3.2.3. Штамповка

Штамповкой называют процесс обработки материалов делением в специальном инструменте – штампе. При штамповке заготовка приобретает заданные форму и размеры путем заполнения материалом рабочей полости штампа. Она обеспечивает достаточно высокую точность размеров и качество поверхности поковок, но ее целесообразно при менять при крупносерийном и массовом производстве, так как только тогда оправдаются затраты на дорогостоящие штампы. Различают горячую и холодную объемные, листовую и специальные виды штамповки.

3.2.3.1. Холодная 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 – листовом. Характер деформирования, основные операции и конструкции штампов при холодной объемной и листовой штамповке значительно отличаются.

Листовая штамповка – способ изготовления плоских и объемных изделий из листа, полосы, ленты без существенного изменения толщины металла. Листовая штамповка характеризуется высокой производительностью, обеспечивает точность и стабильность размеров изготавливаемых деталей и позволяет получить значительную экономию металла. Операции листовой штамповки, возможно, полностью механизировать и автоматизировать.

Различные фазы процесса изготовления Ддетали, при которых происходит изменение формы заготовки, называются операциями. Все основные 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 ферму.

Вырубка – полное отделение заготовки или детали от листовой заготовки по замкнутому контуру путем сдвига. Л ро6ивка - образование в заготовке сквозных отверстий и пазов с удалением материала в отход путем сдвига. При вырубке и пробивке (рисунок 3.2.9.) пуансон 1 выдавливает отделяемую часть материала в отверстие матрицы 3. Оптимальная величина зазора зависит от толщины заготовки 2 и пластических свойств материала. Зазор при вырубке назначают за счет уменьшения размеров поперечного сечения пуансона, при пробивке – за счет увеличения отверстия в матрице.

Из условия экономии металла величина технологических перемычек между вырубаемыми изделиями соответствует примерно толщине металла. Усилие разделительных операций при использовании инструмента с параллельными режущими кромками определяют по формуле Р = L _* S _* σ_B,

где L – длина линии реза; S – толщина металла; σ_B – временное сопротивление металла.

Вытяжка – образование полой заготовки или детали из плоской или полой листовой заготовки. При вытяжке без утонения стенки предварительно вырубленную заготовку пуансоном протягивают через отверстие матрицы (рисунок 3.2.10., а). По ширине фланца, равной D – d, возникают радиальные растягивающие и тангенциальные сжимающие напряжения. Последние уменьшают диаметральные размеры заготовки, приводят иногда к некоторому утолщению материала верхнего торцевого края изделия, а при D – d > (18 – 20) S – К образованию складок, т.е. появлению брака. Чтобы утолщенный край изделия не утонялся между поверхностями пуансона и матрицы, предусматривают зазор z == (1,1 – 1,3) S. Для предотвращения образования складок применяют прижим фланца заготовки к плоскости матрицы.

При вытяжке с утонением стенки (рисунок 3.2.10., б) зазор между матрицей и пуансоном меньше толщины стенки исходной заготовки, которая, сжимаясь между поверхностями пуансона и матрицы утоняется и одновременно удлиняется. Толщина дна остается при этом неизменной. 3а один переход толщина стенки может быть уменьшена в 1,5 – 2 раза. Размер заготовки определяют из условия равенства объемов металла заготовки и изделия.

Холодную листовую штамповку осуществляют в основном на кривошипных прессах. По технологическому признаку механические прессы разделяют на прессы простого, двойного и тройного действия (соответственно одно-, двух- И трехползунные). Кинематическая схема кривошипного листоштамповочного пресса простого действия во многом аналогична схеме кривошипного горячештамповочного пресса.

В качестве инструмента при холодной листовой штамповке используют штампы. Они 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. По технологическому признаку различают штампы простого, последовательного и совмещенного действия.

В штампе последовательного действия за один ход ползуна выполняют одновременно две или большее число операций в различных позициях, а заготовка после каждого хода пресса перемещается на шаг подачи. На рисунке 3.2.11. представлена схема штампа последовательного действия для пробивки и вырубки. За каждый ход пресса происходит подача заготовки до упора 1, затем пуансон 3 пробивает отверстие в заготовке, а пуансон 2 при следующем ходе пресса производит вырубку детали.

Пресс двойного действия (рисунок 3.2.12.) предназначен для вытяжки деталей. Он имеет два ползунка – внутренний 3 с приводом от кривошипа и наружный 2 с приводом от кулачков 1, закрепленных на валу. Вначале наружный ползун обгоняет внутренний и прижимает фланец заготовки к матрице. Во время вытяжки пуансоном, закрепленным на внутреннем ползуне, наружный ползун неподвижен. По окончании вытяжки ползуны поднимаются. Для холодной штамповки крупногабаритных изделий используют гидравлические прессы.