38. Листовая штамповка

Листовая штамповка является прогрессивным методом получения изделий из листовых материалов. Она нашла широкое распространение во всех отраслях. Листовая штамповка в зависимости от толщины листа делится на тонколистовую (менее 4 мм) и толстолистовую.

Листовой металл толще 15–20 мм обычно штампуют в горячем виде. В горячем состоянии штампуют и менее толстые материалы (3–6 мм) из хромистых сталей с подогревом фланца, из малопластичных сплавов цветных металлов. С подогревом штампуют детали из титана и его сплавов. В остальных случаях осуществляют холодную штамповку. В зависимости от способа действия внешних сил и характера напряженно-деформированного состояния, операции листовой штамповки делят на: разъединительные, формоизменяющие, прессовочные, комбинированные, штампосборочные.

К разъединительным операциям, связанным с отделением одной части от другой относятся: отрезка, вырубка – вырезка, пробивка, разрезка, обрезка, зачистка, просечка.

К формоизменяющим операциям, заключающихся в превращении плоской заготовки в пространственную деталь требуемой формы без изменения толщины материала относятся: гибка и закатка края, вытяжка, правка, рельефная штамповка, отбортовка, формовка, обжим и раздача, вытяжка с утонением стенок материала.

К прессовочным операциям, связанным с изменением толщины относятся: чеканка, клеймение – маркировка, разметка, кернение и холодное выдавливание.

Комбинированная холодная штамповка – совмещение в одной объединённой операции двух или нескольких технологически различных операций штамповки (отрезки и гибки, вырубки и вытяжки) [5].

Штампосборочные операции предназначены для соединения нескольких деталей в одно изделие. Штамповке подвергают многие материалы: малоуглеродистые, низколегированные стали, медь, латунь, никель, алюминий, титан и его сплавы, бумагу, картон, кожу, резину.

39. Резка

В штамповочных цехах для вырубки деталей используют плоские заготовки в виде листов и лент. Резку листового металла производят на ножницах или прессах при помощи обрезных устройств. В заготовительных отделениях для резки металла используют ножницы с параллельными ножами, с наклонными ножами, дисковые (роликовые) ножницы и вибрационные.

Ножницы с параллельными ножами используются для резки сравнительно узких полос и неметаллических материалов. Ножницы с наклонными ножами используются для резки листа на полосы, для вырубки из них различных деталей на штампах. Их особенность заключается в том, что одновременной резке подвергается не вся ширина листа. На таких ножницах в холодном виде режут материал толщиной до 400 мм. и длиной до 4,5 м. В зависимости от толщины листа, угол наклона φ=2–6°. Число ходов в минуту составляет 75–15. Усилие для отрезки на ножницах с параллельными режущими кромками определяется по формуле:

P=kF₀τ₀=kBSτ₀ , (80)

а усилие на гильотинных ножницах:

, (81)

где F₀ – площадь среза (мм²); τ₀ – сопротивление срезу, вырубке (кг/мм²);

B – длина линии отрезки (мм); S – толщина материала (мм);

φ – угол наклона верхнего ножа (град);

k – коэффициент, учитывающий различные производственные факторы, его принимают равным 1–1,3.

Дисковые (роликовые) ножницы используют для продольной резки лент и листов. Резка осуществляется вращающимися круговыми ножами. Используют однопарные и многопарные дисковые ножницы.

Ножи ножниц изготавливаются из стали марок У8А, 4Х, 6ХС, 5ХВ2С, Х12М, твердость ножей после закалки 54–60 HRC.

Резка (вырубка) листового металла штампами представляет собой процесс отделения одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру штампами на механических или гидравлических прессах. Процесс можно представить так: пуансон сначала производит сжатие и упругий прогиб материала. Вблизи режущих кромок пуансона и матрицы создается концентрация напряжений, что вызывает течение металла и образование зоны смятия.

Штампы могут иметь плоские или скошенные режущие кромки. У штампов с параллельными режущими кромками угол наклона скоса φ=0, а угол резания равен 90°. Усилие вырубки Р₀ вычисляется по формуле:

Р₀=F₀ τ₀=US τ₀ , (82)

где F₀ – площадь среза вырубки;

U – длина контура вырубленной детали;

S – толщина материала;

τ₀ – сопротивление вырубки (кг/мм²). Обычно τ₀=0,6–0,9σ_в.