Тема 3.2. Изготовление деталей из листа

Вопросы, изучаемые в этой теме: холодная пластическая деформация; разновидности холодной объемной штамповки, листовая штамповка.

Холодную штамповку обычно проводят без предварительного на­грева заготовки. Различают холодную объемную и листовую штам­повки. В первом случае заготовкой служит сортовой прокат, а во втором случае – листовой. Разновидностями холодной объемной штамповки являются хо­лодная высадка, холодное выдавливание и холодная объемная фор­мовка. Для холодной штамповки крупногабаритных изделий используют гидравлические прессы.

Листовая штамповка – процесс изготовления пластическим деформированием разнообразных по форме и размерам деталей из листовой заготовки. Штампуемые изделия изготавливают с помощью специальных инструментов – штампов. Штампы состоят из блоков деталей и рабочих частей – матриц и пуансонов. Рабочие части непосредственно деформируют за­готовку. Детали блока (верхняя и нижняя плиты, направляющие колонки и втулки) служат для опоры, направления и крепления рабочих частей штампа.

Листовая штамповка характеризуется высокой произво­дительностью, обеспечивает точность и стабильность размеров изго­тавливаемых деталей и позволяет получить значительную экономию металла. Операции листовой штамповки можно полностью механизиро­вать и автоматизировать. Все операции листовой штамповки делятся на разделительные, в которых этап пластического деформирования завершается разрушением заготовки, и формообразующие, в которых заготовка в процессе деформирования не разрушается, а только изменяет свою форму.

Основные разделительные операции листовой штамповки: отрезка, вырубка, пробивка, проколка, разрезка, надрезка, обрезка, гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, рельефная формовка.

Тема 3.3. Производство поковок

Вопросы, изучаемые в этой теме: ковка, операции ковки, оборудование для ковки; горячая объемная штамповка, классификация методов, оборудование.

Поковка – заготовка детали, полученная ковкой или горячей объемной штамповкой. Одним из древнейших методов пластической обработки материалов является ковка. Сущность метода состоит в том, что заготовке придают требуемые формы и размеры путем пластической деформации с помощью универсального инструмента, не ограничивающего течение металла в плоскости, перпендику­лярной действию силы. Процесс ковки состоит из нескольких этапов: нагрева металла; совершения кузнечных операций; первичной термической обработки поковки; контроля качества поковок. Ковке подвергают различные деформируемые металлы и сплавы. Чаще всего куют сталь. Исходные заготовки для крупных кованых поковок – слитки. Ковка экономически выгодна в индивидуальном и мелкосерийном производстве. Формы поковок, изготавливаемых ковкой, очень разнообразны. Поковки подразделены на девять групп по возрастающей сложности их изготовления.

Операции ковки подраздяляются на разделительные и формоизменяющие. Разделительные операции: отрубка, пробивка, надрубка. Формоизменяющие операции: обкатка, осадка, высадка, протяжка, разгонка, прошивка, раскатка.

Инструменты, применяемые для ковочных операций, называют бойками. В зависимости от технологического оборудования различают молотовые и прессовые бойки.

Оборудование для ковки. Процесс ковки осуществляется на машинах динамического действия – молотах, и машинах статического действия – прессах. Основной характеристикой ковочного молота является масса падающих частей, а пресса – усилие, которое он может развивать. Многие операции при ковке механизированы. Имеются автоматизированные ковочные комплексы, включающие гидропресс, а также ковочные и инструментальные манипуляторы, работающие по заданной программе.

Горячая объемная штамповка (ГОШ) – процесс обработки материалов давле­нием в специальном инструменте – штампе, имеющем полость, заполняемую металлом. При горячей обработке давлением свойства металла улучшаются: происходит уплотнение метлла, образуется мелкозернистая структура, более однородная, чем в литом металле. ГОШ позволяет получать поковки сложной формы (более сложной, чем при ковке) с более высокой точностью и более высокими показателями механических свойств. Недостатком метода является применение специального инструмента (штампа) для изготовления только одних и тех же конкретных поковок; штамп сложне и дороже, чем универсальный инструмент. Исходные заготов­ки для штамповки – сортовой прокат, реже профильный прокат. Наиболее распространена штамповка из мерной заготовки, отрезанной в штампе от прутка, имеющей заданные размеры и массу.

Последовательность технологического процесса изготовления штампованной поковок следующая: резка исходного металла на заготовки, нагрев заготовок, осадка заготовки, штамповка в штампе, обрезка облоя (заусенца), термообработка, очистка поверхности от окалины, правка и контроль поковок.

Горячая объемная штамповка подразделяется на различные виды в зависимости от типов штампа, оборудования, исходной заготовки, способа установки заготовки в штампе.В зависимости от типа штампа: в открытых штампах; в закрытых штампах, в штампах для выдавливания. Классификацию методов горячей объемной штамповки можно осуществлять и в зависимости от типа оборудования, на котором они выполняются: на молотах, на кривошипно-штамповочных прессах, на гидравлических прессах, на винтовых прессах и горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Горизонтально-ковочная машина (ГКМ) предназначена для штамповки поковок типа стержней с утолщением на концах, втулок, колец и т.п. Преимущества перед штамповкой на молотах и прессах – более высокая производительность, возможность штамповки без заусенца, обеспечение хорошей волокнистой макроструктуры.

Проектирование технологического процесса штамповки включает: выбор способа штамповки; составление чертежа поковки; выбор переходов штамповки; определение мощности штамповочного оборудования (массы падающих частей молота или усилия пресса); конструирование штампов; выбор способа и разработку режимов нагрева; определение вида отдельных операций и технико-экономических показателей разработанного процесса.

Чертеж поковки составляют по чертежу готовой детали в такой последовательности: выбирают поверхность разъема штампов, то есть решают вопрос о том, какая часть поковки будет находиться в верхней или нижней частях штампа; по стандарту назначают припуски, допуски, напуски, штамповочные уклоны, радиусы закруглений; указывают основные технические условия на поковку.