МАТРИЦЫ

Изготовление профильных матриц ручным способом для штампов и прессформ сопряжено с большими трудностями, так как в этом случае необходимо обеспечить высокую точность об­работки .профиля на внутренних поверхностях. Учитывая, что в результате закалки матриц неизбежно возникают деформации, даже при самой точной предварительной обработке профиля приходится оставлять достаточные припуски для его доводки. Эта доводка, производимая после закалки, является весьма тру­доемкой н требует высокого мастерства.

На автозаводе окончательная доводка профиля всех матриц, в том числе и таких, которые имеют сложный профиль при не­больших размерах отверстия, механизирована и осуществляется путем профильного шлифования с применением специальных приспособлений. В отдельных случаях, когда особенности про­филя или малые размеры отверстия делают обработку на шли­фовальных станках невозможной, матрицы изготовляются разъ­емными.

На Горьковском автомобильном заводе разработана система деления матриц на составные секции п разработаны способы крепления их на плите штампа в зависимости от толщины штам­пуемых заготовок.

При определении места разъема секции необходимо учиты­вать технологичность обработки секций профильным шлифова­нием, а также предусматривать способ крепления секций на плите. Ниже приводятся примеры конструкций сборных мат­риц применительно к разным толщинам штампуемых изделий из черных листовых металлов.

На фиг. 148 показана матрица сложной формы, состоящая из шести секций. Линии разъема первой, второй и третьей сек­ций проходят через центр радиусов, линии разъема четвертой, пятой и шестой секций проходят на пересечениях прямых ‘ли­ний, составляющих между собою углы.

Такой способ разъема позволяет шлифовать секции попарно первую секцию с третьей, а четвертую с шестой, пятая и вто­рая шлифуются каждая в отдельности. Крепление секций на плите штампа осуществляется винтами и контрольными шпиль­ками (см. разрез, фиг. 148. вверху), что обеспечивает надежное, прочное крепление матрицы для штамповки изделий из метал­ла толщиной до 1,2 мм.

Фиг. Ы8. Сборная матрица нэ шести секций для штамповки из листа толщиной до 1,2 мм.

На фиг. 149 матрица состоит из трех секции {/, 2, 3), линии разъема проходят через торцы первой секции и сторон второй и третьей секции, составляющие между собою углы. Такой спо — об разъема обеспечивает выход абразивного круга в процессе шлифования, и представляется возможность прошлифовать глы с высокой геометрической точностью без каких-либо за ругленнй в углах, что н требуется выполнить по условиям ертежа.

В данном примере секции матрицы, кроме крепления винта­ми и контрольными шпильками, дополнительно укрепляются порными планками, обзначенные 4, 5 и 6, которые также за­крепляются на плите штампа винтами и контрольными шпиль­ками.

•ял

Такой способ крепления секций матрицы обеспечивает на­дежную жесткость в процесс штамповки изделий из листа тол­щиной до 2 мм. На фиг. 150 показана матрица, рассчитанная на штапмовку одновременно по две детали, и состоит она из четы­рех секций. Линия разъема секций предусмотрена в местах, обе­спечивающих шлифование формы секций одновременно по две штуки, что дает высокую производительность.

Крепление секций производится тем же способом, что и в предыдущем примере (фиг. 149) с той лишь разницей, что упорные планки врезаны в плиту штампа, как показаны на фиг. 150, вверху слева и справа матрицы.

Такой способ крепления секций матрицы гарантирует жест­кость положения матрицы на плите при штамповке изделий из металла толщиной до 3 мм.

Фиг. 149. Сборная матрица из трех секций для штамповки из листа толщиной до 2,0 мм.

Фиг. 150. Сборная матрица из четырех секций для штамповки из листа толщиной до 3,0 мм.

Последний пример сборной матрицы показан на фиг. 151. когда штамп рассчитан на штамповку изделии из металла тол­щиной свыше 3 мм. В этом случае секции матрицы врезаются в плиту штампа вверху, как показано на фиг. 151, крепятся они также винтами и контрольными шпильками, что обеспечивает гарантированную прочность матрицы и жесткость при штампо­вании изделий толщиной свыше 3 мм.

Секции до закалки обрабатываются по разметке на станках с припуском на шлифование от 0,5 до 0,8 мм в зависимости от размеров и формы секций.

После обработки на станке профиль секции никакой слесар­ной подгонке не подвергается, только сверлятся отверстия под винты и контрольные шпильки, затем следует технологическая обработка.

После закалки секции матриц комплектно вместе с пуансо­нами шлифуются окончательно в размер без какой-либо ручной

Фиг. 151. Сборная матрица из трех секций для штам­повки из листа толщиной свыше 3,0 мм.

слесарной доводки профиля пуансонов и матрицы. Однако про­фильное шлифование широко применяется также и при изго­товлении цельных матриц.

Шлифование профиля в матрицах цельной конструкции про­изводится тремя способами:

1. Шлифовальными кругами диаметром от 60 мм и более, насаженными непосредственно на шпиндель плоскошлцфоваль — ного станка.

2. Шлифовальными кругами диаметром от 15 до 60 мм, насаженными на дополнительные переходные оправки, которые навинчиваются на шпиндель станка. В этом случае станок дол­жен иметь достаточно большое число оборотов шпинделя, что­бы шлифовальный круг имел нужную окружную скорость.

3. С помощью специального приспособления, показанного на фиг. 9; этим способом шлифуются неразъемные матрицы с внутренними размерами от 30 до 600 мм.

Чтобы обеспечить минимальные припуски на шлифование

Фиг. 152. Шлифование отверстия в матрице с простым профилем: /—матрица; 5— магнитная плита; 3—продольный упор; 4—шлифовальный круг.

профиля, практикуется двукратная механическая обработка перед окончательной термической обработкой.

Примером применения первого способа шлифования профи ля матриц может служить обработка матрицы простейшей фор­мы, показанная на фиг. 152.

Сначала производятся: строгание шести сторон заготовки v. припуском на шлифование (1,5—2,0 мм), разметка профиля и его фрезерование с оставлением припуска 2—3 мм; затем мат рнца подвергается предварительной термической обработке — улучшению (закалка и высокий отпуск на твердость Rt=28— —30). После улучшения на матрице шлифуются шесть сторон под угол 90°, еще раз тщательно размечается профиль, произво дится окончательное фрезерование профиля с оставлением при пуска на шлифование (0,4—0.5 мм на сторону), и матрица про ходит окончательною термическую обработку.

После окончательной термической обработки снова шлиф) ются шесть сторон под угол 90° и производится шлифование їірофиля. Матрица / устанавливается на магнитную плиту 2 плоскошлифовального станка вплотную к продольному упор (фиг. 152). В первую очередь шлифуются прямолинейные участки профиля отверстия матрицы по размерам / = 200—2R = = 130 мм и а = 150—2/?=80 мм, а затем — закругления /?= =35 мм в углах.

Изготовление матриц и пуансонов сферической формы яв лялось серьезно» проблемо», которая была разрешена с при­менением профильного шлифования и специальной наладки на пнутрпшлнфовальиом станке (фиг. 153).

Подготовительными операциями при изготовлении матриц сферической формы профильным шлифованием являются: токарная обработка заготовки матрицы по размерам черте­жа с припуском на наружные размеры плюс 0,05—0,7 мм и на сферу минус 0,3—0,4 мм.

Размер сферы проверяют шаблоном (с уменьшенным раз­мером сферы на величину припуска на шлифовку); термическая обработка на твердость R =58—60; шлифование матрицы по наружному размеру до диаметра D, торца н сферы Dc производится на внутрншлифовальном станке, на котором шлифовальная головка изделия установле­на на поперечных салазках, необходимых для совмещения сфе­ры матрицы с торцом шлифовального круга при повороте го­ловки до 45°, как показано на фиг. 153.

Матрицу устанавливают в 3-кулачковом патроне. Вначале шлифуют наружный диаметр до диаметра D, а торец на окон­чательны» размер.

Шлифование сферы производят при следующей наладке: Шлифовальный круг для этого применяют цилиндрической формы с внутренней выточкой на торце*, наружный диаметр круга определяют по формуле D круга = 0,71 D сферы мм.

Характеристику шлифовального круга подбирают ЭБ60С1К или ЭБ80СМзК. Устанавливают его на шпиндель шлифовальной головки, головка крепежного винта должна быть в выточке круга углублена ниже его торца на 2—3 мм.

Шлифовальный круг правят алмазом по цилиндру до разме­ра диаметра D, торец на верность и наружную кромку притуп­ляют на 0,3—0,5 мм. Головку с установленной матрицей пово­рачивают по часовой стрелке на угол d = 44° н смещают ее попе­речным суппортом до совпадения сферы с торцом шлнфовально го круга.

Шлифовальный круг устанавливают так, чтобы одна кромка горца находилась на центре вращения сферы, а другая выхо дила на край диаметра сферы, и ось вращения круга должна быть по высоте на одном уровне с осью вращения сферы.

На этой установке шлифуют сферу до выравнивания, затем шлифовальный круг отводят и сферу проверяют шаблоном (предварительным с токарной обработкой) визуально. Если ра­диус шлифуемой сферы меньше радиуса на шаблоне, угол уменьшают на 2—4 минуты, а если радиус шлифуемой сферы больше радиуса на шаблоне, тогда угол г увеличивают на 2—4 минуты. Диаметр сферы доводят шлифованием путем пе-

Выточка делается вручную карборундом.

Фиг. 153. Шлифование внутренней сферы на матрице: /—матрица: 2—шлифовальный круг; 3—шпиндель; Т—трехкулачковый патрон.

ремещення шлифовального шпинделя с кругом поперечной по дачей. Затем производят повторное шлифование сферы. Разме­ры сферы проверяют шаблоном (с размерами сферы по чер­тежу) или мерным шариком по краске. Для этого шаблон или мерный шарик покрывают тонким слоем (0,003—0.005 мм) краски-лазури или краплаком, вкладывают в шлифованную сферу, прижимают к сфере, поворачивают их по окружности и вынимают. Если краска легла полосами по всему радиусу сферы, то это означает, что размеры сферы совпадают с задан­ными размерами на шаблоне или мерном шарике.

Указанный способ шлифования на матрицах или калибрах позволяет изготовлять их с меньшей трудоемкостью, выполнять размеры сферы по 2-му классу точности и чистоту поверхности по

8— 9-му классу. Применяя шлифовальный круг с характеристикой ЭБ320СМзК н охлаждение масляной эмульсией, чистоту поверх­ности можно получить по 10—12-му классу.

Второй спосоо шлифования применяется при изготовлении матриц с отверстиями небольших размеров.

Третий способ шлифования, представляющий наибольший интерес, обеспечивает очень высокую точность при шлифовании сложных профильных матриц. В качестве примера на фиг. 154 показано шлифование матрицы для штамповки ведущей пере­даточной шестерни велосипеда. Эта матрица имеет 48 внутрен­них зубцов сложного профиля: диаметр отверстия—200 мм.

Фиг. 154. Шлифование впадин сложного профиля внутри матрицы

После предварительного обтачивания (с оставлением при­пуска 5—7 мм) заготовка подвергается предварительной тер­мической обработке (улучшению), затем производится чистовое обтачивание с оставлением припусков на шлифование (по на­ружному диаметру—1,0—1,2 мм и по внутреннему диаметру — 1,2—1,5 мм), батем на зубодолбежном станке производится долбление зубцов специальным долбяком с оставлением при­пуска на шлифование (0,5—0,7 мм по среднему диаметру).

После окончательной термической обработки шлифуются отверстие н один торец; проверка установки матрицы на шлифо вальном станке производится по вершинам зубцов с помощью индикатора. Затем шлифуются наружная поверхность и второй торец матрицы (на оправке).

Шлифование профиля производится на плоскошлифоваль­ном станке модели С541 Горьковского автозавода типа ЗБ71М Витебского станкозавода.

На приспособление ставится делительный диск 1 с числом пазов, равным числу’ зубцов на матрице. Для установки мат­рицы 2 применяется специальный барабан 3. закрепляемый на шпинделе делительного приспособления; диаметр отверстия в барабане превышает наружный диаметр матрицы на 1,0-

2,0 мм. При закреплении матрицы, которое осуществляется при­жимами 4, имеющимися на торце барабана, проверяется отсутст­вие биения по торцу и по наружному диаметру А зубцов (с по мощью индикатора). Кроме того, необходимо, чтобы пазы на делительном диске совпадали со впадинами между зубцами матрицы.

На шпиндельную головку станка насаживается приспособлю пне (фиг. 9), шлифовальный круг диаметром 100—120 мм н ши риноіі 10—12 мм предварительно заправляется вручную (карбо­рундом). Для заправки профиля круга применяется стальной ролик, имеющий два ручья: один —для заправки круга при предварительном шлифовании, а второй — для заправки при чистовом шлифовании.[43]

Заправочное приспособление с роликом (фиг. 45) помещает ся на магнитною плиту (фиг. 154) так, чтобы один из ручьев совпадал с профилем круга. При заправке круга правой рукой вращается рукоятка приспособления, приводящая во вращение ролик, а левой рукой опускается вертикальный суппорт и круг подается на ролик; круг получает вращение от ролика. При шлифовании впадин необходимо обратить особое внимание на обеспечение равномерного съема металла со всех зубцов. Ре­комендуется прошлифовать все зубцы матрицы предваритель но и, убедившись в равномерности съема, произвести оконча­тельное шлифование зубцов. Перед окончательным шлифова­нием круг заправляется вторым ручьем ролика.

Проверка профиля впадин на матрице не производится, так как его правильность обеспечивается при шлифовании профиля на заправочном ролике[44]; проверка глубины’ впадин произво­дится с помощью вспомогательного цилиндрика по среднему диаметру; соответствующий размер от вершины зубцов указы вается в чертеже матрицы.

Кроме описанных способов шлифования профиля матриц для штампов холодной штамповки, следует остановиться на методе шлифования внутренних замкнутых профилей матриц, имеющих плавные переходы в углах по шаблон-копиру. Этот метод описан чехословацким автором Франтишек Гамр в бро шюре «Шлифование фасонных изделий».[45]

Суть этого процесса заключается в следующем. На фиг. 155 схематически показана настройка и способ шлифования мат­рицы 1, которая покоится на прямоугольных призмах 2 и при­креплена струбциной 3 к шаблон-копиру 4. Профиль шаблон — копира соответствует чертежному профилю матрицы.

Фиг. 155. Способ шлифования матрицы по шаблон-копиру: /—шлифуемая матрица; 2—прокладки; 3—прижимной угольник; 4— шаблон-копир: 5—плита; 6—палец; 7—сменный ролик; в—шпиндель; 9—шлифовальный круг.

Шлифуемая матрица расположена над шаблон-копиром так. чтобы оси обоих профилей (матрицы и копира) совпадали.

Шаблон-копир накладывается на основание плиты 5, имею­щей запрессованный направляющий палец 6, на который наде­ваются сменные ролики 7. Палеи должен находиться строго на осп шпинделя 8 и шлифовального круга 9. Установка шлифо­вального круга относительно положения ролика производится в следующем порядке (фнг. 156).

Угольник 1 опирается на направляющий ролик 2, наконеч­ник индикатора 3 должен находиться на одной линии с опорно!’ частью угольника. При медленном вращении вручную шлифо­вального круга 4 стрелка на индикаторе указывает положение круга относительно ролика (биение или центрнчпость). Шлифо­вальный круг установлен на быстроходном шпинделе (форту на), укрепленном в свою очередь па кронштейне пристроен ном к шлифовальному станку.

Процесс шлифования сводится к тому, что шлифовщик вр ч ную легко ведет копир вокруг направляющего пальца, на кото ром находится вращающийся сменный ролик, и производит шлифование внутреннего контура матрицы.

Фиг. 156. Приспособление для центрования шлифоваль­ного круга с направляющим роликом, /—угольник; 2— направляющий ролик; 3— индикатор; 4—шлифо­вальный круг; 5—плита.

Припуск, оставленный на шлифование по всему контуру, снимается постепенно за счет смены нескольких роликов, имею­щих разный наружный диаметр через 0,2 мм.

Замена роликов идет от большего диаметра к меньшему, Диаметр шлифовального круга равен диаметру меньшего ро­лика.

Последовательность изготовления шаблон-копира такова:

1. На ровную металлическую плиту, в качестве изоляции от прилипания, накладывается тонкий слой раствора парафина в бензине (применяется упрощенный способ: с помощью обычной свечи плита коптится), затем на плиту ставится торцом пуан­сон. Вокруг пуансона монтируется деревянная рамка для пред­отвращения от растекания пластмассы.

2. В стеклянном сосуде готовится «дентокрил» в виде каше­образной, хорошо перемешанной смеси из специального порош­ка и растворителя. (В наших условиях может быть использо­ван «стиракрнл».) Приготовленной смесью заливают простран­ство внутри рамки и вокруг пуансона на высоту около 15—20 мм.

После этого масса затвердевает в течение 8 часов, затем уби рается деревянная рамка и вынимается пуансон.

3. К полученному шаблон-копиру крепится шлифуемая мат­рица, как показано на фиг. 155. Между шаблон-копиром и мат­рицей ставятся одинаковой толщины прокладки (2,5—5,0 мм). Вместо специальной деревянной рамки можно использовать съемник, предназначенный для изготовляемого штампа.

На заготовке съемника по пуансону очерчивается увеличен ный на 3—Л мм профиль, который разделывается фрезой по раз­метке на вертикально-фрезерном станке.

После этого съемник кладется на плиту (пуансон и плита смазываются указанным выше раствором). В разделанное от верстие съемника устанавливается пуансон. Между стенками отверстия съемника и пуансоном имеется зазор, который зали­вается «стиракрилом», после затвердевания его, пуансон выни­мается, а пуансондержатель используется по назначению. Для создания большей прочности сцепления стиракрилом со съем­ником, в отверстии его делают канавки шириной 2—3 мм и глу­биной 1,5—2 мм или края торцов фрезеруются на конус высо­той 3—5 мм.

Описанный способ шлифования матриц взят из отчета по командировке в Чехословакию инженера М. А. Максимова Горьковского совнархоза.

Как уже указывалось выше, ряд матриц, имеющих сложный профиль при небольших размерах отверстия, в целях изготов­ления путем профильного шлифования, имеет разъемную кон­струкцию. В таких случаях профиль обрабатывается на каждой половине матрицы в отдельности, а затем эти половины «спари­ваются».

В качестве примера большой интерес представляет техноло­гия изготовления матрицы для штампа, показанной на фиг. 157.

Перед термической обра­боткой обе половины ма­трицы проходят следующие операции:

1) строгание всех сторон с припуском на шлифование (0,7—1,0 мм);

2) разметка направляю­щих и профиля;

3) фрезерование направ­ляющих и пазов с припу­ском на шлифование (0,6—-

( 0,8 мм)-;

4) растачивание отвер­стия с припуском на шли­фование (0,8—1,0 мм).

После термической обра-

шлифования по луге R = 21 мм II шириной 4,0 мм; по глубине пуск 0,10—0,12 мм; на шлифование дуги R =

= 21 ММ. После чтпг.) шлифуются пазы, наклон­ные под углами 45°.

Эта операция выполняет­ся с помощью специаль­ной магнитной призмы — «переводника» (фиг. 159).

Перед шлифованием па­зов в матрице призма прошлнфовывается на верность под углом 45°, затем на нее помещаются обе половинки матрицы и шлифуется сначала тин боковой паз, . потом — после поворота матрицы на 90°—второй паз. Пазы шлифуются не на полную глубину, а с оставлением припуска 0,10 мм для по­следующего шлифования по дуге /? = 21 мм.

Шлифование дна па — ов по дуге /? = 21 мм про-
ботки j каждой половины шли­фуются все стороны точно в размер под углом 90°, затем обе половины скрепляются струбциной, н в собранном ви­те на внутришлифовальном станке шлифуется отверстие диаметром 18 мм.

Шлифование профиля про­изводится на плоскошлифо­вальном станке. Обе половины матрицы / устанавливаются на магнитную плиту 2 вплотную к продольному упору л (фиг. 158).

Сначала шлифуются пло­скости на разъемной части I на глубину 2 мм (фиг. 158); при этом на размер А оставляется припуск 0,10—0,12 мм для Затем шлифуется средний na ­if паза также оставляется при-

изводится профилированным кругом (фиг. 160) в два перехода: сначала левая половина дуги, а затем правая. Это необходимо для того, чтобы при шлифовании дна паза круг не касался его боковых сторон; ширина крута берется меньше, чем требуемая ширина паза.

Приспособление (фиг. 22) настраивается по микрометру на размер 75 + 2.0 мм и устанавливается на магнитную плиту вплотную к продольному упору, каретка 2 приспособления по­ворачивается по часовой стрелке на угол 90° и заправляется левый торец круга (фиг. 160), а затем вручную куском карбо­рунда заправляется правый торец так, чтобы ширина круга со­ставляла приблизительно 3,5 мм.

После этого, не наручная положения поперечного суппорта станка и не снимая приспособления с магнитной плиты, на­страиваем его для заправки дуги R =21,0 мм (размер по микро­метру: 75 мм + 21 мм = 96 мм). Производя качания каретки при­способления влево п вправо (2 на фиг. 160), заправляем дугу /? = 21.0 мм на ширине, немного превышающей половину ши­рины паза (6 = 2,0 мм и а = 3,5—2,0=1,5 мм).

Установка матрицы при шлифовании дна в пазах по дуге R = 21 мм производится, как показано на фиг. 158 и 159. Сна­чала шлифуется одна сторона дна, затем матрица повертывает-

Фпг. 160. Заправка круга для шли-
фования дна в пазах матрицы.

13 П А. Камышев

Фиг 162. Проверка расположения пазов в обеих половинах матрицы: J—призма: 2~матрица; 3—штаигенрейсмасс; 4— индикатор; 5—поверочная плита.

ся на 180° и тем же кругом шлифуется вторая сторона дна. За­тем шлифуются закругления R = 2 мм на вершинах выступов (фиг. 161). Для этого применяется профилированный круг, за­правка которого производится алмазом вручную, так как ра­диус 2 мм на вогнутой дуге слишком мал для заправки с по­мощью приспособления (фиг. 22)[46]. Матрица закрепляется в маг­нитной призме.

Проверка расположения пазов производится с помощью ин­дикатора одновременно на обеих частях матрицы, которые устанавливаются сначала на поверочной плите — проверяются пазы, параллельные боковым сторонам матрицы,— а затем в призме (фиг. 162) проверяются наклонные пазы.

Заключительной операцией является шлифование боковых направляющих, которые обеспечивают правильное спаривание частей матрицы.