Рекомендуемые материалы для основных деталей прессформ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

 

“Технология изготовления пресс-форм и штампов”

 

для студентов 5 курса, специальности “Технология машиностроения”

 

факультета механико-машиностроительного

 

Утверждено на заседании кафедры

«Технология машиностроения»

протокол №1 от 01.09.09 г.

 

Рекомендовано методическим советом

механико-машиностроительного

факультета

 

 

Составитель:

В. А. Потлов

 

Мариуполь 2009 г
ЛЕКЦИЯ 1.

Тема: ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ШТАМПОВ.

Обработка металлов давлением – один из самых современных и экономически выгодных способов обработки металлов.

Этим способом в машиностроении получают полуфабрикаты в виде поковок и штамповок и готовые, точные, взаимозаменяемые детали с высокой чистотой поверхности и хорошими эксплуатационными качествами.

Важнейшим преимуществом процессов обработки металлов давлением является высокий коэффициент использования металла, превышающий 50-60%.

Благодаря большой производительности, обработки металлов давлением, для изготовления деталей штамповкой, требуется значительно меньшее количество машин, чем при обработке резанием.

Поэтому обработка металлов давлением получает все большее распространение.

В настоящее время, в основных отраслях машиностроения и приборостроения, методами обработки металлов давлением изготавливается 35-85% деталей.

Курс предусматривает изучение конструкций штампов холодной и горячей штамповки, технологии изготовления деталей штампов, их сборки.

Технология производства штампов базируется на общих законах технологии машиностроения, однако производство штампов обладает специфическими особенностями, определяемыми назначением штампов – рабочего инструмента, служащего для придания формы и размеров металлам и неметаллическим материалам давлением в холодном и горячем состояниях.

Эти особенности заключаются в том, что предъявляются повышенные требования:

- к точности и идентичности получаемых поковок и штамповок (точность штампов должна быть на 1-2 порядка выше точности штампуемых деталей),

- к стойкости штампов,

Все это привело к применению инструментальных, высоколегированных сталей и твердых сплавов, для деформирующих частей штампов. Однако обработка таких материалов затруднена обычными методами, а иногда и невозможна. Эти материалы требуют специальной обработки, особых режимов резания, термической обработки и окончательной доводки.

 

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ШТАМПОВ.

В зависимости от применения штампы подразделяются, на несколько подгрупп:

1. Инструменты и приспособления для свободной ковки заготовок.
2. Штампы для холодного и горячего формоизменения.
3. Штампы для листовой штамповки.

В свою очередь, каждая из подгрупп штампов подразделяется, на несколько видов.

Например, вторая подгруппа включает штампы молотовые для ковочных машин, кривошипных, фрикционных и гидравлических прессов, для холодной объемной штамповки и т.д.

Штампы третьей подгруппы, подразделяются на: вырезные, обрезные, зачистные, гибочные, вытяжные, формовочные, отбортовочные, обжимные, растяжные и т.д.

Рис.1. а) Разделительные и б) формоизменяющие штампы

Каждый из видов штампов по характерным конструктивным признакам подразделяется на разновидности.

Например, штампы молотовые имеют три разновидности: открытые, закрытые и подкладные.

Детали штампов подразделяются на рабочие (формоизменяющие) и общегоназначения.

К рабочим деталям относятся: пуансоны, матрицы, пуансон - матрицы холодных и горячих штампов.

К деталям общего назначения относятся: направляющие, установочные, ограничительные, фиксирующие и другие детали штампов: Колонки, втулки, хвостовики, плиты, прихваты, толкатели, съемники и т.д.

Для изготовления штампов необходимы специальные станки – расточные и координатно-сверлильные, фасонно-строгальные, универсальные и копировально-фрезерные, опиловочные и доводочные станки с оптическими устройствами.

Для снижения затрат на изготовление и повышение стойкости штампы со сложной конфигурацией рабочей полости изготовляют холодным выдавливанием, горячей штамповкой, точным литьем, а в последнее время штамповкой жидкого металла.

К специфическим особенностям, технологии изготовления штампов относятся сложность геометрических форм формообразующих деталей, отсутствие взаимозаменяемости, тщательность сборки, контроля и испытание штампов.

 

 

ЛЕКЦИЯ 2.

Тема: МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВ ГОРЯЧЕЙ И

ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ.

2.1. Стали для кубиков молотовых штампов.

В процессе эксплуатации молотовые штампы, кроме ударных нагрузок, высокого трения и давления, деформируемого металла на поверхность гравюры штампа, испытывают также и значительные термические напряжения.

Термические напряжения возникают из-за повышения температуры рабочих элементов штампа и циклических колебаний температуры поверхности ручья штампа.

В связи с необходимостью обработки новых, трудно деформируемых, жаропрочных, нержавеющих сталей и сплавов возросли требования к материалам, из которых изготавливают штампы. К ним относятся:

1. Жаростойкость – сопротивление металла окислению при высоких температурах.

2. Жаропрочность – способность металла сопротивляться нагрузкам при высоких температурах.

3. Повышенная теплостойкость - способность металла, в условиях эксплуатации, сохранять высокие прочностные свойства, необходимые для сохранения формы штампа.

4. Температуростойкость – способность противостоять отпуску при высокой температуре штампа, во время эксплуатации.

5. Высокая прокаливаемость- для создания однородных механических свойств, по всему сечению штампа.

6. Теплопроводность – для быстрого отвода тепла от рабочих поверхностей, предупреждения разогрева штампа и потерь механических свойств.

7. Высокое сопротивление термической усталости – устойчивость металла против образования трещин разгара.

Трещины разгара возникают из-за многократного нагрева и охлаждения поверхностных слоев штампа, вызывающих попеременное расширение и сжатие. Разгаростойкость штамповой стали, зависит от вязкости и определяется специальными испытаниями.

8. Высокая износостойкость при повышенных температурах.

К штамповым сталям, кроме требований, вытекающих из условий эксплуатации, предъявляются требования технологического и экономического характера:

1. хорошая обрабатываемость резанием;

2. незначительное коробление при закалке;

3. хорошие литейные свойства;

4. содержание небольшого количества дефицитных или дорогостоящих элементов ( Ni;Mo );

5. удовлетворительная деформируемость (для штампов, гравюры которых получаются холодным или горячим выдавливанием ).

Этим требованиям удовлетворяют, сложнолегированные стали, содержащие хром, вольфрам, ванадий и др.

Стали для молотовых штампов содержат 0,45-0,6 % С , что обеспечивает их высокую твердость. При снижении концентрации углерода, снижается теплостойкость, ухудшается закаливаемость, штамповой стали. Повышение содержания углерода нецелесообразно, т.к. приводит к повышению коробления при закалке.

Легирование вольфрамом значительно повышает механические свойства штамповой стали. При высоких температурах, вольфрам образует карбиды, способствующие упрочнению стали. Вольфрам, снижает сопротивление стали окислению. В результате этого рабочая поверхность штампов (0,4-0,6% W) покрывается тонкой пленкой окиси, которая улучшает прирабатываемость и уменьшает износ.

В штамповых сталях, содержащих до 7-8% W , повышается теплостойкость и снижается вязкость. При повышении содержания вольфрама теплостойкость не повышается, но снижается прочность и резко падает разгаростойкость.

Присутствие в штамповой стали хрома, увеличивает прокаливаемость и сопротивление стали окислению.

Хром улучшает вязкость и разгаростойкость, особенно у сталей, содержащих до 2% W.

При более высоком содержании W влияние хрома снижается. Хром снижает предел текучести, при высоких температурах, и понижает теплостойкость.

Введение молибдена, значительно, улучшает многие свойства штамповой стали. Молибден, подобно вольфраму, образует карбиды, упрочняющие сталь. Молибден улучшает пластичность, повышает разгаростойкость, прокаливаемость и ударную вязкость, не снижая теплостойкости и предела текучести, при высоких температурах. Молибден вводят в сталь для замены части вольфрама, с целью повышения вязкости, разгаростойкости и прокаливаемости. Молибден вводят в небольших количествах, т.к. он способствует обезуглероживанию поверхности штампа при термической обработке. При содержании свыше 2,5-3% Mo, термическая обработка ведется в печах, с контролируемой атмосферой.

Наличие ванадия, повышает теплостойкость, штамповой стали. Ванадий измельчает зерно, повышает предел текучести при высоких температурах, но несколько снижает вязкость и разгаростойкость.

Никель является дефицитным элементом, поэтому его стремятся применять как можно реже. Несмотря на то, что никель повышает вязкость, прочность и прокаливаемость стали, применение его не всегда оправдывается, т.к. он увеличивает склонность к отпускной хрупкости, а в некоторых случаях ухудшает теплопроводность. В штамповых сталях, высоколегированных вольфрамом и хромом, никель не улучшает вязкости, а наоборот, снижает ее.

Присутствие в штамповых сталях кремния (около 1%) повышает износостойкость, разгаростойкость и сопротивление окислению.

Наиболее распространенными сталями для изготовления кубиков являются: стали 5ХГМ, 5ХНВ, 5ХНСВ, 5ХНМ. В последнее время стали 5ХНВ, 5ХНСВ, 5ХНМ из-за содержания дефицитного никеля могут заменять на стали 5ХГСВФ, 5ХГС, 5Х3СМ, 5Х2ГСМ.

Блоки молотовых штампов, для вставок, изготовляют из конструкционных сталей, т.к. в процессе эксплуатации они не сопрягаются с нагретым металлом. Кованые блоки изготовляют из сталей 40Х, 45Х и 50Х, литые - из сталей 40Х, 50Х, 5ХНВ,4ХС, блоки для вставок, имеющие заготовительные ручьи - из сталей 5ХНВ и 5ХГСВФ. Вставки для штамповки углеродистых и легированных сталей изготовляют из сталей 5ХГСВФ, 5ХГС, 5ХГВ, 5Х3СМВ, 5ХНМ, 5ХНСВ, 5ХНВ и 5ХГМ, а вставки для штамповки трудно деформируемых сталей и сплавов – из 4Х5В2ФС, 3Х2В8 и 5ХНВ.

Фиксаторы, шпонки и клинья изготовляют из углеродистой конструкционной стали 45. Нормы твердости, молотовых штампов, назначаются в зависимости от габаритного размера штампа, соответствующего мощности молота. Понижение твердости, поверхности гравюры, с увеличением мощности молота, объясняется не только требованием более высокой вязкости, из-за увеличения нагрузки, но и возможностями изготовления.

Макро- и микроструктура штампа также должны удовлетворять требованиям эксплуатации.

В заготовках штампов не должно быть дефектов, снижающих их прочность: усадочной рыхлости, флокенов, расслоений, трещин и неметаллических включений. Достаточная проковка заготовок штамповых кубиков обеспечивает отсутствие карбидных скоплений, пор, газовых пузырей, рыхлости и других дефектов, ухудшающих макроструктуру штампа.

Улучшение структуры обеспечивается и при получении гравюры штампа штамповкой. Вредное влияние на стойкость оказывает и анизотропия свойств поверхностных слоев штампа. Чтобы избежать поломки и быстрого износа штампа, направление волокон должно быть вдоль направления пластической деформации поверхностного слоя штампа.

 

2.2. Стали и материалы заготовок для штампов горячей штамповки.

Штамповка на механических прессах значительно отличается от штамповки на молотах. Отсутствие ударных нагрузок позволяет изготавливать все штампы, для кривошипных горячештамповочных прессов, сборными.

В сборных штампах дорогостоящая инструментальная легированная сталь применяется только для высоконагруженных вставок. Остальные детали штампа, в том числе и малоответственные и малонагруженные вставки, изготовляются из конструкционных сталей.

Наиболее нагруженные вставки изготовляются из сталей 5ХГСВФ, 5Х3СМ,5ХНВ, 5ХНСВ и 5ХНМ. Для менее нагруженных вставок применяются: стали 5ХГС, 50Х, 40ХН. Стали 4Х5В3ФС и 4Х5МФС обладают повышенными разгаростойкостью и вязкостью. Вставки из этих сталей применяют для изготовления деталей, простой формы, из алюминиевых и магниевых сплавов. Стали с высокой теплостойкостью 3Х2В8Ф, 4Х32В5М3Ф, 4Х2В5ФМ и 5ХГСВФЮ применяются для штамповки трудно деформируемых сплавов.

Нижняя и верхняя плиты блока штампа для КГШП изготавливаются из конструкционных сталей 40Л, 40ХЛ, 40ХН.

Изменение высоты вставки, при ее возобновлении, компенсируется подкладными плитами, изготовляемыми из сталей 40 и 45. Эти плиты предохраняют также блок от смятия.

Планки – матрице держатели изготавливают из сталей 35ХГСА и 45Х, а прижимы из сталей 45Х, 40ХЛ, 45, 40Х.

Сталь 45Х применяют для изготовления толкателей и съемников; сталь 20 – для направляющих колонок, бронзы Бр.ОЦС 6-6-3 и Бр.ОЦС 55-5 – для втулок.

Вставки штампов, горячештамповочных прессов, по стойкости превосходят на 20-30% молотовые штампы для аналогичных поковок. Основная причина выхода вставок из строя – разгарность. Для повышения разгаростойкости применяется систематическая смазка штампа коллоидным графитом. Положительной мерой по повышению стойкости является алитирование, азотирование и хромирование вставок, в последнее время вставки армируются твердым сплавом.

Штампы ГКМ отличаются, от молотовых и прессовых тем, что имеют две плоскости разъема. Одна плоскость находится между половинками матриц, другая между пуансоном и матрицей. Наличие двух взаимно перпендикулярных плоскостей разъема обеспечивает возможность безотходной штамповки от прутка сложных поковок. Сложные многоручьевые штампы изготовляются сборными. Блоки матриц и пуансонов являются постоянными; пуансоны и вставки матриц – сменными; причем пуансоны и вставки, как детали, в которых непосредственно осуществляются технологические операции, являются наиболее быстро изнашиваемыми.

Цельные блоки матриц, вставки и пуансоны изготовляют из сталей 7Х3 и 8Х3. В отдельных случаях, эти стали, заменяют сталями 5ХГС, 4Х8В2.

Для штамповки трудно деформируемых сплавов,применяют стали 4Х5В2ФС. Блоки матриц со вставками, пуансоно держателями, а также упоры и оправки изготовляют из конструкционных сталей.

Штампы фрикционных прессов, так же как и молотовые штампы, в процессе работы воспринимают ударные нагрузки. И так же как штампы КГШП, они снабжены выталкивателями, обеспечивающими принудительное удаление поковок из штампов. Эти штампы могут быть цельными и сборными, в зависимости от характера выполняемых работ. Для осуществления процессов обрезки, прошивки , гибки и других операций на обрезных прессах применяются штампы простого, последовательного и совмещенного действия. Матрицы изготавливают из стали 7Х3, 8Х3. Толкающие пуансоны – Х12Ф1, Х12М, не режущие матрицы – 40Х, 45.

 

2.3. Стали и материалы для штампов холодной листовой штамповки, прессования и высадки.

В штампах, для холодной штамповки, изготовляют детали из листовой заготовки. Операции холодной штамповки, осуществляемые в штампах, включают резку, гибку, вытяжку, а в некоторых случаях и сборку. Выбор материала и конструкции рабочих частей штампа осуществляется в зависимости от толщины и свойств обрабатываемого металла, формы детали и условий работы штампа, определяемых объемом производства.

При мелкосерийном и опытном производствах, применяются простые или универсальные переналаживаемые групповые штампы, изготовляемые из не дорогостоящих материалов. Наименьший объем механической обработки и простота универсальных штампов обуславливаются их конструкцией. Эти штампы состоят из универсального блока и сменных рабочих частей-пакетов, которые крепятся на блоке с помощью быстродействующих крепежных приспособлений – прихватов, прижимов, клиньев, электромагнитов и т.д.

К штампам предъявляются следующие требования:

1. высокая производительность;
2. качество изделий;
3. стойкость (основная и суммарная);
4. технологичность изготовления;
5. безопасность и простота эксплуатации.

В процессе работы штампа происходит местный нагрев заготовки. В результате повышенного трения и местного разогрева заготовки, частицы металла налипают к стенкам матрицы. Налипание частиц металла приводит к образованию, на поверхности детали, задиров и царапин, снижающих прочность и ухудшающих ее внешний вид. Износ, вытяжного штампа, проявляется, также, в изменении размеров его рабочих частей. Увеличение размера матрицы и уменьшение размеров пуансона, приводит к нарушению геометрии деталей.

При гибке, наблюдается значительное трение между материалом и рабочими поверхностями матрицы. Поэтому гибочные штампы подвержены истиранию и задирам. Обычно матрицы подвержены большему истиранию, чем пуансон, т. к. перемещение материала, относительно пуансона, незначительно. Большое влияние на износ штампов оказывает химический состав штампуемых материалов.

Например: тонколистовая электротехническая сталь, имеет повышенное содержание кремния (до 4,8%) , поэтому при обработке ее, в разделительных штампах, наблюдается повышенный абразивный износ режущих кромок. Стойкость стальных рабочих деталей, при обработке этих сталей является не удовлетворительной. Хорошие результаты дает армирование деталей твердыми сплавами. Твердые сплавы устойчивы против абразивного износа и налипания метала.

Эпоксидные пластмассы, применяемые для изготовления рабочих частей гибочных штампов и вытяжных штампов, а также объемных шаблонов, мастер-моделей и т. д. обозначаются двумя – тремя буквами и одной цифрой. Первая буква «Э» обозначает, что применяемая смола в пластмассе эпоксидная. Вторая и третья буквы обозначают вид наполнителя «Ж- железный порошок, П- формовочный песок,

Г-гипс, Гр- графит, Ст- стеклоткань». Цифра обозначает номер композиции. Основными свойствами эпоксипластов являются: способность отверждаться без применения внешнего давления «часто при комнатной температуре», высокая механическая прочность, минимальная усадка, устойчивость к воздействию влаги, минеральных масел. Быстро твердеющая пластмасса, типа стирокрил, применяется для изготовления элементов конструкций штампов, армирования съемников, крепления пуансонов, ножей, колонок и т. д..

Стирокрил, марки ТШ, не растворяется в минеральных маслах, кислотах, щелочах и имеет предел прочности, при сжатии, 9 кг/мм².

В последнее время, быстро развивается один из прогрессивных и высокоэкономичных видов объемной холодной штамповки - процесс холодного прессования. При холодном прессовании, штамп испытывает переменную нагрузку, от нуля, в начале, и до максимума, в конце хода ползуна пресса. Напряжения, возникающие в штампе, от основной нагрузки складываются с изгибающими и термическими напряжениями.

Основной причиной, выхода штампа из строя, является усталостное напряжение или деформация его рабочих частей. Весьма существенному износу, задирам, подвергается поясок матрицы.

Исходя из условий работы, к материалам рабочих деталей штампов, для холодного прессования, предъявляются следующие требования:

1. высокая твердость, вязкость, износостойкость, теплостойкость;

2. предел прочности при сжатии;

3. предел упругости;

4. низкая карбидная неоднородность, чувствительность к перегреву,

деформируемость при термообработке;

5. хорошая закаливаемость, прокаливаемость и обрабатываемость.

Этим требованиям удовлетворяют: различные инструментальные стали, легированные и быстрорежущие.

Для изготовления рабочих деталей, применяются, также, и углеродистые инструментальные стали У10 – У12, хотя они отличаются повышенной чувствительностью к перегреву, пониженной закаливаемостью и прокаливаемостью.

После термообработки, поверхность деталей, из этих сталей, может иметь твердость HRC 60-64, при пониженной твердости и высокой вязкости глубоких слоев металла.

Из легированных сталей, наиболее широко, применяются: стали Р18, Х12Ф1, Х12М, 9ХС, ШХ15, Х6ВФ, 65Х4В7М, обладающие высокой прокаливаемостью.

Для повышения стойкости штампов, для холодного прессования, в десятки и сотни раз, а также улучшения качества изготовляемых деталей, штампы армируют металлокерамическими твердыми сплавами ВК6-ВК20.

 

ЛЕКЦИЯ 3.

Тема: Классификация и назначение штампов.

3.1. Классификация штампов.

Штампы делятся: по технологическому признаку и по конструктивномуоформлению.

По технологическому признаку штампы подразделяются на типовые группы, в зависимости от рода выполняемых операций.

Таких групп различают в основном две:

1. Штампы дляразделительных операций.

К ним относятся штампы для: отрезки, вырубки, пробивки, надрезки, разрезки, обрезки, зачистки и просечки.

2. Штампы для формоизменяющихопераций.

К ним относятся штампы для различных операций: гибки, вытяжки, формовки и объемной штамповки.

По совмещенности операций штампы подразделяются на:

-однооперационные;

-многооперационные (комбинированные).

К той и другой группам штампов могут относиться как штампы для разделительных операций, так и штампы для формоизменяющих операций.

В свою очередь комбинированные штампы, по характеру совмещения операций во времени, делятся на:

1. Последовательного действия – изготовление детали производится за несколько переходов, под различными пуансонами, при последовательном перемещении заготовки.

2. Совмещенного действия – деталь изготовляется за один ход пресса, концентрично расположенными пуансонами, при неизменном положении заготовки.

3. Последовательно-совмещенного действия - деталь изготовляется путем сочетания последовательной и совмещенной штамповок.

По конструктивному оформлению штампы подразделяются на штампы с направляющими устройствами и без них.

Штампы без направляющих устройств – просты по конструкции, малогабаритны, но неудобны и даже опасны в эксплуатации и, кроме того, обладают невысокой стойкостью.

Штампы с направляющими устройствами – удобны в эксплуатации, не опасны, дают более качественные детали. В качестве направляющих устройств, в штампах могут применяться направляющие колонки с втулками и направляющие плиты.

Штампы могут быть подразделены также на группы:

1. по способу подачи заготовок – с ручной подачей и с автоматической подачей;

2. по способу удаления отштампованных деталей.

В свою очередь:

- с провалом через отверстие в матрице;

- с обратной запрессовкой детали в полосы;

- с вталкиванием детали в верхнюю часть штампа и удалением ее жестким выталкивателем или ручным удалением.

Обратное выталкивание деталей может осуществляться от пружинного или резинового буфера штампа, или от выталкивателя пресса.

 

ЛЕКЦИЯ 4.

Тема: Классификация и назначение прессов.

Основным оборудованием штамповочных цехов являются прессы для листовой штамповки и ножницы, для резки листового металла. Правильная наладка прессов и установка на них штампов, способствует повышению производительности труда, увеличению сроков службы оборудования, улучшению качества продукции и уменьшению случаев травматизма.

1. Кривошипные и эксцентриковые прессы простого действия бывают открытого и закрытого типа, одно-, двух- и четырехкривошипные.

Однокривошипные прессы открытого типа конструктивно подразделяются на: одностоечные, с неподвижным подъемным и подъемно-поворотным столом и двухстоечные, наклоняемые и не наклоняемые. Наибольшее применение, в технологии листовой штамповки, нашли однокривошипные прессы простого действия, одно- и двухстоечные, выполняющие разнообразные штамповочные операции – вырубку, пробивку, гибку, формовку и т.д.

2. Прессы двойного действия бывают кривошипные и кривошипно-рычажные, открытые и закрытые, с верхним и нижним приводом, одно-, двух - и четырехкривошипные.

Эти прессы отличаются, от прессов простого действия, наличием двух ползунов, движущихся один внутри другого, в одном направлении. Внутренний ползун, является вытяжным, а наружный – прижимным. Эти прессы, в основном, применяются для выполнения операций вытяжки листового материала, разделительных и формообразующих операции листовой штамповки.

3. Фрикционные прессы делятся на: двухдисковые, трехдисковые и бездисковые. Они предназначены для: формовки, гибки, калибровки и правки листовых деталей, а также для гибки труб и профилей , для горячей штамповки.

4. Гидравлические прессы подразделяются в основном на прессы простого и двойного действия.

Они бывают с приводом от аккумулятора, питаемого насосом, или с индивидуальным приводом, от одного или нескольких насосов.

Гидравлические прессы предназначены для формовки, вырубки и вытяжки в мелкосерийном производстве. Значительным преимуществом гидравлических прессов, перед механическими, является возможность регулирования скорости вытяжки и равномерного давления прижима. Кроме того: нечувствительность к перегрузкам; независимость развиваемого прессом усилия от положения ползуна по длине рабочего хода; отсутствие удара рабочего инструмента по заготовке в момент соприкасания с ней; возможность широко менять закрытую высоту штампа и длину хода ползуна.

5. Чеканочные прессы применяют для выполнения таких операций объемной штамповки, которые требуют больших усилий, но незначительных ходов пресса (формовка, чеканка, калибровка).

6. Листогибочные (кромкогибочные) прессы применяются для изготовления профилей или гибки кромок у листовых заготовок.

7. Специальные прессы бывают как с механическим, так и с гидравлическим приводом , чаще всего используются в массовом производстве, где целесообразно применение отдельного пресса для выполнения одной или нескольких операций. Применяются в автомобильном, тракторном, сельскохозяйственном машиностроении, оборонной и др. промышленностях.

8. Ножницы для резки листового материала, по роду рабочего механизма подразделяются на: гильотинные, роликовые (дисковые), эксцентриковые, алигаторные и рычажные.

Гильотинные ножницы – применяются для резки прямолинейных полос листового материала.

Роликовые (дисковые) ножницы – для резки листового материала по криволинейным контурам, для прямолинейного резания, отбортовки, подсечки и обрезки деталей после штамповки.

Рычажные ножницы применяются для резки полос из тонкого материала (до 1mm).

 

ЛЕКЦИЯ 5.

Тема: НАЗНАЧЕНИЕ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ

ШТАМПОВ. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ХВОСТОВИКИ

И ПЛИТЫ ШТАМПОВ.

Технологическая оснастка, для холодной штамповки, отличается относительно высокой стоимостью проектирования и трудоемкостью изготовления.

Нормализация технологической оснастки сокращает номенклатуру, быстро изнашиваемых узлов и деталей штампов, расширяет взаимозаменяемость, снижает потребность в штампах, повышает надежность их работы, сокращает расходы на инструмент.

В настоящее время существует целый комплекс нормалей машиностроения и руководящих технических материалов на штампы, для холодной штамповки, что позволяет применять передовую организацию производства и технологию изготовления штампов.

Технологическая оснастка, для холодной штамповки, нормализуется следующим образом:

1. Детали и узлы штампов общего назначения: плиты, направляющие устройства и хвостовики.

2. Рабочий инструмент штампов - пуансоны и матрицы.

3. Блоки и пакеты штампов общего применения, блоки и сменные па- кеты к ним.

4. Средства автоматизации и механизации процессов холодной штамповки.

5. Разработка руководящих технических материалов, по конструированию штампов, из нормализованных узлов и деталей, по повышению стойкости и трудоемкости изготовления средств оснащения технологических процессов, холодной листовой штамповки.

 

5.1. Плиты – служат для монтажа всех деталей штампа.

Верхняя плита служит для соединения ее с ползуном пресса, на ней монтируются детали подвижной части штампа. На нижней плите, укрепляемой на столе пресса, монтируется неподвижная часть штампа.

Нормализованы плиты шести конструктивных разновидностей общего назначения:

· с расположением полок по ширине плиты

· по длине плиты

· без полок

· с задним расположением направляющих колонок

· осевым

Полки плит служат для закрепления штампа на прессе, при помощи скоб или прихватов. Если требуется жесткое и прочное крепление плит, в полках предусматриваются пазы. Плиты стандартных блоков изготавливаются методом литья. Обычно, литые плиты изготавливают специальные заводы, а плиты из проката, делают в инструментальных цехах. Поэтому стандарт предприятия предусматривает простые и технологичные конструкции плит, которые легко изготовить на фрезерном станке в любом инструментальном цехе.

В последнее время плиты обрабатываются только фрезерованием,с использованием скоростных головок, оснащенных твердосплавными пластинками. Скоростное фрезерование можно осуществлять на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.

Рис. 5.1. Нормализованные плиты штампов холодной штамповки.

Особенно экономичны и выгодны в эксплуатации торцовые фрезы, со сменными твердосплавными пластинами. Верхняя и нижняя плиты по контуру могут обрабатываться как совместно, так и раздельно.

Направляющие отверстия, под колонки и втулки, в плитах растачивают совместно или раздельно. Раздельное растачивание, как правило, производится на координатно-расточных станках или в приспособлениях, на фрезерных и токарных станках, при изготовлении блоков со взаимозаменяемыми плитами. В тех случаях, когда по конструкции штампа предусмотрено врезание одной плиты в другую, то расточенные на токарном станке отверстия, под пуансоны и матрицы, могут быть использованы в качестве установочной базы, при растачивании направляющих отверстий под колонки и втулки.

Лучшие результаты достигаются при совместной обработке отверстий, в обеих плитах. Перед растачиванием верхняя и нижняя плиты должны быть сцентрированы, с помощью технологической оправки или произведена сборка инструментов, совмещение пуансона и матрицы.

Совместная обработка сверлением, растачиванием и развертыванием, каждого отверстия, под колонки и втулки, в плите, производится с одной установки, последовательно, разными инструментами. В зависимости от размеров штампа, отверстия обрабатывают на сверлильных, фрезерных или радиально- сверлильных станках. Растачивать и развертывать отверстия можно комбинированным инструментом – зенкер-разверткой. Базирование производится по поверхности рабочего контура. Отверстия под втулки, второй плиты, растачивают по фактическим координатам отверстий, под колонки первой плиты.

В тех случаях, когда по конструкции штампа, предусмотрен монтаж инструментов без врезания в плиты, или врезание только одного инструмента, а также когда пуансон и матрица монтируются на промежуточных плитах, инструменты совмещают с помощью центров-переводников. В этом случае по разметке устанавливают положение матрицы на нижней плите. Через отверстия в матрице сверлят и нарезают крепежные отверстия, затем матрицу крепят винтами. Далее по матрице выставляется пуансон, в сборе с пуансоно-держателем. Для того, чтобы пуансон занял требуемое рабочее положение, между пуансоном и матрицей, кладутся полоски фольги, толщина которых соответствует величине зазора между последними. В тех случаях, когда зазор, между пуансоном и матрицей, незначительный, рекомендуется производить омеднение или никелирование пуансона. Толщина покрытия должна быть равна зазору, между пуансоном и матрицей. В крепежные отверстия пуансоно-держателя вставляются центры-переводники. Между матрицей и пуансоно-держателем устанавливают мерные бруски. Верхняя плита, установленная на колонки, опускается вниз. После приложения усилия центры-переводники, вставленные в отверстия пуансоно-держателя, выдавят центровые углубления в верхней плите. Сняв верхнюю плиту с колонок, в ней по центровым отверстиям (углублениям) сверлят отверстия под винты. После нарезания резьбы и предварительного закрепления пуансоно-держателя винтами устанавливают верхнюю плиту на колонки. Проверяют и при необходимости регулируют, с помощью легких ударов по пуансонодержателю, зазор, между пуансоном и матрицей, после чего окончательно закрепляют пуансоно-держатель винтами. Далее сверлят и развертывают отверстия под штифты, затем штифты запрессовывают.

5.2. Направляющие устройства – обеспечивают нормальную и надежную работу штампа.

Они служат для взаимного направления одной рабочей части штампа относительно другой, облегчая установку штампов на прессе и транспортировку.

Из направляющих устройств наибольшее распространение получили колонки и втулки. Направляющие колонки и втулки применяются в мелких, средних штампах и в крупных разделительных штампах.

В крупных формоизменяющих штампах применяются направляющие призмы и планки. В штампах с шариковым направлением в конструкцию направляющих устройств, кроме колонок и втулок, входит сепаратор с шариками.

Существует несколько разновидностей направляющих колонок, отличающихся формой и способом закрепления штампа на плите. Колонки по форме подразделяются на ступенчатые и гладкие. Гладкие колонки могут быть с проточкой и без нее. Колонки на плите обычно закрепляются с натягом, при помощи прессовой посадки ( ; и т.д.). Применяются и другие способы закрепления колонок, например, при помощи стопорных колец, винтов, фланцев, конусных втулок и т.д.

Ступенчатые колонки применяются в мелкосерийном производстве и при изготовлении прецизионных штампов. Они более металлоемки и сложны в изготовлении, чем гладкие колонки.

Гладкие колонки без проточки используются в случае крепления колонок в плитах с помощью стопорных колец, винтов, фланцев.

Диаметр направляющей части выполняется по скользящей посадке. Чистота поверхности, направляющей и запрессовываемой части колонок, соответствует 8-му классу (Ra=0.8мкм).

Ширина проточки, для выхода шлифовального круга, отделяющей направляющую часть колонки от запрессовываемой, - 6-20 мм. Глубина 0.5 мм. Ширина проточки на колонках, для штампов с шариковыми направляющими, не более 10 мм. При большей ширине проточки возможно выпадение шариков из сепаратора. Длина запрессовываемой части колонки составляет 1,5-2 ее диаметра. Колонки изготовляют из стали 20, цементируют на глубину 0,5-1 мм. Твердость колонок после закалки HRC 58-62.

В штампах с шариковыми направляющими колонки изготавливают из стали ШХ15, HRC58-62. Преимущества шариковых направляющих, у которых трение скольжения заменяется трением качения, заключаются в легкости хода, в незначительном износе, в точности и простоте обслуживания. Шариковые направляющие работают с предварительным натягом.

Направляющие втулки по форме сложнее, чем колонки, а трудоемкость их изготовления, в три раза, превышает трудоемкость изготовления колонок. Нормализованные втулки, для штампов общего назначения, выполняются с заплечиками. Крепят такие втулки, на плите, при помощи запрессовки с натягом. Уменьшение внутреннего диаметра втулки, после запрессовки, устраняется доводкой, при помощи притиров и шлифовального порошка на сверлильном станке. При этом повышается чистота рабочей поверхности втулки. По длине втулки подразделяются на втулки: нормальной длины, удлиненные, применяемые в штампах с повышенной точностью направления, укороченные, предназначенные не для плит, а для съемников.

Втулки изготавливают из стали 20, с цементацией на глубину 0.5-1 мм. После цементации твердость втулок HRC 45-50. Такую же твердость имеют втулки, изготовленные из сталей 45 или 50 и закаленные в ТВЧ. Твердость закаленных глухих втулок из стали ШХ15, для штампов с шариковыми направляющими,HRC58-62.Направляющие планки и призмы, для плит крупных штампов, изготовляют из стали 20, с цементацией на глубину 1-1.5 мм, до HRC58-60.

Рис. 5.2. Направляющие колонка и втулка.

 

 

5.3. Хвостовик штампа – деталь, соединяющая верхнюю часть штампа с ползуном пресса.

При помощи хвостовика, зажимаемого в ползуне пресса, крепятся обычно верхние части мелких и некоторых средних штампов. У большинства средних и у крупных штампов, верхняя плита крепится к ползуну при помощи болтов или винтов.

Точность и надежность работы штампа зависят от конструкции хвостовика. При жестком соединении ползуна со штампом, осуществляемом хвостовиками с фланцем, буртиком, резьбой и т.п., на направляющие устройства штампа, передаются все колебания ползуна пресса в горизонтальном направлении. При точной штамповке или при штамповке тонколистового металла (до 0.5 мм), жесткие хвостовики непригодны, т.к. передаваемые направляющим устройствам все неточности, передвижения ползуна, вызывают повышенный износ колонок и втулок, неравномерный зазор между пуансоном и матрице, понижение стойкости и точности рабочих частей штампа.

Для разделительных штампов применяются нормализованные хвостовики с фланцем (а) и с буртиком (б), для вытяжных и формовочных (в, г) – хвостовики с резьбой. Жесткие хвостовики должны изготавливаться из стали 35 или Ст. 4, Ст. 5.

Хвостовики плавающего типа (д) применяются в штампах точной и тонколистовой штамповки. Хвостовик, опирающийся на сферическую поверхность, воспринимает неточности передвижения ползуна и отклоняется от вертикального положения. Однако эти отклонения хвостовика не влияют на точность движения верхней плиты, перемещающейся по направляющим. Все детали плавающих хвостовиков изготовляют из стали 45.

Рис. 5.3. Хвостовики штампов холодной штамповки.

 

Лекция 6.

Тема: Пуансоны и матрицы.

По способу соединения с держателями, пуансоны подразделяются на закрепляемые стационарно – пуансоны с заплечиками и быстро-сменные-пуансоны с лункой. Закрепляемые стационарно, пуансоны удерживаются в пуансоно-держателе заплечиками, быстросменные – при помощи шарика (а) или гайки (в).

Вырубные пуансоны можно разделить на три большие группы: цилиндрические, прямоугольные и профильные.

Бесступенчатые пуансоны цилиндрической формы шлифуются как на кругло-лифовальных, так и на бесцентрово-шлифовальных станках.

Ступенчатые пуансоны рекомендуется отрезать от заготовки с технологическим запасом, для зажима в трех-кулачковый патрон.

Прямоугольныепуансоны выполняют из цилиндрических заготовок на штихеле-шлифовальном станке. Цилиндрическую заготовку пуансона закрепляют в зажимной цанге держателя станка. Ось детали и держателя перпендикулярна оси Х шлифовального круга. С обеих сторон, равномерно, шлифуют заготовку до размера «а », поворот на 180^о град. осуществляется делительным устройством станка. После поворота, на 90 град. ,операция повторяется.

Пуансоны со сложным рабочим контуром бывают двух типов: пуансоны с постоянным сечением по всей длине и пуансоны, имеющие,на некоторой части своей длины, утолщение. Пуансоны с постоянным сечением по всей длине изготовляют на поперечно-строгальных станках или фрезерных, а чаще всего, их можно окончательно обрабатывать профильным шлифованием. Пуансоны с утолщением обрабатывают на фасонно-строгальном станке. Обработка на фасонно-строгальном станке производится по разметке, по припаянному на торце заготовки шаблону или оттиску, нанесенному на торец пуансона.

При изготовлении большого количества одинаковых пуансонов, применяют мастерматрицу, толщиной 6-12 мм. Она служит для постепенного удаления припуска, срезаемого с пуансона. При необходимости получения минимальных зазоров, оттиск производят дважды. По первому оттиску производят фрезерование, по второму– припиливание.

При окончательной обработке пуансонов широко применяется профильное шлифование, на универсально-шлифовальных станках или на профильно-шлифовальных станках.

Матрицы делятся на стационарныеи быстросменные. Матрицы без заплечиков применяются при пробивке отверстий большого диаметра, расположенных вблизи от края изделия. Такие матрицы крепят запрессовкой. Эти матрицы применяют при изготовлении деталей штампов с точным расположением отверстий. Быстросменнаяматрица крепится в матрице держателе при помощи стопорного винта или шарика. Обычно, при вырубке контура, определяется размер матрицы. Пуансон пригоняется с заданным зазором. При пробивке отверстия, определяется размер пуансона и пригоняется матрица, с заданным зазором. Так как износ матрицы увеличивает ее размеры, а износ пуансона уменьшает их, то номинальные размеры для матрицы задаются минимальными, а для пуансона – максимальными.

рис. 6.1. Пуансоны для пробивки отверстий:

а – с заплечиком; б – с лункой; в – с гайкой.

Двусторонний зазор, между пуансоном и матрицей, принимают равным 5% ,от толщины материала. Рабочий поясок матрицы шлифуется и имеет шероховатость поверхности Ra 0,4мкм. Коническая поверхность отверстия, сопряженная с рабочим пояском, через которое проталкивается отход, обрабатывается по Ra 1,6мкм.

Круглые взаимозаменяемые вырубные и пробивные матрицы, а также составные матрицы прямоугольной и сложной формы, рекомендуется изготавливать раздельно, по предельным размерам, и тем самым обеспечивать технологический зазор между ними. Окончательные размеры матриц достигаются шлифованием, на внутришлифовальных станках. Составные матрицы шлифуют на плоскошлифовальных станках не профилированным или профилированным шлифовальными кругами, или на профилешлифовальных станках. При изготовлении взаимозаменяемых, цельных матриц небольших размеров, но сложной конфигурации, рекомендуется изготовлять рабочие части матриц доводкой (прошивкой) мастер-пуансонами. Мастер-пуансон должен быть изготовлен с учетом необходимых зазоров.

Цилиндрические отверстия обрабатывают на координатно-расточных станках, принимая за базу прямолинейные участки фигурных отверстий.

Для изготовления матриц, с рабочим контуром, сложной формы применяют шаблоны из листовой стали, форма и размеры которых соответствуют вырубленным деталям. Нецилиндрические отверстия можно обрабатывать по элементам. Вначале растачивают цилиндрические отверстия, с которыми совпадают или которые касательны дуговым или криволинейным участкам контура, а затем, приняв отверстия за базу, обрабатывают остальные части контура.

Для вырезания сердцевины в матрицах, применяется ленточная пила, натянутая между двумя шкивами.

Рис. 6.2. Матрицы:

а – без заплечиками; б – с заплечиками; в – с винтовым креплением.

Подгонка и опиловка отверстий производится при помощи опиловочных станков, с возвратно-поступательным движением напильников, бор-машинок, с гибким валом и вращающимися фрезами или шлифовальными кругами.

Опиловочно-выпиловочные станки применяются для обработки штампов, трудно поддающихся фрезерованию или долблению.

Рис. 6.3. Схема ленточной плиты:

1 – стол; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – ленточная пила; 4 и 5 – шкивы.

 

Рис. 6.4. Схема опиловочного станка.

Лекция 7.

Тема: Обработка блоков штампов. Пакеты штампов. Технология обработки и

сборки блоков и пакетов штампов.

7.1. Блок штампа.

Блок штампа – узел, состоящий из нижней и верхней плит, соединенных посредством направляющих колонок и втулок.

Применение нормализованных блоков и пакетов дает возможность снизить, до 40% ,себестоимость проектирования штампов и на

20-40% - себестоимость изготовления.

Геометрическая форма рабочей поверхности, для блоков с задним и диагональным расположением колонок, – круглая и прямоугольная, для блоков с осевым расположением колонок – только прямоугольная.

Для штампов, оснащенных твердым сплавом, при малых зазорах между режущими контурами или при работе на быстроходных прессах, применяются блоки с шариковыми направляющими. Стойкость блоков с шариковыми направляющими в 30-40 раз выше стойкости блоков с обычными колонками и втулками, а стойкость рабочих частей штампов повышается в 3-5 раз.

 

7.2. Пакеты.

Пакеты – узлы штампов, состоящие из деталей, предназначенных для закрепления, удержания и направления рабочих частей штампов и заготовок.

В состав пакета входят заготовки с простроганными и прошлифованными плоскостями матриц, съемники, пуансонодержатели, подкладные плиты, прокладки, направляющие планки, прижимы, винты, штифты и другие детали штампа.

В настоящее время нормализованы пакеты разделительных, гибочных и формообразующих штампов.

Пакеты разделительных штампов, до 3000 ^300 мм. , предусмотрены с неподвижным съемником, верхним прижимом и совмещенного действия. Пакеты вытяжных штампов могут быть круглой и прямоугольной формы, для вытяжки с прижимом и без прижима полыхдеталей круглой и прямоугольной формы.

Пакеты гибочных штампов предусмотрены с направляющими колонками и без направляющих колонок, с двух- и четырех-секционной матрицей.

 

ЛЕКЦИЯ 8.

Тема: СБОРКА ШТАМПОВ.

В тех случаях, когда пуансон и матрица должны быть посажены в гнезда, отверстия для втулок и колонок, в плитах, растачивают после предварительной сборки штампа и скрепления верхней и нижней плит.

Предварительная сборка штампа производится в следующей последовательности: матрицу собирают с нижней плитой, а пуансонодержатель – с верхней. После этого верхнюю плиту соединяют с нижней так, чтобы был обеспечен технологический, равномерный зазор, между пуансоном и матрицей, для чего в зазор помещают щупы или пластинки из фольги. Верхнюю плиту опускают на две параллельные прокладки, скрепляют болтами или струбцинами и растачивают отверстия под втулки и колонки. После чего производят окончательную сборку штампа.

У мелких штампов, у которых предусмотрено расположение матрицы и пуансонодержателя на плоскостях плит, с фиксацией их положения штифтами или монтажа, одной из них, в посадочном гнезде, а другой на плоскости, сборку производят после растачивания направляющих отверстий и запрессовки направляющих втулок.

В нижней плите устанавливают и скрепляют болтами и штифтами матрицу. Пуансон вместе с пуансонодержателем совмещают с матрицей, заложив в зазор между пуансоном и матрицей пластинки из фольги. На колонки надевают верхнюю плиту, опускают до соприкосновения с опорной плоскостью пуансонодержателя и плоскостями двух параллельных брусков и скрепляют струбцинами с пуансонодержателем, затем сверлят и нарезают отверстия для крепления пуансонодержателя.

Для сверления плит средних штампов применяется метод перевода координат отверстий с помощью центров-переводников.

Верхняя плита, установленная на колонки, опускается вниз. После приложения усилия, центры-переводники, вставленные в отверстия пуансонодержателя, выдавят центровые углубления в верхней плите. Сняв верхнюю плиту с колонок, в ней по центровым углублениям сверлят отверстия под винты.) К верхней плите привертывают пуансонодержатель с пуансоном так, чтобы была возможность незначительными ударами перемещать его по плоскости плиты. После проверки равномерности зазора между пуансоном и матрицей, перемещая пуансонодержатель легким постукиванием, добиваются равномерного зазора, после чего затяжкой болтов фиксируют положение пуансонодержателя. Затем, сняв верхнюю плиту, сверлят и развертывают отверстия под штифты в плите, через пуансонодержатель.

При наличии нескольких пуансонов и матриц, причем каждый пуансон и каждая матрица запрессованы в отдельные пуансонодержатели и матрицедержатели, сборка начинается с установки и закрепления пуансонов в сборе с пуансонодержателями, на верхней плите штампа.

Пуансоны, с пуансонодержателями, устанавливают по шаблону, расточенному на координатно-расточном станке, а матрицы с матрицедержателями – по окончательно закрепленным пуансонам.

При запрессовке всех матриц в одном целом матрицедержателе, а пуансонов- в отдельных пуансонодержателях, сборка штампа начинается с установки и закрепления матрицедержателя, в сборе с матрицами, на нижней плите штампа.

После этого пуансоны устанавливаются по матрицам, перечисленными выше методами.

При изготовлении мелких штампов, с большим количеством близкорасположенных друг к другу в пуансонодержателе пуансонов некруглой формы, в последнее время применяют сборку штампов с помощью легкоплавкого сплава или стирокрила, исключающих подгонку пуансонодержателя.

Пуансонодержатель и посадочное место пуансонов обрабатывают без особой точности с зазором 2-3 мм. Пуансоны тщательно подгоняют по матрице. Для центрирования, при сборке с матрицей, пуансоны покрывают слоем меди или никеля, на величину технологического зазора между пуансоном и матрицей. При больших технологических зазорах, для обеспечения рабочего положения пуансона в матрице, можно применять фольгу. Пуансоны устанавливают в матрице и выверяют перпендикулярность их, по отношению к режущей кромке. Пуансонодержатель кладут на плиту, пуансоны, в собранном виде с матрицей, устанавливают в гнезда пуансонодержателя, между пуансонодержателем и матрицей или съемником укладывают мерные плитки. Затем пуансонодержатель заливают легкоплавким сплавом состава 48% Bi, 32% Pb или самотвердеющими пластмассами (стирокрилом; ТШ и акрилатом АСТ-1). Эти материалы применяются не только для закрепления пуансонов в пуансонодержателе, но и для направления пуансонов в съемнике и т.д.

Низкий коэффициент трения самотвердеющих пластмасс по стали, обеспечивает высокую износостойкость направляющих поверхностей в подвижных соединениях, а незначительные величины усадки при отверждении – малые величины зазоров в съемниках, что позволяет осуществлять подвижные посадки с высокой точностью, без доводки.

При закреплении пуансонов, в пуансонодержателе, с помощью быстротвердеющей пластмассы, отверстие в пуансонодержателе изготавливают простой формы с зазором не менее 3 мм. Стирокрил ТШ и акрилат АСТ-1 обладают высокой адгезией с поверхностями металлических деталей, что обеспечивает прочное соединение при заливке пластмассой различных деталей штампов. Величина сцепления увеличивается с увеличением шероховатости. Для повышения прочности соединения предусматривают, в месте крепления пуансона, канавки, шириной и глубиной 2-3 мм.

рис. 8.1. Штамп с врезными плитами.

рис. 8.2. Совмещение инструментов с помощью центров-переводников

 

ЛЕКЦИЯ 9.

Тема: РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ШТАМПОВ. ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССФОРМ.

9.1. Ремонт и восстановление штампов.

1. Технический надзор за эксплуатацией штампов осуществляется мастерами технического надзора. Целью технического надзора является обеспечение такого состояния штампов, которое позволяет осуществлять технологические процессы с требуемой производительностью и изготовлять продукцию хорошего качества.

Одним из факторов, обеспечивающих стабильную работу штампов, является организация ППРШ (планово-предупредительного ремонта штампов).

Для ППРШ осуществляются следующие мероприятия:

1. Штампы классифицируют по сложности ремонта.

2. Штампы распределяют по видам ремонта, и устанавливают сроки ремонта.

3. Составляют план ремонта штампов.

Существует три вида ремонта:

1. При мелком ремонте, производимом обычно непосредственно на оборудовании, происходит замена вышедших из строя деталей-пуансонов, матриц, пружин, винтов и т.п.;

2. При среднем– производится выборочная замена рабочих частей штампа, с последующей его подналадкой на оборудовании;

3. При капитальном ремонте – производится полная замена изношенных рабочих деталей и частичная замена вспомогательных деталей, а также подналадка оборудования.

1. Ремонт штампов холодной штамповки

Наиболее часто встречающимся видом мелкого ремонта, является замена поломанных пуансонов, замена изношенных пуансонов и матриц, а также пружин съемников или буферных шпилек. Такой ремонт, производимый дежурным слесарем, непосредственно на прессе, часто называют аварийным.

При среднем и капитальном ремонтах, производимых в порядке ППРШ; штампы подаются на слесарный верстак.

Штампы раскрывают, т.е. снимают с колонок верхнюю часть штампа. Затем обе части штампа очищают керосином от масла и грязи. При этих видах ремонта пуансоны заменяются в такой же последовательности, как и при мелком ремонте. Изношенные пуансоны и матрицы шлифуются на плоскошлифовальном станке. Часто для доводки рабочих и вспомогательных деталей пользуются пневматической зачистной машиной или станком с гибким валом. После шлифования режущие кромки доводятся бруском. Режущие матрицы допускают до 25 переточек.

Наиболее частая причина выхода из строя вытяжных матриц – налипание частиц штампуемого металла, к их рабочим поверхностям. Лучше всего налипшие частицы удалять на станках для полирования матриц. За неимением таких станков налипшие частицы зачищают бруском и шкуркой.

Матрицы и пуансоны восстанавливаются также электродуговой наплавкой. Детали перед наплавкой подвергают отжигу. На наплавляемых поверхностях дефектные места удаляются до здорового металла. Если восстановление наплавкой производится повторно, то старую наплавку следует полностью удалить.

Перед сваркой детали подогревают до температуры 400-500 град. Формующие детали вытяжных штампов, из хромо-никелевого чугуна, как правило, восстанавливаются наплавкой без подогрева. Наплавленные детали обрабатываются абразивным инструментом.

Для повышения стойкости рабочие детали штампов подвергают термохимической обработке. Хромирование, азотирование и сульфидирование пуансонов и матриц резко повышают износостойкость и предохраняют их от налипания частиц штампуемого металла.

Наиболее стойкими являются штампы, армированные твердыми сплавами.

2. Восстановление штампов

Наиболее старым и распространенным методом восстановления кузнечных штампов, является перестрожка плоскостей разъема, с последующим углублением и полной слесарной обработкой ручьев. Удаление верхнего, дефектного слоя металла, как правило, производится на строгальных или фрезерных станках. Глубина снимаемого слоя соответствует 0.6-0.8 глубины окончательного ручья. При этом

у молотовых штампов исправляют строганием хвостовики и контрольные углы. Дальнейшая обработка аналогична обработке при изготовлении новых штампов.

В зависимости от глубины снимаемого слоя и степени износа, штампы в среднем допускают до 5 восстановлений. После этого штампы, вышедшие из размера по закрытой высоте, или перестрагиваются на меньший типоразмер или списываются в утиль.

Восстановление наплавкой позволяет получить значительную экономию штамповой стали, повысить стойкость штампов и снизить затраты на ремонт.

Наплавкой восстанавливают молотовые штампы, обрезные и прошивочные, штампы ГКМ.

Для выявления дефектов, перед наплавкой, производят осмотр изношенных штампов. Как показала практика, основными дефектами являются трещины разгара и износ контуров штампа.

Закаленные штампы подвергают отжигу. Производится обработка рабочих кромок и плоскостей под наплавку – разделка фасок, занижение плоскостей, удаление дефектов на всю глубину, до чистого металла, удаление окалины, загрязнений и ржавчины. Подготовка поверхности штампа, под наплавку, осуществляется на металлорежущем станке или абразивными кругами. Перед наплавкой штампы подогреваются в отпускной электропечи до 300-500 град. В отдельных случаях, допускается местный подогрев завариваемых участков газопламенными способами.

Процесс наплавки штампа осуществляется непрерывно. При этом следят за тем, чтобы температура подогрева не снижалась более чем на 100 град.

Наплавка производится в два-три и более слоев. Перед наплавкой каждого последующего слоя поверхность предыдущего слоя тщательно очищается от шлака.

Наплавку наиболее ответственных участков производят с проковкой швов ручным пневматическим молотком. Проковку швов производят в горячем состоянии.

По окончанию наплавки штампы немедленно подвергают отпуску или медленному остыванию в печи.

После отпуска штампы обрабатываются на шлифовальных станках и абразивами, на станке с гибким валом, и могут быть использованы без последующей закалки.

Если требуется обработка штампов на металлорежущих станках, то сразу же после наплавки их подвергают отжигу. После отжига следует механическая обработка, закалка и отпуск, доводка рабочих поверхностей до необходимых размеров и проверка качества штампов.

Штампы могут неоднократно, до 20 раз, подвергаться восстановлению наплавкой.

Стойкость наплавленных штампов в 1-5 раз превышает стойкость новых не наплавленных штампов.

 

9.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССФОРМ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Прессформы для пластмассовых деталей должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать получение дета­лей с заданными размерами и шероховатостью поверхностей, обеспечивать высокую производительность; быть безопасными в эксплуатации, иметь высокую стойкость в работе и малую стоимость. Точность пластмассовых деталей зависит от точности изготовления формующих деталей прессформ. Допуски на детали прессформ определяются в зависимости от их служебного назначения.

Чтобы изготовить пластмассовую деталь по 4-му классу точ­ности, нужно размеры матрицы выдержать с допусками по А, а размеры пуансона или знака — по С, для изготовления детали по 5-му классу точности размеры матрицы нужно изготовить с допуском по А₃, а пуансона или знака — по С₃. Допуски на межосевые расстояния стержней берутся в 5 раз меньше вели­чины допусков на межосевые расстояния между осями отверстий в пластмассовых деталях.

Допуски на детали, обеспечивающие связь и взаимную фик­сацию частей прессформ, влияющие на точность изготовляемых пластмассовых деталей, определяются расчетом соответствую­щих размерных цепей. Размеры деталей прессформ, не влияющие на точность изготовляемой пластмассовой детали, обрабатыва­ют с допусками на свободные размеры.

Шероховатость поверхности деталей прессформ зависит от их служебного назначения. Шероховатость поверхности пласт­массовых деталей соответствует шероховатости поверхностей формующих деталей. Поверхности формующих деталей прессформ, соприкасающиеся с прессматериалом, изготовляют с чи­стотой 10-го класса (0,1 мкм). Исключение составляют волокнистые ма­териалы марки АГ-4, для которых чистота поверхности должна быть не ниже 12-го класса (0,025 мкм.). Направление штриха на формующих деталях прессформ после полирования должно быть параллель­но течению или движению материала прессуемой детали. Сле­дует указать, что качество полирования влияет на прилипание прессматериала к формообразующим поверхностям прессформы. Наряду с шероховатостью поверхности формующих поверхностей, на прилипание прессматериала оказывает влияние твердость этих поверхностей и способность к схватыванию, с прессматериалом. Для предотвращения схватывания и повышения износостойкости формующих поверхностей прессформ, последние рекомендуется хромировать (толщина хромового покрытия 0,01—0,015 мм) и дважды полировать: первый раз до хромиро­вания, а второй — после хромирования.

Материалы для прессформ.Эксплуатационные качества пресс-формы зависят от свойств материала деталей, формующих де­талей, их термической, гальванической обработки, а также от шероховатости и точности обработки сопряженных деталей. По эксплуатационным требованиям матрицы и пуансоны прессформ должны обладать достаточной вязкостью, сопротивляемостью коррозии, износостойкостью и теплостойкостью. Одновременно с этим материалы, для изготовления формующих деталей пресс-форм, должны обладать хорошей обрабатываемостью, и в тех случаях, когда после термической обработки они не подверга­ются шлифованию,— малой деформацией в процессе термиче­ской обработки.

Материалы для деталей прессформ приведены в табл. 1. Формующие детали прессформ, для отливки термопластичных пластмасс (капрона, полистирола и др.) и эпоксидных смол, из­готовляют на основе меди, цинка и алюминия. Для прессования деталей из керамических масс и металлических порошков фор­мующие детали рекомендуется изготовлять из твердых сплавов ВК6, ВК8, ВК10 и ВК15. Стойкость прессформ, изготовленных из твердых сплавов, в 50—100 раз выше стойкости прессформ, изготовленных из стали. Формующие детали прессформ для выплавляемых деталей можно изготовлять из пластических масс, стали, алюминиевых сплавов, а для литья под давлением — из жаропрочных легированных сталей (например, ЭЖЗ).

Пластмассовые прессформыдля выплавляемых моделей ре­комендуется изготовлять на основе эпоксидной смолы с метал­ическим наполнителем . Лучшие результаты получены при использовании в качестве наполнителя алюминиевого порошка марки АП, просеянного через сито № 25. Необходимо при­менять два вида смесей — облицовочную, и наполнительную. В облицовочной смеси используется порошок более мелкой фрак­ции и в меньшем количестве, чем в наполнительной. Для при­готовления облицовочной смеси берется 50% смолы ЭД-5 или ЭД-6, 43% алюминиевого порошка, 2% дибутилфталата и 5% полиэтиленполиамида, а для приготовления наполнительной смеси — 25% смолы ЭД-5 или ЭД-6, 69% алюминиевого порошка, 3,5% дибутилфталата и 2,5% полиэтиленполиамида.

Смеси готовят в следующей последовательности: в смолу наливают дибутилфталат и раствор нагревают в термостате до 60—70° С. Алюминиевый порошок обезжиривают и нагревают до 50—60° С, а затем постепенно вводят в нагретый раствор смо­лы с дибутилфталатом. Смесь смолы с порошком перемешивают в течение 3—5 мин и подвергают термической обработке в тер­мостате в течение 1 ч при температуре 70—80° С. Затем приго­товленную смесь охлаждают до температуры 30—40° С и вводят внее отмеренное количество отвердителя, тщательно переме­шивая в течение 3—5 мин. Перемешивать компоненты жела­тельно при неглубоком вакууме или под вибрацией.

Мастер-модель изготовляют с учетом линейной усадки мо­дельной пасты и металла отливки. Материалом для мастер-мо­дели может служить сталь, чугун, цветные сплавы, эпоксндные компаунды, дерево или гипс. Мастер-модель устанавливают на плиту, накрывают обечайкой и с помощью кисточки покрывают разделительным составом, состоящим из 60% натурального вос­ка и 40%"скипидара. Затем с помощью жесткой кисти наносят ровным слоем толщиной 1,5—4 мм облицовочную смесь. Обли­цовочный слой затвердевает за 2—2,5 ч. Наполнительную смесь наливают на затвердевший облицовочный слой до верхнего уров­ня. В некоторых случаях для увеличения прочност