11. Размеры двусторонних эазороа прн вырубке гетинакса и текстолита (размеры, мм)

Примечания; 1. На чертежах штампов указывают минимальный двусторонний зазор. Максимальный двусторонний зазор является справочным при изготовлении и приемке штампов.

2. Максимальный двусторонний зазор назначают по наибольшему габаритному размеру вырубаемой детали.

Выбор технологического зазора при вырубке и пробирке. При вырубке неметаллических материалов обычными штампами назначают следующие значения зазоров; для фибры и прессшпана (0,040,05) s; для кожи, фетра и мягкого картона (0,02-0,03) s.

При вырубке и пробивке неметаллических материалов под оптимальным технологическим зазором понимается такой зазор, прн котором поверхность разделения имеет высокое качество. Величина зазора зависит от рода штампуемого материала, его толщины и температуры в момент штамповки.

Прн вырубке и пробивке гетинакса и текстолита технологические зазоры между матрицей и пуансоном назначают меньшей величины, чем для металла, из-за хрупкости штампуемого материала.

В табл. II приведены размеры зазоров, в пределах которых получается качественная поверхность разделения.

Величина зазора при многослойных вырубке и пробивке неметаллических материалов зависит от числа одновременно штампуемых слоев и определяется нз соотношения

(10)

где - зазор прн штамповке одного слоя (определяется в зависимости от толщины и вида материала); Кп - поправочный коэффициент, учитывающий влияние отдельных слоев материала на процесс разделения прн их одновременной штамповке.

Ниже приведены значения коэффициента Кп в зависимости от числа одновременно штампуемых слоев материала.

Число слоев 2 3 4 5

Кп 1,1-1,2 1,2-1,3 1,3-1,35 1,35-1,4

Рис. II. Слюдяные пластинки с точными размерами отверстий

Оптимальное число одновременно штампуемых слоев определяется требованиями к качеству поверхности разделения и устанавливается экспериментально.

Особенности вырубки и пробивки Слюды. Стоимость материала в общей стоимости штампованных деталей из слюды и миканита составляет 97- 98%. Поэтому вопросам экономии слюды и других неметаллических материалов придается большое значение.

Вся номенклатура деталей, изготовляемых из слюды, классифицируется по размерам на отдельные группы. Подбор заготовок осуществляется с помощью специальных шаблонов, в которых имеются круглые отверстия определенного диаметра. Это позволяет сортировать заготовки и присваивать им определенный номер подбора. В соответствии с этим детали из слюды подразделяют на большие (35 мм и выше), крупные (25-35 мм), средние (16-25 мм) и мелкие (до 16 мм).

Наиболее качественными являются детали, полученные нз заготовок меньших размеров, с более высокими номерами подборов.

Особенности конструкций штампов. В приборостроении, в электронной и электровакуумной промышленности из слюды вырубают плоские слюдяные пластины (рис. 11) с достаточно точными размерами отверстий и рас-стояними между их осями, достигающими 9 квалнтета (сколы и расслоения не допускаются).

Для достижения высокой точности и сохранения структурной целостности штамповку деталей выполняют на штампах совмещенного действия.

Конструкция и качество изготовления совмещенных штампов для вырубки и пробивки деталей из слюды типа прокладок и пластин должны исключать запрессовку вырубленной деталн в ленту прн обратном ходе ползуна пресса с целью предотвращения возникновения сколов н расслоений на деталях.

В штампе (рнс. 12) благодаря применению в съемнике 5 ограничивающих выступов определенной высоты (высота выступов Л зависит от толщины вырубаемой деталн; прн толщине вырубаемой прокладки, равной 0,03-0,1 мм, К = 0,5н-0,6 мм) н

Рис. 12. Конструкция совмещенного штампа для вырубки -пробивки деталей из слюды

изготовлению выталкивателя 4 за--подлицо с плоскостью матрицы 3 и пуансона / устраняется возникновение на поверхности разделения сколов и расслоений.

Таким образом, ограничивающие выступы съемника 5 предохраняют заготовку от давления на нее резинового буфера 6, и под воздействием прижима находится только плоскость вырубаемой прокладки.

Для исключения образования сколов и расслоений и улучшения качества поверхности разделения при вырубке и пробивке деталей из слюды давление прижима должно составлять q- 15-г -г-20 МПа.

Режущие части штампа монтируют в блоке с направляющими колонками Н и удлиненными втулками 9. Технологический зазор между пуансоном и матрицей должен быть не более 0,001 - 0,003 мм иа диаметр; твердость рабочих частей штампа HRC 60-63; шероховатость рабочих поверхностей Ra = 0,16-0,08 мкм.

Удаление (выдувку) частиц слюдяной пыли из зазоров между рабочими частями штампа производят сжатым воздухом, подаваемым через шту-

цер 7, закрепленный в верхней плите 2, в отверстие пуансона /.

Вырубку деталей производят с предварительным смачиванием заготовки спиртом.

Наличие частиц слюдяной пыли в зазоре между пуансоном и матрицей способствует изнашиванию рабочих частей штампа, а следовательно, и увеличению зазора, что отрицательно сказывается на качестве вырубаемых деталей.

Переточку штампов производят на плоскошлифовальном станке с последующей притиркой рабочих частей штампа в сборе специальным притиром.

Высоту цилиндрического пояска матрицы рекомендуется брать равной 1,5 мм; уклон стенок выходного отверстия - 0,5° на сторону; односторонний зазор между матрицей и пуансоном - приблизительно 4 % толщины слюды.

О)противлеиие сдвигу заготовок из слюды = 120-7-270 МПа.

Стойкость штампов при вырубке и пробивке слюды. Стойкость штампового ииструмеита в условиях массового производства при вырубке дета-

12. Стойкость рабочих частей штампа в зависимости от зазора

лей из слюды исследована А. И. Ха-синым. Испытанию подвергались штампы с различными зазорами между пуансоном и матрицей. Толщина заготовок из слюды колебалась в пределах от 0,23 До 0,27 мм. Матрицы и пуансоны были изготовлены нз стали Х12М и термически обработаны до твердости HRC 61-62.

Данные по стойкости штампов приведены в табл. 12.

Оптимальная величина одностороннего технологического зазора по стойкости штампового инструмента, предназначенного для вырубки и пробивки отверстий в деталях из слюды толщиной S ~ 0,23-г-0,27 мм составляет г = = 6 % от S.

Штамповку слюдяных пластин или так называемых шаблонов различных размеров (7X14 мм и больше) из калиброванных пластин толщиной 0,08- 0,15 мм рекомендуется производить в беззазорных штампах, обеспечивающих прямой рез без заусенцев и сколов.

Особенности вырубки и пробивки стеклопластика. Стеклопластик широко применяют для изготовления деталей типа плат в радиотехнической, приборостроительной и электронной промышленности. Он обладает достаточно высокой прочностью прн малой плотности, высокой коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью и высокими электроизоляционными свойствами.

При обычной (без достаточного прижима) вырубке-пробивке стеклопластика происходит расслоение материала, отслоение фольги, поверх-

ность разделения получается неровной, рваной, что снижает эксплуатационные характеристики получаемых деталей.

Примеиеиие эластичного полиуре-танового прижима в штампе последовательного действия, обеспечивающего давление прижима q - 300 МПа, предотвращает образование расслоений и улучшает качество поверхности разделения при пробивке отверстий диаметром 0,8 мм в стеклотекстолите такой же толщины. При этом ширина зоны отслоения фольги не превышает 0,1 мм,

Наличие прижима предотвращает изгиб волокон штампуемого материала. В очаге деформации изменяется схема напряженного состояния, что улучшает качество поверхности разделения.

Для стеклопластика толщиной 0,8 мм односторонний зазор между матрицей и пуансоном рекомендуется г - = 0,62-7-1,25 % от S.

При пробивке отверстий с малыми зазорами уменьшается изгиб волокон материала, улучшается качество поверхности разделения, однако расслоение материала полностью не исключается.

Наложение ультразвуковых колебаний (УЗК) на пуансон-матрицу в штампе совмещенного действия или иа матрицу в штампе последовательного действия оказывает более существенное влияние на силовые параметры процесса вырубки, чем величина технологического зазора (табл. 13). При этом с точки зрения снижения усилии деформирования предпочтительнее

13. Усилие деформирования при различных режимах штамповки стеклопластика

применение схемы подвода УЗК с расположением очага деформации в пучности колебаний.

По сравнению со штамповкой в обычных условиях, наложение УЗК на инструмент уменьшает отслоение подложки для обеих схем подвода колебаний и улучшает качество поверхности разделения.

Установка для пробивки с применением УЗК в слоистых пластиках групп отверстий с относительно малыми диаметрами (диаметр отверстия меньше толщины материала) применяется на ряде предприятий.

Качество поверхности разделения отверстий, пробитых в платах печатного монтажа из фольгированиого стеклотекстолита толщиной 1,5 мм на установке для ультразвукового перфорирования, соответствует требованиям последующих технологических операций, в частности, гальванизации поверхностей отверстий.

Установка позволяет перфорировать с применением УЗК платы иа основе гетинакса, стеклотекстолита и других слоистых и компактных материалов с размером плоскости деформирования не более 60X60 мм с максимальной

плотностью расположения отверстии на плате.

Расчет стойкости разделительных штампов. Исньггаиня стойкости разделительных HiTaMium являются весьма трудоемкими. Математическая теория планиронания экспериментон позволяет сократить объем работ, отобрать существенные факторы, разработать -теоретические модели объекта н оценить их константы, определить опти-малыи>е условия процесса и т. д.

Методы планирования эксперимента предполагают кибернетический подход к изучению процессов, внутренние закономерности которых недостаточно ясны ввиду сложности структуры самого объекта, представляя объект исследования в виде черного ящика с Множеством входов (факторы) и выходов у (функция стойкости, параметр оптимизации, целевая функция).

В нашем случае черный ящик представляет собой процесс штамповки со всеми его связями, заданный бесконечно большим числом дифсререн-циальиых уравнений процесса.

Математическое уравнение такого объекта, как правило, неизвестно, поэтому функцию отклика (/ (например, показатель стойкости штампа) можно представить в виде отрезка полинома той илн иной степени:

У = Ьа+ bixi -f- bijxixj. (11)

Где x, xj - факторы, влияющие на ; бд, ft; bfj - коэффициенты полинома.

В результате исследования стойкости штампов для вырубки деталей из гетииакса и текстолита с применением математических методов планирования эксперимента Ф. П. Михаленко и Ю. Н. Горновым получена формула для расчета стойкости штампов прн оптимальном сочетании факторов с минимальной затратой времени:

Г= 56,9 4- (1,2л:з- 1,1л:2-- 0,9) xi -Ь (О.блгз + 4.8) лга -

- 3,5л;з, (12)

где Xi - технологический зазор; х2 - температура нагрева метернала; х, - толщина материала.

При оптимальном сочетании факторов, полученном при крутом восхождении к оптимуму, предложены практические рекомендации по назначению оптимальной величины двустороннего технологического зазора (г = 7,9 % толщины заготовки) и температуры нагрева штампуемого материала (110°С) при изготовлении и эксплуатации штампов, предназначенных для вырубки-пробивки гетинакса и текстолита.

Расчетная формула (12) получена для вырубного штампа при следующих характеристиках факторов: штампуемый материал - текстолит толщиной 1,5 мм; контур вырубаемой детали -. простой; направление рабочих частей штампа обеспечивается колонками; материал рабочих частей штампа - сталь Х12; вырубка происходит иапровал как при равномерном, так и при неравномерном распределении технологического зазора.

Для практического применения формулы (12) необходимо вычислить длину интервала варьирования

L= 1/2 (?шах - ?m:n), (13)

где А,пах н А,п,1п - максимальное и минимальное значения количественного фактора.

Кодированное значение фактора х

определяют по формуле

, xi±{Ki-Xcp)/L, (14)

где ki - текущее натуральное значение фактора; Хер - середина интервала варьирования; знак минус ставится, когда значение фактора соответствует верхнему уровню варьирования (х = -fl).

В нашем случае для факторов Xi, х2, Хз выражение (14) с использованием кодированного значения факторов принимает следующий вид:

л:,= 1,4 -0,16г;

0,2275г- 1,5; (15)

Хз = S - 2.

Для практической проверки формулы (12) проведем расчет стойкости штампа, предназначенного для .вырубки текстолита толщиной s = 2 мм

с нагревом его до 1 К) С при равномерном распределении величины двустороннего зазора г - 7,9 % от s.

В соответствии с уравнением (15) находим: Xj = +0,14; X2 = -fl; Хз ~ 0. Подставляя эти значения в выражение (12), получим стойкость штампа Т - 61,4 тыс. нагружении.

При расчете стойкости штампа по формуле (12) все факторы подставляют в закодированных безразмерных величинах.

Экспериментальная проверка стойкости вырубного штампа в производственных условиях при указанных выше параметрах процесса штамповки показала, что стойкость штампа до переточки составляет до 55-67 тыс. иагружеиий; это указывает на достаточную точность расчета стойкости штампов по полученной формуле.

Стойкость вырубных м пробивных штампов до полного изнашивания Тцолн при штамповке деталей из слоистых пластиков (Гетииакса и текстолита) может быть рассчитана по формуле (12) с введенными в нее показателями высоты Н рабочей части матрицы и толщины h слоя металла, снимаемого с матрицы в процессе переточки штампа;

Т1о.п1 = Тр оч = 0.8-jij- X

X 156,9-f(l,2x., -1,1x2 -0,9) xi + -f (0,6хя-[-4,8)х2-3,5хз], (16)

где 0,8 - поправочный коэффициент, учитывающий неточность выдерживания геометрических параметров (т. е. Hah) Прн переточке штампа.

По формуле (12) можно рассчитать стойкость вырубных штампов до переточки при штамповке деталей из гетинакса и текстолита толщиной 1-3 мм При разных условиях деформирования (без нагрева и с нагревом) и различных зазорах.

На основании расчетных данных о стойкости разделительных штампов до полного износа по формуле (16) можно определить потребный парк штампов для выполнения производственного плана по деталям из слоистых пластиков.