При проектировании штампов необходимо пользоваться существующими Государственными стандартами, руководящими техническими материалами, отраслевыми нормалями и толь- ко в том случае, если проект штампа не может быть выполнен на их основании, возможно, проектирование специальных деталей, узлов и конструкций.
1. Типовая конструкция штампа
Штампы для листовой штамповки имеют самые разнообразные конструкции, они отличаются по способу действия, числу выполняемых на них операций, компоновке деталей, габаритам. Тем не менее, можно представить типовую конструкцию штампа, которая содержит отдельные группы деталей, характерные, как правило, для всех штампов.
Штамп состоит из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть – это верхняя плита штампа и детали и узлы, закрепленные на ней. Неподвижная часть – это нижняя плита штампа и детали и узлы, на ней установленные. Подвижная часть штампа крепится к ползуну пресса, нижняя часть – к столу пресса.
В конструкции штампа выделяют две большие части: блок штампа и пакет штампа.
Блок штампа включает следующие основные элементы (рис. 2.1):
- корпусные – связывающие детали штампа между собой и с прессом (хвостовик 1, верхняя 2 и нижняя 3 плиты);
направляющие – для направления движения верхней части штампа по отношению к нижней во время работы (втулки 4 и колонки 5).
Рис. 2.1. Элементы блока штампа с направляющими колонками:1 – хвостовик; 2 – верхняя плита; 3 – нижняя плита; 4 – направляющая втулка; 5 – направляющая колонка
Рис. 2.2. Элементы пакета штампа
Пакет штампа – рабочий инструмент, включающий следующие основные элементы (рис. 2.2):
- рабочие (деформирующие) – образующие форму детали (пуансоны, матрицы и их секции, ножи);
- монтажные – для соединения отдельных частей или деталей штампа (пуансонодержатели, матрицедержатели и обоймы матриц);
- установочно-фиксирующие – создающие правильное положение материала или заготовки в штампе и удерживающие их во время выполнения операции (упоры, ловители, направляющие материала, трафареты, прижимы (складкодержатели), шаговые ножи);
- съемно-удаляющие – снимающие и удаляющие заготовку и отходы штамповки после выполнения операции (съемники, выталкиватели, пружины, буферные шпильки, сбрасыватели, ножи для резки отхода);
- крепежные – для скрепления отдельных частей или деталей штампа (штифты, винты, шпонки).
Блок штампа может использоваться многократно для получения разных деталей, он универсален. На одном и том же блоке можно штамповать разные детали, заменив лишь пакет штампа.
Пакет штампа служит для получения конкретной детали, т.е. является рабочим инструментом.
По способу удаления отштампованных деталей выделяются:
- штампы с провалом через окно в матрице;
- с обратной запрессовкой детали в полосу;
- с выталкиванием детали в верхнюю часть штампа и удалением ее жестким выталкивателем, сдуванием сжатым воздухом или удалением вручную.
Обратное выталкивание осуществляется от пружин выбрасывателя или выталкивателя, от буфера или от пресса. Эти различия по способу удаления деталей одновременно являются и конструктивными, так как в значительной степени определяют конструкцию штампов.
По способу подачи и установки заготовок различают штампы с ручной подачей и штампы с автоматической подачей, являющейся принадлежностью 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.
Конструкцию штампа выбирают соответственно типу производства, в котором он будет использоваться, мелкосерийном, крупносерийном или массовом. Штампы должны удовлетворять следующим требованиям:
- точность и качество штампуемых деталей должны соответствовать чертежу и техническим условиям;
- рабочие части штампа должны обладать достаточной прочностью, эксплуатационной стойкостью и возможностью легкой и быстрой замены изношенных деталей;
- штамп должен обеспечивать требуемую производительность, удобство обслуживания, безопасность работы и надежность закрепления его на прессе;
- в конструкции штампа в основном должны быть использованы стандартные и нормализованные детали; количество специальных деталей должно быть минимальным;
- отходы при штамповке должны быть минимальными.
Нормализация и унификация оснастки позволяет сократить номенклатуру узлов и деталей штампов, расширить взаимозаменяемость, снизить потребность в штампах, повысить надежность их работы, сократить расходы на инструмент. Особенно возрастает значение нормализации в условиях автоматического проектирования конструкции штампов, с одновременной разработкой про- грамм для станков с ЧПУ для обработки рабочих частей штампов.
1.2 Элементы блока штампа
Блоком называется составная часть штампа без деформирующих, устанавливающих и удаляющих деталей. Верхняя плита служит для монтажа всех деталей подвижной части штампа и соединения с ползуном пресса. Нижняя плита имеет аналогичное назначение для неподвижной части штампа, укрепляемой на столе пресса. Конфигурация в плане и размеры плит определяются конструкцией штампа и выбирают- ся по соответствующим государственным или ведомственным стандартам.
По конструктивному признаку штампы для листовой штамповки разделяются на две группы:
- штампы без направляющих;
- штампы с направляющими устройствами: с направляю- щей плитой, колонками, плитой и колонками и т.п. (блочные штампы).
У блоков без направляющих центрирование подвижной части штампа относительно неподвижной осуществляется только ползуном пресса. При изношенных направляющих ползуна для точных работ (особенно для разделительных операций) такие блоки мало пригодны.
Штампы без направляющих имеют малые габаритные раз- меры и более просты в изготовлении, но небезопасны в эксплуатации, обладают невысокой стойкостью и неудобны при установке. Они применяются только в мелкосерийном и опытном производстве.
Штампы с направляющими более сложны в изготовлении, но надежны в эксплуатации и обладают повышенной стойкостью. Их применяют в серийном, крупносерийном и массовом производстве. Если необходимо надежное и долговечное направление подвижной части относительно неподвижной, то следует применять направляющие колонки и втулки. Такой блок (рис. 2.3) быстро устанавливается на прессе и обеспечивает точность центрирования пуансона и матрицы. Наиболее распространены блоки с двумя и четырьмя колонками. Если колонок две, то их располагают сзади (рис. 2.3, а), по диагонали (рис. 2.3, б) или вдоль плиты (рис. 2.3, в). Если колонок четыре, то их ставят по углам плит (рис. 2.3, г).
Рис. 2.3. Блоки штампов: а – двухколонный блок с задним расположением колонок; б – двухколонный, с диагональным расположением колонок; в – двух- колонный блок с центральным расположением колонок; г – четырехколонный
При расположении колонок сзади на штампе можно производить работу с заготовками больших габаритных размеров. Но при такой планировке возможен некоторый перекос верхней плиты по отношению к нижней (за счет момента). Диагональное расположение колонок уменьшает перекос (момент равен нулю), но ограничивает рабочую зону штампа – ограничивает габаритные размеры заготовок. Блоки с четырьмя колонками применяют для штампов крупных и средних размеров. При выборе колонок и втулок необходимо соблюдать следующее условие: при положении штампа в крайнем верхнем положении (КВП) колонка не должна терять контакта с втулкой. При положении штампа в крайнем нижнем положении (КНП) колонка должна не доходить до верхней плоскости верхней плиты не менее 5…10 мм, чтобы исключить незамыкание штампа. В штампах повышенной точности в направляющих устройствах вместо трения скольжения (колонка-втулка) реализуется трение качения (колонка–шарики-втулка). Одно из конструктивных решений показано на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Направляющие устройства штампа с шариками: а – КВП; б – КНП; 1 – верхняя плита; 2 – колонка; 3 – шарики; 4 – сепаратор; 5 – втулка; 6 – нижняя плита
Переход на трение качения удорожает блок, но увеличивает точность и значительно повышает ресурс блока. Это особенно важно в разделительных штампах с твердосплавными режущими частями. Устойчивость тонких и длинных пуансонов в значительной степени зависит не только от точности центрирования подвижной части штампа относительно неподвижной, но и от ограничения бокового перемещения рабочего конца пуансона.
Точность и надежность работы штампа зависит от правильного выбора конструкции деталей и узлов, соединяющих штамп с ползуном пресса. Один из широко распространенных видов жесткого соединения – хвостовики. Они закрепляются в верхней плите штампа при помощи фланца, буртика, резьбы и т.д. При разработке конструкций вырубных, пробивных, вытяжных, гибочных и других пуансонов и матриц стремятся обеспечить простоту конструкции и изготовления, точность и прочность крепления, легкость сборки и разборки, стойкость в эксплуатации. Пуансоны для изготовления небольших партий деталей иногда выполняют заодно с хвостовиком.
Для соединения верхней плиты штампа с ползуном пресса служит хвостовик. У штампов больших габаритных размеров верхняя плита крепится к ползуну пресса болтами или прижимами, нижняя плита штампа аналогично крепится к столу пресса. В этом случае хвостовик или не ставят, или применяют для облегчения установки штампа в центре ползуна, используя для этого центральное отверстие ползуна. На рис. 2.5 показаны основные типы хвостовиков и их соединение с верхней плитой штампа.
Рис. 2.5. Основные типы хвостовиков: а, б – вкручиваемые; в – запрессованный; г – прикручиваемый
Диаметр и высота хвостовика подбираются по отверстию в ползуне пресса. Хвостовик, зажимаемый в ползуне только вкладышем, следует делать в верхней части гладким (рис. 2.5, в, г). Если кроме вкладыша применяют болт, то делают одностороннюю лыску (рис. 2.5, а) или кольцевую проточку (рис. 2.5, б).
Запрессованный хвостовик (рис. 2.5, в) применяют как в блоках без направляющих, так и в блоках с направляющими, но у которых в КВП теряется контакт направляющих элементов. В этом случае следует ставить фиксирующий штифт.
1.3 Элементы пакета штампа
Конструируя вырубные, пробивные, вытяжные и другие пуансоны и матрицы, нужно стремиться обеспечить следующие основные требования: простоту конструкции и изготовления; точность и прочность установки (закрепления); стойкость в эксплуатации; легкость сборки и разборки.
Пуансоны. Выбор рабочего контура пуансона зависит от конфигурации, толщины и габаритных размеров детали. На рис. 2.6 даны типы рабочих контуров вырубных пуансонов.
Рис. 2.6. Типы режущих контуров вырубных и пробивных пуансонов: а – с постоянным по длине сечением; б, в – ступенчатой формы;
г – с конусом на рабочем торце; д – с неглубокой выточкой
Пуансон с постоянным по длине сечением (рис. 2.6, а) является наиболее распространенным. Пуансоны ступенчатой формы (рис. 2.6, б) и (рис. 2.6, в) применяются, соответственно, для вырубки деталей из толстого материала и вырубки деталей из тонкого материала. Пуансон с конусом на рабочем торце (рис. 2.6, г) используется при необходимости уменьшения усилия вырубки. У пуансонов диаметром более 50 мм, в середине торца следует делать неглубокую выточку (рис. 2.6, д). Благодаря выточке уменьшается площадь шлифовки при заточке пуансонов.
Крепление пуансона больших размеров можно осуществлять непосредственно к плите винтами и штифтами, если позволяет опорная поверхность пуансона или если в пуансоне для крепления предусмотрен фланец. Крепление пуансонов малых и средних размеров обычно осуществляется вставкой в пуансонодержатель с помощью запрессовки, буртиком, расклепкой (ГОСТ 16621-80 …6625-80). Конструкция пуансона с буртиком (рис. 2.7) применяется для вырубки или пробивки круглых деталей или отверстий малых и средних размеров.
Рис. 2.7. Крепление круглого пуансона с буртиком: 1 – пуансон; 2 – пуансонодержатель; 3 – плита
Здесь центрирующей частью является посадочный цилиндр пуансона, находящийся в пуансонодержателе, потому гнездо под буртик делается больше его диаметра. Рабочая часть пуансона имеет расчетный размер. Посадочный размер следует выбирать из числа нормальных, близких к расчетному. Пуансоны малых и средних размеров сложного контура в сечении для облегчения изготовления (возможность строгания, фрезерования, шлифования) часто делают постоянного сечения по всей длине. Такие пуансоны крепятся в пуансонодержателе с помощью расклепки опорной части (рис. 2.8).
Рис. 2.8. Крепление пуансона профильного сечения: 1 – пуансон; 2 – пуансонодержатель; 3 – плита
Для крепления быстросменных пуансонов применяются в конструкции шариковые замки (ГОСТ 6626-80, ГОСТ 16629-80) – рис. 2.9.
Рис. 2.9. Варианты крепления вырубных пуансонов: а – винтами и штифтами или винтами и врезным (по посадке) фланцем; б – быстросъемный (шариком и винтом): 1 – пуансон; 2 – плита; 3 – винт; 4 – штифт; 5 – шарик; пуансонодержатель
При пробивке отверстий относительно малых диаметров, в конструкциях с тонкими круглыми пуансонами применяют цилиндрическую втулку, в которую вставляют пуансон (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Пуансон с втулкой: 1 – пуансонодержатель; 2 – плита; 3 – плита подкладная; 4 – цилиндрическая втулка; 5 – пуансон
Головка пуансона расклепывается, и он удерживается во втулке, сама же втулка имеет буртик, с помощью которого крепится в пуансонодержателе 1. При использовании таких пуансонов необходимо между плитой 2 и пуансонодержателем 1 располагать стальную закаленную прокладку (подкладную пластину) 3, которая и воспринимает усилие пробивки. Пробивать отверстия особо малого диаметра (меньше толщины заготовки), можно пуансонами, вставляемыми в специальные составные подвижные втулки. В этом случае исключается продольный изгиб пуансона. На рис. 2.11 показаны конструкции таких пуансонов.
Рис. 2.11. Пуансоны для пробивки отверстий диаметром меньше толщины материала: а – нормальная конструкция; б – упрощенная конструкция
Нормальная конструкция состоит из пуансона 1 и телескопической втулки, состоящей из верхней 2 и нижней 3 частей. Для таких пуансонов следует применять пакет с направляющими колонками и направляющей плитой. Нижняя часть втулки закрепляется в направляющей плите блока. Упрощенная конструкция состоит из пуансона 1, стальных колец 2 и резиновых (полиуретановых) колец 3. Как и в предыдущем случае, применяется пакет с направляющими колонками и плитой. Нижнее стальное кольцо желательно заделывать в направляющую плиту.
Матрицы. Конструкция рабочей части вырубных и пробивных матриц выбирается в зависимости от толщины и конфигурации штампуемых деталей. На рис. 2.12 даны типы рабочих отверстий вырубных матриц.
Рис. 2.12. Типы рабочих отверстий вырубных и пробивных матриц: а – с прямой шейкой; б – с шейкой и прямой провальной частью; в – без шейки
Матрица с прямой шейкой, (рис. 2.12, а) применяется при любой конфигурации и толщине материала заготовки. Матрица с шейкой и прямой провальной частью (рис. 2.12, б) применяется при вырубке круглых деталей с обратным выталкиванием. Матри ца без шейки (рис. 2.12, в) используется при вырубке тонких и мягких материалов.
Размеры рабочих контуров матриц и пуансонов должны соответствовать размерам чертежа штампуемой детали с учетом допуска на ее изготовление. Исполнительные размеры строятся с учетом износа инструмента (пуансона и матрицы) во время эксплуатации.
В вырубных штампах применяются плитовые матрицы, которые крепятся к плите штампа при помощи винтов и штифтов (рис. 2.13) и матрицы-вставки. Наружный контур плитовых матриц рассчитывают по эмпирическим зависимостям с учетом обеспечения наименьших возможных расстояний расположения отверстий под винты и штифты [1]. Матрицы-вставки крепятся в матрице- держателе запрессовкой, буртиком (ГОСТ 16637-80…16647-80), а также заливкой легкоплавкими сплавами.
Для уменьшения стоимости оснастки применяются двухслойные стальные матрицы, показанные на рис. 2.14. Матрица состоит из пластины-матрицы 1, изготовляемой из инструментальной стали, и основания-матрицы 2, для которого можно использовать обычную конструкционную сталь.
Рис. 2.13. Крепление плитовой матрицы: 1 – матрица; 2 – плита; 3 – винт; 4 – штифт
Рис.2.14. Двухслойная матрица: 1 – пластина-матрица; 2 – основание-матрица; 3 – плита
Толщина пластины-матрицы берется на 2…2,5 мм больше высоты цилиндрического пояска обычной вырубной матрицы. Такая конструкция обеспечивает значительную экономию дорогой инструментальной стали для изготовления матрицы. Матрица для точной формовки и калибровки при работе с большими нагрузками показана на рис. 2.15. На матрицу 1 последовательно, с натягами по прессовой посадке, надевают бандажи 2 и 3. Благодаря автофретированию радиальные упругие деформации самой матрицы, даже при воздействии на нее значительных давлений, будут незначительны.
Рис. 2.15. Матрица, усиленная бандажами: 1 – матрица; 2, 3 – бандаж
Конфигурация и размеры пуансоно- и матрицедержателей применяются исходя из условия расположения в них пуансонов и матриц и размещения фиксирующих и крепежных деталей (рис. 2.16).
а)
Рис. 2.16. Пример конструктивного исполнения: а – пуансонодержатель, б – матрицедержатель
В целях упрощения конструкции следует проектировать вырубку «на провал», при которой отпадает необходимость в применении выталкивателя.
Съемники. В процессах пробивки, вырубки и вытяжки заготовка или изделие остаются на пуансоне. Для их снятия применяют съемники, задерживающие изделие или заготовку при обратном ходе ползуна пресса.
По характеру выполняемой работы съемники подразделяются на: неподвижные, подвижные и снимающие отход путем разрубания его. Съемники должны быть достаточно надежными (прочными) и иметь поверхности (верхнюю и нижнюю), перпендикулярные оси пуансона. В вырубных штампах простого действия предпочтительнее применять жесткий съемник (рис. 2.17, б), так как он упрощает пакет штампа в целом и безотказен в работе. Жесткий съемник применяется при штамповке материалов толщиной свыше 0,7 мм. Подвижный (резиновый или пружинный) съемник позволяет производить вырубку из заготовок любого профиля и размеров (рис. 2.17, а).
Рис. 2.17. Конструкции съемников: а – подвижный; б – жесткий; 1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – съемник; 4 – плита
Неподвижные съемники крепятся к неподвижной части штампа и в процессе работы не перемещаются. Неподвижные съемники, выполненные в виде плиты, при достаточной толщине и хорошей пригонке пуансона к отверстию могут не только снимать изделие (отход) с пуансона, но и центрировать (направлять) последний. В этом случае отверстия под пуансоны в съемниках должны быть координированы по отношению к отверстиям в матрице и точно пригнаны к пуансонам. Применяют такие направляющие съемники в вырубных и пробивных в штампах, не имеющих направляющих колонок. Подвижные съемники в зависимости от конструкции штампа могут крепиться к верхней или нижней его части. Они также предназначены для снятия изделия или отхода с пуансона. Подвижные съемники действуют обычно от пружин и обеспечивают плавное снятие. В несложных штампах, предназначенных для малых партий простых изделий толщиной до 1…1,5 мм, применяют полиуретановый (эластичный) съемник (рис. 2.18).
Рис. 2.18. Съемник с эластичным элементом: 1 – полиуретановая шайба; 2 – клеевое соединение; 3 – пуансон; 4 – матрица
Полиуретановый съемник сидит на пуансоне, причем торец пуансона должен быть выше нижней плоскости съемника. Эта разница тем больше, чем больше необходимая сила снятия отхода или изделия с пуансона. От величины этой силы зависят габаритные размеры съемника. При достаточных габаритах штампа и необходимости создания больших усилий используют съемники, действующие от пружин (рис. 2.19). На рисунке слева показана верхняя часть штампа в КВП, а справа – в КНП.
Рис. 2.19. Подвижный съемник, действующий от пружин: 1 – винт; 2 – пружина; 3 – съемник
Конструкция состоит из съемника 1, пружин 2 и винтов 3. При штамповке тел вращения съемник чаще изготовляют в виде кольца, толщина которого берется по конструктивным соображениям и должна обеспечивать необходимую жесткость. Для небольших штампов эта толщина составляет 10…20 мм. Размеры пружин и количество их подбирают в соответствии с силой снятия. Необходимо, чтобы при положении штампа в КВП развиваемое пружинами усилие съемника было, по крайней мере, на 10..15% больше усилия снятия. Винты создают предварительное натяжение пружин, обеспечивают нужное положение съемника и должны быть с заплечиками. Размер от нижней части головки до заплечика должен быть у всех винтов одного штампа выдержан точно, чтобы избежать перекоса. Глубина гнезда под головку также должна быть одинакова и должна обеспечивать максимальный ход съемника и гарантированный зазор 2…6 мм. Нижняя плоскость съемника в КВП штампа должна быть ниже торца пуансона. При опускании верхней части штампа съемник коснется материала (заготовки) раньше, чем пуансон и, развивая достаточное усилие, съемник будет прижимать материал к матрице. Это улучшает процесс вырубки и съема, а также качества самого изделия.
Выталкиватели. Для удаления изделия (иногда уже снятого) или отхода из рабочей зоны используют выталкиватели. Например в вытяжном штампе, в котором полученное изделие не удаляется на проход, ставят съёмник и выталкиватель. Первый снимает изделие с пуансона, второй выталкивает его из матрицы. Выталкиватели обычно встречаются подвижные, но по характеру действия бывают двух видов: ударного действия; плавного действия. Выталкиватели ударного действия работают от поперечины пресса (рис. 2.20). На рисунке, слева, показано положение в КВП, а справа – в момент начала выталкивания.
Рис. 2.20. Штамп с выталкивателями и съемником, действующим от пружин: 1 – толкающий стержень; 2 – толкающий диск; 3 – толкающие штифты; 4 – кольцевой выталкиватель; 5 – пробивной пуансон; 6 – вырубная матрица; 7 – выталкиватель плавного действия; 8 – пуансономатрица; 9 – съемник
На рис. 2.21 показана конструкция с выталкивателем плавного действия.
Рис. 2.21. Штамп с выталкивателем плавного действия и подвижным съемником от пружин: 1 – выталкиватель; 2 – пружина; 3 – съемник
Выталкиватель 1 все время находится под действием пружины 2. Буртик выталкивателя обеспечивает совпадение торца его с зеркалом матрицы, что важно для передвижения материала. Сила пружины в предварительно натянутом состоянии должна быть на 10…15% больше силы снятия. Если конструктивно невозможно разместить пружину требуемого размера в гнезде матрицы, то привод осуществляют от буфера. Применяя подвижный съемник 3 в сочетании с толкателем 1, можно вставить вырубленное изделие обратно в ленту.
Прижим. В штампе для прессов простого действия с буферным устройством и в штампах для прессов двойного действия применяют прижимы складкодержатели. Конструктивно штампы для прессов простого действия более приспособлены для совмещения операций, их легче автоматизировать. Часто на них совмещают операции вырубки, вытяжки, пробивки. Матрица этих штампов крепится к верхней плите штампа, а пуансон и прижим – к нижней плите (рис. 2.22).
Рис. 2.22. Штамп для вытяжки с прижимом складкодержателем: 1 – шпилька; 2 – прижим; 3 – верхняя плита; 4 – матрица; 5 – выталкиватель; 6 – толкающий стержень
В верхней части штампа для пресса двойного действия расположены пуансон и прижим, прикрепляемые к прессу при помощи промежуточных плит. Пуансон крепится к вытяжному (внутреннему) ползуну, а прижим к прижимному (наружному) ползуну; матрица расположена в нижней части штампа. Использование прижимов позволяет исключать гофрообразование при вытяжке изделий (рис. 2.23).
Рис. 2.23. Вытяжка а – без прижима; б – с прижимом: 1– матрица; 2 – пуансон; 3 – прижимное кольцо
В матрице и пуансоне имеются отверстия для выхода воздуха. В прижимном кольце (иногда в матрице) предусматриваются перетяжные ребра и пороги, служащие для повышения интенсивности торможения заготовки под прижимом. Иногда на прижимном кольце и матрице устанавливают ножи, с помощью которых проводят отрезку углов прямоугольной заготовки с целью совмещения операций.
Направляющие устройства. При подаче ленты (полосы) необходимо, чтобы она передвигалась симметрично продольной оси штампа, в противном случае ввиду небольшой ширины перемычек будут иметь место односторонняя рассечка их и неполноценность изделия. Для предупреждения боковых перемещений ленты используют направляющие устройства. В штампах с неподвижным съемником применяют направляющие планки, которые устанавливают между съемником и матрицей. Ширина этих планок зависит от ширины съемника (матрицы) и расстояния между направляющими. Толщина планок берется по соответствующим нормалям. В небольших штампах иногда направляющие планки делают заодно со съемником путем строгания в нем продольного паза для прохода ленты (полосы). При коротком штампе длина направляющих не обеспечивает продольную устойчивость ленты (лента виляет). Достаточное удлинение направляющих планок (рис. 2.24) и соединение их свободных концов поперечной поддержкой создает необходимую устойчивость.
Рис. 2.24. Приемные полки для ленты и полосы: 1 – удлиненные направляющие планки, 2 – поперечная поддержка
Вынесенные за габаритные размеры матрицы направляющие, планки с поддержкой называются приемными полками. При установке штампа на пресс, имеющий большое расстояние между подающими клещами (или валками), лента между штампом и подающим механизмом провисает. Применение усиленных приемных полок устраняет провисание и создает надлежащее направление. Такие полки лучше располагать с двух сторон штампа. В рассмотренных конструкциях направления ленты возможно небольшое поперечное перемещение ее, поэтому такие конструкции, как правило, применяются в штампах простого действия. В штампах последовательного действия передвижение ленты (полосы) должно быть симметрично, иначе изделия могут получаться эксцентричными, неполноценными. Ширина ленты (полосы) может колебаться в пределах допуска на нее, который обычно значительно больше допускаемой не- центричности изделия (например, отверстия к наружному контуру). Вредное влияние отклонений ширины ленты (полосы) можно устранить приданием одной из кромок ее значения базы. В этом случае в штампе принимают за базу ту направляющую планку, которая расположена со стороны базовой кромки ленты. Если обеспечить постоянное прилегание базовой кромки ленты к базовой направляющей планке, то, как бы ни было велико отклонение ширины материала, оно не отразится на центричности изделия. Одна из конструкций прижима ленты (рис. 2.25, а) состоит из двух направляющих планок (одна – базовая), прижимов 1 и пружин 2. В планке, противоположной базовой, выпиливают гнезда для прижимов и пружин. Крепление планок нормальное. Толщину прижимов и высоту пружин делают на 0,2…0,5 мм меньше толщины планки. Чем тоньше материал, тем эта разница меньше. Разница в толщинах нужна для свободного перемещения прижима и пружины между матрицей и съемником.
Рис. 2.25. Боковые прижимы ленты (полосы) в штампе с базовой направляющей: а – типовой; б – с более сильными пружинами; 1 – прижим; 2 – пружина
Количество прижимов и пружин устанавливается в зависимости от конкретных условий штамповки. Пружины обычно подбирают, поэтому следует иметь набор их. Конструкция с более сильными пружинами показана на рис. 2.26, б.
Упоры. При ручной подаче ленты (полосы) для соблюдения шага подачи в штампах простых и совмещенных применяют постоянно действующие упоры. В штампах последовательного действия для тех же целей применяют боковые ножи или заменяющие их предварительные и постоянно действующие упоры и ловители. Постоянно действующие упоры бывают неподвижные и подвижные. При работе с подвижными упорами обеспечивается, как правило, более высокая производительность. Часто упор представляет собой штифт ступенчатой формы (рис. 2.26, а). Меньшим диаметром он закреплен в матрице. Чем больше разница диаметров упора, тем дальше расположено отверстие для него в матрице от режущей части, тем прочнее матрица. Упор обычно ставят за рабочим переходом. Такое расположение упора не увеличивает габаритных размеров матрицы и, кроме того, в него упирается еще не пробитая, а значит, более прочная лента. Для передвижения ленты достаточно ее приподнять над упором и немного продвинуть; упор войдет в отверстие ленты. После этого ленту продвигают до соприкосновения с упором. Эти упоры непригодны для вырубок, диаметры которых меньше 8…10 мм.
Рис. 2.26. Постоянно действующие упоры: а – грибковый; б – крючкообразный; в, г – утопающий; 1 – упор; Lп-шаг подачи полосы; m-перемычка между деталями
Можно упор поставить через шаг от рабочей кромки матрицы. В этом случае в качестве упора берут цилиндрический штифт; прочность матрицы увеличивается. При этом увеличиваются и габаритные размеры матрицы, что нежелательно и не всегда возможно. Применяют и другую конструкцию упора (рис. 2.26, б), ось которого расположена далеко от режущей кромки матрицы, это достигается благодаря его крючкообразной форме. Так как верхняя часть упора несимметрична, то он фиксируется штифтом, для которого в матрице делается соответствующая прорезь. Упор этого типа позволяет вырубать изделия из ленты и без поперечной перемычки.Если матрица закреплена в верхней части штампа, а пуансон с подвижным съемником – в нижней, необходимо применять утопающий упор (рис. 2.26, в, г). При передвижении так же, как и в предыдущих случаях, ленту (полосу) необходимо перекидывать через упор. В момент вырубки матрица, нажимая на верхний торец упора, заставляет его частично прятаться в съемник. При конструировании упоров как неподвижных, так и подвижных следует учитывать силу инерции при подаче особенно толстых полос. Слабые упоры, даже при нормальной подаче, могут быть сбиты. Конструктивные размеры упоров должны обеспечивать их надежность. Неподвижные упоры при штамповке необходимо видеть, поэтому в неподвижных съемниках над упорами делают вырезы. Качество и прочность съемника от этого не снижаются, но благодаря вырезам достигается удобство в работе и увеличивается производительность. При вырубке широких изделий, особенно из относительно тонкого материала, упор, поставленный в середине (рис. 2.27, а), не обеспечивает правильного перемещения ленты, поскольку сила, с которой прессовщик подает ленту, во много раз больше силы, необходимой для изгиба перемычки. Прессовщик может не почувствовать момента начала изгиба. Чтобы устранить это явление, ставят не один упор в центре, а два – по краям (рис. 2.27, б).
Рис. 2.27. Расположение упоров при штамповке широких изделий: а – по центру; б – по краям
Подвижные упоры включают упоры двойного и прямого движения ленты (полосы). При работе с упорами двойного движения (рис. 2.28) ленту необходимо каждый раз продвигать вперед больше чем на шаг, а затем – незначительно назад.
Рис. 2.28. Подвижный упор двойного движения ленты (прямого и обратного): а – с направляющей планкой; б – с направляющим кронштейном; 1 – упор; 2 – планка; 3 – кронштейн
Работая с упорами прямого движения (рис. 2.29), ленту про- двигают только в одном направлении – вперед.
Рис. 2.29. Подвижный упор прямого движения полосы
При работе с упорами двойного движения производительность будет несколько ниже, чем с упорами прямого движения. При серийном и массовом производстве упоры прямого движения, несмотря на их относительную сложность, следует предпочесть упорам двойного движения. Предварительные упоры применяют в штампах последовательного действия. Подавая ленту в такой штамп, вначале необходимо ввести ее только в зону 1-го перехода. После 1-го рабочего хода ленту нужно продвинуть точно на величину шага подачи в зону 2-го перехода и так столько раз, сколько переходов содержит штамп. Контроль за первоначальным передвижением ленты постоянными упорами осуществлен быть не может. Он осуществляется предварительными (временными) упорами, которые расположены в штампе между съемником и матрицей (рис. 2.30).
Рис. 2.30. Предварительный (временный) упор: 1 – рабочий торец упора; 2 – наружный торец упора
В штампе последовательного действия, до передвижения ленты в 1-й переход упор этого перехода нажатием пальца на его наружный торец вдвигают в рабочую зону штампа. Торец упора выйдет за пределы направляющей планки и ограничит продвижение ленты. Палец отпускают, и упор пружиной возвращается в исходное положение. Совершается рабочий ход. После операции на 1-м переходе ленту продвигают до упора 2-го перехода. Так поступают столько раз, сколько переходов имеет штамп без одного.
В штампах последовательного действия вместо нескольких предварительных упоров можно применить один шаговый нож (рис. 2.31). Шаговые ножи, повышая точность шага подачи ленты (полосы), увеличивают отход материала, так как небольшая ширина кромки ленты обрезается и на эту ширину обрезки увеличивают ширину ленты. Конец ленты, вставляемый в направляющие штампа, торцом упрется в выступ (упор), находящийся на направляющей планке. Затем производят ход ползуна, во время которого одновременно пробивается отверстие (для данного изделия) и обрезается часть кромки ленты, по длине равная шагу подачи материала. После чего ленту продвигают до нового контакта уступа ленты с выступом (упором) на направляющей планке, т.е. на шаг подачи. И так на протяжении штамповки всего рулона ленты или всей полосы. Для большего повышения точности шага подачи применяют два шаговых ножа, которые устанавливают с двух сторон ленты на разных переходах. Во время отрезки кромки ленты ножом, у которого рабочий торец параллелен зеркалу матрицы, возможен сдвиг ленты в сторону, обратную подаче, и, как следствие, понижение точности шага подачи. Для устранения такого явления рабочий торец ножа 3 делается со скосом А (рис. 2.31).
В этом случае возникает боковое усилие и поэтому сечение шагового ножа и закрепление его необходимо делать надежными и, кроме того, желательно создать опору – направление в зоне рабочего торца шагового ножа. При использовании постоянного упора в сочетании с боковым ножом, независимо от числа переходов, необходим только один предварительный упор. В штампах последовательного действия с расположением подвижного съемника в верхней части можно применять упрощенный предварительный упор. В этом случае в матрице сверлят небольшие отверстия с шагом, равным шагу подачи, вставляют в первое отверстие штифт (предварительный упор) и передвигают до него ленту. Когда лента установлена, штифт вынимают и производят рабочий ход. Затем штифт вставляют во второе отверстие, и так до тех пор, пока не вступит в действие постоянный упор. В дополнение к сказанному об упорах заметим, что неточность фиксирования упорами определяется главным образом их зазорами и допусками, ужесточить которые не всегда удается.
Рис. 2.31. Расположение шагового ножа в штампе:1 – контур изделия; 2 – направляющие планки; 3 – шаговый нож; M – выступ (упор) на направляющей планке; N – выступ полосы (ленты); A – вид шагового ножа со скошенным рабочим торцом; LП – шаг подачи полосы
Фиксаторы. При штамповке вырубленных или отрезанных заготовок, укладываемых на зеркало матрицы вручную, необходимо располагать их так, чтобы базы предыдущей операции (например, наружный контур, часть его или отверстие) совпадали с базами новой операции. Для обеспечения этого применяют фиксаторы (рис. 2.32).
Фиксаторы, как правило, выполняют так, что только часть контура заготовки имеет с ними контакт (за исключением тел вращения), а иногда, при круглых фиксаторах, имеет место даже точечный контакт. При подаче в штамп заготовок, отрезанных на ножницах или в универсальных отрезных штампах, у которых габаритные размеры и геометрия контура недостаточно точные, следует заготовки фиксировать по двум пересекающимся базам с поджатием заготовки к ним (рис. 2.32, в).
Рис. 2.32. Фиксаторы: а – для вырубленных заготовок малых и средних размеров; б – для вырубленных заготовок крупных размеров; в – для заготовок, отрезанных на ножницах; 1 – заготовка; 2 – фиксаторы
Ловители. При подаче ленты (полосы) в штамп помимо направления необходимо точное ее передвижение на величину шага подачи. Если материал подается механическим путем (валками или клещами), то для последовательных штампов допустимая неточность подачи может быть выправлена ловителями. В этих штампах других деталей контроля передвижения ленты нет. Для штампов, простых и совмещенных точность механической подачи вполне достаточна.
Ловители центрируют ленту (полосу) или полуфабрикат по ранее пробитым отверстиям, которые могут быть отверстиями самого изделия или пробиваемыми в ленте специально для ловителей. В последнем случае, для облегчения изготовления, отверстия делают круглыми. Ловители, центрирующие по специально пробитым отверстиям, как правило, бывают цельными и закрепляются в пуансонодержателе по типу пуансонов – на буртике. При небольшом диаметре и большой длине ловитель для усиления делается ступенчатым. Ловители, центрирующие по отверстиям изделия, можно ставить и на последнем вырубном пуансоне. Способов закрепления их в пуансоне достаточно много. Материал ловителей должен хорошо сопротивляться истиранию. Ловители, выполненные как одно целое с пуансонами, из-за неудобства заточки последних применяются редко. Типы ловителей показаны на рис. 2.33.
Рис. 2.33. Ловители, закрепляемые в пуансонах: а и б – для материалов толщиной до 3 мм; в и г – для материалов, толщиной более 3 мм; 1 – вырубной пуансон; 2 – ловитель
Ловители могут применяться во всех видах штампов, но в штампах последовательного действия они являются непременной деталью (рис. 2.34). В этих штампах ловители устанавливаются как на последнем переходе так, иногда, и на всех переходах.
Рис. 2.34. Ловитель в штампах последовательного действия: 1 – пробивной пуансон (1-й переход); 2 – вырубной пуансон (2-й переход); 3 – ловитель; LП – шаг подачи полосы
Крепежные изделия. Номенклатура крепежных деталей в штампах должна быть ограниченной. В подавляющем большинстве конструкций штампов можно обойтись тремя типами крепежных деталей: болтом с внутренним шестигранником, болтом с внутренним шестигранником и заплечиками для съемников, складкодержателей и других узлов, винтом с прорезью.
Выбор болта не с наружным, а с внутренним шестигранником объясняется тем, что необходимый диаметр гнезда для головки с внутренним шестигранником примерно в 2 раза меньше, чем для головки с наружным шестигранником с учетом ключа для него. Что касается винтов с прорезью, то их применяют только в исключительных случаях. Такие винты завинчивают отверткой, в силу чего их нельзя так надежно затянуть как болты, имеющие шестигранник. Прорези быстро разрабатываются, приводя винты в негодность.Штифты. Штампы подвержены относительно частой сборке-разборке, поэтому и установочные штифты часто выколачивают. Штифты применяют цилиндрические (рис. 2.35).
Рис. 2.35. Установочные штифты: а – обычное соединение; б – соединение с применением втулки; 1 – матрица; 2 – плита; 3 – штифт; 4 – втулка
Такие штифты служат не только для правильного центрирования деталей при сборке, но и для восприятия боковых нагрузок во время работы штампов (гибочные несимметричные матрицы, сборные матрицы и др.). Диаметры штифтов обычно принимают значительно большего размера, чем диаметры, полученные расчетом на срез, как правило, не менее 6 мм. Такой выбор обеспечивает надежность работы штампа и удобство в эксплуатации. Кроме того, штифты малых диаметров при большой их длине могут быть погнуты. При соединении двух сырых деталей производится совместное сверление их с последующей обработкой разверткой. При соединении сырой детали с закаленной отверстия в последней обрабатывают разверткой до закалки. После закалки отверстия в зависимости от их размеров зачищают или шлифуют. В матрице обычно делают не менее двух отверстий под штифты. Расстояние между этими отверстиями в матрице при термообработке может изменяться, в сырой же плите координаты отверстий остаются неизменными.
Учитывая, что плита (нижняя или верхняя) намного долговечнее матрицы, следует применять соединение, характеризуемое тем, что в уже закаленную матрицу (рис. 2.35, б) запрессовывают сырую втулку. Затем, спарив матрицу с плитой, производят совместную обработку отверстия под штифт в плите и втулке.
Буферы в штампах используют для складкодержателей при вытяжке, а также для выталкивателей, съемников, прижимов. С помощью буфера складкодержатель предотвращает образование складок во фланце вытягиваемой заготовки. Если пресс не оснащен пневматическим, гидропневматическим или каким-либо другим стационарным универсальным буфером, то вместе со штампом конструируют и изготовляют эластичный или пружинный буфер.
Эластичный буфер (рис. 2.36) состоит из эластичного (резинового или полиуретанового) кольца 1, стальных подвижной 2 и неподвижной 3 шайб, между которыми находится резина, стержня 4, на котором она монтируется и который соединяет буфер со штампом. Толкатели складкодержателя опираются на подвижную шайбу буфера. Для изменения усилия буфера служит гайка 5, накрученная на резьбовом конце стержня. Резиновое кольцо при сжатии развивает давление. При предварительном сжатии эластичного элемента, которое можно принять равным 20%, буфер должен развивать усилие складкодержателя или выталкивателя.
