CC BY
168
Особенности штамповки тарельчатых пружин
Железное О.С., Михайлова У.В.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.735.043.016.3 Железков О.С., Михайлова У.В.
ОСОБЕННОСТИ ШТАМПОВКИ ТАРЕЛЬЧАТЫХ ПРУЖИН
Интенсификация экономического развития диктует внедрение новых, более совершенных технологических процессов, современных машин и систем. Повышение экономической эффектив-ности, комплексной автоматизации и гибкости технологий - основное направление развития технологии автомобилестроения и других видов машиностроения. Развитие машиностроения неразрывно связано с применением прогрессивных методов изготовления заготовок методами обра-ботки металлов давлением.
Наиболее эффективны процессы, основанные на применении холодной пластической деформа -ции, - процессы листовой и холодной объемной штамповки. Благодаря непрерывному совершенст-вованию технологии, конструкций штампов, ис-пользуемого оборудования и средств его автоматизации листовая штамповка применяется для изго-товления деталей широкого спектра размеров (от долей миллиметров до нескольких метров), разнообразных конфигураций (от простейших плоских типа шайб до сложных пространственных деталей).
Тарельчатые пружины находят широкое применение в технике для восприятия значительных сил при небольших перемещениях, в основном, для гашения динамических и ударных нагрузок (амортизаторы, буферные устройства и т.п.) [1, 2].
Тарельчатые пружины представляют собой разновидность оболочковых упругих элементов высокой жесткости Они состоят из штампованных стальных элементов в ввде конических оболочек, напоминающих тарелку с отверстием вместо дна. Основной тип тарельчатых пружин -
коническая шайба (рис. 1). Шайбы выполняют толщиной от 1 до 20 мм с отношением наружного и внутреннего диаметров тарелок ОМ=2-^3 и углом подъема образующей а=2^6° .
Заготовки тарельчатых пружин штампуются из листовой кремнистой стали (типа 60С2А) при толщине до 6 мм в холодном состоянии, а при большей толщине - в горячем состоянии. Заготовки подвергаются термической обработке и упрочнению наклепом (заневолирование до появления пластических деформаций в наружных слоях). При необходимости торцы пружины прошлифовывают на плоскость для образования кольцевых опорных площадок.
При изготовлении точением из цилиндриче-ских заготовок прочность шайб резко снижается.
При приложении! центральной нагрузки тарель-чатая пружина изгибается. Величина прогиба обычно составляет (0,5-0,8) долей от высоты усе -ченного конуса. Наибольшее значение прогиба при переменном режиме нагружения не должно превышать 0,6 высоты конуса, а при статическом нагружении - 0,8 высоты конуса. Расчет жесткости и прочности таких упругих элементов выполняется методами теории тонких оболочек, а в более сложных случаях - методом конечных элементов.
Имеются различные конструктивные особенности выполнения тарельчатых пружин. Например, для увеличения податливости шайбы снаб-жают гофрами. Шайбы с облегчающими вырезами, звездчатые и гофрированные позволяют получить пружины, приближающиеся по податливости к цилиндрическим витым пружинам. Пружины , работающие в коррозионных средах, иногда выполняются в виде сильфонов с однослой-ными или многослойными стенками, изготавливаемых из тонколистовой латуни или бронзы.
Штамповку заготовок конических тарельчатых шайб осуществляют комбинированным способом [3]. Сущность комбинированной штамповки за -ключается в объединении нескольких операций в одном штампе, при этом объединяемые операции называют переходами. Объединяться могут: разделительные операции с разделительными (вырубка,
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМ
Рис. 2. Схема штамповки заготовок тарельчатых пружин с использованием штампа последовательного действия
Рис. 3. Штамп совмещенного действия для штамповки тарельчатых пружин:
1 - съемник; 2 - матрица; 3 - пуансон вырубной;
4 - пуансон для пробивки; 5 - пуансон-выталкиватель
пробивка), формоизменяющиеся с формою -меняющими (первый и последующие пере -ходы вытяжки), разделительные с формоизменяющими (вырубка, вытяжка). Возможности объединения операций в одном штампе зависят от соотношения внешних и внутренних размеров штампуемых деталей
Если не принимать во внимание ходы пресса, совершаемые в самом начале штамповки (число которых на единицу меньше общего числа переходов), то при последовательной штамповке независимо от числа переходов за каждый рабочий ход пресса получают готовую деталь.
Комбинированную штамповку осуще-ствляют с использованием штампов последовательного действия и совмещенных штампов. В штампах последовательного действия рабочий инструмент (пуансон, матрица) расположен последовательно, один за другим (рис. 2). В штампах совмещенного действия - один в другом (рис. 3).
При изготовлении заготовок тарельча-тых пружин с использованием штампа последовательного действия (см. рис. 2) полоса после каждого хода ползуна пресса перемещается на строго определенный шаг по переходам штамповки. При этом на первом переходе осуществляют вытяжку конуса с пробивкой отверстия диаметром й. На втором переходе вырубают заготовку тарельчатой пружины по наружному диаметру О.
Процесс изготовления заготовок тарельчатых пружине использованием совмещенных штампов осуществляется следующим образом (см. рис. 3). Когда ползун пресса находится в верхнем положении, полоса подается в рабочую зону пресса. При движении ползуна вниз вначале пуансон 3 вырубает заготовку по наружному диаметру О, смещая полосу и съемник 1, который подпружинен относительно основания штампа, вниз. Затем пуансон-выталкиватель 5 формирует коническую поверхность шайбы, а пуансон для пробивки 4 пробивает отверстие диаметром й. При движении ползуна вверх за счет возврата сжатых пружин в исходное состояние пуансон-выталкиватель 5 снимает заготовку тарельчатой пружины с пуансона 4, а съемник 1 возвращает полосу в исходное состояние.
Производительность процессов изготовления заготовок тарельчатых пружин зависит от быст-роходности пресса и практически не зависит от конструктивного исполнения штампов.
Штампы последовательного действия имеют более простую конструкцию, но для них необходимо обеспечивать точную пошаговую подачу полосы с одной позиции штамповки на другую.
Штампы совмещенного действия более компактны, чем штампы последовательного действия, их конструкция исключает возможность смещения внешнего контура штампуемой детали относительно внутреннего. Совмещенную штамповку применяют для получения деталей с малыми допусками на эксцентричность. В связи со сложностью конструкции штампов совмещенного действия трудоемкость их изготовления в 1,5-2 раза выше, чем штампов последовательного действия.
Библиографический список
1. Пономарев С.Д. Пружины, их расчет и конструирование. М.: Машгш, 1954.
2. Дмитриев В.А. Детали машин. Л.: Судостроение, 1970. 792 с.
3. АверкиевЮ.А., АверкиевА.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
4. Головин В.А., Ракошиц Г.С., Навроцкий А.Г. Технология и оборудование холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1987. 352 с.
