Смолин Е.Л. Учебное пособие по дисциплине Основы конструирования штамповой оснастки
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра “Машины и технология обработки металлов давлением”
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
по дисциплине
“Основы конструирования
штамповой оснастки”
Тольятти 2002 г.
УДК 621. 98. 07
Методические указания
Дана классификация деталей штампов по функциональному
назначению. Рассмотрены этапы проектирования штампов. Представлены
конструктивные детали штампов и области их применения. Приведен
порядок расчета и выбора упругих элементов в штампах. Даны
рекомендации по общей компоновке штампов и простановке размеров в
чертежах штампов.
Автор -
составитель Смолин Е.Л.
Научный редактор Гужин С.С.
2
Тольяттинский государственный университет 2002г.
1. Классификация деталей штампов и штамповой оснастки
Детали штампов делятся на две группы: детали технологического назначения
и детали конструктивного характера.
Детали технологического назначения предназначены для получения изделия
требуемой формы или элемента изделия с стабильными размерами. К ним
относятся:
- рабочие части (пуансон, матрица);
- фиксаторы, упоры, ловители;
- прижимы, съемники, отлипатели.
Рабочие части обеспечивают получение изделия или элемента изделия
требуемой формы, т.е. выполнение конкретной операции листовой штамповки
(вытяжка, гибка, отбортовка, вырубка, пробивка и т.п.).
Фиксаторы, упоры, ловители обеспечивают требуемое положение заготовки
или полуфабриката в штампе перед началом операции, т.е. обеспечивают
стабильность размеров изделия и его элементов.
Прижимы, съемники, отлипатели обеспечивают съем изделия с пуансонов
или выталкивание изделия из матриц.
Все детали технологического назначения контактируют с плоской заготовкой
или формообразованным полуфабрикатом.
Детали конструктивного характера предназначены для размещения,
крепления и обеспечения взаимного перемещения деталей технологического
назначения. К ним относятся:
- плиты штампов, монтажные плиты, обоймы, траверсы;
- направляющие элементы (колонки и втулки направляющие, призмы и планки
направляющие);
- ограничители хода подвижных частей штампов (прижимов, выталкивателей,
съемников);
- упругие элементы (пружины витые, полиуретановые тарельчатые) и
комплектующие к ним;
- транспортно-грузовые элементы (грузовые винты, штыри, цапфы, рым-болты),
детали крепления штампов к прессам;
- крепежные детали (винты, болты, штифты, шайбы);
- вспомогательные детали или устройства для приема заготовки в штампе, и для
удаления полуфабриката из штампа и отходов после обрезки.
Плиты предназначены для размещения и крепления на них деталей
технологического назначения и других деталей конструктивного характера. Плиты
выполняются или из толстолистового проката или литыми в зависимости от
габаритов штампа.
Направляющие элементы служат для обеспечения точного
взаимоперемещения верхней половины штампа относительно нижней.
Ограничители хода обеспечивают требуемую по конструкции штампа
величину перемещения прижимов, выталкивателей, съемников относительно
рабочих частей и других деталей штампа.
Упругие элементы обеспечивают величину усилия прижима или
выталкивания и величину перемещения прижимов и съемников.
Транспортно-грузовые элементы обеспечивают возможность подъема и
транспортировки штампа и отдельных его крупногабаритных деталей.
Крепежные детали служат для крепления деталей штампа между собой и
фиксации их взаимного положения.
3
Вспомогательные детали обеспечивают требуемую производительность
работы штампа, ускоряя и облегчая процессы загрузки и удаления заготовок в
штампе.
2. Последовательность проектирования штампов
Штампы проектируются всегда в закрытом положении т.е., в сомкнутом по
окончании операции. Процесс рационального проектирования штампов ведется от
изделия, которое необходимо получить в данном штампе. При этом следует
выполнить ряд этапов в рекомендуемой последовательности.
2.1. Этапы проектирования
1. Получение задания на проектирование.
В задании указаны наименование операции, для выполнения которой
необходимо спроектировать штамп, эскиз заготовки или полуфабриката, марка и
толщина материала изделия, оборудование, под которое проектируется штамп.
2. Ознакомление с техническими характеристиками указанного в задании
оборудования.
Ознакомится с размерами штампового пространства:
-закрытая высота (max, min, ее регулировка);
-размеры подштамповой плиты;
-размеры ползуна.
Место расположения и размеры крепежных пазов на ползуне и
подштамповой плите, диаметр отверстия в ползуне под хвостовик, наличие и
размеры провального отверстия в подштамповой плите.
3. Выбор закрытой высоты штампа.
Выбрать закрытую высоту в пределах ее регулировки. Нельзя назначать
крайние ее значения. Для пробивных и вырубных штампов закрытую высоту
следует назначать ближе к min значению, для формообразующих ближе к max
значению. На листе миллиметровки (будущий разрез штампа) очерчиваются
верхняя и нижняя границы штампа т.е. его высотные габариты.
4. Выбор уровня расположения заготовки.
В очерченных высотных габаритах выбирается уровень расположения
заготовки, вычерчивается заготовка (полуфабрикат) в том положении, в котором
будет находиться при окончании операции.
Для штампов разделительных операций ориентировочный уровень
расположения назначается немного выше середины закрытой высоты, для
формообразующих- несколько ниже. В последующем этот уровень может
корректироваться.
5. Выбор оптимального положения заготовки (полуфабриката).
От положения заготовки зависит схема штампа, направление удаления
отходов, удобство закладки и удаления заготовки в штампе.
4
6. Вычерчивание заготовки (полуфабриката) в разрезе и на плане низа.
На выбранном уровне вычерчивается заготовка или полуфабрикат в разрезе.
Направление разреза должно давать наиболее полное представление о конструкции
проектируемого штампа.
На отдельном листе миллиметровки вычерчивается заготовка (полуфабрикат)
в плане т.е. ее вид сверху.
В разрезе и на плане наносятся оси штампа. Положение осей должно
соответствовать центру давления штампа.
7. Прорисовка рабочих частей штампа.
В разрезе и на плане низа к заготовке:
- пририсовываются рабочие части;
- определяется применение того или иного типа;
- определяются их габаритные размеры, предварительные или окончательные;
- намечается размещение крепежных деталей.
8. Прорисовка фиксирующих элементов.
На плане низа прорисовываются фиксаторы или упоры, обеспечивающие
однозначное расположение заготовки в штампе. Тип фиксаторов и форма
расположения определяется формой заготовки, видом операции для которой
проектируется штамп.
В разрезе прорисовываются фиксаторы и детали для их крепления, если они
имеются.
9. Прорисовка рабочих частей на плане верха.
Вычерчиваются рабочие части верха в проекционной связи с рабочими
частями низа. Наносятся оси штампа.
10. Прорисовка прижимов, съемников, выталкивателей.
В разрезе и на планах низа и верха вычерчиваются ориентировочные габариты
названных деталей. Их высотные размеры определяются с учетом величины их
перемещения относительно рабочих частей.
11. Выбор и размещение упругих элементов (пружин) в прижимах,
съемниках, выталкивателях.
При выборе пружин необходимо обеспечить:
- требуемое усилие для съема или выталкивания заготовки;
- необходимый ход для съема или выталкивания;
- оптимальные габариты прижимов, съемников, выталкивателей.
12. Прорисовка деталей ограничения хода прижимов, съемников,
выталкивателей.
В зависимости от типа штампа, величины хода и от вида рабочих частей,
выбираются и вычерчиваются в разрезе и на планах верха и низа детали,
ограничивающие ход прижимов.
5
13. Прорисовка направляющих элементов.
На плане низа и верха намечается размещение направляющих элементов
(колонок и втулок, призм и планок). В разрезе и на плане вычерчиваются
направляющие элементы.
14. Прорисовка штамповых плит.
После вычерчивания направляющих элементов на планах низа и верха
проводятся линии ограничивающие верхнюю и нижнюю плиты штампа. Габариты
штамповых плит определяются с учетом возможности размещения крепежных
пазов.
15. Прорисовка крепежных пазов.
На плане низа и, если имеется возможность, на плане верха вычерчиваются
крепежные пазы. Их размещение должно соответствовать месторасположению Т-
образных пазов на столе (подштамповой плите) и ползуне пресса. Если на ползуне
пресса нет Т- образных пазов, то крепление верхней плиты штампа к ползуну
осуществляется при помощи хвостовика.
16. Прорисовка хвостовика в разрезе и на плане верха.
Выбор типа хвостовика зависит от конструкции штампа.
17. Прорисовка транспортных элементов.
На планах низа и верха определяются место размещения транспортных
элементов. Тип и размер их выбираются с учетом веса штампа. Вычерчиваются в
разрезе и на планах.
18. Образмеривание штампа.
На чертежах штампа наносятся размеры:
- габаритные (высотные и плановые);
- посадочные;
- справочные;
- межосевые;
- установочные, присоединительные.
6
I
. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
3. Проектирование рабочих частей
При проектировании рабочих частей необходимо определить возможность
применения одного из типов рабочих частей (пуансонов и матриц). Область
применения конкретного типа рабочих частей зависит от размеров и формы детали
или фрагментов детали, получаемых в проектируемом штампе.
3.1. Рабочие части разделительных штампов
К разделительным относятся штампы вырубные, обрезные, вырезные,
пробивные, отрезные, просечные.
При проектировании рабочих частей рекомендовано к применению несколько
основных типов пуансонов и матриц.
Тип I – пуансон с буртиком, запрессованный в держатель (Рис. 3.1). Пуансон
запрессовывается в держатель по цилиндрической посадочной поверхности
диаметром D n6 в отверстие держателя D H7. Пуансоны для пробивки круглых
отверстий регламентированы стандартом (ГОСТ 16621-80) [4]. Рекомендованная
область применения – пробивка круглых отверстий D 3…35 мм. Для размещения
данных пуансонов применяются стандартные держатели (ГОСТ 16652-80) [4].
Рис.3.2. Пуансон с крепеж-
ными полками, варианты
крепления пуансонов
Рис.3.1. Пуансон для пробивки
некруглых отверстий
7
Для пробивки не круглых отверстий посадочная поверхность пуансона может
выполняться цилиндрической, при условии вписывания в ее диаметр площади
рабочего торца пуансона т.е. пробиваемого отверстия, или призматической,
приближенной к форме пробиваемого отверстия. При выполнении посадочной
части цилиндрической, в пуансонах для пробивки некруглых отверстий на
буртиках срезаются лыски размером B n6 = D n6 вдоль длинных сторон рабочего
торца пуансона, а в держателе выполняется паз размером В Н7 для стопорения от
возможного проворота пуансона в отверстии держателя
При выполнении посадочной части призматической, отверстие в держателе
обрабатывается по форме посадочной части с отклонениями размеров по Н7 с
радиусами в углах отверстия. На пуансоне выполняются буртики только вдоль
длинных сторон [1, с.131].
При пробивке отверстий любой формы на наклонных плоскостях, пуансоны с
цилиндрической посадочной частью выполняются с лысками для исключения
проворота их в отверстии держателя, а рабочий торец пуансона выполняется
срезанным под углом наклона поверхности.
При пробивке отверстий сложного, фасонного контура или длинных пазов
пуансоны, с целью облегчения изготовления, могут выполнятся составными из
отдельных частей, в собранном виде запрессованные в отверстие держателя. При
этом каждая составная часть сборного пуансона выполняется с буртиками только с
одной или двух сторон посадочной части пуансона.
Рис.3.3. Пуансон с крепе
ж
-
ными отверстиями в теле
Рис.3.4. Секция
составного пуансона
Тип II – пуансоны с крепежными полками (Рис 3.2).
Применяются при
пробивке круглых отверстий диаметром d > 35 мм или фасонных отверстий
сопоставимых размеров. Пуансоны не регламентированы стандартом, высотные и
габаритные размеры определяются конструктивно. Размеры крепежных полок в
плане ограничиваются возможностью размещения минимального количества
8
крепежных отверстий (2 винта и 2 штифта) с учетом минимальных расстояний этих
отверстий от краев крепежных полок пуансона. [1, с. 171, 4.]
Расположение крепежных полок относительно стержня пуансона может быть
симметричным и односторонним (Рис.3.2) при близком расположении
пробиваемых отверстий.
Тип III – пуансоны цельные, с крепежными отверстиями в теле пуансона.
(Рис. 3.3) Применяются при пробивке круглых или фасонных отверстий, когда
размеры рабочего торца пуансона позволяют разместить необходимое количество
крепежных отверстий с учетом минимальных расстояний от краев пуансона.
Пуансоны не стандартизированы, высотные и габаритные размеры определяются
конструктивно в соответствии с формой и размерами пробиваемого отверстия.
Тип IV – секционные пуансоны. (Рис. 3.4) Применяются для пробивки
отверстий больших размеров, когда применение цельного пуансона экономически
не оправданно или осложняет его изготовление.
Пуансон состоит из отдельных частей – секций, с выполненными в них
крепежными отверстиями с учетом минимальных расстояний от краев секций.
Секции плотно пригнаны между собой стыковыми поверхностями и в сборе
образуют замкнутый рабочий контур. Размеры секций выбираются конструктивно,
(Рис. 3.4) в соответствии с правилами разбивки рабочего контура на секции и
соблюдении условия:
В ≥ (1,5 … 2) · Н
L ≤ 300 мм, где:
В – ширина секции,
Н – высота секции,
L – длина секции.
3.1.1. Правила разбивки рабочего контура. (рис. 3.5.)
1. Не проектировать секций Г-образной
формы.
2. Разделять криволинейные участки и
прямолинейные.
3. Радиусную часть контура выполнять на
отдельной секции.
4. Стыки всех секций направлены по
нормали (90°) к рабочему контуру.
5. Не выполнять по возможности стыки
секций в радиусной части рабочего
контура.
6. Участок контакта между соседними
секциями 0,3 В, но не менее 25 мм.
7. Узкие выступы или впадины рабочего
контура выполнять на отдельных вставках,
прикрепленных к основной секции.
Рис. 3.5. Секционный пуансон
8. Проектировать секции с учетом получения наименьших габаритных размеров
заготовок секций.
9. Стыки нижних и верхних секций не должны совпадать. [2. с.136]
9
3.1.2. Правила выполнения крепежных отверстий
1. Обязательно наличие не менее 2-х отверстий для винтов и 2-х для штифтов.
2. В крупных деталях количество отверстий для винтов увеличивается, а
штифтовых более 2-х не требуется.
3. Крепежные отверстия не выполняют в одну линию, они должны быть
разбросаны по всей площади детали равномерно.
4. Штифтовые отверстия размещают как можно дальше друг от друга по
диагонали.
5. Нормальная глубина завинчивания 1,5 – 2 диаметра винта.
6. Нормальная глубина внедрения штифта в детали 2 – 2,5 диаметра штифта.
7. Максимальная длина стержня винта не более 6 – 8 диаметров винта.
8. Глубина цековки (углубления) под головку винта не должна превышать длину
стержня винта.
3.1.3. Матрицы пробивных и вырубных штампов
В зависимости от размеров и формы пробиваемых отверстий или
вырубаемых деталей применяется несколько типов матриц.
Тип I - матрица с буртиками (фланцем) запрессовываемая в держатель.
По аналогии с пуансоном, матрица запрессовывается по цилиндрической
поверхности диаметром D n6 в отверстии держателя D H7. (Рис 3.6) Размеры
матриц регламентированы стандартом (ГОСТ 16639 - 80) [4]. Для запрессовки
матриц используются те же держатели, что и для пуансонов I-го типа.
Для пробивки некруглых
отверстий матрицы выполняются с
лысками в размер, равный
посадочному диаметру матрицы, с
отклонениями по квалитетам n6,m6.
Направление лысок - вдоль длинной
стороны рабочего отверстия матрицы.
Аналогичный способ фиксации от
проворота матриц данного типа
применяется и при пробивке
отверстий на наклонных
поверхностях. При этом в держателе
матрицы выполняется паз шириной
равной ширине лысок, и предельными
отклонениями по Н7.
Рис.3.6. Матрица с круглым
отверстием и буртиком,
запрессованная в держатель
Тип II – матрицы цилиндрические, запрессовываемые в секции сверху, со
стороны рабочей поверхности. Размеры матрицы регламентированы стандартом
(ГОСТ 16637-80) (Рис. 3.7) [4, стр.73]. Запрессовка осуществляется по
цилиндрической поверхности матрицы выполненной с отклонениями по n6.
При пробивке некруглых отверстий, матрицы данного типа стопорятся от
возможного проворота шпонкой. Для этого с одной стороны матрицы выполняется
лыска на неполную высоту матрицы, а в сопрягаемой с матрицей деталью
выполняется скругленный паз, в который запрессовывается шпонка по посадке
H7/n6. (Рис. 3.8)
Рекомендуемая область применения матриц I и II типов – пробивка отверстий
или вырубка деталей диаметром 3 – 35 мм.
10