Изучение технологического процесса холодной листовой штамповки цель работы

Изучение оборудования и ознакомление с операциями листовой штамповки.

Материальное обеспечение

Пресс гидравлический усилием 20 т; пресс кривошипный; ножницы по металлу; лабораторные штампы для вырубки, вытяжки, просечки отверстий, формовки, гибки, отбортовки; штампы с эластичным наполнителем; листовые заготовки из малоуглеродистой стали, латуни и алюминиевого сплава с разным исходным диаметром; штангенциркуль.

1 Общие сведения

Листовой штамповкой называется метод получения изделий и деталей из листового материала толщиной не более 8…10 мм с помощью штампов. Листовая штамповка получила широкое распространение в машиностроении, производстве предметов широкого потребления и других видах производства для изготовления плоских и пространственных деталей, массой от долей граммов до десятков килограммов.

Основным видом оборудования для листовой штамповки являются ножницы, кривошипные и гидравлические прессы (рисунок 2,3).

Операции листовой штамповки подразделяются на разделительные и формообразующие.

К основным разделительным операциям относятся резка, вырубка, пробивка. Вырубка предназначена для образования внешнего контура заготовки. Внешний диаметр вырубленной заготовки равен диаметру пуансона.

К формообразующим операциям относятся вытяжка, гибка, рельефная формовка, отбортовка и другие операции (рисунок 1).

Для получения качественных изделий необходимо соблюдать определенные параметры технологического процесса, которые для большинства металлов являются справочными.

Рисунок 1 Схемы операции листовой штамповки

В процессе вырубки и пробивки особенно важно соблюдать соосность пуансона относительно матрицы, что необходимо для обеспечения номинального зазора между ними. Односторонний зазор принимается равным:

z/2=(0,02…0,1)S,

где S – толщина листа, м.

Правильный зазор обеспечивает необходимую чистоту среза и точность штамповки. Усилие вырубки определяется по формуле:

где L – периметр изделия или отверстия, м;

σ_ср – предел текучести материала на срез, МПа;

К =1,1…1,3 – коэффициент, учитывающий затупление режущих кромок пуансона и матрицы.

Для нормального проведения операции отбортовки требуется высокая пластичность металла, высокая чистота торцов отверстий под отбортовку, отсутствие на них заусенцев, трещин и т.д. Операция отбортовки характеризуется коэффициентом отбортовки:

т_отб=d_изд/ d_отв

Вытяжка является наиболее сложной операцией листовой штамповки. От материала заготовки требуются высокие пластические свойства, которыми обладают, например, алюминий, медь, низкоуглеродистая сталь 10кп и др. При разработке технологического процесса вытяжки необходимо определить возможность проведения операции вытяжки за один переход без отрыва дна или необходимость нескольких последовательных переходов. Качество изделия получаемого вытяжкой зависит от пластических свойств материала, наличия или отсутствия прижима, отношения толщины листа к диаметру заготовки, величины радиуса закругления кромок пуансона и матрицы, величины зазора между пуансоном и матрицей, наличия смазки и ее качество. Несоблюдение указанных факторов приводит к таким видам брака при вытяжке, как отрыв дна или фланца или к образованию на боковой поверхности гофра. Усилие на вытяжном штампе складывается из усилия прижима и усилия вытяжки. Величина усилия прижима определяется по формуле:

где D_З – диаметр заготовки, м;

d_ИЗД – диаметр изделия, м;

q=1…4 МПа/м - удельное давление прижима;

R_M=R_П=(6…10) S –радиусы закругления пуансона и матрицы, м.

Усилие вытяжки цилиндрического изделия определяется по формуле:

где b=1,2 при (100*S)/D_З<1; b=1 при (100*S)/D_З>1;

σ_В – предел прочности при растяжений, МПа;

Сравнительно простая операция гибки, также имеет свои особенности и ограничительные параметры. Ими являются минимальный радиус Rmin и угол пружинения α⁰. Величина α⁰ обусловлена упругой деформацией и тем больше, чем больше R. При R<Rmin на наружной стороне листа появляются трещины. Усилие одноугловой гибки определяется по формуле:

где В – ширина изгибаемой заготовки, м;

σ_В – предел прочности при растяжении, МПа;

r – радиус пуансона, м;

S – толщина заготовки, м.

Операции формовки и раздачи могут привести к образованию разрывов и требуют высокой пластичности материала, а операция обжима часто приводит к потере устойчивости и образованию складок. Поэтому для штамповки небольших по площади деталей из листа толщиной до 2 мм иногда используют штампы с эластичным наполнителем (полиуретан, резина).

В процессе пластической деформации в холодном состоянии металл наклепывается, при этом его твердость возрастает, а пластичность падает. Поэтому для того, чтобы вернуть металлу исходную пластичность, производят операцию рекристаллизационного отжига.