CC BY
60
Larina Marina Viktorovna, candidate of technical sciences, docent,
[email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.98.073
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО БЫСТРОПЕРЕНАЛАЖИВАЕМОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ШТАМПА ДЛЯ ВЫРУБКИ И ПРОБИВКИ КОЛЬЦЕВЫХ УПЛОТНИТЕЛЕЙ
Г.В. Панфилов, П.В. Судаков
Приведены особенности проектирования штампов для вырубки-пробивки, используемых в мелкосерийном многономенклатурном производстве, когда необходимо совместить возможности быстрой смены инструмента и переналадки механизмов штампа на другой типоразмер с автоматизацией загрузки заготовок и удаления готовых деталей.
Ключевые слова: переналаживаемые штампы, вырубка, пробивка, многономенклатурное производство, автоматизированная подача.
В настоящее время широкое распространение получили многослойные уплотнительные элементы, имеющие несущий перфорированный металлический слой и эластичные полимерные или изготовленные из терморасширенного графита слои. В частности, рассматриваемый вариант кольцевого уплотнителя получают из трехслойной ленты, крайние слои которой выполнены из терморасширенного графита, а средний - из тонкой нержавеющей стали с перфорацией для крепления наружных слоев.
Известно большое количество автоматизированных штампов, предназначенных для массового и крупносерийного производства однотипных деталей, имеющих неизменные размеры. В мелкосерийном производстве успешно используют универсальные переналаживаемые штампы, обеспечивающие быструю смену инструмента и настройку регулируемых механизмов. Проектирование универсальных быстропереналаживаемых автоматизированных штампов для мелкосерийного многономенклатурного производства, конструктивно сочетающих указанные выше особенности, сопровождается рядом специфических проблем.
Разработанный штамп предназначен для вырубки и пробивки кольцевых уплотнителей из плоской круглой заготовки, являющейся отходом при изготовлении колец больших диаметров. Конструкция штампа преду-
сматривает возможность изготовления кольцевых уплотнителей с внешним диаметром от 24 до 90 мм. Максимальный диаметр заготовки 100 мм, минимальный - 30 мм. Универсальность штампа заключается в возможности быстрой смены рабочего инструмента, т.е. вырубных и пробивных пуансонов и матриц, а также кольцевых прижимов-съемников [1, 2].
Загрузка заготовки в штамп производится с помощью регулируемого на различные диаметры вертикального магазина загрузки. Подача заготовок на линию обработки осуществляется с помощью шиберного устройства, позволяющего регулировать величину перемещения заготовок при подаче. Привод шиберного устройства подачи производится от пневмоцилиндра, работающего под действием сжатого воздуха.
Блок штампа состоит из подвижной стандартной верхней плиты с закрепленной на ней направляющей втулкой, хвостовиком для крепления подвижной части штампа в ползуне пресса, шариковым сепаратором, обеспечивающим точное перемещение подвижной части штампа по направляющей колонке, пуансонодержателя. На нижней плите штампа закреплен матрицедержатель, в котором зафиксирована матрица.
Шибер в процессе работы штампа перемещается по направленному пазу кронштейна. Возможность установки шибера и регулирующего стержня на заданную длину перемещения заготовки исключает необходимость изменения положения пневмоцилиндра относительно оси загрузки заготовок при настройке штампа на изготовление кольцевых уплотнителей с различным внешним диаметром. Направляющий узел обеспечивает линейное перемещение заготовок от оси загрузки до оси вырубки-пробивки и фиксируется в нижней плите и кронштейне.
При значительном уменьшении рабочих размеров матриц их конструкция становится весьма нерациональной. Для упрощения конструкции таких матриц и экономии инструментальной стали [3] их делают комбинированными, состоящими из промежуточного кольца и непосредственно вставки-матрицы. Наружный диаметр промежуточного кольца остается равным 90 мм, а внутренний уменьшается с уменьшением диаметров вырубаемой детали или пробиваемого отверстия. Матрица-вставка запрессовывается в промежуточное кольцо с соответствующим натягом, после чего осуществляется шлифовка плоскостей комплекта в сборе.
При модернизации относительно известных конструкций узла крепления пуансона [5] удалось заменить в конструкции штампа такие нетехнологичные детали, как пуансонодержатель и прижим-съемник, на детали, имеющие форму тел вращения.
С учетом того, что штамп предназначен для вырубки-прибивки деталей широкого диапазона типоразмеров (внешний диаметр заготовок от 30 до 100 мм), монолитный пуансон был разделен на две части (рис.1):
корпус пуансона, который является универсальным и может оставаться в конструкции штампа при смене инструмента для изготовления
другой детали;
головка пуансона, подлежащая замене при настройке на другой типоразмер с помощью болта.
При изготовлении деталей с большими диаметрами внутреннего отверстия (из указанного выше диапазона) ловитель, базирующий полуфабрикат при обрезке наружного облоя, фиксируется в головке пуансона с помощью болта. При изготовлении деталей с небольшими диаметрами внутреннего отверстия ловитель запрессовывается в головку пуансона. Отсутствие специальных винтов, базирующих прижим-съемник в работе, упрощает конструкцию верхней плиты штампа. Быстрая смена всего пуансона в сборе может быть произведена отвинчиванием установочных винтов в пуансонодержателе или заменой в настроенном комплекте только головки пуансонов [4]. В тех случаях, когда рабочий диаметр головки пуансона меньше диаметра корпуса пуансона, прижим-съемник фиксируется в пазах корпуса пуансона двумя болтами и крепится контргайками.
Рис. 1. Отштампованный кольцевой уплотнитель (1), матрица (2 ) и пуансонный узел в сборе: 3 - прижим-съемник; 4 - корпус пуансона;
5 - головка пуансона; 6 - ловитель; 7 - установочные винты;
8 - пуансонодержатель
При вырубке деталей и пробивки отверстий большого диаметра матричный блок состоит непосредственно из матрицы, которая устанавливается и регулируется в матрицедержателе также с помощью установочных винтов [5]. При замене инструмента меняют только матрицу. При из-
готовлении деталей малых размеров матрица представляет собой сборочную единицу, состоящую из самой матрицы, запрессованной в промежуточное кольцо, изготавливаемое из стали 45. При смене инструмента матрица в сборе меняется целиком.
Для исключения поломки штампа в его конструкцию введен компенсаторный узел (рис.2).
Представленный узел работает следующим образом: на тяге выполнена коническая проточка, в которую при нормальном режиме работы входят две защелки, смонтированные на переходнике вместе с пружинами, стаканами и регулировочными болтами. При внезапной остановке шибера, смонтированного на регулировочном стержне, защелки, преодолевая сопротивление пружин, выходят из зацепления с тягой, которая продолжает движение вместе со штоком пневмоцилиндра при неподвижном шибере. Величину усилия, при котором защелки выходят из зацепления, можно регулировать указанными выше болтами.
Введение в конструкцию штампа компенсаторного механизма еще увеличивает и без того длинную кинематическую цепь механизма подачи заготовок.
от поломки механизм подачи заготовок при встрече шибера с
\ %/ f К/ К/ Л
нештатной преградой: 1 - тяга с коническои проточкой; 2 - защелки;
3 - переходник; 4 - пружины; 5 - стаканы; 6 - регулировочные болты; 7 - регулировочный стержень
Уменьшение длины кинематической цепи механизма подачи с встроенным компенсаторным узлом достигнуто за счет разворота пневмоцилиндра на 1800 и размещения его непосредственно под кронштейном у
нижней плиты штампа. При этом рабочий ход шибера осуществляется при втягивании штока в пневмоцилиндр. Такая компоновка позволила сократить длину кинематической цепи. Это привело к возможности исключения из конструкции опорной планки, укорочения и упрощения формы кронштейна, который для простоты изготовления спроектирован сварным.
Таким образом, разработанная конструкция штампа позволяет производить быструю смену рабочего инструмента на определенный типоразмер, а также достигнуто оптимальной схемой размещения механизмов подачи заготовок и полуфабрикатов в зону обработки.
Список литературы
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т. 3. 6-е изд., перераб. и доп. М.:Машиностроение, 1982. 576 с.
2. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: справочник Л: Машиностроение, 1984. 464 с.
3. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин [и др.]. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.
4. Матвеев А.Д. Ковка и штамповка: справочник в 4 томах. М.:Машиностроение, 1987. 544 с.
5. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. М.: Машиностроение, 1971. 782 с.
Панфилов Геннадий Васильевич, д-р техн. наук, проф., [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Судаков Павел Владимирович, асп., [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет
DESIGNING PECULIARITIES OF UNIVERSAL QUICKLY
READJUSTED AUTOMATED PUNCH FOR CUTTING AND PUNCHING THREE-LAYERRINGSEALS OUT
G.V. Panfilov, P.V. Sudakov
The results of calculation of kinematic parameters of feeding mechanism that provides feeding of blanks at universal punch for cutting and punching of three-layer ring seals with a central metallic layer are shown. Construction of readjusted punch points makes provision for automated feeding offlat round blanks of various diameters.
Key words: punch, cutting, punching, kinematics, feeding mechanism.
Panfilov Gennady Vasilyevich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Sudacov Pavel Vladimirovich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
