Матрица и пуансон своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 09.10.2024

Ни одно штамповочное и прессовое производство не может обойтись без пуансона. Эта деталь применяется для маркировки деталей, при штамповке и металлообработке. Чтобы выполнить штамповку детали или сделать ее маркировку, на деталь производится непосредственное давление. Именно для производства такой технологической операции и предназначен пуансон.

Он может иметь самую разную конструкцию:

вырубной;
пробивной
прошивочный;
просечной.

Принцип работы пуансона

В момент прессования, пуансон начинает давить на пресс-шайбу, а она давит на заготовку, которая выдавливается через матрицу. Так как деталь работает при больших силовых и тепловых нагрузках, ее изготавливают из особой, износоустойчивой стали. Она отличается высокой прочностью и не деформируется под влиянием температурных перепадов.

В принципе, пуансон можно назвать инструментом, который методом давления получает заготовку определенной формы. В штамповочном производстве он является одной из важнейших деталей.

Если совместно с ним используется полиуретан, то из него изготавливают матрицу, являющуюся ответной деталью штампа.

Для чего нужна матрица?

Чтобы получить определенную форму изделия применяется матрица, которая может быть изготовлена из самого разного материала:

Для изготовления стальных заготовок, материалом матрицы становится специальная высокопрочная сталь, повышенной износостойкости. Такая конструкция всегда имеет стенки без крышки.

Матрица может иметь несколько видов конструкции:

простая;
сложная;
комбинированная.

Особо сложные конструкции применяются редко, их изготавливают по специальному заказу.

Наиболее простые матрицы можно встретить при изготовлении пустотных кирпичей и блоков.

Штамп и пуансон

В любом штампе, конструкция этой детали всегда совпадает с режущей частью матрицы. По сути дела, эту деталь можно назвать замыкающей деталью, создающей верхнюю часть изделия.

Пуансон — это маленький пресс, который способен штамповать и маркировать детали. С его помощью можно штамповать детали любой формы или нанести маркировку, причем она может быть обыкновенной или в зеркальном отражении.

В основном пуансон применяется в металлообрабатывающей промышленности, там, где используется прессование металлов, формируются листовые заготовки. В строительном производстве с помощью пуансона получают газобетонные блоки, имеющие фигурные пустоты.

Материалы матрицы и пуансона

Как уже было сказано выше, основной задачей пуансона является продавливание заготовки сквозь матрицу. Операция осуществляется под большим давлением, причем там, где используется горячее прессование, детали испытывают мощное тепловое воздействие. Поэтому для изготовления матрицы и пуансона, учитывая сферу их деятельности, применяются самые разные материалы.

При холодном прессовании, детали изготавливают из специальной высокопрочной стали, отличающейся повышенной прокаливаемостью. Твердость закалки по Роквеллу составляет более 60 единиц. Применяется и особая инструментальная сталь — 6ХВ2С. Эти материалы отличает:

износоустойчивость;
высокая прочность;
антикорозийность.

При высоких температурах нельзя использовать легированные стали. Они под влиянием высокой температуры становятся хрупкими. Каждый пуансон имеет максимальную твердость по всей высоте своей поверхности.

В горячем производстве верхнюю часть штампа изготавливают из специальных износоустойчивых сталей, которые не деформируются при высокой температуре. Таким образом обеспечивается наивысшая стойкость штампа.

В некоторых случаях используются и современные полимеры. Чаще всего применяется полиуретан. Он отличается высокой эластичностью и повышенной прочностью. Его твердость достигает 98 единиц по Шору.

Характеристика пуансонов

Любой штамп имеет определенный срок эксплуатации. Его основные детали — пуансон и матрица, изнашиваются быстрее всего. Их приходится часто менять, особенно если приходится работать в массовом производстве. В основном эти детали могут прослужить без замены максимум шесть лет.

Оснастка вибропрессов штамповочного оборудования имеет различную конфигурацию. Она применяется для самых разных технологических операций. Все зависит от нескольких параметров:

формы;
типа;
размера;
материала будущей детали. Она может быть стальной или бетонной.

К оснастке штамповочных прессов предъявляются конкретные требования. Не допускаются:

зазоры;
заусенцы;
трещины;
неровности.

Поэтому при изготовлении цилиндрических пуансонов проводится двойное шлифование. Сначала делается черновая обработка, а затем выполняется чистовое шлифование. На завершающем этапе деталь полируется и затачивается.

Для изготовления фасонных пуансонов применяется технологический оттиск. Деталь закаливают в термопечи в течение примерно восьми минут при температуре 780 градусов по Цельсию. Затем ее подвергают финишной обработке.

Для получения оснастки, имеющей сложный контур, используется целый парк специальных станков. В этом случае практически невозможно обойтись без строгального и фрезерного оборудования.

Такое же оборудование необходимо для изготовления матрицы, когда необходимо учесть соответствующие размеры.

Если пресс-формы изготовлены с высоким качеством, а пуансон имеет точную линию среза, то такой штамп будет отличаться минимальным износом и максимальным сроком эксплуатации.

Технологический процесс изготовления матриц и пуансонов вырубного штампа

Технологический процесс изготовления матриц и пуансонов вырубных штампов включает в себя:
1) предварительную обработку базовых поверхностей;
2) предварительное шлифование базовых поверхностей;
3) разметку рабочего контура;
4) предварительную обработку рабочего профиля;
5) предварительную сборку штампа;
6) термическую обработку;
7) окончательное шлифование базовых поверхностей;
8) окончательную обработку рабочего контура;
9) сборку штампа;
10) наладку штампа.

Рассмотрим технологию изготовления цельной матрицы и пуансона с буртом с вырубного штампа. Толщина стального листа 2 мм; точность размеров заготовки соответствует 14-му квали-тету; материал матрицы и пуансона — сталь У10; в качестве заготовок применены поковки.

Последовательность обработки матрицы.

1. Фрезерование заготовки с шести сторон на вертикально-фрезерном станке (приспособление—машинные тиски).

2. Шлифование двух плоскостей заготовки и двух смежных боковых сторон под уголом 90° на плоскошлифовальном станке (приспособления: магнитная плита, угольник).

3. Слесарная разметка рабочего контура (приспособления: разметочная плита, штангенрейсмас, синусная подставка, набор концевых мер, керн, молоток и другие слесарные разметочные инструменты).

4. Фрезерование рабочего контура по разметке на вертикально-фрезерном станке (приспособления: поворотный стол, прихваты, подкладки и др.).

5. Слесарная обработка: опиливание рабочего контура в размер; сверление и цекование отверстий под крепежные винты; установка заготовки матрицы на плите штампа, закрепление ее винтами; обработка отверстий под штифты совместно с плитой; установка штифтов; снятие матрицы.

6. Термическая обработка.

7. Шлифование рабочей и опорной поверхностей матрицы на плоскошлифовальном станке.

8. Слесарная зачистка абразивной шкуркой рабочего контура матрицы.

9. Сборка и наладка штампа.

Последовательность обработки пуансона.

1. Фрезерование заготовки с шести сторон.

2. Шлифование рабочего и опорного торцов.

3. Слесарная разметка рабочего контура.

4. Фрезерование рабочего контура по разметке.

5. Слесарная обработка: обработка отверстий под винты; установка заготовки на верхней плите штампа, закрепление винтами; установка штифтов; получение оттиска рабочего контура закаленной матрицы на пуансоне на ручном прессе; снятие заготовки; слесарная обработка профиля по оттиску.

Последующие операции повторяют маршрут обработки матрицы.

При повышенных требованиях к точности штамповки или малой толщине листа, когда зазор 6 = 0,01 -г-0,05 мм, слесарную разметку заменяют машинной, которую производят на координатно-сверлильных станках. Машинная разметка состоит в обработке точно закоординированных отверстий. На станке определяют координаты отверстия, производят центровку центровочным сверлом, сверлят отверстие, при необходимости рассверливают и в заключение развертывают или растачивают отверстие в окончательный размер. Так обрабатывают центральное отверстие матрицы. Отверстия малых размеров, показывающие границы обработки, получают сверлением. Контроль рабочего профиля матрицы производят шаблоном, размеры которого равны размерам штампуемой заголовки.

Если конструкция пуансона более технологична, чем конструкция матрицы, то сначала изготовляют пуансон, а потом матрицу. В этом случае делают оттиск закаленного пуансона на заготовку матрицы и ее профиль обрабатывают по оттиску, выдерживая необходимый зазор.

При сборной конструкции матрицы и пуансона и закреплении их на штампе с помощью державок необходимость в оттиске отпадает. Каждую заготовку после закалки шлифуют и размеры выдерживают так, чтобы при сборке получить необходимый зазор. Поэтому исключается слесарная подгонка профилей и обработку можно начинать как с матрицы, так и с пуансона. Особенности данного техпроцесса: разметку рабочего контура ведут слесарным методом при любой точности и толщине штампуемой детали; предварительную обработку рабочего профиля осуществляют на фрезерном, долбежном или фасонно-строгальном станках; рабочий контур шлифуют на плоскошлифовальном станке профилированным шлифовальным кругом или на профиле-шлифовальном станке; при качественной сборке наладку штампа обычно не производят; если рабочий контур сборного пуансона сложный, то отверстия в державке размечают на координатно-сверлильном станке.

Технологический процесс изготовления матриц и пуансонов вырубных штампов включает в себя: 1) предварительную обработку базовых поверхностей; 2) предварительное шлифование базовых поверхностей; 3) разметку рабочего контура; 4) предварительную обработку рабочего профиля; 5) предварительную сборку штампа; 6) термическую обработку; 7) окончательное шлифование базовых поверхностей; 8) окончательную обработку рабочего контура; 9) сборку штампа; 10) наладку штампа.

Рассмотрим технологию изготовления цельной матрицы (см. рис. 14.2, а) и пуансона с буртом (см. рис. 14.3, а) вырубного штампа. Толщина стального листа 2 мм; точность размеров заготовки соответствует 14-му квали-тету; материал матрицы и пуансона — сталь У10; в качестве заготовок применены поковки.

Последовательность обработки матрицы.

1. Фрезерование заготовки с шести сторон на вертикально-фрезерном станке (приспособление—машинные тиски).

4. Фрезерование рабочего контура по разметке на вертикаль-но-фрезерном станке (приспособления: поворотный стол, прихваты, подкладки и др.).

6. Термическая обработка.

7. Шлифование рабочей и опорной поверхностей матрицы на плоскошлифовальном станке.

8. Слесарная зачистка абразивной шкуркой рабочего контура матрицы.

9. Сборка и наладка штампа.

Последовательность обработки пуансона.
1. Фрезерование заготовки с шести сторон.
2. Шлифование рабочего и опорного торцов.
3. Слесарная разметка рабочего контура.
4. Фрезерование рабочего контура по разметке.
5. Слесарная обработка: обработка отверстий под винты; установка заготовки на верхней плите штампа, закрепление винтами; установка штифтов; получение оттиска рабочего контура закаленной матрицы на пуансоне на ручном прессе; снятие заготовки; слесарная обработка профиля по оттиску.

Последующие операции повторяют маршрут обработки матрицы.

Работы по штамповке и прессовке различных заготовок требуют применения специальных пуансонов. Такое изделие используется для маркировки узлов устройств, при обработке металлов или в процессе штамповки. Для того чтобы сделать качественную штамповку или маркировку узла устройства, к нему необходимо приложить непосредственное давление. Именно для этой цели и был разработан пуансон, который может быть самой разной конструкции.

Специалисты выделяют следующие типы подобных приспособлений:

вырубные;
пробивные;
прошивочные;
просечные.

Как работают матрицы и пуансоны

При прессовании прочный трамбовочный пуансон сильно давит на специальную шайбу для пресса, которая, в свою очередь, передает давление на заготовку. В итоге нужная заготовка выдавливается сквозь матрицу. Пуансон способен работать при огромных тепловых и силовых нагрузках, поэтому его производят из износоустойчивого металла. Приспособление отличается большой прочностью и не повреждается при перепадах температуры.

Другими словами, штамп считается приспособлением, который при помощи давления может изготовить заготовку необходимой формы и размера. При штамповке различных деталей он является наиболее важным инструментом. Когда вместе с ним применяется полиуретан, то из него делают качественную матрицу, которая будет ответным узлом штампа.

При сборке любого вида штампа конструкция этого приспособления всегда полностью совпадает с режущей кромкой матрицы. Другими словами, подобное изделие является замыкающим узлом, который способен создать верхнюю часть заготовки. Набором пуансонов называется небольшой пресс, который может качественно маркировать или делать штамповку разных узлов. С помощью этого приспособления есть возможность изготавливать заготовки любых габаритов или наносить качественную маркировку, которая может быть зеркальной или обычной.

Наборы пуансонов используются на металлообрабатывающих предприятиях, на которых практикуется прессование железных заготовок или изготавливаются листовые детали. В строительной сфере при помощи этого приспособления можно сделать блоки из газобетона, которые имеют различные пустоты.

Основное назначение матрицы

Для того чтобы изготовить заготовку необходимой формы, используется матрица, которую можно сделать из:

полиуретана;
резины;
различных металлов.

Чтобы сделать железную деталь, матрицу необходимо изготовить из специализированной прочной стали, которая имеет высокую износоустойчивость. Подобная конструкция должна быть оборудована отполированными стенками и не иметь крышки.

Специалисты выделяют матрицы следующих видов:

простые;
сложные;
универсальные.

Наиболее сложные конструктивные решения используются довольно редко, поэтому их производят по индивидуальному заказу. Примером простых матриц стоит считать формы для производства различных блоков и небольших кирпичей.

Материалы для изготовления пуансонов и матриц

Главной задачей набора пуансонов считается продавливание детали сквозь матрицу. Эта работа выполняется под огромным давлением. При использовании горячего прессования заготовки находятся под действием большой температуры. Из-за этого для производства пуансонов и матриц используются различные виды материалов. Приспособления для холодного прессования делаются из специализированной стали высокой прочности, которая отличается большой степенью прокаливания.

Материалы для изготовления этих деталей соответствуют таким характеристикам:

высокой степенью износоустойчивости;
большой прочностью;
устойчивостью к коррозии.

Легированная сталь не подходит для работ при высоких температурах. Металл под влиянием разности температур может стать хрупким. Любой пуансон имеет наибольшую степень твердости по всей высоте. При горячем способе изготовления матриц для штамповки сталей верхнюю часть изделия выполняют из специализированных металлов, которые не подвержены деформации при большой температуре и имеют высокую степень износоустойчивости. Такая технология способна обеспечить наибольшую стойкость приспособления. Иногда применяются современные виды различных полимеров. К примеру, это может быть полиуретан, который отличается хорошей эластичностью и большой прочностью.

Основные характеристики изделия

Абсолютно любой вид штампов имеет определенный гарантийный срок эксплуатации. Главными узлами этого приспособления являются матрица и пуансон, которые довольно быстро изнашиваются. Эти узлы необходимо регулярно менять, потому что они способны служить без замены около 5 лет. Оборудование вибрационных прессов устройств по штамповке имеет разную конструкцию. Это сделано для того, чтобы была возможность производить различные технические операции.

По этой причине при производстве цилиндрических штампов выполняется основательное шлифование. Мастера делают черновую обработку приспособления, а потом уже чистую шлифовку. Приспособление затачивается и полируется на последнем этапе его изготовления.

Чтобы сделать фасонные пуансоны, используется технологический оттиск. Приспособление закаливают в горячей печке в течение 10 минут. Далее приступают к финишной шлифовке. Чтобы получить изделие сложной формы, применяется большое количество специализированного оборудования. Тут почти невозможно обойтись без использования фрезерных и строгальных станков.

Подобное оборудование нужно для производства матрицы. Когда формы для пресса сделаны очень качественно, а пуансон снабжен точной линией среза, то штамп будет обладать высокой степенью износоустойчивости и большим сроком службы. Специалисты считают, что сделать штампы своими руками очень сложно. Для этого необходимо обладать многими знаниями в области обработки металлов.

Специалисты выделяют следующие типы подобных приспособлений:

вырубные;
пробивные;
прошивочные;
просечные.

Как работают матрицы и пуансоны

Что нужно знать о производстве матриц для листогибочных станков

Матрицы для листогибочных прессов могут изготавливаться как из стальных, так и алюминиевых сплавов. Обязательно выполняется шлифовка, закалка изделия в соответствии с требованиями технологического процесса, предъявляемым к производству пресс-форм. Закалка стальных сплавов может осуществляться с помощью оптоволоконного лазерного станка.

Рабочие поверхности оснастки дополнительно закаляются до 55-60 HRC за счет применения индукционного нагрева ТВЧ. Марки стали, используемые для изготовления матриц, выбираются исходя из материала конечных изделий и условий использования оснастки. Для вставок, как правило, применяются сплавы марок C45, C50, 42CrMo4, а в отдельных случаях стали 1.2312.

Основное назначение матрицы

Для того чтобы изготовить заготовку необходимой формы, используется матрица, которую можно сделать из:

полиуретана;
резины;
различных металлов.

Специалисты выделяют матрицы следующих видов:

простые;
сложные;
универсальные.

Материалы для изготовления пуансонов и матриц

Материалы для изготовления этих деталей соответствуют таким характеристикам:

высокой степенью износоустойчивости;
большой прочностью;
устойчивостью к коррозии.

Форма для использования на прессе

Изготовление матрицы для пресса имеет свои особенности и требования. От них зависит будущая форма.

Для пресса, чаще всего изготавливают разъемные формы.
Для придания круглой формы и пробивки отверстий, используют круглые изделия.
Чтобы сделать деталь из листового железа объемной, используют формовочные матрицы.
Если деталь в процессе работы требует гибки металла, используют гибочные матрицы.

Матрицы различаются по внешним признакам и назначению:

бывают в виде круга;
прямоугольника;
слитными;
разборными;
профильными.

При изготовлении матрицы очень важно правильно подобрать металл. Твердость металла не должна быть меньше чем 57-65 HRC. В зависимости от сферы деятельности, используются разные виды металла:

Низкоуглеродистая закаленная сталь применяется дляпроизводства небольших партий деталей.
Твердые сплавы — инструментальная или легированная сталь, углеродистая применяется в серийном производстве.
Высоколегированная сталь использует если нет термической обработки.

Основные характеристики изделия

Выбор инструмента. Преимущества составных приспособлений

Стоит отметить, что использование составных моделей значительно повышает износостойкость пресс-формы и упрощает процесс работы в целом. Дело в том, что такие функциональные элементы просты в изготовлении

. Для сложных конфигураций отлично подходят матрицы из кольца с другими компонентами.
Они насаживаются на основную часть и закрепляются
. Чтобы увеличить прочность приспособления уменьшают его длину.
Такой инструмент применяют для обратного выдавливания, так как он имеет больший срок эксплуатации, чем другие
. Перед работой все рабочие поверхности тщательно шлифуют и полируют (кроме торца пуансона), чтобы увеличить их точность и качество производства.

Чтобы снизить расход металла и уменьшить общее количество издержек, при производстве штампов пользуются такими операциями, как сварка и литье. Они позволяют создавать как цельные, так и составные конструкции
. Если предстоит работа в паре с крупногабаритной оснасткой, лучше выбрать функциональные элементы, состоящие из нескольких секций.
Они просты в термообработке, экономят сталь, а также упрощают изготовление контура
. Помимо этого, в случае поломки можно заменить лишь определенную часть, вышедшую из строя.
Цельные матрицы, напротив, требуют замены всего блока
.

Разъемные конструкции применяют для гибочных и вытяжных работ, сложных и точных операций штамповки. Они прекрасно подходят для фасонных пресс-форм и других типов и конфигураций.

Изготовление матриц и пуансонов

Для производства выбранных инструментов обычно используют различные виды инструментальных сталей. Они обладают высокой прочностью и износостойкостью, что благоприятно влияет на срок службы изделия, значительно повышая его стойкость к высоким температурам и давлению.

Для функциональных компонентов, предназначенных для вырубки миниатюрных заготовок, применяют твердые сплавы. После термической обработки их твердость обычно возрастает. Крупные детали могут создаваться посредством приспособлений из пластических масс.

Матрица состоит из нескольких важных элементов: основного короба и загрузочной камеры. Их выполняют в двух конфигурациях: цельными и разъемными

.
Целесообразно изготавливать составные модели
. Как уже говорилось выше, они удобны в эксплуатации и ремонте и могут прослужить намного дольше стандартных моделей.
Наиболее популярны прямоугольные и цилиндрические модификации
. Для обработки поверхностей применяют строгание.
Эта операция позволяет получить сложные функциональные элементы с простым основанием
.
Это происходит благодаря выходу резца по кривой
.

Стоит учитывать, что вне зависимости от конфигурации конструкции сначала производят матрицу, а затем с учетом ее особенностей делают пуансон. Причем его подгоняют к основной части, соблюдая необходимый зазор. Такой прием благоприятно влияет на точность всех штампуемых изделий

. Особое внимание уделяют обработке контура.
В разъемных модификациях короб может состоять из нескольких формообразующих и приемных частей
.
Пуансон в свою очередь имеет давящую и образующую половины
.
Они соединяется между собой хвостовиком и закрепляются посредством винта
. Весь блок обязательно оборудуют съемником.
Он необходим для того, чтобы остатки обрабатываемого материала не прилипали к кромке инструмента
. Он в буквальном смысле выталкивает отход обратно, препятствуя засорению рабочей поверхности.

Изготовление матриц осуществляется поэтапно согласно технологическому процессу и проектной документации. Все элементы собираются раздельно по предельным размерам
.
Такой прием обеспечивает соблюдение необходимого зазора
. В завершение работы все компоненты шлифуют на специальных плоско и внутришлифовальных станках непрофилированным или профилированным кругом.
Для сложных конструкций применяют такой способ, как доводка
. Он позволяет упростить производство и собрать максимально функциональные и точные детали.

Работы по штамповке и прессовке различных заготовок требуют применения специальных пуансонов. Такое изделие используется для маркировки узлов устройств, при обработке металлов или в процессе штамповки

.
Для того чтобы сделать качественную штамповку или маркировку узла устройства, к нему необходимо приложить непосредственное давление
. Именно для этой цели и был разработан пуансон, который может быть самой разной конструкции.

Специалисты выделяют следующие типы подобных приспособлений:

Читайте также: