Способ изготовления сопрягаемых деталей разделительных штампов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(5) В 23 Н 9/ ИЙ ПО ОП Н АВ АНИЕ ИЗОБРЕТЕ том, в качепуансон, аварительноверхность звспомогател абочем конце преда е ническ ормирую счет п ки пуансо ны о т л и то, с целью ампов за сч и пласт с я тем,ойкости ш ающ овышенит чности сопряже еличен рицы с пуансоном, прошивку пуансоном вспомогательной пластины ведут на всю высоту пуансона, образуя при этом эродированный слой на его боковой поверхности, а формообразование матрицы ведут до достижения конечного размера верхней кромки, после чего осуществляют доводку матрицы и пуансона путем их взаимной притиркистранения конусности рабочегока матрицы,до у пояс УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ607277 25-08(71) Физико-технический институтАН Белорусской ССР и Борисовскийзавод автотракторного электрооборудования им. 60-летия Великого Октября(56) 1. Авторское свидетельство СССРИ 568522, кл. В 23 Р 1/00, 1976.(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОПРЯГАЕИЪ 1 Х ДЕТАЛЕЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЪХ ШТАМПОВ, .при котором осуществляют элект. -роэрезионную обработку рабочегопояска матрицы электродом-инструменС.,г,.) к М 31 ю ф А".",р,м тве которого исполь11,3 б 13.те 3 и Относится к обхасти.к трО 1 и 3 ич еских и электрох имичес - кик методое обработки и может быть использовано при электроэрозионной брдботке сопрягаемых деталеи разделительных штампов.Известен способ изготовления сопрягаемых деталей разделительных штампов, согласно которому осуществляют электроэрозионную обработку ра бочего пояска матрицы электродом- инструментом, в качестве которого используют пуансон, на конце которого предварительно формируют коническую поверхность за счет прошивки 15 пуансоном вспомогательной пластины 1 .К недостаткам известного способа относятся низкая стоимость пуансона и значительная шероховатость сопрягдемых поверхностей, а также ндличис конусности рабочего пояска матрицы.Пелью изобретения является повышение стойкости штампов за счет увеличения точности сопряжения матри-цы с.пуансоном.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления сопрягаемых деталей разделительных штампов, при котором осуществляют электроэрозионную обработку рабочего пояска матрицы электродом-инструментом, в качестве которого используют пуансон, а на его рабочем конце предварительно формируют коническую35 поверхность за счет прошивки пуансоном вспомогательной пластины, прошивку пуансоном вспомогательной пластины ведут на нсю высоту пуансона, образуя при этом эродированный слой40 на его боковой поверхности, а формообразование матрицы ведут до достижения конечного размера верхней кромки после чего осуществляют доводкуУматрицы и пуансона путем их взаимной45 притирки до устранения конусности рабочего пояска матрицы.При этом значение угла конусности проГ 3 иля рабочего пояска устанавливают иэ условия сохранения основной50 части объема белого слоя и определяют из выражения1. А=4 13(1) где 1,1 - наибольшая толщина упрсчненного белого слоя, распо%5ложенного на, боковой поверхности рабочего пояска мдтрицы,ы от; 13;163. О н 1 яскд мдт 1)Ц 1,Нд фи, 1 Нзоб 13 лжено изготО 3 ПР -ние конической поверх 3 ост На концепудцсоцд нспмогдтельцой пластиной,нд фиг, 2 - формообразование цилиндрического участка пуансона и создание упрочненной боковой поверхности,нд фиг. 3 - формообразонацие конического профиля рабочего пояска матрицыконическим участком пуансона, нафиг. 4 - окончательное формообразование рабочего пояска матрицы коническим участком пуансона методом притирки, нд фиг. 5 - доводка методомпритирки боковой поверхности пуансона по рабочему-пояску матрицы, ндфиг. 6 - представлена экспериментальная зависимость, определяющаясвязь размеров зерен микропорошкас величиной бокового одностороннегозазора н сопряжении, на фиг, 7вид рабочих элементов разделительного штампа в сборе, на фиг. 8 - расчетная схема, на Лиг, 9. - белыйслойнд поверхности детали послеэлектроэрозионной обработки, нафиг. 1 О - изготовление методомэлектроэрозионной обработки (ЭЭО)вспомогательной пластины.ПуансОн 1, например из сталиХ 12 М, изготавливают механической обработкой. После термообработки онприобретает твердостЬ НКС 56-б 8. Затем шлифованием изготавливают профиль пуансона, размер которого больше окончательного размера верхнейчасти пуансона 3 на 0,2 мм (насторону),Изготовленный пуансон 1 устанавливают на подвижной плите орбитальной голонки, закрепленной н шпинделе электроэрозионного станка, например, фирмы АЖИ. На столе станка устанавливают вспомогательную пластину 2 с предварительно выполненным отверстием, используемым для прокачки рабочей жидкости. Используя стальной пуансон 1 в качестве электрода, изготавливают в медной вспомогательной пластине 2 электроэрозионным методом сквозное отверстие с профилем, эквидистантным профилю пуансона 1 (фиг.10). Толщину вспомогательной пластины 2 выбирают равной 5 мм.В качестве обрабатывающего электрода используют медный или графитовый электрод толщиной 5 мм, располо20 из выражения где А 3 11461женный на торцовой поверхности пуансона 1 и выполненный совместно сним (фиг,10). При этом полярностьподключения электрода и режимыобработки устанавливают из условия его минимального износа. Затемпуансон 1 подачей шпинделя станкавверх извлекают из сформированногоотверстия в пластине и удаляют,электрод с торцовой поверхности пуансона. Затем вспомогательную пластину 2 используют в качестве электрода для формообразования конического участка 3 на конце пуансона,обработку которого осуществляют сиспользованием орбитального движения. Величину амплитуды орбитального движения уменьшают пропорционально величине подачи. При этомвектор скорости подачи пуансонарасположен под углом, равным величине угла конического участка пуансона (фиг.1). Практически процессможет быть реализован на станкеАСТЕТКОЯ.25Начальное значение амплитудыорбитального движения устанавливаютв зависимости от заданной величиныугла конического участка пуансонаи численного значения одностороннего межэлектродного зазора, образованного при обработке вспомогатель- .ной пластины 2- начальное значение амплитуды орбитального движения,- высота коническогоучастка пуансона, которая задается равной40удвоенной высоте рабочего пояска матрицы(фиг.2),- величина угла коническойповерхности пуансона,454 4 - величина одностороннихмежэлектродных зазоров,образованных при ЗЗОвспомогательной пластины 2 (= 0,1 мм) ипуансона ( да = 0,05 мм)соответственно. Полярность подключения и режим обработки пуансона устанавливают из 55 условия минимального износа медной пластины. После изготовления конической поверхности вспомогательной плас. 6 4тины 2 изготавливают профиль пуансона, При этом на его боковых стенках по всей высоте пуансона образуют упрочненную поверхность толщиной 60-70 мкм, твердость которой соответствует 1200-1300 кг/мм . Обработку пуансона осуществляют с использованием орбитального движения, так как ранее Формообразование вспомогательной пластины 2 осуществлялось этим пуансоном или электродом, равным размеру пуансона. Поэтому при расчете значения амплитуды орбитального движения необходимо учитывать различие размеров вспомогательной пластины 2 и окончательного размера верхней нерабочей части 4 пуансона (Фиг.7), величину межэлектродного зазора для данного режима обработки и значение припуска на пуансоне под ЭЗО равного 0,2 мм на сторону. С учетом этого значения амплитуды орбитального движения можно определить где Вйп, - поперечный размер вспомогательной пластиныи окончательный размер нерабочей части 4пуансона,с, - величина межэлектродУного зазора, образующегося на применяемомпри обработке пуансонаэлектрическом режиме.Изготовбенный пунасон 1 устанав- ливают на верхней плите 5 приспособления (фиг.3), на нижней плите 6 - матрицу 7 штампа. Коническим участком 3 пуансона методом ЭЭО с рабочего пояска матрицы удаляют основной объем материала детали (фиг.3). Фор-. мообразования конического профиля 8 рабочего пояска ведут до получения конечного размера верхней кромки, образованной пересечением его образующей поверхности с верхней плоскостью матрицы, расположенной перпендикулярно ее оси. Момент достижения верхней кромки рабочего пояска матрицы конической поверхностью пуансона фиксируют по показанию индикатора, имеющегося в комплекте станка, контролирующего величину перемещения шпинделя от начала обработки. Поскольку высота , конического участка пуансона заданаи соответствует удвоенной высоте рабочего пояска матрицы, а значение угла конусности определяется из вы,ражения (1), максимальную глубину подачи пуансона (шпинделя) от нача ла обработки верхней плоскости матрицы определяют из выражения10где 5 - высота рабочего пояска матрицы,А- значение угла конусности,ц- величина межэлектродного зазора применяемого электрического режима на заключительном этапе ЭЭО конического профиля рабочего пояскаматрицыЗаключительный этап ЭЭО осуществляют с повышенной величиной рабочеготока в течение 30-60 с. Это позволяет с использованием гератора серииШГИ при обработке матрицы в индустриальном масле сформировать на коническом профиле 8 рабочего пояскабелый слой заданной толщины 1Окончательное формообразованиерабочего пояска матрицы осуществляютпутем притирки его конического припуска по конической поверхности пуансона. Притирку осуществляют накривошипном прессе усилием 40 тмод. КД 2326 Е. Притиром в данномслучае является пуансон 1. Роль конического участка 3 пуансона в интенсификации пресса удаления припуска под притирку с рабочего пояска матрицы чрезвычайно высока, Связано это с тем, что процесс микрорезания происходит по всей площадиконического профиля 8 с определенной нагрузкой и интенсивность съемавозрастает в сотни раз но сравнениюнапример, с притиркой пуансОном, у 45которого коническая часть отсутствует.Удаление конического припуска с рабочего пояска матрицы методом при 50 тирки осуществляют следующим образом. Под действием силы Р 200400 кг/мм, прикладываемой вдоль оси пуансона, абразивные зерна вдавливают в коническую поверхность рабочего пояска. В результате продольного перемещения пуансона происходит микро- резание металла. Окончательную притирку рабочего пояска матрицы производят эродированным участком 9 пуансона, расположенным выше конического участка 3. При этом осуществляют взаимную притирку эродированного рабочего участка 10 пуансона по почти сформированному рабочему пояску матрицы, Это обеспечивает высокую точность зазора в сопряжении пуансон-матрица. Время удаления припуска под притирку величиной 0,1-0,2 мм на сторону соответствует времени ЭЭО на чистовом режиме. Притирку пуансона 1 можно осуществить на всю его высоту. Однако в большинстве случаев такой необходимости нет, так как боковая поверхность не рабочей части 4 пуансона после ЭЭО имеет шероховатость 1 а 3- 4,0 мкм. Минимальную высоту притираемого цилиндрического участка пуансона устанавливают с учетом абразивного износа нижней цилиндрической поверхности пуансона и минимальной высоты рабочего участка 10 пуансона. Величину износа нижней цилиндрической поверхности пуансона устанавливают экспериментально, Высота изношенного участка не превышает высоту рабочего пояска матрицы. Минимальную высоту рабочего участка 10 пуансона устанавливают равной высоте рабочего пояска матрицы 7, Следовательно, высота притнраемого цилиндрического участка пуансона соответствует удвоенной высоте рабочего пояска матрицы.После притирания пуансона 1 по матрице 7 изношенную часть пуансона высотой, равной высоте рабочего пояска матрицы, удаляют вместе с коническим участком 3 пуансона (фиг.5),После окончательного изготовления рабочего пояска матрицы и рабочего участка 10 пуансона как минимум половина объема белого слоя 11 остается на их боковых поверхностях (фиг.7), которые имеют повышенную микротвердость, соответствующую 1200-1300 кг/мм (НКС 68). Это обеспечивает повышенную стойкость как матрицы, так и пуансона.Зазор между пуансоном и матрицей штампа зависит главным образом от зернистости абразива в пасте.Результаты экспериментальных исследований связи размеров абразивных зерен в пасте с величиной бокового одностороннего зазора пред; ставлены на фиг. 6. Связь окончательного размера рабочего пояска матрицы с сопрягаемым размером пуансона может быть определена из выражения где Э, Й - поперечный размерматрицы и пунасона, 1 Оо - односторонний штамповый зазор, о = 1,51,8 В, где В - размерабразивного зерна вНасте. 15Большим преимуществом метода притирки как заключительной операции предложенного способа является низкая шероховатость поверхности (Ва 0,04-0,32 мкм) и высокая точ ность изготовления сопрягаемых деталей. При использовании абразива с зернистостью 20 мкм (паста У 20/14) шероховатость поверхности рабочего пояска матрицы и пуансона соответст вует Ко 0,32 мкм. При этом достигаемая точность сопряжения соответствует шестому квалитету СТ СЭН 144-75.П р и м е р, Необходимо изготовить штамп с зазором в сопряжении 30 0,03 мм на сторону. Высота рабочего пояска матрицы соответствует 5 мм. Материал матрицы - сталь Х 12 И. Толщина белого. слоя, который необходимо сформировать на конической поЭ 5 верхности рабочего пояска матрицы соответствует 0,4 мм. С учетом толщины белого слоя иэ выражения (1) определяем максимальный угол конической поверхности пуансона (фиг.8) 111 с(, == . = 0,3 чм ( 4.ляг -430,Иеханической обработкой изготавливают пуансон из стали Х 12 И. После термообработки он приобретает твердость НКС 56-68. Затем шлифованием изготавливают профиль пуансона, раз-. мер которого устанавливается больше окоичательного размера верхней части пуансона на 0,2 мм на сторону 5 Изготовленный пуансон устанавливают на подзижной плите орбитальной головкн, закрепленной в шпинделеэлектроэрозиоыного станка, На столестанка устанавливается вспомогатель" 55 иая пластина 2 с предварительно выполненным отверстием для прокачкирабочей жидкости. Пуансоном или медным (графитовым) электродом, выполненным совместно с пуансоном и расположенным на его торцовой поверхности, электроэрозионным методом изготавливают сквозное отверстие с профилем, эквидистантным профилю пуансона. Из условия минимального износа электрода обработку вспомогательной пластины ведут с использованием импульсов гребенчатой формы. При этом к электроду подключается (+) генератора импульсов модели ШГИ 63-440.Затем пуансон подачей шпинделя станка вверх извлекают из сформированного отверстия в пластине 2 и удаляют с его торцовой поверхности электрод. Вспомогательную пластину используют затем в качестве электрода для Формообразования конического участка на конце пуансона, осуществляемого с использованием орбитального движения, амплитуду которого в процессе обработки уменьшают пропорционально подачи так, чтобы вектор скорости подачи пуансона располагался под углом, равным величине угла конического участка пуансона. Изменение амплитуды орбитального движения по заданному закону обеспечивается на станке АС 1 ЕТНРМ с программным управлением.Начальное значение амплитуды орбитального движения определяют из выражения (2)А= Н Сдам-+ (4 - 2)- 10. 0,08 + (0,1 - 0,05)== 0,85 мм.Конечную величину амплитуды орбитального движения, при которой прекращается формообразование конического участка пуансона, определяют из выражения (3)0 а - Опл А 2 2 50,2 - 49,6 2= 0,3 - 0,05 = 0,25 мм После изготовления конической поверхности пуансона изготавливают вспомогательной пластиной 2 цилиндрический участок пуансона. Амплитуда орбитального движения остается постоянной, величина которой соответствует 0,25 мм. При этом на боковых9 11 стенках по всей высоте пуансона образуется упрочненная поверхность толщиной 60-70 мкм с шероховатостью Ка 3,0-4,0 мкм, твердость которой соответствует 1200-1300 кг/мм .Затем вспомогательную пластину удаляют и на ее место устанавливают матрицу 7 штампа, Конусообразным концом пуансона методом ЭЭО с рабочего пояска матрицы удаляют основной объем припуска под обработку. По достижении верхней кромки рабочего пояска матрицы конической поверхностью пуансона ЭЭО прекращают. Момент достижения верхней кромки рабочего пояска матрицы конической поверхностью пуансона Фиксируют но показанию индикатора, контролирующего величину перемещения шпинделя станка от начала ЭЭО,Поскольку высота конического1участка пуансона задана и соответствует 2 й1 О мм, а значение угла конусности определено из выражения (1) и соответствует 4 30 ", максимальное перемещение шпинделя (пуансона) от начала обработки верхней плоскости матрицы определяется из выражения (4)Нпш; = 2 Ь -с з 1 пЗ 0,3 0 -- 5,70. ммПри этом заключительный этап ЭЭО осуществляют с повышенной величиной рабочего тока в.течение 30-60 с (Эр 50 А,1 кГц, с 0,3 мм). Это позволит с использованием генераторов серии ШГИ при обработке в ин 46156 10 дустриальном масле создать на конической поверхности матрицы белыйслой толщиной 0,4-0,5 мм.Окончательное формообразование 5 рабочего пояска матрицы осуществляют путем притирки его коническогопрофиля 8 по коническому участку 3пуансона. Притирку осуществляют накривошипном прессе усилием 40 т.Для получения требуемого зазора всопряжении пуансон-матрица используют пасту В 20/ 14 с зернистостью20 мкм.Окончательную притирку рабочего 15 пояска матрицы производят эродированным участком пуансона, расположенным на 5 мм выше конического участка 3, При этом осуществляют взаимную притирку эродированного участка 20 пуансона по почти сФормированномурабочему пояску матрицы. Это позволяет обеспечить высокую точностьзазора в сопряжении пуансон-матрица.Конусностьна рабочем пояске матрицы 25 отсутствует. Шероховатость боковыхповерхностей пуансона и матрицы после притирки соответствует 3 а 0,30 мкмВремя удаления конического профиля8 притирок, 23 мин.30 После этого отрезают коническуюповерхность пуансона и в связи с из-,носом часть его цилиндрической поверхности, длина которой равна высоте рабочего пояска матрицы, Затемрабочие элементы поступают на сборку штампа.Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить стойкостьштампов за счет увеличения точностисопряжения матрицы с пуансоном.4656 О етавитель Г.Ган кРеД Ж.Дубинчак Редакт тилло каз 1268/1 86ого комитета ССий и открытийущская наб., д. 4 ПодпнснР ППП "Патент", г. Узтород, ул. Проектная нл 1 Тирак ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет13035, Москва, Ж, Ра рг Корректор М.Ророан