4.3.9. Construcţia ştanţelor de decupare/perforare

Ştanţele de decupare/perforare se proiectează şi se execută într-o mare varietate constructivă. Complexitatea lor este variabilă, existând ştanţe simple şi ştanţe combinate cu acţiune simultană, succesivă sau simultan - succesivă.

Indiferent însă de tipul şi complexitatea ştanţei, aceasta are în construcţia un număr ridicat de elemente componente cuprinse în două subansamble:

Subansamblul inferior, de regulă fix, montat pe masa presei de acţionare;

Subansamblul superior, de regulă mobil, montat la berbecul presei.

Elementele componente aparţinând acestor două subansamble pot fi grupate, în funcţie de rolul lor funcţional, în mai multe categorii.

a) Elementele active – poansonul P. şi placa activă P.A., figura 4.35 şi 4.36 – sunt elementele care intră în contact direct cu materialul realizând efectiv prelucrarea de tăiere a piesei sau respectiv deşeului.

Ele constituie cele mai importante elemente ale ştanţei. Construcţia, forma şi precizia lor de execuţie şi montaj determină în mod direct calitatea şi precizia piesei ştanţate. Aspectele privind construcţia, jocul şi dimensiunile elementelor active au fost tratate pe larg în paragrafele 4.3.4, 4.3.5 şi 4.3.6.

b) Elementele de ghidare – plăci de ghidare P.G. (figura 4.35 şi 4.36) şi coloane de ghidare – sunt elemente care conduc şi asigură poziţia relativă a elementelor active în timpul deplasării lor relative executată pentru desfăşurarea prelucrării de tăiere respectivă. Având în vedere dimensiunile elementelor active şi necesitatea unui joc uniform pe contur, mişcarea poansonului în orificiul plăcii active trebuie să fie ghidată.

Elementele de ghidare pot lipsi din construcţia ştanţei de decupare/perforare însă acest fapt duce la o serie de dezavantaje:

- lipsa de precizie şi bavuri la piesa executată;- dificultăţi de montare a ştanţei pe presă în vederea asigurării

unui joc cât de cât uniform;- durabilitate redusă a ştanţei;- pericol de accidente în exploatare.Datorită acestor aspecte, se recomandă ca elementele de

ghidare să nu lipsească din construcţia ştanţei. Doar ştanţele destinate executării unor piese simple, fără cerinţe de precizie şi destinate unei serii mici de fabricaţie se vor executa cu ştanţe fără elemente de ghidare.

Plăcile de ghidare P.G. - sunt plăci care aparţin subansamblului opus poansonului, prevăzute cu orificiu de trecere a poansonului, corect poziţionat şi cu care poansonul formează un ajustaj cu joc (recomandabil H/h).

Plăcile de ghidare asigură o ghidare suficient de bună a poansonului în placa activă, piesele prelucrate având o precizie satisfăcătoare.

Ştanţele cu placă de ghidare se folosesc la decuparea/perforarea în producţia de serie a pieselor simple de dimensiuni mici şi mijlocii, de grosime relativ redusă, de obicei g < 4…5mm.

Ştanţele cu placă de ghidare sunt relativ simple şi ieftine. Au însă dezavantajul că placa de ghidare se uzează destul de repede, astfel că precizia şi calitatea pieselor scade în timp.

Fig. 4.35. Ştanţă simplă cu placă de ghidare şi opritor fix.

Coloanele de ghidare – asigură o precizie ridicată de poziţionare şi o ghidare superioară a poansonului în placa activă. În funcţie de gabaritul ştanţei (şi deci implicit de dimensiunile piesei de executat), acestea pot fi prevăzute cu două sau patru coloane de ghidare.

Ştanţele cu două coloane se utilizează pentru decuparea/perforarea pieselor de dimensiuni mici şi mijlocii, coloanele fiind dispuse pe diagonală sau, când acest lucru nu este posibil, în partea posterioară a ştanţei. Ştanţele cu patru coloane dispuse pe diagonală se utilizează pentru piesele de dimensiuni mari sau atunci când se doresc piese de precizie ridicată, în condiţii de durabilitate ridicată a ştanţei.

Ştanţele cu coloane de ghidare sunt mai voluminoase, mai grele, mai complexe şi mai scumpe decât cele cu placă de ghidare însă şi avantajele care le oferă sunt substanţiale.

Coloanele au o formă cilindrică sau în trepte şi se fixează în subansamblul fix (opus poansonului), de obicei în placa de bază, fie prin ajustaj cu strângere (recomandabil R/h), fie cu ştift sau inel de siguranţă, fie (nedemontabil şi neindicat) prin sudare.

În celălalt subansamblu (mobil) coloana glisează într-o bucşă de ghidare cu care formează un ajustaj alunecător H/h. Execuţia coloanelor este precisă, pe tronsonul de ghidare fiind necesară rectificarea în treapta de precizie IT6 - 7, la o rugozitate de Ra=0,2…0,8mm.

În zona de contact cu bucşa, coloana va avea prevăzute canale circulare înguste pentru a reţine lubrifiantul la suprafaţa de contact.

Pentru a nu exista pericolul ca, la închiderea presei coloanele să lovească în berbecul presei şi chiar să prindă acolo mâna muncitorului, partea superioară a coloanelor nu va depăşi placa de cap ci va rămâne “îngropată” în aceasta cu cca. 4…6mm.

De asemenea, la deschiderea ştanţei coloanele nu au voie să părăsească bucşele de ghidare. Când ştanţa este în poziţia deschisă, coloanele vor rămâne introduse în bucşe pe o lungime de cca. 15 mm. Dacă presele trebuie să lucreze cu o cursă foarte mare pentru obţinerea piesei şi condiţia de mai sus nu se poate asigura, atunci se va accepta ieşirea coloanei din bucşă la deschiderea ştanţei însă capetele superioare ale coloanei se vor teşi pe o lungime de cca. 20…25 mm, după o suprafaţă conică. Aceasta va asigura o reintrare în bune condiţii a coloanei în bucşă atunci când ştanţa se va închide din nou.

La ştanţele cu două coloane pe diagonală şi la cele cu patru coloane există pericolul ca, la fixarea ştanţei pe presă, muncitorul să dispună subansamblul superior rotit cu 1800 faţă de poziţia normală, ceea ce poate duce la distrugerea ştanţei atunci când presa se închide.

Pentru a asigura subansamblului superior poziţia corectă faţă de cel inferior, una dintre coloane se va executa cu un diametru cu 2…5mm mai mare decât cealaltă coloană (respectiv celelalte coloane).

c) Elementele de conducere – opritori ficşi O.F. (figura 4.35), opritori mobili O.M. (figurile 4.36, 4.38), poanson lateral de pas P.L.P. (figurile 4.36 şi 4.40), ştifturi de poziţie, rigle de ghidare R.G. (figura

4.36), jgheaburi de conducere J.C. (figura 3.46) etc. – sunt elemente care au rolul de a conduce semifabricatul fâşie sau bandă la postul de lucru şi de a asigura poziţia sa relativă corectă faţă de elementele active ale ştanţei.

Opritorul fix - figura 4.35 – este un element de forma unui ştift cilindric (standardizat sau nu) montat cu strângere (sau în alt mod) în placa activă şi care, prin forma şi poziţia sa, asigură avansul semifabricatului fâşie sau bandă cu un pas “p”.

Modul de lucru pentru alimentarea ştanţei cu semifabricat este următorul (figura 4.37): banda (fâşia) este săltată cu puntiţa “a” peste opritor şi împinsă până când loveşte suprafaţa interioară a piesei următoare (poziţia reprezentată cu linie punctată). Acest mod de lucru face ca porţiunea opritorului care iese din placă să aibă înălţime redusă la cca. 2...3mm.

Pasul “p” de avans a semifabricatului va avea valoarea dorităp = D + a (4.34)

Fig. 4.36. Ştanţă de perforare – decupare cu acţiune succesivă.Variante: a) cu opritor mobil OM; b) cu poanson lateral de pas P.L.P.

unde D este diametrul (dimensiunea) piesei ştanţate.Modul de manipulare relativ anevoios a semifabricatului

poziţionat prin această metodă face ca opritoarele fixe să fie utilizate la serii mici de fabricaţie la care alimentarea ştanţei este manuală.

Fig.4.37. Schema de poziţionare cu opritor fix.

Opritorul mobil – figura 4.36 – este un element care asigură avansul cu un pas a semifabricatului bandă sau fâşie pentru prelucrarea piesei următoare. Opritorul este montat deasupra riglelor de ghidare în placa de ghidare (sau o altă placă a subansamblului fix) prin intermediul unui arc lamelar. Are o formă cilindrică cu suprafaţa frontală dinspre zona de avans a semifabricatului uşor teşită.

Fig.4.38. Poziţionarea opritorului mobil în construcţia ştanţei.

Există şi alte soluţii constructive de montare a opritorului mobil (arcuri elicoidale, pastile de cauciuc, etc.) însă toate presupun existenţa unui element elastic care să permită ridicarea şi coborârea opritorului.

Modul de lucru pentru alimentarea ştanţei cu semifabricat este următorul (figura 4.39): la deschiderea ştanţei are loc împingerea semifabricatului astfel că opritorul mobil va lovi puntiţa şi datorită părţii teşite va sălta peste aceasta intrând în următorul orificiu. Muncitorul trage apoi semifabricatul puţin înapoi pentru o poziţionare precisă.

Fig.4.39. Schema de poziţionare cu opritor mobil.

Acest mod de manipulare a semifabricatului este mai simplu şi mai rapid decât în cazul opritorului fix şi poate fi aplicat la alimentarea manuală sau mecanică a ştanţei.

Pasul “p” de avans a semifabricatului va avea valoarea dorită:p = D + a

unde D este diametrul (dimensiunea) piesei ştanţate.Poziţionarea opritorului mobil trebuie făcută corect la distanţa

axială A faţă de poansonul ultim ţinând cont de dimensiunea piesei D, mărimea puntiţei a şi diametrul opritorului d – figura 4.38:

A = 3D/2 + a - d/2.Poansonul lateral de pas – figurile 4.36 şi 4.40 – este un

poanson artificial introdus în construcţia ştanţei dispus în lateralul

(4.35)

(4.36)

fâşiei sau benzii, care taie din semifabricat o porţiune având lungimea egală cu pasul de avans p.

La avansul manual sau mecanic a semifabricatului fâşie sau bandă, partea tăiată a acestuia va lovi umărul riglei de ghidare realizând avansul cu un pas foarte precis.

La această metodă de avans opritoarele mobile sau fixe lipsesc din construcţia ştanţei.

Pentru a putea folosi întreaga lungime a semifabricatului se lucrează uneori cu două poansoane laterale de pas dispuse pe diagonală.

Metoda de conducere a semifabricatului cu poanson lateral de pas are ca dezavantaje creşterea complexităţii ştanţei şi introducerea unui consum suplimentar de material. Diminuarea acestui ultim neajuns se poate realiza concepând poansoane laterale de pas adaptate formei piesei, care să taie chiar o porţiune din conturul piesei – figura 4.40.

Fig.4.40. Schema de lucru cu două poansoane laterale de pas.

Lăţimea poansonului lateral de pas trebuie corect aleasă:- o lăţime prea mică afectează rezistenţa poansonului;- o lăţime prea mare introduce un consum suplimentar

nejustificat.

Lăţimea poansonului poate fi calculată la valoarea sa optimă în baza celor două influenţe de mai sus. În mod uzual, în proiectare, lăţimea poansonului se adoptă la valoarea de 3…5mm.

Riglele de ghidare – figura 4.36 – sunt elemente sub forma unor plăci cu dimensiunile aproximative ale unor rigle de desen (metalice) care se fixează şi poziţionează pe placa activă a ştanţei cu şuruburi şi ştifturi de centrare. Rolul celor două rigle de ghidare este acela de a conduce (ghida) lateral banda sau fâşia semifabricat, pe direcţia de avans a acesteia, până în dreptul elementelor active.

În funcţie de soluţia constructivă adoptată se deosebesc două situaţii:

fără împingător lateral de bandă, când între semifabricat şi rigle se lasă un joc lateral proporţional cu grosimea semifabricatului, uzual 0,2…1,5mm;

cu împingător lateral de bandă, când în locaşul unei rigle se montează un element de împingere Î.L.P. (figura 4.36 secţiunea A – A), acţionat de un arc lamelar (sau alt tip de element elastic), care obligă semifabricatul să avanseze “culcat” pe rigla opusă.

Riglele sunt supuse unor solicitări mecanice reduse. Dimensiunile lor se adoptă constructiv prin corelare cu dimensiunile celorlalte elemente componente ale ştanţei şi cu dimensiunile semifabricatului.

Riglele de ghidare se teşesc în partea de intrare a semifabricatului pentru a favoriza accesul acestuia la alimentarea cu o nouă bandă sau fâşie.

În cazul în care ştanţa are în construcţie placă de ghidare, riglele de ghidare pot lipsi. Locul lor va fi luat de un canal longitudinal de adâncime adecvată realizat în partea inferioară a plăcii de ghidare. Pereţii acestuia vor ghida semifabricatul.

Jgheabul de conducere – figura 4.36 – este un element care are rolul de a susţine banda sau fâşia semifabricat în zona de intrare,

evitând curbarea ei sub acţiunea propriei greutăţi şi favorizând astfel intrarea ei corectă, în poziţie orizontală, în ştanţă.

Jgheabul de conducere este o placă fixată la nivelul plăcii active, fie de aceasta, fie de riglele de ghidare prelungite astfel încât să depăşească placa activă înspre zona de intrare a semifabricatului.

d) Elementele de fixare (strângere) a semifabricatului – inele de strângere, tije de fixare, plăci de strângere etc. – care strâng, fixează sau imobilizează semifabricatul în timpul prelucrării, contracarând tendinţa sa de deplasare laterală şi duc astfel la creşterea preciziei de execuţie.

e) Elementele extractoare (de evacuare) a piesei sau a deşeului – plăci extractoare P.E. (figurile 4.35 şi 4.36), tije extractoare, inele extractoare, pastile de cauciuc etc. – care au rolul de a evacua din ştanţă piesa sau deşeul, care prin arcuire elastică tind să rămână fixate pe poanson sau în orificiul plăcii active. Aceste elemente fac posibilă derularea în continuare a prelucrărilor în vederea realizării piesei următoare.

Plăcile de ghidare ale ştanţelor din figurile 4.35 şi 4.36 vor servi, pe lângă ghidarea mişcării poansonului şi la desprinderea semifabricatului bandă sau fâşie de pe poansoane, semifabricat care după tăiere ar rămâne fixat pe poansoane. Se permite astfel un nou avans a semifabricatului cu un pas.

Pentru ştanţa combinată cu acţiune succesivă din figura 4.36 evacuarea deşeului de la primul post de lucru (perforare) se face prin cădere liberă prin orificiul plăcii active.

Evacuarea piesei decupate la cel de-al doilea post (decupare) se face în sens invers cursei active, cu ajutorul plăcii extractoare P.E., care la destinderea arcului elicoidal A.E. va scoate piesa decupată în planul de separaţie a ştanţei, de unde ulterior se elimină fie manual, fie prin suflare cu aer comprimat , fie cu braţ manipulator.

Soluţiile constructive care se pot adopta pentru sistemele de evacuare sunt multiple şi variate. Majoritatea însă se bazează pe următoarele soluţii:

- căderea liberă;- cu element acţionat de o componentă elastică;- de către presă.f) Elemente de sprijin – placă de bază (inferioară) P.B., placă

de sprijin, placă de cap (superioară) P.C., placă port – poanson P.P.P., placă de presiune P.P. (figura 4.36) etc. – care servesc la montarea şi fixarea pe (de) ele a tuturor celorlalte elemente componente ale ştanţei.

Placă de bază (inferioară) P.B. este cea care se aşează şi fixează pe masa presei de acţionare. Pe ea vin montate toate celelalte elemente componente aparţinând subansamblului inferior.

Placa de cap (superioară) P.C. este cea de care se montează toate elementele componente ale subansamblului superior şi care, prin intermediul cepului de centrare, se va monta la berbecul presei.

Placa port – poanson P.P.P serveşte la fixarea poansoanelor de placa superioară.

Placa de presiune P.P. poate intra sau nu în construcţia ştanţei. Utilizarea ei evită strivirea plăcii de cap P.C. de către suprafaţa frontală superioară a poansonului în timpul cursei de coborâre, când pe poansoane acţionează forţa de tăiere. Placa de presiune P.P. se execută din oţel de scule (OSC, C120 etc.) şi are o grosime relativ mică, uzual 5…7mm. Dacă ştanţa nu are în construcţie această placă atunci este neapărat necesară efectuarea verificării la strivire a plăcii de cap.

g) Elemente de asamblare şi auxiliare – şuruburi Ş., ştifturi Şt., şaibe, şaibe Grower, arcuri elicoidale A.E., arcuri lamelare A.L., cepul de centrare C.C. (figura 4.36) etc. – au rol în asamblarea, centrarea şi asigurarea celorlalte elemente constructive ale ştanţei între ele sau de montare a ştanţei respective pe presa de acţionare.

Cepul de centrare C.C. nu are forma şi dimensiunile standardizate însă dimensiunile sale vor fi stabilite în concordanţă cu dimensiunile alezajului din berbecul presei. De asemenea, poziţia sa trebuie corect stabilită pentru a fi amplasat în centrul de presiune a

ştanţei. Fixarea cepului de placa de cap se face, în funcţie de gabaritul ştanţei, prin ajustaj cu strângere, prin asamblare filetată sau cu şuruburi.

Observaţie: Construcţia matriţelor este în bună măsură asemănătoare cu cea a ştanţelor. Modificări apar, desigur, la configuraţia elementelor active şi, eventual, la alte elemente componente în concordanţă cu rolul pe care acestea urmează să îl îndeplinească în funcţionarea matriţei respective.