
для плоских или стержневых
заготовок. Производительность
60—100 шт/мин
Для автоматической подачи
высоких вертикально неустой-
чивых цилиндрических кол-
пачков без фланца (Л>1,24-
-г 1,5d при d <« 30 мм)
698 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Продолжение табл. 284
Тип бункерных
устройств
Эскиз
Применение
Со стержневым
ловителем
С движком
Для автоматической подачи
высоких вертикально неустой-
чивых цилиндрических колпач-
ков без фланца (/г> 1,2ч-1,5d
при d<Z 30 мм)
Для автоматической подачи
стержневых или трубчатых
заготовок
опусканием основания дисками лотков вниз. Детали под действием сил инерции
продолжают двигаться в прежнюю сторону (направление движения указано стрел-
кой) и, отрываясь от лотков, попадают на новое место вверх по лотку. В резуль-
Рис. 598. Схема ориентаций заготовок в нужном положении при движении по лотку
вибрационного бункера
тате таких колебаний и толчков с частотой 3000 в минуту детали непрерывно
перемещаются вверх по спиральному лотку бункера.
Ориентация заготовок в нужном положении, происходит автоматически вследст-
вие применения в спиральных лотках вырезов, уступов и т. п., как показано на
рис. 598.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
699
Все детали, не имеющие нужного положения, под действием собственного веса
падают с лотков вниз.
К числу автоматических подач штучных заготовок относится также грейферная
Рис. 599. Схема грейферной подачи многооперационного автоматического пресса
подающие планки многооперационного пресса, имеющие возвратно-поступательное
движение, с захватами, передающими заготовки последовательно с операции на опе-
рацию, и с устройством для автоблокировки.
6. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
И ОТХОДОВ
Автоматизация удаления отштампованных деталей имеет весьма важное значение
для увеличения производительности, а особенно в отношении техники безопасности,
так как большинство несчастных случаев в штамповочных цехах происходит при руч-
ном удалении деталей из штампа.
Поэтому механизация съема и удаления деталей
должна применяться и в случае об ычной штамповки
без автоматической подачи.
Наиболее простым способом автоматического удаления деталей является штам-
повка на провал, при которой отштампованные детали или падают в соответст-
вующий ящик, или набираются в пакет (стапелируются).
В табл. 245 и 246 приведены различные типы съемников и выталкивателей,
а в табл. 249 — некоторые типы сбрасывателей готовых деталей: пружинный, рычаж-
ный, клиновой, поворотный и пневматический.
На рис. 600 показан узел управления пневматическим сдувающим соплом, приво-
димый в действие кулачком, сидящим на конце кривошипного вала (рис. 600, а),
и шарнирным рычагом, установленным на ползуне пресса (рис. 600, б).
700 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Весьма простым и надежным способом удаления деталей с поверхности штампа
является применение прессов наклоняемого типа. Работа на прессах этого типа наи-
более производительна и безопасна.
Весьма важно механизировать уда-
ление крупных и тяжелых деталей на прес-
а)
дщ-"\ Сжатый воздух
’ от~компрессора
б)
Рис. 600. Узел управ-
ления пневматиче-
ским соплом: а — от
кулачка на валу прес-
са; б — от рычага,
установленного на
ползуне пресса
сах большой мощности, так как для ручного обслуживания их обычно тре-
буется от двух до четырех человек.
На рис. 601 изображено рычажное устройство для автоматического удаления
крупных деталей, падающих из верхней половины штампа на приемную полку,
Рис. 601. Рычажное устройство для автоматического удаления крупных деталей
вводимую при холостом ходе в рабочее пространство штампа и выводимую оттуда при
рабочем ходе ползуна пресса. Для уменьшения трения покрытие приемной цодки
делается рифленым.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
701
На рис. 602 приведено пневматическое устройство для автоматического удаления
крупных и тяжелых деталей. Пневматический цилиндр 1 через систему рычагов 2
поднимает и наклоняет удаляемую деталь 3.
Для удаления из штампа крупных вытяжек типа кузовных деталей автомобилей
широко применяются автоматические устройства, получившие название «механиче-
______ ская рука». Механические руки бы-
Рис. 603. «Механическая рука» для удале-
ния крупных деталей из штампа
вают двух видов — подвесные качаю-
щиеся и напольные — горизонталь-
ные. Корпус подвесной механической
руки (рис. 603) шарнирно прикреплен
Рио. 604. Передвижная напольная «меха
ническая рука»
к станине пресса. При подъеме наружного ползуна пресса вверх поднимающаяся
вместе с ним планка 2 скользит по ролику 1 и поворачивает корпус руки вокруг
шарнира. Перед этим сжатый воздух поступает в малый цилиндр 4, а при пово-
роте — в большой цилиндр 3. Поршень первого закрывает клещевые зажиму.
702 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
захватывающие край детали, а поршень второго поднимает зажимное устрой-
ство, что в сочетании с поворотом корпуса механической руки позволяет удалять
детали из полости штампа. В крайнем верхнем положении ползуна деталь освобож-
дается и падает на рольганг.
Управление пневматикой — электрическое, при помощи соленоида или электро-
пневматического клапана. Для безотказного действия механической руки удаляемая
деталь должна быть приподнята выталкивателями до требуемого уровня.
Аналогичные устройства широко применяются в автоматических линиях штам-
повки деталей автомобильных кузовов. Кроме подвесных применяют напольные
передвижные механические руки (рис. 604).
На рис. 605 изображены различные типы захватов передвижной механической
руки, применяемые для деталей различной формы.
В последнее время созданы конструкции механических рук горизонтального
действия, прикрепляемые к станине пресса.
При работе на прессах с автоматической подачей ленточного материала отштам-
пованная лента зачастую собирается кучами, мешая обслуживанию прессов и загро-
мождая проходы. Отходы ленты следует наматывать на катушки, приводимые
в действие от электродвигателя или от пресса.
Отходы широких и толстых лент и полос иногда разрезаются на куски особыми
рассекателями в случае, когда это допустимо и удобно для дальнейшего использова-
ния отходов в производстве.
7. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
И МЕХАНИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗАГОТОВОК
Наиболее совершенной формой автоматизации является комплексная автомати-
зация и создание автоматических линий.
В настоящее время успешно работают сотни штамповочных автоматических
линий в различных отраслях промышленности при производстве как мелких, так
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
703
и крупных изделий: электроустановочных изделий, радиодеталей, шарнирных пла-
стинчатых цепей, шарнирных петель, парфюмерных тюбиков, консервных банок,
крепежных деталей, автомобильных рессор, деталей автомобильных кузовов и др.
При создании автоматических штамповочных линий должен быть решен следую-
щий комплекс вопросов по механизации:
1) подача заготовок и полуфабрикатов в штамп;
2) фиксация заготовки в правильном положении;
3) удаление детали из штампа;
4) транспортировка полуфабриката на следующую операцию;
5) автоматический контроль деталей;
6) автоблокировка, обеспечивающая безаварийную работу всей линии.
В зависимости от степени механизации и автоматизации передачи заготовок с опе-
рации на операцию возможно создание поточных, полуавтоматиче-
ских или полностью автоматических штамповочных
линий.
В табл. 285 приведены различные типы линий штамповочных прессов в зависи-
мости от способа передачи заготовок с операции на операцию.
В зависимости от масштаба производства автоматические линии могут быть
или индивидуальные (для одной детали), или чаще — групповые для нескольких
деталей, с переналадкой линии.
В массовом производстве однотипных деталей разработаны системы комплексной
автоматизации с программным управлением прессами, вспомогательными меха-
низмами- и транспортными устройствами.
Задача, стоящая перед нашей промышленностью, заключается в широком разви-
тии автоматизации производства и переходе от автоматических прессов и машин к ав-
томатическим линиям и далее — к автоматическим пролетам, цехам и заводам. Такая
автоматизация возможна лишь при комплексном проектировании прессов, штампов,
транспортных механизмов и органов автоматического управления.
Автоматизация холодной штамповки требует тщательной отработки технологи-
ческих процессов и предъявляет повышенные требования к однородности листового
металла как по качеству, так и по размерам.
Особо важной проблемой является правильная и надежная фиксация в штампе
автоматически поданной заготовки.
В ряде случаев в конструкцию штампа встраиваются особые утопающие прием-
ники, предназначенные для правильной установки заготовки и снабженные специ-
альными штифтами и электрическими кнопками, блокирующими включение пресса
при неправильном положении заготовки.
Автоматические линии, применяемые для штамповки крупных и средних деталей,
делятся на три типа.
К первому типу относятся линии с жесткой связью, в которых транспортирующие
устройства жестко соединены между собой, аналогично грейферным механизмам
в многопозиционных прессах. Оси прессов, устанавливаемых на таких автоматиче-
ских линиях, должны быть расположены строго на одной линии, а центры прессов —
на одинаковом расстоянии или кратном размерам детали.
Ко второму типу относятся линии с гибкой связью, в которых транспортирующие
механизмы, передающие детали с пресса на пресс, включаются в работу самими дета-
лями, в случае если деталь правильно ориентирована по отношению к штампу.
К третьему типу относятся комбинированные или смешанные линии, в которых
между одними прессами имеется жесткая, а между другими — гибкая связь.
Автоматические линии снабжаются автоблокировкой, обеспечивающей безава-
рийную работу прессов, транспортных механизмов и прочих устройств линии.
На рис. 606 изображена автоматическая линия штамповки панелей дверей гру-
зового автомобиля на Московском автозаводе. Эта линия, разработанная НИИТав-
топромом, имеет гибкую управляемую связь.
Листовые заготовки с листоукладчика 2 поступают на вытяжной пресс 1. Отштам-
пованные детали снимаются с пресса качающейся механической рукой»?, укладываю-
щей деталь (панель) в лоток пневматического толкателя 4, который передает ее на
704 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Таблица 285
Различные типы линий штамповочных прессов
Типы линий
Схемы и пояснения
Немехани-
зированная
линия
Готовые детали
Ручное обслуживание каждого пресса. Работа на склад полу-
фабрикатов. Непроизводительный метод работы
Поточная
полумехани
зированная
линия
Передача от пресса к прессу по лоткам или рольгангам. Сокра-
щается длительность производственного цикла-
Готовые
детали
Поточная
механизиро-
ванная линия
Прессы с полуавтоматической револьверной или дисковой по-
дачей (6) позволяют использовать каждый ход пресса. Первый
пресс снабжен автоматической подачей ленточного материала
(а). Остальные прессы загружаются вручную
Готовые
детали
Полуавто-
матическая
поточная ли-
ния
О
Прессы оборудованы автоматическими магазинными питате-
лями (в) и стапелирующими устройствами (б). Возможно много-
станочное обслуживание прессов
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
705
Продолжение табл. 285
Типы линий Схемы и пояснения
-
Автомати- ческая поточ- ная линия ГотоВые | ।—। |Д детали 1—(yj* Прессы оборудовань ми (в) и транспортерам НИЙ ? г-1 ы ।—1[5* I—(# ylzrfj э >i автоматические :и (б). Рабочий об □ «и бу юлуж \~~Исходный а 1 металл нкерными питателя- швает несколько ли-
Комплекс- ная автомати- ческая поточ- ная линия Исходные—не- металл металл * | д Полная автом щего из двух и. ванных транспо] fuHU) атизаг пи нес: ртерам ? обрабо б 1 jb обраб 1ИЯ пр КОЛЬКЕ и (б) и тки детали б. ,6 Ul U б тки деталь олета шта] [X автомат бункерны 4 \7)— иповс ическ МИ П1 Сборка МД-1 \ Готовые 1 1УЗЛЬ1 >чного цеха, состоя- :их линий, оборудо- ятателями (в)
Роторная комплексная автоматичес- кая линия ( б
Комплексная автом термических, отделочн Линия состоит из ра а атизация ш ых и других бочих (а) и т тамповочных операций ранспортных , контрольных, (б) роторов
23 Зак. 511
s
Рис. 606. Автоматическая линия штамповки панелей дверей автомобиля
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
707
кантователь 5, поворачивающий деталь на 180°. Затем панель при помощи пары
механических рук 6 захватывается и подается в обрезной штамп 7 на прессе 8. Другая
пара механических рук 9 снимает детали с обрезного штампа и укладывает на шаговый
транспортер 10. Боковые толкатели 11 и 12 сдвигают панель в поперечном направле-
нии к следующему прессу 13.
Рис. 607. Схема установки для автоматической подачи листовых заготовок на пресс
автоматической линии
Передача панелей на последующие прессы осуществляется аналогичными меха-
низмами, а межоперационная транспортировка — шаговыми транспортерами.
Отходы, не используемые на другие детали, поступают на общий ленточный транс-
портер, передающий их к пакетировочному прессу Цикл работы автоматической ли-
нии 10 сек, производительность 342 панели в час.
На Горьковском автозаводе создана автоматизированная линия с жесткой
связью для штамповки панелей дверей автомашин.
На рис. 607 приведена схема установки для автоматической подачи листовой
заготовки на пресс автоматической линии. По рольгангу 1 пачка листов подается
на гидравлический подъемный стол 2, автоматически поднимаемый вверх при каждом
ходе на толщину листа. Синхронно с движением ползуна гидравлический цилиндр 5
опускает плиту 4 с вакуумными присосами 3, поднимающими верхний лист
708 МЕХАНИЗАЦИЯ Й АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
и сбрасывающими его на периодически вводимую каретку 6. Управление возвратно-
поступательным движением каретки производится от зубчатой рейки 8, укрепленной
на ползуне пресса через цепную передачу 7. При периодическом перемещении ка-
ретки 6 влево лежащий на ней лист удерживается упорами 10 и штифтами каретки 9
и занимает последовательно положения //, III, IV. В положении II лист обрыз-
гивается смазкой.
На рис. 608 изображена схема устройства для съема отштампованной детали
с вытяжного штампа, перевертывания, транспортировки и загрузки в штамп, уста-
новленный на следующем прессе.
Передаточные механизмы монтируются на тележках и могут быть быстро убраны.
Во время работы механизмы жестко соединяются с прессами.
Рис. 608. Автоматическое переворачивание заготовки в процессе транспорти-
ровки и подача на следующую операцию
Указанные механизмы приводятся в действие пневматическими цилиндрами 1—3,
управляемыми конечными выключателями 4—8.
На рис. 609, а показана автоматическая линия с жесткой связью для штамповки
дисков колес легковых автомобилей. Линия состоит из четырех фронтально располо-
женных прессов (первый усилием 275 тс, а остальные — по 600 тс), через боковые
окна станин которых проходит грейферный механизм. Последний состоит из трех
частей, работающих синхронно от гидравлических цилиндров. Синхронность работы
обеспечивается автоблокировкой.
Для уменьшения инерционных сил линия состоит из 19 рабочих позиций с неболь-
шим расстоянием между ними.
Заготовки укладываются стопкой в 100 шт. в кассету на первой позиции.
Последовательность штамповки дисков приведена на рис. 609, б.
В ряде случаев целесообразно вместо громоздких автоматических линий из от-
дельных прессов применить более компактные многопозиционные прессы-автоматы,
приведенные на рис. 567.
Наибольшее развитие автоматические и автоматизированные штамповочные
линии получили в настоящее время в автомобильной промышленности в США
Одним из наиболее крупных автоматизированных заводов является прессовый
завод фирмы «Форд» в Буффало, изготовляющий детали и узлы автомобильных кузо-
вов машин, выпускаемых различными фирмами, и ежедневно перерабатывающий
свыше 2400 т тонколистовой стали. Завод имеет 19 автоматизированных прессовых
линий, состоящих из 96 мощных и высокопроизводительных прессов, оборудованных
пневматическими механическими руками и электрическими контрольными устрой-
ствами, а также автоматическими конвейерными системами для передачи изделий от
одного пресса к другому.
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
709
Завод «Крайслер» (США) имеет 28 штамповочных линий, состоящих из 260 прес-
сов, изготовляющих около 300 наименований деталей.
Автоматические поточные линии применяются не только в массовом, но и в серий-
ном производстве для изготовления изделий разных типоразмеров.
Рис. 609. Автоматическая линия и последовательность штам-
повки дисков колес автомобиля
Примером является автоматическая штамповочная линия, построенная на заводе
«Красная заря» для изготовления 52 типоразмеров плоских пружин реле. 1
Автоматическая линия состоит из головного вырубного пресса усилием 8 тс
и двенадцати операционных кривошипных прессов усилием 1,5 тс, установленных
на общем основании и кинематически связанных между собой (рис. 610).
1 Авторы Ю. П. Можейко и С. Г. Чижов
710 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Рис. 610. Автоматическая штамповочная линия для изготовления пружин реле
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ШТАМПОВОЧНЫЕ ЛИНИИ
711
Передача вырубленной заготовки с операции на операцию производится периоди-
ческим перемещением транспортирующей цепи, снабженной захватами, удерживаю-
щими заготовку. Транспортирующая цепь приводится в действие валом с мадьтий-
ским крестом. Таким образом, эта линия представляет собой автоматическую линию
последовательно-прямоточного типа с жесткой связью, без межоперационного запаса
полуфабрикатов.
Настройка линии на определенную форму пружин производится включением
или отключением тех или иных операционных штампов.
Одновременно работают от четырех до шести операционных штампов из две-
надцати. Остальные настраиваются на другие типоразмеры пружин.
Шаг подачи 114 мм, такт работы линии 0,77 сек, расчетная производительность
в смену 33 000 шт.
Механизация межоперационной транспортировки полуфабрикатов применяется
не только в автоматических линиях, но также в мелкосерийном производстве, напри-
мер при штамповке крупных и тяжелых изделий.
Крупные круглые заготовки и детали типа дисков, ободов, колес и т. п. пере-
даются с операции на операцию под действием собственного веса по наклонным жело-
бам, снабженным боковыми направляющими.
При штамповке пустотелых деталей, подвергаемых дальнейшей обработке на
накатных станках, передача заготовок с операции на операцию производится путем
комбинации наклонного лотка (желоба), по которому детали удаляются из пресса,
с подъемным транспортером с лопатками, подающими детали в бункер или приемный
лоток другого пресса или станка.
Заготовки и детали некруглой формы передаются посредством рольгангов, уста-
новленных наклонно и снабженных боковыми направляющими планками.
Межоперационная и межцеховая транспортировка крупных деталей на авто-
тракторных и других заводах производится при помощи подвесных цепных транспор-
теров, не занимающих производственной площади цеха, кроме мест подвески и съема
деталей.
В ряде случаев подвесные транспортеры служат средством хранения небольшого
задела полуфабрикатов и готовых деталей, для чего отдельные звенья транспортеров
могут включаться и выключаться по мере надобности.
Более полная комплексная механизация транспортных операций в штамповоч-
ных цехах осуществляется путем применения толкающих подвесных конвейеров
с программным управлением. Их особенностью является автоматическое распреде-
ление (адресование) транспортируемых изделий по различным потребителям (адресам)
с комплектной подачей деталей в заданном производственном ритме. Толкающие кон-
вейеры позволяют также создать подвесные склады деталей с автоматической програм-
мированной загрузкой и разгрузкой.
Для автоматического адресования на грузовую тележку устанавливается соот-
ветствующая адресная перфорированная карта, имеющая металлические изолиро-
ванные контакты. При прохождении тележки мимо считывающего устройства проис-
ходит замыкание цепи электрического тока, срабатывание реле и включение электро-
магнитов, управляющих путевыми стрелками, направляющими тележку по тому
или иному пути.
Типовые конструкции подвесных толкающих конвейеров созданы Всесоюзным
научно-исследовательским институтом подъемно-транспортного машиностроения [82].
Одним из новых путей развития комплексной автоматизации производственных
процессов является создание автоматических роторных линий. Роторные машины,
входящие в состав этих линий (см. рис. 577), характеризуются независимостью транс-
портного и технологического движений, совершаемых одновременно. Длитель-
ность рабочего цикла не зависит от длительности операции, благодаря чему можно
обеспечить одинаковую производительность на всех операциях независимо от их
Длительности. Это достигается изменением числа рабочих позиций в каждом роторе.
На рис. 611 приведена схема автоматической роторной линии, состоящей из
устройств автоматической загрузки, ' ротора питания 2, операционных рабочих
роторов, контрольных и транспортных роторов [51, 53].
712 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Каждый ротор представляет собой самостоятельную роторную машину, состоя-
щую из привода и блоков с инструментами, приводимых в возвратно-поступатель-
ное вертикальное движение копирами, установленными в верхнем барабане 1.
В зависимости от сложности технологического процесса автоматические ротор-
ные линии обычно состоят из 8—10 операционных роторов (включая отжиг, травле-
ние и промывку) и такого же количества транспортных роторов.
8. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЧЕТА, УКЛАДКИ (СТАПЕЛИРОВАНИЯ)
И ВЗВЕШИВАНИЯ ОТШТАМПОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ
При обычной штамповке на провал, а также и с обратным выталкиванием дета-
лей на поверхность штампа с последующим сбрасыванием их в ящик детали находятся
в хаотическом беспорядке, мнут и царапают друг друга, перепутываются с отходами
и требуют рассортировки, что иногда обходится дороже, чем штамповка. В ряде слу-
чаев (штамповка трансформаторных, статорных, роторных пластин и других деталей)
это совершенно недопустимо.
Для устранения указанных недостатков применяется автоматическая укладка
в пакеты или съемные магазины, помещаемые под штампом. Типы устройств для ук-
ладки зависят от формы, размеров и особенностей штампуемых деталей.
На рис. 612 показан способ автоматического стапелирования двух деталей раз-
личного размера, изготовляемых на совмещенном штампе. Детали скользят по желобу
и падают на стапелирующие стержни.
Некоторые детали типа трансформаторных пластин требуют удаления заусенцев.
Подвергать их обкатке в барабане невозможно. В этом случае применяют автомати-
ческое устройство для обжатия заусенцев при обкатке между двумя валками с после-
дующим стапелированием (см. рис. 280).
Более крупные детали из электромеханической стали подвергаются зачистке
заусенцев в автоматах с абразивными (п = 4000 об/мин) и резиновыми кругами (п ~
= 80 об/мин).
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ, БЛОКИРОВКИ И КОНТРОЛЯ
713
В некоторых случаях требуется стапелировать детали определенными пачками
заданного веса. Для этой цели применяют автоматическое взвешивание стапели руе-
мых деталей на специальных автоматических весах, устанавливаемых рядом с прес-
сом.
Счет отштампованных деталей
обычно производится по числу ходов
пресса, фиксируемому обычным счетчи-
ком, установленным на станине пресса.
Более точно число отштампованных
деталей может быть подсчитано прибо-
рами с радиоактивными изотопами.
9. АВТОМАТИЗАЦИЯ
УПРАВЛЕНИЯ, БЛОКИРОВКИ
И КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА
ШТАМПОВКИ
Бесперебойная работа прессов
с автоматической подачей заготовок и
специальных прессов-автоматов тре-
бует предохранения прессов и штампов
от поломки в результате различных
причин путем автоматической оста-
новки при появлении брака деталей,
нарушении регулярной подачи загото-
вок или попадания слипшихся загото-
вок и т. п. Это достигается примене-
нием специальных прерывателей, раз-
Рис. 612. Автоматическая рассортировка и
укладка двух деталей разного диаметра
мыкающих или замыкающих электри-
ческие цепи, вследствие чего приводится в действие различная пусковая аппа-
ратура, управляющая пуском и остановкой электродвигателя пресса.
На рис. 613 приведены различные типы прерывателей, применяемые для авто-
матического останова пресса при прекращении или нарушении автоматической по-
дачи заготовок:
1) тип прерывателя, размыкающего электрическую цепь пускового механизма
в случае окончания подачи ленты, так как ролик под действием пружины опустится
(рис. 613, а);
2) схема автоматического выключения прерывателя в случае прекращения
подачи заготовок (рис. 613, б);
3) тип прерывателя, замыкающего электрическую цепь (в обычном состоянии
разобщенную диэлектрической втулкой 1) в случае нарушения шага подачи и непопа-
дания ловителя 2 в пробитое пуансоном отверстие (рис. 613, в)\
4) тип прерывателя, размыкающего электрическую цепь пускового механизма
в случае попадания в штамп двух слипшихся или сцепившихся заусенцами заготовок
(рис. 613, г).
На рис. 614 приведены типовые электрические схемы автоматического останова
прессов в случае нарушения их нормальной работы:
1) наиболее простая схема автоматического управления прессом (рис. 614, а),
соответствующая типу прерывателя по рис. 613, а; в случае нарушения нормальной
работы пресса прерыватель размыкает цепь и выключает соленоид, удерживающий
приводную муфту в рабочем положении, вследствие чего пресс автоматически оста-
навливается;
2) схема автоматического управления (рис. 614, б), соответствующая типу пре-
рывателя по рис. 613, г; при нормальной работе пресса прерыватель замыкает первич-
ную электрическую цепь, реле держит вторичную цепь замкнутой, а соленоид удер-
живает приводную муфту пресса в рабочем положении; при разрыве прерывателем
714 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
первичной цепи реле выключается, вторичная цепь размыкается, а пресс останав-
ливается;
3) схема (рис. 614, в), в которую входит фотоэлектрическое реле с экраном,
воспринимающим пучок света от лампы, и обычное реле, управляющее соленоидом,
в)
Рис. 614. Типовые электрические схемы автоматического останова прессов?
П — прерыватель; Р — реле; С — соленоид; Л — лампа; К — пусковая кноп-
ка; ФР — фотоэлектрическое реле
связанным с приводным механизмом пресса; в случае пересечения пучка света ка-
ким-либо предметом или руками рабочего фотореле размыкает первичную цепь,
реле перестает действовать, вторичная цепь размыкается, пресс останавливается
и зажигается сигнальная лампа;
4) схема разомкнутого типа (рис. 614, г), отличающаяся тем, что при нормальной
автоматической работе пресса первичная и вторичная цепь разомкнуты; при замы-
Рис. 615. Схемы некоторых контрольных устройств с применением радиоактивных изотопов
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ, БЛОКИРОВКИ И КОНТРОЛЯ
он
716 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
кании первичной цепи прерывателем (аналогично рис. 613, в) или ручной кнопкой
реле замыкает вторичную цепь, приводит в действие соленоид, выключающий пресс,
и зажигает сигнальную лампу.
В настоящее время создаются основы более высокой формы автоматизации
управления процессом штамповки — программное управление работой пресса,
вспомогательных механизмов и транспортных устройств при помощи счетно-решаю-
щих машин.
Весьма перспективно для контроля и управления процессом штамповки приме-
Рис. 616. Типовой излучатель БИ-1: а — кон-
струкция излучателя (/ — корпус; 2 — держа-
тель источника; 3 — гайка; 4 — коллиматор;
5 — стопорный винт; 6 — крышка); б — держа-
тель источника с радиоактивным изотопом —
стронцием-90 (/ — корпус держателя; 2 —актив-
ное тело; 3 — колпачок)
нение радиоактивных изотопов, раз-
работанное коллективом кафедры
Московского станкоинструменталь-
ного института [129].
В качестве радиоактивного изо-
топа применяется стронций-90, даю-
щий безвредное бета-излучение.
Последнее представляет собой поток
электронов, движущихся со скоро-
стью, близкой к скорости света.
При прохождении бета-излуче-
ния через толщину листовой заго-
товки происходит значительное
изменение интенсивности потока
бета-лучей, регистрируемое газо-
разрядным счетчиком, ток которого
усиливается релейным блоком и
преобразуется в сигнал, подаваемый
в электрическую сеть управления
пресса или штамповочной линией.
Разработаны и внедрены раз-
личные устройства для контроля
и управления процессом штамповки
с применением радиоактивных изо-
топов, которые выполняют следую-
щие задачи:
контроль наличия и правиль-
ности положения заготовки;
проверку соответствия толщи-
ны заготовки заданной;
проверку отсутствия слипшихся
заготовок;
счет отштампованных деталей;
синхронизацию работы ряда прессов и обслуживающих механизмов.
На рис. 615 приведены некоторые схемы контрольных устройств с применением
радиоактивных изотопов.
Контроль толщины штучных заготовок на многопозиционном прессе показан
на рис. 615, а. Заготовки 2 проходят между источником излучения 1 и приемником <?,
преобразующим бета-излучение в электрические импульсы, поступающие на электрон-
но-релейный блок 4.
По тому же принципу выполнен контроль толщины заготовки на листо- и полосо-
укладчиках.
На рис. 615, б приведена схема контроля наличия заготовки на тележке транс-
портера, на рис. 615, в — схема контроля правильности ориентации заготовок, а на
рис. 615, а — схема автоматического управления приводом разматывающего устрой-
ства, включаемого при израсходовании запаса ленты и уменьшении петли
провеса.
В указанных устройствах применяется типовой излучатель БИ-1, выпускаемый
серийно отечественной промышленностью (рис. 616).
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 717
В качестве приемника бета-излучения используются стандартные низковольтные
газоразрядные счетчики (Гейгера — Мюллера) с галогенным заполнением типа СТС-5.
Электронно-релейный блок типа УРАП-30, выпускаемый серийно, служит для
приема электрических импульсов, поступающих от газоразрядных приемников при
их облучении бета-частицами, и представляет собой однокаскадный усилитель напря-
жения с электронной лампой 6ЖЗП.
10. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
АВТОМАТИЗАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ [233]
Основным критерием для оценки экономической эффективности является сопо-
ставление предполагаемых единовременных затрат на автоматизацию процесса штам-
повки с ожидаемой экономией на текущих затратах производства: производственной
заработной плате, расходе штампуемого материала и цеховых расходах.
Сумма затрат на автоматизацию не должна превышать суммы экономии, ожидае-
мой в течение срока изготовления данного изделия. Предварительный подсчет эко-
номической эффективности может быть произведен по упрощенным формулам
Ae<N (Эм+Э3 + Э3-^ь\; 0 = —--------,
к 100 7 ^+Эз + Э3^)
где Аг — стоимость затрат на автоматизацию, отнесенная к одному году работы;
N — годовой выпуск штампуемых деталей;
Эм — экономия на стоимости материала, расходуемого на одну деталь, опре-
деляемая по раскрою материала и его стоимости (имеет место в случае
рационализации раскроя, улучшения технологичности детали или при-
менения многорядной штамповки при автоматизации процесса);
Э3 — экономия на производственной заработной плате на одну штампуемую
деталь или операцию, определяемая разностью расценок до и после авто-
матизации;
И — установленный (плановый) процент цеховых накладных расходов;
b — коэффициент, учитывающий отсутствие экономии по некоторым статьям
накладных цеховых расходов при наличии экономии на производственной
зарплате (см. стр. 480);
О — срок окупаемости затрат;
3$ — дополнительные затраты на автоматизацию.
Эти формулы предназначены для приближенных предварительных подсчетов
ожидаемой экономической эффективности с целью упрощения расчетов, выполняе-
мых технологами или конструкторами.
Предварительные подсчеты экономической эффективности требуется произво-
дить в следующих случаях автоматизации процессов штамповки:
— при применении специальных механизмов автоматической подачи, встроенных
в штамп, или предназначенных только для данного изделия;
— механизации удаления отштампованных изделий из штампа как специаль-
ными, так и универсальными механизмами;
— оснащении пресса универсальными механизмами для автоматической подачи
заготовок (лент, полос, листов, штучных заготовок);
— модернизации устаревшего кривошипного пресса и увеличении его производи-
тельности путем повышения числа ходов или увеличения скорости обратного хода
ползуна пресса;
— комплексной модернизации кривошипных прессов;
— замены однооперационных прессов многопозиционными пресса ми-автоматами;
— разработки конструкции специального штамповочного автомата взамен уни-
версальных прессов.
Если в конкретных производственных условиях экономическая целесообразность
малой механизации или автоматизации процесса, для которых не требуется
718 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
больших затрат, не вызывает сомнения, то предварительного определения экономиче-
ской эффективности не производят, а после внедрения подсчитывают сумму получен-
ной экономии.
Во всех остальных случаях автоматизации следует производить детальный под-
счет экономической эффективности, а особенно в случае крупных затрат, в том числе
при подсчетах, выполняемых после разработки всей технической документации, и при
подсчетах фактически полученной экономии после осуществления автоматизации.
При этом экономия подсчитывается отдельно по каждой статье расходов, которые
изменяются в ту или другую сторону в результате автоматизации или модернизации.
К таким статьям относятся: расход штампуемого материала, производственная зара-
ботная влата, заработная плата наладчиков, расход электроэнергии, расходы на об-
служивание прессов, текущий ремонт, амортизация оборудования.
За основу подсчетов берутся имеющиеся нормативы и производственно-эксплуа-
тационные показатели или фактические затраты по данным бухгалтерского учета.
Кроме того, из сметы цеховых накладных расходов выделяются общецеховые,
так называемые условно-постоянные расходы, имеющие постоянную абсолютную
величину и при увеличении выпуска приходящиеся на единицу продукции в мень-
ших размерах»
Если в результате автоматизации или модернизации происходит значительное
увеличение выпуска продукции, то подсчитывается относительная экономия, точнее
говоря — снижение относительной величины постоянных накладных расходов.
В указанных случаях подсчет экономической эффективности следует произво-
дить по уточненной формуле
Аг^М + (Э3 + Эн) к п + ^Эпео.о,
где Эн — экономия на наладке штампов и автоматизирующих устройств,
приходящаяся на одну деталь или операцию;
к — коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начи-
сления, который составляет для машиностроительной промыш-
ленности при 307 рабочих днях в году: при 12-дневном отпуске
к= 1,12; при 18-дневном отпуске к = 1,14; при 24-дневном
отпуске к = 1,17;
W
п ~ —N—“ — относительный прирост выпуска продукции в результате авто-,
матизации или модернизации (если программа выпуска не изме-
няется, то W == и п = 0);
р — расценка на одну деталь или операцию до автоматизации;
Нп — процент постоянных цеховых накладных расходов (к годовому
фонду основной производственной заработной платы);
Но — процент общезаводских расходов;
2 Эпер. р & эл. эн Н~ Этек. рем "Ь ЭобсА"^ ^аморт~~~ Сумма ГОДОВОЙ ЭКОНО-
МИИ на основных изменяющихся цеховых расходах.
Остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.
Экономия на наладке штампов и автоматизирующих устройств определяется
различно в разных производственных условиях.
При изменении трудоемкости наладки вследствие проводимой автоматизации
эта экономия подсчитывается по формуле
_ (Z-MTZ7
-------N 9
а при уменьшении количества переналадок без изменения их трудоемкости — по
формуле
, tT(n - 77Q
^Н — Тт
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 719
где t и tr — трудоемкость одной переналадки до и после автоматизации в ч;
Т — тарифная часовая ставка наладчика;
П и П1 — количество переналадок в год до и после автоматизации.
В серийном производстве количество переналадок штампов для одной детали
или операции примерно равно количеству партий в год, а в массовом производстве
зависит от стойкости штампов до переточки или ремонта.
При увеличении трудоемкости наладки в результате автоматизации вместо эко-
номии иногда получается увеличение расходов.
Следует указать, что механизация и автоматизация производства должны со-
провождаться механизацией процесса установки штампов (с использованием подъем-
ников, транспортных средств, универсальных блоков и т. п.), а также мероприятиями
по повышению стойкости штампов (применение шариковых направляющих втулок,
стиракрила, твердых сплавов и пр.). Первое позволяет сократить трудоемкость,
а второе — количество установок и наладок штампов в год.
В тех случаях мелкосерийного производства, когда наладка пресса выпол-
няется самим штамповщиком, а оплата за переналадку включена в сдельные расценки,
подсчета экономии на наладке не производят.
Методика подсчета экономии по отдельным видам цеховых расходов примени-
тельно к модернизации кузнечно-прессового оборудования и соответствующие нор-
мативы приведены в работах ЭНИКмаш [189].
Экономия по расходу электроэнергии подсчитывается лишь в тех случаях, когда
в процессе автоматизации или модернизации происходит изменение мощности элек-
тродвигателей, или изменение их количества, или изменение использования их
по мощности, или по времени работы.
Приближенный подсчет расхода электроэнергии может производиться по сле-
дующей формуле:
р —
где Р — стоимость израсходованной электроэнергии в руб.;
Мн — номинальная мощность электродвигателя в квш\
км — коэффициент использования электродвигателя по мощности;
кв — то же по времени;
t — время работы электродвигателя за год в ч\
с — себестоимость 1 квш»ч электроэнергии в руб.;
т| — к. п. д. электродвигателя.
По данной формуле производится подсчет для условий работы до и после автома-
тизации (модернизации). Годовая экономия (или увеличение расхода) определяется
как разность результатов подсчета.
Экономия или увеличение расходов на амортизационных отчислениях подсчиты-
вается по следующей формуле:
э -( Са
‘“‘Д >
Ciai \ N
)100 ’
где С и (\ — балансовая стоимость пресса до и после автоматизации (модерни-
зации);—
а и аг — нормы амортизационных отчислений в зависимости от коэффи-
циента сменности в % (по единым нормам амортизации);
и 2^1 — суммарное годовое количество деталей (операций), изготовляе-
мых на прессе до и после автоматизации;
N — заданная годовая программа выпуска данных деталей.
Экономия на текущем ремонте и обслуживании пресса подсчитывается по норма-
тивам единой системы ППР.
720 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Если автоматизация процесса штамповки или модернизация пресса не вызывают
увеличения программного выпуска продукции, а преследуют цель снижения себе-
стоимости, увеличения производительности или повышения безопасности работы на
прессах, то экономия на постоянных расходах отсутствует. Тогда множитель п = 0,
а расчетная формула принимает вид
Аг N 4х Э3к •'ф* Энк) 4^ р'
А когда при модернизации отсутствует и экономия штампуемого материала, формула
еще более упрощается
Аг N (Э3 4> к 4~ %Эпер. р>
Приведенные формулы экономической эффективности позволяют определить
наименьший годовой выпуск штампуемых деталей, при котором окупаются затраты
на автоматизацию и модернизацию:
по упрощенной формуле
N ____________d*_________
min = О . q . о Н h 9
Эм+Ээ + Э^Ь
по уточненной формуле
А/ ___________ — ^?пер- р___________
min эм + Э3к + Энк + р ’
где все обозначения прежние.
Размер годичных затрат Аг определяется различно для разных случаев автома-
тизации процессов холодной штамповки. В случае, когда автоматизация предназна-
чена только для изготовления определенной детали (применение специальных авто-
матических штампов ит. п.), величина годичных затрат зависит от ожидаемой дли-
тельности изготовления данного изделия и стойкости штампа.
Если длительность изготовления изделия (детали) не превышает одного года
или если автоматический штамп будет полностью изношен за этот срок, то вся сумма
единовременных затрат должна быть отнесена к одному году работы.
В случае, если намечаемая длительность изотовления данного изделия соста-
вляет несколько лет, то размер годичных затрат определяется делением полной ве-
( л 3 \
личины затрат на ожидаемый срок изготовления данного изделия ( Аг —— \ , кото-
рый зависит от стабильности объекта производства. В большинстве случаев этот срок
не превышает 2—3 лет, так как непрерывное развитие техники в любой отрасли про-
мышленности за этот период неизбежно приведет к изменению конструкций машин,
приборов, узлов и деталей и потребуется замена технологической оснастки.
Если же автоматизация производства и модернизация прессового оборудования
не связаны с изготовлением того или иного изделия, а имеют общий характер (модер-
низация устаревших прессов и оснащение их универсальными механизмами для
автоматической подачи заготовок, замена однооперационных прессов многоопера-
ционными прессами-автоматами и т. п.), размер годичных затрат определяется деле-
нием полной суммы затрат на время списания их • Это время зависит от
предполагаемого срока службы универсальных механизмов подачи в конкретных
условиях производства (3—5 лет) или срока службы модернизированного пресса
(5—8 лет), или срока амортизации нового пресса-автомата (10—12 лет).
Полная стоимость затрат на автоматизацию или модернизацию также опреде-
ляется различно в разных случаях, так как структура затрат неодинакова.
Определение экономической эффективности авто-
матизации путем применения специальных автомати-
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 721
зирующих устройств к штампам встречается при применении спе-
циальных автоматизирующих устройств, встроенных в конструкцию штампа или
присоединяемых к штампу, а также при применении универсальных блоков с меха-
низмом автоматической подачи.
Обычно применяют встроенные механизмы подачи крючкового, клинового, маят-
никового, упрощенного клещевого, магазинно-шиберного типа. Встраивать в кон-
струкцию штампов механизмы универсального типа (валковые, крупные клино-роли-
ковые, револьверные) в большинстве случаев не целесообразно и экономически не
выгодно.
Дополнительные затраты на автоматизацию в рассматриваемом случае пред-
ставляют собой затраты на изготовление нового автоматизированного штампа со
встроенным механизмом автоматической подачи, а для присоединяемых к штампу
съемных механизмов подачи — затрат на изготовление автоматизирующих устройств
без стоимости штампа.
При применении универсальных блоков с механизмом автоматической подачи
стоимость блока распределяется на устанавливаемые на нем штампы пропорцио-
нально выпуску деталей или времени загруженности пресса данной операцией, что
дает большую эффективность при групповых, методах штамповки.
В случае м о д е р н и з а ц и и пресса и оснащения его универ-
сальными механизмами для автоматической подачи заготовок затраты
определяются по сметной стоимости модернизации, состоящей из стоимости проекта
модернизации, стоимости автоматических устройств, затрат на изготовление или
покупку новых деталей, узлов или механизмов, затрат на демонтаж, монтаж, про-
верку и испытание пресса.
В данном случае необходимо сопоставить стоимость затрат на модернизацию
со стоимостью нового пресса, так как может оказаться более выгодными вместо мо-
дернизации старого пресса приобрести новый.
Если модернизация пресса сопровождается капитальным ремонтом и произ-
водится в установленный (плановый) срок, то стоимость последнего не должна вхо-
дить в затраты на модернизацию. При этом учитываются только непосредственные
затраты на модернизацию, включая стоимость проектирования.
В табл. 286 приведена ориентировочная стоимость типовых устройств для авто-
матизации подачи заготовок при индивидуальном их изготовлении, а также указано
соответствующее увеличение производительности.
Вопрос о применении многопозиционного пресса-
автомата взамен однопозиционных прессов может возник-
нуть или при проектировании нового производства или при автоматизации суще-
ствующих производственных процессов.
В первом случае целесообразность применения многопозиционного пресса-
автомата решается путем сопоставления прейскурантной стоимости многопозицион-
ного пресса и равноценных ему по производительности однооперационных прессов.
Стоимость штампов в сопоставляемых вариантах может быть принята одинаковой.
При полной загрузке пресса дополнительные затраты определяются по следующей
формуле:
3^ = Са — х —р-
где Са — стоимость многопозиционного пресса-автомата;
— стоимость комплекта однопозиционных прессов;
Ра IX
х ~ — коэффициент эквивалентности; •
Р о
Ра— часовая производительность многопозиционного пресса;
Ро — средняя часовая производительность однопозиционных прессов при
ручном обслуживании;
х = 0,7 — поправка на снижение производительности вследствие большей длитель-
ности наладки многопозиционного пресса.
722 МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Таблица 286
Ориентировочная стоимость типовых устройств
для автоматизации подачи заготовок
Увеличение Увеличение
Тип автоматической подачи Ориентировоч- ная стоимость в руб. производитель- ности пресса производитель- ности труда рабочего
во сколько раз
Валковая:
двусторонняя 300—500 2—3 4—6
односторонняя 200—300 2—3 4—6
Клещевая:
двусторонняя 200—300 2—2,5 4—5
односторонняя (упрощен- ная) 50—80 3—4 6—8
Клино-роликовая 150—200 2—3 4—6
Клино-ножевая 100—120 2—3 4—6
Крючковая 20—50 2—2,5 4—5
Револьверная 200—300 3—4 3—4
Шиберная (магазинная) Механическая рука 150—200 4—5 8—10
для подачи мелких изде- лий 500—800 3—4 6—8
для удаления крупных изделий 1000—1500 — 2—3
Установка для подачи полос 1500—2000 2—3 4—6
Примечание. При изменении типа штампа и уменьшении количества опера-
ций производительность труда рабочего увеличивается еще в несколько раз, в зави-
симости от числа сокращенных операций.
В ряде случаев стоимость многопозиционного пресса может оказаться равной или
даже меньшей стоимости комплекта однооперационных прессов. Тогда целесооб-
разность применения многопозиционного пресса очевидна, а дальнейшие подсчеты
отпадают, так как вместо дополнительных затрат получается экономия на капитало-
вложениях при меньшей трудоемкости и себестоимости изготовления деталей на
прессах-автоматах.
При недостаточной серийности производства, не позволяющей полностью исполь-
зовать многопозиционный пресс для изготовления одной детали, следует загрузить
его изготовлением других, желательно аналогичных деталей.
Многопозиционные прессы являются универсальными прессами, допускающими
переналадку их с одной детали на другую, для чего современные типы прессов снаб-
жаются специальными столами и подъемными устройствами для ускорения установки
сменных штампов. Благодаря этому считается целесообразным применение много-
позиционных прессов для серий в 10 000—20 000 шт. деталей?
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 723
Зачастую по роду производства не находится деталей, для изготовления которых
необходимо 7—8 операций. В таких случаях некоторые наши заводы применяют 8-по-
зиционные прессы для одновременного изготовления двух различных деталей, для
каждой из которых требуется 3—4 операции. При этом механизм автоматической
подачи ленты для второй детали пристраивается к средней части пресса.
Необходимо отметить,.что крупные многопозицио.нные прессы-автоматы удобнее
и значительно компактнее громоздких автоматических линий, составленных из
обычных прессов.
Несколько по-иному решается вопрос о затратах на применение многопозицион-
ного пресса-автомата взамен существующих однооперационных прессов. Здесь
в сумму капитальных затрат входит балансовая стоимость заменяемых существующих
прессов.
Если некоторые из существующих прессов списываются в лом, а другие исполь-
зуются на производстве, то капитальные затраты определяются по формуле
Зд — Са + См +
где Са — стоимость многопозиционного пресса-автомата;
См — стоимость монтажа и установки автомата;
2^6 — балансовая стоимость списываемых прессов (за вычетом стоимости металла
по цене лома);
— балансовая стоимость используемых прессов (при использовании их на
других работах).
Иногда на производстве может встретиться обратная задача: использовать суще-
ствующий пресс простого действия, оснастив его специальным многопозиционным
штампом с грейферной подачей, взамен крупных многопозиционных прессов. Это
весьма эффективное решение вопроса.
Подсчет затрат при разработке конструкции и из-
готовлении специального штамповочного автомата
взамен действующих универсальных прессов производится
аналогично рассмотренному. Отличие заключается в том, что в формулы капиталь-
ных затрат должна быть добавлена стоимость проектирования. Соответственно фор-
мула для определения капитальных затрат имеет вид
Зд = Са + См + С пр + 2^6 —
где Спр — стоимость проектирования специального автомата.
Приведенные ранее формулы позволяют установить абсолютную величину
экономической эффективности автоматизации в виде суммы годовой экономии, но
не позволяют непосредственно судить о степени эффективности. Результирующим
показателем экономической эффективности автоматизации является срок оку-
паемости затрат на автоматизацию, представляющий собой отношение
полной величины единовременных (дополнительных) затрат к суммарной величине
годовой экономии на текущих затратах производства,
или
о = --------------------------.
N (эм+ЭзК+Энк+ п Нп^НоР ) + ^\Эпер. р
Размерность этого показателя — количество лет (или дробные части года).
Необходимо, чтобы срок окупаемости был меньше
срока списания затрат (амортизации) или предполагаемой
длительности изготовления данного изделия.
724 МЕХАНИЗАЦИЯ и АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ
Ориентировочная величина допустимых сроков окупаемости затрат приведена
в табл. 287. Приведенные данные относятся к достаточно устойчивой продукции.
Таблица 287
Допустимые сроки окупаемости затрат (в годах)
Способы автоматизации Сроки окупаемости в зависимости от типа производства
массового крупносе- рийного мелкосерий- ного
Применение специальных механизмов подачи, встроенных в штамп, или пред- назначенных только для данного изделия 1 1—2 2—3
Модернизация универсального прес- са с повышением числа ходов или с осна- щением универсальной автоматической подачей заготовок и удалением изделий при комплексной модернизации пресса 3—4 4—5 5—6
Применение Многопозиционных прес- сов-автоматов взамен однооперацион- ных прессов 5—6 6—8 —
Разработка конструкции и изготовле- ние специального штамповочного авто- мата взамен универсальных прессов 2—3 3—4 —
В предварительных подсчетах можно решать и обратную задачу: задаваясь
допустимым сроком окупаемости, определить предельную величину затрат по фор-
муле
зд = оы(эм+э3 + э3^ь ),
а затем сравнить ее с затратами, необходимыми для конкретно проводимой автомати-
зации или модернизации.
Пример. Определить экономическую эффективность автоматизации процесса
штамповки путем применения автоматизированного штампа, дающего увеличение
производительности в 3 раза.
Расценка за 100 шт. деталей: до автоматизации 1,8 коп., после автоматизации
0,8 коп.
Экономия на зарплате
Экономия на материале
Годовая программа
Полная величина затрат
Цеховые накладные расходы
Поправочный коэффициент
= 0,0001 руб/шт.
Эм = 0,001 руб/шт.
N = 100 000 шт.
3 = 100 руб.
Н = 200%
Ь = 0,4.
Срок окупаемости затрат по упрощенной формуле составляет
° = 100 000 (0,001 4- 0,0001 + 0,00008)' ”Тд8- = °>846 г-«10 месяцев
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 725
Малый срок окупаемости характеризует весьма высокую экономическую эффек-
тивность проводимой автоматизации. При тех же условиях, но при меньшей годовой
программе (N = 20 000 шт.) срок окупаемости затрат равен
О ________L22_____— 1 — 4 24 г
20000-0,00118 0,236 ’
В данном случае проводимая автоматизация неэффективна, так как сделанные
затраты не смогут быть возмещены вследствие недостаточной длительности изгото-
вления изделия (табл. 287). Очевидно, что здесь автоматизация возможна лишь
при упрощении конструкции и значительном удешевлении штампа, например при
применении универсальных блоков с автоматической подачей заготовок. При этом
затраты и срок их окупаемости могут быть снижены в 2—2,5 раза, что обеспечивает
экономическую эффективность автоматизации. Этим объясняется большое значение
применения групповой штамповой оснастки, особенно для мелкосерийного произ-
водства.
Необходимо обратить внимание на весьма большое значение экономии материала
и ее влияние на срок окупаемости затрат при автоматизации процессов холодной
штамповки.
Автоматизация серийного штамповочного производства в большинстве случаев
экономически выгодна лишь при одновременном получении экономии материала.
В этом случае даже небольшое увеличение производительности (20—50%) окажется
экономически эффективным. Если же при автоматизации штамповки конкретных де-
талей невозможно получить экономий материала, то экономическая эффективность
автоматизации может быть обеспечена лишь при соответствующем снижении затрат.
Следует предостеречь от разработки излишне сложных и дорогих штампов,
так как усложнение конструкций штампов ухудшает условия эксплуатации и умень-
шает стойкость штампов, а излишне высокая стоимость таких штампов сможет при-
вести к отсутствию экономической эффективности их применения.
Необходимо отметить, что показатели экономической эффективности, хотя и
являются основными, но отнюдь не единственными при решении вопросов целесо-
образности автоматизации процессов штамповки и модернизации прессового обору-
дования. В ряде случаев социальные и конъюнктурные требования могут иметь ре-
шающее значение даже при отсутствии экономической эффективности. Так, напри-
мер, устранение травматизма и повышение безопасности работ на прессах могут
явиться решающим фактором для полной автоматизации штамповки мелких деталей,
хотя экономическая эффективность при этом и не была бы ощутимой или отсутство-
вала из-за небольшой программы выпуска.
При штамповке крупногабаритных деталей механизация подачи тяжелых заго-
товок и удаления громоздких изделий, помимо увеличения производительности,
преследует другую весьма важную цель социального порядка — облегчение тяжелых
условий работы штамповщиков.
Конъюнктурными соображениями вызывается модернизация прессов с целью
отказа от приобретения дефицитного или импортного прессового оборудования.
Такова, например, модернизация крупных кривошипных прессов с установкой на
них блок-штампов многопозиционного типа с грейферной подачей, проведенная
на Московском автозаводе им. И. А. Лихачева, давшая значительный экономи-
ческий эффект.
РАЗДЕЛПЯТЫЙ
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ
ГЛАВА I
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ
В холодной штамповке применяются разнообразные как металлические, так
и неметаллические материалы.
Наиболее распространенными металлами и их сплавами, обрабатываемыми
холодной штамповкой, являются:
1) сталь различных сортов и марок;
2) медь и ее сплавы (латунь, бронза, мельхиор и др.);
3) алюминий, магний и их сплавы (дуралюмин, алюминиево-магниевые сплавы
И др.);
4) цинк и оцинкованная сталь;
5) никель и никелевые сплавы;
6) титан и его сплавы.
Кроме того, холодной штамповкой обрабатываются следующие менее распро-
страненные металлы и их сплавы:
1) молибден и его сплавы;
2) тантал и его сплавы;
3) специальные никелевые и кобальтовые сплавы (инвар, платинит, ковар и др.);
4) бериллий, цирконий и их сплавы;
5) благородные металлы (золото, серебро).
Неметаллические материалы, применяемые в холодной штамповке, приведены
в гл. VII (раздел I)
Новым листовым материалом, созданным за последние годы, является ставинил
(стилветайт), представляющий собой стальной лист с покрытием из цветной пласт-
массы (полихлорвинил). Покрытие толщиной 0,36 мм обладает высокой стойкостью
против износа, коррозии, действия кислот и масел, а также диэлектрическими свой-
ствами. Стилветайт подвергается штамповке в обычных штампах без повреждения
покрытия.
Номенклатура марок металлов и сплавов, выпускаемый сортамент и технические
условия установлены соответствующими ГОСТами и ведомственными стандартами.
Все справочные данные по материалам приведены в обширных специализиро-
ванных справочниках и ГОСТах. Здесь приводятся лишь основные сведения по глав-
нейшим материалам, применяемым в холодной штамповке.
Наиболее распространенными материалами в холодной штамповке являются
различные сорта листовой и полосовой углеродистой и легированной стали, меха-
нические свойства которых приведены в табл. 9 и 10.
По качеству материала листовая и полосовая сталь разделяется на сорта, изго-
товляемые из сталей различных марок:
1) листовая углеродистая сталь — из марок стали обыкновенного качества по
ГОСТу 380—60 (группа А и Б);
2) листовая углеродистая качественная сталь — из марок качественной стали
по ГОСТу 1050—60;
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
727
3) листовая низколегированная сталь — из марок стали по ГОСТу 5058—57;
4) листовая легированная конструкционная сталь — из марок легированной
стали по ГОСТу 1542—54;
5) листовые высоколегированные стали и сплавы (нержавеющие, жаростойкие
и жаропрочные) — по ГОСТу 5632—61.
Основными сортами листовой и полосовой стали, применяемыми в холодной
штамповке, являются:
1) сталь тонколистовая углеродистая обыкновенного и повышенного качества
различных марок по ГОСТу 380—60 (ТУ по ГОСТу 501—58);
2) сталь тонколистовая качественная углеродистая конструкционная различных
марок по ГОСТу 1050—60 (ТУ по ГОСТу 914—56);
3) сталь тонколистовая низколегированная различных марок (ГОСТ 5058—57);
4) сталь тонколистовая легированная (ГОСТ 1542—54);
5) сталь листовая конструкционная (ГОСТ 2672—52);
6) стальная низкоуглеродистая лента холодной прокатки по ГОСТу 380—60
и ГОСТу 1050—60 (ТУ по ГОСТу 503—41);
7) сталь декапированная (ГОСТ 1386—47);
8) жесть (белая и черная) по ГОСТу 5343—54 и ГОСТу 1127—57;
9) лента стальная нержавеющая (хромистая и хромоникелевая) по
ГОСТу 4986—54;
10) электротехническая сталь (ГОСТ 802—58);
11) сталь тонколистовая для автомобильных кузовов (ГОСТ 9045—59);
12) сталь рулонная холоднокатаная (ГОСТ 8596—57);
13) лента стальная холоднокатаная из конструкционной стали (ГОСТ 2284—43);
14) лента холоднокатаная из электротехнической стали (ГОСТ 9925—61).
2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
Ниже приводятся механические свойства и некоторые технические характери-
стики основных сортов листовой стали.
Тонколистовая углеродистая сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380—60 и ТУ
по ГОСТу 501—58) поставляется или по механическим свойствам (группа А), или
по химическому составу (группа Б).
Механические свойства тонколистовой углеродистой стали обыкновенного и
повышенного качества приведены в табл. 9.
Тонколистовая сталь обыкновенного и повышенного качества, в соответствии
с техническими требованиями (ГОСТ 501—58), подвергается лишь испытанию на
загиб в холодном состоянии.
Листы тонколистовой стали обыкновенного и повышенного качества толщиной
от 2 до 4 мм, кроме испытания на загиб, по требованию заказчика должны испыты-
ваться на разрыв, причем предел текучести и относительное сужение не определяются.
Нормы по временному сопротивлению разрыву и относительному удлинению должны
соответствовать требованиям ГОСТа 380—60. Эти же требования относятся к тонко-
листовой низколегированной стали марок по ГОСТу 5058—57.
Сталь тонколистовая качественная конструкционная поставляется по техни-
ческим условиям, установленным ГОСТом 914—56. Помимо марок стали (в соответ-
ствии с ГОСТом 1050—60) эта сталь по способности к вытяжке разделяется на три
сорта: ВГ — для весьма глубокой вытяжки; Г — для глубокой вытяжки; Н — для
нормальной вытяжки.
Способность стали к вытяжке оценивается величиной относительного удлинения
и глубиной выдавливания по Эриксену.
Кроме того, в зависимости от состояния поверхности качественная сталь под-
разделяется на четыре группы: I — особо высокой отделки поверхности; II — высо-
кой отделки поверхности; III — повышенной отделки поверхности; IV — нормаль-
ной отделки поверхности.
728
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
В табл. 288 приведены механические свойства тонколистовой качественной стали
по ГОСТу 914—56, а в табл. 289 — нормы испытаний на глубину выдавливания
этой стали.
В табл. 290—296 приведены данные по низкоуглеродистой стальной ленте хо-
лодной прокатки, широко применяемой в холодноштамповочном производстве.
В табл. 290 дана классификация стальной низкоуглеродистой холоднокатаной ленты
по механическим свойствам.
В табл. 291 приведены минимальные значения глубины выдавливания при
испытании стальной холоднокатаной ленты. В табл. 292—294 приведены размеры
и отклонения ленты по ширине, в табл. 295 — размеры по толщине, а в табл. 296 —
предельные отклонения стальной холоднокатаной ленты по толщине.
Таблица 288
Механические свойства тонколистовой качественной стали
Марка стали Группа вытяжки
ВГ Г и Н вг 1 г 1 н | вг 1 г 1 н
Временное сопро- тивление в кГ/мм2 Относительное удлинение д10 (не менее)
Холоднокатаные листы Горячекатаные листы
05 КП 26—36 26—38 33 32 30 30 29 27
08 КП 28—37 28—39 34 32 30 30 29 27
08 ПС )
28—40 28—42 32 30 28 28 27 25
10 КП J
10 30—42 30—44 30 29 28 27 26 24
15 КП 32—44 32—46 29 28 27 27 26 24
15, 20 кп 34—46 34—48 27 26 25 26 25 24
20 36—50 36—51 26 25 24 25 24 24
25 — 40—55 — 24 23 — 23 22
30 — 45—60 22 21 21 20
35 — 50-65 — 20 19 — 19 18
40 — 52—67 — — 18 17
45 — 55—70 — л — 16 — — 15
50 — 55—73 — — 14 — — 13
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
729
Таблица 289
Нормы испытаний на глубину выдавливания для тонколистовой
качественной стали в мм (не менее)
Глубина выдавливания в зависимости от марок стали и групп вытяжки
Толщина листа в мм 05 кп ) 08 кп 1 D г 08 пс ( 10 кп J 05 кп ) 08 кп 1 г 08 пс | * 10 кп J 05 кп ) 08 кп 1 08 пс ( н 10 кп ) 10 1 15 кп 15 > ВГ 20 кп 20 1 10 15 кп 15 20 кп 20 • г
0,5 9,0 8,4 8,0 8,0 7,6
0,6 9,4 8,9 8,5 8,4 7,8
0,7 9,7 9,2 8,9 8,6 8,0
0,8 10,0 9,5 9,3 8,8 8,2
0,9 10,3 9,9 9,6 9,0 8,4
1,0 10,5 10,1 9,9 9,2 8,6
1,1 10,8 10,4 10,2 Не испьг гывается
1,2 11,0 10,6 10,4 — —
1,3 11,2 10,8 10,6 — —
1,4 11,3 11,0 10,8 — —
1,5 11,5 11,2 11,0 — —
1,6 11,6 11,4 11,2 — —
1,7 11,8 11,6 11,4 — —
1,8 11,9 11,7 11,5 — —
1,9 12,0 11,8 11,7 — —
2,0 12,1 11,9 11,8 — —
Примечание. Для стали марки 15 кп, 15, 20 кп, 20 и 25 производится также
испытание загибом на 180° через оправку диаметром d= 0 при толщине листов до 2 мм
и d =z S (толщина листа) при толщине свыше 2 мм.
730
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
Таблица 290
Классификация стальной низкоуглеродистой холоднокатаной ленты
по механическим свойствам (цо ГОСТу 503—41)
Группа ленты по твердости Условное обозначение Предел проч- ности ав в кГ/мм2 Относительное удлинение б в %, не менее
Особо мягкая ОМ 28—40 30
Мягкая м 33—45 20
Полумягкая пм 38—50 10
Пониженной твердости пт 42—55 4
Твердая т 50—80 —
Таблица 291
Минимальные значения глубины выдавливания в мм при
испытании стальной низкоуглеродистой холоднокатаной ленты
Толщина ленты в мм Глубина выдавливания в зависимости от группы ленты по твердости и ее ширины Толщина ленты в мм Глубина выдавливания в зависимости от группы ленты по твердости и ее ширины
ОМ м ОМ м
90 мм 30— 50 мм 90 м м 30— 50 мм 90 мм 30— 50 мм 90 мм 30— 50 мм
0,20 7,5 5,2 6,8 4,2 0,80 9,6 6,9 8,7 5,9
0,25 7,7 5,3 7,0 4,3 0,90 9,8 7,1 9,0 6,1
0,30 8,0 5,5 7,2 4,5 1,00 10,0 7,3 9,2 6,2
0,35 8,2 5,7 7,4 4,7 1,20 10,5 7,7 9,6 6,7
0,40 8,5 5,9 7,7 4,8 1,40 10,9 8,1 10,0 7,1
0,45 8,6 6,1 7,8 5,0 1,60 11,1 8,5 10,4 7,4
0,50 8,8 6,2 7,9 5,1 1,80 11,5' 8,9 10,7 7,8
0,60 9,1 6,4 8,2 5,4 2,00 11,7 9,2 10,9 8,1
0,70 9,4 6,6 8,5 5,6
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
731
В табл. 297 даны механические свойства стальной холоднокатаной ленты кон-
струкционной стали (по ГОСТу 2284—43/56).
Лента конструкционной стали изготовляется толщиной: 0,10; 0,12; 0,15; 0,18;
0,20; 0,25; 0,28; 0,30 — 2,00 мм (через каждые 0,05 мм); 2,1—3,0 мм (через каждые
0,1 мм).
Лента изготовляется шириной: 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14; 15; 16; 18; 20; 22; 24; 25; 26;
28; 30; 32; 34; 35; 36; 38; 40—90 мм (через каждые Ъмм); 100—200 мм (через 10 мм).
В табл. 298 приведены допускаемые отклонения по ширине, а в табл. 299 —по
толщине ленты конструкционной стали.
В табл. 300 приведены механические свойства лент нержавеющей стали. Лента
поставляется шириной от 40 до 600 мм с градацией в 5 мм и толщиной от 0,20 до
2,0 мм. В табл. 301 даны допускаемые отклонения по ширине ленты нержавеющей
стали (по ГОСТу 4986—54).
В табл. 302 даны номинальные размеры и допускаемые отклонения по толщине
белой и черной листовой жести. В табл. 303 приведена ширина рулонной жести,
в табл. 304 — толщина белой рулонной жести горячего лужения.
Таблица 292
Ширина стальной низкоуглеродистой холоднокатаной ленты (в мм)
4 11 18 30 46 70 93 125 160 195 230 280
5 12 19 32 50 73 96 130 165 200 235 290
6 13 20 34 53 76 100 135 170 205 24'J 300
7 14 22 36 56 80 105 140 175 210 245
8 15 24 38 60 83 ПО 145 180 215 250
9 16 26 40 63 86 115 150 185 220 260
10 17 28 43 66 90 120 155 190 225 270
Таблица 292
Допускаемые отклонения по ширине для обрезной стальной
низкоуглеродистой холоднокатаной ленты в мм
Толщина в мм Отклонения для ленты нормаль- ной точности Н шириной Отклонения для ленты повышен- ной точности ВШ и В шириной
до 100 мм свыше 100 мм до 100 мм свыше 100 мм
0,05—0,50 —0,3 —0,5 —0,15 —0,25
0,55—1,0 —0,4 —0,6 —0,3 —0,4
Свыше 1,0 —0,6 —0,8 —0,4 —0,6
По требованию потребителя обрезную ленту проверяют на кривизну
(сабельность) по следующим допускам: для ленты шириной до 50 мм —
не более 3 мм на 1 м длины; для ленты шириной свыше 50 мм — не более
2 мм на 1 м длины.
732
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
Таблица 294
Допускаемые отклонения по ширине для необрезной стальной
низкоуглеродистой холоднокатаной ленты в мм
Отклонения для ленты шириной
до 50 мм 50—100 мм 100—200 мм свыше 200 мм
+2 —1 +3 —2 +4 —3 +6 —5
Необрезную ленту на сабельность не проверяют. Минимальный вес кругов ленты составляет: для ленты шириной свыше 80 мм не менее 40 кг » » » менее 80 мм из расчета 0,5 кг на 1 мм ширины Минимальный внутренний диаметр кругов ленты устанавливается: для ленты толщиной до 0,2 мм 150 мм » » » свыше 0,2 мм 300 мм По требованию потребителя лента толщиной свыше 2 мм может постав- ляться в полосах.
Таблица 295
Толщина стальной низкоуглеродистой холоднокатаной ленты в мм
0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,18 0,20 0,22 0,25 0,28 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0.85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 1,75 1,80 1,85 1,90 1,95 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6
Ленту толщиной менее 0,2 мм изготовляют только ОМ и М. Ленту тол- щиной свыше 2 мм по требованию потребителя- изготовляют промежуточной толщины, кратной 0,05 мм. .
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
733
Таблица 296
Допускаемые отклонения стальной низкоуглеродистой
холоднокатаной ленты по толщине
Толщина ленты в мм Отклонения в мм (—) Толщина ленты в мм Отклонения в мм (—)
для ленты нормаль- ной точ- ности Н для ленты повышен- ной точ- ности ВТ и В для ленты нормаль- ной точ- ности Н для ленты повышен- ной точ- ности ВТ и В
0,05—0,08 0,015 0,01 1,00—1,35 0,09 0,06
0,10—0,15 0,02 0,015 1,40—1,75 0,11 0,08
0,18—0,25 0,03 0,02 1,80—2,30 0,13 0,10
0,28—0,40 0,04 0,03 2,35—3,00 0,16 0,12
0,45—0,70 0,05 0,04 Свыше 3,00 0,20 0,16
0,75—0,95 0,07 0,05
Таблица 297
Механические свойства стальной холоднокатаной ленты
из качественной конструкционной стали
Марка стали Лента нагартованная Лента отожженная
Предел проч- ности при рас- тяжении ав в кГ/мм1 Относительнее удлинение дю в % (не менее) Предел проч- ности при рас- тяжении (Зв в кГ/мм1 Относительное удлинении дю в % (не менее)
15 45—80 3 32—50 22
20 50—85 2 32—55 20
25 55-90 2 35-60 18
30 65—95 2 40—60 16
35 65—95 2 40—65 16
40 65—100 2 45-70 15
45 70—105 1,5 45-70 15
50 75—110 1,5 45-75 13
55 75—110 1,5 45—75 12
60 75—115 1,0 45-75 12
65 75—115 1,0 45—75 10
70 75-115 1,0 45-75 10
734
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
Таблица 298
Допускаемые отклонения по ширине обрезной ленты
конструкционной стали (в мм)
Толщина ленты в мм Отклонения по ширине в зависимости от точности изготовления ленты (—)
Нормальная Повышенная
0,1—0,5 0,55—1,0 Свыше 1,0 0,3 0,4 0,6 0,2 0,3 V 0,4
Допускаемые отклонения по ширине необрезной ленты: шириной до 50 мм 211 q ЕП +3,0 свыше 50 мм _2 0
Допускаемые отклонения по толщине ленты
конструкционной стали в мм
Таблица 299
Толщина ленты в мм Отклонение в зависимости от точности изготовления ленты (—)
Нормальная Повышенная
0,10—0,15 0,02 0,015
0,18—0,25 0,03 0,02
0,28—0,40 0,04 0,03
0,45—0,70 0,05 0,04
0,75—0,95 0,07 0,05
1,00—1,35 0,09 0,06
1,40—1,75 0,11 0,08
1,80—2,30 0,13 0,10
2,40—3,00 0,16 0,12
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
735
Таблица 300
Механические свойства ленты нержавеющей стали
(ГОСТ 4986—54)
Марка стали Состояние поставки Предел прочности ав в кГ/мм- Относи- тельное удлине- ние дю * % Термическая обработка
не менее
1X13 2X13 3X13 Мягкая 40 50 50 21 20 20 Отжиг
0Х18Н9 Мягкая Пол уна гарто- ванная 54 75—95 45 25 Закалка с 1050—1080° С в воде Без термообработки
1Х18Н9 Мягкая Пол уна га рто- ванная Нагартованная Особо нагарто- ванная 54 80 100 115 35 20 13 8 Закалка с 1080—1180° С в воде Без термообработки То же
2X18Н9 Мягкая Пол у на га рто- ванная Нагар£О|£нная Особо нагарто- ванная 58 80 100 115 35 20 13 8 Закалка с 1120—1150° С в воде или на воздухе Без термообработки То же
1Х18Н9Т Мягкая 54 40 Закалка с 1050—1100° С в воде или на воздухе
Х18Н11Б Мягкая Нагартованная 54 100 40 13 Закалка с 1080—1130° С в воде или на воздухе Без термообработки
736
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
Продолжение табл. 300
Марка стали Состояние поставки Предел прочности °' в ИГ/мм* Относи- тельное удлинение в % Термическая обработка
не менее
Х13Н4Г9 Мягкая Полуна га рто- ванная Нагартованная Особо нагарто- ванная 60 80 100 115 40 20 15 8 Закалка с 1120—1150° С в воде Без термообработки То же »
Х23Н18 Мягкая 85 45 Закалка с 1100—1150° С в воде или на воздухе
Таблица 301
Допускаемые отклонения по ширине обрезной ленты
нержавеющей стали в мм
Толщина ленты в мм Отклонения по ширине ленты в мм
до 100 100—300 свыше 300
От 0,10 до 0,50 —0,3 —0,5 —0,6
Свыше 0,5 до 1,0 —0,4 —0,6 —0,8
Свыше 1,0 —0,6 —0,8 —1,0
Таблица 302
Номинальные размеры и допускаемые отклонения по толщине
белой и черной листовой жести (по ГОСТам 5343—54 и 1127—57)
Условное обозна- чение толщины (номер) Предельная толщина листов (в любом месте) в мм Отклонения по толщине в разных точках одного листа в мм
горячекатаного. х ол одн ок а та ного
25 0,22—0,27 0,04 0,02
28 0,25—0,31 0,04 0,02
32 0,28—0,34 0,04 0,02
36 0,31—0,39 0,05 0,03
40 0,36—0,44 0,08 0,03
45 0,41—0,49 0,08 0,03
50 0,45—0,55 0,10 0,03
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
737
Таблица 303
Жесть рулонная. Ширина лент
Сорт жести Ширина ленты в мм
Белая рулонная горячего лужения (ГОСТ 7530—61) 120, 137, 158, 170, 175, 180, 194, 220, 239, 252, 321, 332, 375 и 512
Белая рулонная электролитического лужения, лакированная (ЧМТУ 4818—54) 220, 239, 321, 356
Белая рулонная электролитического лужения (ЧМТУ 4818—54) 220, 239, 321, 356
Черная рулонная лакированная (ЧМТУ 3418—53) 93, 120, 175, 180, 220, 239, 314, 321
Таблица 304
Толщина белой рулонной жести горячего лужения (ГОСТ 7530—55)
Номер жести Толщина в мм в зависимости от марки жести Наибольшие отклонения по тол- щине в разных точках в зависи- мости от марки жести
ЖК ЖР ЖК ЖР
12 0,11—0,13 0,09—0,14
14 0,13—0,15 0,11—0,17
16 0,15—0,17 0,13—0,18
18 0,17—0,19 0,15—0,20 0,02 0,03
20 0,19—0,21 0,17—0,22
22 0,21—0,23 0,19—0,25
25 0,24—0,26 0,22—0,27
28 0,27—0,29 0,26—0,31
32 0,30—0,33 0,30—0,35 0,04
36 0,34—0,37 0,33—0,38 0,03 Z 0,04
24 Зак. 511
ГЛАВА II
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ
Материал, применяемый для изготовления холодноштампованных деталей, должен
соответствовать не только назначению и условиям работы, но и технологическим тре-
бованиям, вытекающим из характера и степени производимой деформации.
Технологические свойства металла определяются в основном его механическими
свойствами, зависящими, в свою очередь, от химического состава, структуры и вели-
чины зерна, термообработки, степени наклепа.
Для механических и технологических свойств холоднокатаных материалов,
применяемых в холодной штамповке, большое значение имеют степень наклепа при
холодной прокатке и характер термообработки.
Для характеристики технологических свойств материала наибольший интерес
представляют показатели пластичности, выраженные величиной относительного
сужения поперечного сечения при растяжении ф, или, еще лучше, равномерным от-
носительным сужением фв, а также соотношением между пределом текучести от
и пределом прочности ов. Для большинства металлов чем меньше отношение —
тем больше величина фв.
Приведем примерное разделение материалов на различные группы по пластич-
ности и упрочняемости:
1) малопластичные — весьма слабо упрочняющиеся, фв = 0,10—0,15 (средне-
углеродистые стали 35—50, сталь 12ХНМ и др.);
2) среднепластичные — слабо упрочняющиеся, фв = 0,15—0,20 (сталь 20—30,
хромоникелевые стали, наклепаный алюминий);
3) пластичные — средне упрочняющиеся, фв = 0,20—0,25 (малоуглеродистые
стали 08, 10, 15, латунь, отожженный алюминий);
4) высокопластичные — сильно упрочняющиеся, фв — 0,25—0,30 (сталь
1Х18Н9Т после закалки, отожженная медь, сплавы пермаллой и ковар, титановые
сплавы).
Большое влияние на технологические свойства и штампуемость стали оказы-
вают структурная форма углерода (вредное влияние структурно свободного цемен-
тита), величина и форма зерен феррита, состояние поверхности (отсутствие полос
сдвига при деформации). Последнее требование весьма существенно для металлов,
подвергаемых глубокой вытяжке, так как вследствие склонности к образованию
полос сдвига поверхность изделий получается дефектной, а в случае крупнозерни-
стой стали имеет вид так называемой «апельсинной корки». Установлено, что полосы
сдвига возникают у отожженной стали, имеющей при растяжении площадку теку-
чести. Полосы сдвига являются следствием того, что при деформировании в пределах
площадки текучести металл не упрочняется, что приводит к местным поверхностным
деформациям. Иногда поверхностные полосы сдвига являются результатом процесса
старения при длительном хранении металла после холодной прокатки.
УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ
739
Для автомобильных кузовов получила применение нестареющая (стабилизи-
рованная) сталь, раскисленная алюминием или титаном.
Для предупреждения поверхностного растрескивания и образования полос
сдвига или «апельсинной корки» тонколистовая сталь подвергается дрессировке
(поверхностному наклепу с обжатием около 2%) путем холодной прокатки листов
на специальных многовалковых станах.
Как показывает опыт, предварительная холодная прокатка листов не только
предотвращает появление полос сдвига, но и повышает вытяжные свойства металла
От полос сдвига следует отличать линии Чернова, или линии скольжения.
В отношении структуры и величины зерна к тонколистовой стали для глубокой
вытяжки предъявляются требования небольшой величины и равномерности зерен
(для стали толщиной до 2 мм —26—37 мк, для стали толщиной свыше 3 мм —37—
52 мк при соотношении осей зерен до 1,4—1,5), отсутствия полосчатой структуры,
структурно свободного цементита, неметаллических включений и т. п.
В табл. 305 приведены примеры технологического применения листовой стали
и соответствующие механические характеристики [96].
Таблица 305
Примеры технологического применения листовой стали
и механические характеристики
Применение Предел проч- ности &в в кГ/мм2 (не более) Относител ь- ное удлине- ние дю в % (не менее) Твердость HRB (не более) Глубина выдавли- вания в мм (не менее)
Вырубка плоских деталей 65 1—5 84—96 6—7
Вырубка, простая гибка под углом 90° поперек волокон с боль- шим радиусом закругления r>2S 50 4—14 75—85 7—8
Неглубокая вытяжка и формов- ка. Гибка на 180° поперек воло- кон или на 90° вдоль волокон с ра- диусом закругления r^0,5S 42 13—27 64—74 8—9
Глубокая вытяжка (допустимы линии сдвига). Гибка на 180° во всех направлениях с радиусом закругления r<0,5S 37 24—36 52—64 9—10
Глубокая вытяжка (с незначи- тельными линиями сдвига). Гибка на 180° во всех направлениях с радиусом закругления r<0,5S 33 33—45 38—52 10—12
В табл. 306 приведены требования, предъявляемые к листовой стали для основ-
ных деталей автомобильного производства (ГАЗ). Необходимо указать, что относи-
тельное удлинение не является правильной характеристикой пластичности металла
и пригодности его к глубокой вытяжке. Более показательна величина равномерного
относительного сужения фв, соответствующая моменту потери устойчивости пласти-
ческой деформации и образованию шейки.
* •
740
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Таблица 306
Основные требования к листовой стали для деталей автомобиля
Применение Отноше- ат ние % Относи- тельное удлинение 010 в % Твердость HRB Глубина выдавли- вания
Детали кузова, требующие глубокой вытяжки (передняя панель, крылья и т. п.) <0,6 >50 <38 Выше, чем по ГОСТу, на 0,7— 1,0 мм
Детали кузова, не требую- щие глубокой вытяжки (две- ри и т. п.) 0,65 45 40 Выше, чем по ГОСТу, на 0,5— 0,7 мм
Детали глубокой вытяжки, допускающие небольшие де- фекты поверхности 0,70 40 40 По ГОСТу
Экспериментально установлено, что при вытяжке в штампах с вытяжными реб-
рами хорошо штампуемая сталь должна иметь следующие характеристики: истин-
ный предел прочности об ист= 42—50 кГ/мм*\ равномерное относительное сужение
фв = 20—25%.
При рассмотрении процесса вытяжки (раздел первый) была показана необхо-
димость различия технологических способов вытяжки по виду напряженного состоя-
ния деформируемой части заготовки, в связи с чем в разных случаях следует приме-
нять металл с разными механическими свойствами или в различном состоянии.
При вытяжке цилиндрических или коробчатых деталей необходимо максимально
уменьшить сопротивление плоского фланца деформированию, для чего следует при-
менить отожженный или нормализованный металл пониженной прочности, а также
уменьшить трение между заготовкой, матрицей и складкодержателем.
При вытяжке сферических или сложной формы деталей вштампах с вы-
тяжными ребрами для сохранения прочности опасного сечения при зна-
чительном увеличении растягивающих напряжений следует применить металл по-
вышенной прочности и упрочняемости при достаточно высокой пластичности.
Для малоуглеродистой стали 08—10 это может быть достигнуто путем соответ-
ствующей термической обработки заготовок (закалка при 860—900° С, отпуск при
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА
Из всех методов определения механических свойств металла наилучшие резуль-
таты дает испытание на растяжение, которое позволяет определить такие характе-
ристики сопротивления деформации, как предел текучести, истинное сопротивление
разрыву (от, ов, висТ) и показатели пластичности — относительное удлинение и
относительное поперечное сужение (б и ф). Зависимость между напряжением и де-
формацией наиболее правильно выражается диаграммой истинных напряжений в ко-
ординатах: истинные напряжения — относительное поперечное сужение (аист —ф).
Однако испытание на растяжение тонких листовых металлов значительно труд-
нее испытания круглых образцов. Результаты испытания тонких листовых материа-
лов менее точны ввиду того, что.в тонких плоских образцах значительной ширины
меняется характер разрушения образца с искажением размеров и формы шейки по
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 741
сравнению с круглыми образцами, а также затруднен точный обмер шейки вследствие
искажения ее формы и характера разрыва. Таким образом, получается значительное
расхождение между результатами испытания круглых и плоских образцов.
Следовательно, испытание на растяжение тонкого листового металла зачастую
дает недостаточно точные значения вист и ф, являющихся наиболее важными характе-
ристиками пластической деформации.
Поэтому оценку пластических (вытяжных) свойств листового металла произ-
водят комплексно:
1) по результатам механических испытаний;
2) по структуре и величине зерна;
3) по дополнительной оценке — отсутствию полос сдвига на поверхности дефор-
мированного образца.
Вследствие трудностей испытания на растяжение тонколистовых металлов был
предложен метод определения механических характеристик тонких листовых мате-
риалов путем вырубки круглой тонкой пластинки между пуансоном и матрицей и
последующего пересчета показаталей.
Недостатком данного метода является практическая невозможность получить
при вырубке деформации чистого среза, так как при наличии даже минимального
зазора между пуансоном и матрицей неизбежны деформации изгиба и растяжения
материала, а при отсутствии зазора—деформации вдавливания пуансона в металл.
Автором установлено, что показатель наибольшей пластичности металла при
растяжении может быть выражен не только через относительное сужение ф, но
также и через численно равное ему наибольшее относительное уд-
линение шейки, отнесенное к окончательной длине
ф = е' = 8 при dlQ -> 0.
Предложен также метод определения этой характеристики для тонколистовых
металлов путем экстраполирования результатов испытания на растяжение [236].
Местная пластическая деформация тонколистовых металлов может быть также
выражена величиной истинного удлинения или сдвига, подсчитанного по методу на-
катанных сетою
Вследствие трудности точного определения механических свойств тонких ли-
стовых металлов испытанием на растяжение получили распространение различные
способы технологических испытаний или проб.
Технологические -пробы или испытания предназначены для выявления способ-
ности металла подвергаться деформациям, аналогичным тем, которые металл пре-
терпевает при его обработке (штамповке).
В табл. 307 приведены основные способы технологических испытаний (проб)
листового металла с целью выявления пригодности его для гибочных работ, схемы
которых показаны на рис. 617—622. Некоторые из этих технологических испытаний
включены в ГОСТы.
Таблица 307
Способы технологических испытаний листового металла
с целью определения пригодности для гибочных работ
Способ испытания Сущность испытания и область применения
Испытание (проба) на загиб по ОСТу 1683 Испытание состоит в загибе образцов вокруг пуансона определенной толщины или до сопри- косновения сторон. Диаметр оправки-пуансона указан в ГОСТе на листовые металлы. Выявляет- ся пригодность металла к пластическим дефор- мациям. Для тонколистовой стали является приемочным испытанием
742
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Продолжение табл. 307
Способ испытания Сущность испытания и область применения
Испытание (проба) на пере- гиб по ОСТу 1688 и ГОСТу 1579—63 (рис. 617) Испытание состоит в повторяющихся изгибах полоски листового металла, зажатой в губки тисков. Изгиб производится на 90° попеременно в правую и левую сторону до излома или до числа перегибов, указанного в технических условиях. Число перегибов отсчитывается счетчиком. При- меняется для тонколистовых металлов при S<2 мм
Испытание на чистый из- гиб по Вольтеру [186] Испытание основано на изгибе посредством изгибающих моментов. Прибор Вольтера позво- ляет установить минимально возможный радиус гибки для листовых материалов разной, толщи- ны. Записывающее устройство чертит кривые изгибающего момента в зависимости от отноше- ния-^-
Испытание на изгиб по Гюту (рис. 618) Испытание производится пуансоном с пере- менным по длине ребра радиусом закругления (до нуля). Применяется для определения допу- стимого радиуса изгиба. Для испытания мате- риалов различной толщины пуансон смещается в продольном направлении на величину 20S
Испытание (проба) на из- гиб трапециевидного образца (рис. 619) Изгибается поставленный на ребро в штампе трапециевидный образец 1. С узкой стороны образец изгибается значительно сильнее и может дать трещину
Испытание на загиб угла прибором «Flex» (рис. 620) Прибор устанавливается полкой / на лист так, чтобы угловой конец листа вошел в про- резь планки 2 (рис. 620, а). Поворотом скобы 3 угол листа загибается на 60° до положения, указанного на рис. 620, б. Упругое смещение пластины 1 отмечается индикатором 4. Прибор снабжается таблицами упругих отклонений для различных материалов и толщин
Испытание на пружинение при гибке по Элеру (рис. 621) Производится изгиб полосы /, установленной в паз поворотно-сменного пуансона с заданным г отношением -д. По шкале 3 отсчитывается угол О f пружинения при данном отношении . При- меняется для материалов толщиной до 1 мм. Реко- мендуется каждому штамповочному цеху. Резуль- таты испытания стали 08 приведены на рис. 622
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 743
Продолжение табл. 307
Способ испытания Сущность испытания и область применения
Проба на двойной кровель- ный замок по ССТу 1697 Жестяницкими методами изготовляется сое- динение в замок и загибается в поперечном на- правлении. Применяется для контроля жести, идущей на изготовление коробок, банок и дру- гих жестяницких изделий
Признаком годности образца, выдержавшего испытание, является отсутствие
излома, трещин, надрывов и расслоений. Выполненные автором работы показывают,
что можно не только дать качественную оценку пригодности металла, но и вычислить
величину деформации при любом отношении
а)
Рис. 617. Испытание (проба) на перегиб: а — схема испытания; б — после-
довательность перегибов
Для сравнительной оценки пластичности и вытяжных свойств листовых металлов
применяются различные способы технологических испытаний, приведенные
в табл. 308 и на рис. 623—625.
Наиболее распространенным методом технологического испытания тонких ли-
стовых металлов является испытание на глубину выдавливания сферической лунки
на приборе ПТЛ (по Эриксену), узаконенное ГОСТом 914—56 как основной вид испы-
таний для ряда тонколистовых металлов: жести, декапированной стали, стальной
холоднокатаной ленты, тонколистовой качественной стали и др.
744
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Рис. 619. Схема испытания на изгиб трапециевид-
ного образца
Рис. 620. Прибор «Flex» для испытания на за-
гиб угла
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 745
Рис. 622. Результаты испытания на пружинение ста-
ли 08 толщиной 0,75 мм в зависимости от радиуса
и угла изгиба
746
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Рис. 623. Схемы испытаний на глубину выдавливания и вытяжку колпачка
Рис 624. Схема испытания на продавливание полоски
(растяжение с изгибом)
Рис. 625. Ручной прибор Эриксена для испытания на глубину
выдавливания сферической лунки
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 747
Таблица 308
Способы технологических испытаний листового металла
для выявления пригодности к глубокой вытяжке
Способ испытания Сущность испытания и область применения
I. Напряженное состояние — двухосное растяжение (при вытяжке нецилиндрических и несимметричных деталей в штампах с вытяжными ребрами)
Испытание на глубину вы- давливания сферической лун- ки на ручном приборе типа ПТЛ (Эриксена) (рис. 623, а) Испытывается зажатый образец на выдавли- вание лунки пуансоном со сферическим нако- нечником. Применяется для листовой стали и цветных металлов толщиной до 2 мм
Испытание на глубину вы- давливания сферической лун- ки на гидравлическом прибо- ре Олсена (рис. 623, б) Испытание аналогично предыдущему. Жест- кий пуансон приводится в действие поршнем. Может быть использован для испытания непо- средственно жидкостью
Испытание на глубину вы- давливания лунки жидкостью по методу Джовиньо Испытание аналогично предыдущему. Пре- имущества: равномерное гидростатическое дав- ление жидкости и отсутствие трения
Испытание на глубину вы- давливания сферической лун- ки и другие испытания на машине МТЛ-10Г Испытание на выдавливание сферической лунки по ГОСТу 10510—63, аналогично преды- дущему. Кроме того, возможны другие испыта- ния: на вытяжку цилиндрического колпачка и отбортовку отверстия (см. ниже). Наиболее со- вершенная машина
Гидравлическое испытание на выдавливание сферической лунки по методу Института машиноведения АН СССР [116] Испытание листовых металлов в условиях динамического нагружения при большой ско- рости приложения нагрузки, производимое на вертикальном копре
II. Напряженное состояние — растяжение и сжатие 1 (во фланце плоской заготовки при вытяжке цилиндрических или коробчатых деталей с вертикальными стенками)
Испытание на вытяжку ци- линдрического колпака по АЕГ (рис. 623, в) [186] Испытание моделирует процесс цилиндричес- кой вытяжки и определяет допустимый коэффи- циент вытяжки
Испытание на вытяжку ци- линдрического колпачка уда- ром с последующей раздачей кромки [186] Этот способ моделирует вытяжку на падаю щих молотах или фрикционных прессах. Разда ча кромки производится на особом приспособле- нии
748
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Продолжение табл. 308
Способ испытания Сущность испытания и область применения
Испытание на вытяжку ци- линдрического колпачка по методу Института пластичес- кой обработки металлов (ГДР, Цвикау) [116] Испытания производятся на специальном при- боре ТЦП, представляющим собой пресс трой- ного действия. За один рабочий ход прибора производятся следующие операции: 1) выруб- ка круглого образца и прижим к матрице; 2) вытяжка стаканчика диаметром 30 мм\ 3) зажим кромки специальным радиусным при- жимом; 4) вытяжка до отрыва дна стаканчика Определяется запас прочности металла
Испытание на разбортовку отверстия по Зибелю и Помпу [186] Производится отбортовка отверстия в зажа- той заготовке цилиндрическим пуансоном. Оценка качества металла производится по глу- бине выпуклости и расширению отверстия.
Испытание на продавлива- ние полосы по Зибелю (рас- тяжение с изгибом, рис. 624) Надрезанный образец зажимается прижи- мом 2 с прямоугольным отверстием и продавли- вается в прорезь матрицы / полукруглым пуан- соном 3 до разрыва. Определяется глубина вы- давливания и измеряется продольное удлине- ние разорванной полоски. Этот метод модели- рует деформацию в опасном сечении
Характеристикой пластичности металла и способности его к вытяжке служит
глубина выдавленной лунки к моменту образования трещины и уменьшение усилия
выдавливания. Одновременно рассматриваются форма разрыва и поверхность мате-
риала в вершине сферической лунки.
Хороший доброкачественный металл должен давать:
1) глубину вытяжки не ниже норм, указанных в соответствующих стандартах
(табл. 309);
2) разрыв колпачка по окружности, иначе разрыв указывает на наличие полос-
чатой структуры или дефектов прокатки;
3) чистую гладкую поверхность колпачка, что характеризует мелкозернистую
структуру металла.
Шероховатая поверхность колпачка свидетельствует о крупнозернистой струк-
туре.
Испытания на выдавливание (вытяжку) сферической лунки стандартизованы
новым ГОСТом 10510—63 и предназначены для листового проката и ленты из черных
и цветных металлов толщиной от 0,1 до 2,0 мм.
Критерием окончания испытания считается не визуальное установление момента
образования трещины на образце, а момент уменьшения усилия выдавливания.
Допускается использование квадратных, круглых или полосовых образцов.
Для испытания применяют один из четырех сменных комплектов матриц, при-
жимных колец и пуансонов (табл. 310). При применении различных комплектов
матриц и пуансонов получается различная глубина выдавленных лунок.
Обычно испытания производятся на образцах шириной 90 мм. Другие образцу
применяются в случае узкой ленты-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 749
Таблица 309
Глубина выдавливания (в мм)
Наименование материала Глубина выдавливания в зависимости от толщины материала в мм
0,2 0,4 0,6 0.8 1,0 1,2 1,4 1,6 1.8 2,0
Латунь для глу- бокой вытяжки 12,8 13,5 13,8 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,7
Латунь обычного качества н.з 12,2 12,7 13,0 13,3 13,5 13,7 13,8 14,1 14,3
Медь листовая 9,6 10,5 11,1 11,4 11,8 12,1 12,3 12,6 12,8 13,0
Стальная лента для глубокой вы- тяжки 8,6 9,5 10,1 10,6 н,о 11,4 11,8 12,1 12,3 12,6
Алюминий листо- вой 7,6 8,7 9,2 9,5 9,9 10,2 10,7 11,1 11,2 11,7
Сталь листовая для глубокой вы- тяжки 7,3 8,3 8,9 9,5 10,1 10,6 10,9 11,3 11,7 12,2
Сталь декапиро- ванная 6,6 7,8 8,6 9,2 9,7 10,2 10,6 11,1 11,4 11,8
Жесть белая 6,2 7,5 8,3 8,9 9,5 9,9 10,3 10,8 11,2 11,6
Цинк 5,2 6,5 7,3 7,8 8,1 8,3 8,4 8,5 8,6 8,6
Ручной прибор для испытания на глубину выдавливания изображен на рис. 625.
Штурвал, расположенный справа, служит для прижима заготовки к вытяжному
кольцу и для последующей вы- тяжки. Образец зажимается наружным шпинделем, внутри которого поме- Основные размеры сменных комплектов (в . Таблица 310 мм)
щен второй резьбовой шпиндель, служащий для вытягивания лунки. Ширина образца Диаметр Диаметр
Разъединение и соединение шпин- делей производятся посредством (ленты) матрицы пуансона
>90 27 20
винта. Штурвал снабжен барабаном с микрометрической шкалой, по ко-
торой определяется глубина лунки с точностью до 0,01 мм. >50 >30 17 И 14 8
С противоположной стороны
прибора укреплено зеркальце для наблюдения за возникновением раз- >15 5 3
рыва образца, после чего должно
быть прекращено дальнейшее выдавливание. Более поздние приборы ПТЛ
снабжены силоизмерителем до 6 tn с индикатором.
Новым более совершенным устройством является машина для испытания листо-
вого металла МТЛ-10Г, выпускаемая отечественной промышленностью (рис. 626).
Эта машина предназначена для технологических испытаний листового металла на
750
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Рис. 626. Машина МТЛ-10Г для испы-
тания на вытяжку сферической лунки
и цилиндрического стаканчика
Рис. 627. Сопоставление величины деформаций при испытании на вытяжку
колпачка (8r, 8f, 8S) и на выдавливание лунки (8r, 8j, 8S)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 751
выдавливание сферической лунки по ГОСТу 10510—63, а также для вытяжки цилин-
дрического стаканчика и отбортовки отверстия.
Машина имеет электрогидравлический привод.
Измерение усилий прижима и выдавливания производится по манометрам. Глу-
бина выдавливания (вытяжки) отсчитывается по индикатору с точностью до 0,1 мм.
Момент разрыва образца фиксируется автоматически по падению усилия.
Кроме того, на машине предусмотрена возможность наблюдения за образцом
при помощи микроскопа.
Наибольшая испытательная нагрузка — 10 тс. Наибольшее усилие прижима —
2 тс.
Иногда встречаются указания на недостаточную пригодность испытания по
Эриксену для оценки вытяжных свойств листового металла вследствие разницы
в характере деформаций при обычной вытяжке в штампах и при выдавливании лунки
на приборе Эриксена и аналогичных установках.
Необходимо внести ясность в этот вопрос.
Испытание на выдавливание сферической лунки происходит при двустороннем
растяжении и сопровождается сильным утонением материала в центральной части
заготовки. Аналогичный характер деформации имеем при вытяжке сферических, пара-
болических, конических и других деталей, при гидравлической вытяжке, а также
при вытяжке деталей сложной формы в штампах с вытяжными ребрами. В том и дру-
гом случае схемы напряженно-деформированного состояния в опасном . сечении
(месте возможного разрыва) аналогичны.
Следовательно, для данных случаев вытяжки испытание на выдавливание лунки
сравнительно хорошо моделирует процесс вытяжки и дает достаточно правильную
оценку вытяжных свойств металла.
При обычной вытяжке цилиндрических деталей напряженно-деформированное
состояние металла во фланце характеризуется наличием тангенциального сжатия и
радиального растяжения, причем первое достигает наибольшего значения у края
заготовки, а второе — на вытяжных кромках матрицы.
В данном случае более правильные результаты дает испытание на вытяжку
цилиндрического колпачка, наиболее соответствующее условиям операции вытяжки
в штампах. Испытание заключается в пробных вытяжках цилиндрических колпачков
из круглых заготовок, измерении давления и определении предельной степени вы-
„ D d
тяжки л — -^-или т = -q > ПРИ которой происходит разрыв колпачка. Определение
предельного диаметра заготовки и предельной степени вытяжки может быть произ-
ведено путем интерполяции по результатам испытания трех образцов, если известен
предел прочности металла из испытаний на растяжение [186].
На рис. 627 показано сопоставление величин деформаций (см. стр. 131) при испы-
тании на глубокую вытяжку (sr, 8/, 8S) и на выдавливание (еr, е^, 8S) [186]. Из этого
сопоставления видно, что в случае вытяжки цилиндрических изделий испытание на
выдавливание лунки по Эриксену не соответствует характеру деформаций при вы-
тяжке и не может дать правильной оценки вытяжных свойств металла.
Испытание на вытяжку колпачка может быть выполнено на той же машине
МТ Л-ЮГ.
752
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
СТЕПЕНИ, КВАДРАТНЫЕ КОРНИ, ДЛИНЫ ОКРУЖНОСТИ,
ПЛОЩАДИ КРУГА
п п2 V п ЯП ЯП2 4
0 0 0,0000 0,000 0,0000
1 1 1,0000 3,142 0,7854
2 4 1,4142 6,283 3,1416
3 9 1,7321 9,425 7,0686
4 16 2,0000 12,57 12,566
5 25 2,2361 15,71 19,635
6 36 2,4495 18,85 28,274
7 49 2,6458 21,99 38,485
8 64 2,8284 25,13 50,266
9 81 3,0000 28,27 63,617
10 100 3,1623 31,42 78,540
11 121 3,3166 34,56 95,033
12 144 3,4641 37,70 113,10
13 169 3,6056 40,84 132,73
14 196 3,7417 43,98 153,94
15 225 3,8730 47,12 176,72
16 256 4,0000 50,27 201,06
17 289 4,1231 53,41 226,98
18 324 4,2426 56,55 254,47
19 361 4,3589 59,69 283,53
20 400 4,4721 62,83 314,16
21 441 4,5826 65,97 346,36
22 484 4,6904 69,12 380,13
23 529 4,7958 72,26 415,48
24 576 4,8990 75,40 452,39
25 625 5,0000 78,54 490,87
26 676 5,0990 81,68 530,93
27 729 5,1962 84,82 572,55
28 784 5,2915 87,97 615,75
29 841 5,3852 91,11 660,52
30 900 5,4772 94,25 706,86
31 961 5,5678 97,39 754,77
32 1 024 5,6569 100,53 804,25
33 1 089 5,7446 103,67 855,30
34 1 156 5,8310 106,81 907,92
35 1 225 5,9161 109,95 962,11
36 1.296 6,0000 113,09 1 017,88
37 1 369 6,0828 116,24 1 075,21
38 1 444 6,1644 119,38 1 134,11
39 1 521 6,2450 122,52 1 194,59
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
753
Продолжение пр и лож.
п п2 V п ЯП пп'г 4
40 1 600 6,3246 125,66 1 256,64
41 1 681 6,4031 128,81 1 320,25
42 1 764 6,4807 131,95 1 385,44
43 1 849 6,5574 135,09 1 452,20
44 1 936 6,6332 138,23 1 520,53
45 2 025 6,7082 141,37 1 590,43
46 2 116 6,7823 144,51 1 661,90
47 2 209 6,8557 147,65 1 734,94
48 2 304 6,9282 150,80 1 809,56
49 2 401 7,0000 153,94 1 885,74
50 2 500 7,0711 157,08 1 963,50
51 2 601 7,1414 ' 160,22 2 042,82
52 2 704 7,2111 163,36 2 123,72
53 2 809 7,2801 166,50 2 206,18
54 2 916 7,3485 169,65 2 290,22
55 3 025 7,4162 172,79 2 375,83
56 3 136 7,4833 175,93 2 463,01
57 3 249 7,5498 179,07 2 551,76
58 3 364 7,6158 182,21 2 642,08
59 3 481 7,6811 185,35 2 733,97
60 3 600 7,7460 188,50 2 827,43
61 3 721 7,8102 191,64 2 922,47
62 3 844 7,8740 194,78 3 019,07
63 3 969 7,9373 197,92 3 117,25
64 4 096 8,0000 201,06 3 216,99
65 4 225 8,0623 204,20 3 318,31
66 4 356 8,1240 207,35 3 421,19
67 .4 489 8,1854 210,49 3 525,65
68 4 624 8,2462 213,63 3 631,68
69 4 761 8,3066 216,77 3 739,28
70 4 900 8,3666 219,91 3 848,45
71 5 041 8,4261 223,05 3 959,19
72 5 184 8,4853 226,19 4 071,50
73 5 329 8,5440 229,34 4 185,39
74 5 476 8,6023 232,48 4 300,84
75 5 625 8,6603 235,62 4 417,86
76 5 776 8,7178 238,76 4 536,46
77 5 929 8,7750 241,90 4 656,63
78 •6 084 8,8318 245,04 4 778,36
79 6 241 8,8882 248Д9 4 901,67
80 ; 6 400 8,9443 , 251,33 5 026,55
81 6 561 ; 9,0000 254,47 ! 5 153,00
82 6 724 ; 9,0554 I 257,61 5 281,02
< 83 ; 6 889 .9,1104 j 260,75 5 410,61
<84^ ! \ 7 056 <;&,1652 ! 263,89 5 541,77
24 Зак. 511
754
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п л2 V п пп лл2 4
85 7 225 9,2195 267,04 5 674,50
86 7 396 9,2736 270,18 5 808,80
87 7 569 9,3274 273,32 5 944,68
88 7 744 9,3808 276,46 6 082,12
89 ' 7 921 9,4340 279,60 6 221,14
90 8 100 9,4868 282,74 6 361,73
91 8 281 9,5394 285,88 6 503,88
92 8 464 9,5917 289,03 6 647,61
93 8 649 9,6437 292,17 6 792,91
94 8 836 9,6954 295,31 6 939,78
95 9 025 9,7468 298,45 7 088,22
96 9 216 9,7980 301.59 7 238,23
97 9 409 9,8489 304,73 7 389,81
98 9 604 9,8995 307,88 7 542,96
99 9 801 9,9499 311,02 7 697,69
100 10 000 10,0000 314,16 7 853,98
101 10 201 10,0499 317,30 8 011,85
102 10 404 10,0995 320,44 . 8 171,28
103 10 609 10,1489 323,58 8 332,29
104 10 816 10,1980 326,73 8 494,87
105 11 025 10.2470 329,87 8 659,01
106 11 236 10,2956 333,01 8 824,73
107 11 449 10,3441 336,15 8 992,02
108 11 664 10,3923 339,29 9 160,88
109 11 881 10,4403 342,43 9 331,32
НО 12 100 10,4881 345,58 9 503,32
111 12 321 10,5357 348,72 9 676,89
112 12 544 10,5830 351,86 9 852,03
113 12 769 10,6301 355,00 10 028,7
114 12 996 10,6771 358,14 10 207,0
115 13 225 10,7238 361,28 10 386,9
116 13 456 10,7703 364,42 10 568,3
117 13 689 10,8167 367,57 10 751,3
118 13 924 10,8628 370,71 10 935,9
119 14 161 10,9087 373,85 И 122,0
120 14 400 10,9545 376,99 11 309,7
121 14 641 11,0000 380,13 И 499,0
122 14 884 11,0454 383,27 11 689,9
123 15 129 11,0905 386,42 11 882,3
124 15 376 11,1355 389,56 12 076,3
125 15 625 11,1803 392,70 12 271,8
126 15 876 11,2250 395,84 12 469,0
127 16 129 11,2694 398,98 12 667,7
128 16 384 11,3137 402,12 12 868,0
129 16 641 11,3578* 405,27 13 069,8
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
755
Продолжение прилож.
п л’ V п лл ЛЛл 4
130 16 900 11,4018 408,41 13 273,2
131 17 161 11,4455 411,55 13 478,2
132 17 424 11,4891 414,69 13 684,8
133 17 689 11,5326 417,83 13 892,9
134 17 956 11,5758 420,97 14 102,6
135 18 225 11,6190 424,12 14 318,9
136 18 496 11,6619 427,26 14 526,7
137 18 769 11,7047 430,40 14 741,1
138 19 044 11,7473 433,54 14 957,1
.139 19 321 11,7898 436,68 15 174,7
140 19 600 11,8322 439,82 15 393,8
141 19 881 11,8743 442,96 15 614,5
142 20 164 11,9164 446,11 15 836,8
143 20 449 • 11,9583 449,25 16 060,6
144 20 736 12,0000 452,39 16 286,0
145 21 025 12,0416 455,53 16 513,0
146 21 316 12,0830 458,67 16 741,5
147 21 609 12,1244 461,81 16 971,7
148 21 904 12,1655 464,96 17 203,4
149 22 201 12,2066 468,10 17 436,6
150 22 500 12,2474 471,24 17 671,5
151 22 801 12,2882 474,38 17 907,9
152 23 104 12,3288 477,52 18 145,8
153 23 409 12,3693 480,66 18 385,4
154 23 716 12,4097 483,81 18 626,5
155 24 025 12,4499 486,95 18 869,2
156 24 336 12,4900 490,09 19 113,4
157 24 649 12,5300 493,23 19 359,3
158 24 964 12,5698 496,37 19 606,7
159 25 281 12,6095 499,51 19 855,7
160 25 600 12,6491 502,65 20 106,2
161 25 921 12,6886 505,80 20 358,3
162 26 244 12,7279 508,94 20 612,0
163 26 569 12,7671 512,08 20 867,2
164 26 896 12,8062 515,22 21 124,1
165 27 225 12,8452 518,36 21 382,5
166 27 556 12,8841 521,50 21 642,4
167 27 889 12,9228 524,65 21 904,0
168 28 224 12,9615 527,79 22 167,1
169 28 561 13,0000 530,93 22 431,8
170 28 900 13,0384 534,07 22 698,0
171 29 241 13,0767 537,21 22 965,8
172 29 584 13,1149 540,35 23 235,2
173 29 929 13,1529 543,50 23 506,2
174 30 276 13,1909 546,64 23 778,7
756
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п я2 V п лл ля2
175 30 625 13,2288 549,78 24 052,8
176 30 976 13,2665 552,92 24 328,5
177 • 31 329 13,3041 556,06 24 605,7
178 31 684 13,3417 559,20 24 884,6
179 32 041 13,3791 562,35 25 164,9
180 32 400 13,4164 565,49 25 446,9
181 32 761 13,4536 568,63 25 730,4
182 33 124 13,4907 571,77 26 015,5
183 33 489 13,5277 574,91 26 302,2
184 33 856 13,5647 578,05 26 590,4
185 34 225 13,6015 581,19 26 880,3
186 34 596 13,6382 584,34 27 171,6
187 34 969 13,6748 587,48 27 464,6
188 35 344 13,7113 • 590,62 27 759,1
189 35 721 13,7477 593,76 28 055,2
190 36 100 13,7840 596,90 28 352,9
191 36 481 13,8203 600,04 28 652,1
192 36 864 13,8564 603,19 28 952,9
193 37 249 13,8924 606,33 29 255,3
194 37 636 13,9284 609,47 29 559,2
195 38 025 13,9642 612,61 29 864,8
196 38 416 14,0000 615,75 30 171,9
197 38 809 14,0357 618,89 30 480,5
198 39 204 14,0712 622,04 30 790,7
199 39 601 14,1067 625,18 31 102,6
200. 40 000 14,1421 628,32 31 415,9
201 40 401 14,1774 631,46 31 730,9
202 40 804 14,2127 634,60 32 047,4
203 41 209 14,2478 637,74 32 365,5
' 204 41 61*6 14,2829 640,88 32 685,1
205 42 025 14,3178 644,03 33 006,4
206 42 436 14,3527 647,17 33 329,2
207 42 849 14,3875 650,31 33 653,5
208 43 264 14,4222 653,45 33 979,5
209 43 681 14,4568 656,59 34 307,0
210 44 100 14,4914 659,73 34 636,1
211 44 521 14,5258 662,88 34 966,7 t
212 44 944 14,5602 666,02 35 298,9
213 45 369 14,5945 669,16 35 632,7 ;
214 45 796 14,6287 672,30 35 968,1 ;
215 46 225 14,6629 675,44 36 305,0 '
216 46 656 14,6969 678,58 36 643,5 г
217 47 089 14,7309 681,73 36 983,6
218 1 47 524 14,7648 684,87 37 325,3 1
219 i 47 961 14,7986 • 688,01 37 668,5 I
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
757
Продолжение при лож
п п2 у4 п тиг лп2 4
220 48 400 14,8324 691,15 38 013,3
221 48 841 14,8661 694,29 38 359,6
222 49 284 14,8997 697,43 38 707,6
223 49 729 14,9332 700,58 39 057,1
224 50 176 14,9666 703,72 39 408,1
225 50 625 15,0000 706,86 39 760,8
226 51 076 15,0333 710,00 40 115,0
227 51 529 15,0665 713,14 40 470,8
228 51 984 15,0997 716,28 40 828,1
229 52 441 15,1327 719,42 41 187,1
230 52 900 15,1658 722,57 41 547,6
231 53 361 15,1987 725,71 41 909,6
232 53 824 15,2315 728,85 42 273,3
233 54 289 15,2643 731,99 42 638,5
234 54 756 15,2971 735,13 43 005,3
235 55 225 15,3297 738,27 43 373,6
236 55 696 15,3623 741,42 43 743,5
237 56 169 15,3948 744,56 44 115,0
238 56 644 15,4272 747,70 44 488,1
239 57 121 15,4596 750,84 44 862,7
240 57 600 15,4919 753,98 45 238,9
241 58 081 15,5242 757,12 45 616,7
242 58 564 15,5563 760,27 45 996,1
243 59 049 15,5885 763,41 46 377,0
244 59 536 15,6205 766,55 46 759,5
245 60 025 15,6525 769,69 47 143,5
246 60 516 15,6844 772,83 47 529,2
247 61 009 15,7162 775,97 47 916,4
248 61 504 15,7480 779,11 48 305,1
249 62 001 15,7797 782,26 48 695,5
250 62 500 15,8114 785,40 49 087,4
251 63 001 15,8430 788,54 49 480,9
252 63 504 15,8745 791,68 49 875,9
253 64 009 15.906Q 794,82 50 272,6
254 64 516 15,9374 797,96 50 670,7
255 65 025 15,9687 801,11 51 070,5
256 65 536 16,0000 804,25 51 471,9
257 66 049 16,0312 807,39 51 874,8
258 66 564 16,0624 810,53 52 279,2
259 67 081 16,0935 813,67 52 685,3
260 67 600 16,1245 816,81 53 092,9
261 68 121 16,1555 819,96 53 502,1
262 68 644 16,1864 823,10 53 912,9
263 69 169 16,2173 826,24 54 325,2
264 69 696 16,2481 829,38 54 739,1
25 Зак. 511
758
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п ’ п2 V п пп. пп2 4
265 70 225 16,2788 832,52 55 154,6
266 70 756 16,3095 835,66 55 571,6
267 71 289 16,3401 838,81 55 990,2
268 71 824 16,3707 841,95 56410,4
269 72 361 16,4012 845,09 56 832,2
270 72 900 16,4317 848,23 57 255,5
271 73 441 16,4621 851,37 57 680,4
272 73 984 16,4924 854,51 58 106,9
273 74 529 16,5227 857,65 58 534,9
274 75 076 16,5529 860,80 58 964,6
275 75 625 16,5831 863,94 59 395,7
276 71 176 16,6132 867,08 59 828,5
277 76 729 16,6433 870,22 60 262,8
278 77 284 16,6733 873,36 60 698,7
279 77 841 16,7033 876,50 61 136,2
280 78 400 16,7332 879,65 61 575,2
281 78 961 16,7631 882,79 62 015,8
282 79 524 16,7929 885,93 62 458,0
283 80 089 16,8226 889,07 62 901,8
284 80 656 16,8523 892,21 63 347,1
285 81 225 16,8819 895,35 63 794,0
286 81 796 16,9115 898,50 64 242,4
287 82 369 16,9411 901,64 64 692,5
288 82 944 16,9706 904,78 65 144,1
289 83 521 17,0000 907,92 65 597,2
290 84 100 17,0294 911,06 66 052,0
291 84 681 17,0587 914,20 66 508,3 .
292 85 264 17,0880 917,35 66 966,2
293 85 849 17,1172 920,49 67 425,6
294 86 436 17,1464 923,63 67 886,7
295 87 025 17,1756 926,77 68 349,3
296 87 616 17,2047 929,91 68 813,4
297 88 209 17,2337 933,05 69 279,2
298 88 804 17,2627 936,19 69 746,5
299 89 401 17,2916 939,34 70 215,4
300 90 000 17,3205 942,48 70 685,8
301 90 601 17,3494 945,62 71 157,9
302 91 204 17,3781 948,76 71 631,5
303 91 809 17,4069 951,90 72 106,6
304 92 416 17,4356 955,04 72 583,4
305 93 025 17,4642 958,19 73 061,7
306 93 636 17,4929 961,33 73 541,5
307 94 249 17,5214 964,47 74 023,0
308 94 864 17,5499 967,61 74 506,0
309 95 481 17,5784 970,75 74,990,6
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
759
Продолжение прилож.
п п2 У п ЯП ЯП2 4
310 96 100 17,6068 973,89 75 476,8
311 96 721 17,6352 977,04 75 964,5
312 97 344 17,6635 980,18 76 453,8
313 97 969 17,6918 983,32 76 944,7
314 98 596 17,7200 986,46 77 437,1
315 99 225 17,7482 989,60 77 931,1
316 99 856 17,7764 992,74 78 426,7
317 100 489 17,8045 995,88 78 923,9
318 101 124 17,8326 999,03 79 422,6
319 101 761 17,8606 1002,2 79 922,9
320 102 400 17,8885 . 1005,3 80 424,8
321 103 041 17,9165 1008,5 80 928,2
322 103 684 17,9444 1011,6 81 433,2
323 104 329 17,9722 1014,7 81 939,8
324 104 976 18,0000 1017,9 82 448,0
325 105 625 18,0278 1021,0 82 957,7
326 106 276 18,0555 1024,2 83 469,0
327 106 929 18,0831 1027,3 83 981,8
328 107 584 18,1108 1030,4 84 496,3
329 108 241 18,1384 1033,6 85 012,3
330 108 900 18,1659 1036,7 85 529,9
331 109 561 18,1934 1039,9 86 049,0
332 110 224 18,2209 1043,0 86 569,7
333 ПО 889 18,2483 1046,2 87 092,0
334 111 556 18,2757 1049,3 87 615,9
335 112 225 18,3030 1052,4 88 141,3
336 112 896 18,3303 1055,6 88 668,3
337 113 569 18,3576 1058,7 89 196,9
338 114 244 18,3848 1061,9 89 727,0
339 114 921 18,4120 1065,0 90 258,7
340 115 600 18,4391 1068,1 90 792,0
341 116 281 18,4662 1071,3 91 326,9
342 116 964 18,4932 1074,4 91 863,3
343 117 649 18,5203 1077,6 92 401,3
344 118 336 18,5472 1080,7 92 940,9
345 119 025 18,5742 1083,8 93 482,0
346 119 716 18,6011 1087,0 94 024,7
347 120 409 18,6279 1090,1 94 569,0
348 121 104 18,6548 1093,3 95 114,9
349 121 801 18,6815 1096,4 95 662,3
350 122 500 18,7083 1099,6 96 211,3
351 123 201 18,7350 1102,7 96 761,8
352 123 904 18,7617 1105,8 97 314,0
353 124 609 18,7883 1109,0 97 867,7
354 125 316 18,8149 1112,1 98 423,0
760
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п п2 V п пп ЯП2
355 126 025 18,8414 1115,3 98 979,8
356 126 736 18,8680 1118,4 99 538,2
357 127 449 18,8944 1121,5 100 098
358 128 164 18,9209 1124,7 100 660
359 128 881 18,9473 1127,8 101 223
360 129 600 18,9737 1131,0 101 788
361 130 321 19,0000 1134,1 102 354
362 131 044 19,0263 1137,3 102 922
363 131 769 19,0526 1140,4 103 491
364 132 496 19,0788 1143,5 104 062
365 133 225 19,1050 1146,7 104 635
366 133 956 19,1311 1149,8 105 209
367 134 689 19,1572 1153,0 105 785
368 135 424 19,1833 1156,1 106 362
369 136 161 19,2094 1159,2 106 941
370 136 900 19,2354 1162,4 107 521
371 137 641 19,2614 1165,5 108 103
372 138 384 19,2873 1168,7 108 687
373 139 129 19,3132 1171,8 109 272
374 139 876 19,3391 1175,0 109 858
375 140 625 19,3649 1178,1 НО 447
376 141 376 19,3907 1181,2 111 036
377 142 129 19,4165 1184,4 111 628
378 142 884 19,4422 1187,5 112 221
379 143 641 19,4679 1190,7 112 815
380 144 400 19,4936 1193,8 113411
381 145 161 19,5192 1196,9 114 009
382 145 924 19,5448 1200,1 114 608
383 146 689 19,5704 1203,2 115 209
384 147 456 19,5959 1206,4 115 812
385 148 225 19,6214 1209,5 116 416
386 148 996 19,6469 1212,7 117 021
387 149 769 19,6723 1215,8 117 628
388 150 544' 19,6977 1218,9 118 237
389 151 321 19,7231 1222,1 118 847
390 152 100 19,7484 1225,2 119 459
391 152 881 19,7737 1228,4 120 072
392 153 664 19,7990 1231,5 120 687
393 154 449 19,8242 1234,6 121 304
394 155 236 19,8494 1237,8 121 922
395 156 025 19,8746 1240,9 122 542
396 156 816 19,8997 1244,1 123 163
397 157 609 19,9249 1247,2 123 786
398 158 404 19,9499 1250,4 124 410
399 159 201 19,9750 1253,5 125 036
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
761
Продолжение прилож.
п л2 V п пп пп2 4
400 160 000 20,0000 1256,6 125 664
401 160 801 20,0250 1259,8 126 293
402 161 604 20,0499 1262,9 126 923
403 162 409 20,0749 1266,1 127 556
404 163 216 20,0998 1269,2 128 190
405 164 025 20,1246 1272,3 128 825
406 164 836 20,1494 1275,5 129 462
407 165 649 20,1742 1278,6 130 100
408 166 464 20,1990 1281,8 130 741
409 167 281 20,2237 1284,9 131 382
410 168 100 20,2485 1288,1 132 025
411 168 921 20,2731 1291,2 132 670
412 169 744 20,2978 1294,3 133 317
413 170 569 20,3224 1297,5 133 965
414 171 396 20,3470 1300,6 134 614
415 172 225 20,3715 1303,8 135 265
416 173 056 20,3961 1306,9 135 918
417 173 889 20,4206 1310,0 136 572
418 174 724 20,4450 1313,2 137 228
419 175 561 20,4695 1316,3 137 885
420 176 400 20,4939 1319,5 138 544
421 177 241 20,5183 1322,6 139 205
422 178 084 20,5426 1325,8 139 867
423 178 929 20,5670 1328,9 140 531
424 179 776 20,5913 1332,0 141 196
425 180 625 20,6155 1335,2 141 863
426 181 476 20,6398 1338,3 142 531
427 -182 329 20,6640 1341,5 143 201
428 183 184 20,6882 1344,6 143 872
429 184 041 20,7123 1347,7 144 545
430 184 900 20,7364 1350,9 145 220
431 185 761 20,7605 1354,0 145 896
432 186 624 20,7846 1357,2 146 574
433 187 489 20,8087 1360,3 147 254
434 188 356 20,8327 1363,5 147 934
435 189 225 20,8567 1366,6 Ц8 617
436 190 096 20,8806 1369,7 149 301
437 190 969 20,9045 1372,9 149 987
438 191 844 20,9284 1376,0 150 674
439 192 721 20,9523 1379,2 151 363
440 193 600 20,9762 1382,3 152 053
441 194 481 21,0000 1385,4 152 745
442 195 364 21,0238 1388,6 153 439
443 196 249 21,0476 1391,7 154 134
444 197 136 21,0713 1394,9 154 830
762
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ Ч
Продолжение прилож.
п п2 V п пп пп2 4
445 198 025 21,0950 1398,0 155 528
446 198 916 21,1187 1401,2 156 228
447 199 809 21,1424 1404,3 156 930
448 200 704 21,1660 1407,4 157 633
449 201 601 21,1896 1410,6 158 337
450 202 500 21,2132 1413,7 159 043
451 203 401 21,2368 1416,9 159 751
452 204 304 21,2603 1420,0 160 460
453 205 209 21,2838 1423,1 161 171
454 . 206 116 21,3073 1426,3 161 883
455 207 025 21,3307 1429,4 162 597
456 207 936 21,3542 1432,6 163 313
457 208 849 21,3776 1435,7 164 030
458 209 764 21,4009 1438,8 164 748
459 210 681 21,4243 1442,0 165 468
460 211 600 21,4476 1445,1 166 190
461 212 521 21,4709 1448,3 166 914
462 213 444 21,4942 1451,4 167 639
463 214 369 21,5174 1454,6 168 365
464 215 296 21,5407 1457,7 169 093
465 216 225 21,5639 1460,8 169 823
466 217 156 21,5870 1464,0 170 554
467 218 089 2U6102 1467,1 171 287
468 219 024 21,6333 1470,3 172 021
469 219 961 21,6564 1473,4 172 757
470 220 900 21,6795 1476,5 173 494
471 221 841 21,7025 1479,7 174 234
472 222 784 21,7256 1482,8 174 974
473 223 729 21,7486 1486,0 175 716
474 224 676 21,7715 1489,1 176 460
475 225 625 21,7945 1492,3 177 205
476 226 576 21,8174 1495,4 177 952
477 227 529 21,8403 1498,5 178 701
478 228 484 21,8632 1501,7 179 451
479 229 441 21,8861 1504,8 180 203
480 230 400 21,9089 1508,0 180 956
481 231 361 21,9317 1511,1 181 711
482 232 324 21,9545 1514,2 182 467
483 233 289 21,9773 1517,4 183 225
484 234 256 22,0000 1520,5 183 984
485 235 225 22,0227 1523,7 184 745
486 236 196 22,0454 1526,8 185 508
487 237 169 22,0681 1530,0 186 272
488 - 238 144 22,0907 1533,1 187 038
489' • 239 121 22,1133 1536,2 187 805
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
763
Продолжение прилож.
п п2 V п лп лп2
490 240 100 22,1359 1539,4 188 574
491 241 081 22,1585 1542,5 189 345
492 242 064 22,1811 1545,7 190 117
493 243 049 22,2036 1548,8 190 890
494 244 036 22,2261 1551,9 191 665
495 245 025 22,2486 1555,1 192 442
496 246 016 22,2711 1558,2 193 221
497 247 009 22,2935 1561,4 194 000
498 248 004 22,3159 1564,5 194 782
499 249 001 22,3383 1567,7 195 565
500 250 000 22,3607 1570,8 196 350
501 251 001 22,3830 1573,9 197 136
502 252 004 22,4054 1577,1 197 923
503 253 009 22,4277 1580,2 198 713
504 254 016 22,4499 1583,4 199 504
505 255 025 22,4722 1586,5 200 296
506 256 036 22,4944 1589,6 201 090
507 257 049 22,5167 1592,8 201 886
508 258 064 22,5389 1595,9 202 683
509 259 081 22,5610 1599,1 203 482
510 260 100 22,5832 1602,2 204 282
511 261 121 22,6053 1605,4 205 084
512 262 144 22,6274 1608,5 205 887
513 263 169 22,6495 1611,6 206 692
514 264 196 22,6716 1614,8 207 499
515 265 225 22,6936 1617,9 208 307
516 . 266 256 22,7156 1621,1 209 117
517 267 289 22,7376 1624,2 209 928
518 268 324 22,7596 1627,3 210 741
519 269 361 22,7816 1630,5 211 556
520 270 400 22,8035 1633,6 212 372
521 271 441 22,8254 1636,8 213 189
522 272 484 22,8473 1639,9 214 008
523 273 529 22,8692 1643,1 214 829
524 274 576 22,8910 1646,2 215 651
525 275 625 22,9129 1649,3 216 475
526 276 676 22,9347 1652,5 217 301
527 277 729 22,9565 1655,6 218 128
528 278 784 22,9783 1658,8 218 956
529 279 841 23,0000 1661,9 219 787
530 280 900 23,0217 1665,0 220 618
531 281 961 23,0434 1668,2 221 452
532 283 024 23,0651 1671,3 222 287
533 284 089 23,0868 1674,5 223 123
' 534 285 156 23,1084 1677,6 223 961
764-
приложение. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п п2 V п ЯП ЯП2 ~4~
535 286 225 23,1301 1680,8 224 801
536 287 296 23,1517 1683,9 225 642
537 288 369 23,1733 1687,0 226 484
538 289 444 23,1948 1690,2 227 329
539 290 521 23,2164 1693,3 228 175
540 291 600 23,2379 1696,5 229 022
541 292 681 23,2594 1699,6 229 871
542 293 764 23,2809 1702,7 230 722
543 294 849 >- 23,3024 1705,9 231 574
544 295 936 23,3238 1709,0 232 428
545 297 025 23,3452 1712,2 233 283
546 298 116 23,3666 1715,3 234 140
547 299 209 23,3880 1718,5 234 998
548 300 304 23,4094 1721,6 235 858
549 301 401 23,4307 1724,7 236 720
550 302 500 23,4521 1727,9 237 583
551 303 601 23,4734 1731,0 238 448
552 304 704 - 23,4947 1734,2 239 314
553 305 809 23,5160 1737,3 240 182
554 306 916 23,5372 1740,4 241 051
555 308 025 23,5584 1743,6 241 922
556 309 136 23,5797 1746,7 242 795
557 310 249 23,6008 1749,9 243 669
558 311 364 23,6220 1753,0 244 545
559 312 481 23,6432 1756,2 245 422
560 313 600 23,6643 1759,3 246 301
561 314 721 23,6854 1762,4 247 181
562 315 844 23,7065 1765,6 248 063
563 316 969 23,7276 1768,7 248 947
564 318 096 23,7487 1771,9 249 882
565 319 925 23,7697 1775,0 250 719 .
566 320 356 23,7908 1778,1 251 607
567 321 489 23,8118 1781,3 252 497
568 322 624 23,8328 1784,4 253 388
569 323 761 23,8537 1787,6 254 281
570 324 900 23,8747 1790,7 255 176
571 326 041 23,8956 1793,9 256 072
572 327 184 23,9165 1797,0 256 970
573 328 329 23,9374 1800,1 257 869
574 329 476 23,9583 1803,3 258 770
575 330 625 23,9792 1806,4 259 672
576 331 776 24,0000 1809,6 260 576
577 332 929 24,0208 1812,7 261 482
578 334 084 24,0416 1815,8 262 389
579 335 241 24,0624. 1819,0 263 298
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
765
Продолжение прилож.
п п2 У п пп пп2 “V
580 336 400 24,0832 1822,1 264 208 ;
581 ' 337 561 24,1039 1825,3 265 120 ;
582 338 724 24,1247 1828,4 266 033
583 339 889 24,1454 1831,6 266 948
584 341 056 24,1661 1834,7 267 865 ;
585 342 225 24,1868 1837,8 268 783 :
586 343 396 24,2074 1841,0 269 701
587 344 569 24,2281 1844,1 270 624
588 345 744 24,2487 1847,3 271 547
589 346 921 24,2693 1850,4 272 471
590 348 100 24,2899 - 1853,5 273 397
591 349 281 24,3105 1856,7 274 325
592 350 464 24,3311 1859,8 275 254
593 351 649 24,3516 1863,6 276 184
594 352 836 24,3721 1866,1 277 117
595 354 025 24,3926 1869,2 278 051
596 355 216 24,4131 1872,4 278 986
597 356 409 24,4336 1875,5 279 923
598 357 604 24,4540 1878,7 280 862
599 358 801 24,4745 1881,8 281 802
600 360 000 24,4949 1885,0 282 743
601 361 201 24,5153 1888,1 283 687
602 362 404 24,5357 1891,2 284 631
603 363 609 24,5561 1894,4 285 578
604 364 816 24,5764 1897,5 286 526
605 366 025 24,5967 1900,7 287 475
606 367 236 24,6171 1903,8 288 426
607 368 449 24,6374 1906,9 289 379
608 369 664 24,6577 1910,1 290 333
609 370 881 24,6779 1913,2 291 289
610 372 100 24,6982 1916,4 292 247
611 373 321 24,7184 1919,5 293 206
612 374 544 24,7386 1922,7 294 166
613 375 769 24,7588 1925,8 295 128
614 376 996 24,7790 1928,9 296 092
615 378 225 24,7992 1932,1 297 057
616 379 456 24,8193 1935,2 298 024
617 380 689 24,8395 1938,4. 298 992
618 331 924 24,8596 1941,5 299 962
61:9 383 161 24,8797 1944,7 300 934
620 384 400 24,8998 1947,8 301 907
621 385 641 24,9199 1950,9 302 882
622 386 884 24,9399 1954,1 303 858
623 388 129 24,9600 1957,2 304 836
624 389 376 24,9800 1960,4 305 815
766
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п п2 V п лп лп2 4
625 390 625 25,0000 1963,5 306 796
626 391 876 25,0200 1966,6 307 779
627 393 129 25,0400 1969,8 308 763
628 394 384 25,0599 1972,9 309 748
629 395 641 25,0799 1976,1 310 736
630 396 900 25,0998 1979,2 311 725
631 398 161 25,1197 1982,3 312 715
632 399 424 25,1396 1985,5 313 707
633 400 689 25,1595 1988,6 314 700
634 401 956 25,1794 1991,8 315 696
635 403 225 25,1992 1994,9 316692
636 404 496 25,2190 1998,1 317 690
637 405 769 25,2389 2001,2 318 690
638 407 044 25,2587 2004,3 319 692
639 408 321 25,2784 2007,5 320 695
640 409 600 25,2982 2010,6 321 699
641 410 881 25,3180 2013,8 322 705
642 412 164 25,3377 2016,9 323 713
643 413 449 25,3574 2020,0 324 722
644 414 736 25,3772 2023,2 325 733
645 416 025 25,3969 2026,3 326 745
646 417 316 25,4165 2029,5 327 759
647 418 609 25,4362 2032,6 328 775
648 419 904 25,4558 2035,8 329 792
649 421 201 25,4755 2038,9 330 810
650 422 500 25,4951 2042,0 331 831
651 423 801 25,5147 2045,2 332 853
652 425 104 25,5343 2048,3 333 876
653 426 409 25,5539 2051,5 334 901
654 427 716 25,5734 2054,6 335 927
655 429 025 25,5930 2057,7 336 955
656 430 336 25,6125 2060,9 337 985
657 431 649 25,6320 2064,0 339 016
658 432 964 25,6515 2067,2 340 049
659 434 281 25,6710 2070,3 341 084
660 435 600 25,6905 2073,5 342 119
661 436 921 25,7099 2076,6 343 157
662 438 244 25,7294 2079,7 344 196
663 439 569 25,7488 2082,9 345 237
664 440 896 25,7682 2086,0 346 279
665 442 225 25,7876 2089,2 347 323
666 443 556 25,8070 2092,3 348 368
667 444 889 • 25,8263 .2095,4 349 415
668 446 224 25,8457 2098,6 350 464
669 447 561 25,8650 2101,7 351 514
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
?6?
Продолжение прилож.
п п* V п пп пп* 4
670 448 900 25,8844 2104,9 352 565
671 450 241 25,9037 2108,0 353 618
672 451 584 25,9230 2111,2 354 673
673 452 929 25,9422 2114,3 355 730
674 454 276 25,9615 2117,4 356 788
675 455 625 25,9808 2120,6 357 847
676 456 976 26,0000 2123,7 358 908
677 458 329 26,0192 2126,9 359 971
678 459 684 26,0384 2130,0 361 035
679 461 041 26,0576 2133,1 362 101
680 462 400 26,0768- 2136,3 363 168
681 463 761 26,0960 2139,4 364 237
682 465 124 26,1151 2142,6 365 308
683 466 489 26,1343 2145,7 366 380
684 467 856 26,1534 2148,8 367 453
685 469 225 26,1725 2152,0 368 528
686 470 596 26,1916 2155,1 369 605
687 471 969 26,2107 2158,3 370 684
688 473 344 26,2298 2161,4 371 764
689 474 721 26,2488 2164,6 372 845
690 476 100 26,2679 2167,7 373 928
691 477 481 26,2869 2170,8 375 013
692 478 864 26,3059 2174,0 376 099
693 480 249 26,3249 2177,1 377 187
694 481 636 26,3439 2180,3 378 276
695 483 025 26,3629 2183,4 379 367
696 . 484 416 26,3818 2186,5 380 459
697 485 809 26,4008 2189,7 381 553
698 487 204 26,4197 2192,8 382 649
699 488 601 26,^386 2196,0 383 746
700 490 000 26,4575 2199,1 384 845
701 491 401 26,4764 2202,3 385 945
702 492 804 26,4953 2205,4 387 047
703 494 209 26,5144 2208,5 388 151
704 495 616 26,5330 2211,7 389 256
705 497 025 26,5518 2214,8 390 363
706 498 436 26,5707 2218,0 391 471
707 499 849 26,5895 2221,1 392 580
708 501 264 26,6083 2224,2 393 692
709 502 681 26,6271 2227,4 394 805
710 504 100 26,6458 2230,5 395 919
711 505 521 26,6646 2233,7 397 035
712 506 944 26,6833 2236,8 398 153
713 508 369 26,7021 2240,0 399 272
714 509 796 26,7208 2243,1 400 393
768
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож
п п2 V п пп ЯП2
715 511 225 26,7395 2246,2 401 515
716 512 656 26,7582 2249,4 402 639
717 514 089 26,7769 2252,5 403 765
718 515 524 26,7955 2255,7 404 892
719 516 961 26,8142 2258,8 406 020
720 518 400 26,8328 2261,9 407 150
721 519 841 26,8514 2265,1 - 408 282
722 521 284 26,8701 2268,2 409 415
723 522 729 26,8887 2271,4 410 550
724 524 176 26,9072 2274,5 411 687
725 525 625 26,9258 2277,7 412 825
726 527 076 26,9444 2280,8 413 965
727 528 529 26,9629 2283,9 415 106
728 529 984 26,9815 2287,1 416 248
729 531 441 27,0000 2290,2 417 393
730 532 900 27,0185 2293,4 418 539
731 534 361 27,0370 2296,5 419 686
732 535 824 27,0555 - 2299,6 420 835
733 537-289 27,0740 2302,8 421 986
734 538 756 27,0924 2305,9 423 138
735 540 225 27,1109 2309,1 424 293
736 541 696 27,1293 2312,2 425 447
737 543 169 27,1477 2315,4 426 604
738 544 644 27,1662 2318,5 427 762
739 546 121 27,1846 2321,6 428 922
740 547 600 27,2029 2324,& 430 084
741 549 081 27,2213 2327,9 431 247
742 550 564 27,2397 2331,1 432 412
743 552 049 27,2580 2334,2 433 578
744 553 536 27,2764 2337,3 434 746
745 555 025 27,2947 2340,5 435 916
: 746 556 516 27,3130 2343,6 437 087
747 558 009 27,3313 2346,8 438 259
748 559 504 27,3496 2349,9 439 433
749 561 001 27,3679 2353,1 440 609
: 750 562 500 27,3861 2356,2 441 786
: 751 564 001 27,4044 2359,3 442 965
) 752 565 504 27,4226 2362,5 444 146
! 753 567 009 27,4408 2365,6 445 328
i 754 568 516 27,4591 2368,8 446 511
1 755 570 025 27,4773 2371,9 447 697
! 756 571 536 27,4955 2375,0 448 883
! 757 573 049 27,5136 2378,2 450 072
I 758 574 564 27,5318 2381,3 451 262
759 576 081 27,5500 2384,5 452 453
приложение, справочные ТАБЛИЦЫ
769
Продолжение прилож.
п пг V п пп ЯП2 4
760 577 600 27,5681 2387,6 453 646
761 579 121 27,5862 2390,8 454 841
762 580 644 27,6043 2393,9 456 037
763 582 169 27,6225 2397,0 457 234
764 583 696 27,6405 2400,2 458 434
765 585 225 27,6586 2403,3 459 635
766 586 756 27,6767 2406,5 460 837
767 588 289 27,6948 2409,6 462 041
768 589 824 27,7128 2412,7 463 247
769 591 361 27,7308 2415,9 464 454
770 592 900 27,7489 2419,0 465 663
771 594 441 27,7669 2422,2 466 873
772 595 984 27,7849 2425,3 468 085
773 597 529 27,8029 2428,5 469 298
774 599 076 27,8209 2431,6 470 513
775 600 625 27,8388 2434,7 471 730
776 602 176 27,8568 2437,9 472 948
777 603 729 27,8747 2441,0 474 168
778- 605 284 27,8927 2444,2 475 389
779 606 841 27,9106 2447,3 476 612
780 608 400 27,9285 2450,4 477 836
781 609 961 27,9464 2453,6 479 062
782 611 524 27,9643 2456,7 480 290
783 613 089 27,9821 2459,9 481 519
784 614 656 28,0000 2463,0 482 750
785 616 225 28,0179 2466,2 483 982
786 617 796 28,0357 2469,3 485 216
787 619 369 28,0535 2472,4 486 451
788 620 944 28,0713 2475,6 487 688
789 622 521 28,0891 2478,7 488 927
790 624 100 28,1069 2481,9 490 167
791 625 681 28,1247 2485,0 491 409
792 627 264 28,1425 2488,1 492 652
793 628 849 28,1603 2491,3 493 897
794 630 436 28,1780 2494,4 495 143
795 632 025 28,1957 2497,6 496 391
796 633 616 28,2135 2500,7 497 641
797 635 209 28,2312 2503,8 498 892
798 636 804 28,2489 2507,0 500 145
799 638 401 28,2666 2510,1 501 399
800 640 000 28,2843 2513,3 502 655
801 641 601 28,3019 2516,4 503 912
802 643 204 28,3196 2519,6 505 171
803 644 809 28,3373 2522,7 506 432
804 646 416 28,3549 2525,8 507 694
770
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п п2 V п лп ЯП2 4
805 648 025 28,3725 2529,0 508 958
806 649 636 28,3901 2532,1 510 223
807 651 249 28,4077 2535,3 511 490
808 652 864 28,4253 2538,4 512 758
809 654 481 28,4429 2541,5 514 028
810 656 100 28,4605 2544,7 515 300
811 657 721 28,4781 2547,8 516 573
812 659 344 28,4956 2551,0 517 848
813 660 969 28,5132 2554,1 519 124
814 662 596 28,5307 2557,3 520 402
815 664 225 28,5482 2560,4 521 681
816 665 856 28,5657 2563,5 522 962
817 667 489 28,5832 2566,7 524 245
818 669 124 28,6007 2569,8 525 529
819 670 761 28,6182 2573,0 526 814
820 672 400 28,6356 2576,1 528 102
821 674 041 28,6531 2579,2 529 391
822 675 684 28,6705 2582,4 530 681
823 677 329 28,6880 2585,5 531 973
824 678 976 28,7054 2588,7 533 267
825 680 625 28,7228 2591,8 534 562
826 682 276 28,7402 2595,0 535 858
827 683 929 28,7576 2598,1 537 157
828 685 584 28,7750 2601,2 538 456
829 687 241 28,7924 2604,4 ' 539 758
830 688 900 28,8097 2607,5 541 061
831 690 561 28,8271 2610,7 542 365
832 692 224 28,8444 2613,8 543 671
833 693 889 28,8617 2616,9 544 979
834 695 556 28,8791 2620,1 546 288
835 697 225 28,8964 2623,2 547 599
836 698 896 28,9137 2626,4 548 912
837 700 569 28,9310 2629,5 550 226
838 702 244 28,9482 2632,7 551 541
839 703 921 28,9655 2635,8 552 858
840 705 600 28,9828 2638,9 554 177
841 707 281 29,0000 2642,1 555 497
842 708 964 29,0172 2645,2 556 819
843 710 649 29,0345 2648,4 558 142
844 712 336 29,0517 2651,5 559 467
845 714 025 29,0689 2654,6 560 794
846 715 716 29,0861 2657,8 562 122
847 717 409 29,1033 2660,9 563 452
848 719 104 29,1204 2664,1 564 783
849 720 801 29,1376 • 2667,2 566 116
приложение, справочные таблицы
771
Продолжение прилож.
п п2 V п ЯП лп2 4
850 722 500 29,1548 2670,4 567 450
851 724 201 29,1719 2673,5 568 786
852 725 904 29,1890 2676,6 570 124
853 727 609 29,2062 2679,8 571 463
854 729 316 29,2233 2682,9 572 803
855 731 025 29,2404 2686,1 574 146
856 732 736 29,2575 2689,2 575 490
857 734 449 29,2746 2692,3 576 835
858 736 164 29,2916 2695,5 578 182
859 737 881 29,3087 2698,6 579 530
860 739 600 29,3258 2701,8 580 880
861 741 321 29,3428 2704,9 582 232
862 743 044 29,3598 2708,1 583 585
863 744 769 29,3769 2711,2 584 940
864 746 496 29,3939 2714,3 586 297
865 748 225 29,4109 2717,5 587 655
866 749 956 29,4279 2720,6 589 014
867 751 689 29,4449 2723,8 590 375
868 753 424 29,4618 2726,9 591 738
869 755 161 29,4788 2730,0 593 102
870 756 900 29,4958 2733,2 594 468
871 758 641 29,5127 2736,3 595 835
872 760 384 29,5296 2739,5 597 204
873 762 129 29,5466 2742,6 598 575
874 763 876 29,5635 2745,8 599 947
875 765 625 29,5804 2748,9 601 320
876 767 376 29,5973 2752,0 602 696
877 769 129 29,6142 2755,2 604 073
878 770 884 29,6311 2758,3 605 451
879 772 641 29,6479 2761,5 606 831
880 774 400 29,6648 2764,6 608 212
881 776 161 29,6816 2767,7 609 595
882 777 924 29,6985 2770,9 610 980
883 779 689 29,7153 2774,0 612 366
884 781 456 29,7321 2777,2 613 754
885 783 225 297489 2780,3 615 143
886 784 996 29,7658 2783,5 616 534
887 786 769 29,7825 2786,6 617 927
888 788 544 29,7993 2789,7 619 321
889 790 321 29,8161 2792,9 620 717
890 792 100 • 29,8329 2796,0 622 114
891 793 881 29,8496 2799,2 623 513
892 795 664 29,8664 2802,3 624 913
893 797 449 29,8831 2805,4 626 315
894 799 236 29,8998 2808,6 627 718
772
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п п2 У п пп пп2
895 801 025 29,9166 2811,7 629 124
896 802 816 29,9333 2814,9 630 530
897 804 609 29,9500 2818,0 631 938
898 806 404 29,9666 2821,2 633 348
899 808 201 29,9833 2824,3 634 760
900 810 000 30,0000 2827,4 636 173
901 811 801 30,0167 2830,6 637 587
902 813 604 30,0333 2833,7 639 003
903 815 409 - 30,0500 2836,9 640 421
904 817 216 30,0666 2840,0 641 840
905 819 025 30,0832 2843,1 643 261
906 820 836 30,0998 2846,3 644 683
907 822 649 30,1164 2849,4 646 107
908 824 464 30,1330 2852,6 647 533
909 826 281 30,1496 2855,7 648 960
910 828 100 30,1662 2858,8 650 388
911 829 921 30,1828 2862,0 651 818
912 831 744 30,1993 2865,1 653 250
913 833 569 30,2159 2868,3 654 684
914 835 396 30,2324 2871,4 656 118
915 837 225 30,2490 2874,6 657 555
916 839 056 30,2655 2877,7 658 993
917 840 889 30,2820 2880,8 660 433
918 842 724 30,2985 2884,0 661 874
919 844 561 30,3150 2887,1 663 317
920 846 400 30,3315 2890,3 664 761
921 848 241 30,3480 2893,4 666 207
922 850 084 30,3645 / 2896,5 667 654
923 851 929 30,3809 2899,7 669 103
924 853 776 30,3974 2902,8 670 554
925 855 625 30,4138 2906,0 672 006
926 857 476 30,4302 2909,1 673 460
927 859 329 30,4467 2912,3 674 915
928 861 184 30,4631 2915,4 676 372
929 863 041 30,4795 2918,5 677 831
930 864 900 30,4959 2921,7 679 291
931 866 761 30,5123 2924,8 680 752
932 868 624 30,5287 2928,0 682 216
933 870 489 30,5450 2931,1 683 680
934 872 356 30,5614 2934,2 685 147
935 874 225 30,5778 2937,4 686 615
936 876 096 30,5941 2940,5 688 084
937 877 969 30,6105 2943,7 689 555
938 879 844 30,6268 2946,8 691 028
939 881 721 30,6431 . 2950,0 692 502
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
773
Продолжение прилож
п п2 V п лп л/г2
940 883 600 30,6594 2953,1 693 978
941 885 481 30,6757 2956,2 695 455
942 887 364 30,6920 2959,4 696 934
943 889 249 30,7083 2962,5 698 415
944 891 136 30,7246 2965,7 699 897
945 893 025 30,7409 2968,8 701 380
946 894 916 30,7571 2971,9 702 865
947 896 809 30,7734 2975,1 704 352
948 898 704 30,7896 2978,2 705 840
949 900 601 30,8058 2981,4 707 330
950 . 902 500 30,8221 2984,5 708 822
951 904 401 30,8383 2987,7 710 315 -
952 906 304 30,8545 2990,8 711 809
953 908 209 30,8707 2993,9 713 306
954 910 116 30,8869 2997,1 714 803
955 912 025 30,9031 3000,2 716 303
956 913 936 30,9192 3003,4 717 804
957 915 849 30,9354 3006,5 719 306
958 917 764 30,9516 3009,6 720 810
959 919 681 30,9677 3012,8 722 316
960 921 600 30,9839 3016,9 723 823
961 923 521 31,0000 3019,1 725 332
962 925 444 31,0161 3022,2 726 842
963 927 369 31,0322 3025,4 728 354
964 929 296 31,0483 3028,5 729 867
965 931 225 31,0644 3031,6 731 382
966 933 156 31,0805 3034,8 732 899
967 ' 935 089 31,0966 3037,9 734 417
968 937 024 31,1127 3041,1 735 937
969 938 961 31,1288 3044,2 737 458
970 940 900 31,1448 3047,3 738 981
971 942 841 31,1609 3050,5 740 506
972 944 784 31,1769 3053,6 742 032
973 946 729 31,1929 3056,8 743 559
974 948 676 31,2090 3059,9 745 088
975 950 625 31,2250 3063,1 746 619
976 952 576 31,2410 3066,2 748 151
977 954 529 31,2570 3069,3 749 685
978 956 484 31,2730 3072,5 751 221
979 958 441 31,2890 3075,6 752 758
980 960 400 31,3050 3078,8 754 296
981 962 361 31,3209 3081,9 755 837
982 964 324 31,3369 3085,0 757 378
983 966 289 31,3528- 3088,2 758 922
984 968 256 31,3688 3091,3 760 466
774
ПРИЛОЖЕНИЕ. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
Продолжение прилож.
п пг V п пп пп2 ~4~
985 970 225 31,3847 3094,5 762 013
986 972 196 31,4006 3097,6 763 561
987 974 169 31,4166 3100,8 765 111
988 976 144 31,4325 3103,9 766 662
989 978 121 31,4484 3107,0 768 214
990 980 100 31,4643 3110,2 769 769
991 982 081 31,4802 3113,3 771 325
992 984 064 31,4960 3116,5 772 882
993 986 049 31,5119 3119,6 774 441
994 988 036 31,5278 3122,7 776 002
995 990 025 31,5436 3125,9 777 564
996 992 016 31,5595 3129,0 779 128
997 994 009 31,5753 3132,2 780 693
998 996 004 31,5911 3135,3 782 260
999 998 001 31,6070 3138,5 783 828
1000 1 000 000 31,6228 3141,6 785 400
ЛИТЕРАТУРА
1. Айзенкольб Ф. Листовая сталь для глубокой вытяжки. М., Метал-
лу ргиз дат, 1958, 357 с.
2. А л е к с е е в Ю. Н. Вопросы пластического течения металлов. Харьков,
изд-во Харьковского Государственного университета, 1958, 188 с.
3. Б а р а н о в И. Б. Холодная сварка пластичных металлов давлением.
М.—Л., Машгиз, 1959, 115zc.
4. Барановский М. А. Технология листовой штамповки. ГИЗ БССР,
1957, 350 с.
5. Бобры нин Б. Н. иСтрельцовК- Н. Штамповка листовых пластмасс
(Библиотечка штамповщика, вып. 8). М. —Л., Машгиз, 1962, 78 с.
6. Б о б р ы н и н Б. Н. Технология штамповки неметаллических материалов.
М.. Машгиз, 1962, 237 с.
7. Богданов В. М. Холодная штамповка деталей по элементам в мелко-
серийном производстве. М., Машгиз, 1963, 187 с.
8. Богданов В. М. иЯковлев А. Г. Штамповка деталей по элементам
в мелкосерийном производстве. М. —Л., Машгиз, 1952, 115 с.
9. БолховитиновН. Ф. Свойства и применение листовой стали для хо-
лодной штамповки. М., Машгиз, 1962, 83 с.
10. Бочаров Ю. А. Новые методы и оборудование обработки металлов
давлением в США. М., ГОСИНТИ, 1962, 42 с.
11. Бриджмен П. Исследования больших пластических деформаций и
разрыва. Изд-во ИЛ, 1955, 444 с.
12. Бутузов Е. А. Специальные виды штамповки. М., «Высшая школа»,
1963, 204 с.
13. Буш В. П. Многооперационные штамповочные автоматы для изготовления
сложных деталей. БТИ, МРТП, 1956, 30 с.
14. В а л и е в С. А. Новые принципы построения технологического процесса
глубокой вытяжки (Сб. Глубокая вытяжка листовых материалов, вып. 1). Л.,
ЛДНТП, 1963, 20 с.
15. Валиев С. А. и Р е н н е И. П. Технологические расчеты и обоснование
рациональных параметров инструмента для глубокой вытяжки (Сб. Глубокая вы-
тяжка листовых материалов, вып. 1). Л., ЛДНТП, 1963, 20 с.
16. Веденеев Н. П., Волченков А. И. и Новгородов А. С.
Твердосплавная технологическая оснастка. М.—Л., Машгиз, 1961, 118 с.
17. В е д е н е е в Н. П., Волченков А. И. и Корса ков В. Д. Выруб-
ные штампы, армированные твердым сплавом и технология их изготовления. Л.,
ЛДНТП, 1958, 68 с.
18. Волосатое В. А. Безотходная и малоотходная штамповка листовых
деталей. М.—Л., Машгиз, 1961, 150 с.
19. Г е л е и Ш. Расчет усилий и энергии при пластической деформации ме-
талла. М., Металлургиздат, 1958, 419 с.
20. Головине. М. Накатка резьбы на полых изделиях. М., Машгиз, 1940,
100 с.
21. Горбунов М. Н. иПопов О. В. Интенсификация процессов холодной
штамповки, МДНТП, 1958, 52 с.
776
ЛИТЕРАТУРА
22. Г о р б у н о в М. Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок. М., Маш-
гиз, 1960, 190 с.
23. Государственные стандарты. Кузнечно-прессовое оборудование. М., Стан-
дартна, 1962, 259 с.
24. Государственные стандарты. Листы, полосы и ленты из углеродистой и
легированной стали. М., Стандартгиз, 1963, 408 с.
25. Государственные стандарты. Цветные металлы и сплавы, технические усло-
вия. М., Стандартгиз, 1963, 197 с.
26. Г о ф м а н О. и 3 а к с Г. Введение в теорию пластичности для инженеров.
М., Машгиз, 1957, 407 с.
27. Граков В. И. Штампы с электромагнитным креплением на прессах.
Куйбышев, Книжное изд-во, 1963, 186 с.
28. Г у л ь к о М. М. и К и м л а т 3. А. Автоматические линии прессов для
холодной штамповки. Киев, Гостехиздат, 1960, 162 с.
29. Гусев А. Н. Ремонт и модернизация механических прессов. М., Машгиз,
1961, 132 с.
30. Г у с ь к о в А. В., М и т ь к и н А. А. и др. Холодная штамповка выдавли-
ванием. М., Машгиз, 1962, 78 с.
31. ГуськовА. В. Изготовление фасонных деталей методом выдавливания
в ЧССР. Л., ЛДНТП, 1962, 27 с.
32. Д а в ы д о в В. И. Изделия из тонкостенных профилей. М., Машгиз, 1957,
187 с.
33. Д а в ы до в В. И. иМаксаков М. П. Производство гнутых профилей.
М., Металлургиздат, 1954, 210 с.
34 ДавыдовЮ. П. иПокровскийГ. В. Листовая штамповка легиро-
ванных сталей и сплавов. М., Оборонгиз, 1962, 199 с.
35. ДавыдовЮ. П. иПокровскийГ. В. Технология листовой штам-
повки титановых сплавов. М., Машгиз, 1963, 70 с.
36. Д е м и н Е. Н. Изготовление матриц пресс-форм холодным выдавливанием.
М.—Л., Машгиз, 1950, 63 с.
37. Д у б а с о в А. А. Оснастка из пластических масс в машиностроении. М.,
Профтехиздат, 1961, 115 с.
38. Ефремове. И. Штампы из пластмасс. М., Профтехиздат, 1962, 61 с.
39. Загурский В. И. Автоматизированное производство резьбовых кре-
пежных деталей. Москва—Киев, Машгиз, 1962, 122 с.
40. ЗвороноБ. П. Расчет и конструирование штампов для холодной штам-
повки. М., Машгиз, 1949, 195 с.
41. 3 у б цо в М. Е. Листовая штамповка. М.—Л., Машгиз, 1958, 459 с.
42. 3 у б ц о в М. Е. Зарубежные достижения в области холодной штамповки
(Библиотечка штамповщика, вып. 10). М.—Л., Машгиз, 1962, 74 с.
43. И с а ч е н к о в Е. И. Штамповка резиной и жидкостью. М., Машгиз, 1962,
326 с.
44. И с а ч е н к о в Е. И. Штамповка деталей из нержавеющей стали (Библи-
отечка штамповщика, вып. 9). М.—Л., Машгиз, 1962, 54 с.
45. Кальманович 3. М. Современные конструкции холодных штампов
М., Машгиз, 1949, 254 с.
46. Канторович Л. В. иЗалгаллерВ. А. Расчет рационального рас-
кроя промышленных материалов. Лениздат, 1951, 198 с.
47. Касиков П. И. Технологические расчеты вытяжки квадратных и прямо-
угольных коробок (Сб. Глубокая вытяжка листовых материалов, вып. 3). Л., ЛДНТП,
1963, с. 24—43.
48. Козлов И. Н. Объемная штамповка выдавливанием из шариковых заго-
товок (Сб. Штамповка выдавливанием). М., МДНТП, 1958, 120 с.
49. К о р с а к о в В. Д. Опыт применения эпоксидного компаунда ЭК 340 и
быстротвердеющих пластмасс. Л., ЛДНТП, 1964, 34 с.
50. Корсаков В. Д. и Писковитин Н. В. Применение стиракрила
в производстве штампов. Л., ЛДНТП, 1958, 15 с.
ЛИТЕРАТУРА
777
51. Кошкин Л. Н., К л у с о в И. А.,Прейс В. Ф. иФролович Е.Н
Автоматические линии роторного типа. ЦБТИ, Тула, 1961, 198 с.
52. К о ш к и н Л. Н. и К л у с о в И. А. Роторные машины и автоматические
линии. Вильнюс, Книжное изд-во, 1961, 63 с.
53. К о ш к и н Л. Н. и П р е й с В. Ф. Автоматические роторные линии в штам-
повочном производстве (Библиотечка штамповщика, вып. 2). М.—Л., Машгиз,
1962, 50 с.
54. Красичкова Б. Г. иЛеньковС. С. Изготовление штамповочной
оснастки из пластмасс. М., Машгиз, 1961, 235 с.
55. К У к л е в Л. С. Групповая штамповка деталей. Куйбышев, Книжное
изд-во, 1962, 50 с.
56. К У х т а р о в В. И. Стойкость штампов для холодной листовой штамповки.
М., Машгиз, 1958, 90 с.
57. К У х т а р ов В. И. Холодная штамповка. М., Машгиз, 1962, 400 с.
58. Кухтаров В. И. иКухтаровО. В. Штампы для холодной листовой
штамповки, М., Машгиз, 1960, 318 с.
59. К у х т а р о в В. И. Холодная штамповка. М., Машгиз, 1956, 176 с.
60. К У х т а р о в В. И. Изготовление штампов для холодной штамповки. М.,
Машгиз, 1951, 370 с.
61. ЛевинсонЕ. М. Электроискровая обработка металлов. Лениздат, 1957,
62. Л и в а н о в А. А. Прессы для последовательной и групповой пробивки от-
верстий. М., ЦБТИ, 1959, 63 с.
63. Л и с и ц ы н В. Д., Б удз и лове кий А. Е. и Филина И. С.
Специальные штамповочные автоматы (Библиотечка штамповщика, вып. 3). М.—Л.,
Машгиз, 1962, 54 с.
64. М а л о в А. Н. Автоматические и полуавтоматические штампы (Библио-
течка штамповщика, вып. 4). М.—Л., Машгиз, 1962, 60 с.
65. М а л о в А. Н. и П р е й с В. Ф. Механизация и автоматизация штамповоч-
ных работ. М., Машгиз, 1955, 306 с.
66. Малявский С. 3. Техника безопасности в холоднопрессовых цехах.
М., Машгиз, 1953, 188 с.
67. М а р к о в е ц М. П. Диаграммы истинных напряжений и расчет на проч-
ность. М., Оборонгиз, 1949, 138 с.
68. Медниек Б. Э. и БушВ. П. Многопозиционные штамповочные авто-
маты. М.—Л., Машгиз, 1960, 48 с.
69. М е щ е р и н В. Т. и А р т е с А. Э. Новая техника в штамповочном произ-
водстве. Л., ЛДНТП, 1961, 27 с.
70. М е щ е р и н В. Т. Листовая штамповка (атлас схем). М., Машгиз, 1958,
140 с.
71. Мещерин В. Т. Штампосварные детали (альбом эскизов). Росгизмест-
пром, 1953, 88 с.
72. М е щ е р и н В. Т. Справочник по листовой штамповке и штампам. Росгиз-
местпром, 1950, 315 с.
73. МисожниковВ. М. иГринбергМ. Н. Технология холодной вы-
садки металлов. М., Машгиз, 1951, 307 с.
74. Митр о ф а н о в С. П. Научные основы организации группового произ-
водства. М.—Л., Машгиз, 1963, 306 с.
75. МитькинА. Н. и др. Типовые примеры по экономии листового металла
на заводах автомобильной и тракторной промышленности. М., Оргавтопром, 1954,
76. М о с и н Ф. В. Технология изготовления деталей из труб. М—Л., Машгиз,
1962, 170 с.
36Q 77. М о ш н и н Е. Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах. М., Машгиз, 1959,
78. Н а в а г и н Ю. С. Использование энергии подводного взрыва для листовой
штамповки. Л., ЛДНТП, 1961, 30 с.
778
ЛИТЕРАТУРА
79. Н а в р о ц к и й Г. А. Прессы-автоматы для холодной штамповки. М.,
Машгиз, 1956, 352 с.
80. Н а д а и А. Пластичность и разрушение твердых тел. М., Изд-во ИЛ.,
1954, 647 с.
81. Не дор ез о в В. Е. Глубокая вытяжка листового металла. М.—Л.;
Машгиз, 1949, 105 с.
82. Норицын И. А., ШехтерВ. Я- иРовинский Г. Н. Основы
проектирования цехов листовой штамповки. М., «Машиностроение», 1964, 305 с.
83. Нормали машиностроения МН 878—62—МН 908—60. Штампы для холод-
ной штамповки. Блоки и пакеты. М., Стандартгиз, 1963, 96 с.
84. Нормали машиностроения МН 789—60—МН 4072—62. Штампы для холод-
ной штамповки. Детали и узлы. М., Стандартгиз, 1963, 184 с.
85. Нормали машиностроения МН 1912—61—МН 1932—61. Штампы для холод-
ной штамповки. Блоки со сменными пакетами разделительных штампов. М., Стан-
дартгиз, 1962.
86. Нормали машиностроения МН 2534—61—МН 2548—61. Штампы для холод-
ной штамповки. Блоки прецезионные. Узлы и детали. М., Стандартгиз, 1962.
87. Нормали машиностроения МН 4357—63—МН 4373—63. Штампы для холод-
ной штамповки. Пакеты гибочных штампов и детали. М., Стандартгиз, 1963, 39 с.
88. Нормали машиностроения МН 2738—61—МН 2749—61. Штампы для холод-
ной штамповки. Пуансоны и матрицы для пробивки квадратных и овальных отвер-
стий. М., Стандартгиз, 1962, 56 с.
89. Нормаль машиностроения МН 76—59. Инструмент для обработки давле-
нием. Классификация и условные обозначения. М., Стандартгиз, 1960, 20 с.
90. Нормаль машиностроения МН 431—64 (проект). Штампы для холодной
штамповки. Блоки с чугунными плитами без втулок. М., ВНИИНмаш, 1964, 7 с.
91. Общемашиностроительные типовые и руководящие материалы. Типовые
конструкции производственной тары для механизированного перемещения и много-
ярусного хранения грузов. М., ЦИНТИ, 1964, 59 с.
92. Олинь Э. иВациентисА. Новые конструкции пробивных штампов.
Латв, госуд. изд-во, Рига, 1959, 70 с.
93. Многооперационные штамповочные прессы (Сб. статей). Пер. с англ,
инж. А. К- Коровина. М., Машгиз, 1959, 80 с.
94. П о л я к С. М. Беспрессовые методы формообразования листовых деталей.
М., ЦИНТИмаш, 1961, 35 с.
95. П о л я к С. М. Холодная объемная штамповка (Библиотечка штампов-
щика, вып. 6). М.—Л., Машгиз, 1955, 95 с.
96. ПолякС. М. иСорокинБ. В. Современные методы холодной штам-
повки. М., 1950, 272 с.
97. П о п и л о в Л. Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым мето-
дам обработки материалов. М.—Л., Машгиз, 1963, 476 с.
98. П о п о в В. А. Холодная высадка металлов. М., Машгиз, 1955, 99 с.
99. Попов Е. А. Анализ факторов, влияющих на величину допустимого
коэффициента вытяжки асимметричных деталей. Л., ЛДНТП, 1964, 11 с.
100. Пытьев П. Я. Штампы для падающих молотов. М., Оборонгиз, 1959,
39 с.
101. П ю ш м а н Г. Тенденции развития в области прессового оборудования. —
«Машиностроение за рубежом», 1957, № 9.
102. Рабинович И. П. и Рудман Л. И. Справочное пособие слесаря
наладчика прессов холодной штамповки. М., «Машиностроение», 1964, 197 с.
103. Резников А- Г. Штамповка деталей из стали и алюминиевых сплавов
методом холодного выдавливания. Л., ЛДНТП, 1962, 30 с.
104. Ренне И. П. Статьи по пластическому изгибу (Труды Тульского меха-
нического института, вып. 4 и 5.). Оборонгиз, 1950 и 1951, с. 97—151.
105. Р о в и н с к и й Г. Н., А л а б и н С. В., Филиппов В. В.,
Калачев К-А. иЗыбинВ. Г. Холодная штамповка в машиностроении. М.,
Машгиз, 1954, 280 с.
ЛИТЕРАТУРА
779
106. РовинскийГ. Н. Прессовое оборудование листоштамповочных цехов.
М., Машгиз, 1960, 290 с.
107. Ровинский Г. Н. Штамповка крупногабаритных деталей в автомо-
бильной промышленности (Библиотечка штамповщика, вып. 5). М.—Л., Машгиз,
1962, 75 с.
108. РомановскийВ. П. Справочник по холодной штамповке. 3-е издание
доп. и переработ. М.—Л., Машгиз, 1959, 648 с.
109. РомановскийВ. П. Пути повышения производительности в штампо-
вочном производстве (Библиотечка штамповщика, вып. 1). М.—Л., Машгиз, 1955,
30 с.
ПО. Р о м а н о в с к и й В. П. Многооперационная последовательная штам-
повка. М.—Л., Машгиз, 1948, 84 с.
111. Романовский В. П. Повышение штампуемости тонколистовой мало-
углеродистой стали для вытяжки. Л., ЛДНТП, 1964, 15 с.
112. РомановскийВ. П. иДагелайская Н. А. Последовательная
штамповка в ленте (Библиотечка штамповщика, вып. 6). М.—Л., Машгиз, 1962, 90 с.
ИЗ. Р о м а н о в с к и й В. П. Современное состояние холодноштамповочного
производства. — «Сборник докладов научно-технической конференции», М., НТО
Машпрома, 1964, с. 203—223.
114. Р у б е н к о в а Л. А. Руководство по паспортизации кривошипных прес-
сов. М., Машгиз, 1951, 52 с.
115. Рубенкова Л. А. и К а з а к о в Ю. П. Анализ процесса вытяжки де-
талей сложной формы в условиях производства. М., НТО Машпрома, 1964, 72 с.
116. Рубенкова Л. А. и Ще г л о в Б. А. Механические испытания ли-
стового металла. М., НТО Машпром, 1963, 52 с.
117. Руднев Ю. М. и Р у м я н ц е в А. М. Опыт полуавтоматической штам-
повки деталей по элементам. М., ЦИТЭИН, 1961, 19 с.
118. Руднев Ю. М. Штамповка с применением электромагнитных блоков.
М., Машгиз, 1960, 58 с.
119. Холодная штамповка (Руководящие материалы). М., НИИТавтопром,
1957, 215 с.
120. Автоматизация и механизация холодной штамповки (Руководящие мате-
риалы). М., НИИТавтопром, 1957, 150 с.
121. Механизация и автоматизация процессов в холодноштамповочных цехах
(Сб. под ред. В. П. Романовского). Лениздат, 1955, 92 с.
122. Машины и технология обработки металлов давлением (Сб. под ред.
проф. А. И. Зимйна). М., Машгиз, 1955, ПО с.
123. Автоматические роторные линии (Сб. под ред. В. Ф. Прейса). М., Машгиз,
1962, 123 с.
124. Прогрессивная технология холодноштамповочного производства (Сб. под
ред. В. П. Романовского). М.—Л., Машгиз, 1956, 246 с.
125. Оборудование и технология кузнечно-прессового производства (Сб. мате-
риалов из иностранной литературы). Изд-во ИЛ., 1955, 279 с.
126. Исследования в области глубокой вытяжки металлов (Сб. МАТИ). Оборон-
гиз, 1956, 143 с.
127. Машины и технология обработки давлением (Сб. под ред. проф. А. И. Зими-
на). М., «Машиностроение», 1964, 224 с.
128. Исследование некоторых вопросов технологического оборудования и авто-
матизации штамповки (Сб. под ред. В. Т. Мещерина). М., Машгиз, 1964, 195 с.
129. Использование радиоактивных изотопов в кузнечно-штамповочном произ-
водстве (Сб. под ред. В. Т. Мещерина). М., Машгиз, 1962, 152 с.
130. Новое в технологии высокопроизводительной листовой штамповки (Сб. под
ред. В. Т. Мещерина). М., Машгиз, 1959, 226 с.
131. Автоматизация и механизация холодноштамповочного производства
(Сб. под ред. В. П. Романовского). Л., ЛДНТП, 1963, 64 с.
132. Механизация и автоматизация листоштамповочного производства (Сбор-
ник). МДНТП, 1964, 203 с.
'80
ЛИТЕРАТУРА
133. Автоматизация холодноштамповочного производства. (Сб. под редакцией
Т. М. Голубева). Москва—Киев, Машгиз, 1961, 381 с.
134. Свобода Б. Производство стальных деталей холодным выдавливанием.
Перевод с чешского. Профиздат, 1956, 110 с.
135. Северденко В. П. иПасечныйС. А. Металл для листовой штам-
повки. Изд-во АН Белорусской ССР, 1961, 273 с.
136. С е л и в а н к и н С. А. Производство ювелирных изделий. Госторгиздат,
1952, 200 с.
137. Семенов А. П. Исследование схватывания металлов при совместном
пластическом деформировании. Изд-во АН СССР, 1953, 120 с.
138. Серепьев В. В. Опыт построения вытяжных переходов для облицо-
вочных деталей автомобилей. М., Машгиз, 1958, 98 с.
139. СерепьевВ. В. Построение вытяжных переходов для деталей сложной
формы. М., НТО Машпрома, 1964, 39 с.
140. Расчеты при модернизации прессов (СКБ-10). М., Машгиз, 1956, 64 с.
141. Скворцов Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной ли-
стовой штамповки. М., «Машиностроение», 1964, 324 с.
142. Слуцкий М. Е., ЯковлевО. Н. и Андрее в-Р ы б а к о в Л. И.
Электромагнитные штамповочные прессы (Библиотечка штамповщика, вып. 11).
М.—Л., Машгиз, 1955, 22 с.
143. С м и р н о в В. С. и др. Поперечная прокатка в машиностроении. М.—Л.,
Машгиз, 1957, 375 с.
144. Соболев Ю. М. Конструктивно-технологическая отработка деталей.
Пермь, Книжное изд-во., 1952, 60 с.
145. Сорокин Б. В. Штампы для облицовочных деталей автомобиля. М.,
Машгиз, 1951, 174 с.
146. Сорокине. Я. Технология листовой штамповки магниевых сплавов.
М., Оборонгиз, 1951, 174 с.
147. Справочник металлиста, т. 4. М., Машгиз, 1959, с. 185—277.
148. Степанов В. Н. Технология чеканки штампованных деталей и кон-
струкции штампов. Оборонгиз, 1954, 193 с.
149. Степанов В. Г. Оснастка для гидровзрывной штамповки крупнога-
баритных деталей. Л., ЛДНТП, 1964, 35 с.
150. С т и л в е т а й т. Тонколистовая сталь с покрытием из пластмассы. —
«Машиностроение за рубежом», 1958, № 10.
151. С т о р о ж е в М. В. и П о п о в Е. А. Теория обработки металлов давле-.
нием. М., Машгиз, 1957, 323 с.
152. Суслов Н.И.идр. Неметаллические материалы (справочник). Москва—
Свердловск, Машгиз, 1962, 360 с.
153. Суханов Г. И. Применение листогибочных и листоштамповочных
гидравлических прессов. Л., Судпромгиз, 1959, 90 с.
154. Т о м а р о в М. М. Техника безопасности при холодной штамповке листо-
вого металла. М., Оборонгиз, 1962 , 440 с.
155. Т о м л е н о в А. Д. Элементы механики процессов холодной листовой
штамповки. М., НТО Машпрома, 1963, 72 с.
156. ТомленовА. Д. Механика процессов обработки металлов давлением.
М. Машгиз, 1963, 235 с.
157. Т о м л е н о в А. Д. Теория пластических деформаций металлов. М.,
Машгиз, 1951, 199 с.
158. Обработка металлов давлением (Труды ЛПИ, №222). М.—Л., Машгиз,
1963, 210 с.
159. Унксов Е. П. Инженерные методы расчета усилий при обработке ме-
таллов давлением. М., Машгиз, 1955, 280 с.
160. Фаворский В. Е. Холодная штамповка цветных металлов выдавли-
ванием. М. —Л., Машгиз, 1951, 103 с.
161 Ф а в о р с к и й В. Е. Групповые методы холодной штамповки (Библио-
течка штамповщика, вып. 7) М.—Л., Машгиз, 1962ъ 82 с. *
ЛИТЕРАТУРА
781
162. Фельдман Г. Д. Холодное выдавливание стальных деталей. М.,
Машгиз, 1963, 187 с.
163. Филиппов В. В., Шехтер Вл Я. иОленевВ. И. Механизация
и автоматизация листовой штамповки. М., Машгиз, 1960, 185 с.
164. Филиппов В. В.,Шехтер В. Я. иОленевВ. И. Автоматические
и автоматизированные холодноштамповочные линии (Библиотечка штамповщика,
вып. 1). М.—Л., Машгиз, 1962, 84 с.
165. Ф и л и п п о в В. В. Технико-экономические показатели применения ти-
повых средств механизации и автоматизации листовой штамповки. Киев, ДНТП,
1958, 15 с.
166. Филимонов Ю. Ф. иПознякЛ. А. Штамповка прессованием. М.,
«Машиностроение», 1964, 186 с.
167. Фотеев Н. К- Эксплуатация твердосплавных штампов. Л., ЛДНТП,
1962, 63 с.
168. ФрейдлинА. Я. К вопросу об увеличении числа ходов листоштампо-
вочных прессов. М., МДНТП, 1957, 46 с.
169. Фридман Я. Б., 3 и лова Т. К- иДемина Н. И. Изучение пла-
стической деформации и разрушения методом накатанных сеток. М., Оборонгиз,
1962, 186 с.
170. Фридман Я- Б. Механические свойства металлов. М., Оборонгиз,
1952, 555 с.
171. X и л л Р. Математическая теория пластичности. Изд-во технико-теоре-
тической литературы, 1956, 407 с.
172. Хмара С. М., Марков А. Г. и Герасименко К С. Твердо-
сплавные штампы. Харьков, Книжное изд-во, 1964, 86 с.
173. Общемашиностроительные нормативы времени на холодную штамповку
(ЦБПНТ). М., «Машиностроение», 1964, 124 с.
174. Методика укрупненного определения уровня механизации и автомати-
зации производственных процессов в машиностроении. М., ЦБТИ, 1962, 194 с.
175. Технология кузнечно-штамповочного производства и кузнечно-прессовое
оборудование (ЦИНТИмаш). М., ЦБТИ, 1963, 260 с.
176. Чупахин В. М. Производство жестяной консервной тары. М., Пище-
промиздат, 1956, 354 с.
177. Шальнев В. Г. Механические прессы. М., Машгиз, 1946, 448 с.
178. Шальнев В. Г. Техника безопасности при холодной обработке метал-
лов давлением. Москва—Киев, Машгиз, 1958, 352 с.
179. Шатунов Б. Н. Производство алюминиевой посуды. М., Металлург-
издат, 1956, 175 с.
180. Шевелев В. В. Конструкции и основы проектирования универсаль-
ных штампов. М., «Машиностроение», 1964, 324 с.
181. Шнейдер Ю. Г. Холодная обработка точных деталей давлением.
М—Л., Машгиз, 1956, 190 с.
182. Шишков Б. И. Точная штамповка в приборостроении. Москва—Сверд-
ловск, Машгиз, 1960, 270 с.
183. Ш о ф м а н Л. А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. М.,
«Машиностроение», 1964, 375 с.
184 Шофман Л А Основы расчета процессов штамповки и прессования..
М., Машгиз, 1961, 340 с.
185 Шухов Ю В. иЕленевС. А Холодная штамповка М., Профтех--
издат, 1963, 275 с.
186. Э л е р Г. Листовой металл и его испытание. М., Машгиз, 1958, 282 с.
187. Элер Г. иКайзерВ. Вырубные гибочные и вытяжные штампы. М.—Л!..
Машгиз, 1961, 396 с.
188. Юткин Л. А. Электрогидравлический эффект. М—Л., Машгиз,.
1955.
189. Методика определения стоимости и экономической эффективности модер-
низации кузнечно-прессовых машин. ЭНИКмаш. Воронеж, 1961, 58 с.
782
ЛИТЕРАТУРА
190. Типовые вибрационные бункеры и ориентирующие устройства. М., ВНИТИ-
прибор, 1958, 57 с.
191. Альбом конструкций универсальных штампов для холодной штамповки
(ВНИИТмаш). М. ЦБТИ, 1958, ПО с.
192. Кириченко А. И. и Ворона И. Н. Монтаж кузнечно-прессового
оборудования, М., Машгиз, 1958, 267 с.
193. Пихтовников Р. В. и Завьялова В. И. Штамповка листового
металла взрывом., М., «Машиностроение», 1964, 174 с.
194. Мосин Ф. В. Механизация холодной штамповки на универсальных
переналаживаемых штампах. М.—Л., «Машиностроение», 1965, 200 с.
195. М о с и н Ф. В. Механизация в трубогибочном производстве. Л., ЛДНТП,
1958, 75 с.
196. Литвиненко Б. С. Портативное универсальное приспособление
к штампам для автоматической подачи полосы и ленты Л., ЛДНТП, 1959, 16 с.
197. Нормали машиностроения (для автопромышленности). Штампы для холод-
ной штамповки. Детали и узлы. НИИТавтопром, 1960, 167 с.
198. Модернизация универсальных кривошипных прессов простого действия
(ЭНИКмаш). ОНТИ, Воронеж, 1960, 110 с.
199. Алты кис А. В. иШофманЛ. А. Влияние наклепа на вытяжные
свойства листового металла. — «Металловедение и обработка металлов», 1956, № 8.
200. Блох А. А. Геликоидальные штампы для гибки деталей. — «Машино-
строитель», 1956, № 11, с. 15—18.
201. Бондаренко М. В. Графитно-коллоидные смазки для обработки ме-
таллов давлением. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1964, № 10, с. 13—14.
202. Борис Б. П. Новый способ холодной штамповки полых деталей. —
«Вестник машиностроения», 1956, № 3, с. 50—52.
203. Бугрова А. А. Определенные высоты борта и раскроя при отбортовке
некруглых отверстий.—«Вестник машиностроения», 1956, № 9, с. 49—51.
204. Бульбина Л. Ф. Штамповка на универсальных горизонтально-гибоч-
ных прессах-автоматах. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1963, № 2,
с. 44—46.
205. Гаркави Я. Н. О распределении напряжений в материале при вырезке
и пробивке (Инженерный сборник Академии Наук СССР, т. III, вып. 1). Изд-во
АН СССР, 1946.
206. ГуськовА. В. Штампы для изготовления фасонных деталей методом
прессования в ЧССР. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1962, № 7,
с. 10—14.
207. Демиденко Е. И. и др. Определение отдельных параметров бесша-
тунного пресса-автомата с самоподачей ленты. — «Кузнечно-штамповочное произ-
водство», 1963, № 11, с. 27—30.
208. ЗвороноБ. П. Методы расчета заготовок для вытяжки прямоугольных
изделий. — «Вестник машиностроения», 1947, № 6, с. 42—46.
209. Коллайнс Л. В. Давильная обработка с утонением стенки. — «Маши-
ностроение США», 1963, № 2, с. 4—6.
210. Ковтун П. Г. и Р о ж к о в О. А. Некоторые факторы, определяющие
способность листовой стали к глубокой вытяжке. — «Кузнечно-штамповочное про-
изводство», 1961, № 6, с. 7—13.
211. К о в т у н П. Г. Подбор материалов для штампов при глубокой вытяжке
деталей из тонких листов. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1962, № 5,
с. 14—20.
212. Конструирование штампов для различного объема производства — «Ма-
шиностроение США», 1963, № 9, стр. 18—23; 1963, № 12, с. 17—20 и др
213. Мельников А. К- иШтипельманС. Д. Горизонтальные авто-
маты фирмы «Чаппуи» для штамповки из ленты. — «Кузнечно-штамповочное про-
изводство», 1962, № 5, с. 34—38.
-214 . Мошнин Е. Н. Гибка с растяжениём. — «Вестник машиностроения»,
1956, № 2, с. 39—44.
ЛИТЕРАТУРА
783
215. М у р а м о в и ч Т. И. Опыт внедрения и эксплуатации универсальных
блоков и пакетных штампов. ЛДНТП, 1965, 25 с.
216. Н а в р о ц к и й Г. А. Технологическое использование многопозиционных
холодновысадочных прессов-автоматов. — «Кузнечно-штамповочное производство»,
1963, № 7, с. 1—8.
217. Несвит С. И., Родов Г. М. и Подрабинник И. М.
Пресс-автомат с плавающим ползуном. — «Кузнечно-штамповочное производство»,
1960, № 2, с. 13—15.
218. Овчинникова. Г. О выборе кривошипного пресса для вытяжки. —
«Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 1, с. 30—33.
219. Пихтовников Р. В. и ВолковА. И. Штамповка листового
металла взрывом. —«Машиностроитель», 1964, № 11, с. 22—25.
220. Платонов М. А. Вытяжка с конусным складкодержателем. — «Куз-
нечно-штамповочное производство», 1962, № 3, с. 17—18.
221. Поконечный Г. Ю. Комбинированная штамповка деталей при по-
мощи резины. — «Вестник машиностроения», 1957, № 6, с. 43—45.
222. Применение полиуретана в штампах. — «Машиностроение США», № 10,
1964, с. 38—44.
223. П о п о в Е. А. Допустимый коэффициент отбортовки. — «Вестник машино-
строения», 1951, № 3, с. 44—46.
224. Попов Е. А. Вытяжка с обжимом. — «Вестник машиностроения», 1954,
№ 12, с. 50—54.
225. Попов О. В. Пробивка отверстий в листовых деталях взрывчатыми
веществами. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1962, № 7, с. 18—24.
226. Прудников М. И. и Фейгин А. П. Деформирование импульсными
электромагнитными полями (обзор). — «Кузнечно-штамповочное производство»,
1964, № 5, с. 6—10.
227. Разумихин М. И. и др. Резка резиной контуров на гидравлических
прессах с высоким удельным давлением резины. — «Кузнечно-штамповочное произ-
водство», 1963, № 11, с. 21—28.
228. РеменикВ. С. Отбортовка коробчатых деталей с широким фланцем. —
«Кузнечно-штамповочное производство», 1963, № 10, с. 15—17.
229. Ренне И. П. Усилие, потребное при гибке в V-образных штампах. —
«Вестник машиностроения», 1954, № 9, с. 51—55.
230. Ровинский Г. Н. Основные направления реконструкции прессового
корпуса автозавода имени И. А. Лихачева. — «Кузнечно-штамповочное производ-
ство», 1963, № 2, .с. 36—43.
231. Рогов Ю. А. Средства автоматизации для линий холодной штамповки
автомобильных деталей.—«Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 10,
с. 8—15.
232. Рогоза Г. Д. Выбор листовой стали и ее рациональное приме-
нение в производстве кузовов. — «Автомобильная промышленность», 1963, № 3,
с. 39—41.
233. Романовский В. П. Экономическая эффективность автоматизации
и механизации процессов холодной штамповки. — «Вестник машиностроения»,
1962, № 7, с. 77—80.
234. Романовский В. П. О пластическом изгибе. — «Заводская лабора-
тория», 1948, № 12 и 1949, № 12, с. 1456—1461.
235 Романовский В. П. Расчет и построение формы заготовок при вы-
тяжке квадратных и прямоугольных коробок. — «Машиностроитель», 1958, № 1,
с. 14—18.
236. Романовский В. П. О некоторых характеристиках механических
свойств металла.—«Заводская лаборатория», 1952, № 3, с. 346—351.
237. Романовский В. П. Деформации и минимальные радиусы при пла-
стическом изгибе. — «Вестник машиностроения», 1949, № 12, с. 25—29.
238. Романовский В. П. Технологические расчеты при вытяжке деталей
С широким фланцем. —«Вестник машиностроения», 1954, № 9, с. 46—51.
784
ЛИТЕРАТУРА
239. Романовский В. П. Определение высоты деталей при многоопера-
ционной вытяжке. — «Вестник машиностроения», 1957, № 5, с. 49—53.
240. Романовский В. П. Технологические расчеты процесса многоопера-
ционной вытяжки высоких квадратных и прямоугольных коробок. — «Вестник
машиностроения», 1958, № 12, с. 38—42.
241. Романовский В. П. Применение кольцевых пружин в штампах
холодной штамповки. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1959, № 3,
с. 36—37.
242. Рубенкова Л. А., Казаков Ю. П. иДряшин И. Б. Выбор
листовой стали для штамповки сложных деталей. — «Вестник машиностроения»,
1963, № 1, с. 9—11.
243. С т у р о в Д. С. Анализ цикловых диаграмм многопозиционных листоштам-
повочных пресс-автоматов. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1963, № 4,
с. 32—37.
244. Томленов А. Д. О скорости вытяжки изделий сложной формы. —
«Кузнечно-штамповочное производство», 1964, № 9, с. 20—22.
245. Томленов А. Д. Теория испытания листового металла при высоких
скоростях деформации. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1960, № 7,
с. 5—8.
246. Томленов А. Д. Вопросы теории вытяжки деталей сложной формы. —
«Вестник машиностроения», 1958, № 1, с. 38—43.
247. У и к к К- X. Промышленное применение метода электромагнитной штам-
повки сильными магнитными полями. — «Машиностроение США», 1963, № 8,
с. 7—9.
248. ФрейдлинА. Я. Расчет усилия, необходимого для резки листовой стали
на штампах. — «Вестник машиностроения», 1951, № 6, с. 42—47.
249. Цивирко Д. Е. и Натанов Б. С. Влияние механических свойств
листовой стали на ее штампуемость. — «Кузнечно-штамповочное производство»,
1959, № 10, с. 1—9.
250. Швингхамер Р. И. Электрогидравлическая штамповка. — «Маши-
ностроение США», 1963, № 1, с. 1—4.
251. Ще г л о в Б. А. Штамповка взрывом (обзор). — «Кузнечно-штамповочное
производство», 1963, № 9, с. 12—15.
252. ЩегловБ. А. Испытание толстолистовых металлов на штампуемость. —
«Кузнечно-штамповочное производство», 1964, № 4, с. 12—15.
253. Метеризе Ф. Р. Скругление кромок методом вибрационной галтовки. —
«Машиностроение США», 1963, № 9, с. 23—24.
254. Рябинин Б. В. Пружинение при гибке стальных деталей (Сб.
ЛОНИТОмаша, кн. 31). М.—Л., Машгиз, 1952.
255. Звороно Б. П. К вопросу теории вытяжки полых изделий (Сб. Про-
грессивная технология кузнечно-штамповочного производства). М., Машгиз, 1953,
с. 62—72.
256. Яковенко С. М. Выдавливание антифрикционного слоя на рабочую
поверхность подшипников скольжения. — «Вестник машиностроения», 1962, № 7,
с. 65—70.
257. О е h 1 е r-K a i s е г. Schnitt, Stanz und Ziehwerkzeuge, Springer Verl., 1954.
258. T i m m e r b e i 1. Untersuchung des Schneidvorganges bei Blech. — «Werk-
stattstechnik und Maschinenbau», 1957, N 5, 7.
259. Sachs, G. Principles and Methods of Sheet Metal Fabricating, N 1, 1951.
260. Gross H. Der «unstarre» Faltenhalter. — «Fertigungstechnik», 1956, N 10.
261. A. S. T. E. Die Design Handbook, N 1, 1955.
262. Piischman H. r-«Maschinenbautechnik», 1957, N 3; 1958, N 4.
263. Keller F. Das Schneiden von Blechen mit Gummi. —«Fertigungstechnik»,
N 3, 1956.
264. Hinman C. W. Press working of metals, N 1, 1950.
265. Engelhardt W. Systematik der bildsamen Formung von Metallen. —
«Fertigungstechnik», 1958, N 8, 9. -
ЛИТЕРАТУРА
785
266. Engelhardt W. Verfahrengerehte Tiefziehprufung.—«Fertigungstechnik»,
1958, N 12.
267. Hortig W. Wirtschaftlichkeit von Stufenpressen bei der Fertigung
kleiner Reihen. — «Werkstattstechnik und Maschinenbau», 1957.
268. R e i c h e 1 H. Ober das Walzdriicken kegelformiger Werkstiicke aus Alumi-
nium. — «Fertigungstechnik», 1958, N 5, 6.
269. V. D. I. Arbeitsbatt Ziehen fiber Wulste, 1954.
270. Swift H. W. The Mechanism of a simple deepdrawing operation. — «Sheet
Metall Industries», 1954, Oct.
271. Beck R., Schenk H., Gross H. Einziehen Zilindrischer Hohlkorper.—
«Fertigungstechnik», 1958, N 12.
272. Wilken R. Das Biegen von Innenborden mit Stempein. — «Werkstattstech-
nik und Maschinenbau», 1958, H. 8
273. P a n к n i n W. Grundlagen des hydraulischen Tiefziehen (Hydroform). —
«Werkstattstechnik und Maschinendau», 1957, H. 6.
274. Gross H.,Beck R., Schenk К. H. Epoxydharz als Werstoff ftir
Ziehwerkzeuge. — «Fertigungstechnik», 1958.
275. Gross H. Kunstharz—Werkzeuge fur Blechumformung. — «Fertigungstech-
nik», 1957, N 8.
276. Keller F. Genauschneidverfahren. — «Fertigungstechnik und Betrieb»,
1963, H. 9, S. 529—534.
277. Schmoeckel D. Presnestrihani v lisoraci technice. — «Strojirenska
Vyroba», 1963, N 4, S. 195—199.
278. Montag G. Vom Gewindewalzen zum Querwalzen. — «Fertigungstechnik
und Betrieb», 1962, N 9, S. 642—644.
279. Oehler G. Hydraulische Steuerung der Ziehwulstleisten und des Blechhalters
von grossen Ziehwerkzeugen. — «Werkstattstechnik», 1959, S. 57—58.
280. Feldmann H. D. Anforderungen an Werkzeugmaschinen zum Fliespres-
sen. — «Werkstattstechnik», 1959, S. 49—57.
281. Morgenstern L. u K- Erweiterung der Grenzen universeller Zufuhrgerate
fur Band und Streifen. — «Fertigungstechnik und Betrieb», 1962, N 9, S. 634—636.
282. Pol асе к I., a dr. Teorie a praxe explozivnoho tvareni kovu. —«Stroji-
renska Vyroba», 1961, N 5, S. 240—245.
283. Bosse E. Wirtschaftliche Schnittwerkzeug. — «Fertigungstechnik und Bet-
rieb», 1959, N 6, S. 342—345.
284. Kejval Z. Mechanizace lisovani dilu karoserie.—«Strojirenska Vyroba»,
1964, N 11, S. 791—800.
285. M fill er G. Die Explosivumformung—eine moderne Verfahrensgruppe der
Fertigungstechnik. — «Metallverarbeitung», 1964, N 3, S. 74—78.
286. Neuber K. u. Martin H. Fertigung auf Stufenumformautomaten und
deren Auslastung. — «Fertigungstechnik und Betrieb», 1964, N 9, S. 543—548.
287. Sieber K. Umformung und Werkzeug, — «Werkstattstechnik», 1959, H. 1,
S. 49—55.
288. Friedewald H. I. Richtlinien fur die KonstruktionvorgespannterFliess-
und Strangpresswerkzeuge, Werkstattstechnik, 1959, H 1, S. 42—49.
289. Schadlich S. Berechnung und Herstellung hochbeanspruchter Umform-
matrizen auf der Grundlage der Kegelpresspassung. — «Fertigungstechnik und Betrieb»,
1959, N 9, 11, 12.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к четвертому изданию....................................... 3
Введение .............................................................. 5
1. Характеристика холодной штамповки............................ —
2. Классификация и терминология основных процессов и операций
холодной штамповки.............................................. 6
3. Направление развития холодной штамповки...................... 19
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ТЕХНОЛОГИЯ ХОЛОДНОЙ штамповки
Глава I. Резка .................................................. 23
1. Резка листового металла ножницами........................... —
2. Усилие резания листового металла ножницами................. 27
3. Резка листового металла штампами........................... 28
4. Усилие резания при вырубке и пробивке...................... 32
5. Зазоры между матрицей и пуансоном.......................... 51
6. Чистовая вырубка и пробивка................................ 54
7. Зачистная штамповка ....................................... 60
8. Безматричные способы вырезки и пробивки.................... 69
9. Взрывная пробивка отверстий................................ 77
10. Обрезка полых деталей ..................................... 78
Глава II. Гибка.................................................. 82
11. Процесс гибки листового металла............................. —
12. Нейтральный слой........................................... 84
13. Величина деформаций и минимально допустимые радиусы гибки 91
14. Определение размеров заготовок при гибке.................. '95
15. Упругое пружинение при гибке .............................. 99
16. Изгиб с растяжением ...................................... 106
17. Изгибающие моменты и усилия гибки......................... 107
18. Конструктивно-технологические элементы при гибке.......... 111
19. Изгиб профилей и труб..................................... 115
Глава III. Вытяжка.................................................. 124
20. Процесс вытяжки.............................................. —
21. Определение размеров и формы заготовок при вытяжке........ 138
22. Технологические расчеты при вытяжке и построение технологи-
ческого процесса................................................ 166
23. Определение усилий вытяжки и прижима........................ 247
24. Работа, мощность и скорость вытяжки........................ 254
25. Радиусы закруглений и зазоры при вытяжке.....................256
26. Смазка при вытяжке.......................................... 265
27. Наклеп металла и отжиг при вытяжке.......................... 271
28. Особые способы вытяжки...................................... 278
Глава IV. Листовая формовка........................................... 305
29. Рельефная формовка........................................... —
30. Отбортовка ................................................. 308
31. Высокоэнергетические методы формовки , , , . ♦ , 322
ОГЛАВЛЕНИЕ 787
32. Растяжка (полая высадка).................................. 326
33. Обжимка .................................................. 329
34. Правка.................................................... 333
Глава V. Объемная штамповка......................................... 338
35. Характеристика операций..................................... —
36. Осадка ................................................... 339
37. Объемная формовка ........................................ 345
38. Калибровка................................................ 350
39. Холодная высадка.......................................... 353
40. Холодное выдавливание (прессование)....................... 362
41. Чеканка, клеймение и разметка ............................ 385
Глава VI. Особые виды обработки давлением........................... 387
42. Профилирование ленточного, полосового и листового металла —
43. Гибка профилированных заготовок........................... 393
44. Давильные работы.......................................... 396
45. Накатные и кромкогибочные работы.......................... 402
46. Холодная сварка давлением ................................ 408
47. Применение штамповки для сборки........................... 412
Глава VII. Штамповка неметаллических материалов..................... 415
48. Основные виды неметаллических материалов, применяемых в хо-
лодной штамповке................................................. —
49. Резка и вырубка деталей из неметаллических материалов .... 416
50. Гибка неметаллических материалов.......................... 425
51. Вытяжка и формовка неметаллических материалов .............. —
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ
Глава I. Технологичность штампованных деталей....................... 430
1. Технологические требования к конструкции штампованных деталей —
2. Методы повышения технологичности штампуемых деталей и пути
экономии металла.............................................. 434
Глава II. Разработка технологических процессов холодной штамповки 441
3. Содержание и порядок разработки технологических процессов —
4. Раскрой материала и величина перемычек.................... 442
5. Основы построения технологических процессов холодной штам-
повки . ...................................................... 461
6. Групповые методы холодной штамповки и штампы, применяемые
в мелкосерийном и опытном производстве........................ 464
7. Экономическая эффективность различных вариантов технологиче-
ских процессов холодной штамповки............................. 479
8. Точность штампованных деталей............................. 488
9. Выбор пресса.............................................. 497
10. Основы технического нормирования холодноштамповочных работ 514
11. Технологическая документация.............................. 518
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ШТАМПОВ, ИХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
Глава I. Типовые схемы штампов ................................. 520
1. Технологические типы штампов . —
2. Конструктивно-эксплуатационные типы штампов............... 524
Глава II. Типовые узлы и детали штампов......................... 527
3. Типовые детали.............................................. —
4. Типовые конструктивные узлы и детали штампов................ —
5. Типовые технологические узлы и детали штампов............. 564
788
ОГЛАВЛЕНИЕ
6. Точность изготовления и чистота обработки деталей штампов . . . 592
7. Материалы для деталей штампов................................. 603
8. Пластмассовые штампы........................................... 609
9. Стойкость штампов.............................................. 619
Глава III. Проектирование и расчеты штампов на прочность............. 628
10. Порядок и этапы проектирования................................... —
11. Технологичность конструкции узлов и деталей штампов........ 629
12. Определение центра давления штампа............................. 635
13. Расчеты деталей штампов на прочность........................... 637
14. Закрытая высота штампа и пресса................................ 648
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
ПРЕССЫ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Глава I. Основные типы прессов....................................... 650
1. Классификация штамповочных прессов .......................... —
2. Современные типы прессового оборудования................... 652
3. Организация, планировка и обслуживание рабочего места .... 675
Глава II. Механизация и автоматизация процессов холодной штамповки 679.
4. Пути и способы автоматизации холодноштамповочного производ-
ства ............................................................ —
5. Механизация и Автоматизация подачи материала и заготовок . . . 683
6. Механизация и автоматизация удаления деталей и отходов .... 699
7. Автоматические штамповочные линии и механизация транспорти-
ровки заготовок................................................ 702
8. Автоматизация счета, укладки (стапелирования) и взвешивания
отштампованных деталей......................................... 712
9. Автоматизация управления, блокировки и контроля процесса
штамповки ................................4.................... 713
10. Методика определения экономической эффективности автомати-
зации и механизации процессов штамповки......................... 717
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКЕ I
Глава I. Характеристика материалов................................... 726
,1. Основные материалы, применяемые в холодной штамповке .... —
2. Механические свойства и некоторые характеристики листовой стали 727
Глава II. Технологические и механические свойства основных материалов 738
3. Указания по технологическому применению . . '................. —
4. Определение механических и технологических свойств листового
металла .......................................................... 740
Приложение. Справочные таблицы...................................... 752
Литература............................................................ 775
Редакторы издательства инж. Л Н Делюкин и Г. Н. Курепина
Технический редактор Л. В. Щетинина Корректор 3. П. Смоленцзва
Сдано в производство 20/V 1965 г. Подписано к печати 29/X 1965 г. М-45884
Формат бумаги 60 X OOVie- Печ. листов 49,25 Уч.-изд. листов 56,7
Темплан 1965 г. № 124 Тираж 24 000 экз. Цена 3 р. 04 к. Заказ 511
Ленинградское отделение издательства «Машиностроение»
Ленинград, Д-65, ул. Дзержинского, 10
Ленинградская типография № 6 Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати
Ленинград, ул. Моисеенко, 10