Металлообработка. Вырубной штамп по металлу
2.5Штампы для листовой штамповки
Наибольшее распространение при изготовлении электрических машин имеют штампы вырубные, пробивные и гибочные.
По технологическому признаку, т. е. по характеру выполнения операций, штампы делят на простые и комбинированные.
Простыми штампами выполняется одна штамповочная операция, например вырубка кружка, пробивка отверстия.
Комбинированными штампами выполняется две или несколько технологически различных операций. Комбинированные штампы бывают совмещенного и последовательного действия.
Комбинированными штампами совмещенного действия изготовление детали производится за один ход пресса с концентрированно расположенными пуансонами при неизменном положении заготовки. Такие штампы называют компаундными.
В комбинированных штампах последовательного действия детали изготовляют за несколько переходов под различными пуансонами за несколько шагов подачи материала и соответствующее число ходов подвижной части штампа.
Конструкция простого штампа для пробивки пазов в листе статора показана на рис. 3.3 Штамп состоит из двух частей: верхней с пуансоном (1) и нижней с матрицей (12). Верхняя часть штампа крепится к ползуну пресса за хвостовик (8). Нижняя часть штампа крепится к столу пресса двумя болтами нижней плитой (13), на которой закреплена двумя винтами (11) матрица (12) из легированной стали. Для предохранения от сдвига матрицы в процессе работы предусмотрены два штифта (10). Пуансон (1) закреплен путем расчеканки его незакаленного конца в пуансонодержателе (4), который двумя винтами (9) скреплен с верхней плитой (7). Для предохранения пуансона от расшатывания при ударах штампа между пуансонодержателем и верхней плитой проложена стальная термически обработанная прокладка (6). К пуансонодержателю двумя винтами (5) прикреплен съемник (2), который может скользить вдоль пуансона и отжиматься двумя спиральными пружинами (3). При разжатом состоянии пружин съемник перекрывает режущую кромку пуансона на 0,5... 1,0 мм. Равномерность зазора между матрицей и пуансоном зависит от точности установки штампа на прессе
Работа штампа происходит следующим образом. Штампуемый лист кладут на матрицу. После включения пресса его эксцентриковый вал делает один оборот, в течение которого ползун вместе с закрепленной на нем верхней частью штампа опускается и поднимается, совершая двойной ход. Скорость движения ползуна неравномерная. Она снижается при подходе ползуна к нижней точке, когда пресс развивает максимальное усилие вырубки. При опускании верхней
части штампа сначала съемник прижимает штампуемый лист к матрице, а затем пуансон, продолжая опускаться вниз, сжимает пружины съемника. Когда пуансон углубится в матрицу, произойдет вырубка паза. При ходе ползуна вверх сначала пуансон выходит из пробитого в листе отверстия, и уже после этого по мере расжатия пружин съемник поднимается с матрицы. Наличие съемника исключает возможность застревания листа на пуансоне. Внутренние отходы от вырубки проваливаются вниз через отверстие в матрице. Отштампованное изделие и внешние кромки полосы необходимо убирать из зоны штампа после каждого хода пресса. Поэтому число ходов пресса в минуту относительно небольшое.
Простые пробивные штампы простые по конструкции и дешевы в изготовлении.
Рисунок 3.3-Простой штамп для пробивки пазов в листе статора
а)- верхняя часть штампа, б)-нижняя часть штампа, 1-пуансон,2-съёмник,3-пружина съёмника,
4-пуансонодержатель, 5,9,11-винты крепления, 6-прокладка, 7-верхняя плита, 8-хвостовик, 10-штифт, 12-матрица,13-нижняя плита.
Комбинированные штампы совмещенного действия (компаундные) применяют при изготовлении листов якоря или ротора для пробивки отверстия под вал, вентиляционных отверстий, пазов, вырубки наружного контура. Совмещенный штамп объединяет в себе несколько простых штампов и вырубает за один ход пресса одновременно на двух концентрических окружностях все пазы статора и ротора, а также осевое отверстие под вал. Производство таких штампов для листов сердечников является наиболее дорогим и трудоемким. Комбинированные штампы более производительны, чем пазовые, и обеспечивают высокую точность штампуемых деталей. Листы сердечников, изготовленные комбинированным штампом, имеют фактически одинаковые размеры. Отличия в размерах пазов и расстояний между отдельными пазами находятся, как правило, в пределах допуска на изготовление. Совмещенные штампы применяют при штамповке конструкционных деталей и электротехнической стали в опытном и мелкосерийном производстве.
Комбинированные штампы последовательного действия объединяют в себе несколько простых штампов, расположенных последовательно в одном блоке. Готовая деталь получается за несколько переходов, выполняемых последовательно по мере продвижения полосы на определенную величину, называемую шагом штамповки. Поэтому такие штампы часто называют шаговыми.
Принцип действия комбинированного штампа последовательного действия рассмотрим на примере работы штампа для изготовления шайбы (рис. 2.4). В штампе совмещены операции пробивки двух отверстий и вырубка наружного контура. Полоса, из которой штампуется шайба, с небольшим зазором вводится в паз (6) съемника (4) и подается до упора в уступ (7). При включении пресса первым ударом пуансон (2) пробивает в полосе отверстие диаметром 10 мм, а боковые ножи (3) отсекают от кромок узкие полоски длиной а, называемой шагом штамповки (рис. 3..4, б, положение 1). После первого удара полоса подается вперед в уступ (7) на величину шага до упора срезами. На второй позиции пуансон (1) вырубает наружный контур с диаметром 25 мм, и готовая шайба проваливается через отверстия матрицы (5) и плиты штампа на стол пресса, а на первой позиции пуансон (2) и ножи (3) подготавливают вырубку последующей шайбы (положение II). Таким образом, начиная со второго удара, из-под штампа выходит одна готовая шайба.
Особенности конструкции комбинированного штампа последовательного действия заключаются в следующем:
изделия и отходы при штамповке проваливаются через отверстия в матрице;
шаг штамповки, на который продвигается полоса после каждого удара штампа, равен габаритному размеру изделия в направлении движения полосы плюс перемычка между вырубками;
минимальное число переходов п определяется числом замкнутых концентрических контуров;
последовательность вырубки замкнутых контуров развивается от центра к периферии;
готовые изделия получаются при каждом ходе пресса, начиная с п-го;
во избежание перекосов ползуна пресса вырубные усилия переходов :справа и слева от центра штампа должны быть примерно равны.
а б
Рисунок 3.4 - Комбинированный штамп последовательного действия для изготовления шайбы:
а - устройство штампа, 6 - схема штамповки; 1,2- пуансоны, 3 - боковые ножи, 4 - съемник, 5 - матрица, 6 - паз, 7 - уступ
Комбинированные штампы последовательного действия имеют следующие преимущества перед комбинированными штампами совмещенного действия:
более высокую производительность;
перемещение полосы, удаление отходов и готовых изделий, благодаря штамповке на провал, осуществляется автоматически, что увеличивает число ходов в минуту;
более простую конструкцию штампов, что делает их менее трудоемкими в изготовлении. Блочность конструкции создает удобства для заточки штампов и замены отдельных износившихся деталей штампа.
Комбинированные штампы последовательного действия называют многопозиционными. При числе переходов позиций, равном трем, - штамп называют трехпозиционным, а при четырех переходах - четырехпозиционным.
Многопозиционные штампы широко используются на прессах автоматах при штамповке из ленты электротехнической стали листов магнитопроводов внешним диаметром до 250...350 мм. Наиболее часто применяют четырехпозицион-ные штампы.
Зазоры между матрицей и пуансоном
Разница между рабочими размерами матрицы и пуансона называется зазором
Рисунок 3.5-Схема завершения вырубки штампом;1-пуансон,2-отход,3-матрица. 4-вырубленная заготовка
Разделительные операции при работе штампа совершаются разрушением металла в очаге деформации. В начальных стадиях деформирования происходит процесс пластической деформации (см. рис.3.5). Этот процесс нежелателен, но он неизбежен. Для локализации процесса пластической деформации вблизи поверхности раздела кромки пуансона и матрицы делают острыми, а зазор между пуансоном и матрицей -значительно меньше толщины штампуемого металла. Очаг пластической деформации охватывает всю толщину штампуемого листа и примыкает к рабочим кромкам пуансона и матрицы.
Рисунок 3.6 Схема процесса вырубки
а- образование очагов пластической деформации, б- смещение частей листа заготовки, в- образование трещин скалывания
Процесс отделения одной части металла от другой можно условно разделить на три стадии (рис.3.6).
1-– Стадия упругих деформаций, когда напряжения в металле не превосходят предела упругости. В начале первой стадии вырубки пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок пуансона и матрицы. По мере их смыкания очаги пластической деформации увеличиваются (рис. 3.6, а), а затем смыкаются.
2 –Стадия пластических деформаций когда происходит сильрый изгиб и растяжение волокон штампуемого металла.Начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой (рис. 3.6, б). В этот момент образуется гладкая блестящая поверхность, сглаженная силами трения, направленными вдоль боковых поверхностей пуансона и матрицы. По мере их смыкания степень деформации увеличивается, и, когда ресурс пластичности будет исчерпан, начинается третья стадия.
3–Стадия скалывания ---- появление трещин скалывания и разрушения металла, которое заканчивается отделением одной части листа от другой (рис. 3.6, в). Скалывание начинается в тот момент, когда матрица внедряется в лист на определенную глубину h зависящую от физико-механических свойств металла и его толщины. Глубина h установлена экспериментально и изменяется в пределах от 0,2 до 0,8 толщины металла , чем мягче металл, тем h больше.
Рассмотренные стадии вырубки характеризуются видом боковой поверхности отделенной части металла, представленной на рис. 3.7.
Рисунок 3.7–Боковая поверхность отделённой части металла
Зона 1 представляет собой скругленную часть листа. Это необратимое скругление произошло в результате того, что слои металла, граничащие с поверхностью разделения (шириной порядка его толщины), охвачены пластической деформацией, которая изменяется от нулевого значния на внешней границе слоя до максимума у поверхности разделения. Интенсивность этого изменения происходит по степенному закону. Зона II представляет собой блестящую поверхность, сглаженную силами трения. Зона /// - это поверхность скола, образованная в результате возникновения и развития трещин скалывания. Трещины скалывания направлены под определенным углом к поверхностям скольженияпуансона и матрицы. Этот угол называется естественным углом скола.Значение его зависит от физико-механических свойств металла и может составлять от 4 до 6°.
Величина зазора оказывает существенное влияние на качество поверхности штампуемых деталей, на силовые и энергетические затраты процесса штамповки, а следовательно, и на стойкость штампов.
В результате неправильно выбранного зазора происходит интенсивное затупление режущих кромок пуансона и матрицы в процессе эксплуатации штампа, вследствие чего на вырубаемых деталях и пробиваемых отверстиях образуются заусенцы, а на поверхности разделения различного рода дефекты.
Острозаточенные режущие кромки и оптимальный зазор между ними создают наиболее благоприятные условия для процесса разделения деформируемого материала. При штамповке с притуплёнными режущими кромками очаг пластической деформации расширяется, что приводит к повышению сопротивления сдвигу . Образующийся при штамповке заусенец является частью упрочненной зоны и поэтому, взаимодействуя с рабочими поверхностями матрицы и пуансона, интенсифицирует их износ.
Величина зазора зависит от толщины штампуемого материала, его механических свойств, а также от скорости штамповки. Зазор определяется по специальным таблицам, составленным на основании обобщения практических данных . При толщине металла 0,3...20,0 мм оптимальный зазор изменяется от 5 до 12 % от толщины листа S (меньшие значения к меньшей толщине, большие - к большей). При штамповке листов сердечников из электротехнической стали величину зазора принимают 3...6 % от толщины листа S.
Существует более дифференцированный подход к определению величины оптимального зазора с учетом требуемой шероховатости поверхности разделения, технологического усилия и стойкости штампа .
При штамповке особо тонкого металла толщиной менее 0,3 мм применяют штампы без специально предусмотренного зазора между пуансоном и матрицей. В данном случае контур сырого (незакаленного) пуансона полу-чают путем протягивания через термически обработанную матрицу, изготовленную по специальному шаблону. *
В условиях высокоскоростной вырубки-пробивки (при числе двойных ходов пресса более 120 в 1 мин) из-за расширения штампа вследствие нагрева назначают зазоры между пуансоном и матрицей, увеличенные в 1,5...2 раза по сравнению с оптимальными.
При увеличенном зазоре при вырубке и пробивке до 15...20 % по сравнению с оптимальным стойкость инструмента существенно увеличивается, однако при этом качество поверхности среза становится хуже.
С уменьшением зазора (по сравнению с оптимальным) после вырубки возникают обратные по знаку растягивающие упругие деформации, приводящие к увеличению диаметра вырубленной детали и к уменьшению диаметра пробитого отверстия. При этом деталь остается в матрице, а отход плотно охватывает пуансон. Кроме того, с уменьшением зазора возрастает концентрация нормальных напряжений у рабочих кромок пуансона и матрицы, это вызывает быстрое их притупление и, следовательно, снижение их стойкости. Вместе с тем, при малом зазоре отделяемая деталь имеет более точные размеры и остается плоской без дополнительной правки.
studfiles.net
Разделительные операции листовой штамповки. Отрезка. Вырубка. Пробивка. Высечка.
Разделительные операции предназначены или для получения заготовки из листа или ленты, или для отделения одной части заготовки от другой. Операции могут выполняться по замкнутому или по незамкнутому контуру. Отделение одной части заготовки от другой осуществляется относительным смещением этих частей в направлении, перпендикулярном к плоскости заготовки. Это смещение вначале характеризуется пластическим деформированием, а завершается разрушением.
Холодная штамповкаЛистовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.Формообразующие операции листовой штамповки. Гибка. Вытяжка. Отбортовка. Обжим. Раздача. Рельефная формовка.
Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах или в штампах. Обычно ее применяют как заготовительную операцию для разделения листов на полосы и заготовки нужных размеров.
Рисунок 1 — Основные типы ножниц
а – гильотинные; б – дисковые
Ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа могут быть с параллельными ножами, для резки узких полос, с одним наклонным ножом – гильотинные (рис. 1, позиция а). Режущие кромки в гильотинных ножницах наклонены друг к другу под углом 1…5o для уменьшения усилия резания. Лист подают до упора, определяющего ширину отрезаемой полосы В. Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.
Ножницы с вращательным движением режущих кромок – дисковые (рис. 1, позиция б). Длина отрезаемой заготовки не ограничена инструментом. Вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки под действием сил трения. Режущие кромки ножей заходят одна за другую, это обеспечивает прямолинейность линии отрезки. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30…70 раз больше толщины заготовки, увеличиваясь с уменьшением коэффициента трения.
Холодная обработка металлов давлением
Вырубка и пробивка – отделение металла по замкнутому контуру в штампе. При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой – внутренний контур (изготовление отверстий).
Основным технологическим параметром операций является радиальный зазор между пуансоном и матрицей Z. Зазор Z назначают в зависимости от толщины (s) и механических свойств заготовки, он приближенно составляет (0.05..0.1)s. При вырубке размеры отверстия матрицы равны размерам изделия, а размеры пуансона на 2Z меньше их. При пробивке размер пуансона равен размерам отверстия, а размеры матрицы на 2Z больше их.
Рисунок 2 — Схемы процессов вырубки и пробивки
а — вырубка; б — пробивка
1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – изделие; 4 – отход
Уменьшение усилия резания достигается выполнением скоса на матрице при вырубке, на пуансоне – при пробивке.
При штамповке мало- и среднегабаритных деталей из одной листовой заготовки вырубают несколько плоских заготовок для штамповки. Между смежными контурами вырубаемых заготовок оставляют перемычки шириной, примерно равной толщине заготовки. В отдельных случаях смежные заготовки вырубают без перемычек (экономия металла при ухудшении качества среза и снижении стойкости инструмента).
Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листовом материале называется раскроем. Часть заготовки, оставшаяся после вырубки – высечкой. Высечка составляет основной отход при листовой штамповке. Тип раскроя следует выбирать из условия уменьшения отхода металла в высечку.
Рисунок 3 — Раскрой металла
а — с перемычками; б — без перемычек
Холодная штамповкаЛистовая штамповка. Холодная листовая штамповка. Штамповка листовая металла.Формообразующие операции листовой штамповки. Гибка. Вытяжка. Отбортовка. Обжим. Раздача. Рельефная формовка.
Экономия металла может быть получена: уменьшением расхода металла на перемычки, применением безотходного и малоотходного раскроя, повышением точности расчета размеров заготовки и уменьшением припусков на обрезку.
www.mtomd.info
Изготовление вырубных штампов
Завод ООО «Уралоснастка» изготовит вырубные штампы и пресс формы. Штамп представляет собой инструмент, позволяющий при помощи пластической деформации производить идентичные изделия. Отдельную категорию составляют вырубные штампы, предназначенные для работы с различными сортами металла. Изготовлением вырубных штампов занимается предприятие ООО Уралоснастка. В дальнейшем, продукция этого предприятия используется во многих сферах промышленности.
Металлообрабатывающий завод ООО «Уралоснастка» изготовит вырубные штампы и пресс формы. Отправьте запрос на [email protected] или звоните 8 (3439) 389 801, 380 081, 398 8 70 .
Различают несколько разновидностей вырубных штампов. Так, к ним относятся калибровочные, гибочные, пробивные, вытяжные, последовательные, обрезные и штампы чистовой вырубки. Изготовление качественных вырубных штампов происходит в несколько последовательных этапов. От заказчика требуется составление максимально подробного технического задания.
Согласно требованиям клиента проводятся проектировочные работы. Далее производится многократное тестирование, целью которого является обнаружение и устранение возможных дефектов конструкции. По достижении положительных результатов тестов можно приступить к изготовлению вырубных штампов.
Используют вырубные штампы для работы с листовым металлом, картоном, фольгой, пластиком, оргстеклом, кожей и другими материалами. Основная сфера применения – производство упаковочной продукции. Техника, используемая на предприятии Уралоснастка, позволяет изготовить вырубные штампы сложной конфигурации, основываясь на эксклюзивных идеях клиентов. Благодаря методике многослойного производства штампа значительно увеличиваются его эксплуатационные сроки.
Оборудование для изготовления вырубных штампов позволяет производить штампы, в зависимости от предпочтений заказчика. Очень часто каждый отдельный штамп представляет собой конструкцию уникального строения. Производство штамповальной техники происходит в сжатые сроки с привлечением высококвалифицированного персонала. Производственный процесс сопровождается постоянными консультациями с заказчиком.
К изготовлению вырубных штампов можно приступить только в том случае, когда заказчик определился с типом материала, с которым будет проводиться штамповка. В производстве штампов широко используют высококачественные зарубежные режущие линейки. Очень часто техника изготовления определенных вырубных штампов привязана к какому-то конкретному материалу. Так, некоторые штампы предназначены для многоразового использования. Иные разновидности штампов разрабатываются под какой-то конкретный материал, и повторное их использование возможно только для этого материала.
Штампы, произведенные на предприятии ООО Уралоснастка, отличаются устойчивой конструкцией и комфортной измерительной шкалой. Благодаря ножам высокого качества значительное сокращается время, затраченное на резку. Детали для вырубных штампов производят при помощи двух методов – совместной подгонки элементов (матрицы и пуансона) или независимой обработки. Независимую обработку целесообразно применять для изготовления вырубных штампов стандартной модификации. Когда поверхность основных деталей штампа представляет собой сложные геометрические формы, используется способ совместной обработки.
Пуансон, одну из основных деталей пробивного штампа можно изготовить на основании оттиска матрицы либо готового шаблона. Подгонку деталей при изготовлении вырубных штампов производят с использованием шлифовальных кругов либо электрических машинок пневматического либо ручного управления, оснащенных фрезами. При помощи координатно-расточных станков производится совмещение нижнего и верхнего участков штампов. Оптимальный результат достигается во время совместной обработки участков одновременно в обеих плитах. Изначально происходит расточка матрицы с последующей термообработкой. Следующий шаг – расчет координат отверстия. По готовым расчетам отверстия растачиваются в пуансонодержателе.
При изготовлении вырубных штампов используется исключительно современное оборудование. Благодаря высокому качеству используемых материалов и большому опыту компании производится продукция отличного качества. Стоит заметить, что компания ООО Уралоснастка зарекомендовала себя как предприятие с высоким уровнем обслуживания и работы с клиентами.
kutr.ru
