6.1.6 Оборудование для холодной объемной штамповки

Разделительные операции холодной объемной штамповки выполняют на пресс-ножницах, прессах в штампах или на отрезных пресс-автоматах, формо-образующие – на специальных кривошипных или гидравлических прессах и на различных холодновысадочных пресс-автоматах. Обычно на пресс-автоматах объединено выполнение разделительных и формообразующих операций.

6.1.7 Технологические операции при холодной объемной штамповке

Технологический процесс холодной объемной штамповки состоит из сле-дующих операций: подготовки исходного металла (очистка от окалины и заг-рязнений, смазка), изготовления заготовок (отрезка, вырубка, пробивка), штам-повки (осадка, высадка, выдавливание), отделки (термическая обработка, трав-ление, нанесение покрытий, сверление отверстий, фрезерование пазов, зачист-ка, удаление заусенцев и т.п.). Сочетание этих операций определяется слож-ностью детали.

Производство поковок способом холодной объемной штамповки характе-ризуется выходом годного и расходным коэффициентом. Выход годного пред-ставляет собой отношение массы поковки к массе заготовки, выраженного в процентах, а расходный коэффициент является обратной величиной выходу годного. Следует отметить, что выход годного при холодной штамповке зна-чительно выше, чем при горячей, а коэффициент использования металла дохо-дит до единицы или равен единице, так как многие поковки, получаемые мето-дом холодной объемной штамповки, являются готовыми изделиями.

Вместе с тем процесс холодного объемного деформирования сопроводает-ся наклепом, что приводит к увеличению показателей прочности и снижению пластичности. Это снижает степень деформации на каждом переходе формоиз-менения, увеличивает число переходов, между которыми необходимо приме-нять отжиг и травление металла.

6.2 Листовая штамповка

Листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных и высо-копроизводительных способов получения деталей сложной формы с тонкими стенками. При листовой штамповке изделия получаются с очень малыми до-пусками и высоким качеством поверхности.

Листовую штамповку обычно осуществляют в холодном состоянии. Го-рячую листовую штамповку применяют при штамповке из листов большой тол-щины (для изготовления крупных поковок – котлов, цистерн, корпусов ко-раблей и т.д.) и при штамповке изделий из сплавов, имеющих малую пластич-ность в холодном состоянии.

6.2.1 Операции холодной листовой штамповки. Формообразование при холодной листовой штамповке

Операции холодной листовой штамповки подразделяют на разделитель-ные и формообразующие.

К разделительным операциям, связанным с отделением одной части мате-риала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру, относят отрезку, разрезку, вырубку по контуру, пробивку отверстий, обрезку и т.д. К формооб-разующим операциям, в процессе которых плоская или полая заготовка прев-ращается в пространственную деталь требуемой формы без изменения толщи-ны материала, относят гибку, вытяжку, раздачу, отбортовку и т.д.

Отрезка – полное отделение одной части материала от другой по незамк-нутому контуру, по прямой или по кривой линии.

Разрезка – разделение плоски, гнутых или полых заготовок на две или нес-колько отдельных частей. Такую операцию приходится использовать при изго-товлении несимметричных изделий. Для этого вначале штампуют симметрич-ную заготовку, а затем ее уже разрезают на несколько несимметричных дета-лей. Подобная схема операций значительно упрощает процесс штамповки дета-лей и снижает трудоемкость изготовления штампов.

Вырубка – полное отделение металла по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть заготовки является изделием.

Пробивка – операция, имеющая целью получение в вырубленной детали или в листе отверстия путем отделения части материала по замкнутому конту-ру. Отличие этой операции от вырубки состоит в том, что при вырубке часть материала, проталкиваемая пуансоном в матрицу, является деталью, а остав-шаяся на матрице часть – отходом; при пробивке же, наоборот, провалившаяся через матрицу часть материала является отходом, а оставшаяся на ней – издели-ем.

Обрезка – полное отделение неровного края или лишнего металла по на-ружному контуру плоских, гнутых или вытянутых изделий. Схема процесса обрезки не отличается от вырубки, разница заключается лишь в конструкциях штампов.

При формообразующих операциях стремятся получить заданную величину деформации, чтобы заготовка приобрела требуемую форму. Схемы формообразующих операций представлены на рисунке 48.

 

а – гибка; б, в – вытяжка; г – отбортовка; д – обжим; е – рельефная формовка: 1 – пуансон; 2 – прижим; 3 – матрица

Рисунок 48 – Формообразующие операции листовой штамповки

 

Гибка – образование угла между частями заготовки или придание заготов-ке криволинейной формы.

При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном (рисунок 48, а): наружные слои заготовки растягивают-ся, а внутренние – сжимаются. Деформация растяжения наружных слоев и сжа-тия внутренних увеличивается с уменьшением радиуса скругления рабочего торца пуансона, при этом возрастает вероятность образования трещин. Поэтому минимальный радиус пуансона ограничивается величиной в пределах 0,1 – 2,0 от толщины заготовки, в зависимости от механических свойств материала.

При снятии нагрузки растянутые слои заготовки упруго сжимаются, а сжатые – растягиваются, что приводит к изменению угла гибки , т.е. к пру-жинению детали. Это следует учитывать или уменьшением угла инструмента на величину пружинения, или применением в конце рабочего хода дополни-тельного усилия.

Гибку производят в штампах, а также вращающимися фигурными ролика-ми, играющими роль матрицы, на профилегибочных станах.

Вытяжка – образование полого изделия из плоской или полой заготовки (рисунок 48, б).

Вырубленную заготовку укладывают на плоскость матрицы. Пуансон надавливает на заготовку и она, смещаясь в отверстие матрицы, образует стен-ки вытянутой детали.

Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки

, (72)

где k_в – коэффициент вытяжки; D – диаметр заготовки, мм; d – диаметр из-делия, мм.

Коэффициент вытяжки в зависимости от механических характеристик ме-талла и условий вытяжки не должен превышать 2,1.

При - >(18 20)^.S, где S – толщина заготовки, возможны потеря устой-чивости фланца и образование складок при вытяжке. Их предотвращают при-жимом фланца заготовки к матрице с определенным усилием.

Высокие детали малого диаметра получают за несколько операций вытяж-ки с постепенным уменьшением диаметра полуфабриката и увеличением его высоты (рисунок 48, в). При последующих переходах для предотвращения раз-рушения металла принимают коэффицент вытяжки равным 1,2 – 1,4.

Промежуточный отжиг для устранения наклепа позволяет увеличить коэф-фициент вытяжки до 1,4 – 1,6.

Опасность разрушения заготовок устраняют применением смазочных ма-териалов для уменьшения сил трения между поверхностями заготовок и ин-струмента.

Отбортовка – получение борта путем вдавливания центральной части за-готовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу (рисунок 48, г).

Формоизменение оценивают коэффициентом отбортовки

<1,8, (73)

где k_о – коэффициент отбортовки; d_б – диаметр борта, мм; d₀ – диаметр отверстия в заготовке, мм.

Коэффициент отбортовки зависит от механических характеристик металла заготовки и ее относительной толщины, т.е. от . Большее увеличение диа-метра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изгото-вить отверстие резанием, создающим меньшее упрочнение у края отверстия.

Отбортовку применяют для изготовления кольцевых деталей с фланцами и для образования уступов в деталях для нарезания резьбы, сварки, а также для увеличения жесткости конструкции при малой массе.

Выделяется отбортовка наружного контура – образование невысоких бор-тов по наружному криволинейному краю заготовки.

Обжим – уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки. Производится заталкиванием заготовки в сужающуюся по-лость матрицы (рисунок 48, д). Для большего формоизменения выполняют нес-колько последовательных операций обжима.

Раздача – увеличение периметра поперечного сечения концевой части по-лой заготовки коническим пуансоном; это операция противоположная обжиму.

Рельефная формовка – местное деформирование заготовки с целью обра-зования рельефа в результате уменьшения толщины заготовки (рисунок 48, е).

Формовкой получают конструкционные выступы и впадины, ребра жест-кости, лабиринтные уплотнения.

Штампы для листовой штамповки делятся по технологическому признаку в зависимости от выполняемой операции: вырубные, гибочные, вытяжные и т.д. В зависимости от числа выполняемых операций различают одно- и многоопера-ционные штампы. Многооперационные штампы бывают последовательного действия, в которых операции выполняются последовательно при перемещении заготовки по нескольким рабочим позициям штампа, и совмещенного действия, в которых операции выполняются на одной позиции, например, одновременно вырубка и пробивка, вырубка и вытяжка и т.д.