ОСОБЛИВОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ ШТАМПІВ ЛИСТОВОЇ ШТАМПОВКИ
Є здійснення єдиної технічної політики щодо створення принципово нових знарядь праці, матеріалів та технологічних процесів, що перевершують за своїми техніко – економічними показниками кращі вітчизняні та світові досягнення.
Важливе місце у розвитку обробки металів тиском грає технологія виготовлення штампів. Так, наприклад, при виготовленні штампів листового штампування, технологія виготовлення пуансонів та матриць значною мірою впливає на стійкість та якість роботи штампу. Якість виготовлення блоку впливає на довговічність штампу. Знос робочих частин штампу проявляється у зміні виконавчих (оформляючих) розмірів та у погіршенні стану поверхні. Зношування пуансона при вирубці «на провал» майже вдвічі більше зносу матриці.
Великий вплив на знос надає твердість робочих частин штампу. Зносостійкість матриці залежить від твердості та структури матеріалу, з якого вона виготовлена, тобто. у разі підвищення твердості матриці спостерігається збільшення її стійкості.
Численними дослідами встановлено залежність між чистотою поверхні частин штампу та його стійкістю. При підвищених вимогах до шорсткості поверхні робочих частин спостерігається налипання матеріалу, що штампується, на робочі частини штампу і, в результаті цього, спостерігається посилений їх знос. При зниженій чистоті поверхні частинки металу, що налипли, порівняно легко відокремлюються при наступному робочому ході штампу.
Основним документом, що визначає вимоги до виготовлення штампів, є ГОСТ 22472 - 87 "Штампи листового штампування. Загальні технічні умови". Він призначає технічні вимоги до матеріалів основних деталей, до їх точності та шорсткості поверхні.вихідним заготовкам, до збирання, визначає точність застосовуваних блоків, правила приймання та методи контролю штампів, правила маркування та упаковки, містить вказівки з експлуатації та гарантії виробника в частині стійкості штампу. Зокрема стандартом визначено, що гарантована стійкість та ресурс штампів простої дії з робочими частинами зі сталей Х12М, Х12Ф1, 9ХС не повинна бути нижчою за 25,0 та 250 тис. деталей відповідно.
2. Виготовлення нормалізованих деталей.
Нормалізовані деталі найбільш раціонально виготовляти заздалегідь, обробляючи їх повністю або частково з подальшим доопрацюванням при встановленні в штамп. Заготівлі великогабаритних плит надходять у вигляді виливків, які обробляють на вертикально фрезерному або поперечно стругальному верстатах. Основні базові поверхні обробляють з припуском під шліфування, потім фрезерують лиску (місце маркування), шліфують площини, розмічають і свердлять отвори під колонки і втулки з припуском до 10 мм на діаметр. Отвір у верхній плиті під хвостовик обробляють при виготовленні штампу, так як його положення та розміри не можуть бути заздалегідь визначені. Положення осі отвору під хвостовик залежить від положення центру тиску штампу. Форма та розміри отвору залежать від застосовуваного хвостовика. Отвір під хвостовик свердлять та розточують (або нарізають різьблення). Заготівлями дрібних та середніх штампів можуть бути плити, вирізані автогеном або лазером із гарячекатаних листів. Матеріалами плит є низьковуглецеві сталі або чавун.
Напрямні колонки виготовляють із прутка на токарному верстаті з припуском під шліфування. Матеріалом є сталь 20. Після механічної обробки колонки цементують, а потім піддають загартуванні та відпустці. В результаті цементації поверхневийшар набуває твердості, а серцевина зберігає початкові твердість і ударну в'язкість. Далі колонки піддають шліфування.
Колонки діаметром від 50 і вище виготовляють із штучних заготовок. Заготівлі закріплюють у центрах токарного верстата.
Напрямні втулки виготовляють із прутка або товстостінної труби на токарних верстатах. Внутрішній отвір та зовнішню посадкову частину піддають цементації. Далі здійснюють термообробку та шліфування внутрішньої поверхні та посадкової частини.
Одними з найбільш відповідальних деталей штампу є пуансон і матриця. Круглі пуансони та матриці розділових штампів, державки до них та підкладні плити гостовані. Ступінчасті пуансони, робочий діаметр яких не перевищує 5 мм, зважаючи на труднощі шліфування, виготовляють на токарному верстаті без припуску, а після загартовування зачищають абразивною шкіркою на швидкохідних токарних верстатах. Безступінчасті пуансони діаметром 8 – 10 мм виготовляють із сріблянки. Попереднє шліфування її виконують на безценрово - шліфувальних верстатах, потім роблять відрізання заготовки потрібної довжини з урахуванням припуску на розклепування головки та шліфування робочого торця.
Серед інших гостованих деталей штампів найпоширенішими є циліндричні пружини, крокові ножі, ножі для розрізання відходів, уловлювачі, фіксатори. Упори, притискання, гвинти, штифти. Деталі, що є тілами обертання з нескладною утворюючою, виготовляють на токарних верстатах. Пружини навивають на токарному верстаті, відпалюють. Їхні крайні витки підтискають і підрівнюють, потім проводиться загартовування, відпустка і обтискання в лещатах. Крокові ножі та ножі для розрізання відходів виготовляють фрезеруванням. Шестигранні заглиблення в головках гвинтів можна отримувати у спеціальних штампах ухолодному чи гарячому станах. У першому випадку потрібно попереднє свердління технологічного отвору дома шестигранного поглиблення. Застосування гарячої висадки дозволяє отримувати шестигранне поглиблення без попереднього свердління. При цьому використовується спеціальний пристрій, що встановлюється на механічному пресі та оснащений електричним підігрівом.
3.Виготовлення спеціальних деталей.
Складні пуансони та матриці виготовляються в тій же
послідовності, як та інші деталі. До найскладніших робіт відноситься виконання робочого профілю до та після термообробки. До термообробки робочий профіль обробляють на вертикально – фрезерних, координатних, копіювально – фрезерних, профілі стругальних та інших верстатах. Усі операції проводяться за розміткою чи шаблоном. Операції з остаточної обробки профілю можуть бути виконані до термічної обробки, але через великі спотворення після термічної обробки цього робити не рекомендується. Їх можна застосовувати лише за наявності спеціальних марок сталі, що не піддається викривленню та використанням спеціальних «холодних» видів термохімічної обробки, наприклад, ціанування. Після механічної обробки робочі деталі надходять на слюсарну ділянку для свердління, розгортання отворів під штифти, нарізування різьблення і т.д.
При виготовленні робочих частин пуансонів і матриць, їх профілі, що сполучаються між собою, повинні бути оброблені рівномірним зазором. Рівномірний зазор між матрицею і пуансоном роздільних штампів може бути отриманий двома способами: взаємної підгонки та незалежною обробкою. Під час виготовлення партії однакових штампів рекомендується застосовувати спосіб незалежної обробки. При обробці способом взаємної підгонки спочатку повністюобробляється одна з деталей, а друга приганяється нею. Так як контур і розміри деталі, що вирубується визначаються матрицею, то для вирубних штампів первинної при обробці є робоче вікно матриці. Профіль пуансона приганяють матрицею з потрібним зазором. Якщо матриця перед цим була загартована, пуансон приганяють по відбитку профілю готової матриці на заготівлі пуансона. Заготівлю пуансона отримують за попередньою розміткою та фрезеруванням з припуском 0,3 – 0,6 мм. Потім пуансон встановлюють над отвором матриці і натискають на нього повзуном ручного гвинтового преса. На торці пуансона виходить чіткий відбиток контуру матриці. Після цього пуансони знову обробляють по контуру з припуском 0,05 мм під слюсарну обробку, яка виконується до термообробки і остаточно після неї.
Пуансони простої форми, доступної для шліфування по всьому контуру, до термообробки приганяють по матриці. Після загартування їх шліфують на верстатах із забезпеченням зазору по готовій матриці.
Розміри отворів, що пробиваються, визначаються розмірами пуансонів, тому первинним при обробці в таких штампах є пуансон. Його робочий контур обробляється повністю. При цьому можна використовувати профільне шліфування. На заготівлі матриці з попередньо обробленим отвором роблять відбиток загартованим пуансоном, після чого контур обробляють матриці остаточно.
Декілька невеликих, однакових отворів доцільно обробляти за допомогою прошивок (майстер – пуансонів). Для цього в матрицях попередньо розточують на координатно-розточувальному верстаті технологічні круглі отвори, в які вставляється циліндрична напрямна частина прошивки. При натисканні пресом на прошивку її робоча частина наносить на поверхню матриці.відбиток глибиною 0,3 - 0,5 мм, за яким проводиться наступне фрезерування, довбання або наскрізне прошивання кількома прошивками, що знімають невеликий шар металу.
При виготовленні вирубних матриць і пуансонів зі складною конфігурацією отвору доцільно їх виготовляти секційними , що дозволяє виключити ручну слюсарну обробку робочих профілів, перевести її на профільне шліфування після термообробки. Завдання слюсаря у разі зводиться лише до складання матриці чи пуансона.
У штампах для згинання і витяжки питання взаємної пригонки пуансона і матриці вирішується простіше, так як технологічний зазор значно більше зазору в штампах розділових. Матриці згинання, в більшості випадків повністю обробляються на верстатах, тільки в деяких випадках робочий профіль матриці піддається слюсарній обробці.
Гнучковий пуансон простої форми повністю обробляється на верстатах. При складному контурі пуансони вимагають слюсарного доопрацювання. Зазор між згинальним пуансоном і матрицею зазвичай виконується за шаблоном. Так як при складному згинанні профіль пуансона і матриці підлягає уточненню після випробування штампу, пробна згинання проводиться до термообробки пуансона і матриці. Після пробної згинання проводиться коригування профілю пуансона та матриці до отримання придатної гнутої деталі.
Матриці витяжних штампів також в основному обробляються на верстатах, тільки при фігурному робочому контурі отвору, остаточне припилювання його здійснюється слюсарем. Так як для згинальних і витяжних матриць має велике значення ш6ероховатість поверхні, особливу роль надається доведення і полірування робочої поверхні.
Складний контур робочого вікна цільної матриці може бути прошліфований на контуро-шліфувальному верстаті по контуру (шаблону) абона координатно - шліфувальному верстаті.
В даний час є верстати для контурного різання пуансонів, оснащені фотоелектричною копіювальною системою. Переміщення столу цих верстатів із закріпленою заготівлею здійснюється за 2-ма координатами за допомогою гідросистеми. Точність обробки ±0,025 мм.
Для тирси та підгонки контурів пуансонів і матриць застосовують тирси з зворотно - поступальним рухом напилків, бір машинки з гнучким валом і насадкою фрез - напилків або шліфувальних кіл.
Пуансони зі складним контуром бувають двох типів: з постійним перетином по довжині та з потовщенням (фланцем). Перший тип пуансонів виготовляється на поперечно-стругальному верстаті або фрезерному і, найчастіше, їх можна остаточно обробляти профільним шліфуванням. Пуансони з фланцем (буртиками) обробляють на фасонно-стругальному верстаті за попередньою розміткою або відбитком на робочому торці. Особливість верстата полягає в тому, що переміщення різця на більшій частині шляху є прямолінійним, а поблизу фланця (буртика) пуансона воно переходить у криволінійне з різними радіусами.
Обробка знімачів та пуансонотримачів зазвичай проводиться після остаточного виготовлення пуансонів та матриць. Якщо інструмент монтується на блоці, контурні вікна в знімач, попередньо оброблені на верстатах, припилюють по відбитку пуансона із зазором, величина якого залежить від того, чим прямує верхня частина інструменту. У тих випадках, коли вікно знімника одночасно служить напрямком інструменту, зазор між пуансоном і знімачом повинен бути меншим зазор між пуансоном і матрицею. За наявності в штампі напрямних колонок і втулок величина зазору між пуансоном і знімачом може бути значно більшою і не залежить від товщини.штампується матеріалу.
Найбільш трудомісткі у виготовленні пуансонотримачі розділових штампів. Розмітка вікон у пуансонодержателі проводиться на координатно-розточувальному верстаті. Якщо посадкова частина пуансона має нескладну форму, вікно пуансонодержателе обробляють остаточно за розмірами креслення. Якщо вікно пуансонодержателе повторює контур пуансона, його обробка ведеться по відбитку. Великі отвори посадкові розточують на координатно - розточувальному верстаті остаточно. Для розклепування посадкової частини пуансонів на кромці вікна з пуансонодержателей знімають фаску 1,5 - 2 мм.