Основные приемы штамповки миниатюрных и тонких изделий

Категория:
Технология миниатюрных изделий


Основные приемы штамповки миниатюрных и тонких изделий

Гибка. Специфическая особенность миниатюрных изделий состоит в том, что их опорная поверхность при гибке весьма незначительна. Это создает определенную трудность в базировании и фиксации заготовок в требуемом положении. Применение обычных приемов фиксации с использованием прижимов и других средств не всегда дает необходимые результаты. Поэтому при гибке миниатюрных изделий применяют различные оригинальные конструкции гибочных штампов, например штамп со «складной» матрицей, служащий для гибки детали. Деталь в одну из промежуточных операций гнется под углом 40°, причем размер А должен быть выдержан весьма точно, в пределах 0,05 мм. Штамп состоит из пуансона, двух полуматриц, связанных шарниром и опирающихся на колодки.

Рис. 1. Образцы изделий малой толщины, полученные штамповкой

Так, для вырубки изделия толщиной 0,1 мм из незакаленной стали У10А необходимо выдержать зазор на одну сторону примерно 0,0025 мм. Практически обеспечить его трудно. При вырубке этого же изделия из закаленной ленты зазор может быть увеличен в 4—5 раз и доведен до 0,01—0,015 мм. Поэтому для штамповки тонких миниатюрных изделий применяют заготовки в виде закаленных (до твердости HRC 45—55) лент и полос. В основе этого лежит зависимость: чем выше твердость штампуемого материала, тем больше допустим зазор между пуансоном и матрицей.

Стойкость режущих частей штампов при вырубке из закаленной ленты примерно на 20—25% выше, чем при вырубке из сырой стали. Это объясняется тем, что процесс образования линий скалывания и отделения детали от полосы происходит значительно быстрее, чем при вырубке из незакаленной стали. Помимо этого отделение детали от полосы и ее перемещение в матрице происходит без повышенного трения, характерного при штамповке деталей из сырой стали. На рис. 1 показаны образцы различных изделий, имеющих малую толщину, полученные штамповкой.

Особенностью конструкции штампа (рис. 2) для штамповки амортизационной пружины является применение матрицы из двух симметричных половинок и вкладыша, сборного съемника, состоящего из пяти частей, пуансона для вырубки контура, внутри которого скользит выталкиватель, и пуансона для пробивки отверстия. Выталкивание отхода производится за счет усилия пружины, сжатие которой регулируют винтом. Съем ленты с пуансона осуществляется съемником, который поджимается пружиной. Выталкивание изделия из матрицы производится съемником с помощью прокладки и шпилек.

Штамповку тонких изделий из меди, латуни, алюминия производят из полосок или пакетов, сложенных в несколько слоев. Этот прием значительно облегчает штамповку и оперирование с заготовками. Таким способом изготавливают, например, регулировочную шайбу.

Рис. 2. Штамп для вырубки тонких изделий

Вырубка ее производится на штампе (рис. 3) со строго сцентрированными расточками, в которые вмонтированы верхние и нижние рабочие части. Матрица плотно посажена в расточку верхней плиты. В отверстии матрицы скользит съемная трубка, на которую давит пружина через прокладку. Пуансон для пробивки отверстия помещен в пуансонодержателе. Пуансон для вырубки контура установлен в гнезде нижнего пуансонодержателя, по наружному диаметру которого скользит нижний съемник, верхнее положение которого ограничивается кольцом. В процессе штамповки пуансон прочно удерживается пуансонодержателем, а ограничивающее кольцо не позволяет углубиться пуансону в матрицу более чем на 0,1—0,15 мм. Высота рабочей части пуансона равна 0,3—0,5 мм.

Итак, для качественной вырубки тонких изделий необходима исключительно точная пригонка режущих и направляющих частей штампа. На рис. 4, а приведена схема штампа для совмещенной вырубки и пробивки изделий из тонкого материала. Для плавного и точного перемещения верхней части штампа по направляющим, а также для точного распределения вырубных зазоров применяют колонки и втулки с шариковым направлением. В направляющую втулку входит сепаратор с находящимися в нем стальными шариками 5. Шарики в сепараторе располагают по спирали, благодаря чему уменьшается износ колонок и втулок. Для повышения точности сопряжения направляющие втулки и колонки пригоняют по диаметру шарика с обеспечением натяга 0,015—0,02 мм. Для устранения влияния вибрации и перекоса ползуна пресса штамп снабжен самоустанавливающимся хвостовиком. Во избежание смещения осей пуансон-матрицы и матрицы из-за перекоса съемника,что приведет к их зарубанию, съемник сопрягается с нижним пуансонодержателем с помощью колонок и втулок.

Рис. 3. Штамп для вырубки регулировочной-шайбы из пакета

Рис. 4. Штамп для вырубки и пробивки тонких изделий

В процессе работы вырубленное изделий(обычно смазанное маслом) часто прилипает к выталкивателю. Кроме того, стальные изделия, даже сухие, иногда остаются на выталкивателе, так как он имеет небольшой остаточный магнетизм. Все это может привести к зарубанию штампа.

При вырубке тонких изделий выталкиватель обязательно должен быть снабжен отлипателями, которые при раскрытии штампа заставляют отделиться изделие от выталкивателя и упасть вниз. Отлипатели могут быть пружинными, пневматическими или резиновыми. При штамповке тонких изделий на величину обра зующихся заусенцев большое влияние оказывает шероховатость поверхности контура матрицы и пуансона.

Такое высокое качество обработки достигают за счет применения составных конструкций матриц и пуансонов. Это позволяет в качестве окончательного вида обработки применять профильное шлифование, осуществляемое после термической обработки.

Для изготовления зубчатых колес, трибов с мелким модулем или специальным профилем применяют обрубку. На рис. 25 показан штамп, на котором обрубают заготовку латунного колеса по профилю зуба (модуль т = 0,175 мм; толщина венца зуба 0,12 мм). Пуансон контура плотно посажен в оправку, укрепленную в нижней плите. В матрице предусмотрен верхний съемник, на который давит через шпильки и прокладку пружина. Рабочее отверстие матрицы имеет точную форму зубчатого венца требуемого профиля. Заготовку укладывают на пуансон, где она фиксируется ловителем, а затем обрубают.

Рис. 5. Штамп для вырубки мелкомодульных зубчатых колес

Пооперационная штамповка в перфорированной полосе. При изготовлении плоских и пространственных изделий сложной конфигурации, имеющих отверстия, узкие пазы, щели, выступы и другие конструктивные элементы, применяют пооперационную штамповку в перфорированной полосе. Разработка этого метода была вызвана необходимостью изготовления миниатюрных изделий, имеющих не только сложную конфигурацию, но и весьма точные размеры.

Сущность метода заключается в том, что штамповочные операции и операции обработки резанием, необходимые для изготовления изделия, осуществляются непосредственно в полосе, без отделения от нее изделий. При этом базирование полосы осуществляется с помощью технологических (перфорационных) отверстий. Эти отверстия располагают по периферии штампуемой полосы; пробивают их предварительно или во время первой штамповочной операции. Диаметр отверстий выбирают в зависимости от физико-механических свойств и толщины материала. В перфорационные отверстия входят фиксирующие штифты, обеспечивающие фиксацию полосы в процессе обработки .

Применение перфорированной полосы обеспечивает расчленение операций штамповки на отдельные элементарные стадии, что значительно упрощает конструкцию штампов. Появляется возможность обработки изделий резанием с передачей перфорированных заготовок с одного станка или пресса на другой. При этом обеспечивается высокая точность фиксации заготовок в процессе обработки. Практически достигаемая точность изделий, изготовленных путем пооперационной штамповки в перфорированной полосе, составляет 0,1—0,2 мм для размеров внешнего контура и 0,02—0,05 мм для межцентровых расстояний пробиваемых отверстий.

В ряде случаев при изготовлении изделий весьма сложной конфигурации пооперационная штамповка в перфорированной полосе является наиболее оптимальным или единственно возможным приемом. В качестве примера рассмотрим процесс изготовления детали «рычаг анкера» (рис. 6, а). Обычные приемы холодной штамповки не обеспечивают требуемой точности размеров и взаимного расположения конструктивных элементов в изделии. Вырубка изделия по контуру с одновременной пробивкой отверстий в комбинированном штампе нерациональна, так как конструкция штампа достаточно сложная. Гибку конца изделия в двух взаимно перпендикулярных плоскостях при изготовлении ее из штучной заготовки осуществить невозможно, так как малые размеры изделия не позволяют применить надежный прижим и фиксацию в штампе.

Рис. 6. Перфорационная штамповка рычага анкера

Учитывая высокие требования точности, предъявляемые к изделию, единственно целесообразным оказывается метод пооперационной обработки в перфорированной полосе.

Вначале, что соответствует первой операции, пробиваются базовые отверстия и вырубается часть контура детали (рис. 6, б). Форма и размеры вырубаемой части контура определяются формой и размерами готового изделия. Форма и размеры вырубаемого отхода выбираются из условия обеспечения достаточной прочности рабочих элементов штампа.

Выполнение этой операции производится на сверлильном станке с использованием накладного кондуктора (см. рис. 6, в). При этом сверление производится в цельной полосе без отделения заготовок. Аналогичный кондуктор для сверления отверстий в отдельных заготовках, а не в полосе, был бы более сложным и неудобным в эксплуатации, так как малые размеры и сложный контур изделия не позволили бы надежно базировать ее.

Четвертой операцией является зенкерование отверстия с диаметра 1,8 мм до диаметра 2,4 мм и снятие заусенцев в обоих отверстиях. Выполняется эта операция на том же оборудовании, что и две предыдущие.

Пятой операцией является гибка конца детали по радиусам R5 ± 0,05 мм и R0,2 мм под прямым углом. В процессе гибки необходимо получить прямой угол и чистую блестящую поверхность загибаемого конца. Обеспечивается это специальной конструкцией гибочного штампа. Особенностью конструкции является то, что зазор между матрицей и пуансоном на Ю—15% меньше толщины обрабатываемого материала. В связи с этим при движении пуансона в матрице возникает значительное трение штампуемого материала о стенки инструмента. Это обусловливает получение чистой и блестящей поверхности. Благодаря достаточно большой площади зажимаемого участка полосы (по сравнению с площадью отдельного изделия) при гибке все изделие, за исключением отгибаемого конца, практически не деформируется и остается плоским.

Следует отметить, что гибка отдельных заготовок привела бы к большому числу отклонений размеров, формы и конфигурации, т. е. к браку. Кроме того, потребовалось бы введение дополнительных слесарно-доводочных операций. Гибка же конца изделия в полосе является удобной и производительной, так как подача полосы в штамп и е.е перемещение осуществляются и легко и удобно.

Шестой операцией является фрезерование буртика в размер 3,2 и 1,9 мм (рис. 6, е). Выполнение этой операции связано с переносом полосы на фрезерный станок. Транспортирование же отдельных изделий, учитывая их малые размеры, было бы затруднено. Кроме того, благодаря расположению изделий в полосе обеспечивается надежное крепление и исключается чрезмерное деформирование в процессе резания.

Если же фрезеровать каждое изделие в отдельности (а не в полосе), то пришлось бы встретиться со значительными трудностями из-за невозможности создания достаточно прочного зажима изделия ввиду его малых размеров и незначительной высоты обрабатываемого буртика.

Одной из последних операций является отделение изделия от полосы путем вырубки по всему контуру. Участок контура изделия размером 1,2—0,12 мм вырубается с припуском 0,2 мм, который затем удаляется. Припуск этот необходим, так как в этом месте изделие невозможно отрубить из-за наличия радиуса 0,2 мм, образовавшегося при гибке. Дальнейшая обработка ведется уже отделенных от полосы изделий. В ряде случаев при изготовлении изделий производят пооперационное отделение отхода от изделия, которые до последней операции соединены между собой перемычками. Лишь на последних операциях их разделяют.

Пооперационная штамповка в перфорированной полосе является одним из основных методов изготовления миниатюрных изделий. Его разработка была вызвана необходимостью изготовления высокоточных миниатюрных изделий со сложным контуром. Пооперационную штамповку в перфорированной полосе применяют Для изготовления тонких миниатюрных изделий с малыми сечениями (секундные стрелки, указатели, лепестки). Особенностью их штамповки является то, что предварительно пробитые перфорационные отверстия служат не только для точной фиксации ленты по шагу, но и за счет предварительной высечки материала в зоне длинного конца стрелки снижается нагрузка на конце пуансона при вырубке контура стрелки.

Рис. 7. Штамп-автомат для штамповки из плющеной проволоки

Штамповка из плющенной проволоки. С целью уменьшения отхода при штамповке плоских миниатюрных изделий их изготавливают из калиброванной проволоки путем ее плющения. При это отпадает необходимость в вырубке контура изделия по всему периметру, как это имеет место при штамповке из ленты, улучшается качество поверхности в связи с устранением заусенцев по ширине изделия. Необходимое условие штамповки из плющеной проволоки — площадь сечения проволоки должна равняться площади сечения штампуемых изделий. Штамповкой путем плющения медной, латунной, алюминиевой проволоки изготавливают лепестки, контакты, токоподводы, зажимы и другие изделия. Например, процесс изготовления токоподвода из латунной проволоки включает операции плющения (операция /), одновременную пробивку нескольких отверстий (операция //), отрезку и гибку (операции III и IV). Выполнение всех операций производится последовательно на штампе-автомате. При рабочем ходе ползуна пресса каретка под действием клина подает проволоку на шаг подачи, равный развернутой длине изделия. На первой операции пуансон плющит проволоку в размер (по толщине и ширине изделия). Затем пуансоны пробивают три отверстия. Далее производится отрезка заготовки, гибка с помощью матрицы и пуансона и сброс готового изделия в провальное отверстие штампа.

Комбинированная штамповка. При производстве миниатюрных изделий, а также при получении различных конструктивных элементов малых размеров широко применяют комбинированную штамповку. При комбинированной штамповке объединяют несколько простых операций (вырубки, пробивки, гибки, насечки).

Общие теоретические положения комбинированной штамповки, характерные при обработке изделий больших размеров справедливы и при изготовлении изделий малых размеров. Рассмотрим особенности приемов штамповки и конструкции штампов, предназначенных для комбинированной штамповки миниатюрных изделий и элементов малых размеров.

Комбинированную штамповку осуществляют:
а) в штампах последовательного, совмещенного или совмещен-но-последовательного действия с использованием универсальных прессов:
б) в штампах простого или совмещенного действия на многопозиционных прессах-автоматах.

В комбинированных штампах последовательного действия операции изготовления изделия выполняются последовательно по мере продвижения заготовки (ленты, полосы или штучной заготовки). При этом одновременно деформируется количество заготовок, равное количеству рабочих переходов, и каждая заготовка получает деформацию, соответствующую одному конкретному переходу. Примером комбинированной штамповки в штампах последовательного действия является изготовление миниатюрных наконечников из латунной ленты. Для их изготовления применяют двухрядный штамп на блоке с шариковыми направляющими, в котором производится вырубка, гибка и формовка одновременно двух наконечников с последующей их разделительной резкой. Лента подается в направляющих планках до упора и при ходе ползуна пресса вниз отрубается по ширине шаговыми ножами. При дальнейших подачах ленты по упора производится последовательно вырубка контура детали пуансоном, предварительная гибка пуансоном и окончательная формовка пуансоном. Последняя операция производится на оправках, которые подаются в рабочую зону клиньями. Обратно оправки возвращаются при помощи пружин. Окончательная операция — резка отформованных деталей осуществляется пуансоном.

Рис. 8. Комбинированная штамповка в штампах последовательного действия

Рис. 9. Штамп совмещенного действий

При комбинированной вырубке и пробивке изделий малых размеровтолщинойдо 0,1 мм зазор между матрицей и пуансоном устанавливается равным 0,003—0,008 мм или совсем отсутствует. В связи с этим верхняя плита штампа должна плавно и точно перемещаться по направляющим. Обеспечивается это путем применения регулируемых направляющих.

В ряде случаев для большего удобства при штамповке предварительную резку заготовок на полосы производят с учетом одновременного изготовления двух или нескольких изделий. Окончательную продольную резку и отделение изделий от полосы производят в штампе совмещенного действия с выполнением пробивки отверстий и гибки. На нижней плите смонтированы колодка, пуансон, матрица. К верхней плите приклеплен пуансонодержатель с пуансонами, пуансон-матрицей, зажимным клином и шаговыми кожами.

На первом переходе шаговые ножи задают шаг подачи, равный длине развертки изделия, а пуансон разрубает полосу вдоль на две части, равные ширине изделия. На втором переходе пуансоны пробивают четыре отверстия. На третьем переходе пуансон-матрица отрезает две заготовки и гнет их на пуансоне.

Для изготовления тонких изделий сложной формы применяют метод обратной штамповки, заключающейся в том, что из ленты вырубается и удаляется отход между изделиями. После выполнения ряда операций изделия разделяются и подаются на последующие операции.

Штампы с автоматической подачей материала. При штамповке миниатюрных изделий ввиду их малых размеров затруднена или практически исключается ручная подача ленты,, полосы, плющеной проволоки. Поэтому в конструкции штампов предусматриваются устройства для автоматической подачи материала. Получили распространение штампы-автоматы и универсальные штамповые блоки с автоматической подачей.

На рис. 10, а показан штамп-автомат для вырубки шайб диаметром 1,5—2 мм из фольги, снабженный устройством автоматической подачи ленты. К верхней плите штампа прикреплен кронштейн, в котором с помощью штифта, являющегося осью, укреплены собачка и плоская пружина. К средней плите прикреплен второй кронштейн, в котором смонтированы ролики. Ролик снабжен мелкой накаткой и является подающим, а ролик служит только для прижима ленты с помощью сухаря. пружины и винта. На оси ролика укреплено храповое колесо, число зубьев которого рассчитывают в зависимости от шага вырубаемой детали с учетом перемычки в ленте. При опускании ползуна пресса и верхней плиты вниз собачка попадает на зуб храпового колеса, поворачивая его и подающий ролик на шаг вырубки. После этого происходит вырубка детали. Вырубленная деталь попадает в лоток через отверстие. При штамповке шайб на описанном прессе работа оператора в основном сводится к заправке конца ленты.

Штамповка на многопозиционных прессах-автоматах. Комбинированную штамповку на многопозиционных прессах-автоматах широко используют при изготовлении миниатюрных изделий. Это обеспечивает повышение производительности труда, сокращение производственных площадей и затраты электроэнергии.

Технологический процесс изготовления изделий из мерной ленты толщиной 0,1—0,2 мм на многопозиционных штамповочных автоматах состоит из следующих основных операций: подачи ленты из бунта, зажима ленты, вырубки контура заготовки, прижима материала к оправке, отрезки заготовки, гибки элементов изделия, съема и удаления готового изделия. Первые пять операций и последняя являются общими для всех штампуемых изделий. Предпоследняя операция может включать ряд операций. В зависимости от конфигурации изделия и параметров ленты предусматривается соответствующая последовательность работы гибочных инструментов. Поэтому для каждого конкретного изделия проектируют и изготавливают свои инструментальные наладки.

Рис. 10. Штамп для вырубки изделий из фольги

Рис. 11. Штамповка на многопозиционных прессах-автоматах

Разработка инструментальной наладки включает следующие основные этапы: составление технологического процесса изготовления изделия на многопозиционном автомате, составление общей цикловой диаграммы работы всех инструментов, необходимых для изготовления данного изделия, расчет, проектирование и изготовление сменных кулачков, изготовление вырубного штампа, гибочных инструментов, съемника, зажимных и направляющих планок.

Кинематика многопозиционного пресса-автомата характеризуется взаимно перпендикулярным расположением рабочих органов: шести ползунов в горизонтальной и одного в вертикальной плоскости (рис. 11, б). Мерная лента из бунта, через правильные ролики подается на очередной шаг и зажимается механизмом зажима. Перемещение ленты производится механизмом подачи, который, получая движение от вала через систему рычагов сообщает движение на определенный шаг каретке с прижимными планками. При перемещении вперед зажимные планки захватывают ленту. Зажим осуществляется от кулачка через двуплечий рычаг и собачку. При обратном ходе зажимные планки каретки раскрыты, а зажимные планки, установленные на станине, зажимают ленту, получая движение от кулачка через рычаг и штангу. По окончании зажима ленты происходит вырубка контура изделия. Затем заготовка, удерживаясь на гибочной оправке, подвергается последовательной гибке инструментами, закрепленными на ползунах. Кулачок служит для перемещения штампа, вырубающего в изделии пазы и отверстия.

Вертикальное перемещение ползуна с оправкой верхнего гибочного механизма осуществляется от кулачка через рычаги. Усилие, необходимое для выполнения штамповочных и гибочных операций, сообщается горизонтальным ползунам от кулачков, закрепленных на валах, которые получают вращение при включении фрикционной муфты от вала. Включение фрикционной муфты производится поворотом рукоятки, которая через зубчатый сектор, рейку и рычаг перемещает конус, действующий своим концом на рычаг муфты. Привод автомата осуществляется от электродвигателя и ременную передачу. С целью сокращения потерь времени на транспортирование, установку и закрепление миниатюрных изделий за рубежом создан многопозиционный автомат, осуществляющий не только полную обработку, но и сборку некоторых узлов. Основанием автомата является поворотный стол, перемещающий изделие с одной рабочей позиции на другую. Вокруг стола на специальных кронштейнах установлены рабочих головок, с помощью которых выполняются различные виды обработки: штамповка, вырубка, чеканка, точение, сверление, маркирование и сборка. Обработка ведется с различных сторон. Вращение стола и перемещение рабочих головок осуществляются от одного электродвигателя и кулачкового распределительного вала. Инструмент для обработки резанием приводят в движение автономные микроэлектродвигатели рабочих головок. Приведение в действие головок обработки давлением производится сжатым воздухом и гидравликой.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум