<М2_
Г. Д. СКВОРЦОВ
основы
КОНСТРУИРОВАНИЯ ШТАМПОВ для холодной ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
'	I
Издание 2-е, переработанное и дополненное

БИБЛИОТЕКА ЗАВКОМА КамАЗа
МОСКВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1974
ч
C-J)
6П4.2
С 42
УДК 621.983.073.001.2
Скворцов Г. Д.
С 42 Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Подготовительные работы. Изд. 2-е, пе-рераб. и доп., М., «Машиностроение», 1970.
320 с. с ил.
В книге приведены основные сведения, необходимые конструктору для выполнения чертежа штампа. Описана методика расчета технологических переходов, определения формы и размеров заготовок деталей. Приведены рекомендации по выбору материалов для основных деталей штампов, силовой расчет неподвижных соединений, а также методика расчета размерных цепей рабочих деталей. Книга предназначена для конструкторов и технологов, работающих в области холодной листовой штамповки.
31205-053
С 038 (01)-74 53‘74	6П4.2
(6) Издательство «Машиностроение», 1974 г*
ПРЕДИСЛОВИЕ
При разработке конструкции штампа рассматриваются не только вопросы конструирования, но и организационно-технологические. Конструкция штампа должна оцениваться не только с точки зрения работоспособности, но и технологичности изготовления, возможности сборки и ремонта.
В процессе проработки технологического задания уточняются тип и модель оборудования, сортамент и раскрой материала, способы загрузки и фиксации заготовок, возможность соблюдения технологического потока, способы удаления штампуемых деталей и отходов, выбор фронта работы, средства безопасности, а также заданная производительность и т. п.
В книге освещены наиболее важные вопросы, встречающиеся в начальной стадии проектирования штампов холодной листовой штамповки в основном для цехов серийного и крупносерийного производства. Материал изложен примерно в той последовательности, которая необходима при проектировании штампов.
Практические указания по проектированию и расчетам, а также некоторые теоретические положения, выдвинутые в книге, являются результатом анализа технологических процессов и работы действующих конструкций штампов на многих заводах. При этом проведены обобщение и систематизация опыта нескольких отраслей машиностроения: автомобильной, тракторной и сельскохозяйственной, авиационной и частично приборостроения.
Первое издание книги получило хорошие отзывы читателей/ В качестве основного достоинства отмечалась возможность применения изложенных в ней материалов непосредственно при разра-z ботке технологических процессов и конструкций штампов на заводах и в проектных организациях.
Во втором издании учтены замечания читателей, ряд глав переработан и дополнен новыми материалами. Первый раздел до-
v 1*	з
полнен примерами построения промежуточных переходов при многооперационной вытяжке для различных форм деталей, второй раздел расширен. Сведения о материалах, применяемых для деталей штампов, приведены с учетом новых стандартов и последних достижений науки и техники. Иллюстрации выполнены по новым ГОСТам, входящим в Единую систему конструкторской документации (ЕСКД). Классификация штампов уточнена в соответствии с новыми терминами технологических операций листовой штамповки. Комплекс сведений, необходимых для выполнения чертежа штампа, выделен в самостоятельный третий раздел. Узлы и штампы, рассматриваемые в качестве примеров, взяты главным образом из числа внедренных типовых конструкций. Многие из них спроектированы в НИИТавтопроме.
Некоторые вопросы затрагиваются в книге или впервые, или в новой трактовке, поэтому автор будет признателен читателям за их отзывы и ценные замечания.
Раздел первый
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ПЕРЕХОДОВ ШТАМПУЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ И ПЕРВИЧНЫХ ЗАГОТОВОК
ГЛАВА I
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ И НАДЕЖНОСТЬ ШТАМПОВ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ И К ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
Технология производства деталей определяет характер будущей оснастки и служит основанием для составления задания на проектирование. Правильный выбор технологического процесса и оборудования значительно облегчает труд конструктора. Поэтому роль технолога в создании оснастки не должна ограничиваться составлением технологического маршрута и выдачей задания на проектирование.
Задачей технолога является глубокая проработка задания с учетом всех возможностей данного производства и новой техники.
Технологический процесс и оснастка по своему техническому уровню должны соответствовать программе выпуска деталей. Меньшему объему выпуска необходима упрощенная оснастка, а большему — усовершенствованная, прогрессивная.
На первом этапе освоения нового объекта составляют так называемый обходной процесс, рассчитанный на изготовление небольшой партии опытных образцов. При этом выполнение большинства операций намечают вручную, и поэтому заказывают только необходимую оснастку, без которой невозможно изготовить ту или иную деталь.
Для выполнения полной программы, предусмотренной планом, составляют основной технологический процесс, действующий (с коррективами) до перехода на новую программу. Основной процесс должен быть разработан особенно тщательно, так как его внедрение может быть связано с проектированием новой оснастки и с капитальными затратами.
В одних случаях новый технологический процесс требует на некоторых участках внедрения автоматических линий, а в других — применения универсальных средств механизации, автоматизации с модернизацией оборудования и т. д.
Технолог устанавливает вид поставки штампуемого материала (в рулонах, полосами или листами), а также состояние его поставки (нагартованный, отожженный и пр.). В общем комплексе
технологических задач важное место занимает выбор и назначение оборудования.
Очень важно, чтобы технолог ясно представлял схемы запланированной им оснастки. Это не только приближает его идеи к реальному осуществлению, но и помогает заранее предвидеть габариты штампов, необходимый ход ползуна пресса, а также выявить потребность в буферных устройствах и прочих усовершенствованиях оборудования.
В случаях закрепления за одним и тем же прессом нескольких операций технолог должен предусмотреть возможность перестановки штампа с одного оборудования на другое. Соответствующая оговорка обязывает конструктора проектировать штампы с привязкой их к двум прессам.
Приведенный круг вопросов, который должен охватывать технолог при разработке технологического процесса, далеко не полный. Однако на основании их можно сделать вывод, что состояние современной листовой штамповки предъявляет к технологу высокие требования при подготовке и пуске производства.
Перед составлением технологического процесса на обработку деталей нового объекта технолог должен изучить их с точки зрения возможности выполнения штамповкой. С этой целью новые детали сопоставляют с ранее выпускаемыми аналогичными деталями и производят соответствующие расчеты, которые обычно необходимы при рассмотрении сложных деталей, получаемых путем формообразования.
Один из важных вопросов, предшествующих технологическим расчетам,— это выявление степени способности металла к выполнению штамповочных операций или иначе к определению его относительной штампуемости. Под штампуемостью понимают способность листового металла (детали) подвергаться различным операциям штамповки. Штампуемость является собирательной характеристикой и зависит от ряда показателей: механических свойств, пластичности, модуля упругости, структуры металла и химического состава.
К механическим свойствам относятся предел текучести от; временное сопротивление ов; истинное сопротивление разрыву SB; отношение (чем меньше тем больше область пластической деформации). К показателям пластичности относятся относительное удлинение б и сужение ф; истинное относительное удлинение е; истинная деформация в устойчивой зоне растяжения, т. е. равномерная деформация фв и /в. Чем больше ф, е, 1В и фв, тем выше штампуемость.
Модуль упругости П влияет на упрочнение. Чем больше /7, тем больше склонность металла к упрочнению.
Штампуемость ,также зависит от скорости деформирования, применяемой смазки, качества изготовления штампов и их эксплуатации.
6
Мри установлении необходимости процесса вытяжки по орйей-^ировочно рассчитанному размеру заготовки определяют коэффициент вытяжки т = ~ всей детали (отношение диаметра вытягиваемой детали к диаметру заготовки), если она цилиндр иче^ ская, или ее элемента, если она другой формы. На основании су^ ществующих рекомендаций определяют возможность вытяжки (или формовки) детали за один или несколько переходов.
Предварительно необходимо выявить штампуемость не только объемных деталей, но и деталей, подвергаемых изгибу.
Если технологичность формы детали не вызывает сомнений, то определяют возможность получения ее из металла назначенного конструктором изделия. При отрицательном решении технолог требует замены металла на более приемлемый.
Иногда некоторые детали или совсем невозможно получить методом холодной штамповки, или потребная для изготовления их многооперационность практически явно нерентабельна. В данном случае целесообразно ставить вопрос об изменении их формы. Если это невозможно, то делают сборные или комбинированные конструкции с последующей сваркой.
После решения всех вопросов по штампуемости деталей технолог приступает к разработке технологии.
Нельзя представить единого технологического решения для всех штампуемых деталей. Но для каждого вида (типа) деталей имеются проверенные практикой технологические приемы, причем может быть несколько вариантов, относящихся к данному виду, выбор которых обычно связан с характером производства.
Наряду с этим встречаются детали, требующие индивидуального подхода из-за их сложности или новизны конструктивного Исполнения.
§ 2. ВАРИАНТЫ ФИКСАЦИИ ДЕТАЛЕЙ
При многооперационной штамповке очень важно иметь надеж-" ную фиксацию заготовки на всех операциях.
Легко разрешаемые случаи, когда заготовки без труда фиксируются на предусмотренные чертежом ранее пробитые отверстия, •а также по вырубленному или четко отформованному контуру, не требуют специальных решений. Однако есть не мало штампуемых деталей, подвергаемых формообразованию, конструкции ^которых не имеют элементов надежной фиксации, что затрудняет получение их с точными размерами. Например, уголок (рис. 1, а) при получении его гибкой в направлении, указанном .стрелкой, -не будет стабильным по размерам А и Б вследствие возможности «сдвига во время деформации. Поэтому, чтобы добиться высокой точности размеров, необходимо применять какие-либо искусственные приемы.
Положительное влияние оказывают сильные прижимы. Однако и их действие часто не приносит нужных результатов. Одним из
удачных технологических решений является получение двух спа* ренных уголков одновременной штамповкой с последующей разрезкой (рис. 1, б). В данном случае сдвигающие усилия уравновешиваются.
Между тем спаривание не всегда возможно. Поэтому изыскивают для фиксации другие приемы. Например, в детали предусматривают технологические отверстия (рис. 1, в). Возможность введения, а также расположение их устанавливают технолог и конструктор основного изделия.
Рис. 1. Технологические приемы для фиксации заготовок при гибке деталей типа уголков
Технологические отверстия или вырезы не менее целесообразны при штамповке деталей, показанных на рис. 2. Первая деталь (рис. 2, а) имеет неглубокие ребра жесткости с плавными выходами на плоскость. Вторая деталь (рис. 2, б) может быть и глубокой, однако с небольшим углом а наклона образующей (не более 30°). Форма обеих деталей получается в первых штампах, после чего требуется обрезка по контуру, строго, согласованному с координатами выступов. На первый взгляд в том и другом случаях фиксация возможна по выступам. Однако обычная глубина ребер жесткости (рис. 2, а) при h — 6-е-10 мм оказывается недостаточной для четкой фиксации. Также и во второй детали (рис. 2, б) плавный переход не обеспечивает надежной фиксации. Она может быть легко сдвинута с фиксатора, выполненного по выступающему конусу.
Введение технологических отверстий легко решает эту задачу.
Технологические отверстия могут быть получены путем полного отделения металла (пробивкой), проколкой местного разрыва специальными прерывателями, встроенными в формообразующие штампы (рис. 2, в).
Форму, число и размеры отверстий устанавливают в зависимости от конкретных условий: для деталей типа уголков и других 8
к»7
Sj ** • ip* ’
' подобных форм—от одного до трех отверстий, а иногда и больше J (в зависимости от их длины); для деталей второй группы (рис. 2)— два отверстия.
Если полуфабрикаты имеют припуск на обрезку или места, удаляемые вырубкой после формообразования, то целесообразно разместить отверстия именно в этих зонах. При отсутствии припуска или мест, удаляемых вырубкой, технологические отвер-
Правильно
Рис, 2, Элементы фиксации неглубоких листовых деталей стия размещают на поверхности детали; их координаты, форму и размеры задает конструктор изделия по требованию технолога.
Как уже указывалось выше, форма отверстий может быть различной. В большинстве случаев их выполняют круглыми. Однако при небольших припусках или других ограничениях фиксирующие элементы могут иметь форму различных вырезов или пазов. Например, в детали с ребрами жесткости (рис. 2, а) два открытых паза .следует располагать на противоположных сторонах фланца. Если же разместить их на одной стороне, то цель не будет достигнута, так как в таком исполнении возможен сдвиг детали с фиксаторов по направлению стрелки.
Введение технологических пазов или вырезов иногда вызывает лишний расход металла. Но это окупается тем, что ликвидируется брак вследствие неправильной фиксации.
Способы получения отверстий и пазов различны. В мелкосе-. рийном и единичном производстве допускается их обработка по разметке или шаблону, в крупносерийном производстве отверстия
9
и пазы выполняются в штампах на первых формообразующих операциях или при вырубке (обрезке) заготовки. Иногда пробивку технологических отверстий выделяют в самостоятельную операцию.
$ 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ АСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Среди сложных деталей, получаемйх из тонколистового металла вытяжкой или формовкой, встречается не мало деталей,
которые невозможно получать с высоким качеством поверхности без применения специальных технологических приемов. К таким
деталям можно отнести, например незамкнутые глубокие детали (рис. 3). Если их вытягивать без напуска металла в открытой зоне, то в процессе' деформирования заготовка будет сдвигаться в противоположную сторону. Кроме того, форма открытого конца детали ока-
Рис, 3. Способы обеспечения равномерной вытяжки (формовки) деталей асимметричной формы
жется нечеткой, а иногда и с гофрами. Поэтому формообразование рекомендуется выполнять при напуске металла (рис. 3, а), величину которого устанавливают экспериментально. Это вызывает излишний расход металла, однако исключает смещение заготовки в одну сторону, а также обеспечивает высокое качество вытяжки.
Если представляется вбзможным, то более рационально фор-мообразовывать в спаренном виде (рис. 3, б) с последующей разрезкой на две детали (можно спаривать и большее число де*
10
талей: три, четыре и т. д.). При этом создаются условия для симметричного распределения растягивающих напряжений относительно оси х—х. Взаимная жесткая связь двух деталей, выполняемых одновременно из одной заготовки, предотвращает сдвиг выступающих зон А.
Величину припуска а (размер рабочей части ножа) на разрезку назначают в зависимости от размеров поперечного сечения детали и толщины штампуемого металла (табл. 1).
В принципе размер а допускается выполнять в пределах 0,8—1,0 толщины штампуемого металла. Однако нож такого размера практически возможно выполнить только при максимальном поперечном размере детали ориентировочно не более 10 толщин металла.
Но не всегда возможно и не всякий раз целесообразно спаривать детали. Например, это исключается, если габаритные размеры детали настолько велики, что при спаривании рабочая площадь оборудования становится недостаточной. Иногда спаривать нерационально потому, что при штамповке одной детали можно, поворачивая ее, иметь вытяжку меньшей глубины по сравнению со штамповкой спаренных деталей. Может оказаться, что только в этом случае прижимное устройство и ход ползуна пресса обеспечат ее формообразование. Не исключен и такой случай, когда при спаривании деталей вытяжка оказывается невозможной из-за разрыва металла. Таким образом, тот или иной вариант выбирают в зависимости от конкретных условий.
§ 4. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ВЫТЯЖКОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОТВЕРСТИЯ В ДНЕ ЗАГОТОВКИ
Во время технологической проработки добиваются того, чтобы число операций было сокращено до минимума. Например, при многооперационной вытяжке (или формовке) деталей с относительно большим отверстием в дне можно уменьшить число переходов, если предварительно в нем будет пробито (или просверлено) отверстие меньшего диаметра. Это расширяет зону деформирования металла в результате деформирования дна. Таким образом, боковая поверхность вытягиваемой детали образуется не только за счет течения металла с краев заготовки, но и течения металла дна, превращающегося в активную зону деформирования. В этих условиях протекают одновременно два процесса: вытяжка и отбортовка. При высоких степенях деформации превалирует отбортовка, а при низких — вытяжка.
Под плоским торцом пуансона схема напряженного состояния, как и при обычной вытяжке, остается плоской (плоское растяжение). Оба напряжения в тангенциальном и радиальном ог направлениях растягивающие. Для плоской задачи эта схема наиболее неблагоприятная. Однако при наличии отверстия в центре заготовки радиальное напряжением, всегда меньше 12
тангенциального ct. Величина последнего, согласно условию
пластичности (постоянство максимальных касательных напряжений), равна пределу текучести, т. е. (Jt — as. Значение радиального напряжения в любой точке плоского дна можно определить по формуле [241
(1	0,5с?, \	/t\
аг==аД1 — V")-	U)
В начальный момент деформирования радиальное напряжение на краю отверстия будет равно нулю, так как р = 0,5d1
0,5^4
0,5^/
Далее, с увеличением размера р оно будет постепенно возрастать, но ни
когда не достигнет предела текучести (выражение 1 будет всегда меньше 1). Таким образом, процесс деформирования
Р
дна протекает постепенно в условиях неравномерного, т. е. более благо
приятного, растяжения. В процессе деформирования край отверстия утоняется и контакт его с рабочими частями нарушается, поэтому коэффициент трения, касатель
Рис. 4. Схема вытяжки цилиндрической детали с фланцем из заготовки с центральным технологическим отверстием
ные и нормальные напряжения становятся равными нулю и, следовательно, создаются благоприятные условия для течения металла в радиальном направлении.
С целью выявления закономерности изменения диаметра центрального отверстия в дне цилиндрической детали при ее формообразовании автором были проведены эксперименты на специально изготовленных универсальных штампах. В качестве оборудования использовали кривошипные прессы ЗИЛ80 и КД 17, оснащенные пневматическими буферами. Было испытано не менее 600 заготовок-полуфабрикатов из стали 08ВГ с использованием отходов производства.
Предварительные технологические отверстия диаметром dx (рис. 4) пробивали в штампе до вытяжки. Диаметры отверстий dr и диаметры вытяжки DB назначали таким образом, чтобы их отношения ~~ были кратны 0,05. Параллельно с экспериментами определяли теоретическую зависимость между диаметром аг 13
(2)
предварительно выполненного отверстия в заготовке и диаметром d2 отверстия, изменяющегося в процессе формообразования.
Установлено, что на изменение центрального отверстия в детали при вытяжке влияют следующие основные параметры:
1)	геометрический параметр 8
6= Рзаг-Дв =
^заг £>в	3
где т =	----коэффициент вытяжки;
Цзаг
2)	высота Н полуфабриката (вытяжки);
3)	отношение Ж.
4)	толщина металла S.
Эксперименты показали, что диаметр отверстия в вытягиваемой детали в процессе формообразования изменяется пропорционально диаметру предварительно выполненного отверстия, геометрическому параметру е и высоте вытяжки, но обратно пропорционально диаметру соответствующего перехода. На основании этого выведена следующая эмпирическая формула для опре-: деления диаметра отверстия d2: j di/fe dz~
где К — безразмерный коэффициент (табл. 2); DB — диаметр детали по средней линии.
На изменение диаметра отверстия d2 существенно влияет i/sHoo” также условная величина I/ -----------относительная толщина
Г Ь'заг заготовки (см. ниже).
Результаты экспериментов незначительно отличались от результатов расчета по формуле (2). Для примера сравним результаты расчета и эксперимента, проведенного при вытяжке цилиндрических деталей из заготовки диаметром 81 мм и толщиной 1 мм. В заготовках были выполнены технологические отверстия следующих диаметров d±: 3,6; 5,5; 7,3; 8,9; 10,9; 12,8; 14,6; 16,4; 18,2; 20,0 и 21,9 мм по несколько заготовок каждого диаметра.
Диаметр- вытяжки по средней линии £>в составлял 36,5 мм, коэффициент вытяжки т = —= 0,45. Вытяжку выполняли d, при следующих отношениях -~~-
-3-’6 1-36,5
10,9 по.
36,5 U,d’
18,2 36,5
1 .
>=°>25;
=°’45;
00,0
36,5 — 0,15; 36,5	0,2;
— 0 35- *4’6 —q л. 36,5 — U’00’ 36,5 U’4’ __a r. 20   л rr. 21,9 ~ °’5, 36,5	°’55, 36,5
14
Продолжение табл. 2
Ы Ci. 0 ~	Пзаг~Рв Геометрический параметр 8 — —~г-		 =1 — т ^заг																
	0,5						0,55						0,6				
	н Относительная высота вытяжки —— (или Н при S = 1 мм)																
	3	4	6	8	10	12	3	4	6	8	9	10	3	4	6	8	9
0,10	0,037	0,049	0,070	0,091	0,106		0,045	0,059	0,080	0,096	0,101	0,104	0,055	0,073	0,101	0,118	—''
0,15		0,048	0,071	0,088		0,120				0,093	0,097	0,100	0,054	0,071	0,100	0,111	
0,20			0,068	0,084	0,100	0,110		0,058	0,078	0,088	0,091	0,092		0,068	0,091	0,104.	0,104
0,25	0,036				0,099	0,103	0,044	0,057	0,075	0,085	0,087	0,085			0,088	0,095	0,088
0,30		0,047	0,065	0,081	0,093	0,093	0,043	0,056	0,073	0,081	0,079	—		0,067	0,081	0,085	0,083
0,35			0,064	0,080	0,082	0,079		0,055	0,071	0,077	0,077			0,066	0,080	0,088	0,084
0,40			0,062	0^)72	0,079	0,078			0,068		0,076		0,052		0,079		0,086
0,45	0,035	0,046	0,060	0,068	0,076	0,077	0,042	0,054	0,067	0,075	0,077				0,081	0,09	0,091
0,50		0,045	0,058		0,080	«				0,077	0,079				0,084	0,096	0,096
0,55									0,068	0,079	0,080			0,065		0,098	0,102
0,60				0,069					0,070	0,083	—		0,051	0,064			—
„	заг в
Геометрический параметр 8 =-----jz-----= 1 — 771
^заг

0
о *5 0 О
	0,65					0,7	|				0,75	1				0,8		
•*1					Относительная высота вытяжки -					н — (или Н при «о		5 = 1 мм)				
	3	4 1	6 1	7	8	3	4 1	5	6	3	4	5 1	6 1	" 3	4	5
0,10	0,065	0,084	0,107 |	0,13		0,077	0,095	0,113	0,12		0,12	0,13	0,13	0,13	0,16	0,17
0,15			0,102	0,115					0,105			0,12	0,115			
7 0,20	0,064		0,094	0,094			0,096	0,109		0,105		0,118		0,12	0,15	0,16
0,25		0,079	0,09	0,09		0,076	0,097		0,104		0,11	0,116	0,12			
0,30				0,086	0,078		0,098	0,108	0,102			0,118		0,117	0,14	0,15
0,35			0,091	0,088	0,083		0,092		0,098			0,12	0,125			
0,40	0,063	0,078		0,093 | 0,088			0,091	0,103	o,i_		0,114	0,128	0,135	0,118		
0,45			0,096	0,098 | 0,095		0,075			0,102		0,115			0,12		
|	0,50				0,1	0,1	0,074	0,092	0,104	0,104	0,104				0,124		* 	 \
1 0,55	0,0625	0,079	0,098 1 0,104 | 0,107				0,094	0,107 | 0,108							  - -	0,128		
[	0,60	0,062		0,1	0,108	I 0,114	0,075		0,108								
I 0,65							0,095	0,111								
0,70	 ' 11	*№				0,077 | 0,098		0,114								
Примечания: 1. Отверстия диаметром dt в заготовке выполнены до начала процесса формоооразоваиия.
2 Указанные в таблице наибольшие значения при соответствующих отношениях и геометрическом параметре в являют-*	°	в	d
ся предельными. Превышение их приводит: а) при < 0,5 к разрыву штампуемого металла у краев отверстия; б) при >0,5-к	в^^ХЖноГвЙяжки (с!^ фланцем) во всех случаях значение геометричес-
кого параметра в условно принимается равным 0,8.	__________________________
Радиусы закругления пуансона гп и матрицы гм были приняты соответственно рекомендациям, приведенным в главе II, § 3.
Дно деталей не подвергалось сильному прижиму. Следовательно, вытяжку проводили в обычных условиях. Опыты выполняли при S = 1 мм и относительной высоте вытяжки 4L : 3; 6; 7; 8; 9 и 10.
Рис. 5. Изменение диаметра d2 центрального отверстия в процессе вытяжки цилиндрического стакана с фланцем в зависимости от первоначального диаметра отверстия и относительной высоты при от-
ношении — 0,45 (условные обозначения: Пзаг
формуле (2)------- — при d2 d3
ПО
У каждого образца измеряли после вытяжки, диаметр d2 отверстия, высоту Н и диаметр фланца £>фл. По полученным данным были построены графики (рис. 5 и 6).
Для сравнения опытные данные и данные расчета диаметра d2 отверстия по формуле (2) .приведены в табл. 3.
Диаметры d2 отверстия в опытных образцах отличаются от расчетных в среднем не более 1—1,5% (и только иногда до 2%).
Такой результат вполне приемлем в случае использования описанного метода для расширения зоны деформации материала 18
йри формообразований й Для сокращения кисла технологических операций.
Заметим, что значения коэффициента К, приведенные в табл. 2, действительны только для исходных данных, принятых в представленном эксперименте, при относительной толщине заготовки
—— при условии d2 d3
Для других значений относительной толщины заготовки коэффициент К необходимо корректировать умножением его на величину
(3) г ^заг	t
Таким образом, при расчете отверстия d2 в формоизменяемых полуфабрикатах с параметрами, отличающимися от принятых
2*	19
Таблица 3
Диаметр отверстия d2 (мм) в дне цилиндрических деталей после вытяжки при коэффициенте вытяжки т = 0,45 (s = 0,55) (исходный материал — сталь 08, 6=1 мм, Рзаг =81 мм)
d.	Данные	Относительная высота вытяжки					н S
		3	6	7	8	9	10
3,6	Опытные		3,6	4,1 4,08	4,3	4,5	ОО ОО 00	5,2
	Расчетные 		3,62		4,35	4,55		5,25
5,5	Опытные		5,5	6,2	6,7	7,1	7,7	8,3
	Расчетные 		5,54	6,22	6,68	7,15	7,7 10,9	8,3 12,0
7,3	Опытные		7,4	8,4 8,45	9,2	10,0		
	Расчетные 		7,34		9,3	10,0	10,9	12,0
8,9	Опытные			9,2	10,7	11,5	12.6	13,9	15,8
	Расчетные 		9,18	10,7	11,4 15,0	12,6	13,9	15,8
10,9	Опытные		11,3	13,5		16,2	18,5	—
	Расчетные . 			11,5	13,5	15,0	16,3	18,7	 	1 1 1
12,8	Опытные		13,3	16,4	18,5	20,0	22,5	—•
	Расчетные 			13,4	16,3	18,5	20,0	22,4	—•
14,6	" Опытные		15,2	19,5	21,5	23,0	25,8	
	Расчетные 		15,3	19,4	21,4	22,9	26,0	—
16,4	Опытные		17,4	22,2	24,2	26,2		—
	Расчетные 	  .	17,6	22,2	24,4	26,4	—	—-
18,2	Опытные		19,5	24,5	26,8	28,4	—	—
	Расчетные . 			19,6	24,6	26,7	28,6	—	 "
20,0	Опытные 		21,4	26,5	28,9	30,5	—	
	Расчетные 		21,6	26,7	28,9	30,6		
21,9	Опытные		23,4	28,4	30,6	32,0		—
	Расчетные 		23,6	28,3	30,8	31,9	- —	—
в эксперименте, следует пользоваться приближенной формулой
j	/4)
CKDB *	w
Однако данные по применению поправочного коэффициента С требуют уточнения в процессе отладки и эксплуатации соответствующих штампов.
гт	н di
При решении задач с параметрами с; и по величине, не совпадающими с приведенными в табл.' 2, следует применять усредненные (промежуточные) значения. Отклонения от крайних экстремальных табличных значений не допускаются.
Пробивка отверстия в центре детали до или при ее формообразовании без дальнейшей обработки (пробивки) возможна только в том случае, если к его размерам не предъявляют жестких требований. Причем более точная геометрическая форма отверстия с меньшими отклонениями по размерам получается в случае, когда отверстие обрабатывается в процессе формообразования и особенно, если пробивка осуществляется на завершающем этапе вытяжки детали (см. рис. 152, б). Формулы (2), (4) и табл. 2 пригодны 20
только, когда формообразование начинается После пробивки отверстия. Результаты также достаточно точны, если при комбинированной штамповке пробивка осуществляется до начала формообразования с перепадом по высоте не более 2—2,5 толщин ма
териала.
Изменения диаметра фланца детали в процессе формообразования в зависимости от коэффициента вытяжки т, относительной высоты детали при отношении = (0,3-ь0,35)

Рис. 7. Влияние отношения —=- на уменьшение 6фЛ 4^
диаметра фланца в процессе вытяжки цилиндрического
л стакана с центральным отверстием а1 при =
= (0,3+ 0,35) и различных значениях
Ь'заг
представлены в виде «кривых» на рис. 7. Фланец значительно изменяется.. только при коэффициенте вытяжки т 0,35. При т < 0,25 (или степени деформации более 0,75) внешние размеры фланца не уменьшаются. Следовательно, такой процесс можно рассматривать как местную вытяжку с большим фланцем. Дальнейшее увеличение размера D3ar и фланца соответственно вызывает уменьшение абсолютной величины коэффициента вытяжки т (или увеличение s). Однако это не изменяет условий вытяжки. Поэтому значения коэффициента /С, приведенные в табл. 2, при
21
fe = 0,8 также приёмлёмы й для местной вытяжки независимо от размера фланца детали.
Усилие прижима фланца при вытяжке деталей с предварительно выполненными отверстиями принимали в пределах нормы;
При давлении прижима (складкодержателя) выше нормального (q > 0,25-т-0,3 кгс/мм2) течение металла дна становится более интенсивным, так как сила трения между поверхностью складкодержателя, матрицы к. металлом увеличивается.
Рис. 8. Пример детали ступенчатой формы с центральным отверстием, штампуемой за одну операцию
Исследования показали, что центральные технологические отверстия целесообразно применять при любой форме дна детали. Например, многие ступенчатые детали с центральным отверстием (рис. 8) могут формоваться за один переход без разрыва металла в зоне горловины. При отсутствии отверстия такие горловины нередко получают за несколько операций (иногда за 3—4 перехода).
МЕСТНАЯ НАДРЕЗКА ДНА ДЕТАЛИ
Не всегда возможно и рационально выполнять замкнутую пробивку технологического отверстия. Тот же эффект можно подучить местной надрезкой дна в зонах наибольших растягивающих напряжений, получающихся в процессе формообразования.
Контур надрезки (рис. 9) намечают конструктивно, исходя из наибольшего охвата зоны деформирования металла и максимально возможного приближения его к краю пуансона. Размер а от края пуансона назначают с учетом запаса на обрезку после формообразования. Величину утяжки металла можно выразить изменением условного диаметра отверстия до диаметра d2 и ориентировочно подсчитать по формуле (4). При этом значение коэффициента К следует принимать по табл. 2 для степени деформации е = 0,8.
В заключение отметим, что технологические отверстия дают возможность осуществлять замкнутую цилиндрическую вытяжку при <0,45 и “ > 3. При этбм достигается значительная £/заг	о
экономия штампуемого металла.
$ 5. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ГИБКОЙ
Метод предварительной осадки металла при гибке без внутреннего закругления. При гибке деталей из листового металла часто требуется, чтобы угол изгиба строго соответствовал заданному 22
в чертеже, а внутренний радиус г был минимальным или равным О, Однако при гибке в обычных условиях выполнить то и другое требование за одну операцию в большинстве случаев не удается. - Упругая деформация приводит к пружинению полок детали, а отсутствие радиуса — к разрыву металла в зоне перегиба.
Рис. 10. Местная технологическая осадка в зоне перегиба заготовки
Рис. 9. Местная над резка дна детали, подвергаемой вытяжке (1 — режущий контур)
Между тем поставленную цель можно легко достигнуть, если :по линии изгиба с внутренней стороны предварительно произвести небольшую осадку металла в плоской заготовке, как, например, это выполнено при штамповке угольника (рис. 10).
При гибке внутренняя часть угла заполняется некоторым объемом металла V (рис. 10, а). Определим этот объем при угле изгиба а = 90° и внутреннем радиусе г.
Площадь сечения
р = пл. АОВС — пл. АОВ, пл. АОВС = г2;
4
23
следовательно,
F = r*----у-или F = 0,215г2 мм2.
Если ширину детали обозначить через Ь, то объем излишнего металла
V = 0,215г2Ь мм3.	(5)
При определении объема V рекомендуется исходить из величины теоретически допускаемого минимального радиуса первой гибки rmin. Например, для низкоуглеродистой стали и для латуни средней твердости радиус rmin принимают в среднем равным 0,53. В этом случае объем участка п
Vn = 0,215b (0,5S)2 = 0,054bS2.	(5a)
Профиль канавки выполняют в виде равнобедреннего треугольника с углом а, равным углу изгиба заданной детали, или в виде полукруга радиусом гк, равным глубине канавки h (рис. 10, б).
Опыт показал, что при осадке целесообразно вытеснить несколько больший объем металла по сравнению с расчетным объемом по формуле (5).
Расчетный объем V достаточно превысить на 10—20% при выполнении профиля канавки в виде треугольника и на 50— 100% при выполнении его радиусом гк. Чтобы обеспечить поставленное условие, глубина h в среднем должна составлять (0,254-4-0,3) 3.
В первом случае при h = 0,253, а = 90° объем вытесненного металла
Vj. = b °'5S^>25S вгОбЬ&; £
(6)
(7)
во втором случае
V.2 = b = b	& OAbS2-,
Окончательную форму и глубину канавки уточняют экспериментально.
При местной осадке по линии изгиба пружинение полок штампуемых металлов с сгв 50 кгс/мм2 уменьшается до минимума и почти не наблюдается у полок большинства металлов с ав
50 кгс/мм2. Одновременно с этим достигается главная цель — изгиб получается без внутреннего закругления, (рис. 10, в). Изложенный метод можно применять также и при П-образной гибке.
Осадку канавки целесообразно совмещать с другими операциями. При последовательной и совмещенной штамповке эта задача легко выполнима. Недостаток такого технологического приема — уменьшение прочности детали в месте изгиба, Однако 24
величина ослабления сечения в нем незначительна и приемлема для большинства деталей.
Из приведенного выше видно, насколько велико значение технологической подготовки при составлении задания на проектирование штамповой оснастки. Проработка указанных вопросов требует участия технологов и конструкторов, поэтому никогда не удается найти точного разграничения: что относится непосредственно к технологу, а что к конструктору. Многие специфические вопросы решаются в процессе проектирования штампов, что указывает на близкую связь технологии с проектированием штампов, которая особенно необходима в листоштамповочном производстве. Это требует от технолога глубокого знания схем штампов, а от конструктора подробного изучения технологических процессов .
f
ГЛАВА II
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЗАГОТОВОК, ПЕРЕХОДОВ, ЭЛЕМЕНТОВ РАБОЧЕГО КОНТУРА МА ТРИЦ И ПУАНСОНОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Развертки деталей различных форм, получаемых холодной штамповой с помощью гибки, вытяжки, формовки, отбортовки и других процессов, находят главным образом аналитическими методами, которые достаточно подробно изложены в работах В. П. Романовского, А. Н. Малова, М. Е. Зубцова и др. В формулы при расчетах вводят практические поправки и коэффициенты, учитывающие различные факторы. Например, при определении размеров заготовки сгибаемой детали принимают во внимание различное положение нейтрального слоя металла в зависимости от отношения
Однако в формулах для расчета разверток сгибаемых деталей не учитывают отклонения ширины и толщины металла от номинальных, а также утонение и разрушение металла во время деформирования из-за чрезвычайной сложности определения размеров. Поэтому результаты расчета почти всегда не соответствуют результатам фактических измерений детали после гибки.
Такая же картина наблюдается при расчете разверток деталей, подвергающихся отбортовке, вытяжке и формовке. Все формулы теоретически обоснованы и правильны, но они так же, как и при гибке, не могут учитывать заведомо неопределенные величины. Например, можно ли учесть отклонение толщины металла при расчете развертки какой-либо детали, если толщина листа колеблется в пределах =±=(5—10)%, т. е. в процессе штамповки заготовки поступают от разных листов с разной величиной отклонений. Размеры можно определить только зная то или иное конкретное отклонение. Нельзя учесть приращение или уменьшение поверхности детали за счет утонения или утолщения металла, так как последние невозможно численно точно выразить. На форму и размеры заготовки влияет также анизотропия, которую учесть невозможно.
Таким образом, все расчеты разверток деталей приближены, и их размеры приходится уточнять экспериментально при наладке штампов. Вследствие этого вынуждены часто изготовлять вначале 26
формообразующие штампы, а затем разделительные, что создает неудобства для инструментального цеха при изготовлении комплекта штампов. Между тем, в некоторых случаях приходится пользоваться более неточными заготовками, о чем будет- сказано ниже.
Существующие формулы для расчета разверток охватывают главным образом детали наиболее распространенных форм.
§ 2. ГИБКА
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Расчет длины развертки любой сгибаемой детали с разным сочетанием углов (рис. 11, а) обычно сводится к трем этапам: определению радиусов изгиба по нейтральному слою; определе
нию длины дуг в изгибах и суммированию длин отдельных участков.
Радиус изгиба рассчитывают по формуле
рн = г + *S мм, (8) где рн — радиус изгиба по нейтральному слою деформаций металла мм (рис. И,а); г — внутренний радиус детали, мм; х — коэффициент смещения нейтрального слоя деформации (табл. 4); S — толщина металла, мм.
Коэффициент*—величина переменная, зависит от пла- (I стических свойств металла и его прочности. В табл. 4 приведены значения х для наиболее распространенных металлов в холодной листовой штамповке с ав до 40 кгс/мм2, а также для более прочных металлов типа стали 1Х18Н9Т и хромоникелевых сплавов.
Ф
Рис. 11. К расчету длины заготовок де талей, подвергаемых изгибу
Из табл. 4 следует, что 0,5 только при отношении
коэффициент х достигает значения ~ > 7 для металлов с пределом
прочности до 40 кгс/мм2 и при 4 >15 для металлов с пределом О
прочности более 40 кгс/мм2.
27
Некоторым исключением являются детали с углом изгиба более 180°. К ним относятся, прежде всего, свертываемые втулки (рис. 11, б). Опыт показал, что при расчете длины их разверток радиус изгиба рекомендуется определять по формуле
рн = г + 0,55,
т. е. по средней линии. Справедливость этого подтверждается неоднократными измерениями заготовок, получаемых при от-
Таблица 4
Среднее значение коэффициента х смещения нейтрального слоя деформаций металла
Г S	ав, кгс/мм2		г S	кгс/мм2 в	
	До 40	Свыше 40		До 40	Свыше 40
0,10	0,25		4,00	0,47	0,42
0,20	0,30		5,00	0,48	0,43
0,25	0,32	Нет	6,00	0,49	0,44
0,30	0,34	дан-	7,00	0,49	0,45
0,40	0,36	ных	8,00		0,46
0,50	0,37		9,00 10,0		
0,60	0,38				0,47
0,80	0,40				
1,00 1,20	0,41 0,42	0,35 0,36	11,0 12,0	0,50	0,48
1,50	0,44	0,37	13,0		
2,00	0,45	0,38	14,0		0,49
3,00	0,46	0,40	15,0		
ладке соответствующих штампов.
В некоторых случаях величина действительного радиуса превышает величину радиуса по средней линии.
Длину дуги в изгибе определяют по формуле
/=^мм,	(9)
если угол изгиба а детали выражен в градусах, и по формуле
I = ра мм, (9а) если угол а выражен в радианах.
При изгибе детали на 180° до смыкания сторон (рис. 11,6), когда г = 0, длина изгибаемого участка
I — 0,55л мм.
Общая длина заготовки складывается из суммы длин прямых участков детали и суммы длин дуг в изгибах:
£общ — а + S I мм, И- -f-... On мм;
= 4 + /а + • • • + 4 мм»
(Ю)
где а1г а2, . . ., ап — длины прямых участков детали; /х, /2, • • •» — длины дуг в изгибах.
При гибке заготовок толщиной более 3 мм с радиусом изгиба г < S наблюдается заметное утонение металла, что вызывает удлинение детали.
28

РАЗВЕРНУТАЯ ДЛИНА СГИБАЕМЫХ ВТУЛОК
Как указывалось выше, при определении длины заготовки сги-баемой втулки положение нейтрального слоя принимают по сред-ней линии.
? Таким образом, общая развернутая длина втулки

^общ. вт	ММ,
(П)
g" где рСр — радиус втулки по средней линии.
Когда отношение 4 меньше 0,5, то результат, получаемый по формуле (11), несколько выше результата, получаемого по формуле (9). Указанное несоответствие объясняется сущностью самого процесса гибки втулки.
Рис. 12. Форма поперечного сечения втулки, согнутой из листового металла
$. I Внутренний слой штампуемого металла в процессе гибки испытывает более или менее равномерное сжатие и, следовательно, с, его длина интенсивно уменьшается. Наружный слой растяги-•J , вается. Однако торцы сгибаемой заготовки не стыкуются парал-лельно друг другу. В преобладающем большинстве случаев они ' располагаются под некоторым углом а (рис. 12).
. Для выполнения плотного шва результат расчета по фор-? муле (11) следует увеличить на 1,5—2% при металлах с пределом ' прочности менее 45 кгс/мм2 и на 0,5—1,0% при более прочных
4 металлах. Примерно такой же результат получается, если раз- вернутую длину втулки подсчитать исходя из равенства объемов заготовки и втулки с учетом допускаемых отклонений толщины металла. Поскольку необходимо уточнять длину развернутой втулки экспериментом, то выполнять достаточно сложный расчет , . по объему не имеет смысла.
ДЛИНА ШАРНИРНОЙ ЧАСТИ ПЕТЛИ
По аналогии со втулкой длину развернутой шарнирной части петли I (рис. 13) необходимо рассчитывать с учетом неравномерности растягивающих напряжений во внешнем слое витка. Вследствие малого отношения 4 (не более 2—3,5) нельзя не считаться со . смещением нейтрального слоя. Вместе с тем значения коэффи
циента х, приведенные в табл. 4, неприемлемы для петель, так как результаты расчета при подстановке их в формулу (8) получаются меньше опытных данных.
С учетом этого рекомендуют применять следующие значения коэффициента смещения хх для петель (по данным ГАЗ):
j .... 2	2,2 2,4 2,6 2,8 и выше
хх.... 0,56 0,54 0,52 0,51 0,50
Таким образом, при отношении
2,8 длину шарнирной части петли рассчитывают по средней линии. Для ускорения расчетов длину шарнирной части петли, показанной на рис. 13, рекомендуется определять по формуле
Рис. 13. К расчету и построе-	о
нию шарнирной части петли Конец петли, подвергаемый закатке, целесообразно предварительно загибать и осаживать (рис. 13, б) в совмещенном или последовательном штампах в процессе вырубки (отрезки) соответ-
(12)
где угол Р находим через cos
ствующей заготовки.
ПРИБЛИЖЕННАЯ ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗАГОТОВОК ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ
К группе рассматриваемых деталей относятся П-образные и U-образные профили с постоянным и переменным сечениями. Они могут быть с внутренними полками (направленными к центру кривизны), и с внешними полками, направленными от центра кривизны. В первом случае (рис. 14, а) при гибке из прямоугольных заготовок полки испытывают сжимающие напряжения, во втором случае (рис. 14, б) — растягивающие напряжения. То и другое влияет на форму то.рца деталей. Если профиль выполняется из прямоугольной заготовки, то чем^больше кривизна = — , тем заметнее искажение торца после гибки.
Чтобы все точки торцов профиля после гибки приблизились к прямолинейным плоскостям Т1 и Т2, необходимо края заготовок строить с учетом неравномерности напряжений (рис. 14, а и б). Заметим, что между длиной наружной поверхности профиля Ьнар 30
* р --
ч ’ -
й внутренней LBH существует не простая разность, а более сложная зависимость.
Глубину выреза а определяют по следующей приближенной формуле:
НС^нар ЬБн)
(13)
Рис. 14. К определению формы и длины заготовок прямоугольных профилей, получаемых гибкой
Х/г где k — коэффициент пропорциональности (табл. 5); Н — вы-сота торца детали, мм; £нар — длина наружной поверхности участка детали с радиусом рнар, мм; LBH — длина внутренней z поверхности участка детали с радиусом рвн, мм; рнейтр — радиус кривизны рассматриваемого конца детали по нейтральному
< - СЛОЮ, ММ.
Длина криволинейных участков (в миллиметрах), примыка-2 Тощих к торцам детали, определяется через радиус р и центральный угол
если
а:
по наружной поверхности: угол а в градусах
___ лрнара нар 180 ’
радианах
♦ Т'Ь-
' ”.
' ’'if •?,
нар Рнар^»
31


б) по внутренней поверхности: если угол а в градусах
т ___ Л-рвн^
вн— 180° ’
Таблица 5 в радианах
Значения коэффициента k			^вн	Рвна-
градусы	а радианы	k	Практически угол а не превышает 90°. Максимальную длину прямолинейной заготовки без учета припуска на обрезку рассчитывают по формуле 4аг = ^-дет +	, (14) Л* где Ьдет — длина детали по нейтральному слою. Если криволинейные поверхности детали выполнены не од-ним радиусом, а 'несколькими
5—15 15—30 30—45 45—60 60—75 75—80 80—85 85—90	0,087—0,260 0,26—0,52 0,520—0,785 0,785—1,05 1,05—1,31 1,31—1,40 1,40—1,48 1,48—1,57	0?30 0,45 0,55 0,75 0,85 1,20 1,80 2,50	
	-		
лекальными кривыми, то радиусы р определяют методом приближенного подбора. Остальные элементы контура заготовки находят обычными приемами, которые применяют при определении разверток сгибаемых деталей. Длину полученной заготовки и форму выреза уточняют экспериментом.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ РАБОЧЕГО КОНТУРА МАТРИЦ И ПУАНСОНОВ
Расчеты промежуточных переходов при гибке деталей обычно не отнимают много времени, так как они часто входят в общий расчет заготовок. Но в некоторых случаях требуются специальные решения.
Промежуточные переходы выполняют в виде предварительных гибок, необходимых по чертежу детали, или в виде перегибов, вызванных специфическими условиями процесса.
Промежуточные переходы гибки можно выполнять в условиях раздельной штамповки и в ленте (полосе) с отделением детали на выходе ее из штампа, что обычно применяют для мелких деталей. Пример гибки детали за два перехода показан на рис. 15, а.
Форма и число переходов при последовательной гибке зависят от конфигурации детали. Гибка концов отдельных деталей возможна только при условии частичного или полного отделения ее от полосы (ленты). Поскольку полное отделение детали затрудняет транспортировку ее между рабочими ручьями, то целесообразнее оставлять в полосе небольшую перемычку. Таким образом происходит не полное, а только частичное отделение заготовки от исход-32
rzzzzzzzz^i
Ж'
•4,
5~d повернуто
3 Г. Д. Скворцов
33
Рис. 15. Примеры построения переходов при гибке". I, II — переходы; III — окончательная закатка
ф фф фф фф фф фф фф фф Ф
Ф фф фф фф ФФ ФФ ФФ ф ‘kz—fh
шаг
ного металла. Этот процесс выполняется ИЛИ путем безотходной надрезки или вырубки с отходом. Последнее возможно и необходимо при штамповке деталей с вырезом, предусмотренным уже в чертеже детали (рис. 15, б).
Безотходная надрезка имеет существенный недостаток: при каждом последовательном перегибе деталей их боковые кромки могут набегать друг на друга. При длинных надрезах (когда большие полки) это вызывает образование вмятин на краях деталей, а иногда и брак. Такой недостаток можно устранить введением выреза на краях деталей, если это возможно (см. рис. 15, б), или нанесением канавок (надрезов) на полосе по линии разделения деталей в процессе последовательной штамповки. Форма технологических канавок прямоугольная или под углом а = 60° (рис. 15, б), глубина не более (0,1—0,3) S. Следы на краях штампуемых деталей после нанесения канавок выглядят в виде фасок.
Введение вырезов является лучшим решением, но оно связано с изменением чертежа детали и поэтому не всегда выполнимо.
Чеканка технологических канавок улучшает качество штампуемой детали.
К наиболее распространенным деталям, которые требуют специального построения переходов, относятся петли, втулки и хомутики, выполняемые гибкой (свертыванием) листового металла. Для получения петель, несмотря на их разнообразие, можно использовать два варианта технологического процесса:
1) гибка конца по радиусу R на угол 0 не менее 45—60° (рис. 15, в) и окончательная закатка;
2) гибка конца по радиусу R на угол 0, гибка по- радиусу R у основания петли на угол 90° (рис. 15, в) и окончательная закатка.
Второй в'ариант более трудоемкий, однако он обеспечивает лучшее качество штампуемой детали.
Втулки, при невысоких требованиях к их геометрии и относительно небольших партиях, можно получать реверсивным способом (рис. 16, а). С увеличением партии, а также требований к геометрии и точности применяют такие методы, которые обеспечивают стабильные размеры втулок и создают предпосылки для внедрения непрерывной штамповки (из ленты) с использованием средств механизации, автоматизации. Одним из примеров может быть последовательный процесс (рис. 16, б), широко распространенный в автомобильной промышленности. Разновидностью последовательного процесса является штамповка из ленты шириной, равной высоте втулки, включающая операции: отрезку заготовок, U-образную гибку и окончательную гибку [221. Последовательная гибка, как указывалось выше, обладает большей точностью по сравнению с реверсивной гибкой, однако при ней также не удается получать втулки с точным диаметром (в пределах 1—3 классов точности). Поэтому применяют дополнительную операцию — калибровку втулки по диаметру. Наилучший эф-34
фект достигается при протягивании согнутой втулки через ма-трицы-фельеры с жестким или эластичным подпором [22].
Расчет первого перехода при реверсивной гибке обычно отнимает много времени, так как возникают затруднения при распределении развернутой заготовки между участками 1, 2 и 3 (рис. 16, а). Основная трудность заключается в определении кривизны участка 2 из-за отсутствия обоснованных данных.
// переход
6)
Рис. 16. Схемы построения переходов при штамповке втулок (I—II — переходы)
Опыт показал, что даже значительные отклонения кривизны не влияют существенно на процесс последующей гибки. Вместе с тем произвольное построение волнообразной формы перехода затрудняет проектирование, изготовление и эксплуатацию соответствующих гибочных штампов. Для нормальной работы по-ч следних необходимо: 1) чтобы перепад h между вершиной центрального перегиба и нижней плоскости пуансона был не менее 0,5—1 мм (обеспечивается возможность зажима заготовки в про-цессе формообразования с целью исключения смещения); 2) чтобы угол р был не менее 95°—100° (обеспечивается четкость выполнения цилиндрической формы детали при окончательной гибке).
С учетом перечисленных требований составлены соответствующие рекомендации по построению рабочего контура пуансона и матрицы для первого перехода гибки втулки (табл. 6).
3*	35
Таблица 6
Варианты построения рабочего контура пуансона и матрицы для первого перехода гибки втулки
Форма втулки
а	3
- градусы	
Форма рабочего контура пуансона и матрицы
р	Г,5р	100	105
0,9р	1,4р	108	120
0,85р	1,3р	114	130
0,8р	1,2р	120	140
Примечание. Ri и радиусы по нейтральной линии; р — радиус втулки по нейтральной линии.
Перераспределение общей развернутой длины втулки £общ между участками 1, 2 и 3 можно выразить следующими формулами: если углы выражены в градусах
Г ____ I
^общ 180 "г” 180 Мм>	v®/
если углы выражены в радианах
Л>бщ = а#2 + 20Я1 мм.	(16)
В табл. 6 приведены четыре варианта построения рабочего контура пуансона и матрицы: первый для мягких металлов, при гибке которых- не обнаруживается пружинения; три последующих—для упругих металлов.
Радиус с учетом пружинения металла можно ориентировочно определять по номограммам, приведенным в работе [19] или в специальных справочниках.
Методика построения переходов при гибке хомутиков в принципе не отличается от построения переходов при реверсивной гибке втулок. Однако наличие прямолинейных участков на концах хомутика (рис. 17, а) несколько усложняет задачу.
Возможны две рациональные формы первых переходов, которые зависят от расположения прямолинейных участков хомутика горизонтального (рис. 17, б) или под некоторым углом (рис. 17, в).
Первую форму применяют, когда окончательную обрезку концов и пробивку отверстий выполняют после предварительной гибки. В этом случае важно, чтобы прямолинейные участки после первой гибки занимали горизонтальное положение. Если 36
процесс штамповки хомутика принят без учета пружинения металла, то не всегда удается осуществить указанное требование при соблюдении необходимого перепада h (рис. 17, б и в). Препятствием является недопустимо малый радиус центрального перегиба R 2, который возникает в результате перераспределения развернутой длины хомутика между участками 1, 2 и 3. Это наблюдается при отношении а/рср < 0,3 (где а — половина расстояния между щеками хомутика). Условия построения улучшаются,
>  Рис. 17. К расчету первого перехода реверсивной гибки хомутика
если исходный радиус R1 принимается меньше номинального, заданного по чертежу, что характерно для построения перехода с учетом пружинения металла.
Вторая форма перехода (рис. 17, в) возможна только в случае, если пробивку и отрезку выполняют до этой операции или после окончательной гибки детали. С таким построением нетрудно добиться необходимого перепада h и небольшой кривизны Т?2 При любом отношении —- (рис. 17, а).
Рср
Однако, когда отношение —- превышает некоторые уста-Рср
новленные значения, прямолинейные участки хомутика слишком круто разворачиваются, что затрудняет нормальную фиксацию заготовки в штампе.* Кроме того, затрудняется зажим металла Р центре заготовки.
- В табл. 7 приведены исходные данные для построения рабочего контура пуансона и матрицы гибочного штампа с учетом рассмотренных рекомендаций. При этом учитывается случай с уменьшением радиуса на 0,1р. Опыт показал, что для подобных изделий Вполне достаточно двух вариантов построения:
Ri ==uPcp и R1 = 0,9рср.
37
38
§ £ вьИМлска деталей TnflA тел ЬРащеййй
РАСЧЕТ ЗАГОТОВОК БЕЗ УЧЕТА УТОНЕНИЯ МЕТАЛЛА
Расчеты заготовок при вытяжке и формовке для большинства деталей обычно сложнее расчетов заготовок при гибке, так как первые связаны с пространственными формами, а вторые с линейными и плоскостными.
Существуют три метода расчета: аналитический, графический и графо-аналитический. Все они приемлемы для любого вида штамповочного производства. Однако предпочтение следует отдать первому как наиболее универсальному и доступному для технолога и конструктора. К бесспорному его преимуществу относится возможность использования современной вычислительной техники. Он же отличается более высокой точностью.
Аналитический метод основан на соблюдении равенства поверхностей штампуемой детали и заготовки. Для деталей типа тел вращения заготовка имеет форму круга, диаметр которого связан с поверхностью готовой детали следующей зависимости:
= f =1.'3	<17)
где £>заг — диаметр заготовки без учета утонения стенок материала, мм; У, F — сумма площадей отдельных участков поверх-. ности детали, построенной с учетом припуска на обрезку, мм4.
Если деталь после вытяжки не обрезается, то ее высоту можно получить с достаточно высокой точностью только при учете уто* • нения металла. В таких случаях в формулу (17) необходимо вводить некоторый поправочный коэффициент а. Тогда диаметр заготовки £>i с учетом утонения металла будет
D1=l,13/2^«.	(18)
Значение коэффициента а принимают в пределах 0,87—0,98. Конкретная величина его зависит от степени утонения , металла и устанавливается из опыта.
t Течение металла в очаге пластических деформаций и особенно при предельных коэффициентах вытяжки неравномерное. Поэтому получить деталь точной высоты оказывается невозможно. Из этого следует, что применение коэффициента а эффективно только при малой степени деформации и в основном для деталей простых форм.
Поверхности простых геометрических форм Flf F2 и т. д. определяют- по общеизвестным формулам. Однако они не охватывают всего разнообразия штампуемых деталей, поэтому приходится использовать специальные методы расчета.
39
Таблица 8
Формулы для расчета площадей боковых поверхностей элементарных участков тел вращения
Наиболее универсальным из них является метод расчета, приведенных ? боковых поверхностей элементарных участков. Основная формула имеет вид
^заг =	2 х,	(17fl)
40
Таблица 9
Припуски на обрезку цилиндрических деталей без фланца, мм
h, мм	h ^ср			
	0,5—0,8	0,8-1,6	1,6-2,5	2,5-4
10	1,5	2,0	2,5	3,0
20	2,0	2,5	3,5	4,0
50	3,0	3,5	5,0	5,5
100	5,0	5,5	7,5	8,5
150	6,0	6,5	9,0	10,0
200	7,0	7,5	10,5	11,5
250	8,0	9,5	13,0	14,0
300	10,0	11,5	15,0	16,0
Примечание, h — полная высота детали; d — средний диаметр детали. ср
Таблица 10
Припуски на обрезку деталей с фланцем, мм
^фл	^фл ^ср			
	До 1.5	1,5-2	2-2,5	2,5-3
25	2,5	2,0	1,5	1
50	3,5	3,0	2,5	2,0
100	4,5 5,5	4,0	3,0	2,5
150		4,7 5,5	3,7	3,0
200	6,5		4,5	3,5
250	7,5	6,2	5,2	4,0
300	8,5 <	7,0	6,0	4,5
Примечание. г/фл диаметр фланца.				
где 2 X = Хх + Х2 + • • •+ Х„, Х1( Х2, . . Хп — приведен-ные боковые поверхности элементарных участков (табл. 8).
Соответственно изменяется и формула (18)
(18а)
Заметим, что результаты расчетов по формулам (17а) и (18а) совпадают с результатами расчетов по формулам (17) и (18).
В тдбл. 8 приведены все возможные варианты элементарных поверхностей, поэтому, пользуясь ими, можно рассчитать заготовки для большинства деталей типа тел вращения.
Припуск на обрезку зависит от основных геометрических пара-метров вытягиваемой детали: высоты, диаметра вытяжки и диаметра фланца (при его наличии); значения их приведены в табл. 9 и 10 [19].
* Операция обрезки исключается при относительно малой степени деформации, которая выражается несколькими показателями. Наиболее доступным из них является коэффициент вытяжки т — величина обратная степени деформации. Таким образом, операция обрезки исключается при большом значении коэффициента т. Например, для металлов средней твердости при толщине до 1 мм коэффициент т должен быть не менее 0,7, а при толщине до 3—4 мм — более 0,75—0,8.
Ниже приведен расчет размеров заготовки детали, показанной на рис. 18, а, которая после окончательной вытяжки подвергается обрезке.
1.	Определяем припуск на обрезку
^фл __ 30 ___
41
По табл. 10 находим ближайшие значения: 2,5 и 3,0 мм, принимаем 3 мм.
2.	Строим контур детали по средней линии (рис. 18, б) в соответствии с чертежом детали и проставляем необходимые размеры для каждого элементарного участка. Отверстия, имеющиеся в детали на любом участке поверхности, при расчете заготовки не
Рис, 18, К аналитическому расчету заготовки детали типа тела вращения, получаемой вытяжкой
учитывают за исключением особых случаев. Таким образом, поверхность данной детали рассматриваем как сплошную (без отверстия диаметром 10 мм).
3.	Дополнительно рассчитываем участки Х2, Хэ, а также Х„ X,.
А. Определяем диаметр окружности D2 и угол а (рис. 18, б). Строим вспомогательный треугольник АВС и находим:
АС2 = (3 + 6)2 — З2 = 72; АС = <72	8,5;
D2 = 50 + 2 8,5 = 67;
cos а =	| = 0,333 .. ., а = 70°33' 70,5°;
ijG У
cos ос — 6 ,0,333	2,0,
4?
S. Из вспомогательного треугольника ЬЁЁ определяем диаметр окружности D7 и угол Р
ED2 = (5 + И)2 — 142 = 60; ED = /60	7,75;
О, = 16 + 2 -7,75 = 31,5 мм;
sin Р =-jg-— 0,875; р = 61°02'	61°;
DJ = EtF sin р = 5 .0,875 = 4,375	4,38.
4.	По формулам из табл. 8 находим значения приведенных боковых поверхностей Хх; Х2; . . .; Х9
Хх = D2 — d2 = 862 — 672 = 2907
X2 = 8r (P-g--/i) =8>3 (67^5— 2) = 942;
- X8 = 8r(ft,+D^) =8-6 (4 + 50 ^-5) = 1663;
Х4 = 2r (nD — 4г) = 2 -6 (л -50 — 4 -6) = 1600;
X = 4dh = 4 .38 -9 = 1362;
Xe = 8r(/I + D-^) = 8.11(9,62 + 16^) = 1622; \	OUv /	\	O\J\J /
X7 = 8r (D^r — /Л = 8*5 (31,5п=- — 4,38s) = 496;
X8 = 2r (4r 4- nD) = 2 .3 (4 .3 4- л -16) = 373;
X9 = d2 = 162 = 256.
5.	Определяем диаметр заготовки: '	0заг = ]/'^ =
= /2907 4-942 + 1663 +1600 + 1362 + 1622 + 496 + 373 + 256 « 106 мм.
Иногда при расчете заготовок нецелесообразно делать полную разбивку поверхности детали на элементарные участки. Например, куполообразная деталь (рис. 19, а), состоящая из нескольких ступеней, вытягивается за одну операцию. Если проследить за процессом формообразования, то обнаружим, что обтягивание штампуемого металла по пуансону вначале происходит с контактом по некоторой части сферической поверхности 1 и неполной поверхности 7. Только в конце хода при сближении рабочих частей штампа начнут оформляться поверхности 2, 3, 4, 5 и 6. Если металл высокопластичен, то указанные поверхности будут заполнены только за счет местного растяжения. Следовательно, течение металла с краев заготовки (из зон 9 и 10) наблюдаться не будет
43
(или деформация настолько незначительна, что ее можно не учитывать). Отсюда- вывод, размер заготовки рассматриваемой детали может быть найден без полной разбивки поверхности на элементарные участки.
Рис. 19. Допускаемое графическое упрощение при расчете заготовки ступенчатой детали
Достаточно, например, зону восьми элементарных поверхностей (с 1 по 8) свести к трем простым участкам /, 2 и 3 (рис. 19, б). Поэтому расчет заготовок подобных деталей из высокопластичных металлов значительно упрощается.
Рассмотрим другой случай. Например, требуется найти заготовку детали (рис. 20) с горловиной малого диаметра относительно заготовки и диаметра вытяжки DB.
Рис. 20. Пример формы детали^ при расчете заготовки которой не все элементы учитывают
\
Если горловина диаметром d деформируется после получения основной формы детали (диаметром DB) отбортовкой пробитого отверстия, то, естественно, поверхность горловины не будет формироваться за счет течения металла с краев заготовки.
Вследствие этого участки Х4 и Х5 не должны входить в сумму 2J X, тогда диаметр заготовки будет
^заг =	4~ Х3,
где под Х3 подразумевают полную (приведенную) площадь дна детали.	<
Если детали, подвергаемые вытяжке, имеют образующую, которую не удается разбить на элементарные участки, указанные 44
ё табл. 8, то ее поверхность определяют графоаналитическим методом по известному правилу Гюльдена-Паппуша [12].
Поверхность тела вращения, описываемая плоской кривой при вращении ее вокруг оси, лежащей в плоскости этой кривой и не пересекающей ее, равна произведению длины кривой (обра-
зующей) на длину окружности, описываемой центром тяжести
кривой, т. е.
F = 2л X.L,
где Хс — расстояние от центра тяжести образующей до оси; L — длйна образующей.
Ниже в качестве примера приведена схема расчета детали типа параболоида.
1. Вычерчивают штампуемую деталь в каком-либо точном масштабе с припуском на обрезку (рассчитанным, по табл. 10 при dcp, равном среднему диаметру параболоида).
2. Разбивают образующую детали на отрезки малой длины /х; /2; /3; . .
Рис. 21. Схема расчета заготовки графоаналитическим методом
(рис. 21), которые условно принимаются за отрезки прямых;
3.	Определяют графически длины отрезков и длину всей образующей L;
4.	Наносят центры тяжести S каждого участка и определяют графически их расстояния R от оси вращения;
5.	Находят радиус вращения центра тяжести всей образующей по формуле
4" * * • 4~ Rnln L
6.	Рассчитывают диаметр заготовки по формуле
Г>заг 8R~L.
При более точных расчетах отрезки I учитывают как криволинейные (истинные — в соответствии с чертежом). Их длину определяют по радиусу R и центральному углу а (рис. 21). Для удобства и ускорения расчета длин и центров тяжести криволинейных участков следует пользоваться специальными таблицами, разработанными на ГАЗе.
В тех случаях, когда цилиндрическую деталь с фланцем вытягивают при предварительно разделанном технологическом от--Верстии в центре заготовки, необходимо в расчетах учитывать условную поверхность, образованную в результате утяжки тех-
йблогйЧескоРб отверстия диаметром dt (см. рис. 4). Эту условную поверхность следует вычесть из суммарной поверхности детали. В соответствии с рекомендациями, изложенными на стр. 39—43, эта поверхность в приведенном виде определяется по формуле (см. табл. 8):
F усл =
При суммировании элементарных поверхностей (см. разобранный пример на стр. 43) условную поверхность Fycn записывают со знаком минус.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ ВЫТЯЖКЕ ГЛУБОКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Число переходов при вытяжке зависит от пластичности металла и его структурного состояния. Критерием для определения числа переходов служит предельная величина степени деформации.
Как уже указывалось выше, одной из таких величин является допускаемый коэффициент вытяжки. Для первых операций он выражается отношением т-Ц для последующих операций отно-“заг
шением диаметров последующей вытяжки к предыдущей: d
-j- и т. д., где d2, . . dn — диаметры вытяжек по средней линии.
При вытяжке деталей типа тел вращения из низкоуглеродистых сталей и других металлов с идентичными показателями пластичности рекомендуется применять значения коэффициентов вытяжки по табл. 11. Принимая ее данные за типовые, можно построить ряд значений коэффициентов вытяжки для металлов с другими показателями пластичности. Причем неизбежны значительные отклонения от приведенных в табл. 11. Наприцер,
Таблица 11
Допускаемые коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей из круглых заготовок
~Ю0%		т2	т3		т6, тй И т. д.	При калибровке
0,1—0,3	0,60—0,58	0,82—0,8!	0,83—0,82	0,85—0,84	0,87—0,86	0,98—0,97
0,3—0,6	0,58—0,56	0,81—0,80	0,82—0,81	0,84—0,83	0,86—0,85	0,97—0,96
0,6—1,0	0,56—0,54	0,80—0,79	0,81—0,80	0,83—0,82	0,85—0,84	0,96—0,95
1,0—1,5	0,54—0,52	0,79—0,78	0,80—0,79	0,82—0,81	0,84—0,83	0,95—0,94
1,5-2,0	0,52—0,50	0,78—0,77	0,79—0,78	0,81—0,80	0,83—0,82	0,94—0,93
Св. 2,0 *	0,50—0,48	0,77—0,76	0,78—0,77	0,80—0,79	* 0,82—0,81	0,93—0,92
П] сталям	римечание. Приведенные данные относятся к низкоуглеродистым а мягкой латуни.					
46
$
при относительной толщине заготовки — 100 > 2 допускае-^заг
мый коэффициент первой вытяжки для низкоуглеродистых сталей znx = 0,5-i-0,48 (табл. 11), а для стали 65Г с низкой пластичностью на основании заводского опыта т1 = 0,7-5-0,68. Здесь имеет большое значение отношение — и допускаемое относитель-ное удлинение о. В первом случае для низкоуглеродистых сталей — ?«-|2-л*0,57 и 6 28%; во втором—~	0>63 и
ов 35	’	г ав 70
в 12%. Чем больше отношение — и меньше величина 6, тем хуже тптампуемость. Наблюдения показали, что разница в допускаемых коэффициентах вытяжки при сравнении металлов с различной штампуемостью при выполнении последующих операций вытяжки относительно меньше, чем при сравнении первых операций. Однако этот вопрос еще недостаточно изучен.
Приведенные табличные данные рассчитаны на нормальные условия работы штампов и на получение высококачественных заготовок (без разрывов и с незначительным утонением металла). При отсутствии высоких требований к прочности и геометрии деталей можно применять более жесткие коэффициенты вытяжки (с уменьшением на 5—10%).
В тех случаях, когда вытяжка выполняется при нерегулируемых буферах и прочих несовершенствах производства значения коэффициента т, указанные в табл. 11, необходимо увеличивать на 10—15%.
Из табл. 11 следует, что для более толстых металлов значения коэффициентов меньше, чем для тонких (применительно к одной и той же марке металла), или, иначе, допускается большая степень деформации *. Это объясняется, прежде всего, тем, что при вытяжке тонких металлов устанавливают относительно меньший технологический зазор между матрицей и пуансоном, а это увеличивает силу трения, которая снижает потенциальные возможности металла сопротивлению разрыву в процессе вытяжки.
При вытяжке деталей типа тел вращения промежуточные переходы в плане всегда подобны, однако форма их. образующих может быть различна.
Промежуточные переходы для цилиндрических деталей сводятся к трем основным формам: 1) с плоским дном и закруглением г (рис. 22, а); 2) с дном в виде усеченного конуса (рис. 22, б); 3) со сферическим дном (рис. 22, в).
Эти формы могут быть без фланца и с фланцем в зависимости от выбранного технологического процесса и заданного чертежа. Если фланец незначительно больше диаметра вытяжки, то один
* Улучшение «штампуемости» листового металла при вытяжке более интенсивно происходит при увеличении его толщины ориентировочного до S = 2 мм. При большей толщине — это явдецие менее заметно,
47
или несколько переходов выполняются без него, а затем в последующих операциях образуется фланец.
Когда деталь задана с большим фланцем, то все промежуточные переходы выполняются также с фланцем.
Первая форма приемлема при любйх размерах цилиндра. Вторая форма практически мало приемлема для цилиндров диаметром менее 20 мм, но при больших диаметрах она значительно
%
Рис. 22. Формы переходов при вытяжке цилиндрических деталей (I—IV — переходы)
целесообразнее первой. Третья форма удобна для мелких деталей и особенно при последовательной вытяжке в ленте (полосе).
Диаметры промежуточных вытяжек цилиндрических деталей рассчитывают по следующим формулам:
di = d2 = m^d^ d3 = m3d2 и т. д.
или в общем виде
= mndn_ll
где тъ т2у . . ., тп — коэффициенты вытяжек принимают по табл. 11.
Диаметры дна переходов dK при вытяжке деталей с усеченным конусом выполняют равными dKl = d2\ dK2 = d3 и т. д.
Форма и радиусы закругления переходов при вытяжке определяют геометрию рабочих частей матрицы и пуансона. Поэтому 48
важно, чтобы расчеты и вычерчивание переходов были возможно более точные с учетом опытных данных.
Величина оптимальных радиусов закругления переходов при вытяжке зависит от многих факторов. К основным относятся толщина и марка штампуемого металла, степень деформации, форма рабочих частей штампа и др.
Средние значения радиуса закругления матрицы можно определить (с округлением до целых чисел) по формуле
гм ~ К V(D-d)S,
где D — диаметр плоской заготовки или предыдущей вытяжки; d — диаметр детали после данного перехода вытяжки; S —• толщина штампуемого металла; К — коэффициент, значения которого в зависимости от толщины металла приведены ниже:
S, мм До 0,6 0,6—1 1—2 2—4 4—6 6—10 К .1,0	0,9 0,85 0,8 0,7 0,6
В тех случаях, когда возникает необходимость для создания более интенсивного торможения металла в процессе вытяжки, радиус закругления матрицы уменьшают. На последних переходах радиус матрицы приближают к размеру, указанному на чертеже детали.
Радиусы закругления гп пуансонов для первых переходов рекомендуется принимать равными радиусам матрицы. Однако при соответствующих значениях коэффициентов вытяжки допускается уменьшение радиусов пуансонов до гп — (0,5ч-1,0) S. В процессе калибровки и чеканки можно получать детали с радиусами гп < 0.5S.
В переходах с усеченным конусом (см. рис. 22, б) радиусы закругления пуансона не должны превышать некоторых оптимальных значений. При очень больших радиусах необходимость в применении конуса часто отпадает, так как в этих случаях трудно установить границу между конусом и радиусом.
Максимальный радиус закругления пуансона гПк во многом зависит от перепада между диаметрами предыдущей и последующей вытяжек. Его можно определить по следующей эмпирической формуле, предложенной автором,
d 1
Г --------1
'пк 10	’
(с округлением до целых чисел) где d — диаметр вытяжки.
. При этом коэффициенты вытяжки должны быть близкими к предельным (если же вытяжка выполняется при малых степенях деформации, то переходы необходимо строить с одним закруглением).
4 Г. Д. Скворцов	49
Рекомендуемые значения радиусов закругления гПк для некоторых распространенных диаметров d вытяжки приведены ниже:
d, мм, 20 30 40 50 60 70—80 90—100 110—120 Свыше 120 гпк мм 0,5—1 1—2 2—3 3—4 3—5 5—7 7—9	8—10	10—12
Рис. 23. Схемы выполнения переходов вытяжки цилинд-рической детали с одной ступенью
Цилиндрические ступенчатые детали в зависимости от относительной разницы диаметров dr\ d2 . . . ступеней (рис. 23) и допускаемой степени деформации можно штамповать за одну или за несколько операций. Даже и при малой разнице между d± и d2 при вытяжке за одну операцию на поверхности детали имеются следы местных утонений и размеры расчетной заготовки отличаются от размеров полученной формы. Поэтому при повышенных требованиях к размерам и геометрии детали рекомендуется выполнять вытяжку раздельно: вначале по диаметру d19 затем по диаметру d2 и т. д.
В большинстве случаев штампы для первого и последующих промежуточных переходов оснащают складкодержате-лем, применение которого в завершаю-, щей операции зависит от истинной степени деформации. Например, при вытяжке низкоуглёродистых сталей и -фл ~~^эавеР	0,2 можно работать без
^фл складкодержателя.
ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРЕХОДОВ ПРИ ВЫТЯЖКЕ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
Промежуточные переходы при многооперационной штамповке тел вращения со сложной образующей могут иметь разнообразные формы с различным сочетанием. Некоторые из них выполняются в виде цилиндров, показанных на рис. 22, а другие приближаются к форме заданной детали.
Большинство деталей без фланца в виде полушара, конуса или усеченного конуса (рис. 24) при глубине h не более 1/2D можно вытянуть за одну операцию. Такая возможность появляется прежде всего вследствие относительно малой разницы между наибольшим диаметром D вытяжки и размером заготовки D^v. Например, для полушара (без фланца), как наиболее емкой формы, коэффициент вытяжки равен 0,71, а для конуса с углом а = 45° примерно 0,84 (независимо от габаритных размеров деталей).
Однако без фланца практически трудно получить высококачественные детали указанных форм. Небольшой припуск (10— 15% на диаметр заготовки) облегчает процесс получения правильной формы детали. Соответствующее увеличение заготовки вызывает увеличение степени деформации, в пределах допускае- мых норм.
Для полусферических деталей с относительной толщиной заго-товки -д- 100 <0,5, а также для конических деталей с относи-h
тельной высотой -j- < 0,3 рекомендуется создавать в штампах усиленное торможение штампуемого металла. Это достигается или увеличением давления прижима, или с помощью перетяжных порогов, ребер (рис. 24, а и б).
Первую вытяжку деталей с полусферическим дном или с тупоугольной конической формой (угол наклона образующей а js 45°) можно выполнить и с достаточно большим фланцем, но при условии, если коэффициенты вытяжки превышают на 15—20% значения, приведенные в табл. 11. Эта же рекомендация относится к деталям с дном, оформленным й виде шарового сегмента, шарового пояса.
Конические детали с углом а < 45° или с образующей в виде 'параболы наиболее трудные для формообразования. Неглубокие формы (рис. 25, а) можно получить за одну операцию. Критерием для выявления возможности формообразования их за одну операцию может быть средний коэффициент вытяжки тср, определяемый как отношение . Допускаемые коэффициенты ,	ь'заг
вытяжки тср принимают по табл. 11. Коэффициент тсР является ориентировочным показателем, поэтому рекомендуется брать из табл. 11 большие значения.
Глубокие детали этой группы вытягиваются за несколько операций; при этом рекомендуется предварительно создавать ступенчатые формы. Из них наиболее рациональна форма, при которой отрезки образующих на ступенях копируют образующую заданной детали (рис. 25, б). Римскими цифрами и скобками отмечены зоны, созданные каждым переходом. Коэффициент вытяжки для / dn	da	d»
промежуточных	переходов	-г-
\ «1	“3
по табл.	11	(на	рис. 25	размер d5 обозначен через dcp).
Некоторые конические детали средней глубины можно получать из предварительно вытянутых цилиндров без придания им ступеней. Таким методом легко штампуются корпуса ручек пресс-папье (рис. 25, в) и им подобные детали. Несмотря на то, что коэффициент вытяжки при второй (окончательной) операции значительно меньше допускаемого I т —	= 0,6 I, процесс
формообразования проходит благоприятно. Объясняется это тем, что здесь происходит местное перераспределение металла, которое 4*	51
d5 \
-г-) назначают ая /
4 /
2_ • d. ’
и
52
сопровождается сложной пластической деформацией. Если при первой вытяжке, цилиндрического стакана в зоне закругления дна преобладали растягивающие напряжения, то при второй операции эта зона испытывает главным образом трехосное сжатие — в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях.
Не менее эффективным способом является реверсивная вытяжка, которая особенно рациональна при штамповке параболических и конических форм. Например, из цилиндрического
Рис. 26. Схема образования конической формы детали из цилиндрического стакана при реверсивной вытяжке
Рис. 27. Формы переходов при вытяжке одноступенчатой детали со сферическим дном
стакана (рис. 26, а) за два перехода может быть получена коническая деталь (рис. 26, б, в). Число переходов вытяжки опреде-d' d"
ляется допускаемыми отношениями -т? и т. д., принимаете?
мыми по табл. И.
•Ступенчатые детали со сферическим дном обычно штампуются за несколько переходов. Например, корпус фары с одной ступенью вытягивается за три перехода (рис. 27). При первом переходе набирается полная поверхность, необходимая для детали, а при двух других переходах происходит формоизменение этой поверхности до получения детали. Фланец в процессе вытяжки находится под прижимом.
К трудноштампуемым деталям относятся также ступенчатые детали с большим фланцем. На рис. 28 приведен пример переходов штамповки такой детали из стали 20 толщиной 3 мм. Первый переход (рис. 28, а) выполняется в совмещенном штампе
53
Рис, 28, Формы переходов вытяжки с ту-	Рис, 29, Пример форм переходов для вытяжки цилинд-
пенчатой детали с большим фланцем	рической горловины при фланце относительно большого
_____________________________________________________ размера	*
54

(вырубка заготовки и вытяжка) со складкодержателем, второй и третий переходы (рис. 28, б, в) — без складкодержателя.
Процесс получения относительно глубоких форм при малом коэффициенте вытяжки ( A-sg 0,3 ) требует особого подхода к построению переходов. Опыт показал, что в этом случае (как и при многооперационной вытяжке с большим фланцем) целесообразно первый переход выполнять куполообразным (независимо от формы завершающего перехода) с высотой, близкой к высоте заданной детали. Образующая перехода имеет плавные сопряжения (рис. 29). Площадь набранной поверхности должна быть на 5—10% больше потребной для окончательной формы детали. В последующих переходах вытяжки происходит переоформление набранной поверхности металла в конусы и цилиндры при постепенном уменьшении ее площади. Чем меньше и аг чем глубже окончательная форма детали, тем больше переходов.
Формы и размеры переходов при вытяжке цилиндрической детали с плоским дном и -—°....=0,2 приведены на рис. 29, а
Ь'заг
и со сферическим дном и д^0,275 — на рис. 29, б. Первая Ь'заг
деталь выполняется из стали 08 толщиной 1 мм, а вторая — из незакаленной стали 65Г толщиной 1 мм. Процессы осуществляются при следующих коэффициентах вытяжки: На рис. 29, а:
u2Cp на рис. 29, б:
^icp   14
Рзаг	20
^- = > = 0,54;
ь-'заг Оо
4>ср = _1£ — 0 72.
19,5 ~ и,/ !
и2Ср
^1ср
'4Ср
'ЗСр
—— 0 7-
28	’ ’
12
14
__ л 7 “2СР _ 11_________
~	’ dicp “ И ~
4Ср _ 6,5 ___ ЛО1Д ^5СР _
зср “ 8 ~	d4CP ~ 6,5
0,79;
= А = 0,725;
а2Ср 11
0,85
Все переходы вытяжки деталей из стали 65Г осуществляются без промежуточного отжига.
В конструкциях штампов, предназначенных для формообразования деталей, формы переходов которых приведены на рис. 29, складкодержатель применяют только при первых переходах.
В заключение отметим, что для многопереходной штамповки деталей со сложными образующими пока еще не удалось разработать единую научно-обоснованную методику построения форм переходов при вытяжке. Однако, используя современную технику, в частности ЭВМ, можно значительнд ускорить решение §тих задач. Базой для разработки программ ЭВМ могут быть 55
«модели» схем переходов, проверенные длительной практикой проектирования соответствующих технологических процессов и штампов.
РАСЧЕТ ЗАГОТОВОК И ПЕРЕХОДОВ С УЧЕТОМ УТОНЕНИЯ МЕТАЛЛА
Диаметр заготовки цилиндрической детали с утоненными боковыми стенками определяют по формуле, приведенной в работе [37 ],
СО |	'
Рис. 30. Последовательность переходов вытяжки цилиндрической детали с утонением металла (Г—
IV — переходы)
Язаг= 1,13
где Уд — объем заданной детали, мм3; S — толщина исходного металла, равная толщине дна детали, мм.
Объем детали можно рассчитать по приближенной формуле
Уд = (1,154-1,20) Уном, где VH0M — номинальный объем детали, мм3; 1,154-1,20 — коэффициент, учитывающий припуск на обрезку.
Вытяжка с утонением стенок возможна только при параллельных боковых стенках детали. Этот процесс применяют преимущественно для цилиндров и редко для других форм. В основном его применяют для деталей, не имеющих фланцев.
Последовательность изготовления деталей с утонением сводится к постепенному уменьшению толщины металла на боковых стенках. Поэтому в принципе формы всех промежуточных переходов, кроме первого, подобны друг другу (рис. 30). Толщина дна в основном остается неизменной*.
Число переходов зависит от возможной степени деформации 8, которую определяют по формуле, приведенной в работе [12],
(1_/Сп)100%>^
где F„_r и Fn — площади поперечного сечения полуфабриката. после п — 1 и n-й операций вытяжки; Кп — коэффициент утонения (коэффициент вытяжки);
Кп = -^-ЛЫ%,
Г п-1 или приближенно
К„ = -^2-.1ООо/О)
где Sn_i и Sn — соответствующие толщины стенок.
56
Таблица 12
Средние значения степени деформации 8 и коэффициента утонения Кср при вытяжке, %
Металл	Первая вытяжка		Последующие вытяжки	
	8	К _ ср	8	*ср
Сталь:				
мягкая ....	55—60	45—40	35—45	65—55
средней твердости	35—40	65—60	25—30	75—70
Латунь 		60—70	30—40	< 50—60	50—40
Алюминий		60—65	40—35	40—50	60—50
Утонение стенок для алюминия, латуни, меди и низкоуглеродистых сталей допускается в пределах 25—40%.
Средние значения степени деформации и коэффициента утонения, полученные на основании опытных данных [12], приведены в табл. 12.
§ 4. ОТБОРТОВКА
РАЗМЕРЫ ОТВЕРСТИЙ ПРИ ОТБОРТОВКЕ ЗАМКНУТЫХ КОНТУРОВ
Под процессом отбортовки подразумевают образование борта по внутреннему или наружному контуру детали. Однако, увязывая со штампами, с помощью которых выполняется отбортовка, и для большего понимания сущности процесса введем некоторые дополнительные понятия. Процесс образования борта отверстия или на вогнутом участке наружного криволинейного контура детали, в том числе по кругу и неполному кругу, условимся называть внутренней отбортовкой. Процесс сопровождается интенсивным увеличением периметра соответствующего обрабатываемого участка детали. Например, в деталях, приведенных на рис. 31; 32; 33, окружности построенные в заготовках диаметрами d'; d", d'"; dy и d изменяются до диаметров!)'; £>"; D"'\ Dy и 7)отб. Зоны деформации подвергаются изгибу с растяжением и имеют объемную схему напряженного состояния. Основной деформацией является деформация растяжения в тангенциальном направлении, поэтому при конструировании штампов следует учитывать, что соответствующие «съемники» или «выталкиватели», предназначенные для съема . отштампованных деталей [22], не должны выполнять роль прижимов. Последние не только не нужны, но и вредны.
Процесс образования борта по выпуклому криволинейному контуру (независимо, где он находится: на участках некруглого отверстия или на наружном контуре) условимся называть наружной отбортовкой. Этот процесс аналогичен вытяжке относительно неглубоких деталей. Размеры контура заготовки в процессе на-
57
ручной отбортовки уменьшаются. Ё отличие of внутренней отбор* товки, прижим в штампе благоприятно влияет на формообразование борта, так как главной деформацией является деформация сжатия в тангенциальном направлении.
Борт на прямых участках (в некруглых отверстиях или на наружном контуре деталей) получается в результате изгиба (аналогично с изгибом прямоугольной заготовки).
При отбортовке некруглых отверстий с различными углами (О < а < 180°) деформация в тангенциальном направлении в основном происходит в углах и незначительно распространяется на прямые участки. Эта деформация достигает наибольшей величины на кромке борта, постепенно уменьшаясь до 0 на переходном участке. По периметру борта наибольшую деформацию испытывают участки, проходящие по биссектрисе угла. В процессе отбортовки овального отверстия пластическая деформация в тангенциальном направлении наблюдается по всему периметру.
При определении размеров окна под Отбортовку и величины развернутого контура детали с учетом наружного борта длину элементарных участков рассчитывают так же, как и при гибке.
Отбортовку можно осуществлять при нормальных зазорах Zot6 между матрицей и пуансоном (Zot6 8) и с утонением стенок борта, когда зазор меньше толщины металла (Zot6 < 8).
Следует заметить, что при свободной отбортовке (Zot6 8) происходит естественное утонение стенок борта вследствие растяжения металла. Если создавать предельные условия отбортовки, то утонение металла на краях отбортованной части детали может достигать 60—70% (иногда и более), а в средней по высоте части борта 50% по сравнению с номинальной толщиной.
Размеры окна в плоской заготовке под отбортовку (рис. 31, а) без утонения стенок в общем случае можно рассчитывать по формуле
b = А — (2/i + nR),	(19)
где b — размер окна любой конфигурации в заготовке под отбортовку, мм; А — расстояние между центрами радиусов закругления противоположных бортов детали, мм; h — высота цилиндрической части борта, мм; R — радиус закругления борта по средней линии, мм.
В частном случае при отбортовке цилиндрического отверстия (рис. 31, б) формула (19) приобретает вид:
d = Dx — (2/i 4- nR),	(20)
или
d = Dcp + 0,8/? — 2H,	(20a)
где d — диаметр окна в заготовке, мм; £>х— расстояние между центрами радиусов закруглений противоположных бортов детали, мм; ЬсР — диаметр внутренней отбортовки по средней линии, мм;-Н — полная высота борта за вычетом половины толщины металла, мм.
68
При отбортовке с утонением металла может быть получен поясок h с относительно большей высотой, чем при обычной отбортовке. Достигаемая степень утонения металла зависит от его пластических свойств. Например, при отбортовке мягкого алюминия (или высокопластичных сплавов, выполненных на его
Рис. 31. К расчету отверстий при внутренней отбортовке без преднамеренного утонения металла
основе) можно достичь утонения на 75—80%.
На рис. 32 [показана деталь с несколькими бортами, полученными внутренней отбортовкой с утонением металла при высокой степени деформации (0,75—0,8). Этот - процесс позволяет располагать отверстия с бортами близко друг к другу.
Рис. 32. Пример построения бортов, полученных внутренней отбортовкой с утонением металла
Размер отверстия под отбортовку с утонением металла при прочих равных условиях должен быть несколько больше, чем при отбортовке без утонения, так как часть высоты борта образуется за счет вытесненного объема металла на участке hx (рис. 32).
Площадь сечения цилиндрического участка с номинальной . толщиной металла должна быть равной площади сечения участка с высотой hx при утоненном металле, т. е.
*SiAi = SA,
59
откуда
Sh
Si ’
где hlt Sx — высота и толщина цилиндрического пояска борта после утонения.
После подстановки в формулу (20) значения вместо h находим формулу для определения размера отверстия под отбортовку с утонением металла:
dy —-	л:/?.
(21)
Выразив радиус Л? (по средней линии) через внутренний радиус г, получим
(21а)
Заготовки деталей, подвергаемых наружной отбортовке в зависимости от их конфигурации, рассчитывают по формулам, которые применяют для расчета заготовок, подвергаем мых гибке, вытяжке и внутренней отбортовке. В детали, приведенной на рис. 33, борт на прямолинейных участках относится к гибке, участок с углом а3 и диаметром борта Оотб к внутренней отбортовке. Участки с углами ах и а2 относятся к наружной отбортовке и соответствующий
Рис. 33. Деталь, отбортованная контур заготовки определяют по по внешнему контуру формулам вытяжки цилиндрических стаканов. Все перечисленные «развернутые» участки в заготовке соединяются между собой лекальными кривыми (на рис. 33 они нё выделены особо из-за отсутствия резких переходов).
ФОРМА ЗАГОТОВОК ПРИ ВНУТРЕННЕЙ НЕЗАМКНУТОЙ ОТБОРТОВКЕ
При незамкнутой отбортовке (рис. 34) с любым углом охвата а линии Л1 развернутого-борта не совпадают с направлением радиуса R. Чем выше степень деформации, тем больше наблюдается отклонение линии М. Одновременно искривляется контур выреза под отбортовку.
В настоящее время еще не удалось установить точные зависимости между основными параметрами при отбортовке незамкну-60
того отверстия: а, р, R, d0TB, р, но на основании экспериментов, проведенных автором, уже можно сделать вывод, что при увеличении степени деформации (уменьшении коэффициента отбортовки К) наблюдается тенденция к уменьшению кривизны р и увеличению угла р.
Расчетный диаметр отверстия d0TB, который должен быть при полной (условной) отбортовке, не изменяется на некоторой

i.wzWJ
Рис. 34. Схема построения развернутого борта при отбортовке незамкнутого отверстия
части только при углах а > 150° (рис. 34, а). При этом на выходе к линии М требуется притупление углов.
Если же угол а < 150° (рис. 34, б), то контур выреза приобретает новую кривизну радиусом р, большим, чем . При углах а < 60° кривизна р переходит в бесконечность, приближаясь к прямой линии, а линии М становятся взаимно параллельными (рис. 34, в).
Следовательно, при выполнении местной (незамкнутой) от-, бортовки отверстия с углом охвата дуги а < 60°, длину и форму заготовки определяют из условия чистого изгиба. В табл. 13 61
Таблица 13
Экспериментальные данные для построения развертки заготовки при отбортовке незамкнутого отверстия в зависимости от угла а и коэффициента отбортовки К (см. рис. 34) (Сталь 08 толщиной I мм, средний диаметр отбортовки 32,5 мм)
№ эксперимента	а		К	3		Р1, ММ
	градусы	радианы		градусы	радианы	
1	150	2,6	0,62	25	0,435	10
2	120	2,09	0,5	30	0,52	17,5
3	120	2,09	0,37	30	0,52	20,0
4	120	2,09	0,34	47	0,82	26,0
5	85	1,48	0,4	38	0,66	32
6	90	1,57	0,25	38	0,66	65
7	70	1,22	0,43	32	0,56	35
8	60	1,045	0,25	30	0,52	—"1
приведены экспериментальные данные для построения развертки заготовки при отбортовке незамкнутого отверстия с различными углами охвата а.
ДОПУСКАЕМЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ВНУТРЕННЕЙ ОТБОРТОВКИ ДЕТАЛЕЙ С РАЗНЫМИ ДУГАМИ
В штамповочном производстве встречается много деталей, которые подвергаются отбортовке, по контуру, очертанному разными дугами. На основе метода аппроксимации автором разработан ряд допускаемых коэффициентов внутренней отбортовки для дуг (с центральным углом 15°—180°) деталей из низкоуглеродистых сталей и других металлов с аналогичными показателями пластичности (табл. 14). Коэффициенты для отверстий с центральным углом 360° приняты по справочнику В. П. Романовского [19].
Соответствующая зависимость приведена на рис. 35. Опыты показали, что при центральном угле а — 180°-г-Зб0° значения допускаемых коэффициентов отбортовки существенно не изменяются. В табл. 14 они приняты одинаковыми. С изменением центрального угла а от 180° до 0° постепенно расширяются возможности процесса отбортовки, так как степень растяжения борта уменьшается. При а = 0° растяжение в тангенциальном направлении равно нулю, и процесс отбортовки переходит в гибку. Пропорционально уменьшению угла а уменьшаются и абсолютные значения коэффициента отбортовки.
Аналогичные условия в основном сохраняются при отбортовке деталей с охватом угла а не менее 180°.
Каждая графа табл. 14 составлена по убывающей арифметической прогрессии. Первые члены прогрессии — значения коэф-62
фйцйёнтов полной отбортовки (прйвеДейы й Верхней горизой* тальной строке), последние члены приняты равными нулю. Число членов каждого ряда 13.
Рис. 35. Зависимость коэффициента отбортовки^-^-Мэтб
S от относительной толщины металла — ^отв
Чтобы определить промежуточные -значения коэффициентов, найдем для каждого ряда разность d арифметической прогрессии по формуле
где тп и тх — соответственно последний и первый члены арифметической прогрессии; п — число членов.
63
Таблица 14
Допускаемый коэффициент X внутренней отбортовки для деталей из низкоуглеродистых сталей
а градусы	з Относительная толщина -г-						
	0,02	0,03	0,05	0,08—0,12	0,15	0,2	0,3
180—360	0,8	0,6	0,52	0,5 '	0,48	0,46	0,45
165	0,73	0,55	0,48	0,46	0,44	0,42	0,41
150	0,67	0,5	0,43	0,42	0,4	0,38	0,375
135	0,6	0,45	0,39	0,38	0,36	0,35	0,34
120	0,53	0,4	0,35	0,33	0,32	0,31	0,3
105	0,47	0,35	0,30	0,29	0,28	0,27	0,26
90	0,4	0,3	0,26	0,25	0,24	0,23	0,225
75	0,33	0,25	0,22	0,21	0,2	0,19	0,185
60	0,27	0,2	0,17	0,17	0,16	0,15	0,145
45	0,2	0,15	0,13	0,13	0,12	0,12	0,11
30	0,14	0,1	0,09	0,08	0,08	0,08	0,08
15	0,07	0,05	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
0			Чистый изгиб			-	
Для примера составим первую графу табл. 14: (/=0^- = -0,0666, 1О — 1
тогда второй член прогрессии
т2 = 0,8 + (—0,0666) — 0,73, третий член
т3 = 0,73 — 0,0666 = 0,67
и т. д. Аналогично определены и остальные ряды.
ВЫТЯЖКА В СОЧЕТАНИИ С ОТБОРТОВКОЙ
Если отношение меньше указанного в табл. 14, то следует выполнять предварительно вытяжку (или формовку) такой формы и размеров в плане, которые соответствуют необходимой отбортовке (рис. 36). В зависимости от допускаемых коэффициентов (см. стр. 46), вытяжку можно осуществлять за одну или несколько операций.-
Глубину вытяжки #2 необходимо ^подбирать расчетом исходя из условия наибольшей допускаемой высоты отбортовки Лнаиб« В соответствии с этим назначают отверстие d под отбортовку.
Наибольшую допускаемую высоту отбортовки в дне предварительно вытянутой детали определяют по формуле
Лнаиб = D + 0,577? мм.	(22)

64
Диаметр отверстия под отбортовку без учета утонения металла в этом случае рассчитывают по формуле
d = D + 1,147? —2/i мм.	(23)
Глубина предварительной вытяжки (по средней линии)
Я2 = Я-Лнаиб + 7?.	(24)
Рис. 36. К расчету заготовки при внутренней отбортовке с предварительной вытяжкой
§ 5. ВЫТЯЖКА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КОРОБОК
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗАГОТОВОК
Процесс деформирования стенок относительно низких нецилиндрических коробок сложный. В нем сочетаются гибка и вытяжка. Наибольшую степень деформации испытывает металл в углах коробки. Но граница очага деформации угловых зон заготовки не выражается резко, поэтому трудно указать, где заканчивается вытяжка и где начинается гибка.
Изгиб в чистом виде может вовсе отсутствовать при незначительной ширине коробки. Если еще учесть, что в вытяжном штампе трудно обеспечить равномерный зазор между матрицей и пуансоном, а также другие факторы, то можно сделать вывод: рассчитать заготовку, обеспечивающую стабильную и очень точную высоту стенок коробки, практически невозможно.
Заготовку рассчитывают приближенно исходя из предположения, что в углах коробки происходит вытяжка, а по остальному периметру — гибка. Поэтому, чтобы получить коробку с относительно ровными краями, необходимо во всех случаях обрезать в заготовке углы.
Но не только по этой причине возникает надобность в освобождении углов от излишнего металла. Часто даже при выполнении обрезки краев детали после вытяжки требуется в углах заготовки оставлять минимальное количество металла, чтобы создать благоприятные условия для процесса формообразования.
Применительно к конкретным условиям разработано несколько методов расчета и построения углов, а также разверток на основе соблюдения равенства площадей поверхностей заготовки и готовой детали.
„ Наиболее универсальным методом расчета заготовку низких прямоугольных коробок, получаемых за одну вытяжку, является метод Б. П. Звороно [4].
о г, Д. Скворцов	65
Порядок расчета заготовки по этому методу следующий.
1.	Вычерчивают угол детали по средней линии в двух проекциях (рис. 37, а, б).
2.	Определяют длину отгибаемого прямолинейного участка L.
3.	Вычисляют радиус заготовки 7?^,. для вытяжки цилиндра  диаметром d — 2г2, высотой Нис радиусом закругления в основании принимая четверть этого цилиндра за угол коробки.
Рис. 37. Схема построения контура угла заготовки цельнотянутых коробок
4.	Из центра О проводят взаимно перпендикулярные линии О А и ОВ и окружность радиусом 7?заг до пересечения с ними.
5.	Через середину отрезков аА и ЬВ проводят касательные к кривой радиуса 7?заг.
Полученные углы закругляют радиусом 7?заг.
прямоугольных коробок вполне
Рис. 38. Схема построения контура заготовки продолговатых коробок (с двумя углами)
Контур угла с выпуклой кривой (рис. 37, а) характерен для относительно низких коробок, при — < 5, а с вогнутой кривой
Г2
(рис. 37, б) — для более высоких коробок при — >5.
Метод определения заготовок для коробок с углами, отличающимися от прямых, еще детально не изучен. Однако в принципе он не должен отличаться от изложенного. Метод Б. П. Зво-роно для расчета заготовок приемлем и для коробок с любыми углами при введении соответствующих небольших поправок.
В отличие от построения, приведенного на рис. 37, а, б линии О А и ОВ не образуют между собой прямого угла, а каждая из них перпендикулярна к направлению прилегающего прямолинейного участка.
При острых углах у большинства коробок контур кривой имеет выпуклую форму (рис. 37, в), а при тупых—вогнутую (рис. 37,г) \ что напоминает построение контура заготовок прямоугольных коробок. Практически и экспериментальные данные женное
При некоторых соотношениях ров высоких нецилиндрических коробок контур заготовок приближается к правильным геометрическим формам. Например, контур квадратных и прямоугольных коробок близок к окружности и к овалу [19].
Для построения контура заготовок продолговатых, с двумя углами коробок (рис. 38, а) за основу принимают также условие сохранения равенства площадей поверхности детали и заготовки.
Ниже приведена методика определения развертки низких продолговатых коробок (h 0,8В), предложенная И. П. Обозовым [15].
Ширину прямолинейного участка 2L (рис. 38, б) находят из условий гибки, радиус заготовки — из условий вытяжки.
подтвердили изло-выше.
основных парамет-
1 Это условие необязательное. 5*
67
Например, их значения для коробки без фланца (рис. 38, а) рассчитывают по формулам:
2L = 2 (/? 4- h — 0,43г) или L = R + h — 0,43г,
/?, = /7?2 + 27? (/г — 0,43 г) — 0,14 г2, где г7? и h — взяты по средней линии.
Переход от радиуса 7?х к прямолинейному участку выполняется радиусом Т?2. Согласно методу Б. П. Звороно, допускаем, что площадь abc равна площади cde. При расчете этих площадей учитываем, что OjOiPb — площадь трапеции; Огас\ 02се и Orde— площади секторов.
После ряда вычислений [15 ] получаем две основные формулы, необходимые для построения развертки:
г) _ L
/?2 = 12—L ММ*
рад-
Построение возможно при условии, что еО2 — прямая линия. Припуск на обрезку сторон коробки не поддается точному аналитическому расчету, так как при формообразовании одновременно протекают различные деформации. Для углов следовало бы назначать припуск аналогично назначению припуска при вытяжке цилиндров, а для прямолинейных участков — прибавлять некоторый запас металла исходя из опытных данных. Последнее более доступно, потому примем это за основу. Рекомендуемые значения припусков приведены в табл. 15.
Таблица 15 Припуски на обрезку коробок (на сторону), мм
	S, мм	Максимальный размер коробки в плане, мм			
		До 100	100—200	200-300	Свыще 300
	До 2	2,0—3,0	4,0—5,0	6,0—7,0	> 8,0—9,0
	2—3	4,0—5,0	6,0—7,0	8,0—9,0	10,0—11,0
	3—5	6,0—7,0	8,0—9,0	10,0—11,0	12,0—13,0
	5—8	8,0—9,0	10,0—11,0	12,0—13,0	14,0—15,0
	8—12	10,0—11,0	12,0—13,0	14,0—15,0	16,0—17,0
Однако для практики также вполне приемлемы значения припусков на обрезку, приведенные в табл. 9 и 10. При этом за основу принимают параметры, относящиеся к углу коробки.
При штамповке коробок без последующей обрезки контур заготовки необходимо определять экспериментально независимо от способа расчета.
68
В заключение отметим, что размер заготовок при гибке, вытяжке и других формообразующих операциях следует рассчитывать исходя из окончательно принятых размеров сечения детали с учетом допускаемых отклонений. Например, расстояние между полками сгибаемой детали должно быть Б = 110_о,87 мм. При учете указанного допуска и припуска на износ размер матрицы Бм необходимо принять равным 109,5 мм (см. соответствующие рекомендации на стр. 294). Таким образом, развернутую длину заготовки следует рассчитывать с учетом размера Б не 110 мм, а 109,5 мм.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРВОЙ ВЫТЯЖКИ ОТНОСИТЕЛЬНО НИЗКИХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КОРОБОК
Рис. 39. ' Схема модификаций коробки при последовательном уменьшении прямолинейных участка!
В дополнение к известным таблицам допускаемых коэффициентов вытяжки прямоугольных коробок на основе метода аппроксимации и анализа изменения»формы трех разновидностей коробок: цилиндрической, продолговатой.с двумя углами и прямоугольной автором разработаны таблицы для непрямоугольных коробок.
Возможность первых вытяжек пространственных деталей типа коробок так или иначе связана с допускаемыми коэффициентами вытяжки тел вращения. Это объясняется тем, что штампуемость коробок определяется степенью деформации углов, которые рассматриваются как неполные тела вращения.
Под полной цилиндрической вытяжкой подразумевается тело вращения с центральным углом 360°.
* Следовательно, полный цилиндр можно сравнивать с коробкой, у которой все углы объединены в ‘один центральный.
Углы различных нецилиндриче-
ских коробок также определяются' центральными углами, величина последних зависит от конфигурации детали.
Рассмотрим коробку прямоугольной формы с'радиусами закругления г (рис. 39). При сближении всех центров радиусов в одну точку ее форма будет стремиться к цилиндру, так как прямолинейные участки а и b станут равными нулю. Если сблизить центры радиусов только в одном направлении, то получим продолговатую коробку с двумя углами. Форма такой коробки состоит из двух полуцилиндров и прямолинейных участков, соединяющих их.
Таким образом, прямоугольная коробка при 6 = 0 имеет продолговатую форму с двумя центральными углами по 180°
69
каждый, а при а = b = 0 — форму цилиндра (рис. 39), т. е. продолговатую коробку можно рассматривать и как цилиндрическую деталь, и как прямоугольную коробку.
С учетом этого обстоятельства коэффициент первой вытяжки тпрОд для продолговатой коробки с радиусом г и прямолинейным участком а можно представить как среднеарифметическую величину двух коэффициентов:
тц+тпрям	/о-ч
^прод 2	’	(^б)
где тц и тпрям — коэффициенты первой вытяжки цилиндра диаметром 2г и угла прямоугольной коробки.
Чтобы получить действительное усредненное значение коэффициента, необходимо принять за эталон такое построение продолговатой коробки, при котором хотя бы на незначительной длине прямоугольного участка имел место чистый изгиб. При таком условии свойства коробки ярко выражены. Это может быть тогда, когда расстояние а не только равно диаметру заготовки, необходимой для вытяжки угла коробки, но и значительно его превышает.
Эксперименты и практика показывают, что при вытяжке цилиндрических деталей не наблюдается течения металла с краев заготовки, если значение коэффициента вытяжки равно или меньше 0,3, а применительно к коробкам влияние краев заготовки на процесс вытяжки угла прекращается при	и Юг.
Для всех пластичных металлов можно с гарантией принять критический коэффициент первой вытяжки цилиндрических коробок:
• ц Г)	»
^заг
откуда условный диаметр заготовки г\   ^ср	2г   . р.
/Ааг =----- лп" = Ю Г-
заг	™кр. Ц	0.2
Следовательно, наиболее жесткие коэффициенты можно принимать при расчете таких коробок, прямолинейные участки которых а и b равны или больше Юг. Очевидно, при меньших а и b значения коэффициентов вытяжки должны быть выше.
При уменьшении длины сторон коробки коэффициент вытяжки увеличивается примерно по прямолинейному закону и приближается к коэффициенту вытяжки цилиндрической детали. Это и было взято при выборе способа аппроксимации. Чтобы определить промежуточные значения коэффициентов вытяжки, воспользуемся свойствами арифметической прогрессии.
Вначале вычислим допускаемые коэффициенты вытяжки для продолговатых коробок, прямолинейный участок а которых изменяется от 0 до Юг, а участок b равен 0. Участок а разделим 70

на десять равных промежутков г, т. е. а может принимать одиннадцать, значений: 0, г, 2г, Зг, 4г, 5г, 6г, 7г, 8г, 9г и Юг, что определяет число членов прогрессии.
При а = 0 имеем цилиндр. Соответствующие коэффициенты вытяжки для него принимаем по табл. 11 из верхней горизонтальной строки (большие значения): 0,6; 0,58; 0,56; 0,54; 0,52; 0,5. Их считаем первыми членами т1 прогрессий.
К последним членам тп относим коэффициенты вытяжки для продолговатых коробок при а = Юг, которые определяем по формуле (25). При этом принимаем следующие значения коэффициентов для вытяжки коробок в зависимости от относительной толщины заготовок:
-^-•100%	0,1—0,3 0,3—0,6 0,6—1,0 1,0—1,5 1,5—2,0 Свыше 2,0
/Япрям 0,36	0,34	0,32	0,30	0,28	0,26
Тогда
^ц+^прям 0,6 + 0,36 АЛО
^прод I =--------------------= °’48;
0,58 + 0,34	п л ~
^прод II	2	0,46
И т. д.
Зная соответствующие разности арифметических прогрессий, определяем все промежуточные значения коэффициентов (табл. 16).
Изложенный метод используем для нахождения допускаемых коэффициентов вытяжки квадратных коробок.
Прямолинейные участки b делим на равные промежутки так же, как и прямолинейные участки а продолговатых коробок при составлении табл. 16.
Первыми членами прогрессий назначаем коэффициенты первых вытяжек цилиндрических деталей, так как при b = 0 углы коробок сливаются в один центральный; последними членами при b = Юг назначаем уже известные значения коэффициентов: 0,36; 0,34; 0,32; 0,30; 0,28 и 0,26. Результаты расчетов заносим в табл. 17.
Допускаемые коэффициенты вытяжки прямоугольных коробок определяются в прямой связи с продолговатыми и квадратными коробками.
Если значения коэффициентов вытяжки продолговатых и квадратных коробок зависят от радиуса г и одного прямолинейного участка а или Ь, то коэффициенты вытяжки для прямоугольных коробок являются функцией трех переменных: радиуса г и двух прямолинейных участков а и Ь.
Коэффициент вытяжки прямоугольной коробки есть средняя величина между допускаемыми коэффициентами вытяжки двух квадратных коробок, стороны которых равны соответственно меньшей и большей сторонам заданной детали. Если обозначить через /иПрям (а-b) коэффициент вытяжки прямоугольной коробки
71
ь
Таблица 16
Допускаемые коэффициенты первых вытяжек продолговатых коробок (из плоских заготовок)
а	— W0, %					
	0,1-0,3	0,3-0,6	0,6—1,0	1,0-1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0	0,60	0,58	0,56	0,54	0,52	0,50
г	0,59	0,57	0,55	0,53	0,51	0,49
2г	0,58	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48
Зг	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48	0,46
4г	0,55	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45
5г	0,54-	0,52	0,50	0,48	0,46	0,44
6г	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45	0,43
7г	0,52	0,50	0,48	0,46	0,44	0,42
8г	0,50	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40
9г	0,49	0,47	0,45	0,43	0,41	0,39
Юг	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38
Примечание. Приведенные данные в табл. 16 и в следующих табли цах относятся к низкоуглеродистым сталям и другим сплавам, обладающим идеи тичными показателями пластичности.
со сторонами а и Ь, а через mfl(KB) и гиь(КВ) — коэффициенты вытяжки квадратных коробок соответственно со сторонами а и Ь, то допускаемый коэффициент вытяжки прямоугольной коробки будет
____________ та (кв) тЬ (кв) ^прям (а Ъ) — '	п
(26)
Таблица 17
Допускаемые коэффициенты первых вытяжек квадратных коробок (из плоских заготовок)
Ь	-g-ЮО, %					
	0,1-0,3	0,3-0,6	0,6-1,0	1,0-1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0	0,6	0,58	0,56	0,54	0,52	0,5
г	0,58	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48
2г	0,55	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45
Зг	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45	0,43
4г	0,50	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40
5г	' 0,48	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38
6 г	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36
7г	0,43	0,41	0,39	0,37	0,35	0,33
8г	0,41	0,39	0,37	0,35	0,33	0,31
9г	0,38	0,36	0,34	0,32	0,30	0,28
Юг	0,36	0,34	0,32	0,30	0,28	0,26
72
Таблица 18
Допускаемые коэффициенты первой вытяжки прямоугольных коробок (из плоских заготовок)
Длина прямолинейных сторон		-^-•100, %					
узкой	широкой	0,1—0,3	0,3—0,6	0,6—1,0	1,0—1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0	г г	0,59	0,57	0,56	0,53	0,51	0,49
Г	г	0,58	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48
г	1,5г	0,57	0,55	0,53	0,52	0,50	0,47
г	2г	0,56	0,54	0,52	0,50	0,48	0,46
г	Зг	0,55	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45
г	5г	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45	0,43
г	8г	0,49	0,47	0,45	0,43	0,41	0,39
г	>>10г	0,47	0,45	0,43 х	0,41	0,39	0,37
2г	Зг	0,54	0,52	0,5	0,48	0,46	0,44
2г	4г	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45	0,43
2г	6г	0,50	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40
2г	>10г	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36
Зг	4,5г	0,51	0,49	0,47	0,45	0,43	0,41
Зг	6г	0,49	0,47	0,45	0,43	0,41	0,39
Зг	9г	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36
Зг	^10г	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36	0,34
4г	6г	0,48	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38
4г	8г	0,46	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36
4г	>>10г	0,43	0,41	0,39	0,37	0,35	0,33
5г	7,5г	0,44	0,42	0,40	0,38	0,36	0 34
5г		0,42	0,40	0,38	0,36	0,34:	0,32
6г		0,41	0,39	0,37	0,35	0,33	0,31
7г	>Юг	0,40	0,38	0,36	0,34	0,32	0,30
8г		0,38	0,36	0,34	0,32	0,30	0,28
9г		0,37	0,35	0,33	0,31	0,29	0,27
Юг		0,36	0,34	0,32	0,30	0,28	0,26
Число сочетаний сторон прямоугольников может быть неограниченным, так как размеры а и b переменные. Поэтому для определения всех значений коэффициентов вытяжки прямоугольных коробок потребовалось бы составить множество рядов, у которых соседние члены отличались бы на малые величины. Но в этом нет необходимости. Достаточно ограничиться несколькими соотношениями между сторонами а и b прямоугольных коробок, которые могут охватить в основном всю номенклатуру деталей. При этом значения коэффициентов принимаются приближенными с точностью, достаточной для практики.
Подобные ряды допускаемых коэффициентов первых вытяжек прямоугольных коробок приведены в табл. 18. Значения коэффициентов определяли по формуле (26) и табл. 17.
Анализируя табл. 16, 17 и 18, нетрудно обнаружить следующую зависимость: для продолговатых, квадратных и прямоугольных коробок при равных суммах длин прямолинейных участков а и Ь, прилегающих к прямому углу и неизменных прочих условиях,
73
соответствующие допускаемые коэффициенты вытяжки равны. При этом подразумевается, что одна сторона прямого угла коробки равна а (рис. 39), а другая b = 0. Это же правило справедливо при сравнении только одного равновеликого угла (в том числе непрямого) нескольких различных по конфигурации коробок (см. ниже). Абсолютная величина коэффициента вытяжки прямоугольной коробки находится в прямой зависимости от отно-
Рис. 40. Зависимость коэффициента первой вытяжки тг прямоугольных коробок от относительной суммарной длины а b
сторон —-— для некоторых значении
-^-100%
сительнои суммарной длины ее сторон а + Ь (рис. 40).
Не менее важно иметь сведения о допускаемых коэффициентах вытяжки коробок, углы которых образованы не взаимно перпендикулярными сторонами (рис. 41).
В этом случае возможность формообразования коробки нельзя выразить одним общим коэффициентом вытяжки. Каждый угол испытывает различные степени деформации и, следовательно, характеризуется своим предельным значением коэффициента вытяжки. Величина последнего прямо пропорциональна величине центрального угла а и обратно пропорциональна длине прямолинейных участков а, Ь, с и т. д., прилегающих к углу.
Экстремальные значения коэффициентов соответствуют центральным углам а = 0° и а - 360°.
Понятие об угле а = 0° условно. Такой угол как бы показывает момент слияния в одну прямую линию двух сторон, прилегающих к углу. Процесс вытяжки (свертывания) сменяется гибкой. Поэтому и коэффициент вытяжки условно принимается равным
нулю.
Как уже рассматривалось выше, угол а = 360° возможен только в частном случае, когда прямолинейные участки коробки становятся равными нулю, что сопутствует образованию цилиндра. Следовательно, центральный угол 360° для коробки является предельным. При этом коэффициент вытяжки принимает
максимальное значение.
74
Однако в практике встречается мало коробок с углами а, превышающими 180°. Поэтому целесообразно составить ряды коэффициентов только для углов а = 180° 4-0°.
Так же, как и для прямоугольных коробок, допускаемые коэффициенты вытяжки определяем в зависимости от соотношения сторон, прилегающих к рассматриваемому углу.
Наличие еще одной переменной величины,— центрального угла а — затрудняет составление таблицы с учетом одновременно всех ранее принятых относительных толщин металла -100%), поэтому берем только одну из средних толщин.
Рис. 41. Примеры конфигураций коробок (в плане) с несколькими
различными углами а
Угол изменяем от 180° до 0° через каждые 15°.
Допускаемые коэффициенты вытяжки углов 180° назначаем по табл. 16. Если стороны, прилегающие к углу, равны между собой, то значения принимаем непосредственно из табл. 16. При различной длине сторон допускаемые коэффициенты вытяжки определяем как среднюю величину между коэффициентами вытяжки двух продолговатых коробок, у которых длины прямолинейных участков соответственно равны сторонам, прилегающим к рассматриваемому углу. Следовательно,
_____________ та (прод) + тЬ (прод) . Щ180° (а-Ь) — ~g------------9
где /71180° (а-ь) — допускаемый коэффициент вытяжки угла 180° с прилегающими к нему сторонами а и Ь; та (прод)/я& (прод)—допускаемые коэффициенты вытяжки продолговатой коробки с прямолинейными участками соответственно а и Ь.
Значения коэффициентов для углов 90° приведены в табл. 18. Таким образом установлены допускаемые коэффициенты вытяЖки, относящиеся к углам 180° и 90°.
75
Таблица 19
Допускаемые коэффициенты первой вытяжки для ксрсбск с разлЕЧЕыл.и угле» и rf и стгссетсльесй телieкес заготовки 0,6-г1,0%
Длина участков, прилегающих к сторонам угла			♦ Центральный угол а, градусы												
узких		широких	180	[,165	F150 Ft	1135	120	105	90	75	60	45	30	* 15	0
Г		(1-1,5)г		0,56			0,55		0,54	0,53 ’	0,52	0,51	0,50	0,49	0,48
Г		2г		0,55			0,54		0,53	0,52	0,51	0,50	0,49	0,48	0,47
г		Зг		0,53			0,53		0,51	0,50	0,49	0,48	0,47'	0,46	0,45
г		5г		0,52		0,51		0,50	0,49	0,48	0,47	0,45	0,44	0,42	0,40
г		8г	0,51		, 0,50		0,49	0,47	0,46	0,44	0,42	0,40	0,37	0,35	0,32
г		з>*10г	0,5		0,49	0,48	0,47	0,45	0,43	0,40	0,37	0,34	0,31	0,27	0,23
2г		' (2—3)г	0,54		0,53		0,52	0,51	0,50	0,48	0,47	0,45	0,43	0,41	0,38
2 г		4г	0,53		0,52		0,51	0,50	0,49	0,47	0,46	0,44	0,42	0,40	0,37
2г		6г	0,52		0,51		0,50	0,48	0,47	0,45	0,43	0,41	0,38	0,36	0,33
2г		z^lOr	0,49		0,48	0,47	0,46	0,44	0,42	0,39	0,36	0,33	0,30	0,26	0,22
Зг		(3—4,5)г	0,52		0,51		0,50	0,49	0,48	0,46	0,45	0,43	0,41	0,39	0,36
Зг		6г	0,51		0,50		0,49	0,47	0,46	0,44	0,42	0,40	0,37	0,35	0,32
Зг		9г	0,49		0,48	0,47	0,46	0,44	0,42	0,39	0,36	0,33	0,30	0,26	0,22
Зг		^10г	0,48		0,47	0,46	0,44	0,42	0,40	0,37	0,34	0,30	0,26	0,22	0,17
4г		(4—6) г	0,51		0,50	0,49	0,48	0,46	0,44	0,41	0,38	0,35	0,32	0,28	0,24
4г		8г	0,49		0,48	0,47	0,46	0,44	0,42	0,39	0,36	0,33	0,30	0,26	0,22
4г		^10г	0,48		0,47	0,45	0,43	0,41	0,39	0*35	0,32	0,28	0,23	0,18	0,13
Зг		'	(5—7,5)г	0,49		0,48.	0,46	0,44	0,42	0,40	0,36	0,33	0,29	0,24	0,19	0,14
5г			0,48		0,47	0,45	0,43	0,41	0,38	0,34	0,30	0,26	0,21	0,15	0,09
6г			0,47		0,46	0,44	0,42	0,40	0,37	0,33	0,29	0,25	0,20	0,14	0,08
7г		^10г	0,46		0,45	0,43	0,41	0,39	0,36	0,32	0,28	0,24	0,19	0,13	0,07
8г			0,45		0,44	0,42	0,40	0,38	0,35	0,31	0,27	0,23	0,18	0,12	0,06
9г			0,44	0,43	0,42	0,41	0,39	0,36	0,33	0,29	0,24	0,20	0,14	.0,08	0,00
10г	J			0,44	0,43	0,42	0,40	0,38	0,35	0,32	0,27	0,22	0,17	0,12	0,06	

н
ьо

Допускаемые коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей при последующих операциях берем по табл. И как среднее значение между т2 и т3:
__ /и2 + т3
ср 2
При
1°0 = (°, 1 — °,3)% 4-100 = (0,3-0,6) о/о 4--100=го.б— 1.ор/п
«ср 1=0,82;
«ср 2 ~= 0,81;
«ср з = 0,80;
4-100 = (1,0-1,5)% тср4 = 0,79;
А. 100 =(1,5-2,0)о/о /пср5 = 0,78;
А.100 (св. 2,0)% /пср6 = 0,77.
По табл. 17 находим значения коэффициентов первой вытяжки для квадратных коробок при b = Юг (нижняя строка) и по табл. 11 — для цилиндров, затем определяем /Су для последующих вы-* тяжек применительно к квадратным коробкам:
Ку1 =	0,36 0,59	= 0,61; Ку2 =	0,34 0,57	= 0,6;
Ку8=-	0,32 0,55	= 0,58; Ку 4 =	0,30 0,53	= 0,57;
Ку5 =	0,28 0,51	= 0,55; /Су 6 =	0,26 0,49	= 0,53;
По формуле (27') рассчитываем значения коэффициентов вытяжки mKBlI при стороне квадрата b = 10г •
Ку 1ZnCp j. = 0,61-0,82 = 0,5; Ку 2/иср?2 = 0,6-0,81 = 0,49;
Куз^ср з = 0,58-0,80 = 0,47; Ку 4/иср 4 = 0,57-0,79 - 0,45;	1
Ку 5тср 5 = 0,55-0,78 = 0,43; Ky6mcp б = 0,53-0,77 = 0,41.
С помощью арифметической прогрессии определяем промежуточные значения коэффициентов и все результаты заносим в табл. 20. Особо выделяем значения коэффициентов для последних (завершающих) вытяжек, которые принимаем на основании опытных данных.
Допускаемые коэффициенты вытяжки при последующих переходах для коробок другой конфигурации определяются аналогично приведенным расчетам.
78
Таблица 20
Допускаемые коэффициенты вытяжки /икв ц квадратных коробок при последующих переходах
ь	'4100-%					
	0,1-0,3	0,3-0,6	0,6-1,0	1,0-1,5	1,5-2,0	Свыше 2,0
0	0,82	0,81	0,80	0,79	0,78	0,77
г	0,79	0,78	0,77	0,76	0,75	0,74
2г	0,76	0,75	0,74	0,72	0,71	0,70
Зг	0,72	0,71	0,70	0,69	0,68	0,66
4г	0,69	0,68	0,67	0,65	0,64	0,63
5г	0,66	0,65	0,64	0,62	0,61	0,59
6г	0,63	0,62	0,61	0,59	0,57	0,55
7г	0,60	0,59	0,58	0,55	0,54	0,51
8г	0,56	0,55	0,54	0,52	0,50	0,48
>9г	0,53	0,52	0,51	0,48	0,47	0,45
Юг При последнем	0,5	0,49	0,47	0,45	0,43	0,41
завершающем переходе	0,88	0,87	0,86	0,85	0,84	0,83
ПОСТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДОВ ПРИ ВЫТЯЖКЕ СИММЕТРИЧНЫХ КОРОБОК
Число переходов вытяжки той или иной коробки определяется на основании допускаемых коэффициентов вытяжки, приведенных в табл. 16—20.
В отличие от цилиндрических деталей при многооперационной вытяжке коробок соблюдать подобие всех промежуточных форм переходов в плане для большинства типовых деталей нецелесообразно. Исключением являются коробки, имеющие форму овала, эллипса, для которых промежуточные переходы должны быть (в плане) подобны.
Если же промежуточные переходы вытяжки прямоугольной коробки выполнять так, как указано в плане на рис. 42, а, то от этого ухудшается процесс и конструкция складкодержателей, становится нетехнологичной для изготовления.
Опыт показал, что для квадратных коробок рекомендуется предварительно вытягивать цилиндры, а затем скругленные квадраты (рис. 42, б). Для прямоугольных коробок формы переходов должны быть близкими к овалу (рис. 42, в).
Построение контуров переходов вытяжек (в плане) начинают с последнего перехода, затем из центра радиуса угла коробки описывают окружности, соответствующие условным диаметрам вытяжки Dx\ Dn и т. д. (рис. 43, а, б), рассчитанным для всех переходов по допускаемым коэффициентам. Контуры соответствующих переходов вытяжки строят до касания с условными окружностями. При этом важно уметь правильно построить предпослед-
79
ний переход, так как предшествующие ему переходы по конфигурации должны незначительно отличаться от него. Задача в основном сводится к построению контуров переходов, подобных контуру предпоследнего перехода.
Формы всех предыдущих переходов отличаются от заданной формы коробки бочкообразностью, величина которой не должна выходить из установленных норм, что учитывают при построении контура предпоследнего перехода.
Ориентировочные соотношения между основными параметрами, которые необходимы для построения предпоследнего перехода, приведены в табл. 21.
Зазор 6, назначаемый конструктивно, позволяет свободно надеть заготовку после предпоследнего перехода вытяжки на пуансон штампа для завершающей вытяжки.
Дно всех переходов, кроме предпоследнего, оформляют с закруглением г„ (рис. 43, а). Значение гп можно принимать по нормам, установленным для вытяжки цилиндров.
Диаметрами заготовки Озаг и очередной вытяжки d служат соответствующие размеры в углах коробки.
Дно предпоследнего перехода рекомендуется выполнять с фаской под углом 45°, как показано на рис. 43, б.
Размеры А и В принимают равными размерам последнего перехода, а гПк определяют по формуле
Г =--------1
пк 10
80
или выбирают (см. стр. 50). Такое конструктивное оформление значительно облегчает взаимную пригонку складкодержателя с матрицей вытяжного штампа.
Другие методы построения переходов при многооперационной вытяжке глубоких коробок подробно изложены в справочной и специальной технической литературе.
В заключение обратим внимание еще на один важный момент, относящийся к построению переходов. При первой вытяжке деталей типа коробок или других всевозможных форм, когда
4
У
Рис. 43. Схема построения переходов при трехоперационной вытяжке прямоугольной коробки с отношением сторон А : В 2 : 1
в различных зонах наблюдается резкая разница в напряжениях, следует вводить перетяжные пороги или ребра. Необходимость в последних возникает при наличии у деталей хотя бы одного из следующих признаков:
1)	боковые стенки детали расположены под некоторым углом а или со ступенями (рис. 44, а);
2)	радиус закругления R или фаска а в дне детали более 15— 20 толщин металла (рис. 44, б);
3)	деталь имеет фланец неравномерной ширины и различные закругления в плане (рис. 44, в);
4)	деталь имеет выступы.
Детали со сложной геометрически неправильной формой должны иметь другие признаки, которые характерны только для данной группы деталей, поэтому перечислить их все практически невозможно.
Перетяжные ребра или пороги можно располагать по всему периметру вытяжки или на отдельных участках (см. рис. 3).
6 Г. Д. Скворцов	81
Таблица 21
Ориентировочные исходные данные для построения предпоследнего перехода (в плане) при вытяжке глубоких прямоугольных и квадратных коробок (см. рис. 42 и 43)
в А	«Л	RB	е*, % от А	f* % от В
0,2—0,25	1,6—1,8А	0,6В	8	25 .
0,25—0,3	1,5— 1,6А	0,6В	8—9	20
0,3—0,4	1,4—1,5А	0,65В	8—10	20
0,4—0,5	1,2—1,ЗА	0,75В	12—13	18
0,6—0,7	1,0—1,1А	0,8В	12—13	16
1,0	р** — р*!	"	0,853	14—П	*
* Размеры ориентировочные. ** Или берется радиус описанного круга, проведенный из точки пересечения				
главных осей коробки до касания		С условными окружностями Г)уСЛ.		
В деталях, имеющих в плане углы с малым закруглением, вызывающие высокую степень деформации металла (при коэффициентах вытяжки не выше значений, приведенных в табл. 18), перетяжные ребра располагают только на прямолинейных участках или участках с малой кривизной. При невысокой степени деформации в углах детали (коэффициенты вытяжки больше значений, приведенных в табл. 18) торможение металла осуществляется по всему периметру.
Высота ребер и порогов h (рис. 44) может колебаться в значительных пределах в зависимости от размеров детали, толщины и рода металла. В некоторых случаях, когда требуется малая степень торможения, высота их может быть до 3 мм, а при значительной степени торможения до 10—12 мм и более.
В деталях с большим фланцем перетяжные ребра выносят за его пределы. Если применяют пороги, то их ширина должна быть больше ширины фланца штампуемой детали.
У детали, не имеющей фланца, при необходимости создают его искусственно, заведомо планируя технологический припуск. При этом с целью уменьшения отходов целесообразно применять перетяжной порог.
Фланец детали менее устойчив при формообразовании тонких металлов (толщиной до 1,2 мм), чем толстых. Поэтому при расчете соответствующих заготовок и построении переходов следует иметь в виду, что при формообразовании тонких металлов необходимость в применении искусственного торможения возникает в большей степени, чем при формообразовании толстого металла.
82
Рис. 44. Формы элементов вытягиваемых деталей, при которых возникает потребность в применении перетяжных ребер или порогов
TZZZZZZZZZZZt

6*
83
Применение перетяжных порогов или ребер в детали зависит от относительной толщины заготовки. Следовательно, при различной толщине металла в равных прочих условиях в одном, случае требуется искусственное торможение, а в другом нет.
§ 6. ВЫТЯЖКА ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ '
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗАГОТОВОК
Имеется большая группа деталей, для которых трудно найти типовой, стандартный метод определения формы и размеров заготовок. К ним можно отнести детали пространственной формы с местными выступами, несимметричные детали с поверхностью, не поддающейся расчету общеизвестными методами.
Следует заметить, что форма и размеры заготовок не могут быть определены точно и для ранее рассмотренных деталей, если они состоят из нескольких форм, вызывающих различные процессы деформирования металла,
Пример 1. Детали с открытыми плоскостями (без бортов) и местными выступами. При формообразовании плоской детали с местным выступом, расположенным возле края (рис. 45, а), происходит утяжка металла. Средние сечения А—А и Б—Б заготовки имеют наибольшие размеры, которые определяют с учетом выступов исходя из условий гибки. Между наибольшим размером контура заготовки и прямолинейным участком детали образуется плавный переход, после которого течения металла с периферии не наблюдается (на рис. 45, а контур, описанный тонкой линией). По сечению Б—Б заготовка пополняется металлом только с одного короткого участка, где сопротивление движению металла наименьшее. Металл края детали у закругления выступа в процессе формообразования не течет только в случае, если условно описанный радиус 7?а не менее 47?б. На рис. 45, а Показана приближенно зона контура (см. штриховку), которая участвует в процессе деформирования.
Конфигурацию заготовки точно определить аналитически или графически ‘невозможно, поэтому ее устанавливают экспериментально.
Пример 2. Деталь типа усилителя с ребрами жесткости. Контур заготовки (рис. 45, б) также уточняют экспериментально. Начальную форму строят с учетом наибольших размеров, рассчитанных по формулам гибки (для главных сечений), и заданной конфигурации детали.
Пример 3. Деталь симметричная с удлиненным фланцем. Когда размер А детали (рис. 46) значительно превышает d, формообразование характеризуется неравномерным свертыванием металла, втягиваемого в рабочую полость матрицы. Металл течет преимущественно с узкой стороны заготовки. Деформация сжатия в тангенциальном направлении на узких фланцах значительно меньше, чем в зонах широких фланцев. Поэтому размер Б заготовки рас-84
считывают по формулам гибки (если необходимо, то с учетом припуска на обрезку). Весь контур заготовки уточняют экспериментально при отладке вытяжного штампа.
Пример 4. Коробка со сложным контуром. Формообразование такой коробки связано с вытяжкой, гибкой и отбортовкой
/1-/1
rmy________2£ZZZZZZZZZZZZZZZZ2a
Д-Д повернуто
Форма
Рис. 45. Примеры конфигураций заготовок для деталей с ребрами жесткости
экспериментальной, заготовки
(рис. 47, а). Для нахождения размеров заготовки разбиваем коробку в плане на элементарные участки. Участки /, Зи5 обра-зуются вытяжкой, участки 2, 4 и 6 — гибкой, а участок 7 — отбортовкой.
В соответствии с названными процессами строят контуры заготовок на каждом участке. В зоне вытяжки их указывают
85
радиусами 7?ж, /?г и т. д.; в зоне гибки — на расстоянии L прямыми линиями, в зоне отбортовки — частью окружности с радиусом /?б, который касается края прямого участка в точке Е, расположенной на границе между зонами отбортовки и гибки. Вторая граница — линия DO условно разделяет зоны отбортовки и вытяжки. На этой линии при построении появляется резкий перепад CD, который плавно выравнивают способом, ранее приведенным для прямоугольных коробок.
Таким образом же строят ступень АВ на условной границе вытяжки и гибки. Принимают радиус 7?д = L.
Рис. 46. Ориентировочная форма заготовки для 1-й вытяжки детали с неравномерным фланцем
, Возможность отбортовки без разрыва металла определяют по отношению -~ == К. Когда оно при соответствующем угле а Ра
больше или равно допускаемому (см. табл. 14), можно уверенно проектировать формообразующий штамп. Причем, если величина отношения близка к предельной, то необходимо выполнять вырез по радиусу /?б, независимо от того, обрезается или не обрезается деталь после формообразования.
Если необходима обрезка, то иногда в прямоугольной заготовке делают соответствующее отверстие радиусом 7?б.
Однако не всегда так удачно можно построить рассмотренный участок, подвергаемый отбортовке. Иногда центр радиуса Ra попадает в зону развертки (рис. 47, б), вследствие наложения края расчетной заготовки (см. заштрихованный треугольник О]КС) для вытяжки участка 1 на край развертки участка 6. Точки перепада С и D оказываются на участке 6.
Следовательно, для формообразования участка 7 металла явно недостаточно и в большинстве случаев процесс невозможен без разрыва металла. Увеличение внешних размеров заготовки только ухудшает условия отбортовки. Лучшими мероприятиями 86
в этих случаях являются или увеличение радиуса Ra, или уменьшение высоты детали.
Иногда борт получается без разрыва при введении технологического отверстия в зоне точек К, С, D и Е. Однако процесс сопровождается значительным утонением металла.
Рис. 47. Схема построения заготовки для коробки сложной формы
Пример 5. Деталь глубокой асимметричной формы. Способ получения — вытяжка. При такой конфигурации детали (рис. 48, а) трудно определить точную форму заготовки, да и нет в этом необходимости, так как края детали могут быть ровными только после обрезки.
Несмотря на то, что деталь в плане напоминает скругленную коробку и некоторые участки боковой поверхности прямые, ее стенки не могут быть получены гибкой. Следовательно, метод расчета заготовки, применяемый для коробок, в данном случае к
87
не пригоден. Очевидно, формообразование всей поверхности подобных деталей из листового металла возможно только вытяжкой. Известные методы расчета заготовок деталей, подвергаемых вытяжке, также не подходят.
Автором предложен приближенный метод расчета, основанный на приведении поперечных сечений детали к круглым.
Поскольку поперечные сечения детали по всей высоте близки к закругленным квадратам или к прямоугольникам с относительно
Рис. 48. К расчету заготовки сложной относительно глубокой детали, не относящейся к телу вращения
небольшой разницей размеров сторон, то форма заготовки должна приближаться к кругу. Это предположение берется за основу. Ниже приведен порядок расчета.
.L Вычерчивают деталь с достаточной точностью в трех ортогональных проекциях (рис. 48, б) с учетом припуска на обрезку.
2.	Разбивают главный вид на ряд поперечных сечений /—/, 2—2, 3—3 и т. д. Затем обычным проекционным черчением строят соответствующие, сечения в двух других видах.
3.	Определяют длину периметров поперечных сечений L19 L2i L3 и т. д. (аналитически или графически).
88
4.	Рассчитывают диаметры условных окружностей для сечений 1—1, 2—2, 3—3 и т. д. Из равенства nD = L или D = находим
£>х = 4; ^=4 и т. д.,
где Di, D2', D3, ... —диаметры соответствующих окружностей.
5.	Приводят форму детали к форме тела вращения, сохраняя при этом расстояния между сечениями (рис. 48, в). Каждому сечению соответствует полученный приведенный диаметр Di, D2, Ds, . . . и т.д.
Образующую строят соединением крайних точек диаметральных сечений плавными кривыми. Полученное тело вращения должно легко разбиваться на элементарные участки. Одновременно учитывают припуск на обрезку h3.
Поскольку окончательная форма детали асимметрична, то во время вытяжки возможны некоторые смещения объемов. Поэтому величину припуска (табл. 9 и 10) рекомендуется увеличивать в 1,5—2 раза.
Полученное тело вращения имеет три элементарных поверхности: Хъ Хг и Х3. Приведенную поверхность рассчитывают по формуле № 8 (см. табл. 8), а Х2 и Х3 — соответственно по формулам № 14 и 3.
6.	Определяют диаметр заготовки по формуле (17а)
= /Х1 + Х2 + Х3.
Если деталь имеет фланец, то его приводят к условному круглому фланцу аналогично тому, как это делают для сечений.
Изложенный метод расчета заготовок деталей, получаемых вытяжкой, можно применять для расчета заготовок пространственных деталей«с поперечными сечениями, близкими к квадрату, и глубоких деталей сложной прямоугольной овальной и другой формы с отношением b/а не более 1,5 (рис. 49). Некоторое несоответствие истинной формы заготовок кругу компенсируют, как уже указывалось выше, введением увеличенного припуска на обрезку.
Этот метод нецелесообразно применять для деталей, относящихся к группе коробок, выполняемых при сочетании гибки и вытяжки.
Некоторую особенность имеют детали, предназначенные для облицовки всевозможных машин (автомобилей, мотоциклов, мотороллеров и др.). Среди них есть сложные пространственные детали, заготовки которых рассчитать практически невозможно в основном из-за специфических условий построения формы перехода вытяжки [23]. Использование мастер-моделей или эталонных деталей значительно упрощает и облегчает определение формы и размеров заготовок, так как возможны замеры с натуры. Кроме
89
того, для штамповки облицовочных деталей обычно требуются большие технологические напуски и припуски.
Немалое значение имеет предварительная технологическая проработка детали с целью придания ей формы, наиболее благоприятной для штамповки. Это достигается уменьшением глубины детали в направлении вытяжки, выравниванием глубины различных зон детали и приданием отдельным участкам более плавной формы (за счет округлений). Таким образом, техническая эстетика, заложенная при создании новой модели машины, дополняется разумной технологической доработкой.
Рис. 49. Примеры сложных глубоких деталей, приведенная форма заготовок которых может быть принята в виде круга
Облицовочные детали выполняют преимущественно из тонколистового металла (обычно толщиной 0,7—1,2 мм). После формообразования возникают упругие (обратимые) деформации, которые приводят к нарушению формы и размеров изделия. Упругие деформации после вытяжки можно устранить доведением растягивающих напряжений в каждой точке перехода до предельных (до предельно допустимого удлинения), позволяющих свести упругие деформации после разгрузки системы (т. е. после снятия детали со штампа) до минимума. В связи с этим, в некоторых случаях размер заготовки оказывается меньше расчетного, так как высококачественная вытяжка возможна только при интенсивном растяжении металла. Таким образом, в большинстве случаев отпадает необходимость в точных расчетах заготовок сложных облицовочных деталей.
Обычно размеры заготовки определяют по двум наибольшим взаимно перпендикулярным сечениям, исходя из условия гибки. Далее, выбирают ряд характерных, промежуточных сечений (участков). По этим участкам строят развертку детали, рассчитывая размеры по формулам гибки. В углах размеры заготовки определяют по формулам вытяжки, рекомендуемым для цилиндрических или коробчатых форм.
90
Одновременно учитывают припуски и напуски. Найденные точки плавно соединяют в единый контур. Таким образом получают чертеж первоначальной заготовки. В процессе отладки вытяжного штампа этот контур уточняют.
При перетяжных ребрах или порогах край заготовки после завершения вытяжки должен находиться на некотором расстоянии от них (ориентировочно не менее 5S) с тем, чтобы металл оставался под прижимом перегнутым (линии Д, Б на рис. 50). Но поскольку заготовка подвергается интенсивному растяжению, то расчетные ее размеры можно принять с уменьшением. Например,
о)
Рис. 50. Схема размещения края заготовки в вытяжных штампах с перетяжным ребром и порогом
в большинстве случаев достаточно будет условный контур заготовки рассчитывать до линии Б (рис. 50, а, б). При уточнении, в процессе отладки, заготовка может уменьшиться на значительно большую величину.
Формы деталей, выполняемых из тонколистового металла, разнообразными по мере появления новых изделий их номенклатура еще больше расширяется. Существующие методы расчета заготовок не могут охватить весь комплекс деталей, поэтому неизбежны индивидуальные расчеты с применением начертательной и аналитической геометрии.
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПЕРЕХОДОВ
Форма и размеры промежуточных переходов при вытяжке различных сложных глубоких деталей устанавливают индивидуально в зависимости от конкретного чертежа и технологического процесса.
Задача сводится к обеспечению благоприятных условий для деформирования штампуемого металла с перераспределением неизменной по величине площади поверхности заготовки. Одновременно следует стремиться к созданию таких промежуточных форм, которые, если необходимо, позволяют применять складко-держатели.
91
Многие асимметричные глубокие детали невозможно вытянуть за одну операцию. Форма промежуточных переходов при их вытяжке 'может резко отличаться от окончательной «формы. При этом необходимо упрощать формы промежуточных переходов.
Иногда целесообразно вначале получать симметричную форму, а затем переходить на асимметричную. В этом случае смещение значительных объемов сопровождается упругой деформацией, что вызывает отклонение размеров детали от заданных. Поэтому рекомендуется выполнять поверхность предыдущего (симметричного) перехода на 5—10% меньше последующего (асимметричного). Это осуществляется за счет уменьшения поперечных сечений симметричного перехода. В результате при формообразовании детали возникает тангенциальное растяжение, которое способствует получению устойчивой формы.
Примером может быть деталь, показанная на рис. 48, а. В качестве основного промежуточного перехода используют приведенную форму (см. рис. 48, в), построенную для расчета заготовки. Уменьшив ее сечения (/—/, 2—2 и т. д.) на 5—10%, получают подобную фигуру, которая и служит предпоследним формообразующим переходом. Окончательная форма выполняется без склад-кодержателя. Промежуточные формы переходов — цилиндрические с плавным закруглением дна. Число операций для получения предпоследнего перехода зависит от размеров детали и пластических свойств металла. Лучшим вариантом является применение одного промежуточного перехода вытяжки симметричной формы, если это технологически допустимо.
Формообразование поверхности сложных крупногабаритных деталей обычно осуществляется за одну операцию. Необходимость применения дополнительных формообразующих процессов в последующих штампах возникает главным образом с целью местной правки, чеканки и т. д. (преимущественно без складкодержателей).
Методика построения вытяжных переходов для всевозможных облицовочных деталей достаточно подробно изложена в работе [23], общие вопросы конструирования крупногабаритных штампов для облицовочных деталей — в работах [14] и [25].
$ 7. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ В ЛЕНТЕ (ПОЛОСЕ)
КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫТЯЖКИ И РАДИУСЫ ЗАКРУГЛЕНИЯ В ПЕРЕХОДАХ
Особое место занимает технологический прием, при котором формообразование детали выполняется последовательно в ленте (полосе). Деталь от ленты отделяется только после получения окончательной формы. Этот-метод применяют для небольших деталей (примерно с размером в плане не более 60 мм).
Последовательность формообразования может быть разнообразной, поэтому невозможно предложить единого типового решения. В принципе переходы должны быть теми же, что и при 92
раздельной штамповке. Однако, как уже указывалось, имеются и свои особенности.
Различают два варианта последовательной штамповки: в целой ленте (полосе) (рис. 51) и с технологическими надрезами (рис. 52). Первый вариант применяют преимущественно для деталей с диаметром вытяжки до 15 мм и отношением Hid 2 или же при диаметре более 15 мм и Hid 0,5; второй — при более тяжелых условиях вытяжки.
т?	5
Большое значение имеет относительная толщина заготовки —т-а (условная величина, сравнимая с относительной толщиной заготовки, приведенной в табл. 11). Чем больше эта величина, тем легче протекает процесс вытяжки (формообразования). При очень S	S
малых значениях-j- (в частности, когда 0,003) формоизменение в ленте затрудняется. Из двух деталей разных размеров, выполняемых из одного и того же металла (рис. 53) при =
Н	1
= и Si = S2, поверхность меньшей детали легче набрать в целой ленте, чем поверхность большей. В первом случае (рис. 53, а) — > и, следовательно, условия для формообразования детали лучше условий во втором случае (рис. 53, б).
Последовательное формообразование в ленте (полосе) позволяет получать переходы вытяжки любой формы и применять всевозможные разделительные и формоизменяющие операции, включая реверсивную вытяжку. Например, при последовательной вытяжке сложной, небольшой детали (рис. 54) сочетается процесс обычно (прямой) вытяжки с реверсивной (направление набора или втягивания металла позиции II изменяется относительно позиции 7). Последовательная обработка формы детали завершается пробивкой отверстия (позиция IV), отбортовкой (позиция V) и вырубкой на провал (позиция VI).
При однорядномйраскрое детали формообразуются в основном за счет утяжки ленты в поперечном направлении и местного растяжения металла (см. рис. 51, 52 и 54). При многорядном раскрое без технологических надрезов детали, расположенные в средних рядах, образуются исключительно за счет местных растяжений. В том и другом случаях происходит значительное неравномерное деформирование.
Допускаемая степень деформации при последовательной вытяжке тем выше, чем пластичнее и прочнее металл, больше величина б и меньше отношение Наибольший эффект дости-гается только при сочетании всех благоприятных характеристик. Например, для мягкого алюминия, обладающего малой прочностью, принимают большие значения допускаемых коэффициентов
93
Рис. 51. Пример размещения переходов при последовательной вытяжке в ленте без технологических надрезов
г)
Рис. 52. Пример размещения перехода в ленте (полосе) при последовательной вытяжке с технологическими надрезами
94
вытяжки, а для некоторых высокопрочных сталей, обладающих высокой пластичностью — меньшие значения.
Вследствие отсутствия свободного течения металла по всему периметру (так как заготовка частично или по всему контуру жестко связана с лентой), рассматриваемый процесс принадлежит к вытяжке с большим фланцем-. Для деталей всех форм, получаемых в ленте, включая и круглые симметричные, контур заготовки никогда не имеет геометрически правильную форму.
Из изложенного выше следует, что допускаемые коэффициенты вытяжки для первых операций должны быть выше, чем для единичных заготовок. Особенно эта разница заметна при последовательной вытяжке в ленте без надрезов и вырезов. Вытяжка деталей в ленте с надрезами (или вырезами), выполненными между переходами штамповки (рис. 52), по технологическим возможно-
Таблица 22
Допускаемые коэффициенты вытяжки цилиндрических деталей в ленте (полосе)
-^-•100. %		m2	т3	т4	т&, т9 и т.,д.	Последний переход
		С технологическими надрезами				
0,1—0,3	0,64—0,62	0,85—0,84	0,86—0,85	0,87—0,86	0,88—0,87	0,98—0,97
0,3—0,8	0,62—0,60	0,84—0,83	0,85—0,84	0,86—0,85	0,87—0,86	0,97—0,96
0,8—2,0	0,60—0,57	0,83—0,82	0,84—0,83	0,85—0,84	0,86—0,85	0,96—0,95
2,0—4,0	0,57—0,54	0,82—0,81	0,83—0,82	0,84—0,83	0,85—0,84	0,95—0,94
4,0—6,0	0,54—0,51	0,81—0,80	0,82—0,81	0,83—0,82	0,84—0,83	0,94—0,93
Св. 6,0	0,51—0,48	0,80—0,79	0,81—0,80	0,82—0,81	0,83—0,82	0,93—0,92
		Без технологических надрезов				
0,1—0,3	0,72—0,70	0,86—0,85	0,88—0,87	0,90—0,89	0,92—0,91	0,98—0,97
0,3—0,8	0,70—0,68	0,85—0,84	0,87—0,86	0,89—0,88	0,91—0,90	0,97—0,96
0,8—2,0	0,68—0,65	0,84—0,83	0,86—0,85	0,88—0,87	0,90—0,89	0,96—0,95
2,0—4,0	0,65—0,62	0,83—0,82	0,85—0,84	0,87—0,86	0,89—0,88	0,95—0,94
4,0—6,0	0,62—0,60	0,82—0,81	0,84—0,83	0,86—0,84	, 0,88—0,87	0,94—0,93
Св. 6,0	0,60—0,58	0,81—0,80	0,83—0,82	0,84—0,83	0,87—0,86	0,93—0,92
95
/ :$W	Г-SW
Ai n Jn	A
96
Таблица 23
Радиусы закруглений матриц гм и пуансонов гп при первом переходе последовательной вытяжки в ленте (полосе)
4-100, %	гм	гп	Примечания
0,1—0,3	6S	7S	1. При последующих переходах радиусы за-
0,3—0,8	5S	6S	круглений рабочих деталей составляют (0,6—
0,8—2,0	4S	5S	0,8) радиусов закруглений предыдущего пере-
2,0—4,0	3S	4S	хода. (Большие значения соответствуют началь-
4,0—6,0	2S	3S	ным переходам)
Св. 6,0 *	S	2S	2.	При калибровке и наличии фланца радиусы гм и гп назначают по чертежу детали 3.	Приведенные значения гм и гп уточняют в процессе наладки штампов 4.	При калибровке допускается уменьшать значения гм и гп, принятые для предыдущей операции, в несколько раз, но не менее 0,5S
стям по сравнению с целой лентой относительно ближе к процессам формообразования деталей из единичных заготовок. Это обусловлено схемой раскроя, при которой условный контур заготовки остается жестко связанным с лентой (полосой) только на небольших участках.
В табл. 22 приведены допускаемые коэффициенты вытяжки при последовательном (непрерывном) формообразовании с технологическими надрезами и без них. Коэффициенты вытяжки для последующих операций больше коэффициентов вытяжки, применяемых для круглых единичных заготовок (см. табл. 11). Это объясняется тем, что последующие операции выполняются без складкодержателей. Кроме того, неравномерность деформирования металла на первом переходе приводит к местным перенапряжениям.
При последовательной вытяжке на первых операциях можно достигать больших степеней деформации и, следовательно, некоторого уменьшения числа рабочих позиций в штампах. Но это существенно не упрощает конструкций штампов и делает их менее надежными. Поэтому ужесточение коэффициентов вытяжки при последовательном формообразовании в большинстве случаев не дает эффекта. В отличие от обычной вытяжки из единичных заготовок, сечение (диаметр) предыдущего перехода вытяжки мало отличается от сечения «(диаметра) последующего перехода вытяжки, поэтому матрицы и пуансоны можно выполнять с меньшими радиусами закругления. Рекомендуемые радиусы закруглений матриц и пуансонов приведены в табл. 23.
РАСЧЕТ ЗАГОТОВОК И ФОРМА РАСКРОЯ ЛЕНТЫ
Для расчета заготовок при последовательной вытяжке в ленте (полосе) используют изложенные выше методы, но с некоторым отличием.
7 Г. Д. Скворцов
97
Размер заготовки в целой ленте или с надрезами, определяют по формуле
D = D 4- А
•‘-'заг -^расч I
где Ррасч — размер расчетной заготовки; А — припуск на обрезку и на смещение заготовки при вытяжке.
Таким образом в отличие от деталей, штампуемых из единичных заготовок, при последовательном формообразовании припуск на обрезку учитывают после расчета заготовки. Большие значения припусков (табл. 24) принимают при раскрое ленты с вырезами, так как в этом случае переходы могут значительно смещаться от заданных осей и менее устойчивы по сравнению с переходами при вытяжке из целой ленты.
Таблица 24 Припуски Д, мм
Вид ленты	Толщина металла S, мм					
	До 0,5	0,6-0,9	1,0-1,4	1,5-2,0	2,1-2,5	2,6-3,0 4»
Целая или с поперечными надрезами	1,5—1,9	2,0—2,4	2,5—2,9	3,0-3,4	3,5—3,9	4,0—4,4
С вырезами при отношении Я d : До 1 1—1,5 1,5—2 Св. 2	2,1—2,5 2,7—3,1 3,3—3,7 3,9—4,3	2,6—3,0 3,2—3,6 3,8—4,2 ’ 4,4—4,8	3,1—3.5 3,7-4,1 4,3-4,7 4,9—5,3	3,6—4,0 4,2—4,6 4,8—5,2 5,4—5,8	4,1-4,5 4,7-5,1 5,3—5,7 5,9—6,3	4,6—5,0 5,2—5,6 5,8—6,2 6,4—6,8
Способы технологических надрезов и вырезов разнообразны. Большинство надрезов выполняют прямолинейными, а вырезы — в виде спаренных полумесяцев (рис. 52 и 54). Длина прямолинейных (поперечных) надрезов при однорядном раскрое (рис. 52, а) не должна превышать диаметра заготовки при первой вытяжке. При многорядном раскрое (рис. 52, б) надрезы делают значительно короче. Обычно их получают с помощью надрыва на заостренной матрице без применения специальных пуансонов.
Вырезы (рис. 52, в) определяют конструктивно в зависимости от размеров заготовки и толщины металла. Конфигурацию выреза строят с учетом минимального расхода металла, но при максимально возможном угле охвата Р; в этом случае необходимо следить за тем, чтобы прочность ленты и инструмента была достаточной.
Длина выреза
С = (1,024-1,05) D3ar,
98
расстояние между соседними вырезами
а_= (0,24-0,3) D3ar.
Большие значения параметров принимают для более толстых металлов.
Таблица 25
Ориентировочные значения минимальной ширины выреза п, мм
(У„, кгс/мм2 0	°заг мм	S, мм			
		До 0,6	0,7-1,2	1,3-2,0	2,1-3,0
До 25	До 20' 21—50 51—80	2,0 2,4 3,0	2,2 2,6 3,2	2,4 2,8 3,4	2,6 3,0 3,6
Св. 25	До 20 21—50 51—80	2,2 2,6 3,2	2,4 2,8 3,4	2,6 3,0 3,6	2,8 3,2 3,8
Значения минимальной ширины выреза п приведены в табл. 25. Форма выреза, показанная на рис. 52, в, широко распространена в промышленности. Однако перемычки b увеличивают расход металла, что является существенным недостатком. Это можно устранить, применяя вырезы, с формой, показанной на рис. 52, г, при которой ширина полосы (ленты) может быть равна диаметру заготовки D3ar.
Ширина В целой ленты (полосы) или с поперечными надрезами, а также с вырезами (рис. 52, г) равна размеру заготовки, так для тел вращения
В = ВЗЗГ,
при фасонных вырезах (рис. 52, в)
В = С + 2Ь,
где b — ширина перемычки (табл. 26).
, Из табл. 26 следует, что для тонких и менее прочных металлов применяют широкие перемычки. При менее широких перемычках перфорированная лента (полоса) настолько ослабляется, что ее трудно перемещать в процессе штамповки. Кроме того, при малых перемычках отдельные переходы вытяжки могут смещаться относительно рабочей оси.
Для придания дополнительной жесткости перфорированной ленте целесообразно по краям ее выполнять неглубокие продольные ребра.
7*	99
Таблица 26
Оптимальная ширина b перемычек, мм
	£>заг. мм			S,	мм		
в кгс/мм2		До 0,3	0,3-0,6	0,6—0,9	0,9-1,4	1,4-2,0	2,0-3,0
До 25	До 20 21—50 51—80	3,0 3,5 4,0	2,8 3,3 3,8	2,4 2,8 3,4	2,6 3,0 3,6	2,8 3,2 3,8	3,0 3,5 4,0
Св. 25	До 20 21—50 51—80	2,6 3,0 3,5	2,4 2,8 3,3	2,2 2,6 3,0	2,4 2,8 3,2	2,6 3,0 3,4	2,8 3,2 3,6
Шаг подачи t целой ленты принимают на 10—20% меньше диаметра заготовки:
t = (0,84-0,9) D3ar, вследствие значительного растяжения металла вдоль продольной оси ленты.
При вырезах
/ Пзаг “1“ и.
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ПЕРЕХОДОВ
К особенностям последовательного формообразования отно-, сится также преднамеренное увеличение поверхностей переходов при вытяжке по сравнению с необходимыми по расчету для заданной детали в основном в результате увеличения высот первых переходов. В целой ленте рекомендуется поверхность первого перехода увеличивать на 8—10%, а в ленте с надрезами — на 4—6%. Меньшие значения относятся к раскрою с небольшим числом вытяжек (две-три).
Переход от увеличенной поверхности первой вытяжки к номинальной теоретической, которая необходима для последней вытяжки, осуществляется плавно. Поясним это на конкретном примере.
Требуется определить конфигурацию и размеры переходов для последовательной штамповки детали, приведенной на рис. 55, а.
1. Вычерчиваем деталь по средней линии (рис. 55, б).
. 2. Разбиваем на элементарные поверхности: Г, 2; 3; ’4;т;5.
3.	Определяем по формулам, приведенным в табл. 8, элементарные поверхности Х2, . . ., Х5:
Xj. = D2 — d2 = 242 — 192 = 215 мм2;
Х2 = 2r (nD —4г) =2 -1,5 (л 49 — 4 4,5)) = 161 мм2;
Х3 = 4dh = 4 46 -6,5 = 416 мм2;
100
Xt = 2r (4r + jiD) = 2 -2 (4 -2 + л 42) = 1832;
X6 = ds = 122 = 144;
5
У X = 215 + 161 + 416 + 183 + 144 = 1119 мм2.
1
5}
Рис. 55. К расчету переходов при последовательной вытяжке в ленте (материал—сталь 08)
4.	Выявляем необходимость выполнения надрезов или вырезов в ленте:
dcp>15; 4^0’062’ 4~°-6>0-5-
Следовательно, целесообразен процесс с технологическими надрезами или вырезами. Принимаем последнее.
5.	Находим диаметр расчетной заготовки
DDac, = УХ = /1119 = 33,4 мм. • **
101
6.	Определяем диаметр заготовки. Припуск А принимаем по табл. 24, при Д- = -4тг < 1 и S = 1 мм, А = 3,1 мм.
Озаг = -Опасч + А = 33,4 + 3,1 = 36,5 мм. ОШ	bfd.V •	*	*.	*
7.	Находим размеры фасонного выреза:
С = 36,5 1,02 = 37 мм;
а = 37 -0,2 = 7,4 мм;
п — 2,8 мм (табл. 25).
8.	Определяем ширину ленты (Ь принимаем по табл. 26): В = С + 2Ь = 37ф-2 -2,8 = 42,6 мм.
При штамповке детали из ленты принимают ближайший ее размер по ГОСТу. В данном случае целесообразно принять В = = 42 мм, так как следующая
Таблица 27
Размеры переходов при последовательной вытяжке ... детали (рис. 55)
Переход	Коэффициент вытяжки	, мм
/	0,57	20,7
II	0,82	17,0
III	^0,94	15,9
IV	1	16,0
ширина ленты В — 46 мм. Соответственно размер С будет 36,4 мм.
9. Находим шаг подачи
t = D3af + п = 36,5 +
4-2,8 = 39,3 мм.
10. Выбираем коэффициенты вытяжки по табл. 22 и определяем диаметры переходов.
Для получения детали с бо-
лее точными размерами и ровной поверхностью (без волн) рекомендуется вводить дополнительный калибровочный ручей. В этом случае целесообразно диаметр предпоследнего перехода выполнять на 0,15 меньше
диаметра детали:
4-1 — 4ет —	1 •
В табл. 27 приведены размеры формообразующих переходов для данного примера при дополнительной калибровке.
Таким образом, последний переход будет осуществляться при растяжении по окружности (в тангенциальном направлении). ' И. Рассчитываем радиусы закруглений матрицы и пуансона. Относительная толщина заготовки
4-100 = 4^ = 2,75 %.
-	а	36,5
По табл. 23 находим радиусы гм и гп для переходов: первого
ги — 3S — 3 мм, rn=?4S = 4 мм;
102
второго
rM = 3-0,8 = 2,4 мм, rn = 4-0,8 = 3,2 мм; третьего
гм = 2,4-0,7 ль 1,7 мм, гп — 3,2-0,7 ль 2,2 мм; четвертого (калибровка)
гм = 1 мм, гп = 1,5 мм — по чертежу детали.
12.	Определяем с учетом припуска А диаметр условного фланца' £>усл для последнего перехода из следующей зависимости:
Г)2	Г)2   П2	Г)2
*-хусл	-^фл — -*-<заг	^ра'счг
где £)фЛ — диаметр фланца детали (по чертежу) на последнем переходе, мм;
оусл = ]/Рз2аг + Яфл - Ррасч = /36,52 + 242 - 33,42 = = ]/ 790 ль 28 мм,
. Полученный диаметр £)усл сохраняется при расчетах всех формообразующих переходов. ’
13.	Рассчитываем теоретически необходимые высоты формообразующих переходов по методу приведенных поверхностей.
А. Для первого перехода (построение см. рис. 55, в), согласно -табл. 8, получаем:
Хх = D2 — d2 = 282 — 26,72 ль 71 мм2;
Х2 = 2r (nD — 4г) = 2 -3 (л26,7 —4 -3) = 430 мм2;
Х4 = 2г (4г + nD) = 2 -4 (4 -4 + л12,7) = 446 мм2;
Х5 = d2 = 12,72	161 мм2;
£ X = 71 +430 + 446 + 161 = 1108 мм2;
Х3 = £>32аг — 2 X = 36,52 — 1108 = 224 мм2.
По формуле № 3 (табл. 8) для приведенной поверхности эле-- ментарного участка 3 находим высоту йрасч:
Х3 = 4d/jpacq = 4 -20,7Ара<., = 82,8Лрасч;
82,8йрас, = 224;
Ь —	224 О -7
^расч 32 8 ~ММ,
Увеличиваем поверхность втягиваемого металла в матрицу При первом переходе на 5%. На следующих двух переходах высоту последовательно уменьшаем до расчетной: на втором переходе на 2,5%, а на третьем устанавливаем расчетную норму.
• Таким образом, дополнительная поверхность Хдоп при первом переходе
у .5-36,52.
Адоп = —7оо~ ~'66,7 мм2. •
103
Тогда поверхность участка штампа увеличится на Хдоп Хшт, = Х3 4- Хдоп = 224 + 66,7 = 290,7 мм2.
Соответственно высота участка 3 (в переходе I): и 290,7	0 с
— g2 8	3,5 мм*,
ЯШТ1 = 3 + 4 + 3,5 — 10,5 мм.
Б. Для второго перехода (построение см. рис. 55, в), согласно табл. 8, получаем:
X'i = D2 — d2 = 282 — 21,8«	308 мм2;
А2 = 2г (nD — 4г) = 2 -2,4 (л -21,8 — 4 -2,4) = 285 мм2;
А4 = 2r(4r + nD) = 2 -3,2 (4 -3,2 + л 40,6) = 295 мм2;
Х8 = d2 = 10,62	112 мм2;
2 X = 308 + 285 4- 295 + 112 = 1000 мм2;
Х3 = РзаГ—2jX = (36,5)2— 1000 = 332 мм2;
А3 = 4 dh =5= 4 • 17ft = 68ft,68ftpac4 = 332; йрасч =	= 4,9 мм;
__ i2,5-(36,5)2
Д°п 1000
33,4 ММ2;
АШт, = Хз + Хдоп = 332 + 33,4 = 365,4 мм2;
.	365,4 с .
Лштп = “ёГ" = 5,4 мм;
ЯШТп — 2,4 + 3,2 + 5,4 = 11 мм.
В. Для третьего перехода (построение см. рис. 55, в), получаем: Х1 = D2 — d2 = 282 — 19,32 = 411,5 мм2;
Х2 = 2r (nD — 4г) =2 -1,7 (л -19,3 — 4 -1,7) = 184 мм2;
А4 = 2г (4г + nD) = 2 .2,2 (4 -2,2 + л 41,5) = 198 мм2;
ХБ = d2 = 11,52	132 мм2;
2 X = 411,5 + 184 4- 198 + 132 = 925,5 мм2;
Хз = Озаг — SA = 1332 — 925,5 = 406,5 мм2;
А3 = 4dh = 4 -15,9ft = 63,6Л; 63,6ft = 406,5;
i	406,5	с л
Лштш ~ 63,6	6>4 мм’
#штш = 1,7 4- 2,2 4- 6,4 = 10,3 мм.
По полученным размерам выполняем раскрой ленты (рис. 56). Отверстие диаметром 8 мм пробиваем перед окончательным отделением детали от ленты.
104
Как уже указывалось, на последнем переходе (в данном примере переход III) перед калибровкой набирается металла (по поверхности) столько, сколько необходимо для получения окончательной формы детали. В противном случае могут возникнуть местные наслоения (сборки) металла. Такое явление прежде всего характерно для зон А ступенчатых деталей (рис. 57).
Рис. 56. Раскрой ленты при последовательном формообразовании детали, пока’ занной на рис. 55, а
Рис. 57. Ступенчатая деталь, в зоне А которой при излишне набранном металле возможно образование наслоений
Если при последовательной многооперационной штамповке сложных деталей в ленте невозможно разместить в одном штампе все технологические переходы, то проектируют два штампа (или два блока в одном штампе). В первом штампе (блоке) выполняется только часть операций, поэтому деталь не отделяется от ленты. Последующая обработка детали продолжается во втором штампе (блоке) без остановки процесса. Целесообразно устанавливать оба блока на одном прессе. В этом случае направление движения ленты во втором блоке противоположно направлению движения ленты в первом (в результате создания «петли» в зоне выхода из первого и входа во второй штампы).
Работа одновременно на двух прессах возможна только при полной их синхронизации.
В заключение отметим, что одним из способов повышения эффективности последовательной вытяжки в ленте, аналогично
со штамповкой из единичных заготовок, является выполнение в рабочих «переходах» центрального технологического отверстия. Такой технологический прием возможен только тогда, когда в дне детали предусматривается центральное отверстие. Введение последнего, помимо уменьшения числа переходов вытяжки, создает условия для осуществления процесса без вырезов (надрезов) — если они были необходимы. Целесообразность введения технологического отверстия определяется относительным размером отверстия, заданным в чертеже детали, числом переходов
105
вытяжки (зависящим от относительной высоты детали) и другими • параметрами. Окончательное решение принимают после выполнения расчетов в соответствии с рекомендациями, приведенными • на стр. 12—22.
Относительно малое отверстие дает незначительный эффект (нацример, исключается один переход или только предоставляется возможность отказаться от надрезов—вырезов). Относительно большое центральное отверстие (приближающееся к размеру дна детали) при глубокой многооперационной вытяжке создает условия для сокращения нескольких переходов и снижения расхода . металла (за счет уменьшения ширины ленты).
Примеры раскроя ленты при последовательном формообразовании, приведенные, на рис. 54 и 56, взяты из практики в том виде, как они внедрены — без центральных технологических отверстий. Применение последних позволило бы в первом случае (рис. 54) не выполнять технологической вырубки и исключить один переход; во втором — не выполнять только одну рабочую позицию.
ВЫВОДЫ
Из изложенного выше следует, что для определения формы переходов при вытяжке далеко недостаточно одного умения рассчитать размеры. Одновременно еще требуется технически пра.-вильно оценить особенности штампуемых деталей, что в значительной степени влияет на выбор метода расчета.
Форму каждого промежуточного перехода строят при одновременном соблюдении допускаемых коэффициентов вытяжки, возможности фиксирования, предотвращения складкообразования, рационального использования оборудования, сокращения числа операций и других важных условий.
Расчетные формы всегда уточняют в процессе проектирования штампов и особенно при их изготовлении и отладке.
ГЛАВА III
РАСКРОЙ МЕТАЛЛА
§ 1. ВИДЫ ПЕРВИЧНЫХ ЗАГОТОВОК
Вид первичных заготовок назначают в зависимости от формы и размеров штампуемой детали, от величины программы выпуска, а также от возможностей поставщика (металлургической или другой промышленности) и от технико-экономических показателей. Наиболее распространенными видами поставок для листоштамповочного производства являются лист, лента и реже полоса. В последнее время стали применять профильный прокат и гнутые заготовки, значительно упрощающие технологический процесс изготовления ряда деталей прессовых цехов.
Стандартный лист и широкий рулон разделяют (раскраивают) в цехах-потребителях на вторичные заготовки, которым придают формы и размеры, необходимые для непосредственной обработки в штампах. Листовой металл обычно раскраивают на гильотинных ножницах. Широкорулонный металл раскраивают или на отдельные (вторичные) заготовки на участках (линиях), оснащенных специальным оборудованием, или на несколько узких лент на многодисковых ножницах. Последнее целесообразно делать непосредственно на заводах-потребителях, так как у них появляется большая возможность для рационального использования металла, а в металлургической промышленности значительно сокращается сортамент проката.	•
Обычно детали из узких лент (рулонов), как из первичных заготовок, штампуются непосредственно на прессах. В условиях -специализированного производства нередко удается перерабатывать и широкорулонный металл на штамповочном участке (на отдельном прессе или в линии). Такое направление прогрессивно и в дальнейшем получит широкое развитие. Иногда на заводы-потребители поступают готовые вторичные заготовки в виде единичных карт.
При единичных заготовках необходимо обеспечивать удобство загрузки их в штамп и фиксацию, при полосовом и ленточном металле — надежное перемещение в направлении подачи и фиксацию его по шагу.
107
От вида первичной заготовки завйсйт выбор способа удаления, а если нужно, и разделения основных отходов, получающихся при раскрое.
В неменьшей степени форма заготовки влияет на средства механизации, когда в них возникает необходимость. Единичные заготовки, особенно при малых сериях, затрудняют механизацию и автоматизацию процесса. Поэтому всегда целесообразно иметь рулонный металл, при этом легче решаются вопросы универсальности механизмов; и затраты на единицу продукции становятся значительно меньше, чем при отдельных или полосовых заготовках.
§ 2. РА СКРОЙ ПОЛОСЫ (ЛЕНТЫ)
Рациональные методы раскроя известны из’технической литературы и заводской практики ([6], [12], [19] и др.). Поэтому рассмотрим только некоторые частные вопросы, относящиеся к конструированию штампов.
Для экономии металла штампуемые контуры размещают в полосе (ленте) тесно друг к другу.
Рис. 58. Пример рационального раскроя полосы при асимметричных контурах
Наклон или поворот простых контуров (круга, квадрата, прямоугольника и др.) относительно оси полосы не дает дополнительной экономии. Однако при сложных контурах к этому прибегают довольно часто.
Одним из рациональных способов раскроя полосы при асимметричных контурах является раскрой с поворотом полосы на 180°. Здесь возможны два варианта: чередующийся поворот контура (рис. 58, а) и поворот на 180° одного ряда контуров относительно другого (рис. 58, б). На рис. 58 цифрами I и II обозначены вырубаемые контуры соответственно до и после поворота полосы.
Если поставлено условие, что металл может продвигаться только в одну сторону (без поворота), то для осуществления указанных схем раскроя необходимо иметь несколько одинаковых инструментов, расположенных под углом 180° относительно друг 108
друга. Но чаще встречаются штампы с однорядным инструментом. Поэтому полоса (лента) пропускается через штампы дважды — с поворотом ее на 180°. В этом случае целесообразен раскрой,
Рис. 59. Пример двухрядного раскроя с расположением контуров под углом к оси полосы (ленты)
показанный на рис. 58, б. Его преимущество в том, что после штамповки первого ряда сохраняется достаточная прямолинейность и жесткость полосы благодаря широкому краю А. Это облегчает процесс штамповки после поворота.
t . Неправильно
Схема раскроя, показанная на рис. 58, а, вызывает серпо-видность полосы при ее штамповке, что усложняет эксплуатацию штампа.
Больший прогиб наблюдает-
Рис. 60. Схемы раскроя полосы (ленты) с различным размещением одной и той же детали
ся при увеличении толщины металла. Поэтому при толщине металла свыше б мм не рекомендуется применять поворот полосы даже иногда в ущерб экономии металла.
Рациональный раскрой ме-
талла получается также при
удачном размещении деталей под углом к оси полосы. Примером может быть экономичный рас-
крой полосы при двухрядной штамповке пластины цепи с применением шагового ножа (рис. 59). При разработке схемы раскроя следует стремиться к экономии
металла и к созданию условий для удобной эксплуатации штамповой оснастки.
Например, две схемы раскроя полосы, приведенные на рис. 60, одинаковы с точки’зрения расхода металла. Однако при первой схеме (рис. 60, а) затрудняется фиксация полосы во время продвижения ее справа налево (имеется в виду работа с упором). Нетрудно убедиться, что возможно заклинивание металла. Кроме того, усложняется расчет координат упора и появляется большой
109
металла при первом ударе. Поэтому рациональнее располагать контуры по второй схеме (рис. 60, б), где сторона К удобна для упора.
Следовательно, правильным и рациональным является раскрой, который способствует экономии металла и созданию более доступной для эксплуатации оснастки.
$ 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРЕМЫЧКИ
На относительный показатель расхода металла (обычно выражаемый в процентах) существенно влияет величина технологических перемычек между
Рис, 61, Примеры безотходной штамповки
деталями и по краям полосы.
Ширину или длину детали в сумме с размером а перемычки называют шагом подачи t (см. рис. 60). Предельно коротким шагом между соседними вырубками считают номинальный размер В детали в направлении подачи. Такой шаг подачи может быть только при безотходной штамповке деталей (рис. 61).
Во всех других случаях между деталями и по краям заготовки остаются перемычки, которые должны обладать достаточной механической прочностью, не допускающей разрыва или выворачивания их в процессе деформирования при вырубке. Поэтому для более прочного металла требуются перемычки меньшей ширины.
С- увеличением толщины металла ширина перемычек увеличивается незначительно. Удлинение перемычки уменьшает ее прочность.
Эти два параметра являются основными для построения перемычек. Однако еще имеются факторы эксплуатационного характера, которые косвенно влияют на размеры перемычек. Например, условия для устойчивости перемычки неодинаковы при свободной вырубке и при вырубке с прижимом металла.
Притупление режущих кромок способствует разрушению и выворачиванию перемычек. Разность высот режущих кромок также отрицательно влияет на устойчивость перемычек. Поэтому действующие нормативы на размеры перемычек построены в основ-ном по опытным данным, которые периодически корректируются.
В табл. 28 приведены ориентировочные размеры перемычек при однорядном раскрое полосы. Размеры перемычек для металлов толщиной менее 1,5 мм даны с учетом его прочности. При более толстых металлах их твердость существенно не влияет на размеры перемычек. Приведенные размеры перемычек могут быть ио
00 со со со	Ю о •* «ч со со	О to «ч тН СО	юоюо *	*	«4 CO th TF ю -
со оо	О tO	to О	О Ю О Ю
со см	со" см	со" со	co co th
СО 00	О to	too	о to о io
СО СМ	СО см	со со"	CO CO tF tF
00 со	to О	О to	to о to* о
см см"	см см"	со см	CM co co" th"
00 СО	ю о	О to	О to о
см см"	см см .	со" см	CM co co" Th
со оо	о со	to о	CM to О Ю
СМ	СМ 1	см см"	CM cm" co co
СО 00	О СО	tO о	to oq о to
03	03	см см"	cm cm" co" cd
оо со	Ю	О to	O CM to о
^Ч т“Ч		СМ	см см" см" cd
юо	СО 00	Юг со	00 О CO 00
СМ СМ	СМ	см" см"	cm co" cd cd
о ю	00 tF	О 00	CM to 00 CM
03 ,“ч	w-Ч 1—Ч	СМ 1	cm cm cm cd
см г-	О Ю	см о	tO 00 о Ю
03 '	оз	см см"	см см cd cd
Ь; 03	to см	Ь- 1О	о co to о
1—Ч 1—Ч	1—Ч 1*-Ч	Т“Ч ^—Ч	см см см cd
о ю	ь- со	Ог~-	CM to r-. CM
см"	з-Ч 1—Ч	см *-<	cm cm cm cd
io о	СМ О	Ю 03	N О CNN
	w-Ч т—Ч	^Ч т—Ч	CM cm cm"
00 см	to —	00 Ю	О CO to о
э—Ч э—1	•Н г—Ч	»“Ч Г—Ч	см cm cm" cd
СО 00	О Г"-	СОгО	to 00 О to
U о	—< о	^-Ч г—Ч	—< cm" cm"
Ю Ю СМ СМ V/A	to to CM CM V/A	to to CM CM V/A 	Для всех штампуемых металлов
1О	О	to	binoo
o'	»-ч	^4	см" см cd'd
см	tO	о	to о to о
о*	О	v—4	’ см см cd
ш
s 2
к
Свыше 200	л	Ю О LO О ID о о о о о О iDCDCDt^-t^-OO^OICOTr
	<3	оюоюоюооооо tnmocDSoooo^wco
' 100—200 		л	ошоюооооооо ЮЮОСВГ^ОООО^СЧСО
	<3	LOcDlDOlDlDiDiDlDlDlO TfLOLOCDCDt^OOOO^OJ
50—100	45	Ю О Ю О Ю Ю Ю ю Ю ю Ю TflDiDCDCDt^-OOOO^CN
	<3	оюошооооооо Tf^fimmcDt>-oocr)0’—<сч
До 50		оюоюооооооо тГтГЮЮСОГ^-ОООО’-< сч
	<3	Ю	О	Ю	О	LD	О	О	О О	О	О •ч	*	е<.	е<.	*	л	»ч	«ь	*ч	«ч CO^fTflDlDCDt^OOaiO’-^
00
00
CM
2 io
10 - я
cm Я
- Д ~ я
П
U3
Я
Я
cd
3 m
<3
00
CD
см
Я 4 cd ffl
я •>»
Ч fct 2 §4 5g >.о I ss$
з ® S10
CD СМ |v/ « Я з ъ
0)
S PQ Й о СО нч л •>
CD 4
Я «
CD
3 s
Я
CM
£-а£ g«2
											«Як	
	CN	00	СО	°0	CO	CO	co	co	CO	CO	Л ан CD О	ч 4
со	тГ	”Ф	id’	ID	CD	t4*-.	od	cd	о	‘II	« CD 2 о Л Я	CD 3 Я
о.	LD	О	ID	О	ID	ID	ID	ID	ID	ID	ата 3 я‘ о о	Я я
”ф	тГ	ID	ID	CD	CD		od	cd	o'	r-4		я я
2 S
я
Ю
io
о
<3
«
<3
ID
CO*
id о id о
•Ч	«Ч	«Ч	«Ч
тГ ID ID CD
о
4 о к
Г- СО 00 со
co
co
Ю
Ю
00	СО	со	со	со	со	со
Ю	CD	b-	00	О>	о
1D ID
Ю О ID CD
00
00
id co
юоюююююю ^lDiDCDt"-0000
N s
о
я
«
7
X
CD
X
s
CD
4
s  s
Ю
00
ID CD
00
E s
3
CD S
co
co
co
co
ID
S о
о . а о ° о Я « о
« (D С Н
О
я я •
3
я ч
CD 2 CO я

я я
« 2 о я к «
* 2 я м
<^s
2 s й> я я S10. \о за" во® W CD Я SJ а 5
я
« CD 4 CO
CD
я я я co
CD s я
Я
CD
3 о р» *
« о я я
CD
<D Я
4 О
CD
и о ч
ая 3 л я £ Н
м Я Я s а*5 К »
1 ч
С ;
а <м _
Я to
112
значительно, уменьшены. Практика показала, что для большинства металлов при обычной штамповке допускается ширина перемычек
— h —А ^min ”mln 2 9
при чистовой вырубке без обжима заготовки клиновидным ребром и при штамповке с запрессовкой деталей в ленту (полосу)
wmln umln з °*
Однако для этого необходимы условия, близкие к идеальным, т. е. точная ширина полосы (ленты), всегда острый инструмент, автоматическая подача и постоянный прижим полосы, а также другие не всегда выполнимые требования. Приме-
5)
Рис. 62. Примеры раскроя полосы с применением шагового ножа: 1 — неподвижный упор; 2 — прижим; 3 — подвижный упор
некие (в процессе чистовой вырубки) дополнительного обжима металла клиновидным ребром вдоль периметра вырубаемого контура требует выполнения перемычек значительно больших размеров [19], [22].
При многорядной штамповке ширина перемычек может быть в 4—5 раз меньше ширины, приведенной в табл. 28. Это прежде всего относится к междурядьям (см. размер а' на рис. 62, б). Такое уменьшение возможно благодаря тому, что при многорядном раскрое число перемычек в поперечном направлении ленты (полосы) возрастает пропорционально числу рядов. Соответственно, их общая прочность становится большей.
Рассмотренные рекомендации по расположению вырубаемых контуров в ленте (полосе) возможны только при специальной планировке пуансонов и матриц с приемлемыми расстояниями между рабочими позициями (см. рис. 62, б; 63; 64), которые создают нормальные условия для изготовления деталей и обеспечи-
8 Г- Д. Скворцов	П8
вают надежную стойкость пуансонов и матриц. При штамповке с шаговым ножом (рис. 62, а), когда осуществляется точная калибровка полосы по ширине, можно применять перемычки, размер которых составляет 0,5—0,8 значений размеров, приведенных в табл. 28. Однако из этого не следует, что при штамповке с шаговым ножом снижается расход металла. Напротив, при прямоугольном ноже с жестким упором ширина полосы увеличивается за счет припуска С. Значения припуска С прйнимают равными толщине 5 штампуемого металла. При штамповке с шаговым ножом ширину перемычек Ь' на выходе (рис. 62, а) принимают равной 0,75b (см. таблицу 28).
Для ряда распространенных схем раскроя при специальном фасонном ноже и подвижном упоре (рис. 62, б) припуск С не нужен. Такой нож можно применять для круглых, овальных, закругленных и со срезанными углами деталей.
£ 4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ РАСКРОЯ
Изложенное выше касалось общих элементарных вопросов раскроя ленточного или полосового металла. Между тем известно много специальных приемов штамповки, относящихся главным образом к мелким деталям, например последовательная штамповка с применением всех видов деформирования металла — разделительных и формообразующих. Так, для изготовления шовных втулок методом последовательного сгибания применяют несколько схем раскроя (см. рис. 16).
При последовательной штамповке всевозможных П-образных деталей или типа уголков может быть большое число частных схем раскроя в зависимости от конструкции конкретных деталей. Одна’из таких схем приведена на рис. 15.
Специальные схемы раскроя в основном создают технологи и конструкторы в процессе разработки технологии и проектирования штампов. Но есть и такие изделия, которые представляют собой как бы заранее раскроенные тонколистовые заготовки, например цельнометаллические сетки, всевозможные . цельнометаллические фильтры, перфррированная лента и др. В этом случае приходится составлять не схему раскроя металла, а схему размещения пуансонов и матриц.
Например, составим основные схемы размещения пуансонов при штамповке наиболее распространенного и стандартного из этой группы вида изделия — перфорированной сетки (дырчатки) с отверстиями, расположенными в шахматном порядке.
Специфика раскроя сетки для начальной стадии штамповки заключается в умении разместить ряды пробиваемых отверстий на некотором расстоянии друг от друга. Это вызвано тем, что у большинства сеток отверстия расположены близко друг к другу, и установка пуансонов в такой скученности практически невозможна.
114
Когда шаг сетки С больше 5 мм (рис. 63, а, б) рекомендуется пуансоны располагать в два ряда /и 2. В первом ряду устанавливают на один пуансон больше, чем во втором. Расстояние а между пуансонами первого и второго рядов должно быть равно нечетному числу полушагов сетки -у» т. е. , -у-, -у- и т. д. в зависимости от конкретных условий.
Рис. 63. Схема раскроя перфорированной сетки с расстояниями между соседними отверстиями С^5 мм (1—упор)
В общем виде
а = МС±^г,	(28)
где С — шаг сетки (расстояние между соседними отверстиями) в продольном направлении, мм; М — целые числа 1, 2, 3. . .
Для практики достаточно, если М 5. Однако сетка будет правильной при любом целом числе М и, следовательно, формула (28) справедлива для всех его значений. В данном случае шаг подачи t равен шагу сетки С. Расстояние Л между отверстиями, расположенными на одной линии в направлении, перпендикулярном движению ленты, достаточно для размещения пуансонов. Поэтому не требуется никаких дополнительных разбивок.
При шаге сетки С меньше 5 мм рассмотренная схема размещения пуансонов оказывается непригодной. В этом случае необходимо увеличивать шаг подачи t кратно расстоянию С. Это позволяет ввести несколько дополнительных рядов пуансонов. Число четных или нечетных рядов пуансонов должно быть равно отно-t шению —. с
Если обозначить шаг подачи ленты t через пС, то потребуется п рядов пуансонов для пробивки четной группы отверстий и п рядов для пробивки нечетной.
8*	115
с
1ботб. №1
5)
•Ь
а -----►
16опв. №2
7
ф.ф-.ф

фФФ ф ф♦Ф Ф ) ф ф ф фф ф ф ф ф
Уффффффф ффффффф
а
b
&)
Рис. 64. Схема размещения рабочих позиций при последовательной штамповке перфорированной сетки с расстоянием между отверстиями С <5 мм
116
Расстояние b (рис. 64) между пуансонами одного (четного или нечетного) ряда по направлению подачи ленты должно быть кратным шагу С сетки. В то же время оно должно отвечать условию b > t.
В общем виде расстояние составляет b = Kt + С.
После подстановки значения / получим
b = С (Кп + 1),	(29)
где К — любое целое число: 1, 2, 3 и т. д.; п — любое четное число: 2, 4, 6 и т. д.
Опыт показал, что для большинства сеток не следует увеличивать шаг подачи в штампах более чем в 2 раза, т. е. достаточно, если п = 2. Тогда формула (29) примет вид
b = С (2К + 1).	(29а)
Ближайшими расстояниями b между пуансонами будут следующие:
К,................................ 1	2	3	4 и т. д.
Ь . . . .......................... ЗС	5С	7С 9С и т. д.
Таким образом, для расстояния b может быть принято любое нечетное число шагов С сетки кроме единицы. Но, рекомендуется по возможности брать меньшие значения, так как это уменьшает размеры штампа и отход металла в начале и конце штампуемой ленты.
Расстояние а от оси пуансонов поперечного четного ряда до оси пуансонов ближайшего нечетного ряда определяют так же по формуле (28).
С целью равномерного размещения пуансонов рекомендуется значения а принимать в пределах, близких к
Из-за незначительного расстояния А между отверстиями сетки (при равномерной сетке А = С ]/3) разместить пуансоны в один ряд невозможно. В этом случае пуансоны из основного ряда смещают в направлении движения ленты на величину, кратную шагу сетки С. Причем возможны два варианта компоновки основного ряда: в шахматном порядке со смещением пуансонов на величину fx (рис. 64, б) и с последовательным чередованием смещения на величины /х и (рис. 64, в).
Траектории смещения пуансонов из основных рядов (с индек- -сами 1 и 2) показаны стрелками. Обе схемы (рис. 64, б, в) построены по следующим параметрам:
п = 2; К = 4;
b = Kt + С = 4 -2С + С = 9С;
t = nC = 2C-a = ^.
&
117
Таблица 29
К размещению вставных матриц 6 штампах Для перфорированной сетки (рис. 64)
Размеры изделия		Шаг подачи t = 2С					
С	А	а	К	Ь	Л		Число поперечных рядов
1 VA 1 СО ОО	iVA 1 сл сл	7,5С 4,5С	7 4	15С 9С	4С 2С 2С	4С	8 12 8
Примечание. Расстояния между отверстиями приняты, исходя, из минимальных допустимых перемычек в перфорированной сетке.
Дополнительное смещение пуансонов от основных рядов в первой схеме (рис. 64, б) = 2С, во второй схеме (рис. 64, в) = 2С и /а = 4С.
В поперечном направлении четный ряд сетки состоит из восьми отверстий, а нечетный из семи. Число пуансонов удвоено, так как шаг подачи t = 2С. Для пробивки отверстий четных-рядов необходимо иметь 8x2.= 16 пуансонов (на схемах они обозначены ф), для пробивки отверстий нечетных рядов 7 X 2 = 14 пуансонов (они обозначены ®). Таким образом, для получения заданной сетки требуется 30 пуансонов.
Целесообразно пуансоны смещать из основных рядов на величины h и /2 при С > 3, когда b 9С, и при С < 3, когда b 15С. При этом можно применять вставные матрицы. Соответствующие конкретные рекомендации приведены в табл. 29.
Увеличенный шаг подачи облегчает установку и крепление пуансонов и способствует росту производительности труда. Способ подачи ленты предпочтителен автоматический, так как он обеспечивает одновременно и высокую точность и максимально возможную производительность (для данного оборудования).
При отсутствии автоматической подачи рекомендуется ставить шаговые ножи, что должно предусматриваться в раскрое. Для узкой ленты (=с200 мм) достаточно одного ножа, для широкой (>200 мм) необходимы два ножа. Ножи в направлении подачи ленты устанавливают произвольно, но целесообразнее их оси совмещать с осями отверстий. Причем, если на краю сетки допускаются неполные отверстия, то ножи следует размещать после первого ряда пуансонов, как это показано на рис. 63, а. Если же на краю сетки (с торца) не допускаются неполные отверстия, то ножи устанавливают перед пуансонами первого ряда (см. рис. 63, б).
Приведенные примеры раскроя тонколистового металла охватывают только незначительную часть возможных вариантов. Однако они помогают находить правильные решения при других аналогичных условиях.
118
Раздел второй	,
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШТАМПАХ
ГЛАВА I
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ШТАМПОВ
он может состоять из множества
Рис. 65. Простейшие штампы
§ 1. ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ШТАМПОВ
/ Штамп — это основной инструмент, с помощью которого изго-/товляют изделия (или заготовки) методом давления. Штамп яв-I ляется сложным инструментом, / деталей и узлов различного на-/ значения. Основные и обязатель-I ные элементы каждого штампа — это его рабочие части: матрица (матрицы) и пуансон (пуансоны), которые непосредственно воз-i действуют на заготовку, преоб-\ разуя ее в необходимо заданную •уформу.) В элементарном виде штамп можно представить как сочетание двух взаимно спаренных рабочих частей: матрицы и пуансона. Например, чтобы получить из круглой листовой заготовки тарелку, приведенную на рис. 65, а, достаточно иметь комплект рабочих деталей, состоящий из пуансона 1 и матрицы 2 (рис. 65, б). Однако с таким простым конструктивным исполнением штампы встречаются редко.
Для нормальных условий работы штампа необходимо обеспечивать взаимное направление одной рабочей части относительно другой.
Взаимное совпадение рабочих частей относительно простого формообразующего штампа в процессе работы допускается обеспечивать только направляющими ползуна пресса. Но технически не оправдано на универсальном прессовом оборудовании эксплуатировать разделительный штамп, не оснащенный специальными направляющими.
119
Наиболее простым конструктивным исполнением является разделительный штамп с жестким съемником 1, который одновременно служит направлением для пуансона 2 (рис. 65, в). Однако в современном листоштамповочном производстве широко распространены штампы с направляющими колонками, обеспечивающими в процессе работы высокоточное совпадение инструментов.
Каждый штамп должен иметь элементы фиксации для обрабатываемых заготовок, например направляющие и при необходимости шаговые упоры для ленты или полосы, фиксаторы для штучных заготовок. В зависимости от назначения штамп необходимо оснащать механизмами для удаления готовых деталей (полуфабрикатов) и отходов, прижимами, съемниками, ограждениями по обеспечению безопасности в работе и другими неотъемлемыми элементами конструкций.
$ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ШТАМПОВ
ПО КОНСТРУКТИВНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМУ ПРИЗНАКУ
Индивидуальный штамп со своим блоком и с полной комплектацией, необходимой для ведения заданного процесса принято условно называть инструментальным. Он, обычно, предназначен для штамповки конкретной детали (или группы конкретных деталей). Заменять штампуемые детали другими нельзя.
Штампы, не имеющие индивидуального блока, без которого они самостоятельно работать не могут, называют переналаживаемыми. В этом случае изготовляют универсальный блок, за которым закрепляют большую группу пакетов штампов (сменных наладок), предназначенных для штамповки различных деталей. К этим штампам относят и универсально-переналаживаемые, в них периодически заменяют отдельные рабочие и вспомогательные детали.
В штампе можно обрабатывать или всю деталь сразу за один технологический процесс, или поэлементно — с расчленением процесса на несколько этапов обработки. В зависимости от требований производства и от степени оснащенности оборудования штампы (независимо от классификационной группы) могут выполнять только чисто штамповочные функции (разделительные, формообразующие и др.) или иметь дополнительные устройства для автоматического перемещения исходного металла (заготовки), удаления • готовых изделий, и для других каких-либо операций.
Как и всякая оснастка, штампы могут быть или унифицированными, состоящими из стандартизованных деталей и узлов, или оригинальными с новыми элементами и кинематическими схемами, отличающимися от общеизвестных. В специализированном производстве (и прежде всего при массовом выпуске) имеются условия для проектирования полностью стандартизованных штампов, состоящих целиком из унифицированных деталей и узлов. Надежность этих штампов обычно выше оригинальных, так как их работа проверяется на протяжении длительной эксплуатации.
120
!. Штампы, как изделие инструментального производства, подразделяют на мелкие (масса 30—150 кг), средние (до 1500 кг), крупные (до 8000 кг) и особо крупные (свыше 8000 кг). Штампы по этому признаку делят также в системе организации хранения, статистико-экономического учета, транспортировки, ремонта и эксплуатации штампов.
Рис. 66. Вырубной штамп с направляющими колонками
Кроме приведенных, известны и другие частные признаки, характеризующие штамп с выделением какой-либо его особенности. Например, штампы с рабочими частями из пластмассы или из твердого сплава соответственно называют «пластмассовые», и «твердосплавные»; штампы, предназначенные для штамповки деталей кузова (автомобиля или другой машины), называют «кузовные» (по служебному признаку) и др.
Заметим, что классификация штампов по частным признакам не является основной. По мнению автора, в официальных документах не должно быть такой классификации. Однако, это не исключает применения в технической литературе^подобных названий штампов, но с более точной формулировкой, например «штампы
121
с применением твердых сплавов», «штампы для штамповки крупных облицовочных деталей» и др.
При конструировании целесообразно подразделять штампы на простые и сложные. К первым относятся штампы, выполняющие элементарные операции, без каких-либо дополнительных средств
Рис. 67. Сложный штамп
механизации и автоматизации, например штамп для вырубки прямоугольной детали (рис. 66). В таком штампе полоса (лента) продвигается оператором или автоматическим устройством, кинематически не связанным со штампом. Вырубленная деталь падает «напровал»). Таким образом, штамп совершает только вырубку.
Основой всякого штампа является несущий блок, состоящий из нижней и верхней плит 1 и 4, направляющих элементов (колонок 2, втулокЗ) и хвостовика5(если пресс с хвостовым креплением). 122
I
К блоку монтируют рабочие и вспомогательные детали. Рабочими деталями являются матрица 7 и пуансон 6 вспомогательными деталями — съемник 9, державка 8, упор 10, крепежные и другие детали.
С помощью вспомогательных деталей осуществляются крепление и фиксация рабочих частей штампа, фиксация заготовок (полуфабрикатов), съем отходов и готовой детали, а также другие функции.
По степени сложности оснастки не всегда можно правильно определить характер производства. Например, несложные штампы целесообразно иметь при мелкосерийном производстве и также при крупносерийном. Особенно это рационально для специализированного производства, когда оборудование оснащают всевозможными средствами механизации и автоматизации. Следовательно, при всех видах производства целесообразно упрощать штампы, превращая их в быстро переналаживаемый инструмент.
Сложные штампы в отличие от простых могут быть многооперационными. Большинство из них оснащают вспомогательными устройствами для автоматическог.о перемещения исходного металла, различными клиновыми и рычажными механизмами для транспортировки полуфабрикатов или выполнения технологических операций. Примером может быть штамп, приведенный на рис. 67.
Штамп предназначен для пробивки, формовки и вырубки пластины по контуру. Исходным материалом является лента. В процессе работы она перемещается автоматически от роликоклинового механизма, подвижную каретку 1 приводит в движение клин 2 и пружина 6. Штампуемая деталь после вырубки остается в матрице, откуда удаляется толкателем пресса. При падении она улавливается маятниковым сбрасывателем5 и выносится из рабочей зоны. Маятник вращается вокруг вертикальной оси 4. При подъеме ползуна на него воздействует пружина 3, а при опускании — клин, закрепленный в верхней плите.
Таким образом, штамп приведенный на рис. 67, кроме технологической операции, выполняет другие вспомогательные функции, в результате чего переходит в категорию сложных штампов.
$ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ШТАМПОВ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕ СКОМ У ПРИЗНА КУ
Основным признаком, по которому различают штампы, является их технологическое назначение. Штамповочные операции делят на четыре основных вида: разделительные, формоизменяющие, сборочные и комбинированные. Каждый вид включает ряд операций, отличающихся друг от друга.
Название штампа должно быть коротким, характеризующим выполняемый процесс. Например, штамп, предназначенный для вырубки контура детали, наиболее целесообразно называть выруб
123
ным. К названию штампа, предназначенного для таких операций, как завивка, закатка, клеймение и др. следует добавлять слово «для», например штамп для закатки и т. д.
При многооперационной штамповке неизбежно повторение названий оснастки. Например, получить глубокий стакан невозможно за одну вытяжку, так как это связано с допускаемой степенью деформации металла. Поэтому в системе учета технической документации, чтобы отличить один вытяжной штамп от другого, необходимо указывать порядковый номер перехода вытяжки. Для этого лучше применять римские цифры: штамп вытяжной (I переход), штамп вытяжной (II переход) и т. д. Аналогично поступают и при других технологических операциях.
По принципу действия штампы, выполняющие одновременно несколько элементарных операций (комбинированные), делят на совмещенные и последовательные; по конструктивному признаку — на многоручьевые, полуавтоматы, автоматы и многопозиционные автоматы.
Штампы совмещенного действия предназначены для одновременного выполнения нескольких различных элементарных операций за один ход пресса в одном рабочем ручье (со ступенчатой обработкой в направлении движения рабочих частей). Классическими примерами могут быть штампы, выполняющие одновременно следующие операции: вырубку детали по контуру и пробивку отверстий, обрезку с пробивкой, вырубку заготовки с вытяжкой, отрезку с гибкой и т. д.
 На практике часто термин совмещенный заменяют близким по смыслу термином комбинированный, что в принципе не нарушает существа, однако вносит путаницу в классификацию. Поэтому рекомендуется строго придерживаться единого термина — совмещенный.
Штампы последовательного действия предназначены для выполнения нескольких операций за несколько ходов пресса с перемещением детали (заготовки) от одного рабочего ручья к другому (в направлении противоположном движению ползуна пресса). При этом возможны любые сочетания элементарных технологических операций.
Обобщающие названия (совмещенный и последовательный) не раскрывают конкретных процессов). Последнее можно установить только после тщательного рассмотрения чертежа,. Поэтому при сложных конструкциях целесообразно уточнять название штампов. Например, в чертеже сложного штампа при совмещении трех операций: вырубки, вытяжки и формовки рекомендуется все перечисленные операции указать в скобках после основного названия: штамп совмещенный (вырубка, вытяжка и формовка).
Особую группу представляют штампы последовательного действия многоэтажные, в которых на каждом этаже возможно выполнение однооперационной или совмещенной штамповки с перемещением заготовок от одного рабочего ручья к другому. Таким 124
образом, не исключено сочетание совмещенной с последовательной штамповкой. Аналогичное сочетание возможно в случае, если несколько штампов различной сложности смонтированы на одной плите и сблокированы между собой единым транспортным механизмом. Очевидно, как к первым, так и ко вторым ближе подходит название — штампы последовательные.
В современном штамповочном производстве число штампов, выполняющих только элементарные операции: вырубку, гибку, формовку, вытяжку и другие, становится все меньше и меньше. Например, большинство операций гибки сопровождается чеканкой или по всей поверхности детали, или по некоторой ее части, однако штампы называют не совмещенными, а гибочными. Это объясняется тем, что чеканка является в данном случае не основной технологической операцией, а сопутствующей, вызванной конструктивными соображениями.
То же самое можно наблюдать при так называемой сложной гибке, которая сопровождается вытяжкой, но без складкодержа-телей. Основной процесс — гибка, поэтому и штамп, выполняющий сложную гибку, должен быть назван гибочным. Аналогичные примеры можно найти и при вытяжке, формовке и отбортовке.
Если же в чертеже детали даны особые требования к выполнению какой-либо поверхности, к радиусу и т. д., то чеканка будет уже не сопутствующей вспомогательной операцией, а заведомо предусмотренной чертежом и технологией. В этом случае штампы, выполняющие гибку, вытяжку, формовку, отбортовку вместе с чеканкой, необходимо называть совмещенными.
При конструировании штампов встречаются и несколько иные сочетания операций, когда также основной является одна какая-либо операция, а другие вспомогательными. Например, при формовке или вытяжке требуется одновременно пробить в детали технологические отверстия. Несмотря на то, что выполняются две различные элементарные операции, все же часто таким штампам присваивают название однооперационных: формовочные, вытяжные и т. д. Однако такое невнимание к вспомогательным операциям необоснованно. Поэтому более правильно подобные штампы называть совмещенными.
Название штамп-автомат присваивают в том случае, когда в штампе выполняется весь комплекс операций для данной детали, включая автоматическое перемещение металла (заготовок), а а также механизированное удаление готовых деталей и отходов. Работа осуществляется на автоматическом режиме.
Многопозиционный штамп-автомат состоит из переналаживаемых штампов, объединенных в один блок с единым управлением. Такой блок представляет собой как бы небольшую автоматическую линию, компактно размещенную внутри пресса. Передача полуфабрикатов от штампа к штампу осуществляется специальными механизмами. Работа всех штампов сблокирована.
125
Таблица 30
126
Неправильно присваивать сложному штампу название автомат, опуская основной термин штамп. Термин автомат не расшифровывает технологической сущности устройства, поэтому название его следует строить по схеме; штамп-автомат для дет. №.. . Еще лучше, если будет указано название штампуемой детали, например «штамп-автомат для пряжки (дет. №. . .)».
Многоручьевым штампам целесообразно давать сдвоенные (комбинированные) названия. Основным признаком, отличающим эти штампы от других, является наличие нескольких рабочих по
Продолжение табл. 30
127
зиций (ручьев), в которых осуществляются самостоятельные технологические операции. Поэтому название штампа должно содержать число ручьев, начиная с двух (двухручьевой, трехручьевой и т. д. или двухпозиционный, трехпозиционный ит. д.), и названия технологических операций, выполняемых в данных ручьях. Например, штамп, в котором первой операцией является пробивка отверстий, а второй — гибка, следует назвать так: штамп двухручьевой (для пробивки и гибки). Смысл не изменится, если переставить слова: «штамп для пробивки и гибки (двухручьевой)». Но неверно называть этот штамп совмещенным, так как заготовка транспортируется из ручья в ручей.
При ручной передаче детали число ручьев обычно не превышает 3. Поэтому не возникает затруднений в расшифровке технологических операций.
Если число операций больше 3, то их перечисление удлиняет название. В этом случае технологические признаки опускают. При механизированной передаче заготовки из ручья в ручей много-ручьевый штамп превращается в многопозиционный автомат.
В табл. 30 приведены наиболее распространенные названия штампов, применяемых в листоштамповочном производстве.
Детали штампов удобно классифицировать по назначению (с подразделением на рабочие и вспомогательные детали) и невозможно дать единую классификацию для всех деталей по конструктивному признаку, так как штампы непрерывно изменяются.
При специализированном, массовом производстве штамповая оснастка может полностью состоять из стандартных деталей. При частой замене изделий не удается добиться стопроцентной нормализации и стандартизации деталей. Однако во многих штампах можно использовать значительное число стандартных деталей.
Легко поддаются стандартизации блоки штампов и особенно их детали, из рабочих деталей — круглые пуансоны и матрицы, а также частично квадратные и овальные. Кроме того, возможна стандартизация некоторых форм секций и фасонных матриц.
К стандартным вспомогательным деталям прежде всего относятся державки, упоры, фиксаторы, прижимы, буферные шпильки; специальные (ступенчатые) винты, пружины и другие.
С развитием листоштамповочного производства стала возможна стандартизация целых узлов различных автоматических механизмов.

X,.
ГЛАВА II
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ШТАМПАМ
§ 1. КОМПАКТНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ И УДОБСТВО в работе
'• Л Рассматривать конструкцию штампа как нечто оторванное от /' технологии и оборудования нельзя. Проектирование штампа необходимо осуществлять прежде всего в соответствии с предусмотренным технологическим процессом. Конструкция штампа должна обеспечивать заданную производительность труда и высокое качество детали. Эти два требования одновременно определяют сложность и стоимость конструкции. Последнее также зависит от заданной точности изделия. Чем выше точность, тем дороже штамп. Но во всех случаях в задачу проектанта входит снижение стоимости конструкции как при использовании инженерного труда, так и при изготовлении ее в металле. Поэтому в процессе конструирования штамповой оснастки необходимо стремиться к малой металлоемкости, максимальному использованию стандартных деталей и узлов, а также к возможному упрощению. J
Профессия оператора-штамповщика является бдной из опасных в машиностроении, поэтому к конструкции штампа предъявляют особые требования по обеспечению техники безопасности.
Необходимо, чтобы опасные зоны штампов не были доступны для рук оператора. В одних случаях это достигается введением ; защитных устройств, а в других — за счет средств механизации. Одновременно решаются вопросы удобства работы конструкции. Я	Но удобства и безопасность необходимы не только для операторов,
h	Они также нужны изготовителям, транспортникам и наладчикам
р	штампов.
Конструкция должна обеспечивать транспортировку штампа Н	и его отдельных тяжелых деталей с учетом использования меж-
I 	цеховых и внутрицеховых подъемно-транспортных средств. Рабо-
L чий не должен поднимать груз более 25 кг.
р. Для удобства изготовления, кроме технологичности деталей, t необходимо обеспечивать технологичность сборки, а также возможность заточки, восстановления рабочих частей в процессе эксплуатации.
j^-^Конструкция штампа должна обеспечивать тщательную под-. ] гонку его к оборудованию, а также удобное и надежное крепление
9 Г, Д. Скворцов	129
штампа. Последнее необходимо выполнять с учетом особенностей оборудования, массы штампа и возникаемых отрывных усилий.
В заключение отметим, что штамп, как и всякая конструкция, должен отвечать требованиям технической эстетики. Удобно и приятно работать, если оборудование и оснастка имеют хорошую внешнюю форму, без излишних нагромождений, с компактным исполнением деталей и узлов. Всегда можно сочетать прочность с малой металлоемкостью и удобной формой конструкции.
$ 2. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
При конструировании различных машин, приборов, оснастки всегда стремятся к созданию таких деталей и узлов, которые наиболее полно и целесообразно решают поставленные перед ними производственные задачи и наиболее удобны в изготовлении. Штампы также должны состоять из технологичных деталей, не вызывающих особых трудностей при изготовлении и эксплуатации.
Весь комплекс вопросов, связанных с технологичностью деталей штампов, изложить невозможно, поэтому обратим внимание только на некоторые, основные вопросы, отражающие специфику штампов. Например, немаловажное значение имеют методы посадки инструмента в державки, плиты и способы крепления его. При выборе метода посадки стремятся к тому, чтобы посадочные места были простой формы, легко обрабатывались и измерялись обычным универсальным инструментом.
Наиболее целесообразна посадка по цилиндру. Цилиндрический стержень и отверстие (гнездо) легко измерять универсальным инструментом. Взаимная пригонка спариваемых деталей или совсем исключает ручной труд или требует незначительной затраты времени (например, развертывание).
Однако не всегда можно применять посадку по цилиндру. Иногда приходится прибегать к пригонке более сложных контуров. В этом случае при всем разнообразии форм рабочих деталей штампов следует выполнять посадочные места пуансона с легко измеряемым контуром. Например, посадочные места у пуансонов с рабочими профилями (в поперечном сечении), приведенными на рис. 68, а и б, можно всегда выполнить на участке I в виде цилиндра (рис. 68, а) или прямоугольника (рис. 68, б). Это упрощает обработку, а также измерение окна державки и пуансона в зоне посадки.
При выборе более технологичной формы поперечного сечения посадочного места пуансона рекомендуется руководствоваться следующими положениями.
При отношении -j-	2 и наибольшем размере контура а до
15 мм целесообразна круглая форма (рис. 68). При отношении
< 1,3-s-1,5 и размере а = 15-гЗО мм также желательна круг-130
лая форма. Когда размер а > 30 мм, необходимость в применении круглой формы определяют индивидуально. Врезка по овалу, эллипсу и другим трудноизмеряемым контурам не рекомендуется.
Независимо от того, какую форму посадочного места применяют: круглую или прямоугольную, соответствующие детали необходимо выполнять с переменными сечениями (Л—А, Б—Б и т. д.).
' Посадочную часть обычно строят с целыми размерами, удобными для использования нормального режущего и мерительного инструмента.
Рис. 68. Посадочные места упрощенных, форм пуансонов со сложным рабочим контуром
Детали, подвергаемые термообработке или получаемые литьем, следует конструктивно оформлять так, чтобы указанные процессы были легко выполнимы. Рассмотрим некоторые формы термообрабатываемых и литых деталей.
Рабочая деталь штампа (рис. 69) при значительной разнице размеров а и Ь склонна к деформации в процессе термообработки. Поэтому для придания жесткости желательно выполнять ее с фланцем (рис. 69).
Способ крепления детали зависит от размеров фланца: при малых размерах крепят посадкой в державку, при больщих — непосредственно к плите. Размеры С и А фланца в обоих случаях следует назначать минимальными. При этом экономится легированная сталь и уменьшается разница между массами соседних участков, что облегчает термообработку.
Выравнивание массы в различных сечениях также необходимо для деталей, получаемых литьем, особенно для больших деталей. Рабочие проемы, окна, выступы придают им значительную разно-стенность. Чтобы уменьшить ее, делают карманы, которые одновре- ’ менно снижают массу деталей. Карманы в литых деталях могут
9*	131
предназначаться также и для обеспечения доступа к крепежным деталям или к инструменту. Во всех случаях лимитирующими элементами являются стенки и переходы между ними.
Задать точно размеры А и Б и т. д. стенок для всех отливок (рис. 70, а) технически невозможно. Необходимо стремиться к тому, чтобы разница между толщинами стенок была минимальной, так
как напряжения, возникающие в отливке, пропорциональны разности толщин стенок. Поэтому, чем больше разница толщины А и Б сопрягаемых стенок, тем больше радиусы закругления R (или фасок под углом 45°).
Рис. 69. Примеры конструкций одной и той же рабочей детали штампа (пуансон—матрицы)
На основании данных ГАЗа, можно приближенно принять радиусы закругления для отливок:
чугунных
6 9
стальных
Полученные результаты необходимо округлять до следующего нормального ряда: 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50. Радиусы закругления или фаски в стальных отливках больше, чем в чугунных, так как напряжения и усадка в стальных отливках выше, чем в чугунных.
Для сокращения объема механической обработки следует максимально уменьшать площади поверхностей, сопрягаемых с другими деталями. В отливках крупногабаритных деталей необходимо получать сквозные и глубокие глухие окна (ниши), а также предусматривать выходы для инструмента, которые не подвергаются механической обработке. Форма этих выходов может быть 132
различной. Однако практика проектирования показывает, что наиболее рациональной является форма выходов, приведенных на рис. 70, б.
Размеры а, b и R всегда могут быть унифицированы. Например, для средних штампов в большинстве приемлемы следующие размеры: а = 20 мм, b = З-т-5 мм, R = 5-^10 мм.
1000
щ
6)
Рис. 70. Примеры рационального выполнения отливок
Объем механической обработки можно сократить также уменьшением высоты поясков Н и Нг в сопрягаемых деталях при условии, если это не ухудшит работы конструкции. Размеры С и I назначают конструктивно в зависимости от толщины литых деталей и условий работы. Минимальный радиус R± принимают равным ' 20—30 мм. Допускается вместо радиуса R г делать фаску под углом 45° с катетом размером Rx.
Поверхности крупных литых деталей, подвергаемые механической обработке, можно выполнять не сплошными, а в виде отдельных приливов в местах установки и крепления рабочих частей, запрессовки втулок,колонок, штифтов и других деталей (рис. 70, в). В этом случае остальная поверхность детали не обрабатывается.
133
Таким образом, в крупногабаритных литых деталях штампов необходимо предусматривать все возможное для упрощения и сокращения механической обработки.
В основных или монтажных плитах часто встречаются несквозные окна, предназначенные для посадки различных деталей штампа (или иногда для других целей). Основным способом их обработки является вертикальное фрезерование. Поэтому углы в проемах следует делать не острыми, а с закруглением, чтобы обеспечить свободный доступ инструмента для обработки всего замкнутого периметра.
Рис. 71. Примеры выполнения несквозных окон в плитах штампа для монтажа рабочих деталей
Если врезаемые детали запроектированы с острыми углами, то в соответствующих окнах предусматривают специальные выходы для инструмента в виде технологических отверстий, канавок или в виде узких прорезей (рис. 71, а). Последнее обычно применяют при небольшой глубине окон с тем, чтобы не вызвать большого ослабления плиты.
Если при врезке деталей допускается делать в углах относительно большие радиусы /?, то фрезерование осуществляется без специальных выходов (рис. 71, б). Предпочтение следует отдавать способам, исключающим сверление отверстий. Однако на практике это не всегда удается.
Глубина фрезерования ограничивается диаметром и длиной рабочей части нормальных торцовых фрез. Иногда несквозное окно невозможно выполнить средствами инструментального цеха.
•В этих случаях деталь разбивают на две части, одну из которых (основную) изготовляют со сквозным окном, а другую — в виде сплошной плиты (рис. 72). Этот метод широко применяют еще и 134
в других целях: когда глубокое несквозное окно невозможно сделать из-за недостаточной толщины несущей плиты или когда необходима специальная обойма (см. рис. J09, а).
Технологичность комплекта деталей, приведенных на рис. 72, выражается в том, что обеспечивается свободный доступ инструмента при обработке окна и появляется возможность легко обра-
ботать дно проема до соответствующего класса чистоты.
Обратим внимание еще на
^*1	некоторые вопросы технологич-
Рис 72/{Рациональный вариант вы-полнен ия несквозного окна в несущей плите разделением ее на две части
ности изготовления рабочих деталей.
В процессе термообработки возможно коробление крупнога-
Рис. 73.^Применение вставных втулок в закаленной детали
баритных стальных деталей. Для устранения этого коробления предусматривают некоторый припуск на шлифование, доводку деталей. Но если деталь имеет точйорасположенные отверстия, то коробление или усадка ее в результате термообработки могут привести к браку. Задача усложняется тем, что в процессе корректировки расстояний между отверстиями изменяется их диаметр (или в общем случае их размер). Такое явление недопустимо для рабочих отверстий и отверстий под фиксаторы. С целью предупреждения брака применяют вставные втулки (рис. 73) или разделывают отверстия после термообработки. Конструктор располагает только первым способом, так как второй зависит от возможностей изготовителя.
Втулки необходимо предусматривать в конструкции рабочей детали при проектировании штампа. Последовательность их изготовления следующая: после термообработки основной (рабочей) детали в ранее разделанные гнезда (обычно несквозные отверстия) впрессовывают заготовки, затем в собранном виде обрабатывают
135
соответствующие отверстия. С помощью нанесения каких-либо знаков фиксируют их положение относительно посадочного гнезда.
Если втулки предназначены для фиксаторов, то их оставляют в гнезде нетермообработанными. Если же втулки выполняют роль матриц, то их вЫпрессовывают и подвергают термообработке, а затем устанавливают на прежнее место. При указанном выше технологическом приеме можно выдерживать расстояния между отверстиями с высокой точностью.
С целью облегчения механической и термической обработки матрицы рекомендуется выполнять секционными (см. рис. 150 и 151, а также работу 122]). Заметим, что здесь имеются ввиду ма-
ц/	б)
Рис. 74. Примеры целесообразного применения секционных матриц при небольших размерах рабочего контура
трицы с большими и малыми размерами рабочего контура. В последнем случае особенно технологически оправдано, когда рабочее окно узкое или с острыми углами, труднодоступное для обработки (рис. 74, а).
Рабочую деталь можно собирать из нескольких элементов с помощью взаимных посадок (с натягом или без натяга). Например, при наличии конуса внутри рабочей полости матрицы 1 целесообразно запрессовывать втулку 2 (рис. 74, б), которая отдельно от основной матрицы 1 легко подвергается механической обработке до и после закалки. Такой метод проектирования упрощает пригонку рабочей поверхности как до закалки, так и после нее. Ручной труд заменяется машинным. Появляется возможность для окончательной обработки использовать профилешлифовальные станки.
При проектировании специальных штампов, особенно больших, часто встречаются конструктивно необходимые детали с нетехнологичной формой. К их числу относятся плоские детали в виде больших рамок или детали пространственной формы (рис. 75, с): прижимы, выталкиватели, сбрасыватели и др. Крупные детали целесообразно получать литьем, а средние и мелкие — ковкой или из проката с последующей механической обработкой.
Выполнение деталей в виде сборных конструкций с помощью сварки в большинстве случаев не рекомендуется. Объясняется это прежде всего тем, что при сварке невозможно получить высокую 136
точность, которая необходима для деталей штампов. Неизбежное коробление сварных деталей вызывает необходимость применения механической обработки, часто неудобной для пространственной детали. Даже простую плоскую рамку, сваренную из нескольких частей, трудно обработать с высокой точностью. Поэтому в ответственных деталях штампа не рекомендуется применять сварку.
Деталь, когда нет возможности получить ее литьем, нередко удается собрать без сварки с помощью винтов и штифтов. Напри-
мер, этот метод применяют при сборке сложных выталкивателей (верхних и нижних), когда их выступающие части не испытывают отрывных нагрузок (рис. 75, б).
Приведенные рекомендации не исключают применения сварки при изготовлении других деталей штампов. Например, различные каркасы для армирования пластмассовых штампов рентабельно выполнять сварными. Иногда применяют сварные конструкции несущих плит, адаптеров, подкладных устройств, точность изготовления которых сравнительно невысокая. Кроме того, сварка незаменима при изготовлении кронштейнов и местном наращивании неответственных- деталей штампов.
В целом конструкцию штампа и отдельные ее узлы необходимо выполнять с учетом соблюдения технологичности сборки. Можно спроектировать хорошую по техническому замыслу конструкцию, но неудобную для сборки и замены отдельных ее деталей.
Всякий штамп состоит из стационарных деталей, не подвергающихся частому демонтажу, и быстросменных или нестойких деталей. К последним необходимо обеспечивать удобный доступ, используя соответствующие способы крепления. Быстроизнашиваемые детали необходимо периодически восстанавливать. Поэтому следует применять простые конструкции, при которых возможны машинная заточка и шлифование.
137
ГЛАВА III
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
§ 1.	ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ПУАНСОНОВ И МАТРИЦ
Во время работы пуансон и матрица деформируют штампуемый металл. Но поскольку процесс штамповки возможен только при У высоком давлении, то сами рабочие части (пуансон и матрица) также деформируются. Деформация рабочих частей очень незначительна по сравнению с изменением формы штампуемых деталей, иначе невозможно было бы выполнять процесс.
Штампуемый металл испытывает преимущественно остаточную пластическую деформацию, а закаленные рабочие детали в основном упругую. Но возникает и обратное явление: каждая штампуемая деталь в какой-то степени изменяется упруго после деформирования, а в пуансоне и матрице появляется малая остаточная 1 деформация.
В процессе нагрузки рабочая деталь (пуансон или матрица) испытывает следующие деформации:
1)	смятие от многократного действия ударной нагрузки;
2)	продольный изгиб при значительной ее длине (по сравнению с поперечным сечением) и критических нагрузках;
3)	поперечный изгиб при недостаточной жесткости конструкции штампа и пресса;
4)	растяжение от больших растягивающих или распорных усилий;
5)	смешанные сложные деформации при одновременном действии различных усилий.	;i
Появление остаточной деформации на поверхности рабочей детали изменяет ее размеры, в результате чего нарушается геометрия изделия. Поэтому материал для пуансона и матрицы необходимо назначать, исходя из конкретных условий работы ( с расчетом на высокую и достаточно продолжительную стой- J кость.
Наиболее важной характеристикой стойкости является твердость поверхности рабочих частей, которая всегда должна отличаться от твердости штампуемого материала. В крупносерийном или массовом производстве в большинстве случаев (за редким ис-138
ключением) твердость рабочих частей штампа Яшт значительно ' выше твердости штампуемых деталей Ядет:
Н"дет*
Чем выше твердость рабочих частей, тем большее число годных деталей может быть выполнено штампом. Для мелкосерийного производства это положение также остается в силе. Однако здесь допускается и обратное положение, когда твердость рабочих частей штампа ниже твердости штампуемого металла. Например, при штамповке тонколистового металла в штампах, выполненных из дерева, пластмассы (полимеров), которые по твердости уступают металлу, а также при штамповке с применением эластичных матриц или пуансонов. Эластичной средой могут быть: газ, жидкость, резина, полиуретан, мягкий металл, например свинец, и др.
Таким образом, твердость рабочих частей штампа и штампуемой детали может быть связана неравенствами:
^дет > #шт, ^шт > ^дет*
Характерно, что при увеличении разницы между твердостью рабочих частей и штампуемой детали заметно повышается стойкость соответствующего штампа. В самом деле, твердые сплавы выдерживают миллионы рабочих циклов, обеспечивая получение высококачественных деталей. Эластичные среды (газ и жидкость), выполняющие роль рабочих элементов штампа, также стойки и несрабатываемы.
Остановимся несколько подробнее на стойкости твердых рабочих частей штампа, как наиболее распространенных.
Одним из важных вопросов при выборе материала для деталей штампов является соотношение прочностных характеристик штампуемого материала с рабочими частями.
Разделение тонколистового металла на части, очевидно, возможно только в случае, если рабочая среда может оказывать удельное усилие большее, чем сопротивление срезу металла. Показателем того, что твердые рабочие части штампа могут резать металл, является их способность сохранять заостренную режущую кромку. Притупление последней возможно в трех основных случаях:
1)	когда поверхность рабочих частей обладает низкой твер-г достью и легко поддается смятию или другому виду деформации;
2)	когда режущая кромка слишком хрупка и разрушается при нагрузках меньших, необходимых для разделения штампуемого металла;
3)	при сильном тепловом эффекте, вызывающем преждевременный износ режущей кромки.
Таким образом, для нормальных условий резания металла в штампах необходимо, чтобы поверхность рабочих частей не подвергалась смятию, режущие кромки не выкрашивались и сильно не нагревались.
139
Смятие поверхности рабочих частей наступает в результате превышения удельного усилия по режущему периметру над допускаемым удельным усилием на рабочую часть штампа, т. е. при условии
^рез > 17шт1»	(31)
где [?шт] —допускаемое условное удельное усилие на рабочую часть штампа, кгс/см; qpe3 — условное удельное усилие, отнесенное к длине периметра режущего контура, кгс/мм,
?рез "£~ 9	(32)
где Р — потребное усилие, кгс; L — длина периметра режущего контура, мм.
Потребное усилие резания
Р = l,25-L-acp-S,	(33)
где 1,25 — коэффициент, учитывающий колебания S и оср, притупление режущих кромок, анизотропию металла и др.; оср — предел прочности при срезе, кгс/мм2; S — толщина штампуемого металла, мм.
После подстановки потребного усилия Р в формулу (32) получим	'
<7Рез =	= j )25(TcpS	(32а)
Резка металла в штампах возможна при условии, если необходимое условное удельное усилие по режущему периметру ниже допускаемого на рабочую часть штампа:
^рез [^штЬ	(34)
Соблюдая это условие, можно резать тонколистовой металл при незакаленных рабочих частях штампа. Но для обеспечения нормальных условий резки необходимо, чтобы они обладали некоторым запасом прочности. Чем больше этот запас, тем выше стойкость. Опыт показал, что для нормальной резки металла достаточно четырех-, пятикратного запаса прочности. Однако при небольших партиях деталей можно работать со значительно меньшим запасом прочности. Например, на незакаленной матрице можно выполнять с. достаточно хорошим качеством резку (пробивку) деталей из сталей 08; 10; 15; 20 толщиной до 0,5 мм.
Если сопротивление срезу для указанных сталей принять в среднем 30 кгс/мм2, то при толщине 0,5 мм условное удельное усилие по режущему периметру окажется в 1,6 раза меньше:
?оез = 1,25-30-0,5 = 18,75 кгс/мм.
Допускаемое условное удельное усилие для незакаленной инструментальной стали составляет в среднем 25 кгс/мм. Следовательно, вырубка возможна при незакаленной матрице. 140
Процесс разделения можно вести, сона или матрицы выполняет металл, механическими свойствами, которые имеет обрабатываемый металл. Подобный процесс наблюдается при сквозной пробивке отверстий в двух противопо- / ложных полках (рис. 76, а). Пробивка отверстия в-верхней полке осуществ- 2 ляется пуансоном 1 и матрицей с рекомендуемой твердостью для нормаль- j ного ведения процесса, а пробивка отверстия в нижней полке — рабочей поверхностью «пуансона», которой является отход 2 обрабатываемого металла. При этом усилие вырубки воспринимается не только «режущей» кромкой отхода, но и также значительной частью его площади. Среднее давление, воспринимаемое «рабочим отходом», определяют по формуле
когда функции пуан-обладающий теми же
Рис. 76. Примеры разовой пробивки отверстия в листовой заготовке, когда роль пуансона выполняет металл с механическими свойствами, идентичными свойствам заготовки
а	_ f °п
чср.отх р Г КОНТ
(35)
Для примера найдем условное давление на «рабочем отходе» при пробивке отверстия d = 10 мм в металле толщиной S — 3 мм с стср = 40 кгс/мм2:
Pon = n-d-S-ocp = л-10-3-40 = 3760 кгс;
। nd2 л -102 конт 4	4~
79 мм2,
7ср. отх «	48 кгс/мм2.
Таким образом, при сравнительно тяжелых условиях работы создается давление, близкое по величине к пределу прочности обрабатываемого металла, что вполне допустимо для разовой вырубки. Степень равномерности распределения <7ср отх на площади контакта зависит от относительной жесткости «рабочего отхода». Чем он «жестче», тем равномернее распределяется ?сротх
Изложенный метод нашел применение и в массовом производстве. В частности фирма MACIEAH-FOGG успешно впрессовывает незакаленные (или улучшенные) штампованные гайки в листовой металл, создавая прочное соединение (рис. 76, б). Гайка 2 специальной формы под необходимым давлением (от пресса или другого силового агрегата) через промежуточный твердый пуансон 1 вытесняет (вырубает) листовой металл 4, занимая его место. Матрицу 3,
141
как и обычно, можно изготовлять из любого высокопрочного сплава.
В штампах с незакаленной матрицей мягкие металлы такие, как алюминий, могут подвергаться резке при исходной толщине 1—1,5 мм. Однако при этой толщине стойкость незакаленных стальных рабочих частей штампа невысокая, и их можно рекомендовать только для штамповки сравнительно небольших партий деталей.
С уменьшением толщины штампуемого металла стойкость рабочих частей относительно возрастает. Например, при разделении листового алюминия S = 0,5 мм или низкоуглеродистой стали S = 0,3 мм незакаленный пуансон способен выполнить до 8— 10 тыс. рабочих циклов без «заточки» (без восстановления).
Несколько иначе обстоит дело при резке листовых металлов в штампах с закаленными рабочими частями. Их структурное состояние не допускает значительного смятия, они обладают повышенной стойкостью. Наличие упругих сил позволяет нагружать пуансоны и матрицы до высоких удельных усилий. Некоторые высоколегированные стали могут воспринимать без разрушения давление до 240 кгс/мм2 и выше. Поскольку все вырубаемые металлы, применяемые в листощтамповочном производстве, мягче закаленных рабочих частей штампов, то в процессе резки они обратимо или необратимо деформируются, между тем как режущие кромки матриц и пуансонов остаются относительно неизмененными. Благодаря этому возможно разделение штампуемых металлов в условиях, когда давление по режущему периметру выше допустимого давления на рабочую часть.
Опытом установлено, что упругие рабочие части в разделительных штампах способны выдерживать удельные усилия по режущему периметру, превышающие допускаемые давления в 2—3 раза. Поясним сказанное элементарными расчетами.
Определим, какую толщину металла, обладающего сопротивлением срезу оср = 30 кгс/мм2, теоретически можно резать на закаленной матрице и сравним допускаемое ее нагружение с фактическим известным из практики. Матрица выполнена из закаленной стали с допускаемым удельным усилием 240 кгс/мм2. Теоретически максимальная толщина штампуемого листа без перегрузки матрицы
о	240	о
‘-‘max	3Q	О ММ.
Однако заводской опыт подтверждает, что листовая сталь с указанной выше прочностью вырубается в холодном состоянии при толщине 25—30 мм и более. Следовательно, условная перегрузка матрицы возможна в несколько раз. Но такое явление недостаточно объяснять только смятием штампуемого металла или его способностью обратимо (упруго) деформироваться.
Увеличение удельного усилия по периметру среза связано с увеличением толщины штампуемого металла. Одновременно повы-142
шается и жесткость штампуемого листа, что существенно изменяет схему нагружения рабочих частей. Если при тонких металлах усилие среза воспринимается в основном только режущим лезвием матрицы (рис. 77, а), то при толстых металлах зона прилегания его к «зеркалу» матрицы заметно расширяется (рис. 77, б).
Таким образом, в момент резки в результате расширения площади опоры металла удельное усилие на единицу длины периметра' матрицы значительно падает.
Рис. 77. Схема нагружения режущей кромки вырубной (пробивной) матрицы при обработке тонкого и толстого металла
В этом случае среднее давление должно быть отнесено не к длине L, а к некоторой площади F. Следовательно, и формула (32) примет вид:
<7ср = кгс/мм2,	(36)
г прил
где ЕпРил — площадь прилегания штампуемого металла к матрице в момент резки, мм2.
Если проследить за работой пробивного пуансона, то можно обнаружить, что с повышением жесткости штампуемого металла, размещаемого под пуансоном, удельное усилие на единицу его площади относительно падает. Действительно, при пробивке отверстия относительно малого диаметра отход становится настолько жестким, что он способен оказывать сопротивление срезу не только по периметру, но и по всей площади.
Чем меньше отверстие, тем большая площадь торцовой части пуансона участвует в работе (рис. 78, а).
Следовательно, с уменьшением диаметра отверстия среднее '	Р
удельное усилие будет стремиться к или
linWOTB) = 4’
где F — площадь поперечного сечения пуансона, мм2.
143
Поэтому структура формулы для расчета максимального удельного усилия, воспринимаемого пуансоном при пробивке отверстия относительно малого диаметра, совпадает с формулой (35)
<35')
что дает право сравнивать с формулой для расчета удельного усилия при объемной штамповке.
Под малыми отверстиями подразумеваются такие отверстия, диаметры (или стороны) которых близки к толщине штампуемого металла.
Рис. 78. Схема нагружения пуансонов с различной геометрией режущей -	d
кромки при относительно большом и малом отношениях -77-
На основании проведенного анализа можно сделать вывод, что стойкость пуансона малого сечения увеличится, если обеспечить условия для максимального участия в работе середины торца пуансона. Одним из способов является заточка пуансона с заострением в виде керна или выполнение торца со сферическим закруглением (рис. 78, б).
Действительно, пуансон, имеющий на конце заострение или выпуклость, вынужден проталкивать штампуемый металл всей поверхностью торца.
По формуле (35') определим максимально возможное отношение толщины S штампуемого стального листа к диаметру d пробиваемого отверстия при ранее принятых исходных данных: допускаемое удельное усилие для пуансона штампа <?шп = 240 кгс/мм2; сопротивление срезу штампуемого металла оср = 30 кгс/мм2.
^Потребное усилие для пробивки отверстия без учета коэффициента запаса
Р = ndSacp.
Площадь поперечного сечения пуансона
г nd2
f=—’
144
Подставим полученные значения в формулу (35')
„ _ л dSacp . jtd2 ’
4 тогда
д ~ 4л dаср	Тзо '
откуда
S^2d-,~^2.
Таким образом, при принятых исходных данных теоретически можно пробить отверстие диаметром, в 2 раза меньшим толщины металла. Известно, что при специальном конструктивном оформлении, когда пуансон не испытывает продольного изгиба, можно получить значительно больший эффект. Повышение прочностных характеристик высоколегированных сталей и специальных сплавов создает условия для пробивки отверстий с еще большим отноше-S нием —т • а
Если функции одной из рабочих частей (обычно матрицы) выполняются жидкой, газовой или другой эластичной средой, то в момент вырубки площадь опоры штампуемого металла становится равной всей площади (за исключением площади отверстий) второй жесткой рабочей части, выполненной из стали или другого твердого материала. Происходит явление, которое наблюдается при разделении толстого металла в штампах с твердыми рабочими частями: усилие резания воспринимается не одной режущей кромкой, а достаточно большой площадью рабочей поверхности. При этом давление прижима материала к жесткой рабочей поверхности равно давлению, развиваемому в камере соответствующей установки.
Стойкость режущих кромок инструмента здесь должна быть наибольшей (см. вывод формулы (36) ]. Чем больше перепад между давлением <7уст, развиваемым в установке, и средним потребным давлением qpe3 ср для среза, тем меньшая твердость необходима для рабочих частей и тем выше качество резания. Опыт применения эластичной среды для выполнения различных разделительных операций подтверждает, что высокая твердость жесткого инструмента обычно бывает излишней. При вырубке деталей из мягкого листового металла резиной (или другой эластикой) вполне рентабельны твердые матрицы (или формблоки) из незакаленной стали.
При использовании высоких энергий (взрывной волны, электроискрового эффекта и др.) можно применять незакаленные стальные матрицы для штамповки металлов любой твердости (в том числе и упрочненных закалкой). Здесь большое значение имеет высокая скорость деформации. Таким образом, высокие энергии расширяют технологические возможности штамповки.
Ю Г. Д. Скворцов	145
При работе с эластичной средой следует учитывать, что потребное для выполнения операции давление при малом рабочем контуре (например, в виде узкой щели) должно быть выше давления при больших контурах. Это объясняется малостью площади сечения отверстия матрицы по сравнению с длиною режущего контура (периметра), между тем как развиваемое давление в контейнере пропорционально площади (квадратичная зависимость), а потребное усилие резания — периметру отверстия (линейная зависимость) .
Определим, какое необходимо давление в камере для того, чтобы в дуралюмине толщиной 1 мм с чистым срезом пробить отверстие диаметром d = S и d = 2S, если известно, что оср = = 18 кгс/мм2.
Согласно формуле (35) имеем
_ Р _ Jt-dSacp 4Sgcp У F ~ red2 ~ d
'	~4~“
при d = S = 1
4-18	. о
q — = 72 кгс/мм2;
при d = 2S = 2
q = 36 кгс/мм2.
Следовательно, при относительно малом отверстии требуется создавать в эластичной среде колоссальные давления. Однако необходимо учитывать, что с увеличением размера рабочего контура растет погрешность в расчете потребного давления по формуле (35), так как прогрессивно уменьшается жесткость отхода (или детали). Для более точного определения истинных значений q существует более сложная зависимость с учетом факторов, которые в данной работе не рассматриваются.
$ 2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛА
При рассмотрении процессов холоднолистовой штамповки следует различать три условия работы: легкие, средние и тяжелые. При легких условиях рабочие детали штампа испытывают относительно малую нагрузку и, следовательно, обладают многократным запасом прочности и стойкости. При средних условиях штампы испытывают относительно средние нагрузки, при тяжелых — предельные нагрузки.
Такое деление условно, но оно облегчает выбор соответствующего материала для изготовления той или иной детали штампа.
Оценка условий зависит от масштабов производства, физикомеханических свойств штампуемого материала и его толщины, удельной нагрузки рабочих деталей и характера технологической операции.
146
Масштаб производства определяет число необходимых рабочих ходов, которые должен совершить штамп за год или за весь срок службы. При единичном и мелкосерийном производстве, когда годовая программа выпуска ограничивается сотнями и только иногда несколькими тысячами деталей, высокостойкие штампы не требуются. Если за среднюю производительность оператора при штамповке в течение 7 ч принять для первых операций 8000 рабочих циклов, а для вторых — 4000 рабочих циклов, то вся годовая программа на той или иной операции может быть выполнена за одну-две смены. Если предположить, что освоенный объект по конструкции не будет изменяться в течение ближайших 5 лет, то и в этом случае штамп должен работать всего не более недели, после чего его можно списывать в металлолом. Поэтому при конструировании таких штампов необходимо стремиться к их упрощению, а также изыскивать для рабочих деталей наиболее дешевые, хотя может быть и менее стойкие материалы.
Большинство разделительных штампов работает с твердыми рабочими частями, выполненными из инструментальных углеродистых и легированных сталей. Кроме того, в последнее время широко применяют твердые сплавы, стойкость которых значительно выше сталей.
При небольшой программе выпуска пуансоны и матрицы можно изготовлять из закаливаемых, но менее стойких сталей, а некоторые конструкции их допускается изготовлять из низкоуглеродистых сталей с последующей цементацией.
На выбор материала непосредственно влияет конфигурация детали. Если рабочие детали имеют сложную форму, и нетехнологичны для термообработки, то следует выбирать высоколегированные стали, которые в меньшей степени подвержены короблению и обладают более прочной структурой после закалки. К таким сталям относятся преимущественно хромистые стали: Х12Ф1, _Х12М, 9ХС, ХВГ и другие. Эти же стали рекомендуется применять при тяжелых условиях работы. Заметим, что к тяжелым условиям следует относить процессы, связанные с обработкой толстых материалов, а также тонких если рабочие части имеют ажурную форму й относительно малые сечения.
При ударных нагрузках необходимо рабочие части изготовлять из сталей, обладающих большой вязкостью.
На выбор материала для рабочих деталей штампа влияет сортамент штампуемых материалов, который непрерывно изменяется, в результате появления материалов новых марок. Одним материалам придают большую пластичность, другим одновременно с пластичностью увеличивают прочность, например коррозионнострй-кие стали и т. д.
Но есть группа штампуемых материалов специального назначения, которым придают особые технические свойства, связанные с электропроводностью, магнитопроницаемостью и т. д. (например, электротехнические стали). Увеличение содержания в них некото
10*	147
рых компонентов приводит к тому, что штамповка их с применением обычных стальных рабочих частей иногда становится затруднительной или невозможной, т. е. наступает момент, когда качественный рост штампуемого материала опережает технические возможности штампов. Например, появление высококремнистой тонколистовой холоднокатаной стали поставило под сомнение дальнейшее применение имеющихся разделительных стальных штампов; их стойкость не удовлетворяла нуждам машиностроения. Потребовался качественный скачок, который и произошел в результате использования в штампах твердосплавных рабочих частей.
Приведенные выше рекомендации дают только общее представление о материалах, применяемых для деталей штампов. Многие частные вопросы решаются в процессе проектирования и изготовления штампов.
Одной из неотложных проблем является создание новых и совершенствование современных материалов для деталей и узлов штампов. Ученые и инженеры работают в двух направлениях: 1) изыскания стойких пластических масс, значительно сокращающих сроки изготовления штампов; 2) повышения прочностных характеристик твердых материалов.
Наиболее характерными материалами будущего станут новые синтетические материалы, так называемые полимеры. Распространенным видом полимеров является пластмасса. Пластические материалы, армированные стеклянными или синтетическими нитями или тканями, дают прочность, сравнимую со сталью. Но основной задачей ближайшего будущего является изыскание таких пластических материалов, которые по прочности и всем механическим свойствам превзойдут лучшие современные стали и сплавы.
В настоящее время промышленность сделала только первые шаги по созданию и освоению этого ценного материала. Однако даже сравнительно незначительный опыт показал их большое экономическое преимущество.
Трудоемкость изготовления штампов с применением пластмасс составляет примерно 50% трудоемкости изготовления цельнометаллических. Пластмассу применяют для формообразующих штампов, вследствие малой твердости (НВ 22) их используют только в мелкосерийном производстве. При повышении прочности пластмассы можно будет применять и в штампах для серийного и крупносерийного производства. Большим преимуществом пластмасс является легкость: их плотность в 4—5 раз меньше плотности металла.
Твердые материалы для изготовления рабочих деталей штампов совершенствуют в различных направлениях. Особенно важно добиться повышения допускаемых удельных усилий, твердости и сопротивления истиранию.
Допускаемые удельные усилия увеличиваются главным образом в результате изменения содержания легирующих элементов в высоколегированных сталях. Известно, что допускаемое удельное 148
- A *
Mfe усилие для высококачественных сталей 220—250 кгс/мм2 далеко Wk не предельное, его можно увеличить в 2—3 раза.
Ж Одним из эффективных направлений является использование и совершенствование магниевого чугуна и модифицированного V чугуна, обладающих высокими механическими и антифрикцион-, < < ными свойствами. В настоящее время изыскиваются новые стали /1 с твёрдостью, близкой к металлокерамическим сплавам. Одновре-р менно эти стали должны обладать высокими прочностями на изгиб [ и на сжатие, повышенным пределом выносливости, хорошей техно-! р . логичностью при обработке. Кроме того, нередко требуется, чтобы  ' штамповые стали обладали устойчивостью против отпуска и высо-I ; кой прокаливаемостью.
Металлокерамические твердые сплавы уже широко применяют в производстве, а в будущем они постепенно вытеснят закаливае-; мые детали штампа. Их можно использовать во всех разделитель-: - ных и формообразующих штампах.
В разделительных штампах металлокерамические твердые - сплавы по сравнению со сталями могут более продолжительное ; ч время сохранять в надлежащем виде режущую кромку при ста-ь	бильном технологическом зазоре. Их высокая	твердость по-
\	зволяет легко разделять относительно хрупкие	и термообра-
Y	ботанные материалы. В результате уменьшения	числа заточек
| увеличивается выпуск продукции и сокращается простой обору-L	дованйя.
g. В формообразующих штампах металлокерамические сплавы, - кроме повышения стойкости, обеспечивают чистоту поверхности . и стабильную высокую точность штампуемых деталей. При исполь-
I зовании этих сплавов исчезают такие вредные явления, как при-липание штампуемого материала к рабочим частям штампа и обра-зование задиров.
$ 3. ТВЕРДОСТЬ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
Твердость рабочих деталей штампов должна быть предельно высокой. Однако чрезмерная твердость может вызвать разрушение рабочих деталей в процессе эксплуатации. Поэтому следует применять оптимально высокую твердость, при которой детали штампа обладают наибольшей прочностью.
Твердость матрицы и пуансона может быть задана заведомо невысокой, если штамп предназначен для малой партии деталей и применение дорогостоящих дефицитных материалов нерентабельно. В этих случаях допускается использовать стали, обладающие невысокой твердостью.
В разделительных штампах твердость матрицы и пуансона при малых партиях деталей (до 1000), выполняемых из мягких сталей должна быть HRC 40—45' (иногда допускается использовать их без закалки), при партиях деталей от 1000 до 5000 шт. не менее HRC 52—56.
149
Таблица 31
Влияние условий работы на твердость матриц и пуансонов
Условия работы	Твердость HRC	
	пуансонов	матриц
Легкие 		56—60	58—62
Тяжелые1 .... При штамповке в го-	52—56	55—58
рячем состоянии	46—50	50—54
1 Включая условия работы пуансонов и матриц относительно малых сечений при обработке тонких листовых металлов.
I
Твердость стальных матриц и пуансонов, предназначенных для штамповки достаточно больших партий деталей, зависит от условий работы (табл. 31).
В разделительных штампах твердость пуансона меньше твердости матриц. Это объясняется тем, что пуансон, являясь часто подвижной рабочей частью, наносит удар при выполнении технологической операции. Следовательно, пуансон в большей степени подвержен выкрашиванию, чем неподвижная матрица. Кроме того, подвижным пуансоном приходится воспринимать сдвигающие нагрузки, вызванные неточностью изготовления штампа (несовпадением режущих контуров). Исключением являются рабочие части из металлокерамического твердого сплава, когда матрица и пуансон выполняются с одинаковой твердостью. Однако в данном случае обязательным условием является оснащение штампа высокоточными направляющими элементами (типа шариковых втулок), что устраняет воз-можность*существенного сдвига пуансона относительно матрицы.
Малая сопротивляемость твердого сплава изгибу иногда
не позволяет применять (тонкие пуансоны. В таких случаях целесообразно сочетать твердосплавную матрицу с пуансоном из высоколегированной стали. Значительная разница в твердости способствует продлению срока службы рабочих частей.
Опыт показал, что одним из рациональных вариантов является сочетание твердосплавной матрицы со стальным пуансоном относительно малых сечений. Пуансоны изготовляют из высоколегированных (в том числе быстрорежущих) сталей марок ХВГ; Х12М; 5ХС; (Р6МЗ; Р6М5; Р18 и др.), а матрицы — из металлокерамического твердого сплава. Замечено, что при этом варианте стойкость стального пуансона повышается до 5—6 раз по сравнению с обычным вариантом — когда матрицу и пуансон изготовляют из стали.
Например, стойкость пуансонов между переточками при штамповке деталей из электротехнической стали достигает 30 000— 35 000 циклов вместо 5000—6000. Твердосплавная матрица сохраняет нормальную режущую кромку в течение 250 000—300 000 рабочих циклов. По данным исследований, рроведенных Лисиный, наибольшая стойкость достигается при притупленной режущей кромке пуансона и острой кромке матрицы 110].
150

1
L
t
Я
Благодаря сочетанию стальных пуансонов с твердосплавными матрицами значительно облегчается их взаимная пригонка при беззазорной штамповке. Это объясняется большой разницей твердости стального пуансона (HRCmax 60—62) и твердости твердосплавной матрицы HR А 85—90). Этим же можно объяснить и достаточно высокую стойкость незакаленной (или слабо закаленной) матрицы при штамповке деталей из тонкого металла (S 0,5 мм) с применением закаленного пуансона.
На стойкость режущих кромок влияет скорость подвижных частей пресса. При повышенных скоростях необходимо для рабочих деталей выбрать материалы, обладающие наибольшей оптимальной твердостью. Лучшими из них являются металлокерамические твердые сплавы, высокая твердость которых сохраняется при значительном нагреве (до 600° С), характерном для высокоскоростной штамповки.
По данным производства и исследований, при повышенных скоростях стойкость любого инструмента относительно возрастает. Это объясняется некоторым снижением сопротивления разделению (до 15—20%) и уменьшением бокового износа инструмента.
В разделительных штампах помимо рабочих частей термообработке подвергают следующие детали: ловители, фиксаторы, упоры, ножи, а в некоторых случаях державки.
Ловители и фиксаторы работают на истирание, поэтому они должны обладать достаточно высокой твердостью (не менее HR'S 50—54).
Упорыне связанные с выполнением точных работ, подвергают термообработке до твердости HRC 40—45. Но при более ответственном назначении, когда от них зависит точность штампуемых деталей (например, упоры к шаговым ножам) или когда они испытывают большие динамические’ нагрузки, необходима твердость не менее HRC 50—54.
Ножи (шаговые, для разрезки отходов и др.) должны обладать твердостью пуансонов.
Державки для пуансонов и матриц подвергают термообработке в основном в трех случаях:
1)	при тяжелых работах (штамповка толстых металлов);
2)	при запрессовке в них твердых сплавов (например, металлокерамических);
3)	при креплении быстросменного инструмента.
Державки следует полностью закаливать в первом случае до твердости HRC 40—45, а во второй — до HRC 50—54. В третьем случае стальные державки подвергают цементации до твердости HRC 56—60.
В формообразующих штампах (вытяжных, гибочных и др.) в значительной степени изнашиваются матрицы и прижимы. На интенсивность их износа немало влияет скорость движения рабочих органов пресса. Поэтому в штампах, которые устанавливают на быстроходных прессах, указанные детали изготовляют из высо-
151
g	Таблица 32
Материалы для деталей штампов или для специальных установок, применяемых при холодной штамповке (по данным 1973 г.)
Материал	Термообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давление при нагрузке (ориентировочно) кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической]	ударной	
Газообразная взрывчатая смесь	—	—	—	ч Неограниченное		При всех операциях листовой штамповки. Используют функции пуансонов или матриц при давлении, превышающем потребное давление для деформирования штампуемого материала
Жидкость (вода, масло, смеси)	—-	—	—			
Свинец	—	—	—			
Резина с относительным удлинением, %: 600—700	—	—	—	8—12	5—8	При глубоких вытяжках с плавными переходами. Исполняет функции пуансона или матрицы к.
200—300	—		(			При формовке деталей с резкими переходами и разделительных операциях. Исполняет функции пуансона или матрицы
Пластмасса на основе этилцеллюлозы типа ТЛК-Э / •	—	—	7—8	2—3	1,5—2				 	< В мелкосерийном производстве для деталей формообразующих штампов с плавными переводами
Продолжение табл. 32
Материал	Термообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давление при нагрузке (ориентировочно), кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической	ударной	
Отвержденные эпоксидные смолы: ЭД-5, ЭД-6, Э-40 типа эпокси 2200	—		14—15	10—12	7-8	* В мелкосерийном производстве для армирования деталей формообразующих штампов с плавными переходами г
Эпоксипласты 2: ЭЖ-1, ЭЖ-2, ЭП-1, ЭП-2 и др.	—		14—20	18—20	12—14	
Пластмасса стиракрил	')			 .	12—15	12—14	8—9	Для армирования направляющих элементов штампа и формообразующих рабочих частей мелких штампов
_АСТ-Т		—	13—18	18—24	12—16	
Пескоклеевая масса типа пск ч. 1	—	—	2—3	4—6	3—4	Для обтяжных пуансонов, болванов и для основы рабочих деталей формообразующих штампов, армированных пластмассой
Свинцовоцинковый сплав (Кирксайт)	—	—	80—100	6—8	4—5	Для рабочих деталей формообразующих штампов при штамповке не более 10 000 деталей и для направляющих элементов штампов .
Алюминиевоцинковый сплав АЦ 13-1, АЦ 13-2	—	—-	110—125	10—14	7—9	
СП
Продолжение табл. 32
Материал	Т ермообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давление при нагрузке (ориентировочно), кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической	ударной	
Чугун серый: СЧ 18-36 СЧ 21-40	Отжиг	• •	170—229	22	10	Для неответственных плит и подкладных брусков
			170—241	26 к	11	Для большинства плит блоков, ра-; ботающих в нормальных условиях .
СЧ 24-44 СЧ 28-48	Отжиг		170—241	27	12	Для плит блоков с повышенной прочностью и для деталей формообразующих штампов
				,30	13	
Специальные легированные чугуны типа СЧШ3, чугуны магниевые и чугун МСЧ 32-52	Отжиг	—	190—260	32	14	В крупносерийном и массовом производстве для рабочих деталей формообразующих штампов
Литая сталь медистая4 типа Е-4 и сталь 45Л	Отжиг, нормализация	—-	170—220	30—40	18—24	Для рабочих деталей формообразующих крупногабаритных штампов при резких рельефах, а также при работе на жесткий удар. Для ответственных несущих плит
	Поверхностная закалка	45—55	—	60—80	36—48	
Сталь ЗОЛ; 40Л	Отжиг, нормализация	—	150—200	25—30	12—15	Для плит блока, подкладных брусков, больших ползушек, выталкивателей и для рабочих деталей формообразующих штампов
Продолжение табл. 32
1 Материал	Термообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давление при нагрузке (ориентировочно), кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической	ударной	
Сталь 15; 20	Цементация, закалка	58—62	—	100—110	60—70	Для втулок, колонок и призм направляющих и других деталей, подвергаемых цементации
Сталь 30; 35		—	160—180	22—28	11—14	Для ограничителей закрытой высоты, съемников при легких работах, хвостовиков. Для оснований рабочих деталей, наплавляемых твердым сплавом или высококачественной сталью
Сталь 40; 45; Ст5	—	—		30—35	15—18	Для державок и съемников не термообрабатываемых, ограничителей закрытой высоты, хвостовиков, шпонок упорных и перетяжных ребер
Сталь 45; 40Х	Улучшение	35—38	———	40—60	25—35	Для деталей незначительной твердости
Сталь 40; 45; 40Х; 5ХНТ	Закалка F	40—45 46—52		60—80	35—50	Для съемников, выталкивателей, державок, работающих в тяжелых условиях и державок быстросменного инструмента, рабочих деталей штампов в мелкосерийном производстве при штамповке мягких металлов, подкладок и других деталей, имеющих небольшую твердость
Продолжение табл. 32
Материал	Термообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давле-. ние при нагрузке (ориентировочно), кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической	ударной	
Сталь У7; У7А; У8А	Закалка	56—60	—	240—270	160—180	Для пуансонов формообразующих штампов без протяжки штампуемого металла для изделий невысокой точности, упоров, фиксаторов, ловителей, ползушек, клиньев и для рабочих деталей ножевых штампов
Сталь У10А; У11; 5ХГС	Закалка '	56—60	——	240—270	160—180	Для рабочих деталей штампов, работающих в нормальных условиях
Сталь 5ХНВ	Закалка	56—60	—	240—270	160—180	Для рабочих деталей формообразующих штампов при штамповке металла с подогревом
Сталь Х12; Х12ВМ	Закалка	55—60	—	250—280 X	170—180	Для рабочих деталей сложной формы или больших размеров, работающих на истирание
Сталь 9ХС; Х12Ф1, Х12М; Х6ВФ; ХВГ и другие подобные стали	Закалка	56—62	—	270—320	180—220	Для рабочих деталей штампов, работающих в тяжелых условиях, и нетехнологичных для термообработки
		40—48	—-	220—240	150—160	Сложные выталкиватели, бандажи и другие ответственные детали
Продолжение табл. 32
Материал	Термообработка	Предельная рабочая твердость		Допустимое давление при нагрузке (ориентировочно), кгс/мм2		Примерное назначение
		HRC	НВ	статической	ударной	
Сталь 7ХФ; 8ХФ; 9ХС; 9ХФ	Закалка	58—62 /	—	270—300	180—200	Для рабочих, частей чеканочных штампов и для пуансонов, выполняющих насечку
Сталь 65Г	Закалка	45—48	—	220—240	150—160	Для пружинящих деталей штампа
Сталь ШХ15; 8ХФ; Р18; Р9; ХГС; Р6МЗ; Р6М5	Закалка	58—62	—	270—300	180—200	Для рабочих деталей повышенной стойкости при сравнительно легких работах и для деталей небольших размеров
Сталь 7X3	Закалка X	50—54	—	250—280	170—180	Для различных операций холодной листовой штамповки и особенно при тяжелых работах
		42—45	—	220—240	150—160	Для рабочих деталей разделительных штампов при резке металла с подогревом (сталей 60С2А и др.)
Твердые сплавы: ЦН-4; сормайт	——	HRA	83—85	350—400	250—280	Для наплавки рабочего слоя на матрицах, пуансонах и на других деталях, где требуется высока^ износостойкость
Продолжение табл. 32
Примерное назначение		Для деталей вытяжных и других формообразующих штампов, когда особо необходима высокая износостойкость, при высокоточных работах и повышенных требованиях к чистоте поверхности		Для рабочих деталей гибочных и формовочных штампов без резких переходов		Для режущих рабочих частей разделительных штампов, когда необходима высокая износоустойчивость рабочих деталей. При вырубке и пробивке деталей из закаленных сталей. Для штамповки электротехнических сталей. Для чеканочных и формообразующих штампов с резкими переходами о физико-механическим свойствам. ; 0,3% Р; 0,1% S. 08-0,15% Ti; 0,8-1,1% Си; 0,04% Р;
юе давле-нагрузке ровочно), 'мм2	ударной	280				_	с 7° О	*- оо	s Я §04 о	«	з	1 Ю	SJ	Я	to
						
		250				
Допустим ние при (ориенти КГС;	статической	с с с 1Г с*	5 5 5 5 Э			О	~ * U Г I	«оЧ©-- О ю	& - 00	к»
Предельная рабочая твердость	НВ	HRA 86—88		(X X а	э D ч D	HR А 83—85 денного в таблице, аемым давлением 3 0,6 — 1% Мп; 0,8--0,4% Si; 1-1,2°/
	HRC г					
Термообработка		1				Зого материала, приве эксипластов с допуск! -3,3% С; 1,6—2,2%Si; : 0,55—0,65% С; 0,3 эовании.
Материал		ВК6М; ВК8; ВКЮ; (ВК8В, ВКЮМ) и др.5		ВК15; ВК20 (ВК15М, ВК20М), ВК20В и др. 5		Твердые сплавы5 марок ВК25, ВКЗО 1 Допускается замена лю 2 Известно получение эп< в Состав чугуна СЧШ: 3-4 Состав медистой стали 0,04% S. 6 При прочном бандажи]
158
кокачественных инструментальных сталей с твердостью HRC 56—60. В штампах для тихоходных прессов (не более 20 ходов в 1 мин) матрицы и прижимы допускается изготовлять из чугуна или из сталей с невысокой твердостью после термообработки (HR С 40—50).
Однако при малых скоростях, но при тяжелых условиях работы (большая глубина вытяжки или резкие переходы на рабочей поверхности) твердость этих деталей должна быть не менее HRC 56—60.
В мелкосерийном производстве при штамповке цветных металлов жестких требований к твердости рабочих частей не предъявляют. Поэтому в формообразующих штампах широко применяют пластмассы, твердость которых невысокая (до НВ 18—25).
В табл. 32 приведены наиболее распространенные материалы для деталей штампов с указанием предельной рабочей твердости. Данные табл. 32 отражают сведения о материалах, которыми располагает промышленность в настоящее время.
£ 4. МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ДЕТАЛЕЙ
Независимо от технологического назначения штампа при всех работах изнашиваются прежде всего рабочие поверхности деталей. Чтобы увеличить стойкость, детали подвергают упрочнению.
Для сталей применяют несколько методов упрочнения:
а) химико-термический; б) электроискровой; в) местную закалку; г) наплавку более твердого слоя; д) цементацию и др.
Химико-термический процесс — это принудительное насыщение поверхности закаленной стали элементами, повышающими твердость.
Название процесса зависит о'г названия элемента, например для упрочнения штамповых сталей применяют хромирование и азотирование.
Хромированию подвергают в основном углеродистые штамповяе стали. Высокохромистые легированные стали плохо поддаются хромированию вследствие непрочного соединения хрома со сталью.
Хром наносят в виде тонкого покрытия слоем не более 0,02— 0,03 мм. Большие слои хрома при эксплуатации легко отделяются. Твердость хромированного слоя должна быть HRC 62—63, так как в этом случае достигается лучшая стойкость.
Коэффициент трения поверхности рабочих деталей, покрытых хромом, снижается в 2—3 раза по сравнению с закаленной сталью, что очень ценно для формообразующих операций.
Азотирование применяют для упрочнения легированных сталей со значительным содержанием'хрома и вольфрама. К ним относятся стали Х12Ф1, Х12М. Толщина упрочненного слоя может быть 0,2—0,3 мм, т. е. примерно в 10 раз больше, чем при хромировании. Твердость азотированного слоя достигает HRC 68—70.
159
I
Оба процесса являются завершающими процессами обработки рабочих деталей. Хромирование сопровождается увеличением размера детали на толщину слоя покрытия, что следует учитывать при простановке размеров и изготовлении. При азотировании (как и при цементации) происходит насыщение поверхности слоя без увеличения размеров. Однако необходима некоторая' доводочная операция из-за незначительного коробления насыщенного слоя.
Электроискровое упрочнение производят графитовым или твердосплавным электродами. Процесс упрочнения графитовым электродом сопровождается цементацией и поверхностной закалкой. Лучшие результаты достигаются при упрочнении твердосплавным электродом типа Т15К.6.
Стойкость рабочих деталей, упрочненных химико-термическим способом или электроискровой обработкой, повышается в 2—3 раза.
Разновидностью электроискрового упрочнения является легирование поверхности сталей Х12М слоем карбида молибдена или другими элементами.
Борирование поверхности углеродистых сталей повышает их стойкость в несколько раз.
Создан новый метод упрочнения — покрытие рабочих частей карбидом титана в вакууме при относительно высокой температуре. Покрытие слоем 0,01—0,02 мм создается за счет молекулярного сцепления частичек карбида титана с упрочняемым металлом. Стойкость рабочих деталей повышается в десятки раз.
Метод упрочнения накаткой поверхности пуансонов или матрицы прежде всего эффективен для пуансонов малого диаметра, работающих в тяжелых условиях.
Местную закалку применяют для упрочнения поверхности крупногабаритных стальных или чугунных деталей, получаемых литьем, а также некоторых стальных деталей, получаемых ковкой и прокаткой. Твердость поверхности может достигать твердости поверхности при обычной закалке. Нагрев осуществляется или газовой горелкой или токами высокой частоты.
Наплавку литым твердым сплавом применяют для рабочих деталей разделительных и формообразующих штампов. Наплавку можно производить на любые стали. Однако целесообразнее для основания наплавки использовать низкоуглеродистые или любые конструкционные стали, наиболее приемлемой является сталь 35.
Электроды изготовляют из твердых сплавов марок ЦН-4^ ЦН-5, сормайт и др. Наплавляемый валик может быть разной формы и размеров, но в целях экономии твердого сплава рекомендуется сокращать их до минимума. Достаточно, например, если на рабочей детали, в зоне режущей кромки, будет выполнена наплавка в виде фаски под углом 45° или тонкого слоя (рис. 79). Твердость наплавленного металла составляет HRC 50—54.
160
Хорошие результаты также достигаются при наплавке рабочей части пуансона и матрицы электродами типа ЭН-60М. В это$л случае пуансон и матрицу изготовляют из сталей 45 или 40Х. Твердость наплавленной части HRC 55—60. Такими электродами можно наплавлять разрушенные элементы рабочих деталей из сталей У8А, У10А и др.
Стойкость наплавленного слоя в несколько раз выше стойкости
инструментальных сталей.
Цементацию металла углеродом. Глубина твердость после закалки HRC 56—60. Цементации подвергают главным образом детали, работающие на истирание: колонки, втулки, планки и призмы направляющие, различные специальные фасонные детали, которые мало пригодны для выполнения их из глубокопрока-ливаемых сталей (гнутые пол-зушки, гнутые фиксаторы и др.).
Цементация целесообразна также для упрочнения хромистых сталей, подвергающихся обычной закалке. Твердость поверхности после цементации и закалки может достигать HRC 62—64.
Все виды упрочнения в той или иной степени снижают потребность в технологических
применяют для насыщения поверхности цементованного слоя 0,5—1,0 мм, 75 ' !< >»
Рис. 79. Рабочие детали, наплавленные твердым сплавом
смазках при штамповке.
В заключение отметим, что при рациональном выполнении термообработки стали можно достичь высокой стойкости рабочих деталей без дополнительного упрочнения. Например, после ступенчатой (изотермической) закалки стойкость инструментальных углеродистых сталей увеличивается в 1,5 раза, приближаясь к стойкости сталей группы Х12М и ХВГ. Сущность ступенчатой закалки заключается в следующем. Рабочие детали, нагретые до температуры закалки, охлаждают в щелочной среде (КОН или NaOH), затем после нескольких минут выдержки охлаждают на воздухе или в обычной жидкости (воде, масле). При такой закалке не требуются доводочные операции (шлифование и др.).
Очень большое значение имеют процессы упрочнения пластмассовых деталей штампов.
Пластмассовые рабочие детали формообразующих штампов экономически оправданы и им принадлежит будущее. Однако, как указывалось выше, твердость их поверхности невысокая, П Г. Д. Скворцов	161
что является одним из основных препятствии для их широкого внедрения.
НИИТавтопром совместно с ГАЗ разработали способ металлизации пластмасс, заключающийся в нанесении расплавленного металла на поверхность пластмассы с помощью специального пульверизатора. Распыляющиеся частицы металла, попадая на поверхность пластмассы, мгновенно охлаждаются, закаливаясь. Глубина слоя покрытия достигает 1,0—1,5 мм.
Шероховатость поверхности упрочненной пластмассы соответствует 4—6-му классам чистоты, и твердость HRC 50—55. Однако может быть достигнута большая твердость, это зависит от свойств исходного материала, предназначенного для упрочнения.
Еще лучший достигается результат, если штампы, выполненные с применением эпоксидных смол, упрочнить комбинированными слоями, составленными из металлических пластин со стеклотканью. При этом целесообразно основу штампа отливать из дуралюминия (вторичного переплава). При хорошей организации цикл изготовления и упрочнения такого штампа можно довести до 5—6 дней. Стойкость упрочненного штампа достигает 8000— 10 000 рабочих циклов. Стойкость деталей, армированных пластмассой и упрочненных методом металлизации, может приближаться к чугунным и стальным деталям.
ГЛАВА IV
КРЕПЛЕНИЕ РАБОЧИХ ЧАСТЕЙ ШТАМПОВ
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для взаимного соединения различных деталей и частей штампов применяют несколько способов крепления. В зависимости от назначения собираемых деталей соединение может быть неподвижным и подвижным.
Рис. 80. Неразъемные соединения, применяемые в штампах
Неподвижные соединения делятся на неразъемные и разъемные. Первые выполняют сваркой, пайкой, склеиванием, расклепкой и заливкой легкоплавкими сплавами (рис. 80); вторые — чаще всего винтами, штифтами, с помощью различных посадок и т. д.
Подвижные соединения могут быть только разъемными, поэтому их собирают преимущественно с помощью ъинтов.
И*	'	163
Устойчивые рабочие детали, высота у которых в направлении крепления значительно меньше других размеров, при взаимном соединении с несущими деталями непосредственно примыкают к ним. Необходимость в применении обойм, державок и врезки возникает только в особых случаях.
Длинные неустойчивые детали рекомендуется крепить при помощи посадок с натягом. При этом возможны два способа: непосредственная врезка в несущую плиту или применение промежуточной детали в качестве державки (см. рис. 91 и 93).
$ 2. ВЫБОР И РАЗМЕЩЕНИЕ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Точная взаимная фиксация рабочих деталей возможна только при надежном их креплении. Основными крепежными деталями являются тестированные винты и цилиндрические штифты.
Работа штампа связана с динамическими нагрузками, поэтому необходимо применять винты с более прочными головками. Наиболее часто используют в штампах винты с внутренним шестигранником, головки которых, в отличие от наружных шестигранников, легко заглубляются в скрепляемые детали. Значительно реже используют винты с наружным шестигранником.
Для основного крепления не следует применять винты со шлицами, так как при свертывании деталей они не обеспечивают достаточного натяга в соединении. Кроме того, первоначальная прямоугольная форма шлицев на головках винтов сохраняется недолго, что затрудняет их применение.
Однако это не значит, что винты со шлицем должны быть полностью исключены из номенклатуры крепежных деталей штампов. Иногда они необходимы. Например, торкие детали типа прокладок, подкладок, неподвижных фиксаторов удобно крепить винтами с потайной головкой (рис. 81).
Заметим, что винты с потайной головкой не рекомендуется использовать для деталей штампа, регулируемых перемещением относительно деталей крепления. Например, нередко возникает потребность в регулировке фиксаторов, в которые вкладывают штампуемые полуфабрикаты (рис. 82). При винтах с потайной головкой регулировка становится затруднительной или совсем невозможной. Поэтому регулируемые детали наиболее целесообразно крепить винтами с цилиндрической головкой со шлицем или лучше с внутренним шестигранником.
Шлицевые винты с цилиндрической головкой рекомендуется использовать только для сборки неответственных и несиловых узлов.
Штифты служат для взаимной фиксации деталей штампа, их изготовляют по 2-му классу точности. Штифты сопрягаются с отверстиями по глухой посадке (Г). В отличие от винта, воспринимающего нагрузку вдоль оси, штифт может удерживать детали от смещения только в направлении, перпендикулярном его оси. Таким образом, он работает на смятие^ изгиб и срез.
164
Число и диаметр деталей крепления назначают исходя из двух факторов: силового и конструктивного. Силовой расчет проводят с учетом возникающих усилий в рабочих и вспомогательных
Рис. 81. Примеры крепления деталей штампов винтами с потайной головкой
Рис. 82. Примеры крепления регулируемых фиксаторов
Пример 1. К одному из наиболее распространенных случаев относится совмещенная вырубка детали в штампе с хвостовым Креплением (рис. 83, а).	-
Задаемся следующими данными:
1.	Общее потребное усилие для вырубки детали Р = 60 000 кгс.
2.	Усилие для проталкивания детали в верхней части штампа (через матрицу и пуансон) принимаем равным 7% общего усилия, а усилие съема полосы с пуансон-матрицы — 3% [37]. Таким образом, усилие для проталкивания детали через матрицу
Qi = 60 000 .0,07 = 4200 кгс,
усилие съема полосы с пуансон-матрицы q2 = 60 000 -0,03 = 1800 кгс.
3.	Вес верхней расти штампа qr = 50 кгс.
4.	Вес нижней части штампа q2 — 70 кгс.
165
5.	Для крепления основных деталей штампа используем винты М12 с внутренним шестигранником, а для съемника 13 — специальные винты М10.
6.	Допускаемые нагрузки на винты из стали 35 с учетом ударных нагрузок составляют для М12 650 кгс, для М10 440 кгс [37].
7.	Деталь через .матрицу 4 проталкивается механическим толкателем пресса в конце подъема ползуна.
8.	Съем полосы с детали 11 осуществляется пружинами 7.
Рис. 83. к расчету и выбору крепежных деталей
Решение. В момент проталкивания готовой детали через матрицу возникает следующее отрывное усилие:
Qi + 91 = 4200 + 50 = 4250 кгс.
Верхнюю часть штампа удерживает хвостовик 2, для крепления которого требуется следующее число винтов Ml2:
Принимаем 6 винтов, что дает возможность поставить стандартный хвостовик. Если расчетное число винтов 3 не размещается на фланце хвостовика, то ставят хвостовик другого типа, который способен выдержать большее усилие, или применяют дополнительное крепление к ползуну. Матрица 4 и пуансоны 1 испытывают такое же отрывное усилие, как и хвостовик. Поэтому для крепления верхнего комплекта деталей берут также 166
 шесть винтов М12, причем шесть винтов 5 для державки 6 и шесть винтов 12 для матрицы 4. Для крепления державки 10 с пуансон-матрицей 11 требуется
1800 : 650	2,8,
т. е. достаточно трех винтов М12. Но державка 10 прямоугольная, поэтому устанавливают четыре винта 9.
Находим число специальных винтов 8 для съемника 13
1800:440 = 4,1.
Принимаем четыре винта М10.
Число и сечение болтов для крепления нижней части штампа к прессу в данном случае не определяют из-за отсутствия отрывных усилий. Последние могли быть равны разности Q2—q2. ' Но эти усилия компенсируются давлением пружин 7. Поэтому нижнюю часть штампа в таких случаях крепят исходя не из силового фактора, а из удобства размещения прихватов или непосредственно болтов. Однако для любого штампа должно быть не менее двух болтов.
Потребное число штифтов — шесть: два для верхней державки, два для матрицы и два для пуансон-матрицы. Здесь они выполняют только функции фиксаторов, не работая на срез, так как при замкнутой резке цельным инструментом односторонних сдвигающих усилий не наблюдается. Поэтому к данному штампу штифты назначают конструктивно без учета силового фактора.
Значительно проще выбор крепежных деталей для группы штампов, в которых технологические процессы не вызывают отрывных усилий, а всевозможные сдвиги компенсируются жесткостью конструкций.
Пример 2. В гибочных штампах для деталей с непараллельными полками (рис. 83, б) пуансон 1 и секции матрицы 8 не испытывают отрыва в процессе работы. Хвостовик 3 нагружается силой тяжести верха штампа, а пуансон только своим весом. В небольших конструкциях это требует установки винтов 2 и 4 малых сечений, которые назначают конструктивно.
Распорные усилия, возникающие в нижней части штампа в процессе формообразования, погашаются жесткостью плиты, не j оказывая . npHMoroJ воздействия на крепежные винты 7 и штифты 5. Следовательно, последние также можно подбирать конструктивно. И только сечение резьбы специальных винтов 6 необходимо выбирать с учетом давления буфера пресса, так как при данном конструктивном исполнении винты могут оказаться нагруженными, i
Разобранные два примера^далеко не исчерпывают всех рекомендаций по выбору крепежных деталей. В зависимости от конструкции штампа и совершаемых в нем процессов неизбежны частные решения.
167
Конструктивный фактор является неотъемлемым дополнением к силовому. С помощью конструктивного фактора определяют размещение (планировку) крепежных деталей в деталях штампа. Только правильная планировка мест крепления дает возможность рационально использовать крепежные детали. В каждом случае нетрудно доказать, что при достаточном числе крепежных деталей, но при произвольном их размещении не всегда достигается надежность соединения.
Иногда по конструктивным соображениям приходится увеличивать число винтов или штифтов, не считаясь с силовым фактором. Также приходится искусственно увеличивать габаритные размеры деталей штампа, если не размещается расчетное число крепежных деталей.
Размер крепежных деталей зависит от размеров штампов (масштаба) и от глубины крепления. Например, в крупногабаритных штампах, когда толщина плит измеряется сотнями миллиметров, несоразмерно будет выглядеть крепление основных деталей винтами с диаметром, предположим, 8 мм, хотя по силовому расчету достаточно такого диаметра.
Длина винтов не должна превышать установленной в практике нормы. В противном случае не будет достигнут силовой эффект, так как чрезмерная длина вызывает недопустимое скручивание винта при завертывании стандартным ключом. Максимальная длина стержня Zmax при основном (силовом) -креплении не должна превышать (6—8) dB.
Масштабный фактор должен быть понят правильно. Например, нельзя смешивать крепление основных деталей крупногабаритных штампов с мелкими вспомогательными деталями того же штампа, где могут быть вполне приемлемы более мелкие крепежные детали.
В конкретном штампе надо стремиться применять минимальное число типоразмеров крепежных деталей. В противном случае при изготовлении штампа слесарю-сборщику необходимо иметь большое разнообразие металлорежущего и вспомогательного инструмента. Кроме того, при монтаже и демонтаже штампа большое число разных крепежных деталей вносит путаницу и излишнюю потерю времени.
Число штифтов для одного собираемого узла должно быть ограниченным; обычно достаточно двух штифтов. Это число является оптимальным. Иногда для фиксации узких, но длинных деталей требуется три, а в некоторых случаях четыре штифта.
Как уже указывалось, выбранные размеры крепежных деталей в некоторой степени влияют на габаритные размеры деталей штампов. Например, если державку или фланец какой-либо детали крепят винтами с полным погружением головок, то минимальная толщина проектируемой части детали определяется высотой головки плюс некоторая толщина стенки f (рис. 84).
Глубина цековки под головку винта зависит от варианта установки винта: без шайбы ис шайбой Л2. Шайбу ставят в тех 168
случаях, когда возникающее ослабление в креплении узла может вызвать аварию, поломку или повреждение деталей. Часто это наблюдается при действии нагрузок в направлении, перпендикулярном к оси крепежной детали, например, во время работы но-
Рис. 84. Схемы применения основного крепежа в штампах
жей или при обрезке контура. Применяют только пружинные шайбы, которые постоянно удерживают винт от вывертывания. Простые шайбы в таких случаях бесполезны.
Если винт проходит через толстую деталь, то для уменьшения его длины необходимо глубину цековки й3 максимально увеличивать, но так, чтобы она не превышала длины I стержня винта. В особо толстых (высоких) деталях стремятся размещать винты в нишах-карманах или же с.их противоположной стороны.
169
Рис. 85. крепления фланцем по схеме «от плиты к инструменту»
Примеры возможного деталей с малым
Ширина В фланца (полки) зависит от диаметра винтов. Если рабочая часть детали в поперечном сечении имеет тонкие стенки, то следует ширину фланца уменьшить до минимума. В этом случае целесообразно во фланце выполнять резьбовые отверстия (рис. 85). При сложных рабочих контурах инструмента абсолютную ширину фланца соответствующей детали можно уменьшать местными срезами под различными углами. В табл. 33 приведены рекомендуемые размеры мест крепления, показанных на рис. 84.
При формообразующих операциях (чеканке, формовке, вытяжке и др.) нередко возникает необходимость освободить рабочую поверхность от крепежных деталей, т. е. сделать ее без отверстий. Если невозможна установка крепежных деталей на Iнерабочей поверхности, то приходится увеличивать габаритные размеры рабочей детали штампа.
Иногда не удается вынести штифты из рабочей зоны формообразующей детали. В этом случае, как исключение, допускается применять способ, приведенный на рис. 86.
Запрессованные до упора штифты обрабатывают по торцу вместе с рабочей поверхностью детали. Выпрессовку штифтов производят стержнем меньшего диаметра через отверстие диаметром dx. Такое исполнение возможно при фиксации матрицы, прижимов, пуансонов и других рабочих деталей.
Нормальная глубина завинчивания (см. рис. 84 и 86)
Zx = (1,54-2) dB,
т. е. соответствует общепринятым нормам для деталей машин. Излишняя длина нарезанной части винта не усиливает крепления.
При тонких деталях винтовую нарезку выполняют на всю толщину собираемой детали. В толстых массивных деталях сверлят несквозные отверстия под резьбу на глубину, несколько превышающую длину нарезанной части 1г винта. Обычно достаточно, если это превышение z равно Увеличение глубины отверстия только облегчает труд сборщика и, если возможно, то целесообразно z увеличивать до dB.
Глубина внедрения штифта в деталь также, как и для винта, достаточна в пределах Z2 = (1,54-2) dm. Поэтому в толстых деталях штампа (обычно в плитах) рекомендуется несопрягаемую со штифтом часть отверстия обрабатывать на больший диаметр (рис. 87, а). В результате уменьшается глубина отверстия, подвергающегося развертыванию, и облегчается выпрессовка штифта.
170
Таблица 33
Минимально допускаемые размеры мест крепления в деталях штампов, мм
Обозначение на рис. 84	Состояние скрепляемой стальной детали	Диаметр винта dB или штифта dm, мм						
		6	8	10	12	14	16	20
А	Закаленная - Незакаленная	10 7	12 9	14 11	16 13	18 15	22 16	26 20
Аг	Закаленная Незакаленная	8 5	10 7	12 9	14 11	16 13	18 15	22 18
В	Закаленная 1 Незакаленная	16 14	20 16	22 20	26 22 4	30 26-	35 30	42 35
Вг	Закаленная Незакаленная	12 9	15 12	18 15	21 18	24 21	27 24	34 30
С S	Закаленная	5	6	7	8	9	10	12
	Незакаленная	Q и	4	5			8	
Е	Закаленная	6	8	9	10	11	13	16
f	Закаленная Незакаленная	4 3	6 4	7 5 .	8 6	10 7	12 8	15 10
н	Закаленная Незакаленная	12 10	15 13	18 16	20 19	25 22	30 25	35 30
		10	12	15	18	20	25	30
К X	Любое	7	9	11	13	15	17	21
/l2		10	12	15	17	20	22	27
м	Закаленная Незакаленная	9 6	11 8	13 10	15 12	16 14	‘20 16	25 20
Примечания: 1. Данные приведены исходя из условия, что диаметры винта и штифта в одном и том же соединении равны. 2.	Винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением под ключ. 3.	При диаметре винта Ml4 учитывают штифты диаметром 16 мм. 4.	Для деталей из чугуна размеры принимать как для деталей из закаленной стали.								
171
Часто в этих целях используют карманы, ниши, которые располагают так, чтобы через них был возможен доступ к штифтам. При секционных рабочих частях штампа обычно один карман охватывает два штифта и винты, принадлежащие двум соседним секциям (рис. 87, б).
Рис. 86. Примеры запрессовки штифтов до упора и выполнения несквозных резьбовых отверстий
Соотношение между диаметрами винта и штифта, входящих в одно и то же соединение, должно быть 1:1. Например, если для какого-либо соединения приняты винты М12, то рекомендуется брать штифты диаметром 12 мм. При необходимости можно допускать любые сочетания.
Рис. 87. Примеры местного уменьшения толщины массивной детали
Если деталь штампа не работает на отрыв, но подвержена сдвигу в одну сторону, то в этом случае прежде всего увеличивают сечение штифтов. Часто этого бывает достаточно, чтобы не вводить в конструкцию дополнительных жестких опор (соответствующие рекомендации см. § 6).
Нередко бывает наоборот: деталь работает преимущественно на отрыв. Но для обеспечения фиксации она заштифтована. Здесь отдается предпочтение винтам. В зависимости от конкретных воз-172
можностей их или усиливают по сечению, или увеличивают по числу. Иногда делают то и другое.
Штифтовка деталей с применением несквозных отверстий возможна способом, приведенным на рис. 86, когда предусмотрен доступ к соединению с противоположной стороны, и в условиях, исключающих доступ к отверстию. В последнем случае устанавливают специальные штифты с резьбовыми отверстиями, благодаря которым возможна их выпрессовка (с помощью вспомогательного винта). Например, для соединения детали с торцом большой плиты ' (рис. 88) нецелесообразно при-
менять обычные штифты, так как для выпрессовки потребовалось бы сверлить отверстие через всю плиту. Поэтому в данном случае наиболее рационально установить штифты с резьбовыми отверстиями.
Рис. 89. Соединение узла из четырех деталей в две ступени (I, II)
Рис. 88Л Пример установки штифта с резьбовым отверстием
Точность взаимного расположения соединяемых деталей во многом зависит от их числа. Чем меньше деталей входит в собираемый узел, тем выше точность совпадения спариваемых контуров. Следовательно, наиболее точный результат наблюдается при соединении двух деталей.
Когда высота пакета спариваемых деталей незначительна, то достаточная точность достигается и при соединении трех деталей, но с условием, что из них только одна подвергнута закалке. При большем числе термообработанных деталей точность соединения уменьшается, так как в результате неизбежного коробления деталей при термообработке расстояния между центрами отверстий изменяются.
Поэтому не следует устанавливать сквозные штифты в высоком пакете, состоящем из большого числа деталей и особенно при нескольких термообработанных деталях. В этих случаях целесообразно применять ступенчатое соединение. Например, узел состоит из четырех основных деталей (рис. 89). Две нижние детали 1 и 2 соединяют вместе, образуя зафиксированную ступень I. Верх-
173
ние детали 3 и 4 прикрепляют к детали 2 самостоятельно отдель- । ними штифтами и винтами. Таким образом, сборка становится проще и надежнее.
$ 3. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ С НАТЯГОМ И БЕЗ НА ТЯГА
Высокоточное соединение двух деталей может быть обеспечено запрессовкой и врезкой. Этот вид соединения широко распространен в штампах холоднолистового производства. В зависимости от степени натяга соединения, применяемые в штампах, можно разбить на несколько групп.
Рис. 90. Схемы работы матриц, не испытывающих отрывных усилий при вырубке и пробивке
Если одна деталь, входящая в соединение, имеет высокую твердость, а вторая незначительную, то в большинстве случаев применяют прессовую и глухую посадки по 2-му и 2а классам точности. В особых случаях применяют посадки с зазором.
Если обе детали имеют высокую твердость, то посадка с большим натягом при комнатной температуре становится практически невозможной. В этом случае соединяемые детали подгоняют по плотной или напряженной посадке. При посадке со значительным натягом используют подогрев или охлаждение до низких температур одной из спариваемых деталей.
Взаимная посадка с натягом двух термически необработанных деталей в штампах применяется очень редко.
Преимуществом посадки с натягом является возможность соединения без применения крепежных деталей. Такой метод особенно с успехом используют, когда в процессе штамповки одна из рабочих частей не испытывает отрывных усилий. В частности, это относится ко всем матрицам, если через них проталкиваются штампуемые материалы только в направлении их опоры, например, при вырубке и пробивке с удалением деталей и отходов на провал (рис. 90). Матрица в подобных случаях не испытывает отрывных усилий при возврате пуансона, так как они между со-174
бой подогнаны с технологическим зазором г. Исключением могут быть только силы трения, возникающие между пуансоном и матрицей, при подгонке режущих поверхностей без зазора. Но силы трения настолько малы, что ими можно пренебречь.
Однако в этих же процессах пуансоны при съеме с них штампуемого материала испытывают некоторые отрывные усилия.
В формообразующих штампах, когда штампуемые детали имеют параллельные полки_(и особенно, при замкнутых контурах), пуансон и матрица Испытывают отрывные усилия. ;
90°
а)
Рис. 91. Способы жесткого крепления рабочих деталей в державках
В большинстве случаев при отрывных усилиях только посадка с натягом оказывается ненадежной для удерживания рабочей части. Поэтому применяют дополнительные способы крепления. Из них наиболее эффективными являются выполнение деталей с буртиками (фланцами) или крепление их винтами и прихватами.
Фланцы (буртики) делают у пуансонов и матриц (рис. 91, а). Форма фланца возможна прямоугольная и коническая (а — 45°). Прямоугольные фланцы применяют для рабочих деталей любой конфигурации, а конические — в основном только для цилиндрических рабочих деталей. Размеры фланца для наиболее распространенных случаев указаны в стандартах машиностроения.
Заметим, что рабочие детали с фланцем широко применяют не только при отрывных усилиях. Например, в разделительных штампах матрицы (глазки) с фланцем часто крепят в державках со сквозными отверстиями, что технологически более целесообразно по сравнению с креплением матрицы в державках с глухим отверстием (см. рис. 91, а и 95). Фланец увеличивает площадь опоры матрицы, что также является немалым преимуществом. Кроме того, он упрощает фиксацию от проворота цилиндрических деталей (с некруглым рабочим контуром) (см. рис. 95).
175
Поперечное сечение пуансона малого размера некруглой формы > целесообразно выполнять постоянным по всей длине. В этом случае вместо фланца устанавливают штифт (рис. 91, б).
Иногда по конструктивным соображениям необходимо регулировка пуансонов по высоте. Для этой цели применяют винтовую > опору (рис. 92, а). Сечение винта (или пробки) подбирают в соответствии с рабочим усилием.
Потребность в более резком изменении высоты установки пуансона возникает, например, в штампах, предназначенных для пробивки переменного числа отверстий в группе аналогичных дета-
б)
Рис. 92. Опоры пуансонов с регулировкой по, высоте

лей. Эти штампы проектируют с таким числом и расположением пуансонов, при которых можно обрабатывать любую из данной группы деталь. Пуансоны, общие для всех деталей, закрепляют в постоянной, жесткой опоре, а остальные пуансоны имеют опору в виде подвижных заслонок 1 (рис. 92, б). Когда заслонки занимают левое крайнее положение, то соответствующие пуансоны выравниваются по высоте с другими неподвижными и одновременно с ними участвуют в работе. При перемещении заслонок направо пуансоны поднимаются и, следовательно, в процессе не участвуют. Возвратно-поступательное движение заслонок можно осуществлять вручную или специальными механизмами. Например, это нетрудно выполнять клиновым механизмом или пневмоприводом.
Глубину запрессовки или, что то же самое, толщину державки обычно унифицируют. В соответствии со стандартами рекомендуется следующий ряд державок толщиной Н, мм: 10; 14; 16; 18; 22; 25; 28; 32; 36. Малую глубину запрессовки следует применять для рабочих деталей меньших сечений, а большую—соответственно для крупных деталей. Однако при запрессовке в одну державку нескольких деталей с различными сечениями это условие нарушается. Поэтому при стандартизации державок ограничиваются минимальным числом типоразмеров.
176
Державки для пуансонов и матриц в формообразующих штампах требуются значительно тоньше державок для пуансонов тех же сечений в разделительных штампах. Это объясняется тем, что державки в разделительных штампах, помимо крепежных функций, должны одновременно обеспечивать высокоточное направление. В формообразующих штампах возможно некоторое отклонение пуансонов и матриц относительно оси посадки, так как в про-
цессе эксплуатации они са-моцентрируются.
Запрессованные детали Крепят прихватами (см. рис. 102), главным образом в формообразующих штампах.
Непосредственное крепление запрессованной рабочей детали винтами возможно при двух условиях: если позволяют размеры и если крепежная деталь не влияет на качество штампуемой детали. При этом способе крепления глубина запрессовки может быть значительно уменьшена, в результате экономится металл (высоко-
а)
Рис. 93. Дополнительное 'крепление запрессованных пуансонов винтами
качественная инструментальная сталь). Например, в случаях, когда рабочая поверхность массивной детали находится на значительном расстоянии от несущей плиты (рис. 93, а). Этот способ крепления также целесообразно использовать при близком расположении рабочих деталей (рис. 93, 6). При этом рабочая деталь врезается на малую глубину и высота тонкой стенки h между пуансонами уменьшается до минимума, что обеспечивает прочность державки.
Запрессованную матрицу можно также закреплять по методу, применяемому для кондукторных втулок, когда винтовую нарезку выполняют в державке вблизи посадочного отверстия. В этом случае только часть головки касается матрицы, что вполне достаточно для удержания ее (см. рис. 95). Такое крепление удобно, когда по тем или иным причинам требуется крепить расположенную далеко от края державки матрицу без фланца. Это целесообразно при точной штамповке или тяжелых условиях работы.
На предприятиях с небольшими штампово-инструментальными участками пуансоны при некруглом рабочем контуре изготовляют преимущественно без фланца (рис. 94) с последующей расклепкой в державках под углом 45° при сборке. Расклепка головки пуансона несколько облегчается, если на его торце предварительно сделать выемку глубиной h (рис. 94, б). В табл. 34 приведены раз-
12 Г. Д. Скворцов	177
меры припуска на расклепку пуансонов по данным НИАТ. Расклепка является трудоемкой операцией сборки; ее применение оправдано в условиях мелкосерийного производства. В массовом и крупносерийном производстве она нецелесообразна, так как вызывает полукустарную сборку штампа,_ которая уменьшает производительность и не всегда обеспечивает взаимозаменяемость рабочих частей.
Однако как исключение расклепка незаменима при любом производстве, если пуансоны или матрицы расположены близко друг к другу. Иногда расклепку применяют по технологическим соображениям, например, когда трудно выполнить рабочую деталь с прямоугольным фланцем.
Рис. 94. Крепление пуансонов в державках расклепкой
Для удобства сборки желательно, чтобы верхняя поверхность державки была плоской в зоне расположения отверстия для запрессовки детали. Это обеспечивает равномерную запрессовку детали одновременно по всему периметру. Однако не всегда удается выполнить такое требование.
В практике возможны случаи соединения двух> деталей с помощью посадки при наличии наклонной плоскости, ступеней и т. д. Так как в данном случае трудно обеспечить большой натяг, то пользуются преимущественно напряженными посадками. Чтобы запрессованная деталь не провернулась, рекомендуется ее дополнительно фиксировать. Фиксация от проворота необхо-
Таблица 34
Припуск а на расклепку пуансонов (рис. 94, а), мм
*	b X Ь, мм	А,- мм			b X Ь, мм	Л, мм		
		1,0	1,5	2,0		1,0	1,5	2,0
	3X3	1,2	 		7X7	,—-	1,0	1,8
	4X4	0,9	—	—	8X8		0,9	1,5
	5X5		1,4	2,5	9X9	—	0,8	1,4 1,3 .«
	6X6	—	1,2	2,0	10X10	——	0,7	
178
дима также на горизонтальной плоскости для матриц и пуансонов с цилиндрической посадочной поверхностью при сложном рабочем контуре.
Известно много различных способов фиксации от проворота цилиндрических деталей: штифтами, шпонками, местными лысками на фланцах, различными планками и др.
Наиболее точную фиксацию обеспечивают штифты (рис. 95, а), поэтому их рекомендуется применять при высоких требованиях к размерам штампуемых деталей. Независимо от конфигурации
ч Рис. 95. Способы фиксации рабочих деталей от проворота рабочего контура всегда достаточно одного штифта. Однако и при одном штифте трудно обеспечить взаимозаменяемость фиксируемых рабочих деталей, что является существенным недостатком. Последний можно устранить, если использовать шпонки (рис. 95, б), которые также обеспечивают достаточно высокую точность (в пределах 2—3-го классов). Особенно это целесообразно при быстросменных рабочих частях (см. рис. 101). Фиксацию с помощью шпонки широко применяют в крупносерийном и массовом производстве. Заметим, что шпонки употребляют только при посадке без фланца.
Рабочие детали с фланцами удобно фиксировать местными лысками (рис. 95, в). Достаточно, если лыска будет выполнена только с одной стороны. В этом случае точность расположения рабочего контура относительно лысок фланца может быть достигнута в пре-12*	179
делах 3—4-го классов. При размерах штампуемых деталей до 30—40 мм и средней точности их изготовления (5-го класса) это вполне приемлемо.
Необходимо правильно выбирать расположение лысок относительно рабочего контура. Например, для пуансона, показанного на рис. 95, в, рекомендуется снимать лыску на фланце в направлении, параллельном боковым плоскостям рабочего контура Л. - Это дает возможность обрабатывать лыски и боковые плоскости контура при одной установке пуансона. При других рабочих контурах необходимо располагать лыски также с учетом технологичности изготовления.
Фиксация планками (рис. 95, г) по сравнению с предыдущими способами фиксации менее точная. В разделительных штампах ее можно применять только при грубых работах, а в формообразующих — при любых.
На прочность и точность запрессовки немало влияет толщина стенок державок. Цилиндрические державки применяют редко и главным образом для круглых рабочих контуров. Толщина стенок обычно зависит только от размеров крепежных деталей. Однако в особых случаях ее приходится значительно увеличивать, например, когда державки одновременно выполняют роль скрепляющего бандажа.
Наиболее распространены прямоугольные державки, их жесткость зависит от толщины стенок и размера окон. При удлиненных рабочих контурах снижается жесткость державки в поперечном сечении. По ширине А (рис. 96, а) наблюдается выпучивание стенок а на некоторую величину 6.
Чем длиннее (размер L) запрессованная деталь, тем больше величина 6. Поэтому размер а подобных державок рекомендуется делать больше размера Ь. Штифты необходимо устанавливать ближе к середине державки (рис. 96, б), что при окончательной сборке частично выправляет стенки и делает державку более жесткой в процессе эксплуатации.
При отношении длины L посадочной поверхности пуансона к ширине С более 10 не рекомендуется изготовлять державки со сквозными отверстиями. В таких случаях более целесообразно применять несквозную врезку (рис. 96, в) с креплением пуансона винтами, если допускают габариты. При этом сохраняется жесткость державки и обеспечивается высокая точность соединения.
Закрепляемые детали с посадочными поверхностями некруглой формы не обязательно спаривать с державкой по всему периметру. Например, технологичнее, если прямоугольный контур посадочной поверхности рабочей детали не будет касаться углов державки, что облегчает обработку окна. Иногда форма рабочего контура позволяет значительно срезать углы у посадочной поверхности пуансона или матрицы <(рис. 97). В этом случае в углах сопрягаемых деталей рекомендуется оставлять зазор.
180
L	Рис. 97. Пример посадки рабо-
Рис. 96. Крепление с натягом удлиненных пуансонов при отношении -^-р> 6	че% детали с натягом не по
всему контуру окна державки
181
£ 4. СОЕДИНЕНИЕ ЗАЛИВКОЙ ЛЕГКОПЛАВКИМИ МАТЕРИАЛАМИ
Метод крепления рабочих деталей заливкой легкоплавкими материалами занимает особое место в производстве штампов. Этот метод является прогрессивным , он уменьшает продолжительность и стоимость изготовления оснастки.
Его широко применяют для крепления пуансонов в державках разделительных штампов. При штамповке металлов толщиной до 1—1,5 мм крепление заливкой осуществляется или легкоплавкими металлическими сплавами, или быстротвердеющей пласт-
а)	Я)
Рис. 98. Крепление пуансонов в державке^заливкои^легкоплавкого материала
массой. В первом случае применяют сурьмяно-висмутовые сплавы типа НИАТ-23 или оловянисто-свинцовые1, а во втором — само-твердеющие пластмассы типа АСТ-Т и стиракрил.
Металлические легкоплавкие сплавы являются заполните-телями и связующими материалами. По свойствам они близки к известным оловянисто-свинцовым припоям. Окна державок выполняют по пуансону с зазором г = 0,14-0,2 мм на сторону. Следовательно, особо точной подгонки не требуется. Для более надежного крепления пуансонов рекомендуется дополнительно устанавливать штифты или делать выступы (рис. 98, а). Последнее дает возможность применять крепление заливкой пуансонов также и при штамповке металла толщиной более 1,5 мм, так
1 Наиболее распространен сплав следующего состава: 48% Bi; 32% Pb; 15% Sn; 5% Sb. Температура плавления 95—100° С. При охлаждении незначительно расширяется.
182
как дополнительные жесткие элементы способны воспринимать значительно большие отрывные усилия, чем легкоплавкий материал.
При креплении пуансона только легкоплавким материалом усилие нагружения пуансона на отрыв определяют по формуле
Ротр = Lh [т]ср,	(37)
где L — длина периметра контура срезаемой части легкоплавкого материала (в зоне пуансонов или в зоне державки), мм; h — высота периметра среза легкоплавкого материала, мм; [т ]сР допускаемое напряжение на срез легкоплавкого материала, [т^.р = = 2,5ч-5 кгс/мм2.
Самотвердеющие пластмассы в основном используют только как заполнители. Окна в державках под посадочные поверхности выполняют с зазором z = 2ч-3 мм. Соосность расположения контуров обеспечивается ориентировочно. Для более прочного соединения окна делают такой формы, чтобы в залитой массе образовались буртики или выступающие части (рис. 98, б), а в рабочей детали соответственно канавки или углубления.
Пуансоны в державках рекомендуется заливать после окончательной разделки матрицы (с учетом технологического зазора). Вначале готовый пуансон вставляют в окно матрицы строго перпендикулярно к ее зеркалу, затем ставят державку и заливают легкоплавкую массу.
При больших режущих зазорах часть поверхности пуансона, которая входит в матрицу, вначале никелируют или покрывают специальным составом. Слой временного покрытия выполняют равным величине режущего зазора. Таким образом достигается беззазорная подгонка матрицы с пуансоном, что обеспечивает точное центрирование рабочих контуров. Затем временное покрытие удаляют.
Профиль пуансона по всей длине соответствует рабочему контуру матрицы, и только в зоне соединения с державкой делают канавки.
Применение самотвердеющих пластмасс в многопуансонных штампах для крепления заливкой пуансонов в державках, съемников и других деталей штампов позволяет значительно повысить точность совпадения рабочих частей и увеличить стойкость штампов [22].
Крепление деталей заливкой легкоплавкими материалами может найти широкое применение в специализированном производстве штампов.
§ 5. КРЕПЛЕНИЕ БЫСТРОСМЕННЫХ РАБОЧИХ ДЕТАЛЕЙ
Нередко требуются такие способы крепления, при которых возможна удобная замена пуансона или матрицы в процесса эксплуатации без снятия штампа с пресса, например при тяжелых
183
условиях работы, когда рабочие детали часто заменяют, а также при наличии универсальных штампов. В этих случаях широко применяют скользящую посадку с дополнительным креплением. Посадочная поверхность детали обычно имеет круглое сечение. Крепление осуществляют в основном 1) болтами; 2) прихватами; 3) шариками и 4) гайками.
Крепление болтами (рис. 99, а) конструктивно самое простое и надежное. Однако при затягивании болтом происходит некоторое смещение рабочей детали (матрицы или пуансона) относительно оси, что нарушает правильную ее посадку.
Рис. 99. Крепление быстросменных рабочих частей болтами
При штамповке толстых металлов это мало отражается на качестве деталей, так как между режущими частями выполняется значительный технологический зазор. При тонких же металлах смещение рабочей детали относительно оси не допускается. Но если посадочное отверстие выполнить относительно глубоким и ось болта направить под некоторым углом, то можно добиться достаточно точной соосности спариваемых деталей. При наклонном болте часть усилия, возникающего от затяжки, передается к оси закрепляемой детали, способствуя подтяжке ее к опоре, что уменьшает поперечное смещение детали.
Угол а наклона болта при грубых работах — 0—15°, при более точных — 30—60°.
184
Чем больше угол а и чем глубже посадочное отверстие, тем надежнее крепление и точнее расположение рабочих деталей. Поэтому при штамповке толстых и тонких металлов желательно угол хх максимальнр увеличивать. Особенно это относится к креплению пуансонов в разделительных штампах.
При увеличении угла а наклона болта появляется возможность крепить быстросменные матрицы и пуансоны не только на малом расстоянии А от края державки, но и в любом месте ее (рис.. 99, б). В большинстве случаев при этом приходится увеличивать высоту матриц так, чтобы их рабочая поверхность была
выше винта.
Рис. 100. Двухъярусное крепление пуансонов в державках болтами
Рис. 101. Фиксация шпонками быстросменных рабочих деталей от проворота
Для удобства извлечения матриц из отверстия рекомендуется на их выступающей части делать канавки, а для удобства извлечения пуансона, застрявшего по какой-либо причине в державке, со стороны опоры сверлить малое отверстие. Иногда при близком расположении пуансонов можно применять крепление болтами в два-три яруса с посадкой в отверстия разной глубины и с разным направлением болтов (рис. 100).
Опорой для болта в рабочих деталях может быть кольцевая канавка, если их посадочная поверхность цилиндрическая, и местные лыски при других формах посадочной поверхности. В последнем случае для более точной фиксации рабочей детали от проворота целесообразно иметь две лыски (см. рис. 99, б, исполнение II). Соответственно ставят два болта, регулировкой которых можно точно установить рабочий контур в необходимом положении. Однако более распространенным и надежным способом является постоянная фиксация со шпонкой (рис. 101).
Матрицы и пуансоны в формообразующих хдтампах допускается крепить скобами, прихватами. Как и при креплении болтом, рекомендуется посадочную поверхность выполнять цилиндрической (рис. 102, а). Однако в формообразующих штампах требования к креплению рабочих деталей могут быть несколько ниже,
185
a)
Рис. 102. Различные способы крепления быстросменных рабочих деталей штампов
6) *
Рис. 103. Крепление пуансонов специальными гайками
186
поэтому посадочную поверхность быстросменных деталей допускается выполнять прямоугольной формы.
В разделительных штампах также можно использовать быстросменные рабочие детали с прямоугольной посадочной поверхностью. Практика показала, что даже секционные прямоугольные детали можно делать быстросменными. Например, секционные матрицы успешно закрепляются планками-клиньями (рис. 102, б).
Гайки применяют только для крепления пуансонов. При креплении одного пуансона отверстие для гайки выполняют не
Рис. 104. Крепление пуансонов и матриц шариками
Рис. 105. Крепление тонких пуансонов
посредственно в державках (рис. 103, а); при креплении в державке группы пуансонов рекомендуется применять переходные втулки (рис. 103, б). Для предупреждения проворота втулки следует изготовлять со срезанными фланцами. Этот метод крепления не отличается высокой точностью. Его рекомендуется применять в разделительных штампах при штамповке металла толщиной свыше 1 мм. Гайками можно крепить пуансоны на большом расстоянии от края державки.
Более совершенный метод крепления шариками применяют для пуансонов и матриц только с круглым рабочим контуром. В практике известны два основных исполнения: с поддержкой шарика винтом и пружиной (рис. 104, а). Первое исполнение более простое; его недостатком является возможность смещения пуансона (матрицы) при сильной затяжке винта. Второе исполнение конструктивно более сложное, но оно обеспечивает высокую точность посадки и надежное крепление деталей.
При креплении одного пуансона отверстие под пуансон и отверстие под шарик с пружиной выполняют непосредственно
187
в державке. При креплении группы пуансонов в одной державке необходимо встраивать промежуточные втулки (рис. 104, 6), которые легко унифицировать.
Тонкие пуансоны (с рабочим диаметром до 3—4 мм) целесообразно устанавливать в гильзы 1 (рис. 105), что позволяет применять крепление шариками. Наружный диаметр гильзы составляет 12—13 мм при длине 50—70 мм.
В данном параграфе рассмотрены некоторые способы креплен-ния быстросменных пуансонов и матриц без разборки штампов. Однако иногда целесообразно такое крепление, при котором появляется возможность быстро заменять рабочую деталь в период перестановки штампа. В этом случае обычно применяют регулируемую, преимущественно резьбовую опору, подобную конструкции, приведенной на рис. 92, а.
Державки для быстросменных пуансонов и матриц рекомендуется подвергать термообработке до твердости HRC 45—50. Допускается их изготовлять из цементованных сталей.
§ 6. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСИЛЕНИЕ КРЕПЛЕНИЯ ПРИ МОНТАЖЕ РАБОЧИХ ДЕТАЛЕЙ
Выше было указано, что детали и узльг штампов к несущим плитам крепят в основном штифтами и винтами. Последние воспринимают на себя все отрывные усилия, возникающие в процессе штамповки. Такие усилия появляются прежде всего при съеме отходов ц готовых изделий с пуансона или при их проталкивании через матрицу.
Немного найдется примеров, когда отрывные усилия в штампах не могут быть выдержаны винтами. Штифты удерживают детали от сдвига, появляющегося в результате возникновения распирающих усилий при взаимодействии рабочих деталей штампа. Если рабочая деталь имеет замкнутый контур и равномерно нагружена в процессе эксплуатации, то штифты (если они имеются) выполняют в основном роль фиксаторов
Другое дело, когда деталь, закрепленная штифтом, при отсутствии дополнительной опоры подвергается одностороннему сдвигу. Если не принимать в расчет усилие затяжки винтов (так как в процессе эксплуатации они могут быть ослаблены), то в этом случае штифты полностью воспринимают возникающую распорную нагрузку. Штифтовое соединение без дополнительной опоры при одностороннем сдвиге можно применять только в разделительных штампах для тонких металлов (ориентировочно при S < 1,5 мм), когда невелики действующие сосредоточенные нагрузки.
В формообразующих штампах открытые детали (секции) в большинстве (Случаев устанавливают с дополнительной опорой. Только при очень легких работах можно оставлять рабочие секции на штифтах без дополнительного крепления. Поэтому важно 188
Р знать поперечные усилия, которые могут выдержать секции, за-Ж крепленные штифтом, при работе разделительных штампов. Воз-В можны два случая: когда секция устойчива и когда она неустой-Г чива.
; г ? Понятие об устойчивости секции условное, так как оно дается / вне зависимости от величины действующих рабочих нагрузок. I Ц Секция рассматривается как брус, свободно лежащий на ровной Ж• горизонтальной плите.
Ж Если приложить в точке А какую-либо силу N, превышающую ; Ж- силу трения NT (рис. 106, а), то секция или начнет скользить по / > плите, или будет опрокидываться. Что именно произойдет, это 1 I зависит от величины соотношения ее ширины В к высоте Н.
| t Очевидно, чем больше отношение тем устойчивее секция.
 Сила N вызывает момент NH, направленный по часовой стрелке.
? Л#*	в
J | Сила тяжести G секции создает момент G-^- противоположного I I направления. Условие равновесия секции будет i	
>	-лгя + с4=0;
Ж откуда
; t	NH = G~
л-
>. или при N = NT
i Сила трения ^T = pG,
1 где p — коэффициент трения покоя между брусом и плитой, при-нимаемый равным в среднем 0,25.
| При действии этой силы брус сдвинется с места, не опрокиды-g ваясь, если соблюдено условие
G^-^NrH.
I. т'*’  j У Подставив значение силы трения Ут, получим
!Ч	G-^GpH,
I откуда
|	4^°’25Я
F;	*
’%•' , или
В > 0,5/7.
189
Следовательно, для обеспечения устойчивого положения секции необходимо, чтобы ее ширина была больше половины высоты. Опыт показал, что отношение не должно быть меньше 0,8 — 1,0. Такая рекомендация согласуется с конструктивно-технологическими требованиями. Если принять среднюю высоту секции Н = 40 мм, а диаметр винта 12 мм, то при отношении — = 0,8 -ь 4-1,0 и погружении головки винта образуются стенки (рис. 106, г) с предельно допускаемой толщиной (без заметного запаса), причем винты располагаются в ряд. Однако наиболее целесообразно винты расположить в два ряда, что придает большую прочность и устойчивость соединению. Поэтому в практике наиболее распространены устойчивые секции при соотношении 4^1,2 + 1,5.
(5	\
когда ^<0,8) не рекомендуется монтировать со штифтами в направлении вертикальной оси у—у (рис. 106, в), если нет врезки. В противном случае даже при малых распирающих усилиях N штифты вибрируют вследствие их упругой деформации, что увеличивает режущий зазор без заметного изменения отверстий в несущей плите. При устойчивых секциях в результате увеличения режущего зазора, вызванного распирающими силами, искривляются штифты и существенно изменяется форма отверстия в несущей плите, т. е. в этом случае наблюдается сдвиг секций ;(рис. 106, б).
Поскольку штифтовые соединения без дополнительного крепления для неустойчивых секций применять не рекомендуется, то ниже при расчетах будут рассмотрены только устойчивые секции.
Штифты, .запрессованные одновременно в рабочую деталь и несущую плиту, оказываются полностью защемленными. Очевидно, их изгиб возможен только в случае, если одна из деталей, входящих в соединение, имеет меньшую твердость. Обычно такой деталью является несущая плита.
Исходя из условия сжатия (смятия) плиты и изгиба штифта (рис. 106, б), допускаемая нагрузка на штифт, по данным Б. П. Звороно, составляет
#=1,5-ф^4,	(38)
где [о]сж— допускаемое напряжение металла плиты на сжатие, кгс/мм2; — диаметр штифта, см.
Глубина запрессовки штифта 1,5б/ш. Зная распирающие усилия, а также число и размер штифтов, можно путем элементарных расчетов убедиться, достаточно ли надежно данное открытое соединение. Если оно не обеспечивает необходимой прочности, то требуется его усилить.
190
Рассмотрим несколько наиболее распространенных штифтовых соединений в разделительных штампах. Условимся, что секции устойчивые и их крепят свободно к плите только штифтами без дополнительной опоры. В соединение входят два штифта.
Исходные данные. Диаметры наиболее распространенных штифтов, мм: 8; 10; 12; 16. Глубина погружения штифтов в несущую плиту l,5dm. Материал плит — чугун СЧ 21-40 или стали ЗОЛ 4-45Л. Допускаемое напряжение на сжатие [о]сж для того и дру-

4	"
г)
Рис. 106. Схема распределения действующих сил на секции разделительных штампов
гого материала примерно одинаково и равно 1000—1200 кгс/см2.
Для расчетов принимаем [о]сж = 1000 кгс/см2:
Каждая пара штифтов может выдержать следующие максимальные усилия:
при dm = 0,8 см
Л\==2.1,5~.0,82==960 кгс; при = 1 см
N2 = 2-1,5	12= 1500 кгс;
при dw = 1,2 см
У3 = 2-1,5-^-1,22 = 2160 кгс;
191
при dm = 1,6 см
W4 = 2-1,5-^~ 1,62 = 3840 кгс.
Усилие, распирающее секцию, можно определить из уравнения работы [5 ]
N = N* + Ng-NT,	(39)
где — нормальная сила давления на боковую стенку секции штампуемого металла, кгс; Ng — сила давления торцов деталей, застрявших в матрице после вырубки, кгс; NT — сила трения между секцией и нижней плитой, кгс.
При резке замкнутого контура Nn — (0,34-0,4) Рь а при резке односторонней Nn — 0,4Р/.
Для матрицы с рабочим контуром (замкнутым или с двумя противоположными рабочими стенками)
=	(40)
где Pi — усилие резания, приходящееся на длину I рассматриваемой секции, независимо от сложности контура (см. рис. 107), кгс; т) — коэффициент, равный отношению усилия Qx проталкивания детали через матрицу к полному усилию резания PL (для всего рассматриваемого контура) зависит от величины режущего зазора, а также от геометрии рабочего пояска матрицы и ее габаритов; т] = 0,034-0,07; п — число деталей, одновременно застрявших в матрице; — коэффициент трения между стенкой матрицы и торцом детали; = 0,2. При односторонней резке Nq = 0.
Сила трения
Nr =	(41)
где Pl — усилие резания всего режущего контура, приходящегося на данную секцию, кгс; ц2 — коэффициент трения между плитой и секцией, р2 = 0,15-5-0,18, в расчетах принимаем р2 — 0,15.
Итак, при односторонней резке полное распирающее усилие, направленное нормально к боковой стенке секции
N = 0,4Pz - Р£И2.	(42)
В частном случае, когда контур прямой, Pt = PL и, следовательно,
N = Pi (0,4 — 0,15) = 0,25Р/.
Зная величину максимальных усилий, которые может выдержать пара стандартных штифтов, определим допускаемые рабочие нагрузки Р (усилия резания) для каждой соответствующей секции с прямолинейным режущим контуром:
ЛГ1 = 960 = 0,25/’/,, Р/, =-—- = 3840 кгс;
N2= 1500 = 0,25Р/„ PZa =-^ = 6000 кгс;
192
M> = 2160 = 0,25Pz„ Л, == 8640 кгс;
N< = 3840 = 0,25/\, Ph =	= 15360 кгс.
U, ZO
Среднюю длину секции при диаметре штифтов = 8 мм принимаем равной 100 мм. При этом условное удельное усилие среза •	ph 3840 .п ,
9 = “Г = Too- ~ 40 кгс/мм-
Определим длину секций при q = 40 кгс/мм и штифтах диаметром: 10 мм
4 = -у- = ~4о~= 150 мм;
\	12 мм
,	?1,	8640	ОПЛ
/3 =—- = -тут- = 200 мм;
d	q 40	’
16 мм
,	Pi,	15360	.ЛЛ
1л =   = —ттг- = 400 мм. 4	q 40
Так как q = 1,25 ocpS, то каждая устойчивая секция может нормально работать без дополнительной опоры при резке листовой стали марок 08; 10; 15 и 20 (предел прочности на срез в среднем ;	30 КГС/ММ2) ТОЛЩИНОЙ
о 40	, .
1,25-30 ~ 1,1 мм‘ t	9
Однако расчетные длины секций со штифтами диаметрами до 12 мм не являются предельными. Например, при установке двух штифтов диаметром 12 мм можно применять секции длиной 250 мм. . , Но в этом случае гарантируется нормальная резка сталей указан-, ных выше марок только при толщине 0,9 мм, так как
q = -25Q- = 34,5 кгс/мм,
и
= 1,25 -30	ММ'
Секции длиной 400 мм и более в разделительных штампах применяют редко, вследствие их нетехнологичности для термообработки. Поэтому длину секции со штифтами диаметром 16 мм следует считать как условно допускаемую. Одновременно расчет показал, насколько соединение со штифтами диаметром 16 мм прочнее соединения со штифтами диаметром 12 мм.
13 Г. Д. Скворцов	193
В практике известны следующие стандартные длины режущих секций, мм: 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 275;300 и 350, применяемые преимущественно со штифтами диаметром 16, 12 и 10 мм (независимо от длины).
При замкнутом контуре распирающее усилие, приходящееся на прямолинейную секцию длиной I,
^замкн = 0.35Р, — 0,15/\ +	•
Если принять т| = 0,07 (максимальное значение) и учесть, что в секционной матрице застревает только одна вырубленная деталь, то
^замкп = Р, (0,35 - 0,15 + 0,35) = 0,55Pz,
Таким образом, при замкнутом режущем контуре распирающее усилие может быть в 2 раз больше, чем при односторонней резке (при прочных равных условиях). При минимальном значении г] — 0,03 распирающее усилие
Л^замкн = Л (0,35 - 0,15 + 0,15) = 035Л, что приближается к значению, найденному для односторонней резки.
Из практики известно, что при вырубке замкнутого контура не обязательно прибегать к такой схеме штампа, при которой возможно застревание деталей в рабочем проеме матрицы. Например, широко распространены способы совмещенной вырубки с удалением каждой детали механическим толкателем пресса, вырубки детали с возвратом ее в полосу (ленту) или также с возвратом навстречу рабочему движению пуансона, но без запрессовки в полосу. Кроме того, нередко применяют обычную вырубку на провал с проталкиванием каждой детали. В этих случаях сила Nq давления торцов деталей, находящихся в матрице,, не действует одновременно с силами нормального давления NH и трения NT, поэтому ее не следует учитывать при расчете распирающей силы:
М>амкн = Р, (0,35 - 0,15) = 0,2Р„
При криволинейных контурах (рис. 107) длина L периметра резки возрастает, вследствие чего сила трения N, также увеличивается. Суммарная сила, распирающая секции, соответственно уменьшается и может быть сведена к нулю, когда длина L периметра станет больше длины I секции в 2 раза и более. Следовательно, допускаемая рабочая нагрузка на секции при криволинейных контурах (при прочих равных условиях) может быть принята значительно выше допускаемой нагрузки при прямолинейных контурах. Возрастание силы трения NT, связанное с увеличением длины L криволинейного режущего контура относительно длины I секции, придает последней сравнительно большую устойчивость. Поэтому отношение ~ для секции с криволинейным контуром может
194
быть меньше отношения при прямолинейных контурах. К такому выводу нетрудно прийти, если рассмотреть схему распределения действующих сил.
В процессе резания на. режущий участок секции действуют две результирующие силы: вертикальная нагрузка Р и горизонтальная распирающая сила N (табл. 35). Вектор равнодействующей R этих двух сил в точке Б не должен выходить за пределы секции. В противном случае она теряет устойчивость.
Чем меньше угол а между векторами силы Р и равнодействующей Р, тем меньше отношение так как точка Б соответственно перемещается ближе к режущей стенке. Это зависит от вектора N.
Рис. 107. Режущая секция с криволинейным рабочим контуром
Поскольку размер последнегб обратно пропорционален силе трения N-, то при криволинейных контурах вектор N становится меньше, поэтому угол а и отношение -& уменьшаются. Но для обеспечения нормальных условий работы и для рационального размещения крепежных деталей при открытых секциях (без дополнительной опоры) это отношение не должно быть меньше 1. Больше того, для обеспечения прочности соединения наиболее целесообразно, чтобы точка Б находилась перед штифтом, т. е. ближе опоры. Практически это возможно, когда отношение Д-не менее 1.
Из табл. 35 следует, что при вырубке деталей размером 200 мм в штампах со схемой, допускающей застревание деталей в матрице возможна высококачественная штамповка только тонких металлов (в основном при S '< 1 мм). В принципе, на открытых секциях (табл. 35) можно выполнять разделительные операции и при относительно более толстом металле (с теми же механическими свой-^ствами). Однако качество среза резко ухудшается так как секции в процессе [работы будут сдвигаться на некоторую величину (обратимо или необратимо), вызывая расширение режущего зазора.
При увеличении допускаемого удельного усилия q следует усилить крепление секций. С этой целью; применяют врезку
13*
195
Силовые характеристики устойчивых режущих секций, зафиксированных двумя = 1000 кгс/см2
Контур резки
Схема штампа
Минимальный размер штампуемой детали, мм
N, кгс
До 200	0,55Р/	
200—400	0.5Р/	
400—600	0,45Pz	
600—1000	0,4Р/	
Св. 1000	0,35Р/	
Примечание. N — максимальное распирающее усилие; Q — усилие протал к погонной длине.
196
~	Таблица 35
ч. .
"- штифтами без дополнительной опоры с условно принятой длиной I прй сгсж = для несущих плит
‘  ч	Q, кгс ✓	Допускаемая нагрузка Pp кгс при диаметре (1ш штифтов и условно принятой длине 1 секции, мм				q = 1,25 acpS кгс/мм (приблизительно)	с	Допускаемая толщина штампуемого металла, мм при о , кгс/мм2			
		<*ш = 8 1 = 100	1 = 150	rfm = !2 1 =200	<*ш = 16 Z = 400			До 20	20-35	35—50	50-70
*	, Q,07Pi	1745	2725	3925	7000	18	1,5	0,7	0,4	0,3	0,2
i'..'.			0,06Pi	1920	3000	4320	7680	19	1,4	0,8			
	0.05Р/	2130	3330	4800	8530	21	1,3	0,9	0,5 •ч		
	0.04Р/	2400	3750	5400	9600	24		1,0	0,6	0,4	0,3
♦ ' Ж	0,03P/ V	2745	4300	6170	11 000	28		1,1	0,7	0,5	
v*.	t	' < ,	-	.л-т  ’	| • —	i	к «"-»¥ r	•	t \ He ; учитывается r >	4800	7500	10 800	19 200	50	1,2	2,0	1,2	0,9	0,6
		3840	6000	8640	15 360	40		1,5	0,9	0,7	0,5
ивания детали через матрицу; q — допускаемое условное удельное усилие, отнесенное
197
(рис. 108, в) деталей в плиты или державки, а также приставные и врезные шпонки (рис. 108, а и б).
Приставные шпонки усиливают штифты в среднем в 2 раза. Они вплотную примыкают к основной секции и фиксируются так же, как и секция, на два штифта. Следовательно, рабочие детали в этом случае удерживаются четырьмя штифтами; причем размер штифтов для секции и для шпонки принят одинаковым. Отсюда допускаемое удельное усилие среза при тех же длинах рабочих
Рис. 108. Способы дополнительного крепления секций
периметров может быть увеличено в 2 раза. При удельном усилии по периметру среза, превышающем удвоенное расчетное усилие для открытых штифтовых соединений, необходимо применять врезные шпонки или врезку секций с жесткой опорой по всему периметру. Глубина врезки шпонок или непосредственно секций должна быть h = (0,254-0,3) Н, где Н — высота секций.
Если считать, что для устойчивых секций отношение = = 1,2-ь 1,5, то при = 1,2 следует принимать h = О.ЗЯ, а при Д- = 1,5 h — 0,25Я. Указанная глубина врезки усиливает штифтовые соединения в несколько раз. Чтобы в этом убедиться, проведем приближенный расчет на прочность плиты.
198
Принимаем следующие исходные данные. Высота секции Н — = 40 мм, длина I = 200 мм, ширина В = 50 мм. Глубина врезки секции в плиту h = 0,3/7 = 0,3 -40 = 12 мм. Два штифта = ®. 12 мм. Согласно проведенным ранее расчетам, два штифта выдерживают поперечную нагрузку 2160 кгс.
Допускаемое напряжение на сжатие металла плиты оьЖ = = 1000 кгс/смг.
С врезанной шпонкой длиной С = 125 мм секция может выдержать. следующее распирающее усилие:
ЛГшп = С/юсж4-2160= (12,5-1,2-1000) + 2160= 17 160 кгс.
Поскольку расчет приближенный, то принимаем допущение, что шпонка в процессе нагружения не перекашивается.
- Возможное распирающее усилие с непосредственной врезкой в плиту секции
jVnJJ =//госж +2160 = (20-1,2-1000) + 2160 = 26 160 кгс.
Таким образом, в первом случае штифтовое соединение уси-17160 о	26 160 1О
ливается в 216О	° Раз. а в0 ВТОРОМ в 2160 = Раз-
Глубина врезки секций в формоизменяющих штампах обычно выполняется значительно больше глубины врезки в разделительных, что диктуется необходимостью создания более жестких систем.^ В практике проектирования в этом случае глубину h принимают ориентировочно равной (0,5—1,0) Н.
Помимо указанных выше способов, можно усилить крепление, увеличив число штифтов до трех или четырех на одну секцию. Этот метод менее распространен, но достаточно эффективен. Уменьшение периметра среза без изменения размера и числа штифтов также усиливает крепление.
Например, относительно короткую режущую секцию длиной 60 мм, зафиксированную штифтами диаметром 10 мм, используют при односторонней резке. При двух штифтах она может выдержать нагрузку до 6000 кгс (см. стр. 192). Следовательно, каждый миллиметр длины режущего контура может воспринимать нагрузку исходя из удельного усилия
’	Pl 6000	1	. 2
q = —L = —— = 100 кгс/мм2,
I 60	’
т. е. секция длиной 60 мм по сравнению с секцией длиной 150 мм (см. расчет на стр. 193) способна работать при нагрузке большей в 2,5 раза.
При неустойчивой форме секций изменяют схему крепления: винты направляют перпендикулярно оси движения рабочей части (рис. 109, а). Когда секции глубоко врезаны, то допускается крепление без штифтов.
Бесштифтовое крепление с горизонтальным (или наклонным) расположением винтов упрощает процесс подгонки рабочих
199
i
поверхностей секции при изготовлении и дает возможность шлифовать их. В разделительных штампах рекомендуется затачивать (шлифовать) секции сверху, поэтому для восстановления заданного уровня («зеркала») целесообразно ставить под них прокладки (рис. 109, а). При этом, если необходимо, то снизу крепят вин-
Рис. 109. Способы крепления глубоко врезанных секций (1 — обойма)
тами. В формоизменяющих штампах, и особенно в гибочных, секции срабатываются преимущественно с внутренней стороны. Соответственно изменяется расположение прокладок, которые следует применять в крайнем случае, так как они уменьшают точность взаимной подгонки рабочих частей. Более правильно рабочие части изготовлять из материала, обеспечивающего необходимую стойкость штампа после периодического шлифования на малую допускаемую величину без прокладок. При больших сечениях секций и при больших отрывных усилиях соединение оказывается более надежным, если применять крепление в нескольких направлениях (рис. 109, б).
200
В бесштифтовом креплении целесообразно под головки винтов ставить пружинные шайбы, что гарантирует плотный контакт секций с опорными плоскостями в процессе эксплуатации.
Следует избегать таких конструкций, в которых распирающие усилия воспринимались бы винтами. Кроме того, в разделитель-
Рис. 111. Примеры применения противоотжимов
ных штампах всегда нужно стремиться к тому, чтобы штифты располагались параллельно направлению движения пуансона или матрицы (рис. НО).
Значительные распирающие усилия- также можно уменьшить с помощью противоотжимов. Особенно при односторонних распирающих нагрузках, которые возникают при выполнении разделительных и формообразующих операций (рис. 111).
201
Кроме того, в большинстве случаев противоотжимы одновременно предотвращают смещение верхней части штампа относительно нижней, что очень важно для продления срока службы направляющих элементов при сохранении необходимой точности совпадения рабочих частей.
Трущиеся поверхности противоотжима необходимо обильно смазывать. С этой целью на поверхности стальных вкладышей делают канавки. Открытые места смазывают вручную, а закрытые — колпачковыми и прессовыми масленками или принудительно от централизованной системы смазки штампа.
£ 7. КРЕПЛЕНИЕ ПОДВИЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Подвижные детали крепят с неподвижными винтами, жесткими фланцами и скобами.
Для крепления можно использовать обычные винты, или специальные (рис. 112, а). Постоянная длина / специальных винтов обеспечивает всегда определенное заданное расстояние между соединяемыми деталями.
Обычные винты как ограничители можно применять только при установке фиксирующих упорных винтов 1, а также контргайки или распорной втулки (трубы). Последнее целесообразно, когда втулка одновременно выполняет функции промежуточного стержня, например при использовании механического толкателя пресса.
Ход подвижной детали штампа часто ограничивается толщиной несущей плиты, поэтому иногда применяют специальные удлинители. Удлинители (рис. 112, б) состоят из втулки 1 и планки 2, удерживающей втулку от выпадания. Общая длина хода подвижной детали в этом случае
I — li 1^'
При установке удлинителя ход детали можно увеличить в 2 раза.
При конструировании штампов нередко возникает необходимость располагать головку винта в отверстие подвижной детали на расстоянии h от поверхности детали. В разделительных штампах расстояние h представляет собой некоторый запас на заточку (восстановление) рабочей части. В общем случае этот запас нужен на компенсацию возможного уменьшения расстояния h от различных причин: произвольного вывертывания специальных винтов в процессе работы, выработки плиты по толщине и др. В формообразующих штампах расстояние h должно быть не менее 1—2 мм, а в разделительных 3—8 мм. Если толщина подвижной детали незначительна, то ее увеличивают преимущественно привариванием местных бобышек или планок (рис. 112, в). Однако иногда сварное соединение оказывается недостаточно прочным. В этом случае применяют втулки с буртиками, которые в сочетании со сваркой гарантируют надежное крепление.
202
В небольших штампах при их смыкании специальные винты могут выступать из плиты. Но это допустимо только в случае ис-- пользования буфера штампа или пресса. В этом случае головки специальных винтов 2 (рис. 113, а) в процессе работы постоянно отстают от буферных шпилек / на некоторую величину А.

8)
Рис. 112. Крепление подвижных деталей штампов винтами
Если штамп без шпилек, то специальные винты опираются непосредственно на тарелку буфера, выполняя одновременно функции шпилек (рис. 113, б). Однако практически трудно получить точный контакт всех головок специальных винтов на плоскости тарелки буфера, что является существенным недостатком. Особенно не следует применить специальных винтов, выполняющих одновременно функции буферных шпилек, в вытяжных штампах
203
а>	 6)
Рис. 113. Схемы применения ступенчатых винтов в формообразующих штампах
а)	б)	6)
Рис. 114. Применение фланцев в подвижных деталях штампов для ограничения хода
204
для первых операций. В крупногабаритных штампах тем более это неприемлемо также еще из-за неудобства их хранения.
Соединение подвижной детали с помощью фланцев и скоб в штампах является более компактным и надежным. Подвижные детали обычно выполняют с фланцами, которые опираются нажестко закрепленные неподвижные детали (рис. 114, а). При этом способе подвижная деталь должна быть обязательно направленной.
Фланец у подвижных прямоугольных деталей обычно делают только с двух сторон. Иногда с целью обеспечения более надеж-
ного направления подвижной детали предусматривают местные' фланцы (рис. 114, б).
В приведенных примерах (рис. 114, а, б) ход подвижных деталей ограничивают рабочие детали, что доставляет неудобство при монтаже и демонтаже. Поэтому целесообразнее применять специальные планки и бруски (рис. 114, в). Но этот способ можно применять только при незамкнутых рабочих контурах, когда к подвижным деталям имеется открытый доступ, В данных случаях приставные детали одновременно используются как ограждения, а иногда
Рис. 115. Схема применения поперечных стержней для удерживания выталкивателя в крупногабаритном штампе
и как направляющие. Недостаток способа — ограниченность возможного хода подвижной детали.
Надежное соединение подвижной детали 1 (рис. 115) в штампе обеспечивают поперечные стержни 2 [22], это соединение используют преимущественно в крупных и средних штампах. Несомненным преимуществом соединения является возможность свободного выполнения монтажа и демонтажа подвижной детали непосредственно на прессе в процессе эксплуатации штампа. При съеме и установке подвижной детали 1 стержень 2 перемещают влево или вправо. Его фиксация осуществляется планкой 3.
$ <9. ОСОБЕННОСТИ КРЕПЛЕНИЯ РАБОЧИХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
По мере усовершенствования методов обработки твердых сплавов, а также улучшения их качества упрощаются и способы крепления деталей из этих сплавов. Раньше твердосплавные вставки крепили в штампах припайкой к державкам. Однако опыт показал, что этот метод при ударных нагрузках не является лучшим. Пайка вызывает появление микротрещин в сплаве, и он в процессе эксплуатации разрушается.
205
/
Специальные методы пайки устраняют этот дефект, но не исключают отскакивания твердого сплава от основания при штамповке. Поэтому пайку применяют только при относительно малых удельных нагрузках, например при разделении тонких металлов, и когда невозможно использовать другие методы. Следует учитывать, что при пайке медью обоймы и державки необходимо изготовлять из углеродистой стали. Легированные стали плохо поддаются пайке.
Наиболее эффективным припоем является сплав, содержащий 90% меди, 5% никеля, 5% ферромарганца электролитического. Можно также паять латунью Л68, однако соединение получается менее прочное.
Осваивается пайка твердосплавных пластин в вакууме. Припоем служит техническая медь (марки Ml). Качество пайки в вакууме гораздо выше, чем в обычных условиях.
Более надежным и универсальным является механическое крепление. Оно ничем не отличается от способов, применяемых . для крепления рабочих деталей из закаливаемых сталей, но имеет некоторые особенности. Механическое крепление можно осуществлять с натягом клиньями, планками, непосредственно винтами, в державках без натяга и другими способами.
Цельные (монолитные) матрицы в большинстве случаев подвергаются распорным усилиям, направленным от центра к периферии, и испытывают растягивающие напряжения. Но твердый сплав не способен выдерживать больших растягивающих напря-. жений, поэтому матрицы разделительных и формообразующих штампов следует закреплять в обоймах с натягом. Последние создают в твердом сплаве предварительные напряжения сжатия, что способствует уменьшению растягивающих напряжений, возникающих в процессе нагружения матрицы. Но это в полной мере удается выполнить только при цилиндрических посадочных по-, верхностях. Прямоугольные и фасонные поверхности практически трудно пригнать по всей площади равномерно с заданным большим натягом и поэтому не следует рассчитывать на получения предварительных напряжений. Отсюда и толщину стенок деталей из твердого сплава необходимо назначать относительно больше.
Практика показала, что обоймы следует выполнять из легиро- . ванных сталей (в противоположность тому, когда применяется пайка). Запрессовку сплава можно производить без подогрева и с подогревом державки.
В холодном состоянии применяют прессовые посадки по 1 и 2-му классам точности. При запрессовке секционных рабочих деталей целесообразно применять переходные обоймы с постепенным увеличением натяга.
Если требуется обеспечить больший натяг, то посадку производят с подогревом державки до 300—400° С. Как показал опыт, при изготовлении разделительных штампов можно получать большой натяг без подогрева державок, если посадочную поверх-206
ность матрицы выполнить с уклоном (а = 0°30'ч-1°), который в сочетании с натягом (0,1—0,2 мм) обеспечивает надежное соединение. Матрицы относительно малого диаметра обычно запрессовывают в несквозное отверстие (рис. 116, а). Уклон посадочной поверхности допускает установку твердосплавных вставок 1 при сквозном отверстии державки (рис. 116, б), что при использовании промежуточной опоры 2 улучшает технологичность изготовления. Горячую посадку рекомендуется применять только в особых случаях и главным образом при формообразующих опера-
циях.
Запрессовка твердосплавного кольца на стержень с большим натягом не допускается, так как растягивающие напряжения вызывают разрушение твердого сплава.
Фиксация от проворота деталей из твердого сплава легко и надежно обеспечивается штифтами (рис. 117, а). При несложных рабочих контурах матрицы рекомен-
а
дуется изготовлять цельными с од-	§)
ним фиксирующим штифтом, при Рис 116 п nocadKu тве СЛОЖНЫХ рабочих контурах — сек- досплавных вставок с натягом при ционными с установкой не менее	уклоне о?30'—1°
двух штифтов на линиях разъема.
Шлифование секционных твердосплавных деталей по наружному диаметру и окончательную обработку рабочего окна осуществляют после закрепления секций в монтажной плите (или в оправке) пайкой или другим способом. Установка штифтов значительно облегчается, если к детали из твердого сплава припаять металлические втулки (рис. 117,6).
При необходимости твердосплавные матрицы можно, надежно крепить одним из способов, приведенных на рис. 118. Так же, как и при установке штифтов, иногда в твердый сплав заделывают втулки, что обеспечивает возможность применения резьбового соединения.
Твердосплавные пуансоны, как и стальные, можно крепить в державках. Цельные (монолитные) пуансоны рационально изготовлять с фланцами (буртами). Если рабочий контур сложный и изготовление буртов вызывает затруднение, то рекомендуется заливать пуансоны легкими сплавами. Для этой цели применяют ранее рекомендованные сурьмяно-висмутовые сплавы (типа НИАТ-23 и НИАТ-40). Вставки пуансонов в виде колец пригоняют к стальным державкам по скользящей или напряженной посадке и закрепляют или непосредственно винтами, или с применением промежуточных деталей. Основные схемы крепления пуансонов (или вставок), из твердого сплава приведены на рис. 119. Более подробно см. специальную литературу [33] и [38].
207
Рис. 118. Различные способы крепления твердосплавных рабочих частей без применения штифтов
Рис. 119. Способы крепления пуансонов, выполненных из твердого сплава
208
ЯК|НВм№£ЗДр2^' '
'ШПГ^
Дв^1уу
ЖаЙ^-^ ЯЖ'..
 '
кв;^'	§9. КРЕПЛЕНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ (УЗЛОВ)
‘ ШТАМПОВ С ПЛИТАМИ БЛОКА
Детали и узлы штампов крепят к двум основным несущим .плитам. Так устроено большинство штампов. В зависимости от :	конструкции оборудования рабочая ось штампов может быть
v вертикальной, горизонтальной или наклонной (под некоторым углом). Большинство штампов устанавливают вертикально. Каждый штамп состоит из подвижной части, прикрепляемой к ; z< ползуну (траверсе) пресса, и неподвижной, прикрепляемой к , столу.
Рис. 120. Схемы крепления узлов мелких штампов к несущим плитам винтами
Для изготовителей штампов и для цехов большое значение имеют способы крепления узлов к плитам, из которых наиболее распространенными являются следующие:
1)	с единым направлением винтов для верха и для низа штампа: сверху—вниз (рис. 120, а);
2)	со встречным направлением винтов, когда винты в нижнюю часть штампа ввертывают снизу, а в верхнюю—сверху (рис. 120,6);
3)	со встречным направлением винтов, когда винты в нижнюю часть ввертывают сверху, а в верхнюю — снизу;
4)	быстросменное, прихватами, клиньями, электромагнитами и др.
Первые два способа наиболее распространены, их применяют в основном в мелких штампах (рис. 120).
14 г. Д. Скворцов	209
Крепление верхнего комплекта деталей с направлением винтов от плиты к инструменту облегчает сборку штампа. Это преимущество особенно важно при окончательном спаривании инструмента, когда верхний комплект фиксируют относительно нижнего штифтами. Одновременно, благодаря размещению головок винтов в плитах, уменьшаются габаритные размеры деталей штампа. При этом способе появляется возможность снизить закрытые
Рис. 121. Два способа крепления пуансон-матрицы к несущей плите (Д—приращение з. в. за счет фланца инструмента)
Рис. 122. Пример размещения винтов с направлением крепления от рабочих деталей к плите
высоты, что очень важно для мелких штампов, так как их устанавливают на малые прессы. Например, цилиндрическую рабочую деталь (рис. 121, а) при креплении снизу вверх необходимо выполнять с фланцем. Однако, если ее закрепить с противоположной стороны, то фланец станет ненужным (рис. 121, б).
Таким образом, в результате изменения направления винтов в креплении можно уменьшить деталь по диаметру.
Недостатком этого .способа является необходимость выполнения резьбовых отверстий .в термообработанных деталях, что в большинстве случаев нежелательно.
Встречное крепление с направлением винтов от инструмента к плитам (рис. 122) применяется в крупногабаритных и средних штампах. Это крепление в крупных штампах дает возможность выполнять демонтаж или замену деталей непосредственно на прессе при открытом штампе, чему способствуют большие ходы соответствующего прессового оборудования.
Быстросменное крепление узлов штампа к плитам применяют главным образом при использовании универсальных блоков. 210
№$3» этом случае несущие плиты предназначены не для одного- инди-Ж--Видуального штампа, а для большой группы штампов.
Ф*.Обычно блок на долгое время крепят к оборудованию, и смен-£ иые штампы в виде пакетов устанавливают непосредственно на I прессе без демонтажа несущих плит.
й/.1 Фиксация в блоке верхнего комплекта штампа относительно fe нижнего может обеспечиваться постоянными низкими штифтами
Д-Д .	Вид В
Рис. 123. Способы крепления сменных комплектов рабочих узлов (пакетов) штампов в универсальных блоках
или жесткой опорой к одной боковой стенке (рис, 123). При первом способе отверстие для фиксации в промежуточных монтажных плитах комплекта обрабатывают с помощью специальных при-
14*	211
Рис. 124. Блок с электромагнитным креплением штампов
212
способлений, благодаря чему обеспечивается точное совпадение рабочих частей. При втором способе верхний комплект относительно нижнего фиксируют индивидуально во время монтажа штампа. Точная фиксация пакета штампа относительно блока обеспечивается первым способом, т. е. штифтами (рис. 123, а). Поэтому он более приемлем при вырубке, пробивке тонких металлов и особенно со сложными контурами. Соединение клином и посадкой по двум параллельным стенкам (рис. 123, б, в) гарантирует.точную фиксацию только в одном, поперечном направлении. Такое крепление рекомендуется применять при неточных разделительных и формообразующих операциях.
В зависимости от способа фиксации верхний и нижний узлы крепят различными прихватами, клиньями (см. рис. 123).
Иногда для быстросменного крепления штампов используют электромагниты, которые устанавливают 'в нижних и верхних плитах блока (рис. 124). Электромагниты питаются от общей сети через низковольтный селеновый выпрямитель.
Сила притяжения магнитов оказывается достаточной для удержания верхней части штампа и для крепления нижнего комплекта. Чем больше площадь контакта с электромагнитом, тем сильнее притягивается деталь. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы опорная поверхность детали (узла) была как можно больше при той же массе.
Опыт применения электромагнитного блока мощностью 50 вт показал, что площадь скрепляемого штампа должна быть не менее 25 см2.
Тяговое усилие электромагнита
\ 5000 ) '
-  /
где В — магнитная индукция, Гс; s — поверхность электромагнита, см2.
Принимаем для стали магнитную индукцию равной (10—12) X X 133 Гс, максимальная удельная сила притяжения электромагнита при s = 1 см2
»'
Р / 12000 \2 .	,
F = ( ’5000- ) ’1	5’8 кгс/см •
Чтобы вес? скрепляемых комплектов не превышал электро-магнитной силы притяжения, необходимо стремиться к уменьшению высоты деталей штампов. Наиболее удобными для этой цели оказываются пластинчатые штампы.
ч При установке электромагнитных блоков можно штамповать тонколистовые детали из немагнитных и магнитных материалов.
. В последнем случае инструмент штампа изготовляют такой тол
213
щины, при которой магнитные силовые линии не доходят до рабочих поверхностей. Обычно эта толщина должна быть не менее-17—20 мм. При отсутствии инструмента стальная полоса может притягиваться к электромагнитной плите. Поэтому на пути движения полосы (ленты) устанавливают стальные прокладки, которые поглощают силовые линии (подробнее см. работу [201).
Электромагнитные блоки рационально использовать в мелкосерийном производстве, когда требуется частая переналадка штампов, различных по габаритным размерам и технологическому назначению.
J-
Раздел третий
>
ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖА ШТАМПА
?	ГЛАВА 1
| ;	ВЫБОР ПРЕССА
>	£ 1. ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ
' -Ли : •
Для осуществления той или иной технологической операции выбирают пресс с учетом:
$ / приспособленности его к выполнению заданной операции по общей технической характеристике, конфигурации станины, упра-. влению, жесткости, оснащенности средствами механизации и др.;
!’ •" удобного месторасположения для оперирования с первичными или вторичными заготовками (лентой, полосой, картами, полу-фабрикатами);
кЬ возможности удаления отходов и размещения необходимой | тары;
» приспособленности к применению специальных средств меха-< низации (если нет универсальных).
/ При закреплении за оборудованием штампов, в которых Г	происходит разделение металла (вырубка, пробивка и др.), сле-
L дует придерживаться принципа несовмещения на одном прессе . обработки относительно тонкого листового металла (до 3 мм) & с толстым (свыше 3 мм).
%- В частных случаях к оборудованию предъявляют дополни-тельные требования. Например, для удобства удаления готовых деталей с пресса часто целесообразно иметь наклоняемые станины.
При автоматизации процессов всегда рационально иметь обо->рудование, оснащенное соответствующими универсальными сред-
ствами или местами для установки и крепления стандартных устройств. В отдельных случаях требуется специальное оборудо-
вание, что обуславливается технологическим процессом.
Прессы для выполнения большинства операций назначают с учетом некоторого превышения допускаемого усилия над необходимым по расчету. Для разделительных операций, на основа-
нии практических данных, коэффициенты запаса К должны быть не менее 0,2—0,3 при работе на единичных включениях и 0,5— 0,7 при автоматическом режиме.
При выполнении формообразующих операций требуются при-
мерно те же коэффициенты запаса. Следует различать два случая формообразования: без правки детали (без «жесткого» удара)
215
и с правкой (с «жестким» ударом). В первом случае максимальное нагружение пресса определяется потребным усилием для формообразования, а во втором — еще учитывается необходимое усилие для правки и, следовательно, должен быть больший запас надежности оборудования. В этом случае целесообразно назначать прессы с превышением номинального усилия на 50% при единичных включениях и на 100% при автоматическом режиме работы.
£ 2. ОБЩИЕ СТРУКТУРНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА СУММАРНЫХ УСИЛИЙ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Разделительные операции. 1. При работе на провал: с жестким съемом полосы (ленты)
' оп -Ррез Ч~ QnpoT>•
(43)
с пружинным съемником
* он л рез I 'хпрот I х. съем а*
2.	При работе с возвратом деталей (отходов) в исходное жение после вырубки (пробивки)
^оп == ^рез Ч~ Сбуф Ч- Ссъема*
(44)
поло-
(45)
В формулах (43)—(45): Ррез — усилие резания; QnpoT — усилие проталкивания; фсъема — усилие съема полосы (детали) с пуансона; Q6y(j) — усилие буфера или пружин.
Когда разделительные операции выполняются при рабочих деталях разной высоты, то потребное усилие определяют для каждой ступени отдельно Роп , РОпи и т. д.
Такая разбивка особенно важна при работе на кривошипном прессе, так как его ползун развивает максимальное усилие только в зоне, близкой к нижней мертвой точке. Эта зона расположена в пределах поворота вала на угол 0—20° от нижней мертвой точки. Во всех промежуточных положениях допускаемое усилие ползуна уменьшается, например при повороте вала пресса на 90° оно равно 40—70% (в зависимости от величины эксцентриситета).
Гибка. 1. Усилие гибки без правки (без «жесткого» удара) '	^оп Рриб Ч~ ^буф,	(46)
где Ргиб — усилие гибки; Q6y(j) — усилие буфера или пружин.
2. При гибке с правкой («жестким» ударом) важно знать усилие собственно гибки и усилие при конечном ударе, когда осуществляется правка.
Усилие собственно гибки находят из уравнения (46), усилие гибки с правкой—по уравнению
^оп ~ ^прав Ч- СбуФ>
где Рправ — усилие правки. 216
(47)
Вытяжка. Вытяжка обычно осуществляется без «жесткого»
удара, поэтому усилие можно определять так же, как и при гибке по уравнению (46)
^ОП ^ВЫТ Ч~ Фбуф»	(46а)
л ’ где Рвыт — усилие вытяжки.
Формовка. При этом процессе в большинстве случаев необ-i ходим «жесткий» удар. Поскольку формообразование обычно ' выполняется на небольшой высоте, то допускается определять - суммарное усилие, приложенное условно к одной ступени:
^"*оп ^форм 4~ ^прав 4“ Сбуф>	(48)
:где Рформ — усилие формовки.
Чеканка. Усилие чеканки Рчек такое же, как и Роп,
^оп = ^чеК-	(49)
Величину составляющих СИЛ Ррез, QnpoT, Ргиб, Л&о₽м» ^прав и т. д. определяют по общеизвестным рекомендациям, приведенным в технической литературе [6, 19, 22] и др.
Комбинированная штамповка. Нагружение пресса при ком-. - бинированной штамповке, как и при любых сложных процессах, разбивается во времени на несколько ступеней. Поэтому при  расчете потребного усилия делают группировку операций, вы-• , полняемых одновременно.
Общее потребное усилие с учетом усилий каждой ступени можно выразить уравнением
Робщ =^14- Рх, + • • • + Рх +	4" Qx* 4~ • • • +
Л*	/ *
п	п
+ Ъхп = ЪРх + Ъ(Ь’	(50)
1 1
где PXl, РХг. . . —потребные усилия, необходимые для выполнения технологических- операций данной ступени; QXl, QXj. . . —усилия буферов, пружин и других вспомогательных нагрузок, потребных для осуществления всех операций данной ступени.
Для того чтобы убедиться, достаточно ли усилие пресса, . назначенного для выполнения той или иной операции, необходимо знать и соответствующие графики нагрузок.
График необходимых нагрузок для штамповки данного изделия не должен выходить за пределы графика зависимости усилия по ползуну Ра = / (а) от угла поворота кривошипного вала. Такие графики обычно приводят в паспорте пресса.
Характер кривых распределения усилий при выполнении различных технологических операций известен из теории холоднолистовой штамповки [6]. На основе их легко построить частные графики с приближением, достаточным для расчетов.
217
График хода ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа, если он не дан в паспорте, можно построить с помощью следующего уравнения [36]:
<$а = /?(1—cosa) + ^-(l—cos 2a),	(51)
где Sa — длина хода ползуна, соответствующая углу поворота кривошипа, см; a — угол поворота кривошипа (от нижней мертвой точки), градусы; R — радиус кривошипа, см; к — коэффициент шатуна
где L — длина шатуна, см.
Значение коэффициента действия можно находить
к для прессов простого и двойного по формуле
i__L
5d0 ’
где d0 — диаметр опорной
шейки коленчатого вала,
d0^ 1,4]/Р7 см,
Ри — номинальное усилие пресса, тс.
Если технологические операции осуществляются в положении ползуна, близком к нижней мертвой точке, то нет необходимости строить графики. К таким операциям можно отнести все разделительные операции, выполняемые при одной ступени в обычных штампах, а также чеканочные, правочные и др. В этом случае достаточно сравнить потребное усилие для выполнения заданной операции с максимально допускаемым усилием пресса.
При всех остальных схемах нагружения пресса требуются вспомогательные расчеты с использованием графиков.
Пример 1. Требуется произвести вырубку детали при потребном усилии резания 70 тс. Операция закреплена за кривошипным прессом Л235 с номинальным усилием Ра — 63 тс и ходом ползуна 5шах = 100 мм.	,
Потребное усилие превышает максимально допускаемое усилие пресса. Поэтому применяем скошенный инструмент с тем, чтобы он снизил усилие примерно на 30%.
Чтобы убедиться в возможности выполнения вырубки с учетом необходимого запаса по усилию пресса, строим графики.
График усилия ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа (рис. 125) берем по паспорту пресса. Для построения за
висимости хода ползуна пресса от угла поворота кривошипа выполняем следующее:
1)	определяем значения коэффициента шатуна
=	4>= 1,4/63~ 11,2 см; к=1^ = 0,09;
218
2)	по уравнению (51) находим промежуточные значения хода Ползуна, соответствующие углам а = 0^-90°, через каждые 10°:
Sw = 0,082 см; 5го» = 0,325 см; 5зо» = 0,725 см;
540» = 1,26 см; S5o»= 1,9 см; Seo» = 2,7 см;
S70» = 3,5 см; Seo» = 4,3 см; S90» = 5,2 см;
зуна
кривошипного пресса 63 тс от угла а поворота кривошипа
Р на ползуне кривошипного пресса 63 тс в зависимости от угла а поворота кривошипа
3)	по полученным точкам строим график (рис. 126);
4)	строим кривую усилия вырубки при скошенной во внутрь матрицы (рис. 127, а).
Максимальное потребное усилие
Р„ез ^70-0,3-70^49 тс.
Условимся, что процесс вырубки начинается на расстоянии 12 мм от нижней мертвой точки. Согласно графику (рис. 126), ходу 12 мм соответствует угол поворота кривошипа 40°. Таким образом, вырубка происходит на повороте кривошипа от 40° до 0.
Кривую усилия вырубки (рис. 127, б) строим в масштабе, принятом для графика на рис. 125. Совместив кривую усилия на ползуне с кривой усилия вырубки (рис. 128), убеждаемся, что кривая усилия вырубки не только не выходит за пределы кривой усилия на ползуне, но и значительно ниже последней. Следовательно, вырубка вполне возможна.
Пример 2. Требуется выполнить комбинированную штамповку: вырубку заготовки и вытяжку детали на том.же прессе усилием 63 тс.
219
Рис. 127. Построение графика усилия Р вырубки при скошенной матрице
Рис. 128. График изменения усилия Р на ползуне в зависимости от угла а поворота кривошипа^ совмещенный с кривой 1 усилия вырубки
Рис.	129.	Кривые усилия	вырубки	с	парал-	Рис. 130. Кривые потреб-
лельными	режущими кромками	и	вытяжки	ных усилий при вырубке
(к примеру	2)	и вытяжке, совмещенные
» с кривой допускаемого усилия на ползуне
220
Задано: потребное усилие вырубки 52 тс; толщина штампуе-i/'Moro металла 2,5 мм; глубина детали 30 мм; потребное усилие " для вытяжки 20 тс; кривые усилия для вырубки и вытяжки ? (рис. 129, а, б); графики усилия и хода ползуна в зависимости от угла поворота кривошипа остаются теми же (см.' рис. 125 и 126); пресс оснащен пневматическим буфером с постоянным усилием 3 тс.
Режущие кромки инструмента параллельны и, следовательно, J вступают в работу одновременно по всему периметру. Процесс вырубки начинается на расстоянии 43 мм от нижней мертвой точки, а процесс вытяжки на расстоянии 40 мм.
М. По графику хода ползуна находим, что началу вырубки соот-ветствует угол поворота кривошипа 80° от нижней мертвой точки . (рис. 129, о), а началу вытяжки — угол 76,5° (рис. 129,6).
Ф-'. Если учесть, что толщина штампуемого металла 2,5 мм, то,   согласно этому графику, вырубка происходит при повороте криво-Д шипа в пределах 77—80°. Вытяжка осуществляется при повороте ч кривошипа на угол от 76,5° до 0 и ходе ползуна 40 мм.
С Совмещением кривых потребных усилий и усилия на ползуне (рис. 130) выявляем возможность выполнения комбинированной К штамповки. Кривую усилия вытяжки строим с учетом усилия буфера, для чего смещаем ее на величину усилия буфера Рбу$ .= 	= 3 тс.
Из общего графика видно, что кривая усилия вырубки пере-секается с кривой усилия по ползуну. Поэтому комбинированная < штамповка на выбранном прессе невозможна. Необходимо назна-Д чить более мощный пресс или разбить комбинированный процесс f на два элементарных: вырубку и вытяжку с выполнением их в раздельных штампах.
$ - -
ГЛАВА II
ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОЧИХ ЧЕРТЕЖЕЙ ШТАМПОВ
§ 1. ЧЕРТЕЖИ И МОДЕЛИ ДЕТАЛЕЙ (ИЗДЕЛИЙ)
Технологический процесс и штамповая оснастка проектируют на основе официального рабочего чертежа детали. Как главный документ он сопутствует всем стадиям подготовки производства, в том числе и завершающему этапу (при изготовлении оснастки в металле).
При проектировании технологии и оснастки для штамповки детали простой формы вполне достаточно рабочего чертежа этой детали, так как он имеет все необходимые размеры. Эти детали можно ясно представить в чертеже и пространстве.
Деталь сложной формы не всегда удается точно представить по чертежу даже и в том случае, если чертеж имеет все необходимые размеры. Поэтому часто возникает потребность в изготовлении натурных образцов (эталонных деталей) или моделей, которые изготовляют в виде слепков из пластилина, гипса, дерева и пластмассы.
Эталонные образцы и модели помогают'хорошо представить форму детали и определить рациональное положение ее в штампах. Иногда для этой цели достаточно иметь примерную модель детали, склеенную из плотной бумаги или картона. В этом случае жесткость объемной модели обеспечивается вспомогательными перемычками и усилителями 1, 2, 3 и т. д. (рис. 131).
Особую группу составляют штампуемые детали пространственной формы, на чертежах которых .не удается полностью указать все размеры. Из таких деталей обычно выполняют облицовки всевозможных машин, летательных аппаратов.
Отсутствие некоторых размеров в чертеже детали часто не является препятствием для разработки технологического процесса. Однако для выполнения рабочих чертежей штампов, и особенно при изготовлении их в металле, кроме чертежа детали, приходится использовать мастер-модели основного изделия, выполненные объемно из дерева, пластмассы, гипса, пеномассы и др. По ма-стер-моделям можно определять размеры в любых направлениях, избранных для положения детали в штампах.
222
HBk'' 
uKS№^'>
BBsfef По мастер-модели при необходимости изготовляют объемные Дри плоские шаблоны, по которым выполняют и проверяют рабочий ШЖянструмент. Иногда шаблоны, используют при вычерчивании штампов.
Мастертмодели (с линиями координатной сетки) помогают 1 > более подробно и полно представить форму сложных простран-: ственных деталей. По мастер-модели изготовляют объемные гип- совые модели (негативной формы по отношению к основной мастер-модели) для выполнения литейных моделей. «Гипсовки» также
Рис. 131. Модели штампуемой детали из плотной бумаги или картона
’ г	выполняют функции формкопиров при обработке рабочих поло-
' стей матриц и других деталей на копировально-фрезерных стан- j . ках. По размерам и формам непосредственно мастер-модели изго-товляют пуансоны. О методах выполнения мастер-моделей, нега-тивных гипсовок и различных шаблонов подробно изложено
й; в работе [14].
j	§2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
,»? , Основным документом, отражающим технологический процесс, является технологическая карта: Ее обычно составляют на каж-< дую деталь или, как исключение, на группу аналогичных и одно-« - временно обрабатываемых деталей.
7; При обходном процессе отпадает необходимость в подробном оформлении технологической документации. Поэтому обычно Г ограничиваются составлением маршрутных карт с перечнем оборудования и упрощенной оснастки.
‘ Технологические карты для основного процесса должны содержать следующее:
наименование и последовательность операций;
потребные усилия по операциям;
сведения об оборудовании (модель, усилие, инвентарный номер и др.);
наименование оснастки и мерительного инструмента;
наименование и размеры исходного материала (марка, размер листа или ленты), а также состояния поставки (нагартованный, отожженный и т. д.);
массу материала на одну деталь (заготовки), а также масса всего листа или бунта (если это лента);
раскрой листа, если он является первичной заготовкой;
раскрой полосы или ленты (направление проката и схемы размещения деталей с указанием перемычек и шага);
эскизы деталей по переходам с расчетами и некоторыми чертежными размерами;
указания о размещении детали относительно фронта работы;
схемы расположения штампов (или детали по переходам), если на один пресс устанавливают одновременно несколько штампов;
средства механизации, автоматизации (если они необходимы); указания по технике безопасности для каждой операции; потребное число оснащаемых деталей.
§ 3. СВЕДЕНИЯ ОБ ОБОРУДОВАНИИ
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕССОВ
Для технолога достаточно, если будут известны основные параметры соответствующего прессового оборудования: допускаемое давление, ход ползуна, размер подштампового пространства, число ходов, наличие амортизатора (буфера), а также оснащенность средствами механизации.
Для конструктора по штамповой оснастке перечисленных сведений обычно бывает недостаточно. Прежде всего важно, чтобы характеристика оборудования была дополнена подробными эскизами основных узлов со всеми необходимыми размерами, т. е. указаны места крепления штампа, расстояние от стола до направляющих, вылет от оси стола до станины в С-образных прессах, размеры механического выталкивателя, провального отверстия в столе и подштамповой плите, сетка под буферные шпильки, размеры и расположение тарелок буфера и др.
Если конструкция станины пресса арочного типа, то необходимы дополнительные сведения о числе точек подвески ползуна, размерах окон (сквозных ниш) в стойках станины и др. ’ Если проектируемые штампы должны работать в комплекте со средствами механизации, автоматизации, то необходимо иметь электросхему пресса и знать возможное число точек отбора сжатого воздуха (с размерами сечений трубопроводов).
В паспорте каждого пресса должны быть четкое определение закрытой высоты (з. в.), размеры и диапазон регулировки. Под 224
для

закрытой высотой для прессов с регулировкой хода ползуна подразумевают расстояние между столом и ползуном в его нижнем, положении при наибольшем ходе и наименьшей длине шатуна; для прессов без регулировки хода — наибольшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении.
В паспорте пресса двойного действия закрытая высота должна ’быть представлена отдельно зунов. У гидравлических прессов необходимо знать не закрытую, а открытую высоту — наибольшее подштамповое расстояние между столом и ползуном.
Ход ползуна можно изменять в механических прессах только при наличии регулируемых эксцентриков. Если отсутствуют сведения о величине з. в. для каждого промежуточного хода, то ее всегда можно определить исходя из следующего. -. Как известно, длина I ползуна в эксцентриковом прессе равна удвоенному эксцентриситету а шейки кри-вошипного вала (рис. 132, а):

При увеличении эксцентриситета а, например на ? размер Ь, ход ползуна увеличится на 2Ь, т. е.
внутреннего и внешнего пол-
Сз
си
Рис. 132. К определению закрытой высоты прессов с переменным ходом ползуна
. при уменьшении эксцентриситета на размер b
Таким образом, изменение эксцентриситета на некоторую величину вызывает изменение длины хода ползуна на удвоенную £ Ту же величину. Но з. в. пресса увеличивается или уменьшается ^Только на соответствующую величину изменения эксцентриси-у-тета. Причем уменьшение эксцентриситета вызывает увеличение £ з. в. и наоборот. Покажем это не примерах.
Пример 1. Пресс КИ6Б при наименьшем ходе ползуна 10 мм " имеет з. в. 245 мм. Ход ползуна можно изменять от 10 до -87. мм.
15 Г. Д. Скворцов

225
Заводом-изготовителем предусматриваются следующие ходы ползуна, мм: 10, 28, 50, 71, 87. Требуется определить з. в. при длине хода ползуна 50 и 87 мм.
Решение. Ход ползуна изменяется на 50 — 10 = 40 мм.
Эксцентриситет увеличивается наполовину этого изменения 40 : 2 = 20 мм.
Следовательно, з. в. уменьшается на 20 мм:
245 — 20 = 225 мм.
Аналогично рассчитываем з. в. при ходе 87 мм:
87 — 10 = 77 мм,
77 : 2 == 38,5 мм, з. в. = 245 — 38,5 = 206,5 мм.
Пример 2. Пресс эксцентриковый КП7А при наибольшем ходе имеет з. в. 320 мм. Ползун может совершать семь различных ходов, мм: 20, 32, 53, 72, 87, 97, 100.
Определить з. в. при всех промежуточных ходах ползуна.
Решение. При уменьшении хода до 20 мм ход ползуна изменяется на 100 — 20 = 80 мм.
Эксцентриситет уменьшается на
80 : 2 = 40 мм.
Следовательно, з. в. увеличится на 40 мм
320 + 40 = 360'мм.
При ходе 32 мм
100 — 32 = 68; 68 : 2 = 34; з. в. = 320 + 34 = 354 мм.
При ходе 53 мм
100 — 53 = 47; 47 : 2 = 23,5; з. в. = 320 + 23,5 = 343,5 мм.
При ходе 72 мм
100 — 72 = 28; 28 : 2 = 14; з. в. = 320 + 14 = 334 мм.
При ходе 87 мм
100 — 87 = 13; 13:2 = 6,5; з. в. = 320 + 6,5 = 326,5 мм.
При ходе 97 мм
ЮО — 97 = 3; 3:2= 1,5; з. в. = 320 + 1,5 = 321,5 мм.
Для наглядности найденные з. в. представим графически (рис. 132,6) с учетом регулировки длины шатуна в пределах 85 мм, которая предоставляет возможность уменьшать полученные з. в.
Подробные технические характеристики пресса обычно оформляют на отдельных бланках. Формы бланка далеко не едины 226
на всех заводах, однако в принципе они должны охватывать одни и те же вопросы. На рис. 133 показана полная техническая характеристика пресса КИ7А, оформленная на бланке формата 12.
Очень удобно, когда в паспорте представлен главный вид пресса, по которому легко ориентироваться конструктору при проектировании штампов. По главному виду пресса можно судить о характере оборудования, форме станины, способе включения пресса, об оснащенности его буфером, механическим выталкивателем, средствами механизации и др.
Графики допускаемых усилий по ползуну приводят обычно в зависимости от угла а поворота кривошипа (см. на рис. 133). Однако для конструктора удобнее, когда они построены в зависимости от величины хода ползуна. Соответствующий переход от угла а поворота кривошипа к величине хода ползуна выполняют по формуле (51) или с помощью специальных зависимостей, предложенных И. П. Обозовым [16]. На рис. 134 приведены подобные зависимости для прессов моделей: ПЭ16М с номинальным усилием 16 тс; К480 — 63 тс; К274 и К274А — 315 тс.
В бланке конструкторской характеристики пресса рекомендуется давать вид сбоку, если С-образные прессы, и вид спереди, если арочные прессы (рис. 135, а, б, в).
Главные виды прессов с автоматическими подачами оформляют с указанием основных характеристик механизмов (рис. 135, г) Эскизы мест крепления штампов должны содержать все необходимые размеры по форме и расположению гнезд, пазов, отверстий, включая основные и дополнительные средства крепления. В эскизах одновременно приводят размеры ползуна, стола и подштамповой плиты, провальных отверстий, а при наличии буфера все сведения, относящиеся к нему (см. рис. 133).
В прессах небольшого усилия подштамповые плиты с центральным провальным отверстием часто имеют сменные вкладыши-кольца (рис. 136, а). Соответствующее гнездо в подштамповой плите одновременно является посадочным местом для разъемного буфера.
В современных прессах ползуны с хвостовым креплением нередко имеют дополнительные крепежные отверстия (рис. 136, б).
В паспорте двухстоечного (арочного) пресса на эскизе плана ползуна, кроме мест крепления, указывают отверстия для механического выталкивателя (рис. 137, а, б). На эскизе подштамповой плиты приводят сетку отверстий под буферные шпильки, а также расположение и размеры тарелок буфера (рис. 137, в).
Отсутствие сведений о числе и расположении буферных йо-душек приводит к нарушению технических норм при их эксплуатации. Это проявляется в том, что при произвольном размещении буферные шпильки нередко попадают на край подушки, вызывая перекос штока цилиндра.
Некоторые виды прессового оборудования оснащают универсальным инструментом, который поставляют заказчику в ком-15*	227
Цех прессовый
Фирма: барнаульский з-д „Мехпрессов
Год выпуска
Заводской №
Паспорт пресса
Отдел ОГТ
Ин в. №
Тип: К117А однокривошипный, одностоечный
Ширина спраба-налево г 1360мм
Высота 2680мм
Длина СпеЦдЦ0-ЦДад
Основные данные вид
220
' 275
'Максимальное давление в конце хода, тс
100
Длина хода ползуна, мм
наибольшая наименьшая
Регулировка длины шатуна, мм
Расстояние между столом и ползуном при нижнем его положении, ввернутом полностью винте шатуна и наибольшем ходе, мм
Расстояние от плиты до направ-ляющей, мм
627
Н 320
100
20
85
Расстояние между стой -ками 6 станине, мм			
Расстояние между направляющими ползуна, мм			350
Размеры нижней площади ползуна слева-направо спереди - назад, мм			340 260
Размеры отверстий в ползуне, мм для крепления штампов		диаметр	65
		глубина	75
Под выталкиватель			ФЗО
Длина хода выталкивателя в ползуне , мм			50
Расстояние от нижнего края ползуна до окна выталкивателя, мм			96
Размер стола, мм	слева —направо		800.
	спереди — назад		600
Размеры провального отверстия в столе, мм			320Х1Д0
Размеры подштамповой пли ты, мм			600 800
Регулировка стола по высоте .			нет
Число ходов ползуна в минуту			75
Есть ли пружинный или пневматический буфер внизу пресса?			Есть пневматический
Размер тарелки буфера в плане, мм			0)180
Ход буфера, мм			' 60
Усилие буфера, тс			1,0
Включение пресса (ручное или ножное)			Ручное и ножное
Вылет от оси стола до станины, мм			315
Рис. 133. Полная техническая
228



йр_’.

>
Закрытые Высоты 6 зависимости от хода ползуна
Ход ползуна (L), мм	20	32	53	72	87	97	100
Расстояние между столом и ползуном при нижнем его положении и вдернутом полностью винте шатуна	360	35Р-.	393Д	339г	326,5	321,5	320
Зскиз места крепления штампа к ползуну
M30
970
$60x60
Эскиз подштамповой плиты
V • *
К
Ж*-
ЙГ*

< -«
<?* •
Эскиз стола
А-А
36
9-00
800
График допускаемых давлений по ползуну
РПт
30
800
100
22
Ji «ан
Составил
690

36
Продерил
характеристика пресса К117А
					9
—X-	—X—	—X—	—X— * яшм» в	-X—	
				3	'1
				^2	
					
					
130
120
110
100
90
80
70т-------------------л
О Ю 20 30 90 50 (X °
УслоВные одозначения:
2------шток
4 _х—х- станина
/-----шатун
3------эксцентрик
Согласовано
УтВердил
Дата
229
*
1
характеристики
				
	П31	6М		
				
				
				
230
плекте с прессом. Например, листогибочные-профилировочные прессы укомплектовывают сменными матрицами со стандартными углами гибки для различной глубины. Поэтому в паспорте, кроме мест крепления, необходимо указывать форму и размеры матриц (рис. 138).
Конструкторские характеристики прессов двойного действия имеют специфику. Кроме основных паспортных данных, необходимо достаточно точно представлять взаимодействие внутреннего и .внешнего ползунов. Например, известно, что при подъеме (холостой ход) внешний ползун начинает совершать движение
а)
Рис. 136. Примеры оформления эскизов мест крепления и других элементов в технической характеристике пресса небольшого усилия
позже, чем внутренний. Однако за счет превышения скорости внешний ползун стремится обогнать внутренний. Для конструктора по штампам это является важным обстоятельством, так как если его не учитывать, то в результате неправильной величины перепада между пуансоном и прижимом может произойти авария пресса. Поэтому в паспорте целесообразно приводить общий график хода обоих ползунов в зависимости от угла поворота кривошипа, по которому нетрудно установить минимально необходимый перепад между верхней опорной частью пуансона и верхней плоскостью прижима. Например, для пресса К471Б (рис. 139) расстояние между точками А и Б и есть та минимальная величина, о которой сказано выше. В штампе ее надо учитывать с некоторым превышением.
1 *( Если пресс двойного действия оснащен нижним механическим или пневмогидравлическим выталкивателем, то его данные необходимо указывать в эскизе главного вида/
231
*
1
В паспорте гидравлического пресса обычно приводят меньше сведений, чем в паспорте механических прессов, и тех данных, которые есть в каталогах, иногда бывает достаточно.
Рис. 137. Пример оформления эскизов мест крепления; «сетки» отверстий под механический толкатель и буферные шпильки двухстоечного пресса
Механические прессы, имеющие большие закрытые высоты, часто оснащают дополнительными нижними и верхними подкладными плитами, которые применяют по мере необходимости. Их конфигурация и места крепления должны быть идентичны соот-232
Г- 
К ветственно ползуну и подштамповой плите. Исключением являются ^ специальные подкладные бруски, применяемые вместо дополнй-тельных плит (рис. 140, а), и верхние дополнительные плиты (адаптеры), прикрепляемые к внутреннему и наружному ползу-
Рис. 138. Типовые эскизы для технической характеристики листогибочного профилировочного пресса:
1 — плита крепления; 2 — ztqji пресса
нам прессой двойного действия. Последние предназначены не только для увеличения высоты штампа, но и прежде всего для уменьшения его габарита и массы (когда размеры штампуемой детали значительно меньше стола пресса). Поэтому целесообразно адаптер для наружного ползуна изготовлять из двух дета-
233
Г
лей (рис. 140, б): основной высокой рамки 2 и сменной тонкой плиты 3 с различными размерами окна.
Рамку 2 выполняют с нишами и полками для крепления, а также с окнами, через которые обеспечивается доступ к нишам внутреннего ползуна или к его адаптеру. Расстояние М между плитой 3 и адаптером внутреннего ползуна 1 при сомкнутом штампе должно быть несколько больше расстояния между точками А; В (см. рис. 139).
Рис. 139. Пути наружного 2 и внутреннего 1 ползунов пресса двойного действия (усилием 100/63 тс модели К471Б), в зависимости от угла а поворота кривошипа
Если пуансон штампа (или его промежуточный вкладыш), прикрепляемый к адаптеру 1 (рис. 140, б), имеет фланец, который перекрывает окно детали 3, то расстояние М необходимо увеличивать на толщину соответствующего фланца.
Длину L стандартных подкладных брусков и число ниш для крепления устанавливают в зависимости от размеров стола и ползуна пресса. Остальные основные размеры (рис. 140, а) выполняют ориентировочно следующими, в мм:
А — 200; 300; В — 125; 140; 160; Н — 160; 200; 250;
320; 360; 400; b — 30; 40; h — 60; 80.
Бруски подкладные низкие (Н < 160 мм) изготовляют или сплошными, или с открытыми карманами для уменьшения массы. Ширина В такого бруска обычно не более 125 мм, а длина L приблизительно 400—800 мм. Материалом служит чугунное или стальное литье.
Дополнительные детали к прессовому оборудованию необходимо указать в чертежах или стандартах и прилагать к паспорту.
234
a)
5)
Рис. 140. Вспомогательные детали
235
СМЕННЫЕ БУФЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Значительную часть выпускаемого прессового оборудования оснащают стационарными или съемными буферными устройствами. Однако еще немало имеется прессов и без буферов. Поэтому не отпала необходимость в индивидуальном проектировании их для действующего оборудования.
В прессы усилием свыше 100 тс встраивают в основном только стационарные буферы с пневмогидравлической схемой. Такие установки обычно проектируют специальные конструкторские бюро по машиностроению.
Рис. 141. Зависимость развиваемых усилий Р буферов с приводом от упругого элемента и с пневмогидравлическим приводом (h — величина хода)
Для прессов с небольшим усилием применяют легкие буферы, монтаж и демонтаж которых не вызывает особых трудностей. Проектирование их обычно возлагается на конструкторов по штампам.
Благодаря опыту, накопленному промышленностью, удалось создать ряд типовых конструкций буферных устройств.
Па принципу действия буферные устройства можно разбить на две основные группы: с переменным рабочим усилием и с постоянным. Для первых упругими элементами служат пружины различных конструкций, резина или пластические массы, полиуретан и др., а для вторых — сжатый воздух и масло. Развиваемые усилия буферов с переменным давлением пропорциональны длине рабочего хода, а в буферах с постоянным давлением усилие одинаково на всем рабочем пути.
На рис. 141, а, б показаны графики развиваемых усилий буферных устройств обеих групп в зависимости от длины хода. Буферы с переменным усилием характеризуются тем, что они обладают некоторым начальным усилием, меньшим, чем конечное. Начальное усилие Р± достигается за счет предварительного натяга упругого элемента. По мере сжатия усилие буфера возрастает и в конце хода достигает максимального значения. Скорость 236
^возрастания усилия зависит от относительной величины Д сжатия упругого элемента
где F — длина рабочего хода; Н — длина (высота) упругого элемента после предварительного натяга.
- Чем меньше значение Д, тем плавнее работает буфер и с меньшей- скоростью изменяется усилие.
с переменным усилием, имеющих различную длину упругого элемента
Задаваясь максимальным ходом буфера Fmax и относительной величиной сжатия К, можно определить необходимую высоту Н буфера. Относительное сжатие упругого элемента зависит от его механических свойств. Для резины наиболее распространенных марок и полиуретана среднее значение К = 0,2-?-0,3 или иначе: допускаемое сжатие 20—30%.
На рис. 142 для сравнения представлены графики усилий трех буферов, которые могут развивать одинаковую максимальную нагрузку Р = 340 кгс, но иметь упругие элементы разной высоты. Размеры последних после предварительного натяга соответственно будут Hi — 205 мм; 77 2 = 445 мм; Hs = 925 мм. Рабочий ход F для всех трех буферов одинаков и равен 35 мм.
Поскольку эластичность буферов различная, то и предварительный натяг у всех разный. Для первого буфера необходимо иметь начальное усилие Р\ = 140 кгс, для второго Р}1 = 240 кгс И для третьего Р}11 = 290 кгс.
Только при наличии предварительного натяга все три буфера после сжатия на 35 мм могут»развить необходимое усилие 340 кгс. Третий буфер работает более равномерно, так как его усилие на пути, равном 35 мм, изменяется сравнительно незначительно: от 290 до 340 кгс, т. е. примерно на 17%. Первый буфер работает
237
наиболее неравномерно, его конечное усилие отличается от начального на 143%.
Таким образом, чтобы обеспечить сравнительно равномерную работу буфера с переменным усилием, необходимо, чтобы относи-
Рис. 143. Типовые конструкции сменных буферов с переменным усилием
тельное сжатие К. было, по возможности, меньшим. Это достигается в результате увеличения высоты Н.
Буферы с переменным усилием изготовляют с пружинами, резиной или полиуретаном (в принципе могут быть и с другим упругим элементом), а с постоянным усилием — на основе пневматических или пневмогидравлических систем.
Простейшими представителями буферов с переменным усилием являются буферы с центральным сплошным стержнем 1 (рис. 143, а). Из них наиболее распространены буферы с одной спиральной 238
-d
£3

Mr' пружиной. Но они развивают наименьшее рабочее усилие по |К- сравнению с другими буферами тех же габаритных размеров, fe. Рабочие усилия можно увеличить, если применять сдвоенные Е; пружины. В этом случае одну пружину изготовляют с правым направлением витков, а другую — с левым. Это необходимо для f того, чтобы в процессе работы они не мешали друг другу.
Также применяют буферы с несколькими равномерно рассредо-точенными пружинами с одним центральным или несколькими 1 стержнями 1 (рис. 143, г). При очень большой длине хода буфера Р целесообразно ставить несколько пружин 5 (в виде пакета) с цен-Ж трирующими шайбами 4 между ними. Общий максимальный ход .С буфера равен сумме допускаемых ходов всех входящих в пакет < пружин. При одинаковых силовых характеристиках пружин 5 усилие буфера не зависит от их числа, так как оно остается не-' ; изменным.
>
*
Еще большее усилие развивают буферы с тарельчатыми пружинами. Однако они обладают малым ходом, что снижает их основное достоинство.
Спиральные и тарельчатые пружины подбирают из стандартных пружин с готовыми техническими характеристиками. Усилия нестандартных пружин рассчитывают по известным формулам [351, [36].
Резиновые и полиуретановые буферы по усилию близки к тарельчатым (при тех же габаритах), но они менее долговечны, - особенно резиновые, так как резина подвержена быстрому износу.
Длина пакета резины или полиуретана не должна превышать 50—60 мм. При высоте более 60 мм теряется их устойчивость. Число пакетов устанавливают в зависимости от заданного максимального хода, исходя из условия, что .допускаемое сжатие не должно превышать 25—30% первоначальной длины.
Общий максимальный ход резинового или полиуретанового буфера
где /х — допускаемый ход одного пакета, мм; п — число пакетов.
Ориентировочно усилие резинового буфера определяют на основании развиваемого удельного усилия q резины при 25— 30%-ном сжатии. Среднее удельное, усилие составляет 20— 25 кгс/см2. Более точные расчеты приведены в работе [22].
Для удобного регулирования натяга упругих элементов рекомендуется применять высокие гайки без контргаек. Кроме того, при усилии буферов свыше 200 кгс целесообразно применять опорные подшипники (рис. 143, а).
В совмещенных штампах нередко требуется, чтобы при наличии буфера одновременно было можно удалять центральные отходы после вырубки (пробивки). Если размер отходов небольшой, то для этой цели используют центральный стержень 1 буфера, выполненный в виде трубы (рис. 143, б). Рационально размещать
239
буферные шпильки по центру штампа, что удается выполнить или при установке подвижного центрального стержня 1 (рис. 143, в) или с помощью специальной конструкции буфера, имеющего несколько расположенных равномерно пружин (рис. 143,г). В том и в другом случаях несущей деталью’буфера является стакан 2, который монтируют в гнезде подштамповой плиты.Тарелкой первого буфера служит торец центрального стержня, а второго — диск 3. Если в конструкции (рис. 143, г) заменить спиральные пружины 5 на тарельчатые, то можно получить достаточно мощный буфер.
Для крепления буферов с центральным неподвижным стержнем‘в нижних плитах штампа предусматривают резьбовые отверстия или устанавливают специальные держатели (рис. 144). Последние значительно улучшают условия эксплуатации.
Известны две типовые конструкции держателей буферов. Одну из них изготовляют с закрытым стаканом 1 и сплошной тарелкой 2 (рис. 144, а). Это позволяет располагать буферные шпильки штампа на любом месте в пределах тарелки 2. Во второй конструкции держателя (рис. 144, б) опорной тарелкой является подвижный стакан 2 со сменным вкладышем. Толстое дно корпуса 3 держателя в двух направлениях срезано на конус. Кроме того, у корпуса 3 нет двух боковых стенок, что открывает дно. Стакан 2 также имеет два выступа, которые непосредственно опираются на диск буфера.
Благодаря такому конструктивному исполнению держатель можно применять в двух случаях: 1) в сборе с вкладышем /, когда верхнюю плоскость стакана 2 используют для размещения буферных шпилек; 2) без вкладыша 7, когда образуется отверстие, которое служит провалом для отходов при комбинированной или другой штамповке. Отходы соскальзывают по наклонной плоскости дна корпуса.
Пневматические буферы по сравнению с пружинными и резиновыми более совершенны. Наиболее распространены конструкции с одной рабочей камерой, типовыми представителями их являются буферы с неподвижным цилиндром (рис. 145, а) и подвижным (рис. 145, б). В первой конструкции тарелкой буфера служит поршень /, на который непосредственно воздействуют шпильки штампа. Во второй конструкции в процессе работы шпильки опираются на плоскость цилиндра 2 через крышку S.
Сжатый воздух при неподвижном цилиндре поступает через штуцер 9 непосредственно в рабочую камеру Л, а при подвижном—через центральное отверстие штока 3 и пазы шайбы 4. Герметичность камер обеспечивается манжетами 6, 7 и кольцами 5.
Усилие Р пневматического буфера пропорционально полезной площади поперечного сечения полости А и давлению воздуха в сети. Без учета к. п. д. его определяют из следующего уравнения:
р = Pig —	= q (F.i — FJ,
240
7	Рис» 145. Буферы сменные с пневмоприводом
б)
16 Г. Д. Скворцов
24 1
где q — давление воздуха в сети, q = 44-6 кгс/см2; Fr и F2 — площади поперечных сечений соответственно цилиндра и штока (без отверстия), см2.
Действительное усилие во время перемещения поршня меньше расчетного на 10—15% вследствие потерь на утечку воздуха и на трение.
Диаметры цилиндра ограничены размерами провальных отверстий в подштамповых плитах. Поэтому иногда рабочее усилие однокамерных буферов оказывается недостаточным для выполнения всех технологических операций. Рабочие усилия эффективно увеличиваются при установке двухкамерных пневматических буферов (рис. 145, в, г). Принципиальная схема их работы не отличается от однокамерных. При неподвижных цилиндрах 2 и 2' (рис. 145, в) воздух поступает непосредственно в камеру Б и через отверстие штока 3— в верхнюю камеру А. Рабочие камеры А и Б в схеме с подвижным блоком цилиндров заполняются воздухом через каналы штока 3 и шайбы 4 и 4' (рис. 145, г). Можно применять и большее число камер. Однако резко увеличивается длина буферов, что затрудняет их изготовление и снижает эксплуатационные качества. Конструктивное исполнение пневматических буферов во многом зависит от формы уплотнителей (манжет, колец).
Ход буферов должен быть равен половине хода ползуна пресса. Больший ход излишен.
Сменные буферы обычно развивают усилия 200—5000 кгс. При необходимости получения больших усилий применяют пневмогидравлическую схему. Соответствующие буферы в большинстве случаев являются частью оборудования, поэтому в данной работе они не описываются.
г
ГЛАВА III
ЧЕРТЕЖИ ШТАМПОВ
§ 1. МЕТОДЫ ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ШТАМПОВ
При оформлении чертежа штампа соблюдают общие правила, изложенные в «Единой системе конструкторской документации (ЕСКД)». Однако, учитывая, что штамп, как особая категория оснастки, обладает присущей только ему спецификой проектирования, технологии изготовления и эксплуатации, ввели некоторые дополнительные правила по оформлению чертежей. В зависимости от конструкции, габаритных размеров, метода изготовления и служебного назначения штампов степень специфических отклонений от ЕСКД различна. Например, при оформлении чертежей однотипных конструкций штампов, блоков и пакетов для обработки относительно простых деталей с точно заданными конфигурацией и размерами, которые изготовляют с применением поточномеханизированного труда, отклонения от ЕСКД должны быть минимальными. Причем эти отклонения ни в коей мере не должны влиять на снижение производительности труда изготовителей.
Противоположностью приведенному примеру является большая и очень трудоемкая группа штампов для облицовочных деталей автомобиля, трактора, самолета, мотороллера, мотоцикла и других изделий. Многие облицовочные детали из-за сложности формы не могут быть вычерчены со всеми размерами, поэтому их чертежи имеют ссылки на мастер-модели и специальные шаблоны. В соответствии с этим и чертежи штампов необходимо выполнять с аналогичными ссылками. Ибо разработка отдельных чертежей на детали, не имеющие всех размеров, становится не только бессмысленной, но и часто невозможной. Так возник метод оформления чертежей штампов без выпуска рабочих чертежей на некоторые нестандартизованные детали штампа. В процессе развития соответствующего навыка появилась возможность распространить его на весь чертеж штампа, исключая иногда только некоторые нестандартизованные, преимущественно точеные детали, на которые при всех методах целесообразно иметь отдельные чертежи. Отсутствие чертежей на нестандартизованные сложные детали штампа не вызывает особых затруднений при индивидуальном
16*	243
наиболее распространенном методе изготовления, так как их механическая обработка производится в основном по разметке, шаблонам или по гипсов кам и копирам (на копировально-фрезерных станках). В данных случаях чертеж необходим как справочный технический документ. Для этой цели лучше использовать сборочный чертеж штампа, который полнее раскрывает назначение и взаимодействие всех деталей.
Изложенное является одной из особенностей оформления чертежей большой группы штампов. Естественно, применение такого метода требует вычерчивания на сборочном чертеже дополнительных проекций. Одновременно указывают класс чистоты поверхности входящих деталей. Таким образом, сборочный чертеж относительно усложняется. Сведения о материалах и термообработке приводят в спецификации. Технические требования: общие, относящиеся ко всему штампу в целом, и частные, относящиеся к отдельным деталям,также приводят на сборочном чертеже. Пример оформления первого листа сборочного чертежа сложного вытяжного штампа на пресс двойного действия с нанесением необходимых исполнительных размеров дан на рис. 146. Основные детали штампа изготовляют по мастер-модели, поэтому их рабочие поверхности не имеют размеров. Расположение указанных поверхностей относительно базовых плоскостей штампа устанавливают координатами характерных точек. У координат соответствующих размеров пишут слово «База».
Бездеталировочный метод и метод с частичным деталированием значительно экономит инженерный труд в результате резкого уменьшения потребного числа листов в чертеже. Кроме того, они наглядно помогают изготовителям (особенно сборщикам) отличать главное'от второстепенного, однако работа по бездеталировочным чертежам посильна только высококвалифицированным рабочим.
В противоположность бездеталировочному методу при разработке чертежей на все нестандартизованные детали штампа возник рациональный метод оформления чертежей штампов без выпуска сборочного чертежа, который также сокращает трудоемкость конструкторских работ. Такой Метод возможен при наличии типовых, опробированных конструкций, когда во вновь проектируемом штампе все детали по внешней форме, креплению и другим общим признакам идентичны деталям штампа, принятого за типовой. Отличаются они только конфигурацией и размерами рабочих контуров. Вычерчивание последних с простановкой исполнительных размеров и является тем основным объемом работ, который должен выполнить конструктор. Спецификацию выполняют по ЕСКД. В ее разделе «Документация» записывают наименование и обозначение сборочного чертежа типовой конструкции штампа. При комплектации проектируемого чертежа по аналогии со стандартизованными узлами подбирают и сборочный чертеж типовой конструкции.
244

Рис. 146. Первый лист сборочного чертежа вытяжного штампа (его фронтальная проекция), оформленного по бездеталировочному методу (с размерами, необходимыми для изготовления нестандартизованных деталей)
245

При проектировании штампов используют еще несколько методов оформления чертежей, способствующих уменьшению объема конструкторских работ. Например, при наличии типовых конструкций, чертежи штампов могут быть оформлены:
1)	с применением «слепышей», т. е. чертежей-полуфабрикатов, которые дорабатываются конструктором; в таких чертежах-полуфабрикатах обычно дочерчивают рабочие контуры оснащаемого изделия;
2)	без «плана верха», если все детали верхней части штампа стандартизованы;
3)	без сборочного чертежа стандартизованного «пакета» или «блока» штампа со ссылкой в спецификации на их обозначение; при комплектации соответствующий сборочный чертеж подбирают из числа готовых чертежей;
4)	табличным методом — полным деталированием, когда чертежи оформляют одновременно для изделий нескольких типоразмеров, при этом исполнительные размеры сводят в таблицу; этот метод особенно экономичен в случаях частой замены продукции (объектив производства) при сохранении типовых конструкций деталей.
Кроме перечисленных особенностей оформления чертежей штампов листовой штамповки, имеются частные упрощения, вызванные массовым повторением выполнения однотипных чертежей. Например, в чертеже допускается не проставлять: размеры сложного рабочего контура матрицы и пуансона при ссылке в технических требованиях на мастер-модель, шаблоны или размеры чертежа детали; размеры или координаты сопрягаемых сложных контуров вспомогательных деталей штампа при ссылке на подгонку их по пуансону или по матрице (в зависимости от того, с какой рабочей деталью выполняется сопряжение); диаметры резьбовых отверстий под стандартизованные крепежные детали; координаты расположения крепежных деталей при без-деталировочном методе или с частичным деталированием сборочного чертежа и др.
Все это в основном отражено в «Правилах оформления чертежей штампов для холодной листовой штамповки», являющихся дополнением к основным документам ЕСКД.
Ниже приведены некоторые более подробные рекомендации по формлению сборочного чертежа; простановке исполнительных размеров и допускаемых отклонений на рабочих контурах; применению технологических зазоров и др.
§ 2. СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ
Главный вид конструкции и дополнительные разрезы вычерчивают в рабочем положении (см. рис. 146). Иногда отдельный узел или весь штамп дополнительно вычерчивают в открытом виде с целью внесения ясности в работу механизма.
246
Главный вид в большинстве случаев выполняют в разрезе, что полнее раскрывает схему работы штампа.
В отличие от обычного машиностроительного чертежа вычерчивают не один, а два плана конструкции: план низа и план верха. В первом плане показывают все, что смонтировано на нижней плите, а во втором — только то, что относится к верхнему комплекту деталей и узлов штампа.
В практике известен метод изображения двух планов в совмещенном виде, когда на одной стороне относительно вертикальной или горизонтальной главной оси изображен план низа, а на второй — план верха. Этот метод можно применять только в случае, когда планы штампов строго симметричны относительно принятой оси. Однако после проектирования штампа возможно корректирование и исправление чертежей изделия и самого штампа, которые связаны с внесением изменений только на одной стороне относительно принятой оси, поэтому чертеж штампа может оказаться непригодным для'исправления.
На сборочном чертеже или на отдельном листе чертежа штампа вычерчивают в рабочем положении штампуемый переход (если процесс многооперационный). Мелкие детали изображают в натуральную величину или с увеличением; крупные детали — с уменьшением.
В чертеже штампуемого перехода (операционный чертеж) ставят только размеры, необходимые для данной операции. Если штамповка однооперационная, то необходим чертеж со всеми размерами.
Операционный чертеж можно не вычерчивать в случае, когда в нем требуется проставлять все размеры (последний переход при многооперационной штамповке или при штамповке детали в одну операцию), так как его можно заменить обычным чертежом изделия.
Форма и размеры операционного перехода должны соответствовать заданным чертежом изделия и расчетам без учета возможного пружинения материала. Если предполагается, что последнее будет иметь место, то соответствующую корректировку выполняют при простановке размеров на рабочих деталях. Кроме того, чертеж детали всегда наносят условными линиями в основных проекциях штампа: главном виде и плане низа.
Операционный чертеж увеличивает объем работы, но вполне себя оправдывает, так как облегчает труд всех исполнителей штампа: конструктора, технолога и изготовителя.
В установившемся производстве и, прежде всего при повторяющихся однотипных деталях, можно значительно сократить время на выполнение операционного чертежа, если применять для этой цели специальный бланк.
Когда исходным материалом является полоса или лента, то указывают их размеры и раскрой, которые служат основой для разработки схемы данного штампа (см. примеры схем раскроя
247
на рис. 58—62). При необходимости приводят дополнительные -сведения о материале (марка, состояние поставки и др.), прессе, величине штампуемой партии и другие, необходимые для проектирования штампа.
При последовательном процессе в соответствующем раскрое изображаются все промежуточные переходы. Примером может быть раскрой для скоб и втулок, показанных на рис. 15 и 16 (размеры опущены), а для последовательной вытяжки в ленте — на рис. 51, 52, 54, 56.
В случае одновременной установки нескольких штампов на одном прессе должна быть выполнена схема их размещения. Достаточно, если такая схема будет показана на одном из сборочных чертежей штампов, входящих в комплект. Тогда в других чертежах, принадлежащих комплекту, делают 'Примечание: «Схему установки штампов на пресс . . . (указывают модель пресса и его инвентарный номер) см. штамп № . . .».
На рис. 147 приведена схема установки двух штампов на столе и ползуне пресса DF-500/2800. При проектировании вытяжных штампов на крупные прессы двойного действия целесообразно к сборочному чертежу штампа прилагать монтажную схему, в которой указывают весь комплект входящих промежуточных плит, адаптеров (рис. 148). Такое оформление помотает конструктору подробно разобраться в закрытых высотах, местах крепления, а наладчику упрощает и ускоряет работу при установке и эксплуатации штампа.
Если из чертежа не ясно направление фронта работы, то последний указывают в виде надписи «Фронт» вдоль фронтальной стороны плана низа (рис. 149). Тем более это необходимо, когда направление фронта оказывается повернутым на 90° или 180°, что иногда выявляется в процессе проектирования.
Поскольку при изображении проекций плана имеются некоторые отступления от ЕСКД, то следует также делать надписи: «План низа», «План верха».
В случаях выполнения сборочного чертежа на нескольких листах необходимо на каждом из них писать «Сборочный чертеж на . . . листах».
При многооперационной штамповке во всех соответствующих сборочных чертежах штампов, входящих в данный комплект, целесообразно приводить их перечень с указанием обозначений, например:
1.	Штамп совмещенный 977—383.
2.	Штамп гибочный 972—124.
3.	Штамп пробивной 971—280.
По правилам ЕСКД на сборочном чертеже штампа должны быть приведены технические требования на изготовление, эксплуатацию, маркировку, а иногда правила приемки и условия техники безопасности. В частности, в сборочных чертежах разделительных штампов указывают условия обеспечения режущих 248
План стола пресса со-схемой размещения двух штампов
План ползуна пресса (вид снизу) со схемой размещения
Рис. 147. Схема установки двух штампов на одном прессе
Рис. 148. Монтажная схема, прилагаемая к чертежу штампа, проектируемого на пресс двойного действия
249
зазоров, периодичность заточки режущих кромок, условия обеспечения высокоточного совпадения рабочих частей штампа и др.; в формоизменяющих штампах — условия соблюдения равномерных технологических зазоров, необходимость уточнения размеров рабочих элементов, подвергаемых индивидуальной пригонке или
План низа
125
Рис. 149. Типовые надписи к основным проекциям сборочного чертежа штампа
эксперименту, возможность уточнения числа и месторасположения перетяжных ребер в вытяжных штампах и др.
Если для нормальной работы штампа необходим только строго определенный ход ползуна, а пресс оснащен регулируемым эксцентриком, то на сборочном чертеже указывают «Работать при ходе . . . мм»,.
Во всех сборочных чертежах в технических требованиях приводят содержание маркировки (клеймения).. Обычно клеймению подлежат индекс изделия, номер чертежа детали, номер чертежа штампа, модель пресса и порядковый номер операции. В некоторых случаях при клеймении указывают, при каком ходе следует работать, а также потребное усилие. Иногда в чертеже приводят 250
Краткие сведения о прессе, к которому привязан штамп. При этом леречисляют размеры всех необходимых подкладных плит, адап-теров, брусков, буферных шпилек и пр. ,
Очень важное место в современном штамповочном производстве занимают вопросы механизации, автоматизации и безопасности в работе. Если в конструкции штампа непосредственно не преду-Iе”’ смотрены средства механизации, но они по условиям работы ; необходимы, то делают ссылку на применение стандартизованных i узлов или универсальных приспособлений, которыми оснащено Г оборудование. Опыт ЗИЛа показал, что это целесообразно выпол-йять в виде предупредительных знаков (табличек). Последние «^рекомендуется изготовлять из цветного листового материала с креплением их к плитам блока. В настоящее время применяют Ц указанные таблички следующего содержания:
«Работать с автоподачей».
«Работать с автоподачей шаг . . .».
«Изделие удалять воздухом».
«Изделие закладывать пинцетом, удалять воздухом».
«Изделие
«Работать
«Работать
«Работать
«Работать
«Работать
«Работать
На сборочных чертежах штампов, предназначенных для штамповки опытных партий деталей, рекомендуется выполнять надпись: «Для штамповки опытных партий».
ж-
"Л.
удалять сбрасывающим механизмом пресса», только с включенной блокировкой».
двуручным включением».
защитной решеткой».
принудительным рукоустранителем».
оттяжками рук».
наклоном пресса» и др.
С С С С

: *
F.
<4 К?
£ 3, ВЫБОР КЛАССА ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВ
При изготовлении штампов разнообразных конструкций любых категорий сложности применяют в основном все виды обработки металлов. Отсюда шероховатость поверхностей деталей штампов весьма различна.
Применяемый высокий класс чистоты поверхности деталей штампов обусловлен потребностью отделки рабочих поверхностей инструмента, а также технологической необходимостью. От качества отделки поверхности инструмента зависит чистота обработки штампуемых деталей, а также стойкость штампа. Чем меньше высота микронеровностей на поверхности рабочих дета-лей, тем меньше повреждений на изделиях в процессе деформи-£ рования.
4 ~ В разделительных штампах высокий класс чистоты поверх-£ ности рабочих частей придает большее заострение режущим Г кромкам и повышает их стойкость, а в формообразующих штампах I способствует получению штампуемых деталей также с высоким
251
-V
*
классом чистоты поверхности. При этом снижается трение между рабочими деталями и материалом и, следовательно, повышается стойкость штампа.
Благодаря тщательной обработке рабочих деталей шероховатость поверхности штампуемых изделий может достигнуть 7—8-го классов чистоты. Чем выше твердость инструмента, тем больше возможностей для получения высокого класса чистоты поверхности изделий.
Тот или иной класс чистоты поверхности во многом зависит от способа обработки. Так, если отверстие в незакаленной детали окончательно обработано разверткой, то полученная шероховатость поверхности соответствует 7-му классу чистоты; после обычного сверления — 3—4-му классам чистоты и т. д.
Из всех видов обработки при изготовлении деталей штампов наиболее часто используют шлифование. Шлифуют закаленные детали и большинство незакаленных. Шлифование очень удобно для получения параллельности различных плоских деталей с высокой точностью, что очень важно для штампов. В зависимости от назначения деталей применяют шлифование грубое, чистовое и отделочное. После шлифования шероховатость поверхности может соответствовать 3—10-му классам чистоты. Ниже приведены рекомендации по назначению классов чистоты обработки деталей штампов:
знак ос проставляют на поверхностях литых плит или кованых деталей, не подвергающихся механической обработке;
3-й класс (V3) — для наружных поверхностей не вступающих в контакт с другими деталями и не влияющими на работу штампа;
4-й класс (V4) — для поверхностей, не соприкасающихся с другими деталями, кроме того, для поверхностей отверстий после сверления и зенкования;
6-й класс (V6) —для поверхностей, получаемых после опиливания (поверхности опорных и упорных нетермообработанных деталей); для опорных поверхностей плит блока;
7-й класс (V7) — для поверхностей отверстий для посадок по 2-му классу точности; опорных поверхностей плит штампов повышенной точности; поверхностей многих закаленных деталей штампов, имеющих взаимный контакт; рабочих поверхностей инструмента при выполнении грубых работ;
8-й класс (V8) — для рабочих поверхностей пуансонов и матриц большинства разделительных и формообразующих штампов; наружных поверхностей круглых стальных и твердосплавных деталей, сопрягаемых с другими деталями по 2-му классу точности;
9-й класс (V9) — для рабочих поверхностей стальных деталей при особых требованиях к их классу чистоты поверхности, например для поверхностей матриц и складкодержателей, по которым происходит скольжение штампуемых деталей (кроме инструментов, предназначенных для очень мягких металлов, где класс 252
Рис, 150. Рекомендации по назначению класса чистоты поверхности для некоторых распространенных деталей штампов
253
чистоты должен быть выше); для рабочих поверхностей твердосплавного инструмента, работающего без скольжения.
10-й класс (V10)—для поверхностей подвижных деталей, пригоняемых по 1-му классу . точности; рабочих поверхностей формообразующих инструментов при штамповке алюминия и других мягких металлов; рабочих поверхностей инструмента в прецизионных штампах, выполняемых с применением притирки (доводки). Инструмент в основном изготовляют из твердого сплава.
Примеры назначения классов чистоты поверхности приведены на рис. 150.
На практике нередко нарушают указанные рекомендации. В одних случаях вследствие ограниченных производственных возможностей могут быть занижены требования к классу чистоты поверхности, а в других завышены. Последнее иногда бывает вызвано чисто эстетическими соображениями. Хорошая отделка оснастки вносит культуру в производство.


V
ГЛАВА IV
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОСТАНОВКИ РАЗМЕРОВ
ft
t:



Й "Л
§ 1. ОСОБЕННОСТИ ПРОСТАНОВКИ РАЗМЕРОВ НА ЧЕРТЕЖАХ ШТАМПОВ
Специфика холодноштамповочного производства требует особого подхода к простановке размеров на деталях штампа. При этом преследуется основная цель — получение формы и размеров штампуемых деталей, заданных чертежом, а также обеспечение взаимных соединений.
Размеры на вспомогательных деталях подчинены кинематике штампа и технологическим требованиям изготовления. При выверчивании узлов штампов, собираемых с помощью различных посадок, не имеющих непосредственного отношения к контуру - изделий, размеры проставляют по общим правилам, принятым в машиностроении.
Основные рабочие детали штампа — матрицы и пуансоны — всегда соответственно спарены между собой. В разделительных штампах их взаимную пригонку осуществляют с учетом соблюдения режущего зазора, а в формообразующих — толщины штампуемого материала и некоторых обусловленных дополнительных зазоров. Таким образом, между пуансоном и матрицей предусматривают зазоры, которые вызваны особенностями технологического процесса.
В каждом комплекте рабочих деталей при простановке размеров за основную принимают одну из деталей, а вторую строят по первой. В зависимости от формы штампуемой детали и от того; как заданы размеры, в одних случаях основной рабочей деталью  является матрица, а в других — пуансон.
При бездеталировочном методе на сборочном чертеже указывают только основные размеры рабочих и вспомогательных деталей, без которых невозможно изготовление штампа. Такие размеры, как координаты отверстий крепежных деталей, глубина резьбы и другие, принимают по масштабу чертежа.
Однако и основные размеры рабочего контура не всегда могут быть даны на сборочном чертеже. Поэтому делают ссылки на . чертеж детали (перехода).
При оформлении чертежа штампа с частичной деталировкой нестандартизованных деталей конструктор обязан ставить все
255
•L
&
размеры, относящиеся недеталируемым деталям, к которым относятся обычно плиты блока, не подвергаемые сложной механической обработке.
Целесообразно выполнять чертежи отливок для нестандарти-зованных плит. В этом случае графические работы и размеры, связанные с механической обработкой, не приводят.
Все нестандартизованные узлы, относящиеся к механизации, подлежат полному деталированию при любом оформлении чертежа.
В дальнейшем по мере расширения числа стандартизованных деталей и узлов объем деталировки будет значительно сокращаться. Теперь уже имеется достаточно много типовых конструкций штампов, в которых большая часть деталей стандартизована. Предоставляется возможность компоновать чертеж штампа > из стандартизованных деталей со ссылкой на соответствующие номера стандартов. Это экономически и технически целесообразно.
Независимо от метода оформления чертежа размеры рабочего контура проставляют полностью только в случае, когда чертеж детали исчерпывающе ясен. Если контур детали не имеет всех размеров, а есть ссылка на мастер-модель, то аналогично поступают и при оформлении чертежа штампа. Однако базовые и габаритные размеры должны быть проставлены, иначе невозможно будет выполнять заготовки деталей. Из рабочих размеров проставляют размеры, определяющие положение детали. Например, в матрице с несквозным окном указывают наибольшую глубину, угол наклона (установки) какой-либо исходной поверхности относительно горизонтали или вертикали. Одновременно проставляют размеры между осями сложного контура детали и штампа. Кроме того, на рабочей поверхности матрицы указывают размеры, необходимые по конструктивным и технологическим признакам (например, радиус закругления J? на резких переходах).
На чертеже формообразующего штампа ссылку на мастер-модель обычно приводят в следующей редакции: «Рабочую поверхность пригнать по мастер-модели с учетом толщины штампуемого материала». Иногда при сложных контурах некоторые размеры могут быть показаны только в результате замеров с натуры (мастер-модели или эталонной детали).
При холоднолистовой штамповке очень часто контуры заготовок для деталей, подвергаемых формообразованию проверяют экспериментом. В этом случае рассчитывают теоретический контур заготовки, который со всеми размерами приводят на сборочном чертеже.
Если эксперименту подлежит весь контур заготовки, то выполняют одну из следующих надписей: «Размеры заготовки экспериментировать», «Контур экспериментировать» или «Размеры проверить экспериментом», но иногда проверить экспериментом необходимо только некоторые размеры. Тогда их выделяют каким-либо знаком (рамкой, звездочкой) и в виде примечания делают надпись: «Указанные размеры экспериментировать». ’
256
Ссылка на эксперимент усложняет работу изготовителей штампа, но упрощает простановку размеров на чертежах рабочих деталей. В этом случае при вычерчивании «основного инструмента» (обычно матрицы) рабочий контур выполняют без размеров и ограничиваются примечанием: «Рабочий контур разметить по шаблону экспериментальной заготовки». Однако для ориенти
Cj f'l <3
«и 53
I
Cl с С:
g *
s 5 
Режущий контур пуансона подогнать по секциям матрицы (в сборе) с зазором на сторону 0,06- 0,09мм
Ось
штампа
д.
С1
5 ; ы
/ Режущив контур разметить по шаблону Экспериментальной заготовки
Ось штампа
72
25
12,5
Эскиз вырезаемой заготовки 
Примечание-.
Форму и размеры - контура уточнить экспериментом
30
60
Ci
Si
5 *
£
С>
Ьда да
£
г Материал’. Сталь 08 ГОСТ1050-60 лист 2,5 мм— ГОСТ3680 ~57
Ci
Рис. 151. Типовые записи на чертежах деталей разделительного (вырубного) штампа при выполнении эксперимента для уточнения контура изделия
1
£
I




Cj

ровки рабочих частей относительно главных осей штампа приводят установочные размеры (рис. 151).
При секционных матрицах и пуансонах, когда габаритные размеры секций определить невозможно, рекомендуется места расположения их стыка оговаривать примечанием, указанным на рис. 151.
Контур заготовки подвергают эксперименту в следующих основных случаях:
когда края детали не обрезаются после формообразования;
если вытянутая (отформованная) деталь подвергается обрезке с последующей дотяжкой (формовкой);
при выявлении оптимальной формы в целях получения вытяжки (формовки) без складок и обрывов.
17 Г. Д. Скворцов	257
Эксперименту может подвергаться контур заготовки и контур рабочих частей штампа.
В первом случае отыскивают правильную заготовку при опробовании ее на последующем формообразующем штампе, где размеры рабочих частей соответствуют окончательным размерам штампуемой детали. Только после благоприятных результатов приступают к разметке и изготовлению первого штампа;
Во втором случае заданы размеры детали совершенно определенные, но для того чтобы их получить, необходимо скорректировать размеры рабочих контуров матрицы и пуансона. Например,
fi
а)
Рис. 152. Примеры элементов рабочих деталей, подвергаемых эксперименту для уточнения их формы или размеров при отладке штампов
для деталей, получаемых из упругих материалов гибкой (рис. 152, а), рабочие части изготовляют с уменьшенными углами а и Р и уменьшенными радиусами R и г. Однако их окончательные размеры можно установить только после эксперимента.
Рассмотрим еще один пример. Требуется произвести одновременно Пробивку отверстия и формовку выступа (рис. 152, б). Размер отверстия должен соответствовать заданному в чертеже, детали. Анализируя процесс, нетрудно убедиться, в том, что пробивка осуществляется до окончания формообразования. По мере опускания ползуна, после пробивки происходит растяжка материала в зоне отверстия. Следовательно, для того чтобы прийти к заданному размеру отверстия в детали, следует учитывать утяжку материала, что можно сделать только после проверки экспериментом диаметра пуансона.
Необходимость уточнения того или иного размера рабочей части оговаривается в чертеже примечанием: «Уточнить экспериментом». Конструкцию соответствующего узла следует выполнять таким образом, чтобы изменения размеров или замена отдельных деталей не вызывали существенных переделок в штампе.
258
§ 2. ОСНОВНЫЕ И УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ НА СБОРОЧНОМ ЧЕРТЕЖЕ

ЮГ лировкой или без нее, в большинстве случаев возникает необхо-Димость в нанесении на сборочном чертеже основных размеров.
" К ним прежде всего относятся: закрытая высота (з. в.) штампа, Ж. габариты блока в плане и ряд установочных размеров. Закрытая life высота суммирует все высоты, входящих в штамп деталей в рабо-чем положении, когда штампуемая деталь продеформирована. Одновременно она показывает, каким должно быть подштамповое jefe пространство при нижнем положении ползуна.
КГ Габариты блока в плане обычно определяются размерами ниж-ней плиты, так как верхняя плита в большинстве случаев равна К или меньше нижней. Закрытая высота и размеры плит в плане В составляют габариты штампа (если в конструкции отсутствуют Ж’ детали или узлы, выходящие за габариты плит).
Ж Нередко указывают месторасположение горизонтальной оси ЖС штампа относительно края плиты. Если пресс с С-образной ста-Ж ниной, то целесообразно этот размер проставлять не с фронта, । Ж а с противоположной стороны, что необходимо для сравнения L ^вылетом пресса.
г Установочные или конструктивные размеры требуются для К обеспечения взаимосвязи между деталями штампа, которые за-। Ж крепляют порознь. Только в простых конструкциях, состоящих Ж из нескольких цельных деталей, они не требуются. Установочные Ж размеры на сборочном чертеже должны учитывать построение Ж размерной цепи штампуемой детали.
В Избранный способ простановки размеров должен обеспечивать К возможность проверки их- нормальным измерительным инстру-ж, ~ ментом.
ж С главными осями штампа не всегда необходимо увязывать Я все монтируемые детали. Достаточно увязать только одну из Г них. С этой целью обычно выбирают такую деталь или узел, Ж в которой один из элементов рабочего контура может быть В принят за базовый. Остальные детали комплекта увязывают Ж с базовой.
W Если же раздельно по каждой детали ставить установочные
размеры до осей штампа, то необходимые размеры штампуемой детали окажутся потерянными среди новой искусственной простановки и проверка их будет затруднена. Кроме того, такой метод исключает возможность ограничивать размеры допусками, так как практически нецелесообразно ставить допуск на размер,
I ж стоящий от какой-либо оси штампа, потому что он не может быть
точно выполнен и проверен.
Для установки каждой монтируемой детали достаточно одной или двух координат с направлением по главным осям. Пример простановки установочных размеров приведен на рис. 153.
17*
259
Установочные размеры для рабочих контуров указывают на плане низа или реже на плане верха, выдерживая общеизвестный принцип, что один и тот же размер рекомендуется ставить только раз без повторения его в других местах. Где именно привести
Не рекомендуется
Рекомендуется
установочные размеры (внизу или вверху) определяется чертежом изделия и схемой работы штампа. Иногда некоторые подобные размеры наносят на изображение главного вида.
Когда комплект рабочих деталей (пуансонов и матриц) собран в одну державку, то размеры между осями внутри державки ставят на сборочном чертеже только в случае применения бездетали-ровочного метода. Если соответствующий, второй, комплект рабочих деталей закрепляют на плите раздельно (разрозненно), то его окончательную фиксацию осуществляют по «первым» рабочим 260
деталям, смонтированным в державке. Размеры, определяющие их расположение, приводят только как справочные — без указания допускаемых отклонений.
Не менее важно давать на сборочном чертеже размеры для установки фиксаторов, особенно, когда их месторасположение можно определить только через сложную цепочку размеров.
Рис. • 154. Примеры простановки ответственных размеров, проверяемых при сборке узлов формоизменяющих штампов
В формообразующих штампах с целью контроля правильности компоновки верхних рабочих деталей с нижними целесообразно на сборочном чертеже указывать технологический зазор между ними (рис. 154, а). Данные размеры следует ограничивать допусками на неточность изготовления.
При гибке омегообразного профиля и в других подобных случаях, кроме зазора между матрицей и пуансоном, необходимо указывать размер высоты h (рис. 154, б) с допуском на неточность изготовления.
Простановка на сборочном чертеже установочных и некоторых сборочных размеров с указанием допусков на неточность изготовления дает право конструктору оставлять в деталях штампа свободными все размеры, от которых они зависят. Кроме того, простановкой контрольных размеров выделяют главное, на что прежде всего следует обратить внимание. Это помогает наиболее правильно составлять технологию на изготовление штампа.
Если установочные рабочие размеры зависят от нескольких спариваемых деталей, то они на сборочном чертеже особенно необходимы. Например, при формообразовании детали (формовкой
261
или вытяжкой) по схеме, показанной на рис. 154, в, высота штампуемого перехода 10 ± 0,03 мм зависит от разности высот деталей 1 и 2 и соответственно 3 и 4. Но в то же время высоты указанных деталей штампа могут быть вначале (перед сборкой) выполнены с отклонением от номинальной в пределах свободных размеров. Поэтому целесообразно размеры данных деталей не ограничивать жестким допуском по высоте, а указывать один установочный размер на сборочном чертеже. Его легко получить при сборке штампа путем доработки (шлифования) той или иной детали.
В сборочных чертежах штампов для сложных деталей, форма которых определяется мастер-моделью, необходимо указывать базовые размеры одной или нескольких характерных точек, определяющих положение штампуемой детали относительно осей или опорных плоскостей штампа (см. рис. 146).
$ 3. ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧИХ ЧАСТЕЙ ШТАМПОВ
Одним из важных вопросов является простановка допусков на точность изготовления рабочих деталей. В большинстве случаев принято располагать допуски по системе отверстий и только иногда по системе вала.
Допускаемые отклонения размеров на неточность изготовления рабочих деталей штампа принимают по шкале скользящих посадок, преимущественно 2—3-го классов точности, в зависимости от размера детали и толщины штампуемого материала. Однако для прецизионных штампов применяют 1-й класс точности (Лх и С\), а для грубых работ бывает достаточно 3—4-го классов точ: ности.
Линейные размеры деталей, не влияющие на работу штампа, выполняют по 7-му, а диаметральные по 5-му классам точности.
Допускаемое отклонение размеров при изготовлении рабочих деталей следует рассматривать раздельно для круглых поперечных сечений и некруглых.
Матрицы и пуансоны с круглым поперечным сечением могут быть изготовлены простыми средствами с высокой точностью размеров при соблюдении правильной геометрической формы. Проверка их размеров также не вызывает затруднений и осуществляется обычными универсальными инструментами. Поэтому размеры с круглыми поперечными сечениями деталей ограничивают допусками на общих основаниях, которые приняты в машиностроении. Однако имеются некоторые особенности, относящиеся преимущественно к разделительным штампам. Если размер допуска на изготовление рабочей детали перекрывает технологический зазор, то допуск на неточность изготовления ставят только на одной основной детали. Вторую деталь пригоняют по первой с учетом заданного допуска (распределение допусков для пуан-262
Ксбнов и матриц см. табл. 37). Существующие методы изготовле-ния и проверки деталей неправильных геометрических форм не ’ могут обеспечить высокую точность, которая достигается при .= изготовлении круглых деталей. Кроме того, сложные контуры в большинстве случаев не задают со столь точными размерами, а потому и потребность в простановке жестких допусков часто излишня (исключением является прецизионная штамповка). По-этому при штамповке деталей некруглой формы, заданных со свободными размерами, для’рабо-
чих частей штампов рекомендуется применять следующие допуски:
В зависимости от того, как заданы допуски на изделие, их можно назначать симметрично или односторонне.
Приведенные допуски также приемлемы: для ограничения расстояния между отдельными рабочими деталями (узлами), которые монтируют на одной
Размер детали, мм	Допуск, мм
До 10	0,04
10—25	0,06
25—50	0,08
50—100	0,10
100—200	0,12
200—300	0,15
300—600	0,2
600—1000	0,25
(см. пример на рис. 153);
при простановке размеров между отдельными некруглыми контурами внутри одной детали (рис. 155, а)
t В этих двух случаях допуски назначают только симметрично. Расстояния между отверстиями, которые выполняют на координатно-расточных станках, следует задавать с более жесткими допусками (также с симметричным расположением), что не вызывает особых трудностей при изготовлении. Нередко такие отверстия используют для фиксации деталей в последующих штампах, по-
	Расстояние между отверстиями, мм	Допуск, мм
	До 50 50—100 100—200 , 200—300 300—600 600—1000	±0,02 ±0,03 ±0,04 ±0,05 ±0,06 ±0,07
этому’повышенная точность технически оправдывается.
Здесь также допускается применять следующие округленные допуски (до второго знака):
При расположении отверстий на нескольких осях допускается простановка размеров между ними в двух взаимно
перпендикулярных направлениях (рис. 155, б), что упрощает работу на координатно-расточных станках. В особых случаях между такими отверстиями указывают результирующий размер А (рис. 155, в).
«Если размер детали ограничен более жестким допуском, то допуск на изготовление рабочего контура следует принимать равным 25% заданного в изделии, т. е.
___ ^изд
инстр 4	>
263
a)
2отв. $25/D]D2Jf	2 отв. $ 22+0'02i
№0,02	№0,02
«----:-’---’----------
/5/
Puc. 155. Примеры нанесения допускаемых отклонений на неточность изготовления рабочих контуров
264
f. где 6ИКстр — допуск на неточность изготовления «инструмента» (рабочей части); 6ИЗД — допуск заданной на чертеже детали (изделия).
При последующих операциях допуски на неточность выполне-. ния размеров для фиксации и других ответственных элементов штампа назначают исходя из величины допусков на соответствующие размеры, приведенные в предыдущем штампе.
Например, расстояние между двумя круглыми отверстиями детали в первом разделительном штампе задано с допускаемым отклонением ±0,04 мм. При формообразовании в последующем штампе эти два отверстия используют для фиксации. Чтобы обеспечить высокоточное взаимное совпадение отверстий детали с фиксаторами, необходимо расстояние между последними ограничивать . допуском, равным 1/4 соответствующего допуска, выставленного на предыдущей операции, т. е.
бмежду фикс * 0,^4	0,01 ММ
или с учетом симметричного отклонения бмеждуфикс = ±0,01 мм.
Если все размеры сложного контура укладываются в интервале размеров, которые охватываются одним допуском или технически предоставляется возможность охватить одним допуском группу размеров из различных интервалов, то на соответствующем чертеже штампа достаточно ограничиться примечанием: «Рабочий контур изготовить с точностью ±б(м; П) — симметричным заданием допуска и +б(м; П) или —б(М; П) — с односторонним заданием допуска».
При значительной разнице между отдельными размерами контура штампуемой детали, а также при прецизионной штамповке необходимо оговаривать допусками все размеры рабочих деталей в соответствии с требованиями чертежа детали или промежуточного технологического перехода.
Указанные рекомендации по простановке размеров на сложных рабочих контурах относятся только к матрицам и пуансонам, принятым за «основные». На чертеже соответствующей второй рабочей детали (спариваемой с «основной») приводят надпись: «Рабочий контур пригнать по «матрице» или по «пуансону» с зазором. . . на сторону» (см. рис. 162, в). Разница между верхним и нижним значениями зазора является полем допуска на изготовление второй рабочей детали.
Допуск на неточность выполнения угла между стенками фасонного окна ставят только в особых случаях, исходя из допуска 6м; п= 1/46изд«
В конструкции штампа допусками ограничивают рабочие размеры, относящиеся к контуру детали, и чисто конструктивные. Например, шаговый нож в штампе является вспомогательным инструментом, но от того, насколько он точно выполнен, зависит
265
правильность работы последовательного штампа (его рабочих деталей) в направлении шага подачи материала. Очевидно, чтобы добиться меньшей погрешности в шаге, целесообразно ставить размеры от одной базы (рис. 156).
Рекомендуется
15*0,012
21+0,01*. 21+0,01*
Рис. 156. К простановке рабочих размеров по направлению подачи материала в последовательном штампе
Как для размера ножа, так и для шаговых расстояний, допуск на изготовление принимают по 2-му классу точности (С), что вполне приемлемо для изделий с размерами, ограниченными 5—7-м классами точности. При особо точных работах допуски берут по 1-му классу точности, а иногда и выше в зависимости от конкретных требований чертежа детали.
В тех случаях, когда к точности шага подачи не предъявляется жестких требований, и, в частности, когда штамповка ведется 266
с технологическими перемычками, при изготовлении штампа следует больше придавать значение не абсолютной величине шага, а относительно допускаемой погрешности между отдельными последовательными звеньями штампа.
$ 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАЗОРЫ
Как уже указывалось, матрицы и пуансоны пригоняют между собой с учетом технологических зазоров. В разделительных штампах нормальные условия резания металла возможны только при оптимальных режущих зазорах. Качество формообразующих деталей также во многом зависит от величины и степени равномерности зазоров между основными рабочими деталями.
Режущий зазор в разделительных штампах очень влияет на работу штампа. От правильности его выполнения зависят качество штампуемой детали и стойкость матриц и пуансонов. Сближение режущих кромок (с отклонением от нормы ) вызывает интенсивный тепловой эффект, возникающий в значительной степени от вытеснения смазки в этих зонах. Последнее вызывает сухое трение и преждевременный износ режущих кромок. Кроме того, при значительном уменьшении зазора увеличиваются рабочая нагрузка на пресс и распорные усилия в матрице. Расширение зазора приводит к появлению заусенцев и большому сколу материала, что ухудшает качество штампуемой детали.
Таким образом, оптимальный зазор — это наиболее благоприятные условия для высококачественного среза при наименьших усилиях.
По данным В. Т. Мещерина, при обычных работах величина зазоров может колебаться в пределах 5—20% толщины штампуемого материала. Однако для более высокого качества среза указанная величина дифференцируется в зависимости от толщины и твердости материала. Чем тоньше и мягче штампуемый материал, тем относительно меньший требуется зазор. С повышением твердости и толщины материала соответственно повышается величина режущего зазора.
Для сравнения приведем несколько примеров. При разделении мягкого металла с пределом прочности при растяжении 20 кгс/мм2 и толщиной 0,1—0,5 мм достаточен односторонний зазор, равный 1,5—2,5% толщины. Увеличение зазора вызывает появление заусенцев, так как мягкие металлы обладают высокой пластичностью. Если же взять сталь твердую с пределом прочности при растяжении 40 кгс/мм2, то для обеспечения нормального среза требуется зазор, равный 3,5—4,5%, когда сталь не подвергнута закалке, и 5—6% — при ее закалке до HRC 45—55. Таким образом, величина режущего зазора при штамповке закаленной стали может быть принята примерно в 3 раза большей, чем это необходимо для мягкой стали.
267
Наличие деформированного слоя возле кромки детали после вырубки (отрезки) или после пробивки может вызвать появление крупных (макро) трещин в зоне наклепа. Если такие трещины оказались в зоне деформирования при отбортовке, вытяжке и др. формоизменяющих операциях, то они, расширяясь, образуют местные разрывы. Глубина наклепанного слоя у кромки металла после разделительной операции тем больше, чем больше режущий зазор. Поэтому выбор и назначение зазоров необходимо согласовывать с другими операциями штамповки. Если величина и состояние деформированного (упрочненного) слоя ни коим образом не влияют на качество штампуемых деталей (вообще и в частности при выполнении последующих операций штамповки), то режущий зазор назначают по установленным средним нормам для обычных работ (табл. 36). При повышенных требованиях к физико-механическим свойствам деформируемой зоны штампуемой детали зазоры уменьшают (по нормам получистового и чистового процессов вырубки, пробивки).
При чистовой вырубке металлических деталей (в отличие от обычных разделительных работ), когда скола на боковых торцах деталей не допускается, режущий зазор принимают равным 0,01—0,02 мм на сторону независимо от толщины штампуемого материала.
Режущий зазор является величиной переменной. Начальные значения принимают по допускаемому минимальному значению из таблиц; с учетом этих значений изготовляют новые штампы. Конечные зазоры выявляют после максимально-допускаемого износа рабочих деталей.
Для нормальной работы штампа важно, чтобы режущий зазор распределялся по всему периметру равномерно. Особенно это необходимо при относительно малой величине зазора, когда малейшее отклонение может вызвать выкрашивание режущих кромок. Это происходит вследствие неравномерных отжимающих усилий. Следовательно, режущие зазоры должны быть ограничены жесткими допусками.
Допускаемые отклонения односторонних зазоров в среднем принимают 20—30% величины зазора. Меньшие значения относятся к тонким металлам, а большие к толстым.
Режущие зазоры между матрицей и пуансоном строят т^к, чтобы не нарушился размер штампуемой детали. При вырубке наружного контура форма и размер детали получаются по матрице; поэтому технологический зазор выполняют, уменьшая пуансон (рис. 157, а). Размеры пробиваемого отверстия в штампуемом материале получаются по пуансону. Следовательно, технологический зазор необходимо выполнять, расширяя отверстие (окно) матрицы (рис. 157, б).
При изготовлении разделительных штампов для обработки одновременно нескольких по конфигурации одинаковых деталей, 268
269
кие материалы	1	Картон, бумага, кожа, асбест		| %S	мм
о (U в* к ц R Л н 3 (У X	Фибра, текстолит, гетинакс		%S	мм
	и закаленные НДС 45—50		мм
	. 60 ДО		со
	Св.		
		сч	
	-60		мм
	о		
3 3			—
о			со
и ь			0х-
			
аллы при	о ч*		мм
ф 8	<4		СО
			
	о <м		мм
	До		со
			0s*
	со	ММ	
9				
	СО CD СП СЧ Ю 00 юьо сч сч* сч* сч* со* со со 1 1 1 1 1 1			
	1	I	I 1 1 1 СЭ	CLy СЧ	CD CXD	СЧ сч* сч* of сч*	со*			
		-23		
		20-		
	о о о о о СЧ М* CD 00 О СЧ			
*	сч о	0 сч сч со со		
	00 с	< г-н 00 ID СЧ > СЧ СО Ю 1>-	г	
	*-< сч сч сч сч сч			
17—20				
	00 CD тГ СЧ О 00 СП —1 СО Ю Г^- 00			
	—! СЧГ СЧ СЧГ сч" сч			
	юсюою о CD 00 О ’-ч СЧ XF			
	т-И г—	< т-ч сч сч сч		
		00		
		ю		
	CD СЧ 00 О CD b- СП О СЧ но			
	т—М г—	ч сч сч сч сч		
	СО CD О СЧ U0 00 tF ID CD 00 СТ> О			
				
		CD		
		СО		
	о о о о о ©			
	—сч" со" хг Ю CD*			
Примечания: 1. Для ножниц, а также при односторонней резке в штампах зазор принимают не более 0,5% толщины штампуемого материала (при всех сортаментах).
2. При чистовой вырубке режущий зазор должен быть не более 0,01—0,02 мм для металлов всех толщин.
3. Приведенные значения режущих зазоров рекомендуется применять при двойных ходах ползуна ориентировочно не более 150 в минуту. При высокоскоростной штамповке величину зазора следует увеличивать на 30—50%.
270
но с различной толщиной или из материалов различных марок режущий зазор назначают по детали, для которой необходима наименьшая величина зазора. Например, при одних и тех же конфигурациях в одном и том же штампе вырубаются три детали: из стали 10 толщиной 2 и 1 мм, а также прокладка из паронита толщиной 1 мм. Для вырубки последней требуется наименьший зазор (2z = 0,01-т-0,02 мм), с которым и следует изготовлять новый штамп.
( исполнительный размер пуансона)
Рис. 157. Схемы распределения режущего зазора при вырубке и пробивке*.
1 — деталь; 2 — отход
Размер отверстия
( исполнительный размер пуансона)
2
б)

При односторонней резке (отрезке) без прижима материала рекомендуется принимать режущий зазор не более 0,5% толщины материала.
Таким образом, по сравнению с замкнутой вырубкой (или пробивкой) для односторонней резки рекомендуется выполнять значительно меньшие зазоры. Например, при односторонней резке металла толщиной 7—10 мм режущий зазор требуется уменьшать в 10 и более раз (в зависимости от механических свойств штампуемого металла) по сравнению с замкнутой вырубкой.
Указанные выше рекомендации легко объяснить. Большой зазор при односторонней резке в зоне рабочей кромки вызывает изгиб материала от момента Pz (рис. 158, а), что ухудшает качество среза и требует сильного прижима .N. Поэтому следует режущий зазор максимально уменьшать. Это при резке металлов обеспечивает достаточно хорошее качество среза без прижима в зоне отделяемой части материала и без прижима полосы (заготовки) на неподвижной рабочей части (рис. 158, б).
В отличие от замкнутой вырубки при односторонней резке малый зазор не вызывает повышенного трения между материалом и матрицей, так как отсутствуют условия для запрессовки детали (заготовки). Не возрастает и усилие резки.
271
Особое место занимает отрезка заготовок из круглого прутка для деталей, получаемых объемной штамповкой. Сложность задачи заключается в том, что к таким заготовкам предъявляют жесткие требования по качеству шероховатости поверхности и плоскостности торцов. Здесь немалое значение имеет величина режущего зазора между рабочими элементами штампа.
В отличие от листа, ленты, прямоугольных полос, когда толщина (высота) материала по всему периметру реза одинакова, при круглом прутке зазор является величиной переменной. В сере-
Рис. 158. Схемы процесса резания при односторонней резке в зависимости от конструкции штампов
*
н 
>2
f
дине сечения (меридиально) толщина заготовки равна диаметру прутка (S = d), а по мере приближения к крайним точкам в перпендикулярном направлении высота материала по точкам окружности Sf, S2; . . Sn приближается к 0 (рис. 159, а). Таким образом, процесс резания (сдвига) происходит при переменной толщине металла. С учетом изложенного фирма Verson Allsteel Corp, создала оригинальную форму режущих плоскостей матриц (рис. 159, б), благодаря которой обеспечивается дифференцированный режущий зазор г. В верхней и нижней диаметрально расположенных точках а, он максимальный, а в точках Ь, &х минимальный. Уклоны ах и а2 выполняют в соответствии с диаметром прутка и его механическими свойствами. Например, при резке стальных заготовок диаметром 20—25 мм ах 1°; а2 0° 30'.
К заготовкам, отрезаемым из круглого проката, предъявляют требование по сохранению цилиндричности, нарушение которого 272
происходит вследствие смятия в зоне контакта с режущей кромкой матрицы. Одним из эффективных методов уменьшения этого дефекта для горячекатаной низкоуглеродистой стали является применение перед резкой операции холодного протягивания (прокатки). Поверхность металла нагартовывается (упрочняется) и условия для начального реза улучшаются.
Односторонняя резка материала всех толщин возможна и при нормальных режущих зазорах (табл. 36). В этом случае необходим сильный зажим материала с обеих сторон режущей кромки
(рис. 158, в). Усилия верхнего и нижнего прижимов определяют соответственно по формулам
^ = 2-^- и Q =
где Р — потребное усилие для отрезки, кгс; г — величина режущего зазора, мм; Ли В — обозначения на рис. 158, в.
При меньщих значениях W и Q невозможно обеспечить высокое качество среза.
Указанный в табл. 36 интервал изменения оптимального зазора в зависимости от толщины и свойств штам-
9
Рис. 159. Геометрия режущих частей матриц штампа с дифференциальным режущим зазором для отрезки'заготовок от круглого прутка
пуемого материала дает воз-
можность округлять исполнительные размеры рабочих контуров.
Размеры пуансона и матрицы можно ограничивать допусками на изготовление только в случае, если допускаемое отклонение размера режущего зазора больше суммарного допуска на их изготовление. Например, вырубается деталь из стали с ов = = 36 кгс/мм2 и S = 4 мм; ее максимальный размер 28 мм. Согласно табл. 36, допускаемое отклонение зазора 2ггаах — 2zmin = = 0,48—0,36 = 0,12 мм. Положим, что матрица и пуансон будут ограничены допусками на неточность изготовления по 3-му классу точности. Тогда суммарный (по абсолютной величине) допуск на размер 28 мм будет
(Д3) + (С3) = 0,045 + 0,045 = 0,09 или 0,09 <0,12,
где (Л3) и (С3)—допускаемые отклонения размеров матрицы и пуансона.
Следовательно, самое большое отклонение размера рабочего контура меньше допуска на зазор. Таким образом, конструктор имеет право назначать допуски на изготовление матрицы и пуансона.
18 Г. Д. Скворцов
273
Если же суммарный допуск на изготовление матрицы и пуансона окажется больше допуска на зазор, то ограничивают допуском только «основной инструмент», а второй, как уже указывалось выше, пригоняют по нему индивидуально.
Индивидуальная пригонка рабочих частей необходима не только когда допуск размера на их изготовление превышает допуск на зазор, но также и в случае, если технологический зазор превышает допуск на размер изделия. В этом случае заведомо уменьшают технологические зазоры.
В штампах для вырезки неметаллических материалов пригонку режущих частей иногда производят без зазора, не учитывая табличных значений (прошивкой одной незакаленной рабочей части, другой — закаленной). Такой способ пригонки возможен и приемлем потому, что теоретические (табличные) значения режущих зазоров по абсолютной величине малы и трудно поддаются измерениям (особенно при сложных контурах).
В табл. 37 приведено распределение допусков в зависимости от величины режущего зазора и размера рабочей детали. Зона, в которой даны допуски с плюсом и минусом, показывает, что они необходимы для матрицы и для пуансона со значениями Л и С по системе отверстия. Во второй зоне, где происходит ссылка на
*	Таблица 37
Распределение допусков на изготовление цилиндрических матриц и пуансонов
274
а или —с, допуск на изготовление следует принимать только для одной основной рабочей детали.
При специальных процессах (зачистке, калибровке и др.) зазоры между рабочими частями строят по конструктивным признакам.
Данные табл. 37 и 36 приведены с учетом зазора на две стороны (2z), а не на одну, исходя из того, что простановка допусков на изготовление преимущественно распространена на матрицы и пуансоны с круглым сечением. Для них, бесспорно, удобнее пользоваться диаметральными зазорами 2г. При простановке размеров в сложных контурах указывают односторонний зазор г в интервале (от и до), принятом по табл. 36, с учетом уменьшения приведенных значений в 2 раза.	~
Технологические зазоры в формообразующих штампах необходимы для размещения штампуемого материала между пуансоном и матрицей. В зависимости от схемы работы штампа они могут колебаться в значительных пределах.
Гибка возможна при двух основных схемах: с расположением полок детали под некоторым углом а или по радиусу 7? и с направлением полок параллельно оси движения рабочей детали (рис. 160, а). В первом случае зазор между пуансоном и матрицей выполняют равным номинальной толщине штампуемого материала регулированием расстояния между ними. Во втором случае технологический зазор между стенками рабочих деталей может иметь . несколько различных значений в зависимости от конкретных условий работы и геометрии рабочих частей.
Если высота h вертикального участка полки детали не более двух толщин штампуемого материала (рис. 160, б), то для обеспечения высокого качества штамповка необходимо соблюдать зазор ггиб по наименьшей толщине материала:
^гиб $Ш1П	(52)
(при h 2S).
Гибка должна сопровождаться правкой (жестким ударом) по радиусу г и по всей поверхности детали.
Когда высота вертикального участка полки детали больше двух толщин материала, то возможны два исполнения пуансонов: с уклоном а = l-b3Q (рис. 160, в) и с параллельными стенками (рис. 160, а). Уклон способствует подгибанию полок детали во внутрь, обеспечивая получение прямого угла гибки после некоторого пружинения материала. Вместе с тем сокращается участок поверхности прилегания пуансона к материалу, что уменьшает распорные усилия АЛ В результате зазор ггиб можно принять равным номинальной или минимальной толщине материала, не рискуя вызвать поломку штампа или пресса при толстолистовых заготовках. Если стенки пуансона и матрицы параллельны, то применять зазор ггиб, равный номинальной толщине материала,
18*	'	275
можно только, если толщина задана с небольшим верхним допуском (не более -[-0,2 мм). Это относится главным образом к материалам толщиной до 3 мм. При более толстых материалах зазор между матрицей и пуансоном следует принимать
^гиб = $тах	(S3)
(при h > 2S с параллельными стенками пуансона).
л = ыпш
Puc.J160. К назначению зазоров между пуансоном и матрицей гибочных штампов
Качество изделий, получаемых в штампах с зазором ?гиб Smax невысокое. Поэтому схему, приведенную на рис. 160, г, следует, по возможности, не применять.
Значения минимальной и максимальной толщины материала определяют с учетом допускаемых отклонений (в состоянии заводской поставки). Например, при 5±дх минимальная толщина ^min	^1,
а максимальная
^max — S А
при
^min == ' Д1> ^тах ==
где S — номинальная толщина материала; А и Ах — верхний и нижний допуски на толщину материала.
276
В штампах формовочных, по аналогии с U-образной гибкой, зазор между матрицей и пуансоном принимают равным номинальной толщине материала S.
В штампах, предназначенных для отбортовки отверстия (для внутренней отбортовки), технологический зазор между пуансоном
Рис. 161. К назначению зазоров между рабочими деталями отбортовочных и вытяжных штампов
и матрицей ?отб (рис. 161, а) должен быть несколько меньше минимальной толщины штампуемого материала. При зазоре готб, равном или большем толщины материала отбортованная поверхность получается низкого качества в результате значительного утонения материала по краям борта, что приводит к разностенности.
Если толщина материала в зоне внутренней отбортовки не оговаривается чертежом, то следует зазор принимать равным: при плоской заготовке
z0T6 = Sx = Smln - (0,05 -0,1) S;	(54)
277
при отбортовке в плоской заготовке и в дне предварительно вытянутой детали
^отб — ^rnin	(0,1 н- 0,15) S,
(54а)
где Si — толщина стенки детали после отбортовки; Smin — минимальная толщина исходного материала.
Когда борт детали имеет размеры одновременно по наружной и внутренней поверхностям, то зазор между пуансоном и матрицей определяется чертежом детали. При этом следует помнить, что предельная величина утонения
Таблица 38
Допускаемая величина утонения [19]
Материал	Диаметр отборторки, мм	S S1
Низкоуглеродистая сталь и латунь 			2,0—2,5
	<^з	2,5—3,5
Алюминий	—	4—5
не должна превышать определенных установленных норм (табл. 38).
Утонение стенок при отбортовке отверстия может достигать 60% для низкоуглеродистой стали и 80% при штамповке алюминия.
Зазор между пуансоном и матрицей принимают при наружной отбортовке такой же, как и при гибке. Данный процесс в отличие от вытяжки следует рассматривать как гибку по криволинейному контуру (без применения складкодер-жателя).
Величина зазора между матрицей и пуансоном в вытяжных штампах гвыт (рис. 161, б) зависит от порядкового номера операции и от условий работы. На основе опытных данных найдены оптимальные значения зазоров. Превышение их может вызывать складкообразование и ухудшение внешнего вида детали, а уменьшение — разрыв материала.
В штампах для первых вытяжных операций величину зазоров при оптимальной степени деформации принимают больше толщины материала. Исключением являются однооперационные вытяжки с малой степенью деформации.
По данным В. Т. Мещерина, величина зазоров между пуансоном и матрицей при первой вытяжке колеблется от Smax до 1,55.
При многооперационной вытяжке в последующих переходах следует постепенно уменьшать зазоры. Для последнего завершающего перехода зазор можно выполнять равным или несколько меньшим максимальной толщины материала 5тах, приближаясь по величине к номинальной толщине 5. Однако для достижения высокой точности детали (2—4-го классов) и для получения высокого класса (до 6—8-го) чистоты поверхности следует зазор выполнять величиной в пределах 5 — 5min, а в некоторых случаях сводить до отрицательных значений.
278
Таблица 39
К определению зазора между пуансонами и матрицами вытяжных и калибровочных штампов
Процесс	Коэффициенты	Толщина материала, мм -А ...			
		До 0,8	0,8-2,0	2,0-4,0	Св. 4,0
Вытяжка. Переходы: первый	К1	0,4—0,3	0,3—0,2	0,2—0,15	0,15—0,10
последующие		0,3—0,2 .	0,2—0,15	0,15—0,10	0,1—0,05
завершающий	*2				
Калибровка: без утонения материала		0,3—0,2	0,2—0,1	0,1—0,05	0,05—0,0
с утонением материала		(-0,10)+	• (-0,05)	(—0,05)-	- (—0102)
Примечания: 1. Меньшие значения применяют при меньшем числе переходов и более точных работах.
2. При малой степени деформации независимо от точности и числа переходов рекомендуется применять меньшие значения коэффициентов.
3. При однооперационной вытяжке зазор гвыт следует рассчитывать по формулам (55) или (56); соответствующие коэффициенты Ki и Кг выбирают в зависимости от степени деформации и требований чертежа детали.
Для повышения точности размеров детали и улучшения чистоты ее поверхности при необходимости вводят специальную операцию «калибровку», которую выполняют при уменьшенном зазоре между матрицей и пуансоном по сравнению с операциями вытяжки. Иногда калибровка осуществляется с небольшим растяжением боковой поверхности детали (с «раздачей») в пределах сотых или десятых долей миллиметра. При калибровке возможно
-	Таблица 40
К определению зазора гутон между пуансоном и матрицей штампов при вытяжке с утонением материала
Материал	Коэффициент	
	при первом утонении	при последующих операциях
Сталь: средней твердости ...... мягкая 	 Латунь, алюминий 	 Медь			0,25—0,28 0,28—0,3 0,3—0,32 0,32—0,35	0,28—0,3 0,3—0,32 0,32—0,35 0,35—0,40
279
Таблица 4
Односторонний оптимальный зазор между пуансоном и матрицей формообразующих штампов
Процесс и его схема
Односторонний зазор z
V-образная гибка и формовка
2гиб
П-образная гибка: с низкой полкой
^гиб	5 min
ггиб min •
При S 3 мм ^гиб ~ 5;
при S> 3 мм 2гиб = 5 max
Отбортовка без преднамеренного утонения стенок
В плоской заготовке ^отб ~ *^min (0,05—0,1) S*, в предварительно вытянутой детали
^отб == ^min (0,1—0,15) S
280
Продолжение табл. 41
Процесс и его схема
Односторонний зазор z
Отбортовка с утонением стенок (d < 3 мм) d 1075
чертежу детали
Для низкоуглеродистой стали и латуни
^отб min —
^3,5’ для алюминия -
готб min —
Отбортовка отверстия с утонением стенок (d^> 3 мм)
Для низкоуглеродистой стали и латуни
готб mln —
для алюминия
^отб min —
Вытяжка J
При переходах:
первых и промежуточных
завершающих без последующей калибровки
2-выт =
Калибровка после вытяжки (при повышенной точности)
Зкалиб	+ *5 min
?утон ^заг Адозаг
Примечания: 1. Значения коэффициентов Az, Аз принимают по табл. 39. а К4 — по табл. 40.
2.	Если в штампуемой детали особо оговорена толщина стенок, то зазор между матрицей и пуансоном в завершающих штампах назначают соответственно с учетом заданной величины.
3.	При первой вытяжке коробчатых деталей зазор между матрицей и пуансоном в углах принимают на 5 — 10% больше зазора для прямолинейных участков.
4.	При сложных контурах зазор пригоняют индивидуально по штампуемому материалу и доводят окончательно при отладке штампа до получения годной детали.
281
незначительное утонение штампуемого материала (не более допуска на толщину материала).
Если завершающий переход вытяжки осуществляется с малой степенью деформации (s <Z 0,2), то в соответствующем штампе можно применять зазоры, рекомендуемые для калибровки.	’
Зазор между пуансоном и матрицей при вытяжке и калибровке определяют по формулам:
для всех промежуточных переходов, включая первый,
^вып == KjS Н- ^шах»	(^5)
для завершающих переходов без последующей калибровки
гзав = K2S + S;	(56)
для калибровки	. .
2калиб = K3S + ‘Sniin,	(57)
где Ki, К2, К3 — коэффициенты, принятые по табл. 39.
Детали с улучшенной поверхностью и высокоточными размерами можно получать также при процессе «вытяжки с утонением» исходного материала. В этом случае зазор гутон всегда меньше толщины исходного материала, его выбирают в соответствии с поставленной технологической задачей в пределах допускаемой степени деформации.
В зависимости от пластических свойств материала, утонение возможно в значительных пределах. Например, максимальное утонение латуни и меди 40—45%.
Зазоры zyT0H между матрицей и пуансоном определяют по формуле
^утон *^заг'	^4*^заг>	(55)
где 5заг — толщина материала исходной заготовки (полуфабриката), поступающей на данную операцию; Kt — некоторый коэффициент, принимаемый по табл. 40.
Рекомендуемые значения односторонних зазоров между пуансоном и матрицей формообразующих штампов для всех рассмотренных выше случаев приведены в табл. 41.
При сложных формах деталей, а также во всех крупногабаритных вытяжных штампах практически трудно точно измерить зазор между матрицей и пуансоном. В этих случаях в процессе из- » готовления рабочих деталей зазор пригоняют по штампуемому материалу, а в процессе отладки штампа зазор по мере необходимости увеличивают или уменьшают до получения годной детали,
§ 5. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ	«
Размеры рабочих контуров матриц и пуансонов должны соответствовать размерам чертежа штампуемой детали с учетом допуска на ее изготовление; причем этот допуск по абсолютной ве
личине не переносится механически на детали штампа, 282
Для того чтобы партия деталей, получаемых в штампе, укладывалась в заданные допуски, необходимо строить исполнительные размеры матриц и пуансонов с учетом направления износа их во время эксплуатации.
В большинстве случаев износ рабочих деталей приводит к увеличению или уменьшению размеров штампуемых деталей. Однако есть и такие конструкции штампов, в которых износ рабочих деталей не во всех направлениях вызывает отклонение размеров деталей от номинальных. Например, при ступенчатой гибке все плоскости ступеней работают в одинаковых условиях на сжатие (на «удар») (см. рис. 154). Поскольку они теоретически должны вырабатываться одинаково, то размеры детали в вертикальном направлении можно условно считать стабильными.
Как уже указывалось, при простановке размеров на рабочих деталях штампа принято одну из них (пуансон или матрицу) считать основной. Размеры рабочего контура последней назначают в соответствии с номинальными размерами и допускаемыми отклонениями штампуемой детали. Размеры рабочего контура другой детали рассчитывают по первой основной с учетом технологических и конструктивных зазоров.
При вырубке деталей основной рабочей деталью всегда служит матрица, а размеры пуансона являются функцией размеров матрицы и технологических зазоров. В комплекте рабочих деталей для пробивки отверстий их роли меняются.
В формообразующих штампах выбор основной рабочей детали зависит от того, как поставлен допуск на изготовление детали. Если допуск поставлен с внешней стороны, то за основную рабочую деталь принимают матрицу, а если с внутренней — то пуансон.
В разделительных операциях обе сопрягаемые рабочие детали (пуансон и матрица) изнашиваются примерно одинаково: пуансон в процессе работы уменьшается, а матрица увеличивается. Однако нельзя не учитывать того, что при вырубке контура размеры изделия определяются по матрице. Ее износ непосредственно влияет на размеры детали. Уменьшение пуансона вследствие его износа не изменяет размера детали. Поэтому целесообразно большую часть допуска детали переносить на матрицу в виде припуска на износ. При пробивке отверстия, наоборот, большая часть допуска переносится в виде припуска на пуансон.
В зависимости от точности изделия и степени возможного износа рабочих деталей величина припуска колеблется в пределах 0,5—1,0 от поля допуска.
Малые значения допуска на деталь (в высокоточных изделиях) ограничивают припуск на износ инструмента, поэтому следует стремиться к полному его использованию. Так, при штамповке деталей, размеры которых даны по 2—3-му классам точности припуск на износ принимают преимущественно равным полю допуска.
Большие допуски на неточность изготовления деталей дают возможность уменьшать относительную величину припуска на
283
износ рабочих деталей. Например, при штамповке деталей 5— 7-го классов точности наибольший припуск на износ обычно составляет 0,5—0,8 поля допуска.
В гибочных, вытяжных и некоторых других формоизменяющих штампах матрица изнашивается в большей степени, чем пуансон. Это объясняется тем, что рабочая поверхность матрицы испытывает трение от деформируемого материала. Пуансон может изнашиваться только вследствие незначительного трения, возникающего при съеме с него детали. Так как матрица изнашивается больше пуансона, то бесспорно ее размер должен быть задан с большим припуском. Обычно новую матрицу изготовляют с размерами, близкими к наименьшим предельным размерам штампуемой детали. Таким образом, стенки матрицы имеют значительный запас на износ.
При ступенчатой форме рабочей детали в формоизменяющих штампах износ ступеней по высоте условно считают одинаковым. Поэтому исполнительные размеры для матрицы и пуансона принимают равными средней арифметической величине (размеру) между наибольшим и наименьшим предельными размерами изделия.
При проектировании штамповой оснастки приходится сталкиваться с различным заданием допусков на изготовление штампуемых деталей. Однако на основании тщательного анализа можно установить закономерность для всех встречающихся случаев и вывести соответствующие формулы для расчета исполнительных размеров рабочих частей штампа.
Введем необходимые обозначения:
А—номинальный размер контура детали, получаемой вырубкой или отрезкой;
Л щах — наибольший предельный размер детали, получаемой вырубкой или отрезкой;
Лм и Лп — исполнительные размеры соответственно рабочего окна матрицы и пуансона вырубного штампа;
Б и Втах— номинальный наружный размер и наибольший предельный размер полой и гнутой детали;
5М — исполнительный размер рабочей полости матрицы гибочного, вытяжного или формовочного штампа;
В и -Smin — номинальный внутренний размер и наименьший предельный размер полой или гнутой детали;
Вп — исполнительный размер рабочей части пуансона формообразующего штампа;
£>нар и Dmax — номинальный наружный размер и наибольший предельный размер отбортовки;
DM — исполнительный размер рабочей полости матрицы отбортовочного штампа;
284
DBH и Umax —номинальный внутренний размер и наименьший предельный размер отбортовки;
Dn — исполнительный размер рабочей части пуансона отбортовочного штампа;
С — номинальное расстояние между отверстиями изделия или между рабочими деталями штампа;
Сшт — исполнительный размер между отверстиями или рабочими деталями в штампе;
d и dmln — номинальный размер и наименьший предельный размер отверстия в штампуемой детали, причем под d подразумевается размер любого по конфигурации отверстия;
dn — исполнительный размер рабочей части пуансона пробивного штампа;
h — номинальная высота штампуемой детали с фланцем (от дна до фланца);
hmax и ^min — наибольшая и наименьшая предельные высоты штампуемой детали;
/гм; — исполнительные размеры матрицы и пуансона, которые могут быть цельными или составными;
/7Д — поле допуска штампуемой детали (на наруж-f ный и внутренний контуры);
Ди Дх — верхнее и нижнее допускаемые отклонения f штампуемой детали;
2 А—алгебраическая сумма верхнего и нижнего ’отклонений детали;
бм и 6П — допуск на изготовление соответственно матрицы и пуансона;
/7ИН — припуск на износ инструмента (матрицы или пуансона).
Допуск на вырубаемые контуры деталей из тонколистового металла может быть задан следующим образом: Д_дх, ДфдР и Л±А.
Последний симметричный допуск обычно не ставят конкретно на размере, а оговаривают в чертеже или в ведомственном стандарте. При этом имеется в виду, что плюс относится к отверстию, а минус к наружному контуру детали. При симметричном допуске в большинстве случаев основной «инструмент» (например, матрица) выполняют по номинальному размеру детали. При всех допусках размер матрицы должен быть меньше наибольшего предельного размера Лтах на величину, равную припуску на износ инструмента /7ИН. Таким образом, формула для определения исполнительного размера вырубной матрицы будет иметь вид
=/д ________П । °м
м квотах	-'•'ин/
(59)
285
Для практического пользования формула (59) не всегда удобна, так как необходимо отдельно рассчитывать наибольший предельный размер Ашах и припуск на износ Пин. Поэтому выведем такую формулу, в которую входили бы номинальный размер и заданные допускаемые отклонения изделия. Это нетрудно выполнить, если припуск на износ выразить в более конкретной форме.
В листоштамповочном производстве наиболее распространены три основные группы деталей, изготовляемые с точностью:
1)	пониженной (7—9-го классов);
2)	средней (4—5-го классов);
3)	повышенной (2—3-го классов).
При штамповке деталей первых двух групп за оптимальный припуск на износ наиболее изнашиваемого «инструмента» принимают Пин = (0,5-ь0,8) Пд, а деталей третьей группы Пин = = (0,8—1) Пд. Формула (59) будет иметь следующий вид для деталей первых двух групп:
при Пин = 0,8Пд
4 = Итах - 0,8Пд)+ем;	(60)
для деталей третьей группы
при Пин Пд
Лм=(Лтах-Пд)+6м.	(61)
Чтобы решить поставленную задачу, выразим размер изделия с каким-либо допуском (по дцной из ранее указанных схем в буквенном обозначении). Например, изделие задано А2д,. Согласно этому заданию, найдем в общем виде исполнительный размер матрицы вырубного штампа, когда припуск на износ равен 0,8Пд.
Решение. Определяем наибольший размер изделия
AmaY = А + верхний допуск (А) = А + (—А) = AJ— А.
Определим поле допуска изделия
Пд = -А - (—Ах) = —А + Дх.
Найденные значения подставляем в формулу (61)
Аи = [(А - А) - 0,8 (—А + Ах)]+бм.	(62)
После преобразования получаем
АМ = (А—-0,2А —0,8Дх)+6«.	(62а)
Формула (62) справедлива при всех заданиях допуска, когда припуск на износ равен 0,8Пд. В зависимости от задания допуска запишем частные значения формулы (62), подставляя конкретные допуски:
при А_Д1 А = 0; Атах = А + 0 = А;
Пд = 0 — (— Ах) = Дх;
Д.= И- 0,8Дх)+6«
286
В’- 
Г При
/л—Д1
м
*
К
[см.
вывод формулы (62 а) ];

*5 •
д
‘i max
м

*1

При Л±ДХ
А ^тах "
А
&

при А ± Д (симметричное задание допуска)
Лгаах = А + Д; 77д = Д — (-Д) = 2А;
Лм = (Л + Д-0,8.2Д)+Ч
Лм = (Л-0,6Д)+в«.
Для прецизионных штампов с припуском на износ /7ин = пд частные формулы примут следующий вид: при Л_Д1
матрицы
ГУ
при
Л^
м

при
х *м
Л + А
м,
м
м
при
-Дх
лм==(Л-д1)+вм;
при
Лм = (Л — Д)+вм.

287
Следовательно, размер матрицы можно рассчитать по трем формулам. При простановке допуска на изделия А_Д1, Л2Д1 и Л±£
Ам=(А-Дх)+дм
при Лфд. Лм = (А + Д^м;
при А ± Д Лм = (Л — Д)+бм.
Допуски на размере отверстий встречаются со следующими отклонениями: d+A; б/фД1; сЙД1 и d ± Д. Пуансон в процессе эксплуатации изнашивается, поэтому к его наименьшему предельному размеру прибавляют обусловленные ранее припуски на износ при обычных работах (0,5—0,8) 77д; при работах с повышенной точностью (0,8—1) /7Д.
Аналогично расчету размера матрицы принимаем условный припуск на износ для первого случая 77ин = 0,8/7д, а для второго /7ИН = 77д. Исполнительный размер пуансона для пробивки отверстия определяем по следующим формулам:
при Пии = 0,877д
dn = (dmin + °.877Д)-вп;	(63)
при Пин — Пд
dn = (^mm + ^д)-6п’	(64)
где rdmln = d + (Дх) — номинальный размер отверстия плюс нижнее отклонение изделия.
Определим частные формулы для случая, когда 77ии — 0,8/7д: при d+A =0;
Дд = Д, ^nihi d 0 = d, dn = (d + 0,8Д)_6п при а£Д1
Яд -= Д Д х, dmln ~ d + Д 1 ’
4 = [^ + Д1 + 0,8(Д-Дх)]_вп; или
^п = (<* + 0,8Д + 0,2ДхНп;
при б/±Д1
77д=Д-(-Д1) = Д + Дх;
^mln = d 4“ ( ^1) = d
dn = [d — Дх 0,8 (Д + Дх)]—вп, dn = (d + 0,8Д - 0,2Дх)_вп.
288
Аналогично формулам для расчета исполнительных размеров матрицы при d ± A dn = (d + 0,6А)_6 .
Выведем частные формулы для случая, когда 77ин = /7Д: при d+A
dn = (d + А)-еп
При сЦХ
dn — [d ф- Ai + (А — Ai)]_бп>
4 = (d + A)_6n
при d-^t и d ± А
dn — [d — Ai (А Ai)]_an, dn — (d 4~ А)—бп.
Таким образом, когда припуск на износ пуансона назначают равным полю допуска, то исполнительный размер пуансона при любом задании допуска на изделие равен номинальному размеру отверстия плюс верхний допуск.
В деталях, получаемых гибкой, вытяжкой и формовкой, допуски встречаются в вариантах, аналогичных тем, которые применяют при вырубке контуров и пробивке отверстий: при простановке размеров деталей с внешней стороны Б_Д1, Б1Д1, Б4Д1 и Б ± А, а с внутренней стороны В+д; ВфД|; В1Д1 и В ± А.
Матрицы подвержены износу (истиранию) в большей степени, чем пуансоны, поэтому для них назначают припуск на износ больше, чем для пуансонов. В зависимости от класса точности размеров изделия величина припуска различна. Например, для штампуемых деталей с пониженной и средней точностью припуск принимают ориентировочно для матрицы Пая = (0,44-0,8) Пл (когда размеры изделия заданы с внешней стороны), для пуансона /7ИН = (0,34-0,5) /7Д (когда размеры изделия заданы с внутренней стороны).
Приняв средние значения припуска на износ для матрицы0,6/7д, а для пуансона 0,477д, запишем формулы для расчета исполнительных размеров рабочего контура основной рабочей детали формоизменяющих штампов (по аналогии с разделительными штампами).
Для матрицы, когда размеры изделия заданы с внешней стороны, общая формула
Вм = (Втах-0,6Лд)+вм;	(65)
частные формулы:
при В-Д1 Бм = (Б — 0,6 Ai)+ вм;
при B~it Б„ = (Б —0,4А —0,6А1)+вм;
19 Г. Д. Скворцов	289
При дх Бы = (Б + 0,4 Л + 0,6 Д1)+6м;
при Бф^ Б№ = (Б + 0,4А-0,6Д1)+6м;
при Б ± Д Бы = (Б - 0,2 Д)+вм.
Для пуансона, когда размеры заданы с внутренней стороны изделия:
общая формула
= (Smrn + 0,4/7д)_бп;	(66)
частные формулы:
при В+д Вп = (В+ 0,4 Д)-вп;
при Вф^ Вп = (В+ 0,4 Д + 0,6 ДО-ej
при В±дх Вп = (В + 0,4Д — 0,6 Д1)_бп;
при В ± Д Вп = (В — 0,2 Д)-вп.
Следовательно, структура частных формул для матриц и пуансонов одинакова.
В отбортовочных штампах в большей степени изнашиваются пуансоны, поэтому на них переносится больший припуск на износ. По данной группе штампов за оптимальный припуск на износ рабочих частей принимают для матриц Пин = 0,277д, а для пуансонов Пия = 0,8/7д. Соответственно, общими формулами для расчета исполнительных размеров основных рабочих деталей отбортовочных штампов будут при размерах изделия:
по внешнему контуру (наружному диаметру)
. Пм = (Щ-0,2Пд)+бм;	(67)
по внутреннему контуру (внутреннему диаметру)
Рп = № + 0,8Пд)_бп	(68)
частные формулы:
для матриц (при наружных размерах изделия)
при Du =» та - 0,2 Д^м;
при BHapz21 Du = (DHap — 0,8 Д — 0,2 At)+ ;
при Внарф21 £>м = (£>нар + 0,8 Д + 0,2 Д1)+ем;
при Z)Hap±^ Da = (Онар + 0,8 Д — 0,2 Д1)+6м
при £>нар±д £>м = (Вна₽ + 0,6Д)+вм;
290
для пуансонов (при внутренних размерах)
при £>вн+д Рп = (£>ви + 0,8 Д)-вп;
при £>внф^ £>п = (Овн + 0,8Д + 0,2Д1)_вп;
при £>вн+^ Dn = (DBH + 0,8Д - 0,2Aj)_Sn;
при £)вн±д Dn = (DBH 4- 0,6 Д)-вп.
Высоту гнутых, формованных или вытянутых деталей с фланцем можно задаватв со следующим расположением допусков: /i_A; /Сд4 h+&;	h±i;, h±b.
Исполнительные размеры матрицы hM и пуансона hn берутся одинаковыми и численно равными значению средней арифметической между наибольшим и наименьшим предельными размерами
hu = hn= ftmax *	;	(69)
^max = h	^min == ~F (^1)*
Подставляя значения /imax и hm[n в формулу (69), получим: /  к   h + (Л) + Л + (Ai)   2Д । (Л) 4~ (Ai).
пм~~пп	2	2.	2	’
или в общем виде
hu = hn~ (h 4-	) ± 6;	(70)
в частном виде: .
при h-^ Д = 0; ^Д = 0 4~(—Д1) =— Дб hu — ha = (h —	± 6;
\ /
при /iZax
£Д=-Д4-(-Д1) = -Д-Д1;
hM = hn = (ft — -	) ± 6;
при ft+A
£Д = Д4-0 = Д; ha = ha = (/i 4-4) ± s’>
г +Д
При
2Д^Д4-А1;Лм=Ап= (h 4--Ц^-) ± 6;
19*
291
при htii
^м = ^п= Н 2	~
при h ± Д
У, Д = Д — Д = 0; hM = hn = h ± 6.
Все формулы, выведенные для формообразующих штампов, предназначены для расчета исполнительных .размеров рабочих деталей, по которым получают окончательные размеры детали (по чертежу). Для промежуточных переходов, обычно связанных с многооперационной вытяжкой, допуски на неточность изготовления деталей не учитывают. Размеры промежуточных переходов задаются технологически и связывать их жесткими допусками часто не имеет смысла. В таких случаях исполнительные размеры основной рабочей детали равны номинальным технологическим размерам.
При простановке размеров между центрами отверстий или установочных размеров между базовыми поверхностями рабочих деталей следует пользоваться исходными формулами (69) и (70). В этом случае изменяют только обозначения:
__ Стах + Сmin .
шт —~	2	’
l У д\
Сшт==(с + Ч~/± 6.	(70а)
Частные значения формул выводят аналогично формулам для исполнительных размеров hu и h„ в зависимости от заданных размеров изделия.
Формулы для расчета исполнительных размеров основных рабочих деталей штампов приведены в табл. 42.
Исполнительные размеры второй детали (пуансона или матрицы) отличаются на величину технологического зазора (одностороннего или двустороннего).
Для разделительных штампов зазоры принимаются по табл. 36, а для формообразующих — по табл. 41. Поскольку в процессе эксплуатации одна из рабочих деталей или обе одновременно из-, нашиваются, то во всех случаях следует для нового штампа назначать минимально допускаемые зазоры. Допуски на неточность изготовления рабочих контуров (6М и бп) принимают:
1) для разделительных штампов по табл. 37:
2) для формообразующих штампов:
z по 1-му классу точности (Лх; Сх) при допуске на деталь по 2-му и 3-му классам точности;
по 2-му классу точности (Л; С) при допуске на деталь по 4-му и 5-му классам точности;
292

♦ Формулы исполнительных размеров рабочих деталей формообразующих штампов применяют только для операций, в которых штам-уемая деталь ограничена допусками. В остальных случаях исполнительный размер применяют равным номинальному технологичес-ому размеру.
К X
293
to
co *u
Продолжение табл. 4%
Схема процесса
Как задан _ допуск на	«Основная»
штампуемой	рабочая
детали	деталь
Формулы
При ЛИц— 0,6/7д
5М = (5 - О.бД,)4'6»
Бк = (Б - 0,4Д - 0,6Д1)+б“
Ба = (5 + 0,4Д + 0,6Д1)+б“ 5м = (Б+0,4Д-0,6Д1)+б“
Бы = (Б — 0,2Д)+б“
При Пиц — 0>4/7д
вп = (В + 0,4Д)_в п
вп = {В + 0,4Д + О.бД^
Вп = (В + 0.4Д) О.бДО^
4
Вп = (В - 0,2Д)_6 ГТ
**
**
•7- f
Продолжение табл. 42
Схема процесса
Как задан допуск на штампуемой детали
«Основная» рабочая деталь
Формулы
та.
i
рнар—А
Пнар4-А.
—Д1
рн*Р±Д
Матрица
При 77ин — 0,2Лд
DM = (Онар — 0,2Д1)+б“ £>м = (DHap — 0,8Д — 0,2Д1)+6м DM = (Онар + 0,8Д + 0,2Д1)+6“ DM = рнар + 0,8Д — 0,2Д1)+в**
D* =	+ О.бД)^
Пуансон
При 77ин — 0,8Пд Dn = Фвн + 0,8Д)—еп Dn = (Пвн + 0,8Д + О^Дх)-^
дви+Д
Da = (Ввн + 0,8Д - 0;'2Д1)-бп
Da = (Овн + 0,6Д)-бп
to
Продолжение табл.
296
по 3-му классу (Д3; С3) при допуске на деталь по 7, 8 и 9-му классам точности.
Ниже приведено несколько примеров расчета размеров рабочих контуров.
Пример 1. Из листовой латуни толщиной 0,8 мм в обычном штампе вырубается круглая деталь (например, см. схему вырубного штампа в табл. 30) диаметром D = 28_0,14 мм. Определить исполнительные размеры рабочего отверстия матрицы и соответствующий диаметр пуансона.
Решение. Деталь ограничена допуском по 4-му классу точности, поэтому припуск на износ рабочих частей принимаем Пии — а допуск на их изготовление по 2-му классу точности (см. табл. 37). Основной рабочей деталью является матрица. Согласно табл. 42, размер рабочего отверстия матрицы
. ДМ = £>М = (Р- О.вДЛ+Ч
£>м = 28 — 0.8-0,14 = 27,89+0’023.	4
Исполнительный размер пуансона
Dn == (РМ 2zmin)__gn.
По табл. 36 для латуни толщиной 0,8 мм минимальный зазор на диаметр равен 0,048. Следовательно,
Оп = 27,89 —0,048 = 27,842^0,014 •
Пример 2. Определить исполнительные размеры рабочих контуров матрицы, пуансонов, пуансон-матрицы штампа для совмещенной вырубки детали, приведенной на рис. 162, а. Материал детали — сталь 40, ов — 52 кгс/мм2.
Решение. Основной рабочей деталью для вырубки наружного контура детали является матрица. Деталь имеет размеры по 4-му и 5-му классам точности, поэтому припуск на износ рабочей полости матрицы принимаем Пии — 0,8/7д. По табл. 36 для металла при ав = 52 кгс/мм2 и толщине S = 3 мм выбираем двусторонний режущий зазор
2zmln = 0,27 и 2zmax = 0,33.
При этих зазорах и размерах, указанных в чертеже, согласно табл. 37, допуски на изготовление рабочего контура матрицы и внешнего контура пуансон-матрицы необходимо принимать по 3-му классу точности (Л3 и С3). С учетом сложной формы детали принимаем приближенные допуски, указанные в § 3.
При значительной разнице между отдельными размерами детали допуск на изготовление рабочего контура целесообразно принять не общий, а раздельно на каждый размер, сделав на чертеже детали примечание: допуск на изготовление рабочего контура ±(20—30)% допусков, указанных в чертеже детали. Допуск на размер 62 мм между центрами отверстий принимаем по реко-
297
мендациям, приведенным на стр. 262. Размеры отверстия диаметром 25 мм ограничим допусками по 3-му классу точности, а размеры контуров, относящиеся к отверстию диаметром 8 мм — по 2-му классу точности (см. рекомендацию в табл. 37 для 2z — 0,2 ч--5-0,3 мм при соответствующих размерах рабочей детали). По фор-
Примечание. Внешний режущий контур пригнать по матрице с зазором 0,1б~0р7на сторону
В)
Примечание. Допуск на изготовление рабочего контура +20~30°/о от допусков, указанных на чертеже детали
Рис, 162. Пример нанесения исполнительных размеров совмещенного штампа
на рабочих контурах
мулам табл. 42 определяем размеры рабочего контура матрицы, округляя их до первого и второго знаков:
для размера детали 50_014 мм
Аи — А — 0,8Ах = 50 — 0,8-0,4 = 49,7 мм;
для размера детали ПО_олв мм
Лм = А — 0,8Дх = ПО — 0,8 0,46 = 109,6 мм;
для размера детали 65_ол мм
Ам = А — 0,8At =65 — 0,8 0,4 = 64,7 мм;
298
Для размера детали 45_(ио мм
Дм = А — 0,2А — 0,8Ai = 45 — 0,2 0,17 —
— 0,8 0,5 = 44,6 мм;
'для размера детали 7±од мм
Ам = А + 0,2А + 0,8А1 = 7,12 мм.
' Размер 15±о,’12 мм выступа в матрице по мере износа будет уменьшаться, поэтому исполнительный размер следует рассчитывать по соответствующей формуле для пуансона
dn = Ап = А + 0,8А + 0,2Ад = 15,22 мм.
Размер до оси отверстия выступа (в детали размер 28_0128 мм)
Ам = А — 0,8Ах = 28 — 0,8 -0,28 = 27,8 мм.
Полученные размеры переносим на отверстие матрицы (рис. 162, б).
Процесс совмещенный, поэтому пуансон для вырубки контура одновременно служит матрицей для пробивки отверстий d = = 25+°>14 мм и d = 8+0’10 мм, т. е. он является пуансон-матрицей (рис. 162, в).
Внешний контур пуансон-матрицы пригоняют по матрице с за-0 27	0 33
зором -у—-4--^—^ 0,14-ь0,17 мм на сторону (табл. 36), что оговаривают примечанием на чертеже.
Размеры отверстий в штампуемой детали соответствуют размерам пуансонов. Последние принимают за «основной инструмент». Поэтому определяем вначале их исполнительные размеры: для размера детали 25+0>м мм
dn = (d + 0,8 А)_бп = (25 -j- 0,8 -0,14)_= 25,11_0.045 мм;
для размера детали 8+0’10 мм
dn = (d + 0,8 Д)_бп = (8 + 0,8 - 0,10)_6п = 8,O8_o,oi мм.
Тогда размеры рабочих отверстий в матрице будут •
(25,11 + 2zmln)6“ = 25,11 + 0,27 = 25,38+0'045 мм;
(8,08 + 2zmln)e“ = 8,08 + 0,27 = 8,35+0,016 мм.
Размер между центрами отверстий для размера детали 62+0’2 мм Сшт = 62±е = 62±0’03 мм.
Заметим, что допускаемые отклонения на размеры пуансонов диаметром 8 и 25 мм, а также для расстояния 62 мм могли быть приняты равными 25% соответствующих допусков на изделии.
Определим расстояния до оси отверстий от края пуансона-матрицы с учетом режущего зазора (принимаем пуансон-матрицу 299
За «оёйовной инструмент»); вйачалё слева Направо (до оСи Отверстия d = 25+°’14):
27,8 — z =- 27,8 — 0,14 = 27,66 мм.
Второй размер (на детали размер 20_о,28) рассчитываем последовательно: вначале условно для матрицы, а затем с учетом зазора для пуансон-матрицы;
Ам = А — 0,8Дх = 20 — 0,8 -0,28 = 19,78 мм;
(для пуансон-матрицы)
19,78 — z = 19,78 — 0,14 = 19,64 мм.
Пример 3. Для детали, приведенной на рис. 163, а, необходимо определить исполнительные размеры рабочих деталей гибочного штампа в поперечном направлении. Материал детали — сталь Ст 2, толщина 4,5 мм. Допускаемое отклонение по толщине Расчет произвести с учетом двух вариантов исполнения пуансона: с уклоном боковых сторон на 2° и с параллельными сторонами.
Решение. Размеры заданы по внешнему контуру, поэтому «основным инструментом» является матрица.
При допуске 52дх (см. размер 522о’,4 на рис. 163, а) исполнительный размер матрицы определяют по формуле
Бы = (Б — 0,4 Д — 0,6 Д1)+6« (табл.42).
Допуск на изготовление принимаем по 3-му классу точности (Л3).
5М = (52 —0,4-0,2 — 0,6-0,4)+°.°6 =51,68+°.°6 мм
(для размера детали 521ол мм).
Размер пуансона В = (БЫ — 2?гиб)_6п.
Значение зазора находим из табл. 41, тогда при уклонах боковых сторон (рис. 163, б)
2гиб1 = 5 = 4,5 мм; В1 = 51,68 —2-4,5 = 42,68-0,05 мм;
с параллельными сторонами
^гиб2 = Smax = 4,5	0,3 = 4,8 мм;
52 = 51,68 — 2-4,8 = 42,08^0,05 мм.
Пример 4. Цилиндрический стакан (рис. 164, а) выполняется за три вытяжные операции. Диаметр первой вытяжки dcP — 76 мм, второй — dcp .= 64 мм, а третьей — по чертежу детали. Определить исполнительные размеры пуансонов и матриц в поперечном сечении для всех трех штампов. Исходный материал — сталь 0,8кп, толщина S = 2 ± 0,15 мм.
300
Решение. 1. Определяем зазоры между пуансоном и Матрицей для всех переходов:
для первого — по формуле (55)
I
^BblTj = KiS + s max
Ki =0,15 (табл. 39);
Smax =2 4-0,15 =2,15 мм;
zBbITi = 0,15-2 4-2,15 = 2,45 mm;
6)
Puc. 163. К расчету исполнительных размеров рабочих деталей гибочного штампа
6)
Рис. 164. к расчету исполнительных размеров рабочих деталей вытяжных штампов
ДЛЯ второго К1 = 0,1
zBbITn = 0,l'2 4-2,15 = 2,35 мм
для третьего — по формуле (57) для калибровки, поскольку на последнем (III) переходе вытяжки степень деформации менее 0,2 (в = 1 — m3 = 1—	0,2 V
у	d	64	/
^калибр ~ K3S 4~ Smln
принимаем К3 =0,1 (табл. 39);
*^min “ ‘S А1 =2-|-' (—0Д5) = 1,85 мм;
?калибр =0,1-2 4-1,85 = 2,05 мм.
2. Рассчитываем исполнительные размеры рабочих деталей. Диаметр задан по внутренней поверхности детали, поэтому за
301
бййовйую рабочую дётаЛь принимаем пуансон. Допуск на неточность изготовления рабочих контуров назначаем по 2-му классу точности (Л и С).
Диаметральные исполнительные размеры пуансонов для первых двух переходов равны номинальным технологическим размерам:
==:: ^iij ==: ^cpi == 76 — 2 = 74—0,02 мм;
===	== ^срц S = 64	2 = 62—о,О2 мм.
Размеры матрицы
£>м = dn 4~ 2z;
для вытяжного штампа: первого
Smj ==:	— (dnj + 2гвыт)+бм =
= (74 + 2.2,45)+0’030 = 78,9+0’030 мм;
второго
^мц :=::: ^мп = (dnii + 22Вытц)^м =
. = (62 + 2-2,35)+0’030 = 66,7+°’030 мм.
Размеры рабочих контуров матрицы и пуансона калибровочного штампа проставляют с учетом допуска на деталь (табл. 42)
5пкалибр = ^пкалибр = (d + 0,4 Д)-вп,
где припуск на износ Пич = 0,477л;
^калибр = (60 + 0,4 • 0,2) = 60,08-0,02 мм;
^“калибр = (^"калибр + 2гкалибр)+бм =
= (60,08 + 2-2,05)+°-030 = 64,18+0’030 мм.
Приведенные в табл. 42 формулы для расчета размеров рабочего контура матриц и пуансонов формообразующих штампов не всегда обеспечивают необходимую точность изделия. Одним из характерных примеров является глубокая однооперационная вытяжка с технологическими зазорами (между рабочими деталями штампа), превышающими толщину материала. Последнее вызывает конусность стенок детали. В зависимости от толщины и допускаемых отклонений штампуемого материала, а также условий вытяжки разница между размерами х у дна детали и размером Б2 со стороны фланца (рис. 165, а) может колебаться в значительных пределах. Поэтому, если деталь, получаемая однооперационной вытяжкой, ограничена допусками на отклонение стенок по вертикали, то вполне возможно, что при указанных выше припусках на износ рабочих частей ее размеры выйдут за пределы поля допуска.
При малой степени деформации применяются уменьшенные зазоры z (иногда до отрицательных значений), что дает возможность 302
повышать величину припуска на износ с приближением ее к оптимальным значениям. При высокой степени деформации удается получить годную деталь прежде всего путем уменьшения величины припуска на износ рабочих частей, до 20—50% поля допуска.
Пример. Деталь типа коробки (рис. 165, б) при толщине материала 2 ± 0,18 мм имеет наибольший внешний размер 650+2-0 мм. Формообразование осуществляется за один переход. По техническим требованиям необходимо выдержать размер детали в пре-
а)		6)
Рис. 165. К определению исполнительных размеров рабочих частей при однооперационной вытяжке детали с вертикальными стенками
i
делах допуска как у дна детали, так и у краев полок. Определить размеры рабочих деталей, которые могли бы обеспечить поставленные условия.
Поскольку в табл. 42 не предусмотрен случай задания допуска в форме Д+д при внешних размерах детали, то для расчета размера матрицы воспользуемся основной формулой (65) с обозначениями применительно к формоизменяющим штампам
5М = (5тах — 0,6Лд) = (650 + 2 — 0,6-2)+°.,15 = 650,8+0’15 мм.
Зазор между матрицей и пуансоном определяем по формуле (56) г = K2S + S, где Кч =0,15 (табл. 39).
Тогда z = 0,15 -2 + 2 = 2,3 мм.
Размер пуансона
= (Бм - 2г)_6п= (650,8 — 2-2,3)_0'15 = 646,2^,15 мм.
303
При минусовом допуске материала внешний размер детали у основания окажется равным:
без учета допуска на изготовление матрицы
Бг = Вп + 2Smin = 646,2 + 2 1,82 = 649,84 мм;
с учетом полного допуска на рабочий размер пуансона
Si =£n-6n + 2Smln = 646,2 - 0,15 + 3,64 =
= 649,69 мм.
Согласно чертежу, наименьший допускаемый размер детали 650 мм. Таким образом, принятый для расчета припуск на износ матрицы в размере О,677д при данных конкретных условиях неприемлем. Уменьшим припуск до значения 0,477д и приведем аналогичные расчеты.
Размер матрицы и пуансона
Дм = 650 + 2 — 0,4>2 = 651.2+0-15 мм;
Вп = 651,2— 4,6= 646,6-0,15 мм.
Внешний размер детали у ее основания: без учета допуска на изготовление пуансона
Б\ = 646,6 + 3,64 = 650,24 мм;
с учетом полного допуска на рабочий размер пуансона
Bi — 650,24 — 0,15 = 650,09 мм, что не расходится с допускаемым отклонением детали.
Если уменьшение технологического зазора и уменьшение припуска на износ рабочих частей не приводят к нужным результатам, то необходимо вводить операцию калибровки, при которой можно получить точные размеры с применением нормальных припусков на износ /7ИН.
Особое место занимает вопрос простановки размеров в углах и других зонах закругления деталей сложной формы, которые выполняются вытяжкой. Как указывалось выше, технологический зазор в углах и других резких переходах контура штампуемых деталей должен быть больше, чем на прямолинейных участках. Поэтому радиусы закругления матрицы и пуансона рассматриваемого- угла не могут исходить из одного центра.
Для примера рассмотрим элемент комплекта рабочих деталей с прямым углом (в плане) как наиболее распространенный случай.
Предположим, что размеры детали даны по внешнему контуру и радиус закругления угла не ограничен допусками (задан «свободно»).
Основной рабочей деталью является матрица. Радиус закругления ее угла в плане обозначим через RM, а соответствующий радиус пуансона через 7?ц. Технологический зазор на прямолиней-304
ных участках обозначим через zlt а в середине угла (в сечении, проходящем через его биссектрису МО) —через z2.
Оба зазора связаны между собой следующей зависимостью:
z2 =
где К — коэффициент, принимаемый в пределах (1,05—1,11) zr По чертежу (рис. 166)
b = V2d? или &«*1,41а.
(71)
Выразим стороны вспомогательного треугольника а и b через Яп, Вм, zi и z2 и определим искомый радиус пуансона 7?п:
d 7?Г1 -ф Zx - Т^м, b = Н" z2 ------ Вы-
Полученные значения подставим в формулу (71)
Вп + z2 —	>41 (ВП + Ви)
откуда после преобразования получим
/?п ~ Ям - 3,44zx + 2,44z2. (72)
В частном случае, когда z2 = = l,lzx
Вп^ вы — 0,76zv
Пуансон
Рис. 166. Схема расчета исполнительных размеров радиусов закругления пуансона и матрицы (в плане) в прямом углу вытяжного штампа
Когда основной рабочей деталью является пуансон, то соответствующий радиус матрицы определяем по формуле
RM = Rn + 3,44^ - 2,44z2.	(73)
При необходимости радиус основной рабочей детали может быть назначен с учетом припуска на износ 77ин в соответствии сра-нее приведенными рекомендациями.
В особых случаях, как указывалось выше, исполнительные размеры рабочего контура матриц и пуансонов рассчитывают с учетом упругих деформаций штампуемого материала и других факторов. Кроме того, необходимо учитывать условия сборки узлов из штампуемых деталей. Поэтому иногда возможны некоторые отступления от приведенных рекомендаций применительно к конкретным условиям.
20 Г. Д. Скворцов
305
ЛИТЕРАТУРА
1.	Вотинов А. В. Повышение стойкости пробивного штампа. — «Кузнечноштамповочное производство», 1967, № 4, с. 46.
2.	Геллер Ю. А. Инструментальные стали. М., Металлургиздат, 1961, 510 с.
3.	Губанов Г. А. Опыт внедрения комбинированной вытяжки. Сб. «Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов». Под ред. Ренне И. П. Тула, Приокское книжное изд-во, 1968, с. 100—108.
4.	Звороно Б. П. Методы расчета заготовок для вытяжки прямоугольных изделий. — «Вестник машиностроения», 1947, № 6, с. 60—62.
5.	Звороно Б. П. Расчет и конструирование штампов для холодной штамповки. М.—Л. Машгиз, 1949, 196 с.
6.	Зубцов М. Е. Листовая штамповка. М.—Л., Машгиз, 1958, 459 с.
7.	Исаченко Е. И. Новые способы штамповки вытяжки. — «Библиотека штамповщика». Вып. 4. М.—Л., Машгиз, 1955, 52 с.
8.	Исаченко Е, И. Штамповка деталей из нержавеющей стали. «Библиотека штамповщика». Вып. 9. М.—Л., Машгиз, 1962, 56 с.
9.	Красичкова Б. Г., Леньков С. С. Изготовление штамповой оснастки из пластмасс. М.—Л., Машгиз, 1961, 236 с.
10.	Лисин А. Г. Повышение стойкости стальных режущих частей штампов при работе в паре с твердосплавными. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1966, № 3, с. 13—15.
11.	Любарский Б. И., Валиев С. А. и др. Опыт внедрения комбинированной вытяжкй при изготовлении деталей электротехнической арматуры. Сб. «Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов». Под ред. Ренне И. П. Тула, Приокское книжное изд-во, 1968, с. 109—118.
12.	Малов А. Н. Технология холодной штамповки. М., Оборонгиз 1958, 376 с.
13.	Мещерин В. Т., Чарнко Д. В. Технология производства кузнечно-штампойочного^оборудования и штамповочной оснастки. М., Машгиз, 1961, 375 с.
14.	Нефедов А. П. Конструирование и изготовление штампов. М., «Машиностроение», 1973, 405 с.
15.	Обозов И. П. Расчет заготовки для вытяжки коробки. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 5, с. 17—18.
16.	Обозов И. П. Графики допускаемых усилий некоторых кривошипных прессов. Сб. «Исследование в области пластичности и обработки металлов давлением». Тула, Приокское книжное изд-во, 1968, с. 212—215.
17.	Попов Е. А. Допустимые коэффициенты отбортовки. — «Вестник машиностроения», 1951, № 3, с. 44—46.
18.	Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки. М., «Машиностроение», 1968, 282 с.
19.	Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. М.—Л., «Машиностроение», 1965, 788 с.
20.	Руднев Ю. М. Штамповка с применением электромагнитных блоков, М.—Л., Машгиз, 1960, 60 с.
21.	Скворцов Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Подготовительные работы. М., «Машиностроение», 1964, 326 с. 306
22.	Скворцов Г. Д. Основы конструирования штампов для холодной листо? вой штамповки. Конструкции и расчеты. М., «Машиностроение^ 1972, 358 с.
23.	Серепьев В. В. Опыт построения вытяжных переходов для облицовочных деталей автомобиля. М.—Л., Машгиз, 1958, 98 с.
24.	Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением М.—Л., Машгиз, 1957, 323 с.
25.	Сорокин Б. В. Штампы облицовочных деталей автомобилей. М., Машгиз, 1951, 219 с.
26.	Соркин Л. М. Стойкость борированных штампов. — «Кузнечно-штамповочное производство», 1966, № 3, с. 8—10.
27.	Фатеев Н. К. Твердосплавные вырубные штампы. М., МДНТП, 1957, 26 с.
28.	Фрейдлин А. Я. Расчет усилия, необходимого для резки листовой стали на штампах. «Вестник машиностроения», 1951, № 6, с. 42—48.
29.	Щишков Б. И. Точная штамповка в приборостроении. Свердловск, Машгиз, 1960, 273 с.
30.	Элер, Кайзер. Вырубные, гибочные и вытяжные штампы. Пер. с нем. под ред. Ф. А. Щукина. М.—Л., Машгиз, 1961, 396 с.
31.	Машины и технология обработки металлов давлением. Сб. статей № 42. Под ред. проф. Зимина А. И. М., Машгиз, 1955, НО с.
32.	Машины и технология обработки металлов давлением. Сб. статей № 79 под ред. проф. Зимина А. И. М., Машгиз, 1957, 128 с.
33.	Обмен опытом в электротехнической промышленности. «Твердосплавные вырубные и пробивные штампы», М., ЦИНТИ, 1960, 104 с.
34.	Операции и переходы ковки и штамповки. Терминология. М., АН СССР, 1961, 26 с.
35.	Справочник металлиста. Т. 3., М.—Л., Машгиз, 1959, 560 с.
36.	Справочник «Машиностроение» (энциклопедический). Т. 8, М., Машгиз, 1962, с. 647—649.
37.	Холодная штамповка. М., НИЦТавтопром, 1959, 216 с.
38.	Штампы твердосплавные для холодной штамповки. Типовые конструкции. РТМ 112—63, М., «Стандарты», 1964, 108 с.
39.	Штампы для холодной листовой штамповки. Расчет и конструирование. РТМ 34—65. М., «Стандарты», 1966, 270 с.
20*
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
«Адаптер» пресса 233—235
Азотирование 159—169
Б
Блок универсальный с механическим креплением 210—211
----с электрическим креплениец 212—
214
Борирование 160
Бруски подкладные 233—235
Буферы сменные:
график развиваемых усилий 236, 237
переменного давления 237—240
постоянного давления (пневматические) 240—242
В
Винт крепежный:
выбор 164—173
силовой расчет 165—168
схема применения 169—173, 184—186
Винт ступенчатый, способы применения в штампах 203—205, 209—210, 253
Выдавливание, схема штампа и процесса 126
Вырезка:
потребное усилие 140
схема штампа и процесса 126
Вырубка:
зазор между матрицей и пуансоном 267—275
потребное усилие 140, 216
схема процесса 143—144
— раскроя полосы (ленты) 108—113 — распределения режущего зазора
271
— штампов 121, 126, 174, 191, 196, 198
Высота закрытая —см. Закрытая высота
Вытяжка:
зазор между матрицей и пуансоном 278—282
коэффициент вытяжки первого перехода 69—77
----последующих переходов 77—79 отверстие технологическое, опреде-
ление диаметра при вытяжке цилиндрических деталей 12—21
построение переходов 79—82
потребное усилие 217
расчет заготовок деталей (сводная таблица) 40
—-----сложной конфигурации 84—
92
—---—— типа тел вращения 39—56 -----коробок продолговатых (оваль-
ных) 67, 68
-	—— прямоугольных 65—74
------ с любыми углами 74—77
----при штамповке в ленте 93—105 схема процесса выворотной вытяж-
ки 53
---с применением технологического отверстия 13
— расчета 42, 44, 45, 66, 67, 88, 101
— штампа с применением перетяжного порога 91, 200, 204
308
—------ребра 91
------технологического надреза 23 — штампов и процессов 126, 253, 261, 280, 281, 293—296
Г
Геометрия режущих частей с дифференциальным режущим зазором 273 Гибка
зазор между матрицей и пуансоном
' 275, 276, 280—281
положения основные 26—28
потребное усилие 216
расчет заготовок для втулок 29 ----для деталей с любым углом
27—28
----прямоугольных профилей 30— 32
— профилей рабочих частей штампа при гибке втулок 35—36
------------ хомутков 27—38
— шарнирной части петли 29, 30 схема процесса и штампов 126, 280, 293—296
— штамповки втулок 35
----деталей с перегибом на 180° 29 ----П-образных форм 33, 186, 200, 253, 276
----Ц-образных форм 204, 260, 276
----V -образных форм 166, 198
----петель 30, 33
----хомутиков 37—38, 165
----Z-образных форм 198
— V-образной штамповки с местной технологической осадкой 23
Графики:
усилия на ползуне пресса 219, 220, 229, 230
хода ползуна 218, 219
Д
Державки:
способы крепления рабочих деталей
179, 182, 184—187
— фиксации рабочих деталей 179 толщина 176
Детали штампам
выбор материала 146—156 допускаемые нагрузки 141—142, 152—158
крепление — см. Крепление деталей штампов
методы упрочнения 144, 159—162
основные требования 138, 139
твердость 138, 139, 149—162
Детали штампа литые:
варианты выполнения ниш 134, 135 способы уменьшения массы 132, 133 требования к технологичности 131 —
134, 137
Детали штампа подвижные, способы крепления 202—205
Детали штампуемые асимметричные: особенности формообразования 10 расчет заготовок 8
Детали штампуемые ступенчатые: определение заготовок 89, 90 особенности формообразования 105 с технологическим отверстием 22
Деформация, допускаемая при отбортовке, 62—64
Документация на технологический процесс 223—235
Допуски на изготовление рабочих деталей 274
Е
I
Единицы сборочные (узлы): крепление к несущим плитам 209, 210
---блоку универсальному 210, 212
------электромагнитному 212, 213
3 (
Завивка, схема штампа и процесса 126
Заготовки:
втулок свертываемых (сгибаемых) 28—29
деталей глубоких асимметричной формы 87—91	4
—	с горловиной малого диаметра 44
—	сгибаемых с различными углами 27—28
309
— ступенчатых куполообразных 42—44
—	типа тел вращения 39—46 коробок квадратных 65—67
—	продолговатых (овальных) 67—68 — прямоугольных низких 65—68
—	с углами 90д 66—67 z
при последовательной вытяжке в ленте 97—100
профилей прямоугольных 30—32 шарнирной части петли 29—30
Заготовки при вытяжке, методы расчета:
аналитический 39—44
графо-аналитический (Гольдена-Паппуша) 45, 46
Звороно Б. П. 65—67
Обозова И. П. 67, 68
Скворцова Г. Д. 87—90
Зазоры технологические:
в формообразующих штампах 275— 282
дифференциальные 273
назначение 267, 268, 275
при вытяжке 279—282
— гибке 275, 276, 280
— калибровке 279—281
— отбортовке 277, 278, 280, 281 режущие (в разделительных штам-
пах) 267—275
схема распределения в разделительных штампах -271—273
таблица (сводная) 269, 270
Закалка местная 160
Закалка, схема штампа и процесса 126
Закрытая высота (3. В.): определение 224—226 пресса 224, 227, 230 штампа 249—250
’ Зачистка, схема штампа и процесса 126
И
Износ рабочих частей штампа 286, 289—290
К
Калибровка, схема штампа и процесса 126, 281
310
Карта технологическая 223—224
Клеймение, схема штампа и процесса 126
Контур рабочей матрицы и пуансона: при реверсивной гибке втулок 35, 63 -------хомутиков 37, 38
Коэффициент вытяжки при первых операциях:
деталей цилиндрических 7, 14, 41, 46 коробок квадратных 72
—	продолговатых (овальных) 72
—	прямоугольных 73
— с любой величиной угла 76
Коэффициент вытяжки при последующих операциях:
деталей цилиндрических без утонения 46—48
---- с утонением 56—57
----штампуемых в ленте 95
коробок 77—79
Коэффициент:
отбортовки 62—64
смещение нейтрального слоя деформаций 27—30
трения между брусом и плитой 189
----матрицей й торцом детали 192
---- плитой и секцией 192 утонения 56—57 шатуна пресса 218
Крепление деталей штампа: быстросменное 183—188, 210—212 винтами 164—173
выбор и расчет механического крепления 164—168
заливкой легкоплавкими материалами 182—183
прихватами 179, 186, 211
при глубоко врезанных секциях 200 средства дополнительные, усилива-
ющие 188—199 шариками 187 шпонками' 103, 198
Л
Лента (полоса), раскрой — см. Раскрой ленты (полосы)
Литые детали штампов — см. Детали штампа литые
м
Материал деталей штампов — см. Де-тали штампа
Матрицы:
анализ работы при выполнении разделительных операций 139—144
материал 139—141, 146—158
методы упрочнения 144, 159—162 посадка с натягом 174—175
способы крепления 179, 184—187 — фиксации 179, 185
схема нагружения 143—144 требования к прочности 138—142 — к технологичности 135—136 твердость 138—139, 149—162 твердосплавные 205—208
усилия удельные 141—142, 152—158
условия резания 140
Металлизация пластмасс 162
Модель штампуемой детали 222—223
Н
Надписи типовые на сборочном чертеже 248—251
Надрезка местная при вытяжке 23 схема штампа и процесса 126
Надрезы технологические при вытяжке крупных деталей 22, 23
Накатка 159—162
Наплавка рабочих частей 160, 161
Напряжения, допускаемые в пуансонах, 143—145
Ножи шаговые при последовательной штамповке 113—116
О
Обжим, схема штампа и процесса 126 Оборудование прессовое:
график пути ползуна кривошипного пресса 218—221
—- ползунов пресса двойного действия 234
— усилия по ползуну 219—220
детали вспомогательные 235 закрытая высота 224—230 коэффициент шатуна 218 основные требования 215? 216
техническая характеристика кривошипных прессов 224—235
----листогибочного пресса 233
эскизы мест крепления штампов 228—233
Обрезка:
потребное усилие 216
схема штампа и процесса 126
Операции:
разделительные 140, 143 формообразующие 277—282
Отбортовка:
в сочетании с вытяжкой 64—65 деформация допускаемая (коэффициент отбортовки) 62—64
зазор между матрицей и пуансоном 277—278, 280—281
контура внутреннего замкнутого (отверстия) без утонения материала 57—59
-----с утонением материала 59—60 — незамкнутого 60—62
наружного контура 60 схемы расчета 59, 61, 65
— штампа и процесса 126, 277, 280— 281, 295
Отверстие технологическое при вытяжке деталей:
крупных 22, 23
ступенчатых 22 цилиндрических 12—22
Отрезка:
потребное усилие 216
схемы штампа и процесса 126, 191, 196, 200, 272
п
Параметр геометрический 14—22 Перемычки технологические: при вырубке 110^—113
— последовательном формообразовании в ленте 98—100
Переходы при вытяжке деталей: конической формы без фланца 51—55 ------с фланцем 53—55 параболической формы 52—53 сложной формы 50—55
зп
типа тел вращения без утонения 46—55
-------с утонением 56—57 коробок квадратных 79—82
— прямоугольных 79—82
Переходы при штамповке:
деталей ступенчатых 50 .
форм сложных глубоких 91, 92 Пластичность штампуемого металла 6 Пластмасса самотвердеющая:
для крепления рабочих частей 182 марки 182
Поверхность приведенная:
детали сложной асимметричной 89 тела вращения 40, 41
Пороги перетяжные 82—84, 91
Правило Гюльдена—Паппуша 45, 46 Правка:
потребное усилие 216
схема штампа и процесса 126 Последовательная штамповка — см.
Штамповка последовательная
Припуски:
на износ рабочих частей штампа 286, 288, 289—290
— обрезку деталей цилиндрических без фланца 41
-------с фланцем 41
--- коробок 68
-	— при вытяжке деталей в ленте 98
—	разрезку спаренных деталей 11
—	расклепку пуансонов 178
Пробивка:
потребное усилие 216
схема размещения пуансонов при штамповке перфорированной ленты 115—116
—	распределения режущего зазора 271
—	пр оцесса 143—144
— штампа для пробивки отверстий одновременно в двух полках 141
---и процесса 126, 174, 196, 253, 293
---с быстросменным инструментом 184
---с пуансонами, регулируемыми по высоте 176
Проколка, схема штампа и процесса 126
Противоотжим в штампах: разделительных 200—201 формообразующих 200—201
Процесс технологический — см, Технологический процесс
Пуансоны:
анализ работы в разделительных штампах 139—144
заливка в державке легкоплавким материалом 163, 182—183
крепление быстросменное — см. Крепление деталей штампа
— с расклепкой 177—178 материал — см. Детали штампа наплавленные твердым сплавом 161 напряжения допускаемые 143—145 посадка с натягом 174—181 регулируемые по высоте 176 способы крепления 130—132, 163—
170, 174—188
— нагружения 143, 144
' — упрочнения — см. Детали штампов
— фиксации 179
твердость 138—139, 149—162 твердосплавные 205—208
требования к прочности 138—142 — технологические 131, 132
усилие удельное 141—142, 152—158 условие резания 140
форма посадочной части 130, 131
Р
Рабочий контур матрицы и пуансона — см. Контур рабочий матрицы и пуансона
Радиус закругления рабочей кромки: матрицы при вытяжке 49 ------ калибровке 49
— и пуансона при последовательном формообразовании в ленте 97
пуансона при вытяжке 49—50 Раздача, схема штампа и процесса 126 Размеры установочные 260
312
Разрезка.1
потребное усилие 216
схема штампа и процесса 126
Раскрой ленты (полосы):
при вырубке без перемычек НО
--с перемычками 108—ПО
-—с шаговыми ножами 113—116
— последовательном формообразовании 93—106
—	штамповке перфорированной сетки 114—118
Ребра перетяжные 82—84, 91
С
Сборка, схема штампа и процесса 126
Сборочные единицы (узлы) — см. Единицы сборочные (узлы)
Сварка холодная 126
Секции матрицы:
для узкой детали с острыми углами 136
наплавленные твердым сплавом 161
с быстросменным креплением 185— 187
—	криволинейным рабочим контуром 195
—	применением вставных втулок 135
твердосплавные 207—208
Секции матрицы:
расчет на прочность крепления 189— 199
---устойчивость 189, 190
силовые характеристики 196—197
способы дополнительного крепления 198
— крепления — см. Крепление де-. талей штампа
Скручивание, схема штампа и процесса 126
Совмещенная штамповка — см. Штамповка совмещенная
Сплав:
легкоплавкий, химический состав 182
твердый, марки 158
— применение в наплавленном виде 160, 161
Степень деформации (допускаемая) при вытяжке с утонением стенок 56—57
Схема:
монтажа штампа на прессе двойного действия 249
установки двух штампов на одном прессе 249
Т
Технологичность штампуемых деталей: при вытяжке 12 — гибке 32—38 — формовке 5
Технологический процесс: обходный 5 основной. 5 при многооперационной гибке П-об-разных деталей 32—33
----втулок 34—36
----петель 32—34 ----хомутиков 36—38
У
Упрочнение рабочих частей: пл астмассовых 161, 162 стальных 159—160
Усилие:
буферов (относительное) 237 проталкивания деталей через матрицу 192
распирающее секцию 192, 196 резания в штампах 140 технологическое (общие структурные уравнения) 216, 217
трения между матрицей и материалом 192
----секцией матрицы и плитой 192 удельное при срезе 193
Устойчивость секции, условия 189, 190
Ф
Формовка: потребное усилие 217 схема штампа и процесса 127
313
Фиксаторы регулируемые, способ крепления 165
Фиксация штампуемых деталей:
варианты 7
элементы фиксации неглубоких деталей 9
Формула:
потребного усилия резания 140
приведенных площадей (поверхностей) 40
развернутой длины втулки 29
размера отверстия под отбортовку 58, 60
расстояния между пуансонами при штамповке перфорированной сетки 115—118
силы давления торцов детали на матрицу 192
— трения между нижней плитой и секцией матрицы 192
------материалом и матрицей 192 структурная по определению технологических усилий 216, 217
X
Хромирование рабочей части 159, 160
ц
)	i
Цементация рабочих частей штампа 161
Ч
Чеканка:
потребное усилие 217
схема штампа и процесса 127
Чертеж операционный, основные по-
нятия 247
Чертеж штампа:
выбор классов шероховатости поверхности деталей штампов 251 — 254
допускаемые отклонения размеров рабочих частей 262—267
методы оформления 243—246
планы верха и низа 248, 250
простановка размеров исполнительных 255—266, 293—305
— Технологически зазоров 276, 27? размеры на сборочном чертеже 259— 262
распределение допусков на изготовление рабочих деталей 274
сборочный 246—251 технические требования 248—251 типовые записи на чертеже разделительного штампа 257
— надписи на предупредительных знаках 250, 251
Ш
Шаг подачи:
при последовательной вырубке 113 — штамповке перфорированной сетки 115—118
Штамповка Последовательная: конструкция штампа 122 потребное усилие 217 раскрой ленты (полосы) при последовательной вырубке 109, ПО, 113
-------;— формообразования 94, 96, 105
схемы штампов 126, 127, 174, 201, 260, 272
Штамповка совмещенная: конструкции штампов 166, 209, 253 потребное усилие 217 схемы штампа и процесса 126
Штампуемость листового металла 6
Штампы:
автомат однопозиционный (схема) 127
— многоручьевой (схема) 127 для пробивки отверстий одновременно в двух полках детали 141
— сложной гибки 135 классификация по признаку конструктивному 120—123
------тех нол огическому 123— 128 общие сведения 119, 120 основные требования 129—130 — элементы 119—122
способы крепления узлов 166, 209— 214
314
схемы конструкций 126—127, 280— 281, 293—296
технологичность изготовления 130— 137
Штифты цилиндрические:
глубина запрессовки 190
месторасположение в рабочих деталях — см. Крепление деталей штампа
нагрузка допускаемая 190
назначение в штампах 164—169
с резьбовым отверстием 173
Э
Элементы фиксации неглубоких деталей 9
Эскизы мест крепления штампов 228— 233
Эталон штампуемой детали 222, 223
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ......................................................... 3
Раздел первый
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ПЕРЕХОДОВ ШТАМПУЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ И ПЕРВИЧНЫХ ЗАГОТОВОК
Глава I. Рекомендации по улучшению технологичности деталей и
надежность штампов	........................ 5
§ 1.	Основные требования к технологическим процессам и к технологичности детали............................................... 5
§ 2*	Варианты фиксации деталей ........-.......................... 7
§ 3.	Особенности формообразования	асимметричных	деталей ...	10
§ 4.	Технологичность деталей,	получаемых	вытяжкой................ 12
Технологические отверстия в дне заготовки.................... 12
Местная надрезка дна детали.................................. 22
§ 5.	Технологичность деталей, получаемых гибкой . . . ........... 22
Г лава II. Расчет и построение заготовок, переходов, элементов рабочего контура матриц и пуансонов..................................... 26
§	1.	Общие сведения......................................... 26
§	2.	Гибка.................................................. 27
Основные положения.......................................... 27
Развернутая длина сгибаемых втулок.......................... 29
Длина шарнирной части, петли................................ 29
Приближенная форма и размеры заготовок прямоугольных профилей ................................................. . .	30
Промежуточные переходы и примеры построения рабочего контура матриц и пуансонов..................................... 32
§ 3.	Вытяжка деталей типа тел вращения............	39
Расчет заготовок без учета утонения металла ................ 39
Промежуточные переходы при вытяжке глубоких цилиндрических деталей.............................  .	........... 46
Примеры построения переходов при вытяжке деталей сложной формы....................................................... 50
Расчет заготовок и переходов с учетом утонения металла ...	56
§ 4. Отбортовка....................  .	. . .................... 57
Размеры отверстий при отбортовке замкнутых контуров ...	57
Форма заготовок при внутренней незамкнутой отбортовке . .	60
Допускаемый коэффициент внутренней отбортовки деталей с разными дугами................................................  62
Вытяжка в сочетании с отбортовкой........................... 64
§ 5..	Вытяжка прямоугольных коробок ............................ 65
Форма и размеры заготовок................................... 65
Определение коэффициентов первой вытяжки относительно низких прямоугольных коробок .................................. 69
316
Определение коэффициентов вытяжки при последующих переходах .......................................................  77
Построение переходов при вытяжке симметричных коробок . .	79
§ 6.	Вытяжка деталей сложной конфигурации ........................ 84
Форма и размеры заготовок ...................................  84
Принцип построения промежуточных переходов.................... 91
§ 7,	Последовательное формообразование в ленте (полосе) ....	92
Коэффициенты вытяжки и радиусы закругления в переходах . .	92
Расчет заготовок и форма раскроя ленты........................ 97
Принцип построения переходов...............................   100
Выводы . . . ................................................ 106
Глава III. Раскрой металла .........................................  107
§ 1.	Виды первичных заготовок...................................  107
§ 2.	Раскрой полосы (ленты) ..................................... 108
§ 3.	Технологические перемычки ................................... ПО
§ 4.	Специальные схемы раскроя .................................. 114
Раздел второй
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ШТАМПАХ
Глава I. Основные понятия и классификация штампов.................... 119
§ 1.	Обязательные элементы штампов .............................. 119
§ 2.	Классификация штампов по конструктивно-инструментальному признаку ............................................... .....	120
§ 3.	Классификация штампов по технологическому признаку . . .	123
Глава II. Основные требования к штампам........................ '	129
§ 1.	Компактность конструкции и удобство в работе................ 129
§ 2.	Технологичность изготовления ............................... 130
Глава	III. Материалы для	деталей штампов.........................  138
§ 1.	Особенности работы	пуансонов и матриц......................  138
§ 2.	Рекомендации по выбору материала ........................... 146
§ 3.	Твердость основных	деталей штампов	.	. . ^.................. 149
§ 4.	Методы упрочнения	рабочих деталей	......................... 159
Глава IV. Крепление рабочих частей штампов........................... 163
§ 1.	Общие сведения.............................................. 163
§ 2.	Выбор и размещение крепежных деталей........................ 164
§ 3.	Соединение деталей .штампов с натягом и без натяга......	174
§ 4.	Соединение заливкой легкоплавкими материалами..............  182
§ 5.	Крепление быстросменных рабочих деталей . .................  183
§ 6.	Дополнительное усиление крепления при монтаже рабочих деталей .......................................................... 188
§ 7.	Крепление подвижных деталей................................. 202
§ 8.	Особенности крепления рабочих деталей из твердых сплавов	. .	205
§ 9.	Крепление сборочных единиц (узлов) штампов с плитами	блока	209
Раздел третий
ОСНОВЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖА ШТАМПА
Глава I. Выбор пресса ............................................... 215
§ 1.	Требования к оборудованию .................................. 215
§ 2.	Общие структурные уравнения для расчета суммарных усилий при выполнении различных операций................................. 216
317
Глава II. Данные для выполнения рабочих чертежей штампов . . .	222
§ 1.	Чертежи и модели деталей (изделий)
§ 2.	Технологическая документация . .
§ 3.	Сведения об оборудовании . . . .
Характеристика прессов Сменные буферные устройства
222
223
224
224
236
Глава III. Чертежи штампов
§ 1. Методы оформления чертежей штампов .
§ 2. Сборочный чертеж..................
243
243
246
§ 3. Выбор класса чистоты поверхности деталей штампов ....	251
Глава IV. Общие принципы простановки размеров
255
§ 1.	Особенности простановки размеров на чертежах штампов . .	255
§ 2.	Основные и установочные размеры на сборочном чертеже . . .	259
§ 3.	Допускаемые отклонения на изготовление рабочих частей штам-
пов
§ 4. Технологические зазоры
§ 5. Исполнительные размеры
262
267
282
Литература ....
Предметный указатель
306
308
J*-
Григорий. Дмитриевич Скворцов
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ШТАМПОВ для ХОЛОДНОЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Редактор издательства Жесткова И. Н.
Технический редактор Захарова А. И. Корректор Снастина А. А. Переплет художника Бекетова Е. В.
Сдано в набор 6/Ш 1974 г. Подписано к печати 21/VI 1974 г. Т-09933. Формат 60х901/1в. Бумага типографская № 3 Усл. печ. л. 20,0. Уч.-изд. л. 19,2.
Тираж 22 000 экз. Заказ 896. Цена 1 р. 12 к.
Издательство «Машиностроение» 107885, Москва Б-78, 1-й Бассманный пер., 3
Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли 193144, Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10