Способ изготовления сопрягаемых деталей разделительных штампов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОПРЯ . ГАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ , при котором осуществляют электроэрозионную обработку рабочего пояска матрицы электродом-инструмен/ .ГГ ,. .- f том, в качестве которого испольэуют пуансон, а на его рабочем конце предварительно формируют коническую поверхность за счет прошивки пуансоном вспомогательной пластины, отличающийся тем, что, с целью повьпиения стойкости штампов за счет увеличения точности сопряжения матрицы 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 притирки (О до устранения конусности рабочего пояска матрицы .

156 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19у ((1) 4(() В ° 23 Н 9/12 фр,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В фд 1у у „, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3607277/25-08 (22) 23.06.83 (46) 23.03.85. Бюл. 11 11 (72) Н.Д.Бусел, Г.Я.Зархин, Л.В.Захаревич, E.P.Ñàìöåâè÷, С.Н.Терехов, В.И.Волковский и Е.П.Ржановский (71) Физико-технический институт

АН Белорусской ССР и Борисовский завод автотракторного электрооборудования им. 60-летия Великого Октября (53) 621.9.048.4.06 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ((568522, кл. В 23 P 1/00, 1976. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОПРЯ. ГАЕИЪ1Х ДЕТАЛЕЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЪ|Х ШТАМПОВ, .при котором осуществляют электроэрезионную обработку рабочего пояска матрицы электродом-инструментом, в качестве которого используют пуансон, а на его рабочем конце предварительно формируют коническую поверхность за счет прошивки пуансоном вспомогательной пластины, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости штампов за счет ув елич ен ия то чно стй с о пряжения матрицы 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 притирки до устранения конусности рабочего пояска матрицы.

l 14г) 1 56

Пзгбр«теHfi относится к области i .r òðîôrtзнческих и электрохимическик методов обработки и может быть использовано при электроэрозионной обработке сопрягаемых деталей разделительных штампов.

Известен способ изготовления сопрягаемых деталей разделительных штампов, согласно которому осуществляют электроэрозионную обработку ра- 10 бочего пояска матрицы электродоминструментом, 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 сопрягаемых поверхностей, а также наличие конусности рабочего пояска матрицы.

Целью 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, нри котором осуществляют электроэрозионную обработку рабочего пояска матрицы электродом-инструментом, в качестве которого используют пуансон, а на его рабочем конце предварительно формируют коническую

35 поверхность за счет прошивки пуансоном вспомогательной пластины, прошивку пуансоном вспомогательной пластины ведут на нсю высоту пуансона, образуя при этом эродированный слой

40 на его боковой поверхности, а формообразование матрицы ведут до достижения конечного размера верхней кромки после чего осуществляют доводку

У матрицы и пуансона путем их взаимной

45 притирки до устранения конусности рабочего пояска матрицы.

При этом значение угла конусности про<риля рабочего пояска устанавливают иэ условия сохранения основной

50 части об<ьема белого слоя и определяют

rn выражения

1 А=

4 И (1) где to — наибольшая толщина упрсчненного белого слоя, распо- 5

%5 ложенного на, боковой поверхности рабочего пояска матрицы, 11 — ги,к ог» р;1б(чеr о ноя(K< M

На фи(. 1 изображено изготовление конической ггонерхности на конце пуансона вспомогательной пластиной, на фиг. 2 — формообразование цилиндрического участка пуансона и создание упрочненной боковой поверхности, на фиг. 3 — формообразование конического профиля рабочего пояска матрицы коническим участком пуансона, на фиг. 4 — окончательное формообразование рабочего пояска матрицы коническим участком пуансона методом притирки, на фиг. 5 — доводка методом притирки боковой поверхности пуансона по рабочему-пояску матрицы, на фиг. 6 — представлена экспериментальная занисимость, определяющая связь размеров зерен микропорошка с величиной бокового одностороннего зазора н сопряжении, на фиг. 7 нид рабочих элементов разделительного штампа и сборе, на фиг. 8 — расчетная схема, на Лиг. 9. — белый слой на поверхности детали после электроэрозионной обработки, на фиг. 1 0 — изготовление методом электроэрозионной обработки (330) вспомогательной пластины.

Пуансон 1, например из стали

Х12М, изготавливают механической обработкой.- После термообработки он приобретает твердостЬ ННС 56-68. 3атем шлифованием изготавливают про— филь пуансона, размер которого больше окончательного размера верхней части пуансона Зр на 0,2 мм (на сторону).

Изготовленный пуансон 1 устанавливают на подвижной плите орбитальной голонки, закрепленной в 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

А» = Н Kg%+,(4-d2), (2) где А„ — начальное значение амплитуды орбитальпого движения, — высота конического участка пуансона, которая задается равной

40 удвоенной высоте рабочего пояска матрицы (фиг.2), А, — величина угла конической поверхности пуансона, 45

4 62 — величина односторонних межэлектродных зазоров, образованных при ЗЗО вспомогательной пластины 2 (d = 0,1 мм) и пуансона (с4 = 0,05 мм) соответственно.

Полярность подключения и режим обработки пуансона устанавливают из 55 условия минимального износа медной пластины. После изготовления конической поверхности вспомогательной плас3 11461 женный на торцовой поверхности пуансона 1 и выполненный совместно с ним (фиг.10). При этом полярность подключения электрода и режимы обработки устанавливают из условия его минимального износа. Затем пуансон 1 подачей шпинделя станка вверх извлекают из сформированного отверстия в пластине и удаляют, электрод с торцовой поверхности пу- 10 ансона. Затем вспомогательную пластину 2 используют в качестве электрода для формообразования конического участка 3 на конце пуансона, обработку которого осуществляют с использованием орбитального движения. Величину амплитуды орбитального движения уменьшают пропорционально величине подачи. При этом вектор скорости подачи пуансона расположен под углом, равным величине угла конического участка пуансона (фиг.1). Практически процесс может быть реализован на станке

AGIETR0N.

Начальное значение амплитуды орбитального движения устанавливают в зависимости от заданной величины угла конического участка пуансона и численного значения односторонне— го межэлектродного зазора, образованного при обработке вспомогатель в . ной пластины 2

c 6 4 тины 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 межэлектродногo 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 из выр ажения л П, -D> / (3) 2 Я где D,A< — поперечный размер вспо могательной пластины и окончательный размер нерабочей части 4 пуансона, с,q — величина межэлектрод9 ного зазора, образующегося на применяемом при обработке пуансона электрическом 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 задана

1146156 и соответствует удвоенной высоте рабочего пояска матрицы, а значение угла конусности определяется из вы,ражения (1), максимальную глубину подачи пуансона (шпинделя) от нача- 5 ла обработки верхней плоскости мат1 рицы определяют из выражения

10 где 1 — высота рабочего пояска матрицы, А — значение угла конусности, E- величина межэлектродного зазора применяемого электри- 15 ческого режима на заключительном этапе ЭЭО конического профиля рабочего пояска матрицы, Заключительный этап ЭЭО осуществ- И ляют с повышенной величиной рабочего тока в течение 30-60 с. Это позволяет с использованием г ..ератора серии

ШГИ при обработке матрицы в индустриальном масле сформировать на ко.ническом профиле 8 рабочего пояска белый слой заданной толщины 1, Окончательное формообразование рабочего пояска матрицы осуществляют путем притирки его конического при- 30 пуска по конической поверхности пуансона. Притирку осуществляют на кривошипном прессе усилием 40 т мод. КД232бЕ. Притиром в данном случае является пуансон. 1. Роль конического участка 3 пуансона в интенсификации пресса удаления припуска под притирку с рабочего пояска матрицы черезвычайно высока. Связано это с тем, что процесс микрорезания происходит по всей площади конического профиля 8 с определенной нагрузкой и интенсивность съема возрастает в сотни раз но сравнению например, с притиркой пуансОном, у 45 которого коническая часть отсутствует.

Удаление конического припуска с рабочего пояска матрицы методом при50 тирки осуществляют следующим образом.

Под действием силы Рф 200400 кг/мм, прикладываемой вдоль оси пуансона, абразивные зерна вдавливают в коническую поверхность рабочего пояска. В результате продольного перемещения пуансона происходит микрорезание металла.

Окончательную притирку рабочего пояска матрицы производят эродированным участком 9 пуансона, расположенным выше конического участка 3.

Ф

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 14 34,0 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.S), 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 боко1146156 вого одностороннего зазора пред; ставлены на фиг. 6. Связь окончательного размера рабочего пояска матрицы с сопрягаемым размером пуансона может быть определена из выра- 5 ! жения

I где Э„„ В„ — поперечный размер матрицы и пунасона, о — односторонний штамповый зазор, d = 1,51,8 В, где  — размер абразивного зерна в

Насте. 15

Большим преимуществом метода притирки как заключительной операции предложенного способа является низкая шероховатость поверхности

I (Ка 0,04-0,32 мкм) и высокая точ- 20 ность изготовления сопрягаемых деталей. При использовании абразива с зернистостью 20 мкм (паста У 20/14) шероховатость поверхности рабочего пояска матрицы и пуансона соответст- 5 вует о 0,32 мкм. При этом достигаемая точность сопряжения соответствует шестому квалитету СТ СЭ8 144-75.

Пример. Необходимо изготовить штамп с зазором в сопряжении 30.

0,03 мм на сторону. Высота рабочего пояска матрицы соответствует

5 мм. Материал матрицы — сталь Х12М.

Толщина белого слоя, который необходимо сформировать на конической поЭ5 верхности рабочего пояска матрицы соответствует 0,4 мм. С учетом толщины белого слоя иэ выражения (1) определяем максимальный угол конической поверхности пуансона (фиг.8) 1

, (=- з-= = 0,8(чм, A.тая = 1 О, Механической обработкой изготавливают пуансон из стали Х12М. После термообработки он приобретает твердость HRC 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 подзыжной плите орбитальной головкн, закрепленной в шпинделе электроэрозиоыного станка, На столе станка устанавливается вспомогатель- 55 иая пластина 2 с предварительно выполненным отверстием для прокачки рабочей 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 AGIETRPN c программным управлением.

Начальное значение амплитуды орбитального движения определяют из выражения (2)

А„= Н йдА+ (4 — 4) — 10 . 0,08 + (О, 1 — 0,05) =

= 0,85 мм.

Конечную величину амплитуды орбитального движения, при которой прекращается формообразование конического участка пуансона, определяют из выражения (3)

Оу — Эпл

А г

50,2 — 49,6

= 0,3 — 0,05 = 0,25 мм

После изготовления конической поверхности пуансона изготавливают вспомогательной пластиной 2 цилинд-. рический участок пуансона. Амплитуда орбитального движения остается постоянной, величина которой соответствует 0,25 мм. При этом на боковых

9 11 стенках по всей высоте пуансона образуется упрочненная поверхность толщиной 60-70 мкм с шероховатостью

Ra 3,0-4,0 мкм, твердость которой соответствует 1200-1300 кгlмм .

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 конического

1 участка пуансона задана и соответствует 2й 1О 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)

H = 2-h—

st

0,3

10 0,0698 = 5,70. мм

При этом заключительный этап ЭЭО осуществляют с повышенной величиной рабочего тока в.течение 30-60 с (3p 50 А» 1 к1ц, J 0,3 мм) . Это позволит с использованием генераторов серии ШГИ при обработке в ин46156

10 дустриальном масле создать на конической поверхности матрицы белый слой толщиной 0,4-0,5 мм.

Окончательное формообразование

5 рабочего пояска матрицы осуществляют путем притирки его конического профиля 8 по коническому участку 3 пуансона. Притирку осуществляют на кривошипном прессе усилием 40 т.

Для получения требуемого зазора в сопряжении пуансон-матрица используют пасту Ф 20/ 14 с зернистостью

20 мкм.

Окончательную притирку рабочего пояска матрицы производят эродированным участком пуансона, расположенным на 5 мм выше конического участка 3. При этом осуществляют взаимную притирку эродированного участка

2О пуансона по почти сформированному рабочему пояску матрицы. Это позволяет обеспечить высокую точность зазора в сопряжении пуансон-матрица.

Конусность на рабочем пояске матрицы отсутствует. Шероховатость боковых поверхностей пуансона и матрицы после притирки соответствует 3а 0,30 мкм

Время удаления конического профиля

8 притирок, 23 мин.

Зр После этого отрезают коническую поверхность пуансона и в связи с из-, носом часть его цилиндрической поверхности, длина которой равна высоте рабочего пояска матрицы. Затем рабочие элементы поступают на сборку штампа.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить стойкость штампов за счет увеличения точности сопряжения матрицы с пуансоном.! 11 )4 и д

Фиг.2

Фиг.! .Ф

1146156

1146156

Составитель Г.Ганзбург

Текред f.Äóáèí÷àê Корректор М.Роздан

Редактор Л. Гратнлло

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1268/11 Тирам 1086 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5