12.04.2018

Требования к конструкциям штампов для холодной и полугорячей объемной штамповки


После синтеза вариантов и принятия решения по выбору оптимального варианта технологического процесса переходят к одному из ответственных этапов технологической подготовки производства, а именно, к разработке конструкции штампа для реализации спроектированной технологии. Точность поковки, шероховатость ее поверхностей, соосность конструктивных элементов и многое другое определяется конструкцией штампа и качеством изготовления его рабочих элементов.

При подготовке к проектированию штампов необходимо обобщить сведения о технологических особенностях и конструктивном исполнении штампов для ХОШ и ПГОШ, особенностях проектирования рабочих деталей и других элементов конструкции; провести анализ типовых конструкций штампов и унифицировать входящие в них детали; создать параметрические модели штампов для проведения необходимых расчетов с ориентацией на применение вычислительной техники.

Кроме геометрической формы, размеров, марки материала штампуемых деталей, требований к точности поковок, типа применяемого оборудования на выбор конструкции штампа влияют и другие факторы. Один из таких факторов — соответствие конструкции штампа масштабу производства деталей. Для реализации групповых технологических процессов при годовом выпуске деталей 300...20000 штук используются универсально-переналаживаемые штамповые блоки. Конструкция блоков обеспечивает быстросменность рабочих деталей при минимальном времени переналадки блока на штамповку другой поковки без снятия его с пресса при несложной регулировке соосности и положения по высоте. В этом случае расходы, связанные с проектированием и изготовлением штампа, приходящиеся на одну деталь, резко сокращаются, так как затраты распределяются на все поковки технологической группы.

Для годовых программ выпуска 100...500 тыс. штук рекомендуется применять специализированные штампы, а при больших программах -штампы-автоматы.

Независимо от масштабов производства к конструкции штампа предъявляются следующие основные требования: жесткость и прочность; технологичность форм и размеров входящих в него деталей; возможность унификации основных деталей; надежность закрепления их в штампе; быстросменность деталей; надежное и простое центрирование рабочих деталей штампа; простота и надежность работы устройств для загрузки заготовок и удаления поковок из зоны штампа; возможность автоматизации смены и крепления штампа или рабочих деталей, транспортных операций; безопасность работы.

Штампы для ХОШ и ПГОШ имеют ряд конструктивных особенностей. Использование универсального оборудования вносит изменения в конструкцию штампа, который должен быть снабжен направляющими элементами: колонками и втулками. Расположение колонок может быть диагональным, осевым или задним. Выполнение штампов без направляющих колонок допускается только в обоснованных случаях, например, при эксплуатации его на оборудовании с пониженной жесткостью. При проектировании штампов, рабочие детали которых воспринимают удельные силы 2000...2500 МПа, следует разгружать направляющие элементы, устанавливая их в промежуточной средней плите или применяя массивные опорные вставки в блоке с двумя плитами.

Однако штампы с направляющими колонками не обладают достаточной жесткостью в горизонтальном направлении и не поддаются соответствующей наладке. Для устранения возможного смещения элементов штампуемых деталей рекомендуется предусматривать колонки с укороченной направляющей частью. Другим способом компенсации горизонтального смещения является использование направляющих элементов квадратного сечения. Эта же цель достигается и в случае применения штампов, в которых нижнему и верхнему формообразующим инструментам сообщается встречное движение при штамповке.

Особенностям конструирования штампов для процессов ХОШ и ПГОШ посвящены работы.

Существенное влияние на качество поковок и стойкость рабочих деталей оказывает соосность пуансонов и матриц, при этом особенно чувствительны к эксцентричным нагрузкам пуансоны для обратного выдавливания. Вопросы внецентренного нагружения штампов рассмотрены в работе. К основным способам центрирования относятся: направление пуансона по матрице у бесколончатых штампов; установка направляющих втулок, закрепленных на нижней и верхней плите; использование "плавающих" матриц.

Большие по величине удельные силы, прилагаемые к рабочим деталям штампа, обусловливают необходимость надежного закрепления пуансонов и матриц при обеспечении соосности рабочих деталей без смещения их относительно оси штампового блока. Для этих целей применяют унифицированные пуансоно- и матрицедержатели, которые закрепляют непосредственно в плитах (рис. 4.1). В тех случаях, когда имеется необходимость регулирования положения пуансонов и матриц в вертикальном направлении, в штампах предусматривают механизм регулировки, например в виде клиньев, один из которых жестко закреплен на плите, а другой подвижен.
Для обеспечения надежного удаления деталей в штампах предусматривают съемники и выталкиватели. В штампах для обратного выдавливания съемник выполняют в виде поперечины с отверстиями, подпружиненной на двух винтах. Рабочую часть съемников изготавливают в виде сменных втулок. Другими типами съемников являются консольно устанавливаемые вилки.

При конструировании рабочих деталей штампов следует учитывать возможные способы увеличения их стойкости. Одним из таких способов является применение сборных бандажированных конструкций. Запрессовку рекомендуется производить под углом 1 °30' с натягом между бандажом и матрицей в пределах 0,2...0,4 мм.

Существуют и другие способы изготовления предварительно напряженных матриц, например, с использованием намотки лентой толщиной 0,04...0,15 мм и шириной 10...100 мм. Преимущества бандажирования лентой заключаются в повышении безопасности работы и более равномерном распределении напряжений.

При проектировании матриц необходимо учитывать следующее: заполнение формы полости матрицы несколько хуже, чем полости пуансона, из-за повышенных сил трения; при высадке в матрице из-за бочкообразности промежуточной формы образуется воздушно-гидравлический подпор, препятствующий заполнению формы; конструктивные элементы поковки, изготовленные в матрице, отличаются соосностью (в пределах соосности полостей матрицы).

При конструировании пуансонов следует иметь в виду, что они выходят из строя вследствие износа рабочей части и разрушения в зонах концентрации напряжений.

Одним из отличий в условиях работы штампов при ПГОШ является контакт с нагретой заготовкой. Поэтому в конструкциях пуансонов и матриц для ПГОШ для отвода тепла могут быть предусмотрены каналы для циркуляции охлаждающей жидкости.

В условиях крупносерийного и массового производства применяют армирование рабочих деталей штампов твердосплавными вставками. Согласно существующим рекомендациям пуансоны и матрицы конструируют по принципу составных цилиндров, в которых твердосплавные вставки запрессовывают в стальные обоймы с натягом. Натяг 5 при запрессовке определяется по наружному диаметру d\ твердосплавной вставки, и при штамповке сталей в зависимости от вида обработки рекомендуется: 8 = 0,015d1 - матрицы для холодного выдавливания и высадки; 5 = (0,006...0,008)d1 - высадочные пуансоны, отрезные втулочные ножи; 8 = 0,01d1 — матрицы для редуцирования. Причем наружный диаметр твердосплавной вставки рекомендуется выбирать: d1 = (2...4)d, где d - внутренний диаметр матрицы, а диаметр стальной обоймы: D = (5...8)d. Поверхности сопряжения обойм и вставок - конические с углом до 3°. Разработаны и другие эффективные методы крепления твердосплавных вставок, например, с помощью напайки на установках ТВЧ или в муфельных печах, а также с помощью диффузионной сварки в вакууме.

Для подготовки структурных схем и параметрических моделей штампов сведения о конструкции отдельных деталей не являются исчерпывающей информацией, необходим анализ конструкции в целом. Рассмотрим типовые конструкции штампов для реализации технологии ХОШ и ПГОШ на универсальном оборудовании.





Яндекс.Метрика