Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Пуансон штампа — верхний рабочий инструмент, непосредственно воздействующий на заготовку при штамповке. Он вдавливается в металл, придавая ему нужную форму или разделяя по контуру. От точности изготовления и правильного выбора материала пуансона зависит качество каждой детали в серийном производстве.
В любом штамповом инструменте выделяют две главные рабочие детали: пуансон и матрицу. Пуансон — подвижный элемент, закреплённый на верхней плите штампа и совершающий рабочий ход вместе с ползуном пресса. Матрица — неподвижная деталь нижней плиты, принимающая противоположную форму.
Основное назначение пуансона штампа — целенаправленное пластическое деформирование или разделение заготовки. В зависимости от технологической операции инструмент выполняет следующие функции: вырубку контура, пробивку отверстий, гибку, вытяжку, формовку, чеканку и холодное выдавливание. Каждая из этих операций предъявляет особые требования к геометрии и твёрдости рабочей части.
Пуансон работает в условиях циклических ударных нагрузок. При вырубке стального листа толщиной 3 мм давление на торец инструмента может достигать 600–800 МПа. Поэтому к материалу предъявляются жёсткие требования по твёрдости, вязкости и усталостной прочности.
При вырубке или пробивке пуансон движется вертикально вниз и внедряется в заготовку. На первой стадии — упругой деформации — материал прогибается без разрушения. Затем наступает стадия пластического течения: металл срезается по боковой поверхности инструмента и стенке матрицы. Финальная стадия — скол по плоскости среза — завершает отделение детали или отхода.
Качество среза определяется зазором между пуансоном и матрицей. Согласно нормативным данным справочника по холодной штамповке, для конструкционных сталей двусторонний зазор составляет 6–12% от толщины листа; для мягких сталей и алюминиевых сплавов — 4–8%. При зазоре, значительно меньше нижнего предела, возникает двойной срез и ускоренный износ инструмента; при чрезмерно большом зазоре — рваные заусенцы и затягивание металла.
При вытяжке пуансон давит на центральную зону плоской заготовки, протягивая металл через кольцеобразную матрицу. Здесь инструмент испытывает не срезающие, а растягивающие усилия по боковой поверхности. Радиус закругления рабочей кромки пуансона для вытяжки — ключевой параметр: он составляет от 4 до 10 толщин заготовки в зависимости от степени деформации.
Выбор материала пуансона штампа определяется типом операции, толщиной и твёрдостью обрабатываемого металла, а также требуемым ресурсом инструмента. Перечень допустимых материалов установлен ГОСТ 22472-87 и ГОСТ 16675-80.
Наиболее распространённой в инструментальном производстве является сталь Х12МФ (ГОСТ 5950-2000): она сочетает высокую износостойкость с относительно малым изменением размеров при закалке, что позволяет вести финишное шлифование с минимальными припусками. Для небольших серий и деталей простой формы с толщиной листа до 3–4 мм предпочтительна сталь У8А — благодаря низкой стоимости и лёгкой обрабатываемости.
Для стали Х12МФ стандартный режим по ГОСТ 5950-2000: закалка с температуры 1020–1030 °C в масло, отпуск при 160–200 °C, выдержка 1 час. Итоговая твёрдость — 59–62 HRC. Для стали У8А — закалка с 780–800 °C в масло (или в воду с последующим переносом в масло), отпуск при 150–180 °C, твёрдость 55–59 HRC (нормативная для пуансонов по ГОСТ 16675-80).
Пуансоны из 6ХВ2С закаливают с температуры 880 °C в масло; твёрдость 56–59 HRC. Несмотря на несколько меньшую твёрдость по сравнению с высоколегированными штамповыми сталями, сталь 6ХВ2С обеспечивает значительно более высокую ударную вязкость, что делает её незаменимой при работе штампов сложной конфигурации в условиях повышенных ударных нагрузок при холодной штамповке.
Основная нагрузка на пуансон при вырубке и пробивке — осевое сжатие. Условие прочности согласно ГОСТ 16675-80:
σ = P / F ≤ [σ]сж, где P — усилие штамповки (Н), F — площадь поперечного сечения пуансона в опасном месте (мм²), [σ]сж — допускаемое напряжение на сжатие.
По ГОСТ 16675-80: для инструментальных сталей (У8А, У10А) [σ]сж = 1600 МПа; для высоколегированных сталей (Х12М, Х12МФ, 9ХС и аналогичных) [σ]сж = 1900 МПа. Для твёрдых сплавов группы ВК допустимое давление значительно выше — на уровне предела прочности при сжатии, составляющего для ВК15 порядка 3500–4000 МПа.
Усилие вырубки определяется по формуле: P = L · s · τср, где L — периметр контура вырубки (мм), s — толщина материала (мм), τср — сопротивление срезу материала заготовки (МПа). По нормативным методическим указаниям, величина сопротивления срезу составляет 60–80% от предела прочности σв штампуемого материала.
Тонкие и длинные пуансоны с отношением длины к диаметру l/d более 6–8 проверяются на продольный изгиб. На практике для цилиндрических пуансонов с направлением в съёмнике применяют:
P ≤ φ · F · [σ]сж, где коэффициент φ выбирается из таблиц по гибкости λ = lсв / i (lсв — свободная длина, i — радиус инерции сечения).
При значительной гибкости (λ более 100) коэффициент φ существенно снижается, что ограничивает допустимую нагрузку. Для тонких пуансонов d менее 3 мм особое значение приобретает направление в съёмнике: зазор между пуансоном и отверстием съёмника должен быть не более 0,8 от рабочего зазора (требование нормативных методических указаний по проектированию штампов).
Под стойкостью пуансона понимают количество деталей, изготовленных до достижения предельно допустимого износа рабочей части. Ориентировочные значения для вырубного инструмента при штамповке конструкционных сталей средней твёрдости:
Стойкость между переточками определяется величиной допустимого линейного износа торца — обычно 0,05–0,20 мм для разделительных штампов. Каждая переточка снимает слой 0,1–0,3 мм. Общий ресурс инструмента ограничен конструктивным запасом рабочей длины, предусмотренным при проектировании. Согласно требованиям ГОСТ 22472-87, глубина гнёзд под крепёжные винты должна обеспечивать утопание головок с учётом всех переточек за период полной эксплуатации штампа.
Пуансоны штампов используются во всех отраслях машиностроения, где применяется листовая и объёмная штамповка. В автомобилестроении на одном кузовном штампе может работать одновременно несколько пуансонов различных размеров. В электронной и приборостроительной промышленности применяются миниатюрные вырубные пуансоны диаметром 0,5–1,5 мм из быстрорежущей стали или твёрдого сплава для пробивки контактных отверстий.
В приборостроении фасонные пуансоны для точной вырубки из бронзовых и латунных лент обеспечивают точность детали непосредственно со штампа без дополнительной механической обработки. В строительной индустрии пробивные пуансоны формируют монтажные отверстия в металлическом профиле, уголке и швеллере прямо на производственных линиях.
Рабочие поверхности пуансонов и матриц должны иметь шероховатость Ra не более 0,4 мкм, режущие кромки — острыми без завала; завал кромок, выкрашивание и механические повреждения не допускаются (ГОСТ 22472-87, ГОСТ 16675-80).
Пуансон штампа — ключевой рабочий элемент, определяющий точность, производительность и надёжность листовой штамповки. Правильный выбор материала — У8А, Х12МФ, 6ХВ2С или твёрдый сплав ВК15/ВК20 по ГОСТ — в сочетании с корректной термической обработкой и расчётом на сжатие и устойчивость обеспечивает требуемую стойкость и качество деталей. Соблюдение нормативных зазоров, шероховатости рабочих поверхностей (Ra не более 0,4 мкм) и своевременная переточка позволяют максимально использовать ресурс инструмента и сократить внеплановые простои оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.