Штампы

ШтампШТАМПЫ, инструменты для холодной обработки металлов (железо, сталь, медь, латунь, алюминий и т. д.) и неметаллических материалов (бумага, картон, кожа, фибра, фанера, итовая пластина и т. п.) под прессами путем использования пластической деформации материала. Штампы служат для массового производства отдельных деталей автомобилей и автомобильных принадлежностей, тракторов, многочисленных деталей общего машиноетроения и изделий электротехнической промышленности, частей часовых механизмов, пишущих и счетных машинок, а также для громадного числа предметов широкого потребления, домашнего хозяйства, промышленности и торговли.

А. Вырубная штамповка (нем. Stanzen). Под этим названием в собственном смысле подразумеваются лишь такие рабочие процессы, которые имеют целью разделение материала и основываются на технологическом процессе срезывания, к этому роду обработки относятся: резание на ножницах, колка отверстий и вырубка. В расширенном значении слова к штамповке вообще относятся все рабочие процессы холодной обработки, основанные на изменении формы изделия без снятия стружки при одновременном перемещении материала или без него, которые осуществляются при посредстве штампов под прессами (вытяжка, давильные работы, изгибание, чеканка и т. и.). Штамповочные работы могут производиться над материалом, находящимся как в холодном, так и в раскаленном состоянии; последний род штампов относится к ковочным работам, дальше же рассматривается только холодная штамповка.

Первая основная группа штамповочных работ м. б. выполнена посредством двух родов штампов: 1) штампов работающих путем срезывания, т. е. состоящих из пуансона (пуансона) и матрицы и применяемых для штамповки металлов, и 2) штампов, работающих путем разрезания, состоящих из одного резака и применяемых для штамповки кожи, картона и других нетвердых материалов. Вторая группа штамповочных работ, которая охватывает вытяжку, выдавливание, сгибание, чеканку и т. д., также распадается на две категории, а именно: 1) изменение формы, сопровождаемое перемещением (течением) частиц материала; к этому типу относятся: вытяжка, давление, чеканка; 2) изменение формы, не сопровождающееся течением материала; к этому типу относятся гл. обр. различные виды гибочных работ. Штамповочные работы с разделением материала (вырубка) производятся двумя различными способами. По первому способу резание происходит аналогично тому, как это имеет место в ножницах, т. е. последовательно по периферии разреза. Второй способ - вырубка в собственном смысле - производится срезанием материала по всей длине среза одновременно. Первый из способов представляет ту выгоду, что при нем можно обойтись более слабыми прессами в виду меньших усилий срезывания, однако этот способ не всегда применим. На фиг. 1 изображены режущие части вырубного штампа, который в целом м. б. выполнен как по первому, так и по второму типу.

Режущие части вырубного штампа

Если срезыванию подлежит относительно толстый материал, то выгоднее делать штамп по принципу ножниц; при тонком материале лучше применять плоский вырубной штамп, у которого режущая кромка пуансона а параллельна кромке матрицы б; при резании по способу ножниц (фиг. 1, А) режущая кромка пуансона должна составлять с кромкой матрицы угол ψ = 3—5°, причем скос должен быть перенесен целиком на верхнюю кромку для того, чтобы материал можно было подводить к штампу в горизонтальном положении. Вертикальные режущие грани должны иметь скос в 1°, а горизонтальные 1—3°.

Двухконечный штамп применяется в том случае, когда желательно из полосового материала получить детали с прямыми или фасонными концами. Двухконечный штамп для вырубки звеньев с полукруглыми концами изображен на фиг. 2.

Двухконечный штамп для вырубки звеньев с полукруглыми концами

Матрица а имеет в середине вырез б для прохода пуансона, который снабжен 2 полукруглыми режущими кромками в. Материал подается между двумя направляющими планками г до упора д и в этом положении перерезается пуансоном, имеющим то же сечение, что и вырез б; вырезанная деталь е падает вниз, после продвинута дальше. Этот же штамп может быть применен в качестве штампа последовательного действия, для чего предварительно пробивают необходимые отверстия, а затем производят отрезку детали. В виду необходимости придания пуансону б. или м. значительной толщины этот штамп работает довольно неэкономично, т. к. значительные куски материала идут в отход. Штамп, изображенный на фиг. 3 и предназначенный для производства аналогичных деталей, работает почти без потерь; он м. б. равным образом сконструирован как штамп последовательного действия.

Двухконечный штамп для вырубки звеньев с полукруглыми концами

С целью уменьшения отходов упор а должен лежать возможно близко к задней режущей кромке матрицы. Наиболее простым типом вырубного штампа является открытый круглый вырубной штамп, изображенный на фиг. 4.

Открытый круглый вырубной штамп

Штамп состоит из верхника а, пуансона б, нижника в и матрицы г. Материал кладется на матрицу, и деталь вырубается пуансоном при его опускании; вырубленная деталь проваливается через отверстие в матрице и нижнике, таким образом на этом штампе с каждым ходом пуансона получается одна готовая деталь. Недостатком открытых штампов является то обстоятельство, что неизбежная игра в направляющих пресса сильно отзывается на точности его работы. Поэтому для точной работы пуансон направляют при помощи особой направляющей планки; такие штампы называются закрытыми. Закрытый штамп изображен на фиг. 5.

Закрытый штамп

Пуансон а проходит через точно пригнанный по нему прорез направляющей планки б, чем обусловливается точное направление пуансона; одновременно направляющая планка служит съемником для надевающегося после вырубки на пуансон материала. Пуансон укрепляется либо непосредственно в верхнике в, либо к последнему прикрепляется винтами особая снабженная вырезами пластина г, называемая крышкой, которая и удерживает на месте пуансон или пуансоны. При пуансонах малых размеров для предотвращения вдавливания их в сравнительно мягкий материал верхника между последним и пуансонами ставят стальную прокладку д толщиной 5—8 мм.

Многократные штампы применяются с выгодой при штамповке из полосы мелких несложных изделий. Изображенный на фиг. 6 штамп состоит из верхника а, крышки б, ряда пуансонов в, прокладки г, нижника д, направляющей планки е и матрицы ж.

Многократный штамп

Между матрицей ж и направляющей планкой е помещается рамка з, служащая для придания материалу правильного положения в штампе. Пуансоны располагаются т. о., что они вырубают одновременно несколько деталей, расположенных в разных рядах уступами (заштрихованные участки на фиг. 6, А) с тем, чтобы после продвижения полосы на один шаг вырубки возможно плотно занимали всю поверхность материала. В многократных штампах выгодно для уменьшения максимального усилия штамповки располагать режущие кромки пуансонов не на одной высоте, а, как показано на фиг. 6, уступами, причем величина уступа делается равной или немного меньше толщины материала. Для уменьшения опасности перекоса штампа полезно делать пуансоны попарно одинаковой высоты и располагать эти парные пуансоны т. о., чтобы ц. т. контуров режущих кромок приходился для каждой пары приблизительно в одной точке в центре штампа. При штамповке более сложных деталей, требующих последовательного применения нескольких штампов, можно их объединить в один сложный т. н. штамп последовательного действия; т. о. сберегается время, уменьшаются затрата мощности и расход на инструмент. На фиг. 7 изображен простой штамп последовательного действия для вырубки шайб.

Простой штамп последовательного действия для вырубки шайб

Дыропробивной пуансон а пробивает отверстие шайбы, после чего материал продвигают под главный пуансон б; ловитель в, попадая в предварительно вырубленное отверстие, устанавливает его точно в середине главного пуансона, который, опускаясь, вырубает шайбу, проваливающуюся сквозь отверстие в матрице г и нижнике д. Ясно, что при последующих ходах пресса обе операции - давление отверстия и вырубка шайбы - происходят одновременно и т. о. при каждом ходе пресса производится одна готовая деталь. Принцип последовательности операций, осуществляемый описанным штампом, не позволяет достигнуть большой точности изделий; в том случае, когда точность необходима, применяют т. н. комбинированные вырубные штампы, в которых несколько вырубных операций производятся одновременно набором пуансонов.

Открытый комбинированный вырубной штамп изображен на фиг. 8.

Открытый комбинированный вырубной штамп

Штамп состоит из нижника а, на котором матрица б укреплена посредством нажимного кольца в; снаружи матрицу охватывает съемник г, который одновременно является платформой для подводимого материала. Подъем съемника после штамповки осуществляется тремя или более пружинами д, высота же подъема ограничивается винтами е. Верхняя половина штампа состоит из верхника ж, через который проходит стержень з выбрасывателя, оканчивающийся плитой и нажимающий на стержни к. К верхнику на винтах прикреплена крышка л, в которой укреплен пуансон м и к которой привинчено вырубное кольцо н; между вырубным кольцом и пуансоном может перемещаться нижняя часть выбрасывателя - выталкиватель о. Рабочие части верхней половины штампа прикрепляются и центрируются к верхнику тремя или более винтами с цилиндрической головкой и двумя установочными штифтами. Работа этого штампа протекает следующим образом: при поднятой верхней части полосу материала продвигают по съемнику и устанавливают в требуемом положении, после чего опускают ползун пресса, вследствие чего пуансон м прорезает среднее отверстие, а вырубное кольцо н вырезает наружный контур изделия. При подъеме верхней части съемник г под действием пружин д снимает с матрицы остаток материала, тогда как выбрасыватель з посредством выталкивателя о выбрасывает готовую деталь из верхней части штампа. Выбрасыватель приводится в действие механизмом пресса при движении ползуна вверх, чем обеспечивается бесперебойная поточная работа штампа.

Закрытый комбинированный штамп (фиг. 9) отличается от открытого гл. обр. тем, что его верхняя часть ходит в связанных с нижником а направляющих б.

Закрытый комбинированный штамп

Устройство режущих частей в основном то же, что и в открытом штампе. При вырубке деталей некруглой формы весьма важно, чтобы верхник в не мог поворачиваться относительно нижника, т. к. в противном случае пуансоны не попадут в соответствующие вырезы и поломка штампа будет неизбежной. Для этого обычно верхник снабжают рядом продольных канавок, в которые входят соответствующие выступы вкладыша г направляющих. Выполнение самого вкладыша весьма разнообразно, обычно он крепится винтами к направляющим. В изображенной на фиг. 9 конструкции вкладыш выполнен в виде конической разрезной втулки, которую можно затягивать посредством гайки д с контргайкой; этим способом можно уничтожить игру, возникшую в результате работы штампа, не нарушая центровки обеих половин. Конические втулки выполняют как из твердой стали, так и из бронзы. Укрепление направляющих на нижнике производят либо при помощи винтов, либо нижник снабжается по окружности нарезкой и направляющие прикрепляют к нему кольцевой гайкой с буртиком. Последний способ укрепления особенно удобен для весьма малых штампов. Кроме описанных выше на фиг. 9 изображены следующие части: е - хвостовик верхника, ж - средний пуансон, з - малые дыропробивные пуансоны, к - выталкиватель, л - тарелка выталкивателя, м -  пружина выталкивателя, н - крышка верхника с вырубным кольцом, о - подкладная плита, п -  матрица, р - наружное кольцо съемника, с - внутренний выбрасыватель, т - пружины съемника, у - цоколь матрицы.

Составные матрицы

Составными матрицами (фиг. 10) называют матрицы, составленные из двух или более кусков; применяют их либо в том случае, когда матрица имеет слишком большие размеры, либо при большой сложности контура вырубаемой части. Комбинированный штамп (фиг. 11) совершает одновременно две вырубные операции и выпрямляет фланец обрабатываемой детали.

Комбинированный штамп

До применения этого штампа для производства этих операций требовались три отдельных штампа и три пресса. Пуансон а совместно с нижней матрицей б вырезает дно предварительно вытянутого стакана; одновременно с этим вырубное кольцо в и верхняя матрица г обрезают излишки фланца; помещенные рядом с матрицей ножи д разрезают получающийся отход кольцевой формы на несколько частей для более удобного удаления. Выталкиватель е, который установлен на плотное соприкосновение с крышкой ж при наинизшем положении штампа, выпрямляет фланец изделия. По окончании подъема штампа выталкиватель е выбрасывает готовое изделие. Обрабатываемая деталь штампуется из холоднокатаной жести толщиной 1,6 мм, диаметр корпуса 25,4 мм, глубина корпуса 25,4 мм и диаметр фланца 38,1 мм. Вырубное кольцо в, матрицы б и г, выталкиватель е и пуансон а изготовлены из инструментальной стали «Парагон», закаленной в масле. Ножи д изготовлены из быстрорежущей стали ЗА. Этот штамп обладает весьма высокой производительностью, например, после штамповки 200000 штук он еще безукоризненно работает. Для придания верхнику к правильного положения относительно нижника последний снабжен двумя колоннами м, м, которые ходят в закаленных стальных втулках н, укрепленных в верхнике. Подобными колоннами могут вообще снабжаться штампы, когда от них требуется особо точная работа.

Вырубка днищ всевозможных предварительно вытянутых изделий м. б. произведена на штампе, аналогичном изображенному на фиг. 12.

Штамп для вырубки днищ всевозможных предварительно вытянутых изделий

Пуансон а укрепляется в плите нижника б. На пуансоне может перемещаться центровочное кольцо в, которое является одновременно выталкивателем готового изделия, поднимаясь под действием пружин г; вырубное кольцо д в штампе малого размера является одновременно верхником; в более крупных штампах однако их изготовляют из отдельных частей. Выбрасыватель е, приводимый в движение стержнем ж, выбрасывает из вырубного кольца застревающие в нем донья.

Для вырезывания изделий из мягких материалов применяются ножевые вырубные штампы без матриц. Действие этих штампов основывается на разрезании материала клиновидно заостренным ножевым лезвием инструмента произвольной формы. У штампа этого типа различают три основные формы: 1) штампы для прорезания отверстий, 2) штампы для вырубки по окружности и 3) комбинированные штампы. Ножевые вырубные штампы применяются исключительно для разрезания мягких материалов, как то: бумага, картон, кожа, фанера, фибра и металлическая фольга из мягких металлов. Угол α (фиг. 13 и 14) ножа равен по Элеру (Oehler) для кожи 15—20°, для целлулоида, твердого картона и металлической фольги 10°, для роговой резины по Качмареку 8—12°, причем разрезание производится в нагретом состоянии. Необходимо отметить, что для вырезания толстого войлока удобнее пользоваться нормальными вырубными штампами, положив войлок между тонкими металлическими листами и вырубая все вместе.

Ножевые вырубные штампы без матриц

Ножевой штамп для вырезания отверстий изображен на фиг. 13. Нож а опирается на прокладку б и удерживается крышкой в, прикрепленной тремя или четырьмя винтами к верхнику г. Выбрасыватель д удерживается винтом е, свободно проходящим через прокладку, и отжимается пружиной ж, обеспечивающей выбрасывание вырезанных кусков. В ножах, предназначенных для вырубания отверстий, весь скос лежит с внутренней стороны как изображено на фиг. 13, наружная же сторона остается цилиндрической.

Ножевой штамп, предназначенный для вырезания бляшек, изображен на фиг. 14; он совершенно подобен предыдущему с той лишь разницей, что скос ножа лежит снаружи, внутреннее же отверстие делается цилиндрическим в соответствии с тем, что для этого штампа основной задачей является вырезание бляшки с ровными краями, качество же остающегося отверстия безразлично. Обозначения отдельных деталей те же, что и на фиг. 13. На фиг. 15 изображен ножевой штамп для вырезания заготовок для конвертов.

Ножевой штамп для вырезания заготовок для конвертов

Фасонный нож а вырезает одновременно целую стопку заготовок из подложенной пачки бумаги; после гуммирования специальной машиной и складывания конверт приобретает форму, изображенную штрихпунктирной линией в середине штампа. Нож а прикрепляется с помощью восьми угольничков б винтами к верхнику в; каждый угольник прикрепляется к ножу двумя заклепками. Ребра г и д служат для удержания ножа на месте. В качестве выбрасывателя применяется губчатая резина, которой заполняют пространство внутри ножа. В качестве подкладки для ножевых штампов применяют толстые листы плотного картона, фибры или деревянные колоды (фиг. 16), склеенные из большого числа поставленных на торец деревянных кубиков а, стянутых на болтах рамкой б.

В качестве подкладки для ножевых штампов применяют толстые листы плотного картона, фибры или деревянные колоды

Испортившаяся вследствие работы поверхность колоды м. б. легко выстрогана и выравнена. Для вырезания бляшек из толстых фибровых листов необходимо употреблять специальные штампы, образчик которых изображен на фиг. 17.

Штамп для вырезания бляшек из толстых фибровых листов

Штамп состоит из нижника а, ножа б, верхника в и нажимной плиты г, изготовленной из латуни толщиной 12—15 мм. Угол α ножа равен обычно 45°, цилиндрическая часть ножа g делается приблизительно равной 1/3 высоты матрицы; дальше отверстие расширяется на конус с углом стенок около 3°. При резке толстой фибры последняя д. б. подогрета до 160°С.

Б. Гибочные штампы. В том случае, когда детали, изготовляемые из полосового, листового, полукруглого или круглого материала, в процессе обработки изменяют свою форму без того однако, чтобы происходило разделение материала на части или весь материал в целом подвергался пластическим деформациям, пользуются гибочными или формовочными штампами. Различие между гибом и формовкой заключается в том, что пуансон и матрица гибочного штампа не обязательно в точности воспроизводят окончательную форму изделия, тогда как в формовочных штампах полость, остающаяся между пуансоном и матрицей, в точности соответствует форме обрабатываемой детали. Необходимо отметить, что, несмотря на эти отличия, в основе обоих методов работы лежит явление изгиба, т. е. более или менее локализированная двухмерная пластическая деформация металла. При конструировании гибочных штампов необходимо учитывать два следующих важных фактора: 1) угол обратного пружинения материала, зависящий от внутреннего радиуса кривизны загиба, рода и толщины изгибаемого материала (сталь, железо, латунь и т. д.); 2) нежелательность изгиба полосового материала в направлении, перпендикулярном расположению волокон материала. Плоскость изгиба не должна отклоняться от направления волокон более чем на 60°, т. к. иначе в месте изгиба могут возникнуть трещины или даже полный излом. Максимальные значения углов обратного пружинения для загибов под прямым углом были вычислены Элером; они указаны также в сборнике конструкторских нормалей для штампов холодной штамповки, изданном Гос. институтом проектирования Всесоюзного автотракторного объединения. Рабочие поверхности гибочных и формовых штампов должны быть весьма твердыми и тщательно отполированными в направлении изгиба для того, чтобы обрабатываемый материал мог изгибаться легко и с минимальным трением. Простые гибочные штампы изображены на фиг. 18 и 19. Простой угловой гибочный штамп изображен на фиг. 18.

Простые гибочные штампы

Он состоит из пуансона а, составной матрицы б и нижника в. Матрица сделана состоящей из двух кусков с тем, чтобы предохранить ее от излома, каковой происходит обычно посредине, где она ослаблена вырезкой. Матрица углублена в нижник и удерживается им на месте. На фиг. 19 изображен гибочный штамп, применяемый обычно для загиба длинного полосового материала. Изгибаемый материал подводится под прижимную планку а и зажимается винтом б. Задняя сторона матрицы в делается примерно на удвоенную толщину изгибаемого материала выше передней стороны. Полученный уступ служит упором для продвигаемого материала и кроме того также направляющей для пуансона г, воспринимающей боковое давление изгиба. Двойной угловой штамп изображен на фиг. 20;

Двойной угловой штамп

он производит двойной угловой загиб материала. Заготовка а кладется на матрицу б, вровень с которой находится выбрасыватель в; опускающийся вниз пуансон г толкает вниз заготовку вместе с выталкивателем, производя загиб первой, пока выталкиватель не ударится о нижник. При движении пуансона вверх одновременно перемещается выталкиватель, находящийся под действием неизображенного на фиг. 20 воздушного буфера, и удаляет т. о. изделие из матрицы. При подобных гибочных работах рекомендуется боковые поверхности пуансона скашивать внутрь под углом 1—2° для того, чтобы материал изгибался с возможно малым трением.

На фиг. 21 изображен многократный гибочный штамп, служащий для производства за один раз нескольких загибов одной детали.

Многократный гибочный штамп

Штамп состоит из пуансонов а и б, пружины в, прижимающей внутренний пуансон, нижника г и выбрасывателя д. Заготовку кладут между упорами е на матрицу; идущий вниз пуансон б изгибает сначала заготовку в виде буквы U. Как скоро пуансон достигнет дна углубления матрицы, пружина в начинает сжиматься, и наружный пуансон а отгибает внешние края изделия под прямым углом, прижимая их к матрице. При подъеме пуансонов приходит в действие выбрасыватель, который выталкивает готовое изделие из матрицы. Пружина в должна быть сделана достаточно сильной для того, чтобы внутренний пуансон мог совершить первый U-образный загиб.

Штамп для закатки, изображенный на фиг. 22, служит для закатывания краев листового материала.

Штамп для закатки

Штамп состоит из пуансона а, матрицы б, прижимной планки в, пружины г и нижника д. Для безукоризненной работы штампа необходимо, чтобы край листа был предварительно слегка отогнут. Изделие вкладывается между зажимной планкой в и матрицей б. Опускающийся пуансон своим выступом прижимает планку, сжимая пружину г и держит т. о. крепко изделие, верхний край которого заворачивается при дальнейшем опускании пуансона. При подъеме пуансона пружина г отжимает прижимную планку, освобождая т. о. изделие, которое м. б. вынуто из штампа. Гибочный штамп с подвижным плечом, изображенный на фиг. 23, служит для производства более сложных загибочных операций, которые иначе потребовали бы последовательного применения нескольких простых штампов.

Гибочный штамп с подвижным плечом

Этот штамп состоит из верхника а, пуансона б, прижима в, подвижного плеча г, загибочного ролика д, матрицы е и нижника ж. Заготовка з кладется на матрицу и продвигается до упора и, при опускании пуансона сначала прижим в прижимает и удерживает заготовку на матрице до конца загибочной операции. При дальнейшем опускании пуансона вступает в действие плечо г, которое сначала изгибает заготовку вниз до тех пор, пока ролик д не придет в соприкосновение с наклонной плоскостью матрицы е, которая заставляет все плечо повернуться налево и закончить т. о. загиб правой части изделия. Одновременно с этим левая часть заготовки изгибается полукруглым выступом пуансона. После подъема пуансона кверху прижим освобождает готовое изделие, которое м. б. вынуто из матрицы. Несмотря на то, что штампы этого типа значительно сложнее предыдущих, они оказываются более выгодными, т. к. сберегают время, силу и даже иногда оказываются дешевле, чем заменяемый ими ряд простых штампов.

Формовочный штамп изображен на фиг. 24. С помощью подобных штампов могут быть легко решены зачастую весьма сложные задачи; так, изображенный штамп служит для изготовления детали, напоминающей абажур, у которой д. б. отогнуты наружная и внутренняя кромки, а средней части придана коническая форма.

Формовочный штамп

Штамп состоит из верхника а, к которому прикреплен верхний формовочный пуансон б, из нижника в, в который вделаны ловитель г, наружная кольцевая матрица д и внутренняя кольцевая матрица е. На дне кольцевой выемки нижника лежат оба нижних формовочных кольца з и и, служащих одновременно выталкивателем; внутреннее формовочное кольцо и лежит на пружинах к, тогда как наружное з посредством штифтов л связано с пневматическим буфером. Заготовка, представляющая собой круглый диск с отверстием в середине, укладывается на матрицу отверстием на ловитель. При опускании верхника пуансон наружным краем сначала отгибает внешнюю кромку заготовки, при дальнейшем движении вниз, постепенно прижимая кольца з и и, пуансон придает коническую форму средней части заготовки, и наконец, внутреннее кольцо матрицы е совершает загиб внутренней кромки изделия. При наинизшем положении пуансона оба кольца с жестким ударом садятся на нижник, чем обеспечивается правильная форма изделия. При подъеме пуансона кверху кольца з и и выталкивают готовое изделие из матрицы.

В. Рабочие процессы, сопряженные с течением материала. Основным процессом штамповки, использующим явление течения материала, является вытяжка, которая представляет особенные трудности, лежащие главным образом в природе и свойствах обрабатываемого материала. Последний при вытяжке изменяет свою форму вследствие течения металла, сопряженного со взаимным перемещением материальных частиц. Основной задачей техники вытяжки является обеспечение возможности течения материала в холодном состоянии. В том случае, если эта задача является разрешенной для данной вытяжной работы, мы можем с уверенностью рассчитывать на благоприятный результат. Основными условиями для успешной работы вытяжки являются следующие: 1) выбор подходящего материала (жесть для вытяжки, жесть для глубокой вытяжки, полосовой материал); 2) правильно выбранный вытяжной пресс с пневматическими или пружинными буферами с длинным ходом; 3) целесообразно сконструированный и тщательно построенный вытяжной штамп; 4) удачно выбранная смазка (жидкая и не клейкая). Предназначенный для вытяжки материал д. б. обязательно чистым и свободным от ржавчины и иметь по всей длине одинаковую толщину. Для глубокой вытяжки обязательно применение специального материала. Скорость движения ползуна пресса д. б. выбрана т. о., чтобы материал имел достаточно времени для деформации. Практика показала, что даже при безукоризненно выполненных штампах нельзя достигнуть удачных результатов, как только скорость ползуна становится слишком большой. Вытяжные штампы должны быть построены весьма тщательно; как штемпель, так и матрица д. б. сделаны из углеродистой стали высшего качества, закалены и зеркально отполированы в направлении вытяжки. От этого правила можно отступить лишь при крупных вытяжных работах, не требующих особой точности, в каковом случае штемпель м, б. изготовлен даже из чугуна или железа. Все эти условия в соединении с правильно выбранным радиусом закругления вытяжных кромок штампа обеспечивают легкое течение материала, что является одним из решающих условий успеха. Радиусы r вытяжных кромок штемпеля и вытяжного кольца (матрицы) д. б. сделаны одинаковыми; отклонение от этого правила м. б. допущено при отделочных операциях - правке и калибровке. Величина r при тонком материале (до 1 мм) не д. б. меньше десятикратной толщины материала, уменьшаясь при трехмиллиметровом материале до шестикратной толщины его. При конструировании вытяжных штампов необходимо обращать внимание на то, чтобы вытяжные кромки как штемпеля, так и вытяжного кольца не оставляли никаких отпечатков на изделии, так как они оказывают вредное влияние при последующих вытяжных операциях. Точно также важно оставление зазора между вытяжным штемпелем и кольцом соответственно толщине обрабатываемого материала; этот зазор должен равняться около 1,1 толщины материала. Необходимо отметить, что при недостаточной величине зазора материал либо разрывается, либо вытягивается и становится тоньше, с другой стороны, при слишком широком зазоре на вытягиваемом изделии образуются весьма нежелательные складки. Вытяжной штемпель д. б. снабжен отверстием для прохода воздуха, так как в противном случае, в особенности при глубокой вытяжке, часто бывает невозможно снять со штемпеля готовое изделие, не испортив его. При многократной вытяжке необходимо после каждой третьей операции подвергать изделие отжигу, т. к. иначе (в особенности при более твердых материалах) деталь может получить разрывы и трещины у дна или фланцев по причине приобретения материалом хрупкости вследствие повторных деформаций на холоде. Весьма важным вопросом является расчет формы и размеров заготовки (бланкета) для вытягивания детали, в особенности в случае частей, снабженных фланцами, и предметов овальной или прямоугольной формы. По этому вопросу имеется обширный материал в трудах Качмарека (Kaczmarek), Селлина (Selin), Куррейна (Kurrein) и Джонса (Johnes). Вопрос о форме заготовки м. б. решен также весьма просто на практике путем производства пробных штамповок данного объекта; обычно уже при третьем-четвертом опыте удается найти правильную форму заготовки. При расчете заготовки исходят из того правила, что поверхность бланкета должна стоять в известном отношении к поверхности готового изделия. Для постройки рабочих частей вытяжных штампов (вытяжной штемпель, вытяжные кольца) рекомендуется применение высокосортных углеродистых сталей, например EU-9, так как эти сорта сталей после закалки остаются внутри более мягкими, чем быстрорежущая сталь, и вследствие этого менее подвержены излому.

Простой вытяжной штамп без придержника, изображенный на фиг. 25, представляет собой простейший тип вытяжного штампа; он состоит из вытяжного штемпеля а и кольца б, снабженного выточкой в, служащей гнездом для предварительно вырубленной заготовки.

Простой вытяжной штамп без придержника

Верхняя часть отверстия вытяжного кольца сделана на конус с углом при вершине 60°. Прилегающая к конической короткая цилиндрическая часть снабжена внизу выточкой г, острая кромка которой служит сбрасывателем при движении штемпеля кверху. Последний снабжен в середине отверстием д для прохода воздуха. Простой вытяжной штамп с придержником изображен на фиг. 26; он состоит из вытяжного штемпеля а, придержника б, матрицы (кольца) в и резинового буфера г.

Простой вытяжной штамп с придержником

Преимуществом этого штампа в сравнении с предыдущим является отсутствие образования складок вследствие наличия придержника. При работе штампа заготовка вкладывается в углубление матрицы, а затем при опускании ползуна пресса придержник прижимает при посредстве резинового буфера заготовку к матрице, после чего вытяжной штемпель протягивает заготовку через отверстие последней. В течение этого времени резиновый буфер сжимается все больше, и т. о. придержник оказывает на обрабатываемую деталь непрерывно возрастающее давление. При следующем затем движении штемпеля наверх изделие снимается острым кантом д выточки матрицы.

Комбинированный штамп для прессов двойного действия изображен на фиг. 27; он состоит из вытяжного штемпеля а, вырубного пуансона б, являющегося одновременно придержником, вырубной матрицы в, вытяжного кольца г и нижника д.

Комбинированный штамп для прессов двойного действия

Этот штамп работает непосредственно из полосы листового материала, которую подводят под вырубной пуансон. Последний, опускаясь, вырубает своей наружной режущей кромкой е заготовку, которую затем прижимает к вытяжному кольцу г, после чего вытяжной штемпель а, укрепленный на втором ползуне пресса, протягивает заготовку сквозь отверстие кольца г. При движении ползуна кверху готовое изделие снимается со штемпеля острым краем выточки вытяжного кольца.

Простой штамп для деталей с фланцем, изображенный на фиг. 28, является до известной степени обращением предыдущих инструментов, т. к. вытяжной штемпель а у него прикреплен к нижнику б, тогда как вытяжное кольцо в - к верхнику г.

Простой штамп для деталей с фланцем

Кроме упомянутых частей штамп состоит из придержника д и выбрасывателя е. При работе заготовку кладут на придержник д, который при поднятом ползуне лежит вровень со штемпелем а. При опускании ползуна вытяжное кольцо в прижимает заготовку к придержнику д, связанному тягами ж с пневматическим буфером. При дальнейшем опускании ползуна вытяжное кольцо в отжимает придержник д книзу и вытягивает среднюю часть заготовки, пока придержник не ударится о нижник б. При движении ползуна кверху поднимающийся под действием буфера придержник снимает изделие со штемпеля, тогда как выбрасыватель е выталкивает готовую деталь из вытяжного кольца. Штампы этого типа весьма удобны в работе.

Штампы для полусферических частей, изготовляемых в две операции, изображены на фиг. 29 и 30.

Штамп для полусферических частей, изготовляемых в две операции

Штамп для полусферических частей, изготовляемых в две операции

Детали, которые должны иметь точно полушаровидную форму, изготовляются в две или более операции, причем изделию при первой операции придается приблизительно полушаровидная форма, тогда как при последней операции детали придается окончательная точная форма. В штампах этого типа необходимо следить за тем, чтобы по всей окружности вытяжных колец было обеспечено достаточно плавное закругление во избежание образования складок. Главными составными частями штампа для первой операции являются: верхник а, выбрасыватель б, вытяжное кольцо в, вытяжной штемпель г, придержник д, нижник е и вырубная матрица ж. При поднятом ползуне пресса придержник д, соединенный тягами з с пневматическим буфером, лежит вровень с верхней поверхностью вырубной матрицы ж. При опускании ползуна вытяжное кольцо в своим наружным острым краем вырубает из подложенной полосы листового материала заготовку, которая затем прижимается к придержнику д и при дальнейшем опускании ползуна вытягивается вытяжным штемпелем г. При движении ползуна кверху придержник д и выбрасыватель б снимают готовое изделие со штампа. Штамп для второй операции, изображенный на фиг. 30, построен по тому же принципу (обозначения, как на фиг. 29). Штамп для вытягивания конических деталей в две операции изображены на фиг. 31, 32 (обозначения, как на фиг. 29).

Штамп для вытягивания конических деталей в две операции

Штамп для вытягивания конических деталей в две операции

Эти штампы в отношении системы и принципа работы вполне аналогичны описанным выше. Вдавление в дне заготовки при первой вытяжной операции (фиг. 31) необходимо для того, чтобы имелось достаточно материала для образования конического днища при второй операции. Необходимо следить за тем, чтобы материал был свободен от складок, т. к. только при этом условии изделие после второй операции будет иметь чистую и гладкую поверхность.

Комбинированные вырубные и вытяжные штампы для прессов двойного действия изображены на фиг. 33 и 34.

Комбинированный вырубной и вытяжной штамп для прессов двойного действия

Комбинированный вырубной и вытяжной штамп для прессов двойного действия

Штамп, изображенный на фиг. 33, состоит из верхника а, вытяжного штемпеля б из мягкой стали, вырубного пуансона в, являющегося одновременно придержником, рабочей части г вытяжного штемпеля из инструментальной стали (закаленной и шлифованной), вырубной матрицы д, нижника ж и выбрасывателя зи. Этот штамп предназначен для вырубания и подготовительной вытяжки деталей, которые д. б. вытянуты без уменьшения диаметра фланца. Действие штампа вполне аналогично описанному выше штампу для прессов двойного действия (фиг. 27) с той лишь разницей, что здесь выбрасывание осуществляется придержником в и выбрасывателем и. Штамп для вторичной вытяжки изображен на фиг. 34; он состоит из верхника а, штемпеля б, нижника в, придержника г, вытяжного кольца д и выбрасывателя е. Способ действия штампа ясен из фиг. 34; его отличительной чертой является конструкция придержника г, рабочая часть которого имеет в точности форму, соответствующую форме предварительно вытянутой заготовки, поэтому при последующей вытяжке верхняя часть заготовки совершенно не изменяет своей формы. Для достижения этого придержник должен прижимать заготовку настолько сильно, чтобы верхняя часть ее не могла сдвинуться под действием усилия вытяжки. Комбинированный вырубной и вытяжной штамп, изображенный на фиг. 35, относится к категории штампов для глубокой вытяжки, у которых вся обработка заканчивается в одну операцию.

Комбинированный вырубной и вытяжной штамп

Штамп состоит из вырубного пуансона а, служащего одновременно вытяжным кольцом, выбрасывателя б, установленного на жесткий удар и служащего одновременно формовочной матрицей для дна изделия, вытяжного штемпеля в, вырубной матрицы г, прижимника д и нижника е. Способ действия этого штампа аналогичен описанному выше с той разницей, что выбрасыватель и вытяжной штемпель работают на жесткий удар с целью получения точной остроугольной формы перехода стенок детали в сферическое днище. У вытяжных штампов все рабочие части д. б. весьма точно и тщательно обработаны и свободны от закалочных трещин, т. к. зачастую незначительная трещина на рабочей поверхности вытяжного кольца имеет следствием непригодность штампа или брак изделия.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.

Еще по теме: