ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
План
1. Основные требования,
предъявляемые к штампам.
2. Изготовление нормализованных
деталей.
3. Изготовление специальных
деталей.
1.
Основные требования,
предъявляемые к штампам.
Является
осуществление единой технической политики по созданию принципиально новых
орудий труда, материалов и технологических процессов, превосходящих по своим технико – экономическим показателям лучшие отечественные и
мировые достижения.
Важное место в развитии обработки металлов давлением играет технология изготовления штампов. Так, например, при изготовлении штампов листовой штамповки, технология изготовления пуансонов и матриц в значительной мере влияет на стойкость и качество работы штампа. Качество изготовления блока также влияет на долговечность штампа. Износ рабочих частей штампа проявляется в изменении исполнительных (оформляющих) размеров и в ухудшении состояния поверхности. Износ пуансона при вырубке «на провал» почти в 2 раза больше износа матрицы.
Большое влияние на износ оказывает твердость рабочих частей штампа. Износостойкость матрицы зависит от твердости и структуры материала, из которого она изготовлена, т.е. при повышении твердости матрицы наблюдается увеличение её стойкости.
Многочисленными опытами установлена зависимость между чистотой поверхности частей штампа и его стойкостью. При повышенных требованиях к шероховатости поверхности рабочих частей наблюдается налипание штампуемого материала на рабочие части штампа и, в результате этого, наблюдается усиленный их износ. При пониженной чистоте поверхности налипшие частицы металла сравнительно легко отделяются при следующем рабочем ходе штампа.
Основным документом, определяющим требования к изготовлению штампов, является ГОСТ 22472 – 87 "Штампы листовой штамповки. Общие технические условия". Он назначает технические требования к материалам основных деталей, к их точности и шероховатости поверхности, к исходным заготовкам, к сборке, определяет точность применяемых блоков, правила приемки и методы контроля штампов, правила маркировки и упаковки, содержит указания по эксплуатации и гарантии изготовителя в части стойкости штампа. В частности стандартом определено, что гарантированная стойкость и ресурс штампов простого действия с рабочими частями из сталей Х12М, Х12Ф1, 9ХС не должна быть ниже 25,0 и 250 тыс. деталей соответственно.
2. Изготовление нормализованных деталей.
Нормализованные детали наиболее рационально изготавливать заранее, обрабатывая их полностью или частично с последующей доработкой при установке в штамп. Заготовки крупногабаритных плит поступают в виде отливок, которые обрабатывают на вертикально – фрезерном или поперечно – строгальном станках. Основные базовые их поверхности обрабатывают с припуском под шлифование, затем фрезеруют лыску (место маркировки), шлифуют плоскости, размечают и сверлят отверстия под колонки и втулки с припуском до 10 мм на диаметр. Отверстие в верхней плите под хвостовик обрабатывают при изготовлении штампа, так как его положение и размеры не могут быть определены заранее. Положение оси отверстия под хвостовик зависит от положения центра давления штампа. Форма и размеры отверстия зависят от применяемого хвостовика. Отверстие под хвостовик сверлят и растачивают (или нарезают резьбу). Заготовками мелких и средних штампов могут быть плиты, вырезанные автогеном или лазером из горячекатаных листов. Материалами плит являются низкоуглеродистые стали или чугун.
Направляющие колонки изготавливают из прутка на токарном станке с
припуском под шлифование. Материалом является сталь 20. После механической
обработки колонки цементируют, а затем подвергают закалке и отпуску. В
результате цементации поверхностный слой приобретает твердость, а сердцевина
сохраняет первоначальные твердость и ударную вязкость. Далее колонки подвергают
шлифованию.
Колонки
диаметром от 50 и выше изготавливают из штучных заготовок. Заготовки закрепляют
в «центрах» токарного станка.
Направляющие втулки изготавливают из прутка или толстостенной трубы на
токарных станках. Внутреннее отверстие и наружную посадочную часть подвергают
цементации. Далее осуществляют термообработку и шлифование внутренней
поверхности и посадочной части.
Одними из наиболее ответственными деталями
штампа являются пуансон и матрица. Круглые пуансоны и матрицы разделительных
штампов, державки к ним и подкладные плиты гостированы. Ступенчатые пуансоны,
рабочий диаметр которых не превышает 5 мм, ввиду трудности шлифования
изготавливают на токарном станке без припуска, а после закаливания зачищают
абразивной шкуркой на быстроходных токарных станках. Бесступенчатые пуансоны
диаметром 8 – 10 мм изготавливают из серебрянки. Предварительное шлифование её
выполняют на бесценрово – шлифовальных станках, затем производят отрезание
заготовки нужной длины с учетом припуска на расклёпывание головки и шлифование
рабочего торца.
Среди
других гостированных деталей штампов наиболее распространенными являются
цилиндрические пружины, шаговые ножи, ножи для разрезания отходов, ловители,
фиксаторы. Упоры, прижимы, винты, штифты. Детали, являющиеся телами вращения с
несложной образующей изготавливают на токарных станках. Пружины навивают на
токарном станке, отжигают. Их крайние витки поджимают и подравнивают, затем производится
закаливание, отпуск и обжатие в тисках. Шаговые ножи и ножи для разрезания
отходов изготавливают фрезерованием. Шестигранные углубления в головках винтов
можно получать в специальных штампах в холодном или горячем состояниях. В
первом случае требуется предварительное сверление технологического отверстия на
месте шестигранного углубления. Применение горячей высадки позволяет получать
шестигранное углубление без предварительного сверления. При этом используется
специальное устройство, устанавливаемое на механическом прессе и оснащенное
электрическим подогревом.
3.
Изготовление специальных
деталей.
последовательности, как и другие детали. К
самым сложным работам относится выполнение рабочего профиля до
и после термообработки. До термообработки рабочий профиль обрабатывают на
вертикально – фрезерных, координатных, копировально –
фрезерных, профиле строгальных и других станках. Все операции проводятся
по разметке или шаблону. Операции по окончательной обработке
профиля могут быть выполнены до термической обработки, но из – за больших
искажений после термической обработки этого делать не рекомендуется. Их
можно применять лишь при наличии специальных марок стали, не подвергающейся
короблению и использованием специальных
«холодных» видов термохимической обработки, например, цианирования. После
механической обработки рабочие детали поступают на слесарный участок для
сверления, развертывания отверстий под штифты, нарезания резьбы и т.д.
При
изготовлении рабочих частей пуансонов и матриц, их профили, сопрягающиеся между
собой, должны быть обработаны с равномерным зазором. Равномерный зазор между
матрицей и пуансоном разделительных штампов может быть получен двумя способами:
взаимной пригонки и независимой обработкой. При изготовлении партии одинаковых
штампов рекомендуется применять способ независимой обработки. При обработке
способом взаимной пригонки вначале полностью обрабатывается одна из деталей, а
вторая пригоняется по ней. Так как
контур и размеры вырубаемой детали определяются матрицей, то для вырубных
штампов первичной при обработке является рабочее окно матрицы. Профиль пуансона
пригоняют по матрице с нужным зазором. Если матрица перед этим была закалена,
то пуансон пригоняют по оттиску профиля готовой матрицы на заготовке пуансона.
Заготовку пуансона получают по предварительной разметке и фрезеровании
с припуском 0,3 – 0,6 мм. Затем пуансон устанавливают над отверстием матрицы и
давят на него ползуном ручного винтового пресса. На торце пуансона получается
отчетливый отпечаток контура матрицы. После этого пуансоны вновь обрабатывают
по контуру с припуском 0,05 мм под слесарную обработку, которая выполняется
предварительно до термообработки и окончательно после неё.
Пуансоны простой формы, доступной для
шлифования по всему контуру до термообработки пригоняют по матрице. После
закалки их подвергают шлифованию на станках с обеспечением зазора по готовой
матрице.
Размеры пробиваемых отверстий определяются размерами пуансонов, поэтому
первичным при обработке в таких штампах является пуансон. Его рабочий контур
обрабатывается полностью. При этом можно использовать профильное шлифование. На
заготовке матрицы с предварительно обработанным отверстием делают оттиск закаленным
пуансоном, после чего контур матрицы обрабатывают окончательно.
Несколько небольших, одинаковых отверстий целесообразно обрабатывать с
помощью прошивок (мастер – пуансонов). Для этого в матрицах предварительно
растачивают на координатно – расточном станке
технологические круглые отверстия, в которые вставляется цилиндрическая
направляющая часть прошивки. При надавливании прессом на прошивку, её рабочая
часть наносит на поверхность матрицы оттиск глубиной 0,3 – 0,5 мм, по которому
производится последующее фрезерование, долбление или сквозное прошивание
несколькими прошивками снимающими небольшой слой
металла.
При
изготовлении вырубных матриц и пуансонов со сложной конфигурацией отверстия
целесообразно их изготавливать секционными, что
позволяет полность исключить ручную слесарную обработку рабочих профилей,
перевести её на профильную шлифовку после термообработки. Задача слесаря в этом
случае сводится только к сборке матрицы или пуансона.
В
штампах для гибки и вытяжки
вопрос взаимной пригонки пуансона и матрицы решается проще, так как
технологический зазор значительно больше зазора в разделительных штампах.
Матрицы гибки, в большинстве случаев полностью обрабатываются на станках,
только в некоторых случаях рабочий профиль матрицы подвергается слесарной
обработке.
Гибочный пуансон простой формы полностью обрабатывается на станках. При
сложном контуре пуансоны требуют слесарной доработки. Зазор между гибочным
пуансоном и матрицей обычно выполняется по шаблону. Так как при сложной гибки
профиль пуансона и матрицы подлежит уточнению после испытания штампа, пробная гибка производится до термообработки пуансона и матрицы.
После пробной гибки производится корректировка профиля
пуансона и матрицы до получения годной гнутой детали.
Матрицы
вытяжных штампов также в основном обрабатываются на станках, только при
фигурном рабочем контуре отверстия, окончательная припиловка его осуществляется
слесарем. Так как для гибочных и вытяжных
матриц имеет большое значение ш6ероховатость поверхности, особую роль
придается доводке и полировке рабочей поверхности.
Сложный
контур рабочего окна цельной матрицы может быть прошлифован на контуро –
шлифовальном станке по контуру (шаблону) или на координатно –
шлифовальном станке.
В настоящее время имеются станки для
контурной резки пуансонов, оснащенные фотоэлектрической копировальной системой.
Перемещение стола этих станков с закрепленной заготовкой осуществляется по 2-м
координатам с помощью гидросистемы. Точность обработки ±0,025 мм.
Для опиловки и подгонки контуров пуансонов и матриц
применяют опиловочные станки с возвратно – поступательным движением
напильников, бор машинки с гибким валом и насадкой фрез – напильников или шлифовальных кругов.
Пуансоны
со сложным контуром бывают двух типов: с постоянным сечением по длине и с
утолщением (фланцем). Первый тип пуансонов изготовляется на поперечно –
строгальном станке или фрезерном и, чаще всего, их можно окончательно
обрабатывать профильным шлифованием. Пуансоны с фланцем (буртиками)
обрабатывают на фасонно – строгальном станке по
предварительной разметке или по оттиску на рабочем торце. Особенность станка
заключается в том, что перемещение резца на большей части пути прямолинейное, а
вблизи фланца (буртика) пуансона оно переходит в
криволинейное с различными радиусами.
Обработка съемников и пуансонодержателей обычно производится после
окончательного изготовления пуансонов и матриц. Если инструмент монтируется на
блоке, контурные окна в съемнике, предварительно обработанные на станках,
припиливают по оттиску пуансона с зазором, величина которого зависит от того,
чем направляется верхняя часть инструмента. В тех случаях, когда окно съемника
одновременно служит направлением инструмента, зазор между пуансоном и съемником
должен быть меньше зазора между пуансоном и матрицей. При наличии в штампе
направляющих колонок и втулок величина зазора между пуансоном и съемником может
быть значительно больше и не зависит от
толщины штампуемого материала.
Наиболее
трудоемки в изготовлении пуансонодержатели
разделительных штампов. Разметка окон в пуансонодержателе производится на координатно – расточном станке. Если посадочная часть
пуансона имеет несложную форму, окно в пуансонодержателе обрабатывают
окончательно по размерам чертежа. Если окно в пуансонодержателе повторяет
контур пуансона, его обработка ведется по оттиску. Крупные посадочные отверстия
растачивают на координатно - расточном станке
окончательно. Для расклепывания посадочной части пуансонов на кромке
посадочного окна с пуансонодержателей снимают фаску 1,5 – 2 мм.