Проектирование технологии изготовления цилиндрического стаканчика из сплава Л62

1.2 Роль компонентов и примесей [2]

Цинк(Zn). Влияние цинка на механические свойства латуней иллюстрируется на рис.2. с увеличением содержания цинка возрастают прочность и относительное удлинение. Такая закономерность необычна: как правило, увеличение прочности сопровождается уменьшением пластичности. Относительное удлинение достигает максимального значения при 30 - 32%Zn, а затем резко уменьшается, особенно когда появляется -фаза. Временное сопротивление разрыву возрастает до 45 - 47%Zn, но как только -фаза полностью сменяет -фазу, оно резко снижается.

Рисунок 2 Влияние цинка на механические свойства латуней

Введение в латуни каждого нового элемента (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует появлению и увеличению количества -фазы.

Железо(Fe). Железо практически нерастворимо в латунях и присутствует в них в свободном виде. Частицы железа увеличивают скорость образования центров при кристаллизации и рекристаллизации, а также тормозят последующий рост зерен и поэтому способствуют измельчению структуры. Уменьшение размеров зерна при легировании латуней железом является причиной повышения относительного удлинения латуней, содержащих железа. Железо в небольших количествах (до 0,1%) не оказывает заметного влияния на механические свойства латуней. Поэтому содержание его в латунях допускается до 0,1 - 0,2%.

Висмут(Bi). Примеси, нерастворимые в меди обычно отрицательно влияют на ее механические и технологические свойства. Растворимость висмута в меди ничтожна мала и не превышает 0,001%, поэтому выделения почти чистого висмута по границам зерен появляются при ничтожно малых его количествах. Висмут - хрупкий металл, и его прослойки по границам зерен приводят хладноломкости латуней. При температурах горячей прокатки прослойки по границам зерен плавятся. Связь между зернами нарушается и в местах наибольшего скопления висмута возникают трещины. Таким образом, висмут вызывает хладноломкость и горячеломкость латуней.

Сурьма(Sb). Аналог висмута - сурьма из-за заметной ее растворимости в меди оказывает значительно менее вредное влияние. Однако сурьма сильно уменьшает электро- и теплопроводность.

Свинец(Pb). Растворимость свинца в меди ничтожно мала, поэтому выделения свинца по границам зерен появляются при очень небольших его содержаниях. Свинец не приводит к хладноломкости, так как он пластичен, но из-за низкой точки плаления эвтектики вызывает горячеломкость. Вместе с тем свинец облегчает обработку резанием, так как делает стружку ломкой. Если хорошая обрабатываемость давлением при высоких температурах не является решающим фактором, то в сплавах меди допускают довольно большое содержание свинца.

Фосфор(P). Фосфор незначительно растворим в -фазе в твердом состоянии. При содержании свыше 0,05 - 0,06% фосфор выделяется в виде хрупко химического соединения с медью CuP (фосфид меди), повышая тердость и резко снижая пластичность латуней

1.3 Диаграмма состояния и механизм фазовых превращений [1]

Диаграмма состояния Cu-Zn представлена на рис.3

Рисунок 3 Диаграмма состояния Cu - Zn

Латунь типа Л62 с 40 % Zn принадлежит к области +-латуней (см. рис.3 сплав3).

Кристаллизация этой латуни, согласно диаграмме состояния, протекает в одну стадию, причем начинается и заканчивается образованием -кристаллов, т.е.

В состоянии однородного твердого раствора сплав находится приблизительно до температуры 750С, а затем при охлаждении происходит распад -фазы с выделением -кристаллов по следующей схеме:

(в скобках обозначено изменение состава фаз с понижением температуры). При 454С совершается переход

Одновременно с изменением состава фаз изменяется и количественное соотношение. С понижением температуры количество -кристаллов увеличивается, количество -кристаллов уменьшается.

При комнатной температуре соотношение между кристаллами - и -фаз определится соотношением отрезков z3 и l3, т.е. в структуре будут преобладать кристаллы -твердого раствора. Микроструктура сплава представлена на рис.4.

Рисунок 4 Микроструктура латуни Л62 (+-фаза), 100

Размер и форма -кристаллов зависят от скорости охлаждения. При большой скорости охлаждения эти кристаллы имеют вытянутую форму. При очень медленном охлаждении или при применении отжига зерна -твердого раствора принимают равноосную форму.

1.4 Режимы термической обработки

Высокий отжиг применяется главным образом для листовых металлов и заготовок, а также в качестве межоперационного отжига. Режим отжига приведен в табл.2

Таблица 2

Режим отжига для латуни Л62 [3]

Так как латунь относится к среднеупрочняемым металлам, то при правильной разработке технологического процесса латунь Л62 может практически применяться для вытяжки деталей простой формы без промежуточного отжига. В табл.3 показано количество операций вытяжки, выполняемых без промежуточного отжига при оптимальном значении коэффициентов вытяжки и правильном сочетании остальных факторов.

Таблица 4

Количество операций вытяжки, выполняемых без отжига [3]

Отрицательное свойство латуней - их склонность к самопроизвольному растрескиванию, которое происходит во влажной атмосфере при сохранении в металле после деформаций остаточных напряжений. Для устранения склонности к растрескиванию достаточно отжечь деформированные полуфабрикаты при температурах ниже температуры реклисталлизации. При таком отжиге эффективно снимаются остаточные напряжения первого рода и сохраняется высокая прочность, обусловленная наклепом. Для латуни Л62 достаточно отжига при 300С[2], чтобы сделать их нечувствительной к воздействию влажной атмосфере.

В табл.5 приведена температура низкого (рекристаллизационного) успешно применяемого на ряде заводов для снятия наклепа и восстановления пластичности после вытяжки.

Табл. 5

Температура низкого (рекристаллизационного) отжига [3]

1.5 Физико-механические и технологические свойства штампуемого материала

Физико-механические свойства латуни представлены в табл.6 и табл.7

Таблица 6

Типичные механические свойства в отожженном состоянии [4]

Таблица 7

Физические свойства (для среднего состава) [4]

Коррозионные свойства.

В нагартованном состоянии подвержена сезонному растрескиванию. Потеря веса под действием морской воды составляет 0,61 г/м² в сутки; под действием 10%-ного раствора серной кислоты 1,46 г/м² в сутки (для латуни в мягком состоянии)

Технологические данные.

Отлично обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Температура прокатки 750-850С. В отожженном состоянии латунь пластична, пригодна для холодной штамповки. Хорошо сваривается и паяется, хорошо обрабатывается резанием. Температура рекристаллизации 350-370С.

Применение.

Детали, изготовляемые штамповкой: трубопроводы, прокладки, шайбы, кольца, футорки, штифты, заклепки, контровка оплетки шлангов.

1.6 Состояние и сортамент поставки

Механические свойства латуни в зависимости от вида полуфабриката и состояния материала приведены в табл.8

Таблица 8

Механические свойства латуни Л62 по ГОСТ (не менее) [4]

2. Разработка технологического процесса

2.1 Конструктивно-технологический анализ детали

Деталь представляет собой цилиндрический стаканчик без фланца и отверстий, материал детали Л62. Деталь представлена на рис.5.

Рисунок 5 Изготовляемая деталь

Выделим операции изготовления детали:

1. Резка листа на полосы

2. Вырубка круглых заготовок из полосы

3. Вытяжка детали

4. Обрезка к номинальным размерам по высоте

Под технологичностью детали следует понимать такое сочетание основных элементов ее конструкции, которое обеспечивает наиболее простое изготовление в производстве и высокие качества в эксплуатации.

При конструировании штампуемых деталей штампуемых деталей необходимо учитывать технологические особенности различных штамповочных операций.

При изготовлении данной детали следует, следует учитывать следующие требования.

Требования, предъявляемые к деталям, получаемых путем вырубки:

§ Форма детали должна быть по возможности простой, без резких переходов, узких и длинных открытых прорезей и консольных участков. В нашем случае формы вырубаемой заготовки простая - круг.

§ Следует стремиться к тому, чтобы не назначать допусков повышенной точности, так как это удорожает стоимость штампа и приводит к неполному использованию его в эксплуатации.

Требования, предъявляемые к деталям, получаемых путем вытяжки:

§ Необходимо по возможности избегать весьма сложных и несимметричных форм вытягиваемых деталей, прибегая к ним лишь в случае явной конструктивной необходимости

§ Радиус сопряжения внутренних стенок с дном r для материалов толщиной от1 до 6 мм составляет от 2 до 10 мм. Эти значения могут быть уменьшены в случае необходимости до величины r(0,2 - 0,3)S, но только при введения дополнительной операции - формовки. Рекомендуемый радиус сопряжения дна и стенок при вытяжки цилиндрического стаканчика r2S. В нашем случае, r=4мм=2S.

§ При конструировании деталей, получаемых вытяжкой, следует стремиться к возможно меньшей высоте, с тем чтобы деталь можно было получить за одну-две операции. Установлено, что за одну операцию можно получить полое цилиндрическое изделие без фланца высотой H(0,5 - 0,7)d. В нашем случае деталь изготавливается вытяжкой в два перехода.

Деталь соответствует всем технологическим требованиям, таким образом, можем сделать вывод, что деталь является технологичной и не составит сложности при изготовлении.

2.2 Анализ напряженно-деформированного состояния и выявление “опасных” мест и сечений

Вытяжка [5].

В случае вытяжки с прижимом без утонения материала и с зазором, большим толщины заготовки, можно принять следующую схему напряженно-деформированного состояния (рис.6).

Рисунок 6 Схема напряженно-деформированного состояния отдельных участков заготовки при вытяжке ( - напряжения, - деформации)

а) Дно частично образованного плоского цилиндра находится в плоско-напряженном и объемно-напряженном состоянии. При этом так как деформация металла - двустороннее равномерное растяжение в плоскости дна и осевое сжатие составляют на первой операции всего 1-3%, то практически ими можно пренебречь.

При многооперационном процессе вытяжки уже после второй-третьей операции толщина дна уменьшается.

b) Цилиндрическую часть, находящуюся в зазоре между пуансоном и матрицей, можно считать находящейся в линейно-напряженном и плоско-деформированном состоянии.

с) У донного закругления изделия в металле возникают напряжения в виде двухосного растяжения и одноосного сжатия, приводящие к значительному растяжению и утонению стенок в этом месте. Вследствие этого поперечное сечение тела здесь является наименее прочным и наиболее опасным с точки зрения отрыва дна от стенок изделия. Это опасное сечение и ограничивает возможность максимального использования пластических свойств штампуемого металла. Обычно утонение составляет 10-18%, в некоторых случаях (при отрыве дна) это утонение достигает 30% и более.

d) Часть находящаяся на закруглении рабочих кромок матрицы, испытывает сложную деформацию, вызванную одновременным пространственным изгибом, наибольшим радиальном растяжением и незначительным тангенциальным сжатием.

е) Часть заготовки, находящаяся под прижимным кольцом, находится в объемно-напряженном и объемно-деформированном состоянии. Однако при достаточно сильном прижиме можно считать ₂=0. В плоскостях фланца заготовки возникают радиально-растягивающие ₁ и тангенциально-сжимающие ₃ напряжения, а в перпендикулярном к ней направлении - осевые сжимающие напряжения ₂, причем ввиду небольшой величины ₂ на практике ими часто пренебрегают.

Радиально-растягивающие напряжения ₁, вызываемые давлением пуансона у края заготовки, равны нулю; по мере удаления от края заготовки к центу матрицы они возрастают, достигая наибольшей величины на входной кромке матрицы.

Тангенциально-сжимающее напряжение ₃, наоборот, у наружного края имеет наибольшую величину, а по мере удаления от края заготовки значения их уменьшаются.

Под действием напряжений тангенциального сжатия ₃, фланец заготовки утолщается и упрочняется; при недостаточном прижиме и тонком материале вследствие потери устойчивости это приводит к образованию складок.

Вырубка [3].

Последовательность процесса вырубки показана на рис.7.

Рисунок 7 Последовательность процесса вырубки и поверхность среза

Процесс резания штампами состоит из трех стадий: упругой, пластической и скалывания.

В первой стадии происходит упругий изгиб металла с легким выдавливанием его в отверстие матрицы. При этом напряжения в металле не превосходят предела упругости.

В пластической стадии происходит вдавливание пуансона в металл и выдавливание его в отверстие матрицы.

Вдавливание вырубного пуансона происходит не по всей торцевой поверхности, а лишь по кольцевому пояску толщиной b. Такое же вдавливание наблюдается и со стороны матрицы.

В результате локализованного вдавливания пуансона и матрицы возникает круговой изгибающий момент, образованный силами резания, условно представленными на рис.7, I и II равнодействующими нормальных напряжений. Под действием кругового изгибающего момента заготовка получает пространственный изгиб, при котором с наружной стороны заготовки возникает напряженное состояние двухосного растяжения, а на внутренней стороне - двухосного сжатия.

Непосредственно под режущей кромкой пуансона создается напряженное состояния объемного сжатия, а над режущей кромкой матрицы - напряженное состояние с напряжениями радиального растяжения. Первое более благоприятно для пластического течения металла и способствует возникновению микротрещин в зоне резания.

К концу второй стадии напряжения вблизи режущих кромок достигают максимальной величины, соответствующей сопротивлению металла срезу.

В третьей стадии процесса вырубки у режущих кромок матрицы образуются скалывающие трещины (рис.7, III). После дальнейшего погружения пуансона и исчерпывания местной пластичности металла скалывающие трещины возникают и у режущих кромок пуансона (рис.7, IV, V).

Скалывающие трещины, направленные по линиям наибольших деформаций сдвига, быстро распространяются на внутренние слои металла и вызывают отделение вырезаемой детали. При дальнейшем движении пуансон проталкивает вырезанную деталь через рабочую шейку матрицы.

При нормальном зазоре z₁ поверхности сдвига, возникающие у режущих кромок пуансона, совпадают с поверхностями сдвига и трещинами, возникающими у режущих кромок матрицы, образуют общую криволинейную поверхность скалывания (рис.7, а).

При малом зазоре z₂ и большой толщине материала поверхности сдвига, идущие от кромок пуансона, не совпадают с поверхностями сдвига, возникающих у кромок матрицы. Поверхность получается сравнительно гладкой, лишь в нижней части образуется небольшой шероховатый скол.

2.3 Определение размеров и форм заготовок

Исходные размеры заготовок определяют из условия равенства площадей заготовки и детали. Для данного случая вытяжки заготовка имеет форму круга. Воспользуемся формулой для определения диаметра заготовки [3]:

,

мм.

Рассмотренная формула не отражает технологические особенности вытяжки и, в частности фактического утонения металла, в результате чего происходит увеличение поверхности заготовки. Действительный диаметр заготовки с учетом коэффициента увеличения поверхности =1,01 [3]:

мм

С учетом припуска по высоте на обрезку цилиндрических деталей без фланца, равного 2,5 [3], получим диаметр заготовки:

мм

2.4 Выбор вида и типа раскроя листового материала

Полосы будем нарезать на гильотинных ножницах. Вырубку круглых деталей можно производить в один, два и несколько рядов при параллельном и шахматном расположении их. Рассмотрим 3 варианта расположения деталей при вырубке, и для каждого варианта определим коэффициент раскроя.

1) Параллельное однорядное расположение круглых деталей при вырубке (рис.8).

Рисунок 8 Параллельное однорядное расположение круглых деталей при вырубке

Коэффициент раскроя для данного расположения деталей определяют по формуле[5]:

,

здесь D - диаметр вырубаемого кружка;

b - величина перемычки (для S=1мм b=1,2мм);

a - величина перемычки между вырубаемыми кружками (для S=1мм ф=1,2мм);

А - продольный шаг подачи материала, равный D+a;

B - ширина полосы.

.

2) Параллельное двухрядное расположение круглых деталей при вырубке (рис.9).

Коэффициент раскроя для данного расположения деталей определяется по формуле[5]:

,

.

Рисунок 9 Параллельное двухрядное расположение круглых деталей при вырубке

3) Шахматное двухрядное расположение круглых деталей при вырубке (рис.10).

Рисунок 10 Шахматное двухрядное расположение круглых деталей при вырубке

Коэффициент раскроя для данного расположения деталей определяется по формуле[5]:

,

здесь - угол прямоугольного треугольника со сторонами e,b,c; из построения =30.

Не смотря на то, что третий вариант раскроя является наиболее экономным, выберем первый вариант - параллельное однорядное расположение деталей, так как при двухрядной штамповке возрастает стоимость штампа, и круглые изделия диаметром свыше 150мм рекомендуют вырубать в один ряд, при меньших размерах выгоднее штамповать в несколько рядов.

Коэффициент раскроя не дает полного представления об общей величине полезного использования металла. Последняя определяется общим коэффициентом использования металла К_и.

Рассчитаем коэффициент использования металла для двух случаев: при расположении полосы на листе в поперечном и продольном направлении. На рис.11 представлены схемы раскроя листа с указанием всех необходимых размеров..

Введем обозначения:

с₁, с₂ и m₁, m₂ - отходы при раскрое по ширине и по длине листа;

В₁, В₂ - ширина листа без отхода соответственно с₁ и с₂;

L₁, L₂ - длина листа без отхода соответственно m₁ и m₂;

B_Л и L_Л - полная ширина и длина листа.

Ш Поперечный раскрой.

Количество деталей, получаемых из одной полосы, рассчитывается по формуле[5]:

,

.

Количество полос, получаемых из листа [5]:

,

.

Общее количество деталей, получаемых из листа [5]:

,

.

Коэффициент использования материала при поперечном раскрое листа определяется по формуле [5]:

,

.

Ш Продольный раскрой.

Количество деталей, получаемых из полосы [5]:

,

Количество полос из листа [5]:

,

Общее количество деталей, получаемых из листа [5]:

,

.

Коэффициент использования материала при продольном раскрое листа определяется по формуле [5]:

.

Таким образом, при размерах листа 20001000мм при поперечном и продольном раскрое листа получаем одинаковый коэффициент использования металла, учитывая, что при продольном раскрое есть большая возможность рационального использования концевых отходов листов, выберем продольное расположение полосы на листе.

Рисунок 11 Схема поперечного и продольного раскроя листа

Определим номинальную ширину полосы, исходя из условия сохранения минимально необходимой боковой перемычки b при различных способах подачи и допусках по ширине полос, нарезанных на ножницах. Так как толщина заготовки больше 0,3 мм, то следует применять боковой прижим.

На рис.12 изображена схема к подсчету номинальной ширины полосы для штамповки с боковым прижимом.

Рисунок 12 Схема для подсчета номинальной ширины полосы для штамповки с боковым прижимом [3]

B - номинальная ширина полосы;

A - просвет между направляющими;

D - размер вырезаемой детали;

b - наименьшая величина боковой перемычки;

z - гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной ширины полосы;

z=1,5 при B100мм и однорядном раскрое материала;

_Ш - односторонний (минусовый) допуск на ширину полосы;

_Ш=(-0,8) при B100мм, S=1мм.

Рассчитаем номинальную ширину полосы и просвет между направляющими [5]:

;

;

мм

мм

2.5 Установление количества и последовательности операций

Для тонких материалов (S1,5мм) диаметр и высоту считают по наружному диаметру и внутренней высоте, либо по внутреннему диаметру и наружной высоте; для более толстых материалов - определяют по среднему диаметру. Так как S=1мм, то будем рассчитывать по наружному диаметру и внутренней высоте.

Сформулируем задачу: необходимо рассчитать количество операций и размеры переходов для вытяжки цилиндрического стаканчика из латуни Л62 наружным диаметром 84мм, внутренней высотой 79мм из заготовки диаметром 186мм.

Находим относительную толщину заготовки [5]:

По табл. [5] для относительной толщины 0,54% определяем коэффициенты вытяжки по переходам:

m₁=0,55-0,58

m₂=0,78-0,79

Определим диаметры переходов по наружному диаметру, приняв m₁=0,57, m₂=0,79:

Коэффициент последней вытяжки составит [5]:

Рассчитаем пооперационную высоту по формуле [5]:

Таким образом, для получения детали проводим вытяжку в два перехода с коэффициентами вытяжки m₁=0,570, m₂=0,792. На рис.13 представлена схема получения цилиндрического стаканчика.

Рисунок 13 Схема получения цилиндрического стаканчика

2.6 Определение усилия и работы

Рассчитаем усилие вытяжки цилиндрического стаканчика для первого и второго перехода [3]:

,

,

d₁,d₂ - диаметр цилиндрической детали на первой и второй операциях, считая по средней линии,

S - толщина детали,

k₁, k₂ - коэффициенты, находимые по таблицам (для относительной толщины заготовки 0,54%, относительного диаметра 186 при коэффициенте первой вытяжки m₁=0,57 k₁=0,82, для относительной толщины заготовки 0,54%, относительной толщины наибольшей первой вытяжки (S/d₁)100=0,95 при коэффициенте второй вытяжки m₂=0,792 k₂=0,76),

,

.

Усилие прижима для вытяжки детали любой формы [3]:

.

Расчетное усилие прижима для первой вытяжки и второй находятся по формулам[3]:

,

,

F - площадь заготовки под прижимом,мм²;

q - давление прижима, кгс/мм²(среднее давление прижима для латуни составляет 0,1-0,2 кгс/мм²);

d₁, d₂ - диаметры вытяжки на первой и второй операциях, мм;

r_М - радиус закругления вытяжной кромки матрицы, мм.

,

.

Расчетное усилие процесса среза штампами с параллельными режущими кромками определяется по формуле [5]:

,

где _СР - сопротивление срезу с учетом отношения S/D и величины зазора, в нашем случае для средних деталей (d50S) _СР=0,7_В.

Полное усилие вырубки обычно учитывает поправку на неоднородность материала и затупление режущих кромок введением поправочного коэффициента k=1,2.

Для вырубки круга усилие среза рассчитывается по формуле:

.

Усилие, необходимое для снятия полосы с пуансона, определяется по формуле[3]:

,

P_ВЫР - полное усилие вырубки, кгс;

k_СН=0,06 - 0,08 - коэффициент, определяемый в зависимости от типа штампа и толщины материала,

.

Суммарное усилие:

Для определения работы вытяжки следует исходить не из наибольшего усилия, а из средней величины (коэффициент С составляет от 0,6 до 0,8):

,

,

,

Работа вытяжки определяется по формуле:

,

Работа резания при вырубке определяется по формуле [3]:

,

P_ВЫР - полное усилие вырубки, кгс;

x - коэффициент, зависящий от рода и толщины материала (для латуни Л62 при S=1мм x=0,7)

Суммарная работа:

2.7 Выбор прессового оборудования

При выборе пресса исходят из следующих соображений:

1. Тип пресса и величина хода ползуна должны соответствовать технологической операции;

2. Номинальное усилие пресса должно быть больше усилия, требуемого для штамповки;

3. Мощность пресса должна быть достаточной для выполнения работы, необходимой для данной операции;

4. Пресс должен обладать достаточной жесткостью (малой упругой деформацией), а для разделительных операций - также повышенной точностью направляющих;

5. Закрытая высота пресса должна соответствовать или быть больше закрытой высоты штампа;

6. Габаритные размеры стола и ползуна пресса должны давать возможность установки и закрепления штампов и подачу заготовок, а отверстие в столе - позволять свободное проваливание штампуемых деталей;

7. Число ходов пресса должно обеспечивать достаточно высокую производительность штамповки;

8. В зависимости от рода работы должно быть предусмотрено наличие специальных устройств и приспособлений (буфера, выталкиватели, механизмы подачи и т.п.);

9. Удобство и безопасность обслуживания пресса должны соответсвовать требования безопасности;

В нашем технологическом процессе используем однокривошипный открытый пресс простого действия КД2126Е. Его основные технические требования представлены в табл.9.[6]

Таблица 9

Основные технологические требования пресса КД2126Е

Назначение и область применения пресса КД2126Е [7]:

для выполнения операций холодной штамповки: разрезки, пробивки, проколки, надрезки, обрезки, гибки, скручивания, закатки, вытяжки, отбортовки и других из ленточного, листового и полосового металла.

3. Конструкция и расчет оснастки

3.1 Выбор типа штампа [5]

Конструкция штампа оценивается с точки зрения работоспособности, технологичности изготовления, а также возможности сборки и ремонта.

В нашем случае выбираем комбинированный штамп для одновременной вырезки заготовки и вытяжки стаканчика. Штамп предназначен для кривошипного пресса простого действия.

Вытяжная матрица является здесь одновременно и вырубным пуансоном. В нижней части штампа кроме обычного вытяжного пуансона и прижимного кольца, перемещающегося от буферного или пневматического устройства при помощи стержней, помещается вырубная матрица, закрепленная к нижней плите. Полоса кладется на поверхность матрицы и подводится по двум направляющим шпилькам до упоров. При опускании верхней части штампа пуансон (матрица) вначале производит вырубку заготовки, после чего прижимает ее к кольцу, а затем, по мере дальнейшего углубления пуансона, заготовка постепенно вытягивается из-под кольца и плотно облегая вытяжной пуансон, принимает форму изделия. При обратном ходе ползуна кольцо снимает с пуансона отштампованную деталь. Если деталь остается в матрице, то в конце обратного хода ползуна деталь выбрасывается вниз выталкивателем, действующим от пресса через стержень. С пуансона полоса снимается съемником, работающим от пружин, размещенных в углублениях верхней плиты.

3.2 Материалы для деталей штампов [3]

Рабочие детали штампов (пуансоны и матрицы) подвергаются ударной нагрузке с сильной концентрацией напряжений на рабочих кромках или на рабочей поверхности. Поэтому к материалу пуансонов и матриц предъявляются требования высокой или повышенной твердости и износоустойчивости при наличии достаточной вязкости.

В нашем случае рекомендуют применять высокохромистые стали. Они обладают высокой прокаливаемостью и закаливаемостью, что позволяет использовать их для штампов больших сечений и применить закалку с умеренным охлаждением, что уменьшает деформацию изделия. Это такие стали, как Х12, Х12Ф1 с азотированием поверхности при твердости наружного слоя HRC 68-69 и твердости закаленного подслоя HRC 58. Стали этой группы подвергаются закалке с нагревом до высоких температур (Х12 - 1020-1090C, Х12Ф1 - 1070-1090C) и низкому отпуску (150-170C). Твердость HRC 61-63.

Высокохромистые стали хорошо закаливаются при охлаждении на воздухе, однако вследствие высокой температуры нагрева происходит значительное обезуглероживание поверхности.

Наряду с достоинствами высокохромистые стали обладают некоторыми недостатками:

1. повышенной карбидной неоднородностью, являющейся зачастую причиной выкрашивания поверхностей и рабочих кромок.

2. необходимостью повышенной температуры закалки (1020-1090C) и высокой чувствительностью к возможным колебаниям температур закалки.

В табл.10 даны марки сталей для изготовления других деталей штампов.

Таблица 10

Марки материалов и сталей, применяемых для изготовления деталей штампов

3.3 Определение зазоров между матрицей и пуансоном

Диаметральный зазор между вырубной матрицей и пуансоном-матрицей составляет z=0,06мм (для толщины материала 1мм).

Для первой операции вытяжки значение одностороннего зазора между вытяжным пуансоном и матрицей-пуансоном составляет z=S+a=1+0,15 мм (здесь а - значение прибавки). Для второй вытяжки z=1 мм.

3.4 Исполнительные размеры рабочего инструмента пуансона и матрицы

Наиболее точного изготовления требуют рабочие детали штампов - пуансоны и матрицы. Допуски на изготовление рабочих частей пуансонов и матриц тесно связаны с величиной технологического зазора между ними, так как допуски увеличивают размер зазора. Независимо от этого допуски на изготовление находятся в зависимости от номинальных размеров рабочих частей.

Исполнительные размеры:

Вырубная матрица D=186^+0,06

Вытяжной пуансон D=(106,02-2*1,15)_-0,06=103,72_-0,06

Вытяжная матрица - вырубной пуансон Dвнеш=106,02^+0,09

Dвнутр=(186-0,06)_-0,015=185,94_-0,015

3.5 Смазка при вытяжке

Назначения смазки при вытяжки заключается в уменьшении трения между материалом и инструментом, снижении напряжения в металле и предохранении штампов и изделий от налипания, задиров и царапин.

Смазка должна обладать следующими свойствами:

1) создавать прочную незасыхающую пленку, способную выдерживать значительные давления;

2) давать хорошее прилипание и равномерное распределение смазывающего слоя по поверхности;

3) легко удаляться с поверхности деталей;

4) не портить механически и химически поверхность инструмента и деталей;

5) быть химически стойкой и безвредной.

Для вытяжки латуни рекомендуются следующие смазочные материалы:

Ш сурепное масло

Ш мыльно-масляная эмульсия (смесь масла с крепким мыльным раствором)

Удаление смазки с отштампованных деталей производится одним из следующих способов:

1) горячим обезжириванием в щелочных ваннах;

2) электролитическим обезжириванием;

3) растворением жиров бензином или трихлорэтиленом

4) ультразвуковой очисткой

4. Мероприятия по технике безопасности [5]