Рнс. 80. Пример армирования матрицы вырубного штампа пластинами из бейнит-иых сталей

тем устойчивее секция. Установлено, что при расположении винтов в один ряд отношение В1Н должно быть не менее 0,8, а при расстановке винтов в два ряда BIH 1,2.

Проверочный расчет для крепежных винтов производят на основании значений опрокидывающих моментов, определяемых по следующим формулам:

где Q - необходимое полное усилие для удерживания секции от опрокидывания (за счет натяжения винтов);

п Р1Аг

Когда секцию крепят винтами в два ряда, крепежные усилия этих винтов суммируются. Если сечение и число винтов для обоих рядов принимают равными, то

где Ai - расстояние от режущей кромки секции до ее ближайшей точки (линии) опоры О; Лз и Ag - расстояния от точки О соответственно до первого и второго рядов винтов.

Секции, фиксируемые штифтами без дополнительной опоры, допускается применять только при выполнении разделительных операций. Для формоизменяющих штампов такой способ фиксации i секций недопустим.

Совершенно иные условия работы секций,закрепляемых в штампах способом, приведенным на рис. 11. Секции удерживаются от смещения при действии отталкивающей силы NcMeux благодаря наличию врезки, которая обеспечивает жесткую опору. В этом

случае условия работы секции изменяются. Рационально, чтобы отношение В/Н было значительно меньше единицы. Например, достаточно, если В/Н < 0,5.

Второй и более прогрессивный способ изготовления рабочих частей с любым сложным контуром заключается в том,что заготовка из высоколегированной или инструментальной стали вначале закаливается до рабочей твердости, а затем обрабатывается на вырезных и прошивочных электроэрозионных станках. В этом случае габаритные размеры монолитной рабочей части могут достигать 300-400 мм, а сложность рабочего контура и габариты не вызывают больших трудностей при изготовлении, так как их обработка ведется автоматически электродами на станках с ЧПУ. Степень сложности конфигурации электрода не влияет на производительность электроэрозийного станка. Обработка (прожог) рабочих контуров в термообра-ботанных заготовках осуществляется с высокой точностью, что обеспечивает полную взаимозаменяемость спариваемых рабочих деталей без выполнения слесарно-доводочных операций. Недостаток электроэрозионного метода обработки заключается в том, что разрушенный небольшой участок в цельной крупногабаритной матрице или в пуансоне при эксплуатации требует замены всей рабочей части штампа или восстановления ее с полным демонтажем.

Поиск других решений по экономии инструментальных и особенно высоколегированных сталей непрерывно продолжается. В последнее время широкое распространение получили сборные конструкции рабочих частей. Сущность этого метода заключается в изготовлении матрицы или пуансона из металла, не способного к закалке до высокой твердости с армированием его высокостойкими вставками малой массы. Особенно эффективно выполнение вырубных матриц, армированных пластинами нз бейнитных сталей. Несущей основой 2 (рис. 80) может служить любой сплав металла, способный выдержать давление, возннкаемое от технологического усилия. Для изготовления несущей основы приемлемы

все стали, а в некоторых случаях возможно применение алюминиевого илн цинкового сплава и др. На верхней поверхности основания матрицы с помощью винтов н штифтов закрепляют тонкие пластины /, которые закаливают изотермической обработкой (на бейнит). Толщина одной пластины 0,8-1,5 мм, а в наборе они образуют рабочий матричный поясок h (см. табл. 10). Однако общая высота пластин определяется не только геометрическим параметром ft, но и прочностью при иагружений в процессе вырубки (пробивки). Если штамп предназначен для вырубкн деталей нз тонкого металла (s 0,5 мм), то может быть применена одна пластина толщиной s яй яй 1 мм, а для штамповки металла толщиной 3-5 мм этих пластин следует поставить не менее четырех. Вместо группы пластин можио изготовить одну закаленную на бейнит пластину соответствующей суммарной толщины. Применение тонких пластин упрощает технологию изготовления рабочей части, так как предоставляется возможность получать пластины вырубкой, используя для этой цели пуансон, который входит в комплект штампа. В основании матрицы предварительно разделывается сквозное окно с размерами, грубо приближающимися к контуру пуансона. Преимуществом применения тонких закаленных пластин является также продление срока службы матрицы за счет использования острых режущих кромок всех пластин путем взаимной их перестановки, не прибегая к заточке.

Одним из важных требований к штампам современного производства является обеспечение быстросменности рабочих частей. Этому вопросу уделяется особенно много внимания при оснащении штампами гибких автоматических производств, многопозиционных прессов-автоматов и всевозможных автоматических комплексов. Применение быстросменных рабочих частей необходимо также в крупногабаритных (тяжелых) штампах независимо от того, являются ли они составной частью автоматического комплекса илн работают индивидуально. Задача сводится к тому, чтобы в процессе Отладки и эксплуатации штампа пре-

14J в)

Рнс. 81. Способы крепления быстросменных пуансонов

доставлялась возможность выполнить замену или какую-либо доводочную операцию рабочей части без демонтажа штампа. В большей степени обеспечение быстросменности требуется для относительно тонких малостойких пуансонов, когда наиболее вероятна потребность в частой их замене вследствие поломки илн износа. Наиболее простой способ, обеспечивающий быструю замену пуансона, - стопорение его болтом (рнс. 81, а). Однако, учитывая, что посадка пуансона в державку свободная (по H7/h6), затяжка болтом приводит к нарушению соосности его с матрицей. Поэтому данный метод приемлем в основном для тех случаев, когда односторонний режущий зазор г > 0,05 мм и требования к качеству штампуемых деталей невысокие. При зазоре г < 0,05 мм и при более высоких требованиях к качеству выполнения разделительных one-

Рис. 82. Примеры применения вставных (быстросменных) матриц

рацнй быстросменное крепление осуществляют без затяжки пуансона болтом. В этом случае пуансоны удерживаются с помощью шарика (рис. 81,6) илн подтягиваются центральной гайкой (рнс. 81, в), а иногда создают опору резьбовыми пробками (рис. 81, г), которые обеспечивают возможность замены нх без демонтажа державки. Быстросменность матриц с цилиндрической посадкой выполняют в принципе теми же способами, что и для. пуансонов. В стационарных матрицах с рабочими элементами относительно малой стойкости устанавливают местные вставки с возможностью быстрой их переустановки. Наиболее целесообразно в таких случаях применять местную врезку без дополнительной фиксации штифтами (рис, 82).

Толщину стенок матриц для разделительных штампов при замкнутых рабочих контурах определяют в зависимости от величины нагрузок и способа крепления. Минимальная толщина стенки матрнцы-втулки с круглым рабочим контуром прн креплении ее методом запрессовки в державку с натягом (по Н7/п6) допускается равной 6 О, Id, где d - диаметр рабочего окна матрицы. Однако при такой толщине стенки в процессе запрессоаки в державку матрица де-(}юр1иируется, поэтому иа основании

Рис. 83. Схема к расчету пуаисоиов на прочность

опытных данных принимают бщ 0,2d для легких работ и 6n т Q,3d для тяжелых работ.

Свободно закрепленные на опоре (без запрессовки в державку) круглые матрицы выполняют с толщиной стенкн б > 0,3d.

Цельные н секционные матрицы для вырубкн детален и пробивки отверстий со сложными контурами могут проверяться на прочность по всем трем координатам. Однако, учитывая обязательное наличие несущих опорных плкт н элементов жесткой опоры, которые предохраняют рабочие части от разрушения, проверку на изгиб и сжатие матричных систем в направлении деформирующих сил проводить нецелесообразно.

Расчет относительно тонких пуансонов на прочность проводят из условия: Рдоп > Ррез, где Рдоп - допускаемая нагрузка на сжатие; Ррез - потребное технологическое усилие.

Допускаемую нагрузку на сжатие и устойчивость рабочей части пуансонов высотой hi (рнс. 83) определяют по формуле

доп =фк (о]сж.

(23)

где ф - коэффициент понижения допускаемого напряжения, зависящий от условной гибкости, определяемой отношением (A/ii/imin [ji - коэффициент приведенной длины, характеризующий способ закрепления (заделки) конца стержня и принимаемый равным 0,7];

jUii mm

До 4 Св, 4 Св. 8 до 12 Св. 12 Св. 16 Св, 23 до 8 до 16 до 23 до 30

1,00 0,80 0,75 0,72 0,65 0,60;

mm - минимальный радиус инерции сечения рабочей части пуансона;

mln - 1/ -F- се.

(24)

(J - минимальный осевой момент инерции поперечного сечення рабочей части пуансона; fсеч - площадь поперечного сечения рабочейчнастн пуаисоиа; F,( - площадь контакта рабочего торца пуансона со штампуемым материалом); (ож! - допускаемое напряжение на сжатие с запасом прочности 1,5-2 (для группы инструментальных сталей типа У8А, УЮА и др. принимают [осж! = 1600 МПа; для группы высоколегированных сталей тина XI2M, 9ХС и др. [Осщ] = = 1900 МПа).

В частности, для пуансоиа круглого сечення минимальный радиус инерции

mill

яг2 = = 0,25d.

При s/d > 1 (s-толщина штампуемого материала)

f к = f сеч; (25)

при sId < 1 площадь контакта f принимают условно равной площади пояска шириной 0,5s по всему периметру рабочего торца пуансона:

Fy =ns (2d-s)/4.

3. ГИБОЧНЫЕ ШТАМПЫ

(26)

Наиболее распространенные формы контура (в полости гибки) деталей, для изготовления которых обычно применяют штампы, приведены на рис. 84 (Р-усилие гнбкн; его направление определяет положение заготовки и деталн в штампе).

Форма инструмента для штамповки деталей с V-образным контуром показана на рнс. 85.

Гнбку без правки полок (рис. 85, а) применяют, когда допускается иепря-молннейность участка контура, примыкающего к участку гибки [см. гл. 3, формулы (85)-(88) и рис. 22 и 23]. В частности, в штампах для кромкогибочиых прессов (рис. 86) правку полок не выполняют. Угол ф1

Рис. 84. Разновидности (/-/X) деталей по изгибу, получаемых в штампах

должен быть больше угла фг. Значение угла ад можно приблизить к значению а нли ап настройкой рабочего хода и штампа.

Рис. 85. Варианты сочетания рабочих частей штампов для V-образной гибки

Рис. 86. Примеры гибки в штампах иа кромкогибочиых прессах

Правка полки (рис. 85, в) требует значительного увеличения усилия штамповки (см. гл. 3, формулы (9П и (92)].

Прижимное устройство штампа обеспечивает прижим заготовки к пуансону с усилием Япр > Рм (см. гл. 3, формулу (85)[ и предотвращает горизонтальное смещение заготовки относительно пуансона, снижающее точность размера L детали.

Другие формы инструмента для деталей с V-образиым контуром показаны на рис. 87 и 88.

Процесс гибки начинается только после защемления части заготовки с помощью прижима / (рис. 87, а), после чего свободная часть заготовки отгибается матрицей 2 на заданный угол. Усилие прижима Р р должно быть достаточным для обеспечения плоскостности защемленной полки де-

Рис. 88. Одиоугловая (L-образиая) гибка (полкой вверх) с заи1емлеиием исходной заготовки в горизонтальном положении

тали Рпр > Род [см. гл. 3, формулу (59) J. При недостаточном усилии прижима работа штампа производится до смыкания прижима / с верхней плитой, сопровождаемого правкой полки. Обязательным условием надежной работы штампа является наличие противо-отжима 4 для матрицы 2.

При расположении инструмента, показанном иа рис. 88, а, матрица 2 в процессе работы штампа остается неподвижной, а пуансои 3 совершает возвратно-поступательное движение от ползуна пресса. В этой схеме протнво-отжим 4 необходим для пуансона.

Из сопоставления расчетной схемы при выводе формул для расчета усилий и формы инструмента (см. гл. 3, формулы (89), (96)], показанных на

Рис. 87. Одиоугловая (L-обраэиая) гибка (полкой вниз) с защемлением исходной заготовки в горизонтальном положении

Рис. 89. Одиоугловая (L-обраэиая) гибка с защемлением исходной заготовки в наклонном положении

Рис. 90. Разрез типовой конструкции штампа для U-образиой гнбкн листовой заготовки

рис. 87, а и 88, а, видно, что найденные по этим формулам значения Р и Р[ необходимо умножить на 0,5. Если угол L-образного контура детали больше 90° (см. рис. 87, б или 88, б), принимают расчетную схему, показанную иа рис. 24, н расчет ведут по формулам (89)-(92) (см. гл. 3), вводя множитель 0,5.

Конструкция, обеспечивающая защемление заготовки иа наклонной плоскости (рис. 89), позволяет получить более точный угол изгиба по сравнению с конструкциями, приведенными иа рис. 88, так как при отладке штампа можно учесть пружинение корректировкой углов рабочих элементов матрицы /, пуансона 2 и прижима 3. Кроме того, при наклонном расположении заготовки предоставляется возможность осуществлять правку одновременно обеих полок. Противоотжим служит опорой для прижима 3. Матрица / также должна иметь жесткую опору. Усилия определяются по формулам (89)-(92), приведенным в гл. 3; при этом вводят коэффициент 0,5. Если угол ф значительный, считают, что Рб = Рпр cos ф.

Штампы для гибки деталей с U-об-разным контуром (рис. 90) содержат рабочие элементы, аналогичные рассмотренным (см. рнс. 87 и 88). Но

в этих штампах обычно имеет место симметричное нагружение системы заготовка - Штамп относительно вертикальной плоскости. Поскольку при работе штампа возникают большие распорные усилия N, рабочие стеики матрицы должны иметь жесткую опору, обладающую достаточной прочностью. Матрицу, как правило, делают секционной, это упрощает ее изготовление и эксплуатацию. Рабочая полость матрицы, подвергаясь истиранию, быстро теряет необходимую размерную точность, и процесс восстановления (шлифования) поверхности А цельной матрицы становится практически невозможным. Секции / матрицы закрепляют в жесткую обойму 2 с направлением винтов крепления 3, совпадающим с направлением силы N, илн заглубляют (врезают) в плиту блока штампа (см. рис. 103). Усилия Рц и Рпр определяют по формулам (89)- (96), приведенным в гл. 3.

Гибочные штампы проектируют с учетом пружинения материала. Способы компенсации пружинения разделены на две основные группы.

Первую группу образуют способы, основанные на корректировке угла изгиба на угол пружниення (см. гл. 3). Прн гнбке деталей с V-образным контуром, если предусмотрена правка.