Расчет исполнительных размеров матриц и пуансонов разделительных штампов

Определение

Прижимные устройства состоят из контейнера, содержащего пуансон, форму, иглы и другие компоненты. Что такое удар? Он играет важную роль в процессе штамповки или маркировки и является одним из основных элементов прижимного устройства. Задача пробойника — надавить на металлическую деталь, чтобы выделить на ней определенные символы или отверстия. Кроме того, на этом оборудовании можно выдавить необходимую деталь, нанести стандартную или зеркальную маркировку и распечатать необходимое количество элементов.

Так «шутят» в интернете, предлагая небылицы на полном серьезе.

Виды пуансонов

По типу конструкции и способу воздействия детали используются следующие виды:

• перфорированные элементы;
• штамповочные машины.
• пробивные устройства;
• колющие кулаки;

Если вам нужно создать большой объем деталей, вы можете поместить пуансон в специально изготовленный держатель.

Понятие и характеристики

Пуансон – это ключевой элемент для маркировки поверхности изделия при помощи давления пресса. Эта конструкция по габаритам совпадает с профилем матрицы (ограничивающий короб) и используется для выдавливания деталей определенной формы, маркировки поверхности или штамповки заготовок.

По типу воздействия на материал выделяют такие разновидности:

• пробивные и прошивные пуансоны используются для проделывания отверстия заданной формы в плоской заготовке;
• вырубные или просечные пуансоны нужны, чтобы отсечь от заготовки деталь нужного размера и очертаний. Их еще иногда называют ювелирными.

Напарница

Не менее важной деталью при полиграфической продукции является матрица. Это коробка, в которую должен поместиться перфоратор. Матрица принимает непосредственное участие в процессе формирования формы на поверхности изделия. В оборудовании для прямой штамповки пресс-форма представляет собой камеру, в которую загружается прессованный материал. Нижняя часть коробки формирует изображение на деталях, а удар направлен на содержимое сверху. В зависимости от сложности изготавливаемой детали бывают сплошные и композитные формы.

Как работает пресс

В процессе работы пуансон (что это такое, мы обсуждали в начале статьи), нажимая на специальную шайбу, воздействует на металлическую деталь, которая в свою очередь проходит через матрицу. Таким образом получается заготовка необходимой формы. В процессе работы детали прессового оборудования подвергаются колоссальному давлению, достигающему до 500 кг на 1 кв. Мм. А еще они постоянно нагреваются до уровня выше 200 градусов. Это вызывает износ деталей штамповки и пресса. А за счет дополнительного воздействия обрабатываемых продуктов пуансоны и плашки со временем теряют твердость. Поэтому их долговечность зависит от материала, из которого они сделаны.

Основное назначение матрицы

Для того чтобы изготовить заготовку необходимой формы, используется матрица, которую можно сделать из:

• полиуретана;
• резины;
• различных металлов.

Чтобы сделать железную деталь, матрицу необходимо изготовить из специализированной прочной стали, которая имеет высокую износоустойчивость. Подобная конструкция должна быть оборудована отполированными стенками и не иметь крышки.

Специалисты выделяют матрицы следующих видов:

• простые;
• сложные;
• универсальные.

Наиболее сложные конструктивные решения используются довольно редко, поэтому их производят по индивидуальному заказу. Примером простых матриц стоит считать формы для производства различных блоков и небольших кирпичей.

Изготовление пуансонов

При производстве штампов используются высокоточные станки с программным управлением. Первоначально используются фрезерные станки, которые механически изготавливают и обрабатывают детали. Затем они полируются и далее рабочий контур штампа наносится на поверхность с помощью гидрооборудования. После изготовления пуансона его помещают в специальную закалочную печь.

Выпускаемые пуансоны могут быть цилиндрическими и фасонными, изготовление которых требует более длительного и сложного процесса. Также производятся штампы, содержащие буквы или цифры. Это кусок стали квадратного сечения, с распиленным наконечником, на котором выгравирована необходимая отметка. Пуансон такой формы используется для маркировки различных номеров, металлических деталей, элементов машин и других изделий.

Матрица, в свою очередь, изготавливается после штампа по его отпечатку. Емкость должна быть немного больше по ширине и размеру. Таким образом, необходимое расстояние между деталями регулируется путем самостоятельной обработки.

Детали прессового оборудования быстро изнашиваются и требуют периодической замены. На использование штампов влияют методы производства пресс-форм и промышленность. Средний срок службы компонентов пресса составляет около 6 лет.

Особенности матриц и пуансонов

Чтобы выпускаемые изделия имели надлежащее высокое качество, геометрические размеры модулей оснастки должны быть чрезвычайно точными, соответствовать друг другу, их поверхность абсолютно гладкой, линия среза – ровная, точная, а пресс должен быть точно отцентрован. Для обеспечения этих показателей инструмент подвергается двойному шлифованию (черновому, чистовому), полировке, заточке. Модули фасонного типа производят путем технологического оттиска, а сложно контурные изготавливают на фрезерных, строгальных станочных агрегатах. Затем оснастка проходит закалку под высокими (около 780°) температурами.

В случаях, если конфигурация пуансона сложнее матрицы, в первую очередь изготавливают его, а затем по его оттиску создают основу. Особый контроль ведется за соблюдением величины зазора между узлами. Просвет соблюдают посредством независимой обработки, либо взаимной подгонки.

При достойном качестве комплекта он прослужит долго, даст точную линию среза, а изготовленные на нем детали не потребуют дополнительной обработки.

Пуансон и матрица в штампе выгодны своей многофункциональностью, универсальностью, практичностью. Во время работы такая оснастка легко и без дополнительных усилий монтируется/демонтируется, наносимые на нее покрытия равномерно осаждаются по всей поверхности, доступна функция планетарного вращения.

Сервисное обслуживание оснастки не затруднительно: требуется систематически очищать поверхность от металлических, бетонных и прочих остатков (с помощью скребков, щеток), промывать напором водной струи с последующей просушкой.

Изношенные комплекты не восстанавливаются, а своевременно заменяются на новые, поскольку их поверхность истирается, их размеры теряют нужную величину, точность. Инструмент, изготовленный из материала, подобранного под конкретную задачу, функционирует без потери качества до нескольких лет (4-6 максимально). Поэтому приобретение оснастки с большим запасом прочности и сроком службы рациональнее, чем частая замена менее прочных комплектов.

Из чего изготавливаются пуансоны

Важное требование к штампам и дыроколам — грамотный выбор материала, из которого они будут изготовлены. Чем хуже сталь, тем ниже производительность прессового оборудования. Объемные пуансоны сложной формы изготавливаются из стальных сплавов с высоким содержанием хрома и углерода. Самый распространенный материал — сталь с маркировкой Х12Ф1. Он имеет высокую износостойкость, отличную закаливаемость и не подвергается значительной деформации в процессе эксплуатации. Для изготовления форм простых видов используется инструментальная углеродистая сталь У8А — У11А.

Детали из жаропрочных металлов при эксплуатации сохраняют твердость и не теряют форму. Для увеличения срока службы форм в производство внедрены материалы из твердых и быстрорежущих сплавов. Режущая кромка наносится на форму или корпус формы. Наилучшие результаты в производстве формованных деталей показали такие сплавы, как сталинит и стеллит. Они гарантируют твердость элементов без необходимости закалки.

Обработка дерева и металла

В штампах для холодной штамповки (рис. 1, а) только формообразующие детали, т. е. пуансон и матрицу, изготовляют из инструментальной стали; в штампах для горячей штамповки из инструментальной стали изготовляют или все детали (рис. 1, б), или только вставки (рис. 1, в). В качестве материала для формообразующих деталей штампов применяют инструментальные стали, твердые сплавы, пластмассы и другие материалы.

Углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9 и У10 пониженной прокаливаемости используют для изготовления матриц и пуансонов штампов для холодной штамповки, имеющих простую форму их рабочего контура (в таких штампах нет резких переходов между элементами; отсутствуют узкие прорези, тонкие перемычки металла между отверстиями и т. п.). Это связано с тем, что стали пониженной прокаливаемости деформируются при закалке, в результате чего образуются трещины.

Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки более сложной формы делают из сталей марок X, 9ХС, ХВГ , ХГС и других повышенной прокаливаемости.

Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки весьма сложной формы изготовляют из сталей марок Х12Ф, Х12Т, Х12М высокой прокаливаемости. Эти стали, близкие по своим свойствам к быстрорежущим сталям, содержат около 1% углерода, 12% хрома и около 1% ванадия (титана или молибдена), характеризуются высокими прочностью, износостойкостью, теплостойкостью (около 500°С). Важным достоинством сталей высокой прокаливаемости являются малая деформация и, следовательно, сохранение размеров их рабочего контура при закалке. К недостаткам относятся склонность к карбидной неоднородности и плохая обрабатываемость резанием. Сталь марки Х12Ф почти в 2,5 раза дороже, чем углеродистая сталь марки У10.

Тонкие и длинные пуансоны дыропробивных штампов для холодной штамповки и другие нежесткие детали изготовляют из сталей марок 4ХС, 5ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С и т. п. повышенной вязкости. Снижение хрупкости у этих сталей достигается уменьшением содержания углерода (не более 0,5%), а высокая износостойкость определяется наличием хрома и вольфрама. Теплостойкость сталей этой группы около 300 °С; закаливают их в масле, сквозную закалку получают у образцов диаметром до 50 мм.

Пробивка листовой детали

Работа пробивной печати довольно проста. В этом случае часть материала, помещенного в приспособление, отделяется от основного по заданному контуру. В процессе резки образуются внутренние отверстия. Процесс использования штампов, штампов при пробивке напоминает вырезание деталей ножницами. В этом случае режущими элементами являются матрица и пуансон с острыми краями.

В конструкции пуансона хорошо видно, как металл вдавливается в нижнюю часть матрицы с последующим изгибом и деформацией материала. В конце работы, как только будет достигнуто максимальное давление, металлические волокна рвутся и на изделии делается соответствующий надрез.

В статье мы рассмотрели, из какого материала сделан дырокол, из чего он состоит и где применяется. С их помощью чеканят монеты, медали, значки, печати, структурированные рисунки, лекарства и многие другие изделия.

Основные характеристики изделия

Абсолютно любой вид штампов имеет определенный гарантийный срок эксплуатации. Главными узлами этого приспособления являются матрица и пуансон, которые довольно быстро изнашиваются. Эти узлы необходимо регулярно менять, потому что они способны служить без замены около 5 лет. Оборудование вибрационных прессов устройств по штамповке имеет разную конструкцию. Это сделано для того, чтобы была возможность производить различные технические операции.

По этой причине при производстве цилиндрических штампов выполняется основательное шлифование. Мастера делают черновую обработку приспособления, а потом уже чистую шлифовку. Приспособление затачивается и полируется на последнем этапе его изготовления.

Чтобы сделать фасонные пуансоны, используется технологический оттиск. Приспособление закаливают в горячей печке в течение 10 минут. Далее приступают к финишной шлифовке. Чтобы получить изделие сложной формы, применяется большое количество специализированного оборудования. Тут почти невозможно обойтись без использования фрезерных и строгальных станков.

Подобное оборудование нужно для производства матрицы. Когда формы для пресса сделаны очень качественно, а пуансон снабжен точной линией среза, то штамп будет обладать высокой степенью износоустойчивости и большим сроком службы. Специалисты считают, что сделать штампы своими руками очень сложно. Для этого необходимо обладать многими знаниями в области обработки металлов.

Стали, применяемые для изготовления основных деталей, как штампов, так и пресс-форм, относятся к группе инструментальных. Технологические и механические свойства инструментальных сталей определяются наличием химических элементов, входящих в данную сталь. По химическому составу инструментальные стали делят на углеродистые, легированные и быстрорежущие. Последние идут преимущественно на изготовление режущих инструментов, и поэтому в дальнейшем не рассматриваются.