Рис. 72. Геометрические параметры рабочих элементов матриц

С прямолинейным режущим контуром направленным перпендикулярно к продольной оси подачи; Q да 0,08Р;. Этого усилия достаточно для сохранения неподвижности заготовки и для обеспечения чистой поверхности среза в зоне разделения. Однако нередки случаи, когда усилие пружин не достигает расчетной величины Q. Штампы при этом работают, но без гарантии получения высокого качества штампуемых деталей.

В процессе безотходной последовательной вырубки деталей вопрос сохранения неподвижности полосы (леиты) во время отрезки заготовки эффективно решается при опережающем действии пуансонов для пробивки от-

верстий за счет увеличенной их длины по сравнению с пуансоном, отделяющим заготовку.

Прн всех криволинейных контурах односторонней резки потребное усилие прижима будет меньше, так как на изгибах сила сдвига направлена под углом к продольной оси подачи материала.

Основой для осуществления разделительных процессов в штампах являются нх рабочие части с режущими элементами, геометрия которых выполняется по определенно установленным правилам. В преобладающем большинстве случаев угол а между рабочими поверхностями, сходящимися к режущей кромке (грани) матрицы и пуансона, принимается равным 90° (рис. 72). Значение а= 90 считается оптимальным, так как при этом обеспечивается наибольшая стойкость и надежность в работе штампа. Незначительные отклонения угла а (±10-h -=-15°) не оказывают существенного влияния на процесс разделения листового металла.

Рабочая полость матрицы может выполняться в трех исполнениях: с местным пояском (рис. 72, а), с уклоном по всей высоте (рис 72, б) и с вертикальными стенками по всей высоте (рис. 72, в). Так как деталь или отход в процессе вырубкн внедряются в рабочую полость (окно) матрицы с некоторым давлением рш, возникает распирающая сила iV, которая стремится разрушить (разорвать) матрицу. Поэтому при сквозном проталкивании деталей (отходов) - иапровал - рекомендуется выполнять рабочее отверстие (окно) матрицы с расширением к выходу, что представляет возможность уменьшить толщину ее стенок с сохранением надежной стойкости от разрушения. Наибольшее распространение получили матрицы с местным пояском высотой /in и уширением в остальной части за счет уклона с углом Р = 3-н5° или с равномерным освобождением на размер а. Рекомендуемые значения высоты пояска приведены в табл. 10. При дайной конструкции режущую кромку следует выполнять под углом 90° (отклонение -15-:-45), т. е. с гараитироваиным уклоном. Матрицы

с уклоном по всей высоте рабочего проема наиболее экономичны, так как их можно затачивать (сошлифовывать) на значительную глубину, без потери их работоспособности. Это достигается за счет малой величины уклона v (в мин), который назначают в зависимости от толщины штампуемого материала, мм:

До 0,5

Св. 0,5 до 1,0 1,0 2,0 2,0 4,0 4.0 6,0 6,0

8-10 10-15 15-20

Вариант исполнения рабочего проема с вертикальными стеиками (без уклона) широко применяют в совмещенных штампах, когда штампуемая деталь после вырубки не проталкивается иапровал, а принудительно возвращается из канала в обратном направлении. Кроме того, применение рабочей грани матрицы без уклона возможно в штампах при выполнении односторонней резки штампуемого материала (см. рис. II и 12). При чистовой высокоточной вырубке рабочее окно матрицы также выполняют с вертикальными стенками, так как схема вырубки или пробивки протекает с принудительным возвратом готовой детали и отходов из канала матрицы. В особых случаях режущую грань выполняют притуплённой - в виде фаски или радиуса (например, при зачистке поверхности торца вырубленной заготовки).

Геометрия режущих граней пуансонов также разнообразна, как и геометрия матриц. Для резки войлока, резины, пробки, бумаги, ткани, а также эбонита в нагретом состоянии угол резания пуаисоиов а= 10--15°; для термопластиков (целлулоида, по-лиэтилецов и др.) а= 18-25°; для слоистых пластмасс (некоторые сорта гетинакса, текстолита и др.) а = = 30-40°. Для вырубки-пробивки металлического листового материала применяют преимущественно пуансоны с углом заточки режущей грани 90°. Для пробивки отверстий диаметром

10. Рекомендуемая высота hn рабочего пояска матрицы (размеры, мм)

d > 40 мм (ориентировочно) их изготовляют с подрезкой торца (рис. 73, а), что уменьшает площадь поверхности для шлифования. Пуаи-соиы, предназиачеиные для пробивки отверстий относительно малого диаметра при d/s< 1,5 (рис. 73, б) в листовом металле s > 4 мм (Ов > 250 МПа), рекомендуется выполнять с углом резания а > 90° (ориентировочно а =110120°), отчего нх стойкость значительно повышается, но усложняется их заточка. В металлах с 6 мм, когда возможна потеря устойчивости пуаисоиа (с отклонением от центра действия), целесообразно пробивать отверстия пуансонами с заостренным центром. При обработке толстого листового материала иа рабочей поверхности пуансона целесообразно выполнять поднутрение на угол -у=0°30-нГ (рнс. 74, в), что

Исполнение I

в) Ч

Рнс. 73. Рациональные формы режущей части пуансонов

снижает работу резания и уменьшает усилие съема штампуемого материала. В некоторых случаях пуансон, как иногда и матрицу, выполняют с притуплением режущей грани, вследствие чего уменьшается величина скола штампуемого материала и повышается качество поверхности отверстия, однако стойкость пуансона при этом уменьшается.

Рис. 74. Способы крепления пуансонов с применением посадок с натягом

Рис. 7.S. Специальные способы крепления пуансонов

Общая форма рабочнх частей (деталей) для различных конструктивных вариантов разделительных штампов отработана длительной практикой с учетом экономного расхода высоколегированной и инструментальной сталей. Наиболее распространенные детали стандартизованы. К ним, как указывалось выше, относятся прежде всего пуансоны и матрицы для пробивки круглых, квадратных и другой формы унифицированных отверстий. Способы крепления рабочих деталей определяются их формой и габаритами. Мелкие пуансоны и матрицы крепятся преимущественно в державках с применением посадок с натягом (рис. 74, а), а крупные - непосредственно к плитам с помощью винтов и штифтов. В особых случаях при малых габаритных размерах пуансонов допускается также крепление нх к державкам с помощью винтов (рнс. 74, б). Надежность фиксации пуансонов в этом случае гарантируется неглубокой врезкой в державки.

11. Размеры зазоров г и 2j (размеры, мм)

Z (пред. откл.

:t 0,2)

Z, (пред. откл. ± 0,1)

До 120 Св. 120 до 160 160 240

1,75 2,50 2,75

Специальные пуансоны, в зависимости от их назначения, бывают весьма разнообразны по конструкциям и в некоторых случаях значительно отличаются от стандартизованных. Примером может служить пуансон для вырезки пазов в пластинах радиаторов. Его конструкция (рис, 75, а) отличается экономичностью и технологична для изготовления. Отверстие в зоне крепления предназначено для размещения стержня (штифта), который удерживает пуансон от выпадания из державки. Не стандартизованы также пуансоны, закрепляемые эпоксидной композицией (рнс. 75, б) и переналаживаемые (рис. 75, в).

Матрицы и пуансоны для некруглых рабочих контуров выполняют из цельной заготовки (при их малых габаритах) с учетом обеспечения технологичности изготовления, а более крупные из нескольких частей - секций. Однако в целях снижения трудоемкости изготовления и повышения технологичности часто прибегают к секционному варианту (при относительно малых габаритах). Примеры подобных матриц приведены на рис. 76. Их отличительной особенностью является наличие труднодоступных участков, из-за которых практически невозможно изготавливать матрицу из монолитной (цельной) заготовки.

Рис. 76. Малогабаритные матрицы с труднодоступными участками, требующими применения секций

Рабочие части штампов для чистовой вырубки, помимо высокой точности размеров, должны иметь высокую жесткость, так как по нагруже-нию они сравнимы с инструментом для холодной объемной штамповки. Учитывая это, наиболее целесообразно, чтобы матрицы и прижимы, оснащенные клиновыми ребрами, имели коническую посадку с уклоном 0° 30 (рис. 77). Если они секционные, то их врезают в обойму, а если цельные --непосредственно в плиту штампа. Обойма, как промежуточная деталь между плитой и рабочей частью штампа, врезается в плиту с уклоном 3-5°. Исполнительные размеры зоны запрессовки матрицы и обоймы назначают с учетом обеспечения иатяга. В табл. 11 приведены размеры зазоров г и Zj, обеспечивающие получение гарантированного натяга.

Рис. 77. Схема сборки матрицы (пуаисоиа) с обоймой и нижней плитой

Рис. 78. Способы предотвращения смещения секций от силы Лрщ

Детали с круглым рабочим контуром и при значительных габаритных размерах (ориентировочно диаметром до ЗОО-400 мм) в большинстве случаев изготавливают цельными. Секционные матрицы и пуансоны (см. рис. 56) с любой конфигурацией могут иметь практически неограниченные размеры (в зависимости от размеров штампуемой детали и возможностей оборудования). Применение секций повышает технологичность изготовления рабочих частей, облегчая их механическую и термическую обработку. В целом, трудоемкость изготовления секционных рабочих частей возрастает по сравнению с иесекциоииыми, однако при этом повышается надежность выполнения термической обработки, а также облегчаются шлифовальио-отде-лочные работы. В процессе эксплуатации штампа при повреждении какого-либо элемента рабочего коитура замене или восстановлению подвергается только вышедшая из строя секция, а не целиком матрица или пуансои. Размеры отдельных секций и линии разъема (стыковки) устанавливаются ин-

дивидуально - в процессе конструирования с обеспечением технологичности изготовления и надежности крепления.

Секционную матрицу можно устанавливать и закреплять непосредственно на иижией или верхней плите (в зависимости от схемы штампа) или с применением монтажной плиты. Основным средством фиксации служат цилиндрические штифты, которые одновременно удерживают секции от сдвига во время выполнения разделительных операций. При обработке штампуемого металла толщиной s < 1,5 мм, когда усилия, возникающие в проеме матрицы Л/смещ, невелики, штифты, как правило, достаточно надежно удерживают секции от смещения, а при s> 1,5 мм требуется более прочная опора. Ее осуществляют двумя способами: иепосредствеииой врезкой в несущую плиту (основную или монтажную) или с помощью врезных шпоиок (рис. 78). Для того чтобы технически обосновать выбор варианта фиксации секций от сдвига, необходимо выполнить расчет, сущность которого заключается в определении силы, сдвигающей секцию со своего зафиксированного положения, и сопоставление ее с силой, при которой может происходить смятие плиты в зоне штифтов, а также соответствующий их изгиб, что приводит к некоторому смещению секции и, как следствие, к нарушению технологического режущего зазора.

Усилие, смещающее секцию, определяют из уравнения

Лсмещ = Л -[-Л, -/Vt. (18)

где Лн - распирающая (нормальная) сила давления иа боковую стенку секции, возникающая в процессе разделения сдвигом; Nq - нормальная сила давления торцов деталей, поступивших после вырубки; N-,. - сила треиия между опорной плитой и секцией.

При вырубке замкнутого коитура

Лп = (0,30,4) Р(.

При односторонней резке в зависимости от зазора резания и геометрии режущих частей

Лп ==(0,1 4-0,4) Р/.

Сила трения между опорной плитой и секцией

(19)

где Pi - усилие, действующее в направлении сдвига материала, приходящееся иа секцию длиной /;

, Pi = 1,25/асд ;

2 - коэффициент трения между плитой и матрицей; /а = 0,15-0,18 (в расчетах принимают /2=0,15).

Нормальная сила давления торцов деталей для прямолинейного участка контура

N =PMFin, (20)

где Рм - давление торцов детали (отхода) на стенку цатрицы, определяемое по формуле (11); п - число деталей, одновременно застрявших в матрице; f/ - площадь контакта детали со стенкой матрицы;

Fl = hnl,

где hii берут из табл. 7.

Учитывая, что при односторонней резке п = О (Nq = 0), полное потребное усилие для смещения секции составляет

Рис. 79. Схема к определению относительной устойчивости секции

оптимальную глубину, равную 1,5шт без изгиба штифта (идеальный случай), наступает при усилии

с мят = .5 1а

смят шт-

Однако в реальных условиях прн смещении секции штифт изгибается (рис. 79, а), образуя на плите криволинейный след. Площадь проекции следа от изогнутого штифта в зоне контакта с плитой в среднем равиа половине полной площади проекции штифта длиной l,5(iuiT. поэтому для практических расчетов силу принимают

Л/шах смещ

= 0,4Р,-Р,/2. (21) прак 1 siblHT-dJ, (22)

в случае, когда режущий контур прямолинейный (Pi = Pt) и линия отрезки перпендикулярна к оси подачи заготовки,

мещ (0>4 0,15) = 0,25Рг.

При замкнутом контуре или с двумя противоположными рабочими контурами усилие смещения секции

yV?l.l. =0,35Р, -0,15Р, +P f,n =

смещ

= 0,2Р, + Puhnln,

где 0,35Рг н 0,15P; - принятые значения соответственно Лн и Лт-

Смятие плиты в зоне контакта со штифтом, запрессованным в плиту на

где [alcM.rr = 100 МПа - среднее допускаемое напряжение иа смятие металла плиты, принятое для чугуна СЧ 25 и стали 35.

Сопоставляя Мсмещ с Л/смят с учетом числа штифтов, участвующих в соединении секции с плитой, условно пренебрегая усилием затяжки винтов, нетрудно выбрать способ фиксации секции - с помощью только штифтов нли с применением дополнительной опоры.

Секция, закрепляемая винтами и штифтами в направлении, совпадающем с направлением движения рабочих частей, должна хорошо сопротивляться опрокидывающему моменту. Чем больше отношение В/Я (рис. 79, б),