перед началом образования трещин, значительно возрастает, а деталь получается с заусенцами.

В цеховых условиях величину зазора берут по таблицам. В таблицах величина зазора дается в % от толщины листа и составляет от 5% (при малых толщинах листа) до 15% от тол­щины 5 заготовки (при больших толщинах листа). При вырубке магниевых сплавов в холодном состоянии чистая поверхность среза может быть достигнута при толщине листа не свыше 1,5 мм. Для получения чистой поверхности среза при больших толщинах операция ведется с подогревом заготовки до 250— 320° С.

При вырубке в штампах титановых сплавов (при большой толщине листа) на торце детали могут появляться микротрещи­ны, параллельные плоскости листа. В этом случае штамповку ведут с подогревом заготовки.

Определение усилий вырубки, съема и проталкивания

При вырубке в штампах процесс отделения детали от листа- заготовки не является чистым сдвигом, а сопровождается де­формацией изгиба, увеличивающей необходимое усилие. Для определения усилия вырубки учитываются все факторы, увели­чивающие усилие (изгиб, притупление режущих кромок пуан­сона и матрицы, возможные неравномерность толщины листа и механических качеств заготовки и др.).

В общем случае расчетная формула имеет вид Р_в= l,25Ls0_cp, где Р_в—усилие вырубки, кгс; L — периметр вырезки, мм; s — толщина листа, мм; а_ср — сопротивление срезу, кгс/мм² (с уче­том величины зазора между пуансоном и матрицей); 1,25 — ко­эффициент, учитывающий притупление штампа, неравномерность толщины листа и неоднородность механических качеств мате­риала заготовки.

В большинстве случаев из механических свойств материала известна лишь величина предела прочности σ_в. В этих случаях принимают

где k — коэффициент, величина которого колеблется для раз­личных металлов в пределах 0,5—0,8.

При расчете усилия, которое должен развить пресс, наряду с усилием Р собственно вырубки необходимо также принимать во внимание две составляющие: усилие Рдр проталкивания дета­ли через матрицу и усилие Р_с съема отхода с пуансона. После отделения от заготовки деталь в результате упругих деформа­ций заклинивается в матрице. Аналогичные деформации вызы­вают заклинивание отхода (или детали) на пуансоне. Усилия, необходимые для проталкивания детали (или отхода) через

115-

116-

в детали точный размер отверстия дается пуансону, а необхо- димый зазор между пуансоном и матрицей достигается соответ- ствующим увеличением размеров отверстия в матрице. При вырубке детали по наружному контуру зазор получается за счет соответствующего уменьшения размеров пуансона. Точность де- талей, полученных штамповкой, зависит от целого ряда факто- ров: а) точности изготовления пуансона и матрицы; б) количе- ства и последовательности переходов; в) конструкции штампа и способа фиксации заготовки; г) толщины листа; д) размеров и конфигурации детали; е) конструкции и состояния пресса. Единой системы допусков на размеры деталей, получаемых вы- рубной штамповкой, и на размеры рабочих частей пуансонов и матриц в настоящее время еще нет.

При вырубке деталей с размерами до 150—200 мм при тол- щине s<4 мм в штампах последовательного действия и раз- дельной штамповкой средняя экономическая точность находит- ся в пределах 5—7 класса точности. В штампах повышенной точности с направляющими цилиндрами или колонками и устройством для прижима заготовки во время штамповки точ- ность вырубки можно получить в пределах 3—4 класса. При- мерные соотношения между точностью вырубаемых деталей и точностью изготовления рабочих участков пуансонов и матриц приведены в таблице:

Класс точности вырубаемой детали 3 За 4 5 6 7 8

Класс точности изготовления рабо- 1 2 2а 3 За 5 5 (Чего участка пуансона и матрицы

Для многих штампованных деталей самолета требуемая точ- ность не превышает точности шаблонов ШРД, ШЗ и др. Чистота поверхности среза при обычной вырубной штамповке находится в пределах 3—5 класса чистоты по ГОСТ 2789—73, а при от- резке и прорезке — в пределах 3—5 класса.

Раскрой листа при разделительной штамповке

Основной задачей проектирования раскроя материала при вырубной штамповке является наиболее полное использование площади листа. Степень использования материала при штам- повке характеризуется коэффициентом использования материа- ла равным отношению общей 'площади деталей, „выре- занных из листа, к площади листа /^,_л-г

117

Использование материала при штамповке зависит от способа разрезки листа на полосы, порядка расположения деталей в по­лосе и размеров перемычек (между деталями в полосе и от вырубки до края полосы).

Для уменьшения отходов и времени на заправку полосы в штамп лист разрезается на полосы так, чтобы по длине полосы

Рис. 4.118. Схемы раскроя листа и полосы:

а—размещение деталей вдоль полосы; б—размещение дета­лей поперек полосы; в—прямое расположение деталей в полосе; г—наклонное расположение; д—встречное, с пово­ротом полосы; е—размещение без перемычек; ж—многорядное размещение

разместилось максимальное количество деталей (рис. 4.18,6). Расположение деталей в полосе может быть прямым (рис. 4. 18, в), наклонным (рис. 4. 18, г), встречным, с поворотом по­лосы (рис. 4.18,д), многорядным (рис. 4.18,ж). Если требуемая точность детали невелика, то вырезку иногда можно вести без перемычки (рис. 4. 18, е). Величина перемычек п между дета­лями в полосе и т. до края полосы должна быть минимальной. Однако чрезмерное уменьшение перемычек приводит к их выво­рачиванию, браку деталей и уменьшению стойкости штампов. При конструировании штампов величины пит берутся по таб­лицам.

Конструкция разделительных штампов

Классификация штампов для разделительных операций мо­жет быть произведена по целому ряду признаков: вид выпол­няемой операции, построение технологического процесса, род направляющих устройств, характер применения. Разделитель­ные операции имеют следующие разновидности: а) отрезку;^- б) вырубку; в) пробивку круглых отверстий; г) надрезку; д) об­-

119-

изготовления и т. д. и составляет при вырезке деталей из цвет­ных металлов 800—1000 шт. Затраты металла на изготовление листового штампа приблизительно в 10 раз меньше, чем на изго­товление инструментального. Трудоемкость изготовления листо­вого штампа колеблется в пределах 5—40 чел.-ч. Произво­дительность при работе с листовым штампом в 5—6 раз выше, чем при ручной слесарной обработке детали. В ряде случаев изготовление листового штампа экономически целесообразно

Рис. 4. 19. Листовой штамп:

/—матрица; 2—пуансон; 3—пуансонодержатель; 4 и 5— штифты

уже при партии в 20 шт. Листовые штампы могут быть примене­ны для получения деталей всех трех технологических групп в период запуска машины в производство, когда основная оснаст­ка еще не изготовлена, а также при изготовлении опытных са­молетов и отдельных мелких серий.

Блочные штампы (рис. 4.20), называемые также пластинча­тыми быстросменными, характеризуются универсальным корпу­сом-блоком, закрепляемым на прессе и быстросменными пуан­соном 13 и матрицей 2, фиксируемыми на блоке штифтами 19 и быстродействующими прихватами 12 и 25- При затягивании бол­та 8 прихваты поворачиваются на осях 11, давят на скошенные края пуансонодержателя 6 и прижимают его к опорной пластине 10. При отвинчивании гайки 14 прихваты раздвигаются пружина­ми 9. На нижней части блока аналогичным образом или с помо­щью Г-образных прихватов 25 крепится матрица. Опорные пла­стины 10 и 20 предохраняют верхнюю и нижнюю плиты от изно­са. Нижняя 1 и верхняя 7 плиты блоков отливаются из чугуна. Их точное взаимное расположение обеспечивается направляю­щими колонками 3, запрессованными в нижнюю плиту и входя­щими, по скользящей посадке второго или первого классов, во втулки 4, запрессованные в верхнюю плиту. Точное взаимное рас­

J20

положение матрицы и пуансона на штампе достигается приме­нением кондуктора, общего при сверлении и развертывании отверстий в пуансонодержателе 6, матрицедержателе 17 и в верхней и нижней частях блока, куда запрессовываются фикси­рующие штифты 19. Кондуктор является комплектным узлом; штампа и хранится вместе с ним.

Рис. 4. 20. Типовая конструкция блочного штампа с механическим

креплением блока:

1—нижняя плита; 2—пуансон-матрица; 3—колонка; 4—втулка; 5—резино­вый выталкиватель; 6—пуансонодержатель_; 7—верхняя плита; 8—болт; 9— пружина; 10—опорная пластина; 11—ось; 12—прихват; 13—пуансон; 14— гайка; 15—матрица; 16—резиновый съемник; 17—матрицедержатель; 18— поперечный упор; 19—штифт; 20—опорная пластина; 21—анкерный болт; 22—корпус продольного упора; 23—винт_: 24—продольный упор; 25—при­хват

Показанный на рис. 4. 20 штамп состоит из верхнего пуансо- нодержателя 6, матрицедержателя 17, пуансона-матрицы 2 руб­ки контура и вырубки отверстия, пуансона 13 просечки отвер­стия, матрицы 15 рубки контура, съемника 16 и выталкивате­ля 5. Стойкость рабочих частей блочных штампов при вырубке деталей из алюминиевых сплавов с толщиной листа до 3 мм — от 5000 до 10000 деталей между переточками. До полного изно­са рабочие части допускают не более 5 переточек.

121-

Блочные штампы значительно производительнее листовых и могут эффективно применяться как при мелкосерийном, так и при среднесерийном производстве. Основным недостатком блоч­ных штампов является несовершенство устройств для фиксации

заготовки, съема детали и отходов, пре- имущества— малая стоимость по срав- нению с обычными инструментальными штампами.

Более надежна и технологична конструкция блочных штам­пов, у которых каждый пакет снабжается собственными колон­ками 1 (рис. 4.21) и втулками 2. В этом случае блок изготав­ливается как самостоятельный узел, связанный с корпусом толь­ко габаритными размерами и пригодный к установке на любой корпус данного номера. Блок имеет съемник 6, фиксатор 5 для первого удара (вырубка двух отверстий пуансонами 8), фикса­тор 4 для вырубки по наружному контуру первой в полосе де­тали и фиксатор 3 для вырубки всех последующих деталей в полосе. Таким образом, по совершенству фиксации и съему от­хода штамп не отличается от нормального инструментального

122-

123-

т. д.). Каждый из этих участков контура вырубается на отдель­ном штампе. Штамп, изготовленный для резки по какому-либо элементу контура, пригоден для изготовления всех деталей, име­ющих такие элементы контура, и, следовательно, универсален. Он может быть использован до полного износа и его изготовле­ние экономически целесообразно даже при очень малых сериях.

На рис. 4. 23 приведен пример поэлементной штамповки де­тали внутреннего набора крыла за 8 операций. После вырубки

Рис. 4. 23. Последовательность изготовления детали по­элементной штамповкой

в универсальном дыропробивном штампе трех направляющих отверстий НО (операции 1—3) на операции 4 высекается угол для облегчения гибки бортов. На операции 5 на штампе для прямолинейной резки обрезается скос. Оба борта гнутся за од­ну операцию 6 на универсальном гибочном штампе. По имею­щимся трем направляющим отверстиям вырубаются и формуют­ся в комбинированных отбортовочных штампах: на операции 7 — верхняя отбортовка меньшего диаметра, а на операции 8 — две остальные, имеющие одинаковый диаметр. Деталь при этом фиксируется ловителями штампов. На участке, где осуществля­ется поэлементная штамповка, устанавливают группу (линию) прессов со штампами, последовательно выполняющими' опера­ции образования контура детали. Участок оснащается комплек­том штампов, обеспечивающих все разновидности поэлементной штамповки.

Специализация рабочих на выполнении отдельных элемен­тов контура и на настройке соответствующего универсального штампа способствует увеличению производительности и улуч­шению качества деталей. Точность получения контура при по­элементной штамповке ниже, чем при штамповке за один удар,

124-

125-

которой размещены все детали нижней части штампа), матрицы 11, фиксатора 2, определяющего величину перемещения полосы- заготовки (начиная с третьего удара), фиксаторов 12 и 13, до которых подается полоса при первом и втором ударе, колонок 10 и направляющих втулок 8, дающих точное направление верх­ней части штампа относительно нижней. Лента-заготовка в по­перечном направлении фиксируется пазом в съемнике 3.

На рис. 4. 25 изображен штамп для вырубки такой же, как и в предыдущем штампе, контровочной шайбы за один удар не в двух, а в одной позиции. Такие штампы, в которых в одной позиции совмещается выполнение нескольких операций, назы- ваются штампами совмещенного действия или совмещенными штампами. Иногда эти штампы называют компаундными. Штамп работает следующим образом: полоса-заготовка подает- ся (слева направо) до фиксатора 10. При опускании ползуна пресса пуансон 7 заходит в пуансон-матрицу 11 и вырубает-

126-

внутреннее отверстие шайбы. В этот момент пуансон-матрица наружным контуром заходит в матрицу 8 и вырубает наружный контур шайбы. Внутренняя высечка (кружок) падает в отверстие в столе пресса. Деталь выталкивается из матрицы 8 выталки­вателем 9, опускаемым при верхнем положении ползуна пресса штифтами 6, планкой 5, штоком 4, поперечной планкой, нахо­дящейся на ползуне пресса, и упорами станины пресса. Две планки 3 фиксируют заготовку-полосу в поперечном направле­нии. Съемник 2, удерживаемый в верхнем положении резиновым буфером /, снимает полосу с пуансона-матрицы 11.

Совмещенные штампы обеспечивают более точную соосность наружных и внутренних контуров детали, но сложнее в изготов­лении. Удаление детали выполняется сдуванием. Деталь может также оставаться в ленте и удаляться вместе с ней.

Комбинированные штампы. Машинное время при изготовле­нии деталей вырубной штамповкой очень мало и составляет при числе ходов пресса 60—120 в минуту соответственно 1—0,5 с. Основную долю оперативного времени составляет установка за­готовки (полосы, штучной заготовки) и съем готовой детали. Поэтому соединение нескольких операций штамповки в одну резко увеличивает производительность за счет совмещения вспо­могательного времени. Такое совмещение дают комбинирован­ные штампы, соединяющие в себе операции вырубки, гибки, вы­тяжки, отбортовки и т. д.

Оборудование для вырубной штамповки.

Выбор и настройка прессов

Для вырезной штамповки применяют главным образом ме­ханические кривошипные прессы. Наряду с этим иногда поль­зуются фрикционными и гидравлическими прессами. Кривошип­ный пресс состоит из следующих узлов и механизмов (рис. 4.26): станины 1, вала 5, маховика или маховой шестерни 3, муфты 4, электродвигателя 2, шатуна 8, ползуна 9, тормозного устройства 6 и стола 10.

Поступательно-возвратное движение ползуна обеспечивается эксцентричным расположением кривошипа 2 вала (рис. 4.27). Регулировка величины хода ползуна достигается поворотом эксцентричной втулки 3, в которую входит кривошип. Втулка фиксируется в различных положениях торцовой кулачковой муф­той 4. От проворачивания на валу муфта удерживается шпонкой.

После установки муфта затягивается гайкой 5. Ползун при 1,вижении в направляющих пресса должен иметь люфт не более ),05 мм, что особенно важно, когда штамп не имеет направляю- цих устройств и точность направления пуансона по матрице оп- ределяется только точностью хода ползуна. Указанная точность

127-

Максимальная величина хода ползуна

нимальная

ми-

достигается пришабрированием рабочих поверхностей ползуна и направляющих и регулировкой зазора с помощью винтов и клиньев.

Для регулировки расстояния между ползуном и столом пол­зун 8 соединен с шатуном 6 винтом 7, ввинчиваемым или вывин-

чиваемым в процессе регулировки за шестигранник Ш, находя­щийся в его средней части. После регулировки винт жестко фик­сируется в ползуне затягиванием винта 9, стягивающего суха­ри 10. Для предохранения от поломки пресса в ползуне часто устанавливают предохранительную шайбу 11, срезающуюся при перегрузках пресса.

Крепление штампов на ползуне достигается зажимом хвосто­вика 5 штампа (рис. 4. 28) между опорной поверхностью пол­зуна 1 (обычно призматической формы) и сухарем 2, затягивае­-

128-

мым шпильками 3. На многих прессах в ползуне имеется устрой­ство для выталкивания высечки через хвостовик. Оно состоит из поперечины 7, свободно лежащей в сквозной прорези ползу­на /. Высота прорези должна быть больше высоты планки на величину хода выталкивания. Нижнее ребро поперечины рас­положено несколько выше конца хвостовика 5 штампа, то есть там, где находится торец выталкивателя 8. В процессе вырубки,

Рис. 4.27. Схема регулировки хода и подъема ползуна:

/—вал пресса; 2—кривошип; 3—втулка; 4—муфта; 5—гайка; 6—шатун; 7— винт; 8—ползун; 9—винт; 10—сухарь; 11—шайба

когда выталкиватель поднимается вверх, поперечина перемеща­ется в верхнюю часть щели. При ходе ползуна вверх поперечина останавливается упорными винтами 6 раньше, чем ползун дой­дет до крайнего верхнего положения, и вместе с выталкивателем перемещается в свое крайнее нижнее положение, выбрасывая высечку 9 из верхней, части штампа. На рис. 4.28,6 показано положение детали в момент вырубки, а на рис. 4. 28, в — в мо­мент выталкивания высечки.

Пресс выбирается для каждой конкретной работы по следу­ющим параметрам (см. рис. 4.26): 1) максимальному усилию; 2) работоспособности (мощности); 3) максимальному ходу пол­зуна пресса и его регулировке; 4) числу ходов в минуту; 5) пло­щади стола L1хB_u величины отверстия в столе Ь\ХВ₂ и d; 6) вылету станины С; 7) закрытой высоте (расстоянию Н меж­ду нижним торцом ползуна и столом пресса при крайнем ниж-

129

нем положении ползуна). Закрытая высота измеряется на прес­се, отрегулированном на наибольшую величину хода, и при пре­дельно укороченной длине шатуна.

При выборе пресса, кроме этих данных, может иметь значе­ние наличие устройства для выталкивания через хвостовик, ве­личина регулировки высоты стола, хода ползуна и длины ша­туна.

Рис. 4. 28. Схема установки штампа:

а—крепление верхней части штампа на ползуне; б—положение деталей устрой­ства для выталкивания высечки через хвостовик в момент вырубки; в—положе­ние деталей в момент выталкивания высечки 9\ 1—ползун; 2—сухарь; 3—шпилька; 4—винт; 5—хвостовик; 6—винт; 7—поперечина; 8—выталкиватель; 9—высечка

Наиболее полно все параметры пресса учитываются при про­ектировании технологии вырубки и вырубных штампов с приме­нением электронных вычислительных машин (ЭВМ). При этом учитывается не только наличный парк прессового оборудования, но и его загрузка и ряд других параметров, которые вводятся в запоминающие устройства ЭВМ.

Порядок проектирования с использованием ЭВМ следующий. В запоминающие устройства ЭВМ вводится нормативно-спра­вочная информация (НСИ). Эта информация содержит все спра­вочные материалы: сведения об имеющемся на заводе оборудо­вании, характеристики материалов, оснастки, нормативы вре­мени и др. Для получения таких материалов используются справочники и учебники по штамповке (Д. А. Шофмана, Д. А. Вайнтрауба, В. П. Романовского, Б. П. Звороно, С. А. Ва- лиева и др.). С участием инженера-программиста разрабаты­вается логико-математическая модель процесса. Геометрическая и качественная информация, содержащаяся на чертеже-детали кодируется и вносится в карту исходной информации детали (КИИД). Содержание КИИД в информационно-вычислитель­ном центре (ИВЦ) переносится на стандартную перфоленту. Лента вводится в ЭВМ, которая и выполняет работу по проек­тированию технологического процесса и штампа.

130-