Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Матрица штампа — нижний рабочий элемент разделительного или формообразующего инструмента с профильным отверстием, через которое проходит заготовка под действием пуансона. Точность зазора между матрицей и пуансоном, выбор материала и своевременная переточка определяют качество детали и ресурс всего штампа.
Матрица штампа — нижний силовой элемент инструмента для холодной листовой штамповки. Она выполняет две основные функции: служит опорой для листового материала в зоне обработки и формирует контур готовой детали или отверстия. Рабочее отверстие матрицы соответствует наружному профилю вырубаемой детали либо пробиваемого отверстия.
При разделительных операциях — вырубке, пробивке, обрезке — матрица воспринимает усилие резания и фиксирует полосу в зоне деформации. При формообразующих операциях — вытяжке, гибке, формовке — рабочая полость матрицы задаёт окончательную форму детали. В обоих случаях размерная точность и состояние режущих кромок матрицы напрямую влияют на качество продукции.
Матрица устанавливается в нижней плите штампа и закрепляется болтами или посадкой с натягом. Высота матрицы подбирается с учётом допустимого числа переточек: минимально допустимая остаточная высота составляет, как правило, 60–70 % от начальной.
Цельная матрица изготавливается из единого куска инструментальной стали. Она применяется при простых контурах детали и серийном производстве с умеренными требованиями к точности. Преимущества — простота изготовления и высокая жёсткость конструкции. Недостаток — при износе или поломке одного участка контура требуется замена или восстановление всего блока.
Составная матрица собирается из нескольких секций — вставок, которые базируются в обойме. Каждую секцию можно заменить независимо. Это снижает расход инструментального материала и упрощает ремонт при сложном контуре. Секционные матрицы применяются для деталей с длинными прямолинейными участками, а также при крупносерийном производстве, где требуется быстрое восстановление инструмента.
Для особо высоких нагрузок и крупнотоннажного производства в обойму из конструкционной стали запрессовываются твердосплавные вставки (ВК8, ВК15 по ГОСТ 3882-74). Стойкость таких матриц в 10–30 раз превышает стойкость матриц из быстрорежущих сталей при аналогичных условиях эксплуатации. Переточка твердосплавных элементов выполняется только алмазными кругами.
Односторонний зазор Z между пуансоном и матрицей определяется в зависимости от толщины и механических свойств штампуемого материала. Значения зазоров приведены в нормативных таблицах (РДМУ 80-76, справочник по холодной штамповке В. П. Романовского):
Z = (0,05 … 0,10) · S
где S — толщина штампуемого материала. Для мягких материалов (алюминий, медь, низкоуглеродистая сталь) коэффициент принимают в диапазоне 0,05–0,07, для твёрдых и высокопрочных сталей — 0,08–0,10. Двусторонний зазор составляет 10–20 % от толщины листа.
При штамповке деталей из электротехнической стали (сердечники электромашин) зазор снижают до 3–6 % S. При штамповке материалов толщиной менее 0,2 мм применяют беззазорные штампы: рабочий контур незакалённого пуансона получают прошивкой через закалённую матрицу.
При вырубке наружного контура детали номинальный размер матрицы принимается равным наименьшему предельному размеру детали, а пуансон уменьшается на величину двустороннего зазора. При пробивке отверстия — пуансон соответствует номинальному размеру отверстия, а матрица увеличивается на зазор.
Оптимальный зазор обеспечивает совпадение скалывающих трещин, идущих от режущих кромок пуансона и матрицы. Торец детали получается с узкой блестящей поясок среза и минимальным заусенцем. При недостаточном зазоре трещины скола не сходятся, возникает двойной скол: поверхность среза получается с рисками и наростами, усилие резания возрастает на 15–25 %.
При увеличенном зазоре металл затягивается в зазор, угол скоса трещин увеличивается. На торце детали формируется выраженный заусенец, зона пластической деформации расширяется, точность детали снижается. Заусенец высотой более 0,1 мм нередко недопустим по техническим условиям и требует дополнительной зачистки.
Для большинства промышленных штампов применяют высокохромистую штамповую сталь Х12МФ (ГОСТ 5950-2000). Она сочетает высокую твёрдость, достаточную ударную вязкость и повышенную износостойкость благодаря карбидам хрома типа М7С3. Типовой режим термообработки для штампового инструмента: закалка с 1000–1030 °C в масло с последующим отпуском при 150–200 °C; твёрдость после обработки — HRC 60–63 в зависимости от температуры закалки и сечения. Ресурс матрицы из Х12МФ при штамповке углеродистых сталей составляет от 300 000 до 800 000 ударов в зависимости от толщины и прочности материала.
Для штамповки нержавеющих и жаропрочных сплавов, где требуется повышенная красностойкость, применяют быстрорежущую сталь Р6М5 (ГОСТ 19265-73): твёрдость после закалки и трёхкратного отпуска — HRC 63–65. Для малосерийного производства и штамповки цветных металлов используют углеродистую инструментальную сталь У10А (ГОСТ 1435-99) — после закалки и низкого отпуска при 150–200 °C она обеспечивает твёрдость HRC 61–63.
Твердосплавные вставки из ВК8 (92 % WC + 8 % Co, ГОСТ 3882-74) применяют при тираже свыше 1–3 млн деталей. Нормируемая твёрдость по ГОСТ 3882-74 — не менее 87,5 HRA; фактически достигаемые значения — 87,5–89,5 HRA. Такой уровень твёрдости практически исключает абразивный износ режущей кромки. Недостаток — повышенная хрупкость при ударных нагрузках и трудоёмкость изготовления фасонных профилей.
Основной признак износа режущей кромки — появление или резкий рост заусенца на вырубленной детали. При превышении допустимой высоты заусенца в 1,5–2 раза матрицу направляют на переточку. Дополнительные признаки: скругление режущей кромки при осмотре под лупой (радиус свыше 0,05–0,1 мм критичен для тонкого листа), увеличение шума пресса и ухудшение плоскостности детали.
При затуплении только матрицы заусенец образуется на детали; при затуплении только пуансона — вокруг пробитого отверстия на отходе. Затупление обеих деталей сразу формирует заусенцы и на детали, и на отходе одновременно.
Переточка матрицы выполняется плоским шлифованием по торцевой (рабочей) плоскости с удалением слоя 0,05–0,30 мм за один проход. Суммарный допустимый съём за весь ресурс — 4–8 мм, после чего матрица выбраковывается по минимальной допустимой высоте. Для стали Х12МФ рекомендуются электрокорундовые шлифовальные круги зернистостью 25–40 на керамической связке; скорость шлифования — не выше 25–30 м/с во избежание тепловых прижогов, снижающих твёрдость кромки.
После каждой переточки зазор между матрицей и пуансоном подлежит контролю и при необходимости восстановлению. Контроль качества переточки включает: проверку твёрдости режущей кромки (рабочий минимум — HRC 58), выявление прижогов травлением 3-процентным раствором азотной кислоты в спирте и визуальный осмотр кромки под увеличением.
Матрицы штампов применяются на всех предприятиях листовой штамповки: в автомобилестроении — для вырубки и вытяжки кузовных панелей, в электротехнической промышленности — для пробивки пазов статорных и роторных пакетов (зазор 3–6 % S), в приборостроении — для изготовления тонколистовых корпусов и экранов.
Особую группу составляют зачистные матрицы для точной вырубки с прижимом. Зазор в таких инструментах снижается до 0,5–2 % S, режущим кромкам матрицы придают небольшое искусственное притупление радиусом 0,05–0,1 мм. Это позволяет получать торец без зоны скола с чистотой поверхности до Ra 0,8 мкм, не требующий последующей механической обработки кромок.
Матрица штампа — ключевой формообразующий элемент инструмента для листовой штамповки. Её конструкция — цельная, составная или с твердосплавными вставками — выбирается исходя из серийности, сложности контура и свойств штампуемого материала. Правильный расчёт одностороннего зазора Z = 5–10 % S обеспечивает качественный торец без заусенца и оптимальный ресурс инструмента. Сталь Х12МФ (ГОСТ 5950-2000) с рабочей твёрдостью HRC 60–63 остаётся основным материалом для большинства промышленных применений, обеспечивая до 800 000 ударов при соблюдении режима переточки. Соблюдение технологии шлифования — съём не более 0,3 мм за проход, скорость круга не выше 30 м/с, обязательный контроль прижогов — гарантирует сохранение рабочих свойств кромки на протяжении всего ресурса.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.