Производственный процесс и его структура .

Производственным процессом называют всю совокупность основных технологических и сопутствующих процессов ,осуществляемых с целью превращения материалов и полуфабрикатов в готовые изделия .

В производственном процессе наиболее важное место занимают технологические процессы , непосредственно связанные с изменением формы ,размеров и состояния материалов и полуфабрикатов и достижением заданных параметров деталей и изделий .

Технологический процесс- часть производственного процесса , содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения или по объектам изготовления.

Технологическая операция- это законченная часть технологического процесса , выполняемая на данном рабочем месте .

Она является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций определяется трудоемкость обработки деталей ,потребное количество рабочих , оборудования , приспособлений и инструмента . По операциям ведут планирование производства , учет производительности и контроль технологического процесса в цехе.

Различают три основные типа производства :

Основными факторами ,определяющими тип организации производства являются номенклатура изделий , программа выпуска и трудоемкость изготовления изделий .

Признаки	Характеристика признаков для серийного производства
	Массового	Серийного	Единичного
Характер продукции	Однородные изделия стандартного типа	Машины и др.изделия установившегося типа	Машины изготавливаемые по индивидуальным заказам
Номенклатура изделий	Ограниченная , узкая	Значительная	Большая , разнообразная
Программа выпуска каждого изделия	Очень большая	большая	Один или несколько экземпляров
Категория оборудования	Автоматические линии , специальные станки	Специальные и общего назначения станки	Универсальные станки
Приспособления и инструмент	Специализированные . механизированные и автоматизированные	Специальные и универсальные	Универсально-сборные
Расстановка оборудования на производстве	По операциям технологического процесса	В соответствии с последовательностью этапов обработки деталей	По типам станков
Специализация рабочих мест	На каждом рабочем месте выполняется одна постоянно повторяющаяся операция	На рабочем месте выполняются несколько регулярно повторяющихся операций	На рабочем месте выполняются разнообразные не повторяющиеся операции

По ГОСТ предусматривается характеризовать тип производства коэффициентом закрепления операций :

К_з.о. = О/Р , где О- число различных операций за месяц ;Р – число рабочих мест ,на которых выполняются различные операции.

При 1= К_з.о.< 10 – массовое производство ;

10< К_з.о < 20 – среднесерийное производство ;

20< К_з.о. < 40 – мелкосерийное производство ;

если К_з.о. не регламентируется .то имеем единичное производство.

В серийном производстве заготовки перемещаются по рабочим местам партиями .

Партией называют количество деталей одного наименования , запускаемых в обработку одновременно . станок ,закончивший обработку партии заготовок , переналаживается на другую операцию .

Размер партии существенно влияет на эффективность производства : уменьшение размеров партий и увеличение их числа способствует сокращению незавершенного производства ,но ведет к увеличению потерь на переналадку станков .

Структура потребляемой металлопродукции в машиностроении

Наименование заготовок	Потребление %
Сортовые профили проката	11
Фасонные профили проката	7,5
Поковки из слитков	3,4
Поковки из сортовых профилей проката	2,8
Горячие штамповки из проката	13
Чугунное литье	24
Стальное литье	13,6
Фасонные профили проката не подвергаемые обработке резанием ( рельсы , балки , швеллеры )	16,6
Холоднотянутые профили проката	3,8
Холодноволоченые профили	0,3
Гнутые профили проката	4,0

Уровень использования металла в машиностроении и металлообработке .

Виды металлопродукции	Коэффициент использования металла (КИМ )
Детали , полученные из поковок и горячих штамповок из проката В том числе :	0,56
- в кузнечно- прессовых цехах	0,88
- в цехах механической обработки	0,68
Производство деталей из стальных слитков	0,30
Средний коэффициент использования металлопродукции в отраслях машиностроения и металлообработки	0,76…0,78
По стальному прокату	0,71…0,72

Здесь КИМ = Мд/Мрм ,

где Мд- чистая масса готовой детали, кг ; Мрм – норма расхода материала на получение заготовки , кг.

В сквозной КИМ при производстве деталей из проката входит выход годного на четырех переделах :

КИМ = К1 К2 К3 К4 .

При производстве деталей из заготовок – на двух переделах :

КИМ = К3 К4 ,

где К1 , К2, К3- соответственно коэффициенты выхода годного в сталеплавильном , прокатном производствах и при производстве заготовок .

К4 – КИМ при механической обработке заготовок .

Выбор способа производства заготовок .

Обозначения:

ЕДИНИЧНОЕ ПР-ВО Серийное пр-во Массовое пр-во

Выбор вида заготовок деталей целесообразно производить на основании их сравнения по величине КИМ , расходу топливно-энергетических ресурсов ,трудоемкости , технологической себестоимости , величинам капитальных вложений и приведенным затратам с учетом экологических факторов .

В общем виде технологическая себестоимость сопоставляемых вариантов может быть определена по формуле :

Ст= Мо+Зп + Т +Э +И +Ро, где Мо- затраты на основные материалы ;Зп – зарплата производственных рабочих ;Т- затраты на технологическое топливо ;Э – затраты на электроэнергию ;И – затраты на инструмент ;Ро – затраты на эксплуатацию и обслуживание оборудования .

В некоторых случаях выбор технологического процесса определяется только по одному-двум частным показателям , например по трудоемкости с учетом последующей механической обработки .

Относительная стоимость срезания 1кг стружки .

Отрасль	Относительная стоимость %
Машиностроение в целом	100
Станкостроение	72
Автомобилестроение	38
Машиностроение в тяжелой промышленности	114

Нередко выбор способа взаимозаменяемых заготовок решается наличием на данном предприятии свободных производственных мощностей в заготовительных цехах , а также сложившиеся традиции по применению тех или иных видов заготовок .

Литье .

Литейное производство – процесс получения фасонных отливок путем заполнения жидким металлом заранее приготовленной формы , в которой она затвердевает .

Литье заготовок – наиболее дешевый способ , обеспечивающий минимальный припуск на механическую обработку .Во многих случаях литье – единственный способ получения заготовок сложной формы .

Процесс получения отливки можно представить в виде следующей схемы :

Литейная форма в сборе

1. Штырь ; 2,13 – опоки ; 3- литниковая чаша 3 полуформы;4 –полость отливки ; 5- вентиляционные каналы;6,12 - стержневые знаки;

7-стержень ;8,11- верхняя и нижняя полуформы ; выступы (знаки ) модели ;

Литейная форма чаще всего состоит из двух полуформ: верхней 8 и нижней 11, изготовленных из песчано-глинистой смеси (в металлических рамках 2 и 13 (опоках). В нижней полуформе с помощью модели 10 образована полость 4, предназначенная для получения отливки цилиндра. Внутреннее отверстие в отливке образует песчаный стержень 7, который прочно закреплен с помощью стержневых знаков 6 и 12. Выступы 9 на модели служат для получения отпечатков стержневых знаков в форме.

Перед заливкой расплава в литейную полость формы через литниковую чашу 3 полуформы скрепляют штырями 1 или на верхнюю полуформу устанавливают груз. Для удаления газов, выделяющихся из песчано-глинистой смеси и расплава при заливке, служат вентиляционные каналы 5 в форме и стержнях.

Совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании, а также для улавливания шлаков и загрязнений, получающихся вследствие размыва расплавом поверхности формы, называют литниковой системой. Она состоит из литниковой чаши, или воронки 3, стояка 4, подводящего расплав к шлакоуловителям 1, питателей 6, соединяющих полость формы с чашей и стояком, и прибыли 2, служащей для питания массивных частей отливки при ее охлаждении.

1. Шлакоуловители ; 2- прибыль ; 3 - литниковая чаша, или воронка;

4. Стояк ; 5- выпор.

Совокупность каналов, предназначенных для подвода расплава в полость формы и питания отливки при затвердевании, а также для улавливания шлаков и загрязнений, получающихся вследствие размыва расплавом поверхности формы, называют литниковой системой. Она состоит (рис. 5) из литниковой чаши, или воронки 3, стояка 4, подводящего расплав к шлакоуловителям 1, питателей 6, соединяющих полость формы с отливки при ее охлаждении.

В литниковую систему входит также выпор 5 - вертикальный канал круглого сечения, - через который в начале заливки выходят газы. Выпор позволяет определить момент окончания заливки и питает отливку при остывании.

Для изготовления литейных с помощью моделей в формовочном материале образуют полости . Полости по очертаниям и размерам соответствуют изготавливаемой отливке . Ручная формовка применяется только в единичном производстве , т.к. она трудоемка и малопроизводительна .

Машинная формовка включает две операции :

1. уплотнение смеси в опоке ;

2. извлечение модели из формы .

Применяются следующие формовочные машины :

• встряхивающие ;

• прессовые ;

• пескометы.

Для изготовления стержней применяют пескодувные и пескоструйные машины .

Сушка форм и стержней производят в сушилах .

Плавку серого чугуна осуществляют в вагранках . Топливом для плавки служит кокс . Плавка производится в мартеновских или электродуговых печах .Плавка цветных металлов осуществляется в электропечах сопротивления , а также тигельных печах . Плавку титановых сплавов и их заливку производят в защитной среде аргона .

Заливка металла в формы производится с использованием литейных ковшей .

В зависимости от вида сплава и характера отливок температура заливаемого металла должна быть на 50…200 град. С выше температуры перехода сплава в жидкое состояние .

Залитые отливки некоторое время охлаждают в форме , затвердевая и остывая до определенной температуры .

После охлаждения отливки извлекают из формы выбивкой .

Извлеченные из формы отливки подлежат обрубке и очистке . Обрубка состоит в отделении от отливок литниковой системы , прибылей , выпоров , заусенцев .

Очистка поковок – операция удаления стержней , каркасов из внутренних полостей , а также удаление пригара с поверхности отливок и уменьшение шероховатости .

Операцию обрубки осуществляют вручную с помощью пневмозубил , электрогазовой и плазменной резки , на специальных прессах и ленточными пилами .

Очистка производится на выбивных решетках , гидрокамерах , галтовочных барабанах , дробеструйных камерах .

Специальные виды литья .

Литье в металлические формы ( кокили ) применяется при изготовлении отливок массой до 2000 кг в автоматизированном крупносерийном производстве . В отличии от земляных форм кокили выдерживают большое количество заливок ( до 50000 штук ).

Перед заливкой формы подогревают .

Помимо более точных размеров по сравнению с традиционным процессом достигают улучшение структуры и механических свойств .

При производстве сложных отливок применяют кокили из нескольких частей с разъемами .

К типовым представителям отливок рекомендуемым к переводу на литье в кокили можно отнести корпуса гидрооборудования , цилиндры , планки , шкивы , кронштейны , зубчатые колеса , арматуру .

Недостатком металлических форм является отсутствие у них податливости , что ограничивает их использование для деталей из стали с большим количеством внутренних полостей и литых поверхностей .

Точность отливок может достигать 13 квалитета и шероховатость Rz= 10 мкм .

При центробежном литье отливки получают посредством заливки металла во вращающуюся форму . Под действием центробежных сил металл прижимается к стенкам формы и застывает по ее внутренним очертаниям .Отливки приобретают высокую плотность т.к. газы и неметаллические включения вытесняются к поверхности .При центробежном литье нет питателей , стержней , литников и выпоров , что снижает расход металла и повышает КИМ до 95% .Скорость вращения формы должна обеспечивать одинаковую толщину стенок по всему сечению изделия .

Схема получения отливок способом центробежного литья на машинах с горизонтальной (а) и вертикальной (б) осями вращения: 1 — ковш; 2 — жёлоб; 3 — форма; 4 — отливка; 5 — шпиндель.

Наиболее рационально использовать этот метод для получения деталей типа полых цилиндров массой до 60 т , длиной до 8м , диаметром более 1 м и толщиной стенки – до 300 мм . Припуски на механическую обработку не превышают 2…12 мм.

При литье под давлением ( до 100 Мпа ) заполняется металлическая форма . Давление создается машиной компрессорного или поршневого типа .Детали получаются точными и чистыми .

Механическая обработка отливок незначительна или вообще не нужна . Преимущественно этот метод применяется для отливок из цветных сплавов массой до 10 кг. Так как стоимость формы высокая то этот метод применяется только в массовом производстве , когда в одной форме получают тысячи отливок . Производительность очень высокая – до 3000 отливок в час .Точность отливок – до 9 квалитета и шероховатость – менее Rz =10мкм .

Литье по выплавляемым моделям применяется для получения мелких деталей массой до 15 кг из сталей и трудно обрабатываемых сплавов . При этом достигается высокая точность и чистота поверхности .

Для получения более точных размеров достаточно применение операций шлифовки и полирования .Высокая точность обеспечивается применением точных моделей и форм без разъемов . Этот способ дает возможность отливать готовые детали из твердых сплавов , обработка которых трудна и дорога ( сверла , фрезы , турбинные лопатки ) .Отливки получают самой сложной конфигурации с точностью размеров по 11….14 квалитетам и шероховатостью – менее Rz =80 мкм.

Выплавляемые модели изготавливают в пресс-формах 1 из модельных составов, включающих парафин. Состав хорошо заполняет полость пресс-формы, дает четкий отпечаток. (рис.а ). После затвердевания модельного состава пресс-форма раскрывается и модель 2 выталкивается в холодную воду.

Затем модели собираются в модельные блоки 3 (Рис. в) с общей литниковой системой припаиванием, приклеиванием или механическим креплением. В один блок объединяют 2…100 моделей.

Формы изготавливают многократным погружением модельного блока 3 в специальную жидкую огнеупорную смесь 5, налитую в емкость 4 (Рис.. г) с последующей обсыпкой кварцевым песком. Затем модельные блоки сушат на воздухе или в среде аммиака. Обычно наносят 3…5 слоев огнеупорного покрытия с последующей сушкой каждого слоя.

Модели из форм удаляют, погружая в горячую воду или с помощью нагретого пара. После удаления модельного состава тонкостенные литейные формы устанавливаются в опоке, засыпаются кварцевым песком, а затем прокаливают в печи в течение 6…8 часов при температуре 850…950 ⁰C для удаления остатков модельного состава, испарения воды .

Рис. 11- индукционная печь ,12- отливка, 13-опока, песчаная смесь.

Заливку форм по выплавляемым моделям производят сразу же после прокалки в нагретом состоянии. Заливка может быть свободной, под действием центробежных сил, в вакууме и т.д.

Показатели экономической эффективности специальных видов литья на 1 т отливок в сравнении с литьем в обычные песчаные формы.

Способ литья	Экономия металла, кг	Снижение трудоемкости норма/час	Снижение припусков на мех.об-ку %
По выплавляемым моделям	250	300	90
В оболочковые формы: - чугун - сталь	200 150	50 80	50 50
В кокиль: Из чугуна и стали	150	50	50
Под давлением	350	360	95

Сравнительные показатели различных способов литья .

Способ литья	Эконном. целесообр. партия шт.	Максим. масса отливки кг	Вид сплава	КИМ	Квалитет точности	Шерохов. пов-ти Rz (мкм)	% в общем выпуске отливок
В песчано-глинистые формы	без огра- ничения	250000	Все сплавы	0,6…0,7	16…18	40…320	74,6
В кокиль	400	5000	Цв. сплавы	0,75	13…16	10…80	11,4
Под давлением	1000	90	Цв. сплавы	0,95	9…12	более 20	3,4
По выплавляемым моделям	1000	100	Спец. сплавы	0,9	11…14	более 80	0,7

ГОРЯЧАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА.

Горячая объемная штамповка – один из видов ОМД , при котором необходимая форма и размеры нагретой заготовки придаются в трех измерениях при помощи штампа , имеющего полости , называемые ручьями .

При смыкании частей штампа образуется объемная полость , форма и размеры которой представляют собой точную копию поковки.

Горячей штамповкой изготавливают поковки массой 0,25…400 кг .

Горячая штамповка является рентабельной в крупносерийном и массовом производстве .

Механические свойства горячештампованных деталей более высокие , чем у литых или полученных только резанием из проката .Это наиболее производительный и дешевый процесс ОМД .

Благодаря приближению формы штамповки к форме готовой детали уменьшаются отходы в стружку и расходы на электроэнергию на механообработку .

Стоимость деталей изготовленных из штамповок в 2…2,5 раза ниже чем изготовленных только резанием .

Существуют два вида штамповки :и

1. Штамповка в открытых штампах (облойная штамповка );

2. Штамповка в закрытых штампах ( безоблойная ) .

При штамповке в открытых штампах , штамп в процессе деформирования остается открытым и зазор Δ между подвижной и неподвижной частями штампа изменяется от максимального значения , когда верхняя половинка штампа соприкоснулась с заготовкой , до Δ = 0 , когда штамповка закончилась и верхняя часть соприкоснулась с нижней .

При штамповке наиболее трудно заполняются углы полости ручья штампа , поэтому прежде чем заполнить эти углы металл вытекает в указанный зазор , образуя вокруг поковки облой . При достаточно малом зазоре Δ облой закрывает выход из ручья штампа и металл вынужден полностью заполнять полость штампа

.

Облой является отходом (10…30 % от массы поковки ) и подлежит удалению с поковки в специальных обрезных штампах .

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем , что штамп в процессе деформирования остается закрытым и зазор Δ между подвижной и неподвижной частями штампа является постоянной величиной . В штампах отсутствуют облойные канавки , а для удаления поковки из полости применяют выталкиватели

При данном виде штамповки необходимо точно отрезать заготовку , в противном случае лишний металл будет вытекать в зазор Δ и образовывать заусенец и изнашивать штамп .

Штамповка в закрытых штампах является прогрессивным и экономичным процессом , т.к. отхода в виде облоя нет .

Оборудование для горячей объемной штамповки :

1. Штамповочные молоты с массой падающих частей )

2. КГШП

3. Гидравлические пресса

4. Фрикционные винтовые прессы

5. Горизонтально-ковочные машины

Технологический процесс горячей объемной штамповки включает следующие операции :

1. Резка прутков на мерные заготовки ;

2. нагрев заготовок ;

3. штамповку ;

4. обрезку облоя и проколку перемычек ;

5. правку поковок ;

6. термическую обработку ;

7. калибровку.

Исходными материалами для горячей штамповки являются сортовой прокат и профили периодической прокатки .

Разделку исходных заготовок производят на пресс-ножницах и кривошипных прессах , механических пилах и хладноломах , а также применяют анодно-механическую и газовую резку .

Материалы штампов .

Требования предъявляемые к материалам штампа :

• сочетание высокой прочности и ударной вязкости ;

• высокая износостойкость и разгаростойкость ;

• хорошая прокаливаемость и обрабатываемость на металлорежущих станках

Штамп или элемент штампа	Материал	Условия эксплуатации
Молотовые или прессовые штампы	5ХНМ, 5ХНВ, 5ХГМ,;ХМФС	Типовые штампы
	7Х3, 8Х3	Высадочные штампы
	4Х3ВМФ,4Х5В2ФС,5Х3И3МФС	Штампы для труднодеформируемых сплавов
Блоки молотовых вставок	Стали 45,40Х, 5ХНМ
Плиты пакетов КГШП	Стали 40ХЛ, 40Л
Шпонки и клинья молотовых штампов	Стали 45, 40Х
Выталкиватели	5ХНМ, 7Х3
Направляющие колонки штампов	Сталь 20 с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм

Повышение стойкости штампов .

Под стойкостью штампа подразумевают количество поковок , изготовленных на данном штампе до выхода его из строя .

Наименьшей стойкостью обладает окончательный ручей штампа .

Факторы влияющие на стойкость штампа :

• качество штампа ;

• режим эксплуатации;

• конструкция штампа ;

• технология штамповки.

Качество штампа .

Наиболее эффективно повысить качество штампа можно применением для его изготовления высоколегированных сталей .

Но эти стали имеют высокую стоимость и необходим расчет экономической эффективности их применения .

Рациональная технология изготовления штампов также повышает их качество .

Стойкость штампованных штампов и вставок увеличивается до 5 раз по сравнению с фрезерованными .Это объясняется тем, что волокна не перерезаются , а повторяют контур ручья .

Также качество штампа увеличивает поверхностная обработка его ручьев :

-азотирование ;

борирование ;

хромирование .

Режим эксплуатации .

Срок службы штампов можно повысить :

- своевременным ремонтом;

• правильным подбором смазок ;

• совершенствованием средств удаления окалины ;

• применением систем нагрева и охлаждения штампов .

Конструкция штампов .

Стойкость штампов повышается при :

- применении предварительных ручьев ;

-правильном выборе облойного мостика ;

-при применении небольших вставок ручьев .

Технология штамповки .

Стойкость штампов повышается при :

• точной отрезке заготовки ;

• соблюдении правильного температурного режима штамповки .

Волочение

Волочением получают прутки , профили , трубы различных сечений с высокой точностью размеров , которые нельзя достигнуть волочением или прокаткой .

Схемы волочения труб: 1 — без оправки; 2 — на короткой неподвижной оправке; 3 — на длинной движущейся оправке.

Волочением устраняют вмятины , кривизну , риски и другие дефекты поковки , улучшают внешний вид изделия . Также в процессе волочения уменьшается разностенность труб . Качество поверхности и точность волоченных изделий настолько велики ,что волочение может заменять чистовое точение и шлифовку сопрягаемых изделий деталей машин .

Перед волочением один конец заготовки утоняют на специальном станке , чтобы он входил в волоку .

В результате волочения поперечные размеры заготовок уменьшаются , а длина увеличивается . При изготовлении фасонных изделий волочением изменяется также форма поперечного сечения заготовки .В процессе волочения изменяются механические свойства большинства металлов :

1. предел прочности увеличивается в 1,5…2 раза ;

2. относительное удлиннение значительно понижается .

В следствии различных условий деформации в перифирийных и центральных слоях возникают остаточные напряжения : в перифирийных – растягивающие , а в центральных – сжимающие .

Для оценки деформации при вытяжке применяют следующие показатели :

Коэффициент вытяжки λ=Fн/Fк и

коэффициент обжатия γ=(Fн-Fк)/ Fн 100% .

Прессование .

Матрицы для прессования изделий сплошного сечения имеют одно или несколько отверстий .

В конце операции в контейнере остается часть металла , называемая прессостатком .

Характеристиками пластического деформирования при прессовании являются :

1. Степень вытяжки λ=Dк²/(ndпр²) , где Dк- диаметр контейнера ; dпр- диаметр прутка ; n – число каналов в матрице .

2. Степень деформации δ=(D²к - dпр²)/ D²к.

В настоящее время освоены следующие виды прессования :

1. прямое ;

2. обратное ;

3. комбинированное .

При прямом методе направление течения металла совпадает с направлением движения пуансона .При прессовании туб устанавливают иглу . Образуется кольцевой зазор . Прессуемый металл вытекая в него формирует трубу .

При обратном выдавливании слиток находящийся в контейнере , остается неподвижным во время всего цикла прессования . Силы трения между слитком и стенками контейнера отсутствуют , в следствии чего значительно уменьшается общее усилие прессования и изменяется характер течения металла .Так направление течения металла обратно направлению движения матрицы .

Прессование применяется при производстве труб, прутков и профилей из различных металлов и сплавов .

При прессовании характер течения металла в начале и конце процесса различен в отличии от других процессов ОМД. Это объясняется тем , что в процессе прессования изменяются соотношение между диаметром и длиной слитка , распределение напряжений в зоне деформации и температура слитка .

Рис. 1. Схема выдавливания   (прессования) металла:

а — прямой метод,   б — обратный метод: 1 — обрабатываемый металл, 2-контейнер, 3-матрицы с отверстием для выхода прутка, 4-пруток, 5 –шток.

Пресс кривошипно-коленный для холодного выдавливанияметаллаКБ 0032.

Холодная объемная штамповка .(ХОШ).

Это наиболее производительный метод изготовления деталей из сталей и сплавов . Широко применяется в машиностроении , приборостроении и металлообработке .

ХОШ по сравнению с обработкой резанием обеспечивает более высокую производительность , экономное расходование металла и способствует улучшению его механических свойств , повышению надежности и долговечности изготавливаемых деталей при эксплуатации .

По сравнению с горячей объемной штамповкой холодная имеет ряд преимуществ :

• нет операции нагрева металла ;

• нет операций удаления окалины ;

• нет обезуглероженного слоя металла .

При холодной штамповке отходы металла значительно меньше , точность штампованных деталей может достигать 6…9 квалитета .при достаточно низкой шероховатости поверхности .

Детали , изготавливаемые холодной объемной штамповкой , нередко доделывают резанием : подрезают торцы , прорезают узкие пазы ; сверлят отверстия малых диаметров и др .

ХОШ широко применяется для изготовления различных стандартных , нормализованных или нестандартных деталей :

• болтов , винтов , заклепок ;

• шариков , роликов , колец подшипников ;

• фасонных гаек ;

• поршневых пальцев ;

• мелких зубчатых колес ;

• корпусов свечей зажигания ;

• корпусов часов .

ХОШ можно обрабатывать многие стали , а также деформируемые цветные металлы и сплавы .

ХОШ получают главным образом детали из холоднотянутого металла .

Операции холодной объемной штамповки разделяются на :

• разделительные ;

• формоизменяющие.

К разделительным относят :

- отрезку;

-обрезку;

- пробивку.

Отрезка – это операция разделения прутка на мерные заготовки ; ее выполняют на сортовых ножницах , пресс-ножницах ; на прессах в штампах или на специальных отрезных прессах-автоматах с помощью ножа или режущей втулки .

Отрезка заготовки в пресс-ножницах. 1 - отрезаемый пруток.

Длина отрезаемой заготовки должна быть не меньше половины диаметра прутка .

Обычно при отрезке заготовки полу с косым срезом и некоторым искажением формы , а длинные заготовки несколько изгибаются .Точность отрезки возрастает при угле скоса ножей 3…7 град . соответствующих направлению скалывающих трещин .

Обрезка предназначена для отделения отхода по контуру отштампованной детали . Ее осуществляют на прессах в штампах .При повышенных требованиях к качеству детали применяют зачистку и калибровку .

Пробивкой получают небольшие по глубине сквозные отверстия или удаляют отход ( пленку , перемычку ) между наметками отверстия .

Схема пробивки: а - начало процесса; б - изделие.

Формоизменяющие операции.

осадка высадка выдавливание калибровка чеканка

Выполняются на универсальных и специальных кривошипных или гидравлических прессах и на различных прессах – автоматах.

При осадке усилие определяют как :

Р= qF ,

где q – удельное усилие определяемое в зависимости от геометрических параметров заготовки ,ее материала и степени деформации ; F –площадь проекции детали на плоскость , перпендикулярную направлению движения пуансона .

Осадку применяют в сочетании с другими формоизменяющими операциями , а также для предварительного деформирования заготовки , позволяющего устранить дефекты после отрезки . Применение точных по форме и размерам заготовок создает благоприятные условия для дальнейшей штамповки и повышает стойкость штампов .

Высадкой называют операцию , при которой производится осадка части заготовки . Применяют эту операцию для получения местных утолщений . Например , для получения головок болтов , винтов . заклепок на холодно-высадочных прессах автоматах .

Производительность таких автоматов достигает нескольких сотен деталей в минуту , что в десятки раз превышает производительность токарных автоматов .

Число ударов , необходимое для высадки головки болта , определяют исходя из отношения длины высаживаемой части к диаметру исходной заготовки .

За один удар без продольного изгиба заготовки можно высадить головку при отношении L/D ≤ 2,25 ; за два удара – при L/D ≤ 4,5 .

В зависимости от необходимого числа ударов применяют одно, двух , трех и четырех ударные холодновысадочные автоматы . При больших значениях L/D высадку осуществляют пуансонами с конической полостью . Однако , при свободной высадке на наружной поверхности головки появляются поверхностные дефекты . Исходя из этого :

при свободной высадке D<(2…2,5)d ;

при закрытой D<3d .

При выдавливании деформируемый материал под действием пуансона вытесняется в отверстие матрицы или в зазор между пуансоном и матрицей .

Различают : прямое , обратное и комбинированное выдавливание в зависимости от направлений течения металла и движения пуансона .

Холодным выдавливанием получают полые тонкостенные и толстостенные детали с выступами , отростками и разные фасонные детали в том числе и квадратного и прямоугольного сечений .

Степень деформации при выдавливании определяют по формуле :

ε=(1-Fд/Fз))100% ,

где Fз, Fд – площадь поперечного сечения соответственно заготовки и детали .

Так для алюминия марок А0 , А1 и А2 ε= 98% .

рямое выдавливание с небольшими степенями деформации (до 30%) часто называют редуцированием .

Усилие выдавливания : Р= qF .

На величину усилия выдавливания влияют следующие факторы :

• механические свойства материала заготовки ;

• степень деформации ;

• состояние поверхности заготовки ;

• геометрия инструмента ;

• смазка .

В качестве смазки применяют :

• при штамповке алюминия – 20%-ный раствор животного жира в бензоле ;

• при штамповке меди и ее сплавов - животные жиры и графит ;

• при штамповке стали – фосфатирование с последующим омыливанием .

Выдавливание полостей применяют главным образом при изготовлении матриц , прессформ и штампов .

Матрицы полученные таким способом , по сравнению с полученными резанием оказываются более стойкими , а трудоемкость их изготовления меньше в несколько десятков раз .

Точность полостей , полученных выдавливанием , достигает 7…8 квалитетов .

Выдавливание производят на гидравлических прессах .

Рельефной чеканкой получают на поверхности деформируемой детали точные выступы , углубления , надписи , рисунки . Ею получают детали часов , монеты , ордена . Рельеф на поверхности деформируемой детали получают в результате перераспределения материала под действием больших усилий усилий и заполнения рабочих полостей штампа . Так давление при чеканке латунных циферблатах из нержавеющей стали составляет q= 2500…3000Мпа.

Осуществляют чеканку главным образом в закрытых штампах на чеканочных прессах