1.4. Классификация методов холодной штамповки по скорости деформации

Пластические свойства, т. е. способность металла в определенных условиях под действием прикладываемых к телу нагрузок деформироваться без нарушения целостности металла, в значительной мере зависят от скорости прилагаемых нагрузок.

Под скоростью прилагаемой нагрузки понимают нарастание нагрузки от нуля до максимума во времени. От прилагаемой нагрузки и характера нарастания значительно зависят пластические свойства материала, следовательно, и возможности формоизменения заготовки. Кроме того, фактор скорости отражает энергетическую сущность формоизменения внутреннего строения металла, т. е. качество материала отштампованной детали,

Различным видам холодной штамповки свойственны определенные пределы скоростей деформирования, что может быть положено в основу классификации методов холодной штамповки.

Деформации могут быть: 1) низкоскоростные (статические); 2) скоростные; 3) высокоскоростные (динамические).

Деформации с низкими скоростями наблюдаются при штамповке резиной, гидрорезиноштамповке, гидроштамповке, растяжке и штамповке в специальных прессах. Скоростная деформация наблюдается при штамповке на падающих молотах и ударной штамповке резиной.

Высокоскоростные деформации могут быть от быстро прилагаемой нагрузки и от импульсной. Высокоскоростная деформация происходит в течение милли- или микросекунд и бывает, например, при взрывной штамповке.

Классификация методов холодной штамповки приведена на рис.2.

2. Штамповка резиной

2.1. Общие сведения

Сущность штамповки резиной сводится к тому, что один аз жестких формоизменяющих элементов штампа (матрица или пуансон) заменяется резиновой подушкой, которая при рабочем

х оде обжимает по жесткому формо-изменяющему элементу — обычно пуансону (формоблоку) — заго-товку из листового металла, уложенную на этот элемент.

Резиновую подушку заключают в высоко-прочную емкость — контейнер, который закрепляют на ползуне пресса (рис. 3). Жесткий формоизменяющий эле-мент устанавливают на подштамповую плиту, закрепляемую на ниж-ней плите пресса.

Рис. 3. Принципиальная схема штамповки резиной:

а - до штамповки; б - после штамповки; 1 - контейнер; 2 - резиновая по-душка;

3 - заготовка детали; 4 - подштамповая плита; 5 - жесткий элемент штампа — пуансон; 6 - стол пресса

При рабочем ходе пресса подштамповая плита с установленным на ней жестким формо-изменяющим элементом входит в контейнер и деформирует резиновую подушку, которая, обжимая заготовку, выполняет роль универсальной матрицы или пуансона.

В обычных стальных штампах работы по подгонке поверхности матрицы по поверхности пуансона весьма трудоемки, особенно при штампах для штамповки тонколистовых крупногабаритных деталей. При штамповке резиной эти работы отпадают, а изготовление одного жесткого формоизменяющего элемента не представляет трудностей, поскольку обычно его изготовляют из легкообрабатываемых материалов (сплавов алюминия, балинита, пластмассы и др.).

Рис. 4. Классификация схем штамповки резиной

Известно пять схем штамповки резиной (рис. 4).

Схема I — штамповка без прижима с резиновой· подушкой, работающей в качестве матрицы.

Схема II — то же, но при установке на подштамповую плиту нескольких пуансонов — групповая штамповка.

Схема III — штамповка без прижима с резиновой подушкой, работающей в качестве пуансона.

Схема IV — штамповка с прижимом и резиновой подушкой, работающей в качестве пуансона.

Схема V — штамповка с прижимом и резиновой подушкой, работающей в качестве матрицы.

Регулировки усилия прижима можно достигнуть изменением внутреннего диаметра прижимного кольца. Чем больше этот диаметр, тем меньше площадь кольца, воздействующая на фланец заготовки, и усилие прижима:

(2)

где Р_п — усилие прижима;

Q_p — давление, развиваемое резиновой подушкой;

F_K — площадь прижимного кольца;

D_K — наружный диаметр прижимного кольца;

d_к. — внутренний диаметр прижимного кольца.

При штамповке резиной обычно применяют крупные гидравлические прессы. Штамповка деталей даже относительно небольших габаритов требует больших усилий пресса. Например, при рабочей площади контейнера 0,1х0,5 м и при давлении резиновой подушки Q_p = 20 МПа требуется пресс, развивающий усилие Р_п = 10 МН.

Необходимость крупного прессового оборудования является основным недостатком метода штамповки резиной. Это объясняется тем, что стоимость таких прессов очень велика. Прессы занимают большие производственные площади и сложны в наладке. В настоящее время усилие применяемых прессов доходит до 750 МН и выше. Эти прессы уникальны и не могут быть рекомендованы для широкого применения в мелкосерийном производстве.