Энциклопедия по машиностроению XXL. Листовая штамповка
2.3. Листовая штамповка
Общие сведения о листовой штамповке. Достоинства и особенности технологии производства изделий методами листовой штамповки. Разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки. Оборудование и инструмент для производства листоштампованных деталей. Формирование технологической схемы изготовления деталей методами листовойштамповки.
Листовая штамповка – это один из наиболее прогрессивных видов производства. Она имеет ряд технологических и экономических преимуществ перед другими способами обработки металлов давлением, а именно:
– получение жестких и прочных деталей малого веса и сложной формы;
– высокая производительность на основе автоматизации;
– экономное использование материала;
– низкая стоимость изделий.
Изделия штампуют из полосовой, листовой или ленточной заготовок сталей, цветных металлов, металлов с пластмассовыми покрытиями. По способу пластической деформации штамповку листа подразделяют на резку, гибку, вытяжку и формовку (см. ниже). В зависимости от толщины заготовки различают тонколистовую (до 4 мм) и толстолистовую штамповку; заготовки толщиной более 15–20 мм штампуют в горячем состоянии. В одном штампе обычно экономически выгодно совмещать несколько операций штамповки.
По способу совмещения операций различают штамповку:
– совмещенную, которая осуществляется в несколько операций одновременно за один ход пресса и за одну установку заготовки в штампе;
– последовательную – осуществляется, когда несколько операций осуществляются последовательно отдельными пуансонами за несколько ходов пресса при перемещении заготовки между ними, так что за каждый ход пресса получается готовая деталь;
– совмещено-последовательную, где комбинируются первые два варианта.
Основными направлениями развития штамповки листа являются: расширение производства штампованных из листа изделий взамен литых и кованых, комбинация штамповки листа и сварки, механизация и автоматизация штамповки, совершенствование конструкций штампов и технологии штамповки. Замена в массовом производстве литых и кованых деталей штампованными из листа позволяет снизить массу изделий на 25–50 %, расход металла на 30–70 %, трудоемкость изделий на 50–80 %.
Основные операции листовой штамповки делятся на разделительные (отрезка, вырубка, пробивка, обрезка, надрезка и т. п.) и формообразующие (гибка, скручивание, закатка, правка, вытяжка, рельефная формовка, отбортовка, чеканка, редуцирование, высадка и т. д.). Общим для них является, во-первых, применение заготовки из плоского проката, во-вторых, незначительное изменение толщины заготовки в операциях листовой штамповки. Разделительные операции листовой штамповки подразделяются по типу используемого инструмента (оборудования) на две подгруппы: резку металла ножницами, являющуюся в большинстве своем заготовительной, и резку металла штампами.
Для разделительных и формоизменяющих операций листовой штамповки применяют различные виды оборудования. Основным из них являются кривошипные листоштамповочные прессы различного усилия. Кроме того, в цехах листовой штамповки применяются гильотинные ножницы, гидравлические и чеканочные прессы, гибочные автоматы, агрегаты лазерной резки и др. В качестве инструмента применяют штампы, конструкция которых может быть и достаточно простой (вырубной штамп), и достаточно сложной (штампы совмещенного или последовательно действия). Технически совершенные, но сложные и дорогие штампы экономически выгодно применять в крупносерийном и массовом производстве.
Типовой технологический процесс листовой штамповки состоит из следующих этапов: подготовительные операции (раскрой, резка на заготовки и т. д.), штамповочные и отделочные операции. Кроме собственно штамповки листовых материалов в цехах осуществляют правку заготовок, термические и отделочные операции: промежуточные отжиги для восстановления пластических свойств металла, полирование, окрашивание и т. д. Технологическая схема штамповки формируется исходя из наличия основного штамповочного и вспомогательного оборудования, сложности детали и требований к ее механическим свойствам.
Резка листовых материалов на ножницах. Пробивка и вырубка листовых металлов. Раскрой листов, полос и лент. Гибка листовых металлов.
Схема гибки и ее разновидности. Формоизменение при гибке. Вытяжка листовых металлов. Классификация видов вытяжки и технологические характеристики. Особенности расчета технологического процесса вытяжки осесимметричных деталей. Формовка, разновидности и особенности операции.
Для холодной листовой штамповки листовые металлы с помощью ножниц предварительно разрезают на полосы или заготовки необходимых размеров. Основными типами ножниц, применяемых в листоштамповочных цехах (рис. 39), являются: ножницы с параллельными ножами, ножницы с наклонными ножами (гильотинные), дисковые и вибрационные ножницы.
Первый тип ножниц используется для резки узких и толстых полос и неметаллов. Метод резки на ножницах с наклонными ножами (гильотинных) является наиболее распростаненным для резки металлических листов. Для резки рулонного металла и обрезки кромок лент применяют дисковые ножницы. Вибрационные ножницы используют значительно реже для получения штучных заготовок криволинейной формы.
Основными операциями резания металла штампами являются вырубка и пробивка, при этом данные процессы можно представить в виде отделения одной части заготовки от другой по замкнутому контуру с помощью пуансона и матрицы (рис. 40). При вырубке часть заготовки, которая остается на матрице, является отходом, а при пробивке та же часть заготовки является деталью. Так же, как и при резке ножницами, процесс резки состоит из трех стадий: упругой, пластической и скалывания. При этом последовательно происходит упругий изгиб с вдавливанием по кольцевому пояску со стороны матрицы и пуансона, возникновение изгибающего момента (выпучивание) и образование трещин со стороны матрицы и пуансона.
Рис. 39. Схемы резки листового металла с помощью ножниц: а – ножницы с параллельными ножами; б – гильотинные ножницы; в – дисковые ножницы; г – вибрационные ножницы
Рис. 40. Схема вырубки в вырубном штампе: 1 – пуансон; 2 – заготовка; 3 – матрица
Большое влияние на деформацию металла и энергосиловые параметры оказывает выбор зазора z. При оптимальном зазоре z = (5−10 %)S поверхности сдвига и трещины со стороны пуансона совпадают с соответствующими трещинами со стороны матрицы. При малом зазоре и большой толщине металла от несовпадения трещин образуется кольцевая перемычка, которая перерезается с возникновением новых скалывающих трещин и на детали образуется дефекты: надрыв и двойной срез с протянутым заусенцем.
Разделительные операции применяются для раскроя листовых материалов, под которым понимают принятое расположение штампуемых деталей (заготовок) на листе, полосе или ленте. При этом раскрой должен обеспечивать минимальный расход металла, простоту конструирования штампа и высокую производительность. При резке листа различают поперечный, продольный и комбинированный виды раскроя, при резке полос – раскрой с отходами с частичными отходами и безотходный виды раскроя. Потери при раскрое зависят от геометрической формы детали, некратности листового материала, величины перемычек (межконтурных и внешних) и припусков на обрезку. Выделяют также различные виды раскроя: многорядный, наклонный, встречный, и др. Выбор варианта раскроя позволяет оптимизировать процесс и получить наиболее высокий коэффициент использования металла, который в общем случае определяется как отношение суммарной площади готовых деталей к площади заготовки.
Гибка – это технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получают изогнутую пространственную деталь (рис. 41). Различают одноугловую, двухугловую и многоугловую гибку. В процессе гибки слои (волокна) металла, расположенные у внутренней поверхности испытывают сжатие в продольном направлении и растяжение в поперечном, а слои, расположенные у внешней поверхности, – растяжение в продольном направлении и сжатие в поперечном. Типовым дефектом является разрыв растянутых волокон на угле гибки при больших степенях деформации.
Рис. 41. Схема одноугловой (а) и двухугловой (б) гибки
Последовательность процесса одноугловой гибки включает 3 стадии: упругого изгиба, упруго-пластического изгиба и калибровки. При этом происходит постепенное уменьшение радиуса кривизны и плеча изгиба.
При проведении гибочных операций необходимо всегда учитывать наличие упругих деформаций материала, вследствие которых форма изделия после гибки отличается от формы штампа. Для получения заданного угла и радиуса после второй стадии гибки необходимо угол и радиус на штампе (на пуансоне) уменьшать на величину пружинения.
Вытяжка – это технологическая операция ЛШ, заключающаяся в превращении плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие замкнутого контура. По геометрической форме получаемых деталей выделяют вытяжку изделий осесимметричной, коробчатой и сложной несимметричной формы. Кроме того, различают вытяжку с прижимом и без прижима, а также с утонением и без утонения стенок.
Вытяжкой, таким образом, получают детали различных конфигураций в плане и профилей в осевом сечении. Различают первый переход вытяжки, превращающий плоскую заготовку в пространственную деталь или полуфабрикат, и последующие переходы, в которых происходит дальнейшее формоизменение полого полуфабриката, т. е. увеличение его высоты при одновременном уменьшении поперечного сечения.
Схема вытяжки без прижима приведена на рис. 42. Последовательность формоизменения следующая. Пуансон, воздействуя на центральную часть заготовки (рис. 42, а), вызывает ее прогиб за счет создания изгибающего момента со стороны матрицы и пуансона. Дальнейшее опускание пуансона приводит к появлению радиальных растягивающих напряжений, достаточных для перевода фланцевой части заготовки в пластическое состояние. С этого момента начинается втягивание заготовки в матрицу с образованием боковых поверхностей вытягиваемого изделия при одновременном уменьшении диаметра заготовки. Действие радиальных растягивающих напряжений σr приводит к тому, что во фланце в тангенциальном (широтном) направлении возникают сжимающие напряжения σθ. Совместное действие этих напряжений обеспечивает втягивание фланца в отверстие матрицы и получение изделия (рис. 42, б).
Рис. 42. Схема вытяжки: а – до деформации; б – после деформации
За одну операцию вытяжки можно получить одну неглубокую деталь, так как при больших степенях вытяжки в опасных зонах (переход от фланца к стенке и от стенки к дну) величина радиальных растягивающих напряжений σr может превышать максимальную σ max , что приведет к отрыву фланца или дна от стенки детали.
Оценить величину деформации при вытяжке можно с помощью геометрического коэффициента вытяжки mr:
В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также относительной толщины заготовки А = (S/D)100 % вытяжка может быть выполнена за одну или несколько операций. Необходимо, чтобы вытяжка была произведена за наименьшее количество операций без применения промежуточного отжига. Поэтому при расчетах используют минимально допустимый коэффициент вытяжки mmin, величина которого зависит от номера перехода, относительной толщины и материала заготовки и др.
При расчете размеров заготовки для многопереходной вытяжки осесимметричных деталей используют условие, в соответствии с которым суммарный коэффициент вытяжки равен произведению частных коэффициентов за переход: m Σ = m1 m2 m3…. mn .
А для определения возможности вытяжки на i -том переходе необходимо выполнения условия m ≥ mmin
К операциям формовки относят рельефную формовку, отбортовку, раздачу, обжим и чеканку.
Рельефная формовка – это операция листовой штамповки, которая служит для получения выпукло-вогнутого рельефа за счет местных локальных деформаций растяжений. Таким способом получают рисунки, ребра жесткости, которые увеличивают общую жесткость детали на 100–200 %, снижают пружинение (повышение точности), позволяют уменьшить требуемую толщину металла.
К операциям формовки относят рельефную формовку, отбортовку, раздачу, обжим и чеканку.
Рельефная формовка – это операция листовой штамповки, которая служит для получения выпукло-вогнутого рельефа за счет местных локальных деформаций растяжений. Таким способом получают рисунки, ребра жесткости, которые увеличивают общую жесткость детали на 100–200 %, снижают пружинение (повышение точности), позволяют уменьшить требуемую толщину металла.
Рис. 43. Схема отбортовки отверстий: а – до деформации; б – после деформации
Рис. 43. Схема отбортовки отверстий: а – до деформации; б – после деформации
Процесс отбортовки отверстий (рис. 43) заключается в образовании в плоском или полом изделии с предварительно пробитым (просверленным) отверстием отверстия большего размера с цилиндрическими бортами или бортами другой формы.
Рис. 44. Схемы раздачи (а) и обжима (б)
Раздача (растяжка) – это операция листовой формовки, предназначенная для увеличения краевой части полой цилиндрической заготовки (рис. 44, а). К разновидностям данной операции относятся раздача коническим пуансоном, раздача резиновым пуансоном и раздача с помощью жидкости (гидравлическая).
Характеристикой деформации при отбортовке служит коэффициент отбортовки К0, определяемый как отношение диаметра предварительно пробитого отверстия d0к диаметру отбортованного отверстия D. Типовым дефектом при отбортовке считается появление трещин на краю борта.
Обжим (обжимка) – это операция листовой формовки, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полых цилиндрических деталей (рис. 44, б). Применяется для изготовления деталей типа горловин и патронных гильз и проводится, как правило, с применением смазок. В качестве разновидностей операции можно выделить обжим трубчатых сечений (редуцирование на ротационно-обжимных машинах) и обжим полых деталей, производимый вертикальным давлением на механических прессах.
Чеканка предназначена для получения рельефного рисунка на листовой заготовке и, в основном, используется для изделий художественного назначения. Для деформации применяются специальные чеканочные прессы.
Контрольные вопросы
2. Каковы допустимые температурные интервалы ковки для сталей?
3. Какие виды оборудования применяются для ковки?
4. Какие операции ковки можно отнести к основным?
5. Каковы дефекты стальных кузнечных слитков?
6. Как производится биллетировка слитков?
7. Какой из способов резки заготовок является наиболее производительным в кузнечно-штамповочных цехах?
8. Каковы основные этапы разработки технологического процесса ковки?
9. С какой целью проводится осадка заготовок?
10. Какой инструмент применяется при протяжке поковок различной формы?
11. В чем заключается принципиальное отличие ковки от объемной штамповки?
12. Из каких основных элементов состоит штамп?
13. В чем различие горячей и холодной объемной штамповки?
14. Каковы операции холодной объемной штамповки?
15. Почему многоручьевая штамповка не применяется при штамповке на КГШП?
16. Для чего применяется вальцовка?
17. Какая из операций применяется при штамповке на ГКМ?
18. Для чего необходим заусенец (облой) при штамповке в открытых штампах?
19. Каковы недостатки процесса штамповки в закрытых штампах?
20. Перечислите разновидности штамповки выдавливанием и каково их назначение?
21. Каковы достоинства листовой штамповки?
22. Каковы из операций относятся к листоштамповочным разделительным, а какие к формоизменяющим?
23. Какой из видов поперечной резки листового металла на ножницах является наиболее распространенным?
24. В зависимости от каких параметров выбирается зазор при вырубке листовых материалов?
25. Каковы виды раскроя листов?
26. Каковы стадии формоизменения при одноугловой гибке металлических заготовок из листовых материалов?
27. Какое условие должно выполняться для того, чтобы осуществить вытяжку за один переход?
28. Каким образом рассчитывается коэффициент вытяжки?
29. В чем заключаются особенности расчета процесса вытяжки в несколько переходов?
30. Каковы операции формовки листовых материалов?
studfiles.net
2.3. Листовая штамповка
Общие сведения о листовой штамповке. Достоинства и особенности технологии производства изделий методами листовой штамповки. Разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки. Оборудование и инструмент для производства листоштампованных деталей. Формирование технологической схемы изготовления деталей методами листовойштамповки.
Листовая штамповка – это один из наиболее прогрессивных видов производства. Она имеет ряд технологических и экономических преимуществ перед другими способами обработки металлов давлением, а именно:
– получение жестких и прочных деталей малого веса и сложной формы;
– высокая производительность на основе автоматизации;
– экономное использование материала;
– низкая стоимость изделий.
Изделия штампуют из полосовой, листовой или ленточной заготовок сталей, цветных металлов, металлов с пластмассовыми покрытиями. По способу пластической деформации штамповку листа подразделяют на резку, гибку, вытяжку и формовку (см. ниже). В зависимости от толщины заготовки различают тонколистовую (до 4 мм) и толстолистовую штамповку; заготовки толщиной более 15–20 мм штампуют в горячем состоянии. В одном штампе обычно экономически выгодно совмещать несколько операций штамповки.
По способу совмещения операций различают штамповку:
– совмещенную, которая осуществляется в несколько операций одновременно за один ход пресса и за одну установку заготовки в штампе;
– последовательную – осуществляется, когда несколько операций осуществляются последовательно отдельными пуансонами за несколько ходов пресса при перемещении заготовки между ними, так что за каждый ход пресса получается готовая деталь;
– совмещено-последовательную, где комбинируются первые два варианта.
Основными направлениями развития штамповки листа являются: расширение производства штампованных из листа изделий взамен литых и кованых, комбинация штамповки листа и сварки, механизация и автоматизация штамповки, совершенствование конструкций штампов и технологии штамповки. Замена в массовом производстве литых и кованых деталей штампованными из листа позволяет снизить массу изделий на 25–50 %, расход металла на 30–70 %, трудоемкость изделий на 50–80 %.
Основные операции листовой штамповки делятся на разделительные (отрезка, вырубка, пробивка, обрезка, надрезка и т. п.) и формообразующие (гибка, скручивание, закатка, правка, вытяжка, рельефная формовка, отбортовка, чеканка, редуцирование, высадка и т. д.). Общим для них является, во-первых, применение заготовки из плоского проката, во-вторых, незначительное изменение толщины заготовки в операциях листовой штамповки. Разделительные операции листовой штамповки подразделяются по типу используемого инструмента (оборудования) на две подгруппы: резку металла ножницами, являющуюся в большинстве своем заготовительной, и резку металла штампами.
Для разделительных и формоизменяющих операций листовой штамповки применяют различные виды оборудования. Основным из них являются кривошипные листоштамповочные прессы различного усилия. Кроме того, в цехах листовой штамповки применяются гильотинные ножницы, гидравлические и чеканочные прессы, гибочные автоматы, агрегаты лазерной резки и др. В качестве инструмента применяют штампы, конструкция которых может быть и достаточно простой (вырубной штамп), и достаточно сложной (штампы совмещенного или последовательно действия). Технически совершенные, но сложные и дорогие штампы экономически выгодно применять в крупносерийном и массовом производстве.
Типовой технологический процесс листовой штамповки состоит из следующих этапов: подготовительные операции (раскрой, резка на заготовки и т. д.), штамповочные и отделочные операции. Кроме собственно штамповки листовых материалов в цехах осуществляют правку заготовок, термические и отделочные операции: промежуточные отжиги для восстановления пластических свойств металла, полирование, окрашивание и т. д. Технологическая схема штамповки формируется исходя из наличия основного штамповочного и вспомогательного оборудования, сложности детали и требований к ее механическим свойствам.
Резка листовых материалов на ножницах. Пробивка и вырубка листовых металлов. Раскрой листов, полос и лент. Гибка листовых металлов.
Схема гибки и ее разновидности. Формоизменение при гибке. Вытяжка листовых металлов. Классификация видов вытяжки и технологические характеристики. Особенности расчета технологического процесса вытяжки осесимметричных деталей. Формовка, разновидности и особенности операции.
Для холодной листовой штамповки листовые металлы с помощью ножниц предварительно разрезают на полосы или заготовки необходимых размеров. Основными типами ножниц, применяемых в листоштамповочных цехах (рис. 39), являются: ножницы с параллельными ножами, ножницы с наклонными ножами (гильотинные), дисковые и вибрационные ножницы.
Первый тип ножниц используется для резки узких и толстых полос и неметаллов. Метод резки на ножницах с наклонными ножами (гильотинных) является наиболее распростаненным для резки металлических листов. Для резки рулонного металла и обрезки кромок лент применяют дисковые ножницы. Вибрационные ножницы используют значительно реже для получения штучных заготовок криволинейной формы.
Основными операциями резания металла штампами являются вырубка и пробивка, при этом данные процессы можно представить в виде отделения одной части заготовки от другой по замкнутому контуру с помощью пуансона и матрицы (рис. 40). При вырубке часть заготовки, которая остается на матрице, является отходом, а при пробивке та же часть заготовки является деталью. Так же, как и при резке ножницами, процесс резки состоит из трех стадий: упругой, пластической и скалывания. При этом последовательно происходит упругий изгиб с вдавливанием по кольцевому пояску со стороны матрицы и пуансона, возникновение изгибающего момента (выпучивание) и образование трещин со стороны матрицы и пуансона.
Рис. 39. Схемы резки листового металла с помощью ножниц: а – ножницы с параллельными ножами; б – гильотинные ножницы; в – дисковые ножницы; г – вибрационные ножницы
Рис. 40. Схема вырубки в вырубном штампе: 1 – пуансон; 2 – заготовка; 3 – матрица
Большое влияние на деформацию металла и энергосиловые параметры оказывает выбор зазора z. При оптимальном зазоре z = (5−10 %)S поверхности сдвига и трещины со стороны пуансона совпадают с соответствующими трещинами со стороны матрицы. При малом зазоре и большой толщине металла от несовпадения трещин образуется кольцевая перемычка, которая перерезается с возникновением новых скалывающих трещин и на детали образуется дефекты: надрыв и двойной срез с протянутым заусенцем.
Разделительные операции применяются для раскроя листовых материалов, под которым понимают принятое расположение штампуемых деталей (заготовок) на листе, полосе или ленте. При этом раскрой должен обеспечивать минимальный расход металла, простоту конструирования штампа и высокую производительность. При резке листа различают поперечный, продольный и комбинированный виды раскроя, при резке полос – раскрой с отходами с частичными отходами и безотходный виды раскроя. Потери при раскрое зависят от геометрической формы детали, некратности листового материала, величины перемычек (межконтурных и внешних) и припусков на обрезку. Выделяют также различные виды раскроя: многорядный, наклонный, встречный, и др. Выбор варианта раскроя позволяет оптимизировать процесс и получить наиболее высокий коэффициент использования металла, который в общем случае определяется как отношение суммарной площади готовых деталей к площади заготовки.
Гибка – это технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получают изогнутую пространственную деталь (рис. 41). Различают одноугловую, двухугловую и многоугловую гибку. В процессе гибки слои (волокна) металла, расположенные у внутренней поверхности испытывают сжатие в продольном направлении и растяжение в поперечном, а слои, расположенные у внешней поверхности, – растяжение в продольном направлении и сжатие в поперечном. Типовым дефектом является разрыв растянутых волокон на угле гибки при больших степенях деформации.
Рис. 41. Схема одноугловой (а) и двухугловой (б) гибки
Последовательность процесса одноугловой гибки включает 3 стадии: упругого изгиба, упруго-пластического изгиба и калибровки. При этом происходит постепенное уменьшение радиуса кривизны и плеча изгиба.
При проведении гибочных операций необходимо всегда учитывать наличие упругих деформаций материала, вследствие которых форма изделия после гибки отличается от формы штампа. Для получения заданного угла и радиуса после второй стадии гибки необходимо угол и радиус на штампе (на пуансоне) уменьшать на величину пружинения.
Вытяжка – это технологическая операция ЛШ, заключающаяся в превращении плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие замкнутого контура. По геометрической форме получаемых деталей выделяют вытяжку изделий осесимметричной, коробчатой и сложной несимметричной формы. Кроме того, различают вытяжку с прижимом и без прижима, а также с утонением и без утонения стенок.
Вытяжкой, таким образом, получают детали различных конфигураций в плане и профилей в осевом сечении. Различают первый переход вытяжки, превращающий плоскую заготовку в пространственную деталь или полуфабрикат, и последующие переходы, в которых происходит дальнейшее формоизменение полого полуфабриката, т. е. увеличение его высоты при одновременном уменьшении поперечного сечения.
Схема вытяжки без прижима приведена на рис. 42. Последовательность формоизменения следующая. Пуансон, воздействуя на центральную часть заготовки (рис. 42, а), вызывает ее прогиб за счет создания изгибающего момента со стороны матрицы и пуансона. Дальнейшее опускание пуансона приводит к появлению радиальных растягивающих напряжений, достаточных для перевода фланцевой части заготовки в пластическое состояние. С этого момента начинается втягивание заготовки в матрицу с образованием боковых поверхностей вытягиваемого изделия при одновременном уменьшении диаметра заготовки. Действие радиальных растягивающих напряжений σr приводит к тому, что во фланце в тангенциальном (широтном) направлении возникают сжимающие напряжения σθ. Совместное действие этих напряжений обеспечивает втягивание фланца в отверстие матрицы и получение изделия (рис. 42, б).
Рис. 42. Схема вытяжки: а – до деформации; б – после деформации
За одну операцию вытяжки можно получить одну неглубокую деталь, так как при больших степенях вытяжки в опасных зонах (переход от фланца к стенке и от стенки к дну) величина радиальных растягивающих напряжений σr может превышать максимальную σ max , что приведет к отрыву фланца или дна от стенки детали.
Оценить величину деформации при вытяжке можно с помощью геометрического коэффициента вытяжки mr:
В зависимости от соотношения высоты и диаметра вытягиваемой детали, а также относительной толщины заготовки А = (S/D)100 % вытяжка может быть выполнена за одну или несколько операций. Необходимо, чтобы вытяжка была произведена за наименьшее количество операций без применения промежуточного отжига. Поэтому при расчетах используют минимально допустимый коэффициент вытяжки mmin, величина которого зависит от номера перехода, относительной толщины и материала заготовки и др.
При расчете размеров заготовки для многопереходной вытяжки осесимметричных деталей используют условие, в соответствии с которым суммарный коэффициент вытяжки равен произведению частных коэффициентов за переход: m Σ = m1 m2 m3…. mn .
А для определения возможности вытяжки на i -том переходе необходимо выполнения условия m ≥ mmin
К операциям формовки относят рельефную формовку, отбортовку, раздачу, обжим и чеканку.
Рельефная формовка – это операция листовой штамповки, которая служит для получения выпукло-вогнутого рельефа за счет местных локальных деформаций растяжений. Таким способом получают рисунки, ребра жесткости, которые увеличивают общую жесткость детали на 100–200 %, снижают пружинение (повышение точности), позволяют уменьшить требуемую толщину металла.
К операциям формовки относят рельефную формовку, отбортовку, раздачу, обжим и чеканку.
Рельефная формовка – это операция листовой штамповки, которая служит для получения выпукло-вогнутого рельефа за счет местных локальных деформаций растяжений. Таким способом получают рисунки, ребра жесткости, которые увеличивают общую жесткость детали на 100–200 %, снижают пружинение (повышение точности), позволяют уменьшить требуемую толщину металла.
Рис. 43. Схема отбортовки отверстий: а – до деформации; б – после деформации
Рис. 43. Схема отбортовки отверстий: а – до деформации; б – после деформации
Процесс отбортовки отверстий (рис. 43) заключается в образовании в плоском или полом изделии с предварительно пробитым (просверленным) отверстием отверстия большего размера с цилиндрическими бортами или бортами другой формы.
Рис. 44. Схемы раздачи (а) и обжима (б)
Раздача (растяжка) – это операция листовой формовки, предназначенная для увеличения краевой части полой цилиндрической заготовки (рис. 44, а). К разновидностям данной операции относятся раздача коническим пуансоном, раздача резиновым пуансоном и раздача с помощью жидкости (гидравлическая).
Характеристикой деформации при отбортовке служит коэффициент отбортовки К0, определяемый как отношение диаметра предварительно пробитого отверстия d0к диаметру отбортованного отверстия D. Типовым дефектом при отбортовке считается появление трещин на краю борта.
Обжим (обжимка) – это операция листовой формовки, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полых цилиндрических деталей (рис. 44, б). Применяется для изготовления деталей типа горловин и патронных гильз и проводится, как правило, с применением смазок. В качестве разновидностей операции можно выделить обжим трубчатых сечений (редуцирование на ротационно-обжимных машинах) и обжим полых деталей, производимый вертикальным давлением на механических прессах.
Чеканка предназначена для получения рельефного рисунка на листовой заготовке и, в основном, используется для изделий художественного назначения. Для деформации применяются специальные чеканочные прессы.
Контрольные вопросы
1. Чем определяется экономическая и технологическая целесообразность применения операций ковки?
2. Каковы допустимые температурные интервалы ковки для сталей?
3. Какие виды оборудования применяются для ковки?
4. Какие операции ковки можно отнести к основным?
5. Каковы дефекты стальных кузнечных слитков?
6. Как производится биллетировка слитков?
7. Какой из способов резки заготовок является наиболее производительным в кузнечно-штамповочных цехах?
8. Каковы основные этапы разработки технологического процесса ковки?
9. С какой целью проводится осадка заготовок?
10. Какой инструмент применяется при протяжке поковок различной формы?
11. В чем заключается принципиальное отличие ковки от объемной штамповки?
12. Из каких основных элементов состоит штамп?
13. В чем различие горячей и холодной объемной штамповки?
14. Каковы операции холодной объемной штамповки?
15. Почему многоручьевая штамповка не применяется при штамповке на КГШП?
16. Для чего применяется вальцовка?
17. Какая из операций применяется при штамповке на ГКМ?
18. Для чего необходим заусенец (облой) при штамповке в открытых штампах?
19. Каковы недостатки процесса штамповки в закрытых штампах?
20. Перечислите разновидности штамповки выдавливанием и каково их назначение?
21. Каковы достоинства листовой штамповки?
22. Каковы из операций относятся к листоштамповочным разделительным, а какие к формоизменяющим?
23. Какой из видов поперечной резки листового металла на ножницах является наиболее распространенным?
24. В зависимости от каких параметров выбирается зазор при вырубке листовых материалов?
25. Каковы виды раскроя листов?
26. Каковы стадии формоизменения при одноугловой гибке металлических заготовок из листовых материалов?
27. Какое условие должно выполняться для того, чтобы осуществить вытяжку за один переход?
28. Каким образом рассчитывается коэффициент вытяжки?
29. В чем заключаются особенности расчета процесса вытяжки в несколько переходов?
30. Каковы операции формовки листовых материалов?
studfiles.net
Холодная листовая штамповка
Сущность листовой штамповки. Листовая штамповка — вид обработки давлением, использующий в качестве исходных заготовок листовой материал, толщина которого много меньше других габаритных размеров. Пластическое формоизменение заготовок осуществляется при помощи штампа — специального инструмента, форма рабочих частей которого соответствует конфигурации получаемого изделия. Листовой штамповкой обрабатываются углеродистые и легированные стали, цветные металлы и их сплавы, а также неметаллические материалы: бумага, картон, эбонит, текстолит и др.
Исходные металлические заготовки — листы, полосы, ленты или тонкостенные трубы — являются продукцией проката. В зависимости от толщины заготовки S листовая штамповка делится на тонколистовую (S < 4 мм) и толстолистовую (S > 4 мм).Тонколистовая штамповка, как правило, проводится в холодном состоянии.
Штамповка толстых листов (S > 7 мм) и заготовок из малопластичных сплавов для снижения усилия и уменьшения опасности разрушения металла обычно происходит в нагретом состоянии.
Листовая штамповка относится к числу прогрессивных технологических процессов. С её помощью можно изготовлять изделия различной формы и габаритов, с точными размерами и малой шероховатостью поверхности, обладающие небольшой металлоемкостью при значительной жесткости конструкции. Процессы листовой штамповки характеризуются незначительным отходом материала, высокой производительностью и удобством автоматизации.
Используется листовая штамповка, как правило, в крупносерийном и массовом производстве и находит применение в автотракторной самолетостроительной, оборонной промышленности, в приборостроении, при изготовлении предметов домашнего обихода и т.д.
Основные операции листовой штамповки Придание заготовке требуемой формы при листовой штамповке производится осуществлением определенных операций разделительных и формоизменяющих.
При разделительных операциях процесс деформирования заканчивается разрушением материала заготовки, в результате чего одна ее часть отделяется от другой. При формоизменяющих операциях нарушение целостности заготовки не происходит.
Разделительные операции. Основными разделительными операциями являются отрезка, вырубка и пробивка. Процесс формоизменения в этом случае заключается в относительном смещении (сдвиге) смежных частей заготовки в направлении её толщины. При отрезке происходит полное отделение одной части заготовки от другой по незамкнутому контуру (рис.4.30). Эта операция служит для разрезки листов на заготовки и для получения готовых деталей. Рабочими частями штампа являются ножи. Вырубка — операция полного отделения заготовки или детали замкнутому контуру (рис.4.31). При пробивке в заготовке образуются сквозные отверстия или пазы с удалением материала в отход (рис.4.31 .).В этих операциях силовое воздействие на заготовку оказывают пуансон и матрица. Форда сечения пуансона и отверстия матрицы определяют конфигурацию отделяемой части заготовки.
Рис. 4.30 Схема операции отрезки
Рис. 4.31 Схема операции вырубки (отрезки)
Формоизменяющие операции. К этим операциям относят гибку, вытяжку (с утончением и без утонения стенки), отбортовку, обжим и рельефную формовку.
Гибка — образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы (рис.4.32). После снятия нагрузки изогнутая заготовка за счет упругих деформаций стремится вернуться к исходной форме. Разница между углом α (см. рис.4.32.), по которому изготовлены пуансон и матрица, и углом, который имеет заготовка после гибки, называется, углом пружинения ∆α, величину которого необходимо учитывать при конструировании инструмента. Чем прочнее материал, больше радиус гибки R и меньше толщина заготовки S, тем пружинение больше.
Рис. 4.32. Схема операциигибка
Вытяжка — получение полого изделия из плоской или полой заготовки (рис.4.33.). 3азор между пуансоном и матрицей составляет примерно 1,3 S. Расчет диаметра заготовки D производятся из условия постоянства её объема, которое, при неизменности толщины S, сводится к условию равенства площадей боковой поверхности заготовки и изделия.
Отсюда 
где d и h — диаметр и высота изделия.
Формоизменение заготовки при вытяжке оценивается величиной коэффициента вытяжки: 
При большом значения К втянуть заготовку в отверстие матрицы трудно — происходит образование складок во фланце, возможен обрыв дна. Для стали вытяжка за один переход возможна, если выполняется неравенство Кв < 2. В противном случае назначается несколько переходов вытяжки, на каждом из которых коэффициент вытяжки не должен превышать допустимое значение. При вытяжке, в результате холодной деформации, металл упрочняется, что сопровождается повышением прочности и понижением пластических характеристик. Для
Рис 4.33. Схема операции вытяжка
Рис.4.34. Схема операции вытяжка
с утонением стенки
Вытяжка с утонением — вытяжка с заданным утонением стенок (рис.4,34). В этом случае зазор S между пуансоном и матрицей меньше толщины стенки заготовки S0. Толщина дна остается без изменения.
Отбортовка — образование борта по внутреннему или наружному контуру листовой заготовки (рис.4.35.). Обжим — уменьшение периметра поперечного сечения полой заготовки (ряс.4.36.).
Рельефная формовка — образование рельефа в ластовой заготовке с её •местным деформированием. Операция формовки широко используется для
получения рёбер жесткости (рис.4.37)
Рис.43.5. Схема операцииотбортовка Рис.4.36. Схема операции обжим
| Рис.4.37. Схема операции рельефная формовка | Рис. 4.38. Схема штампа простого действия |
Инструмент для листовой штамповки. Формоизменение заготовок происходит в результате приложения к ним силового воздействия со стороны инструмента — штампа, рабочие части которого должны иметь относительное смещение. Штампы для листовой штамповки бывают простого, последовательного и совмещенного действия. В штампах простого действия одна рабочая позиция и за каждый рабочий ход выполняется одна операция. Такие штампы ещё называются однооперационными. На рис.4.38. изображена схема штампа простого действия для .вырубки из полосы. Деформирование заготовки осуществляется пуансоном I матрицей 5, которые образуют одну рабочую позицию. Матрица и пуансон крепятся соответственно к нижней плите 6 и верхней 8, центрирование одной половины штампа относительно другой производится с помощью направляющих колонок 7. Хвостовик 9 соединяет верхнюю плиту с ползуном пресса. Перед штамповкой полоса продвигается между направляющими планками 3 до упора 4 (находится за плоскостью чертежа). При опускании верхней половины штампа изделие вырубается пуансоном и падает вниз. Снятие заготовки с пуансона производится при обратном ходе съемником 2. Для последующей вырубки полосу или ленту подают в направляющих планками на величину шага подачи А.
Штампы последовательного действия имеют несколько позиций. расположенные одна за другой, вдоль штампа. Во время рабочего хода происходит несколько операций, каждая в своей позиции. Затем деформированные заготовки перемещаются в следующую позицию.
Схема такого штампа для получения из ленты шайбы показана на рис.4.39. Первую позицию образуют пуансон пробивки 1 и матрица пробивки 2. Полученное отверстие на второй позиции фиксируется ловителем 5, после чего осуществляется вырубка шайбы пуансоном вырубки 3 и матрицей вырубки 4.
Рис. 4 39. Схема штампа последовательного действия
| Рис. 4.40 Схема штампа совмещенного действия | Рис. 4.41 Схема кривошипного пресса |
В штампах совмещенного, действия в одной рабочей позиции за каждый ход выполняется несколько операций. Например (рис.4.40) сначала пуансон - матрица I вырубает из ленты круглую в плане заготовку, а затем, по мере опускания верхней половины штампа, осуществляет вытяжку этой заготовки с помощью пуансона вытяжки 3. На рисунке обозначено: 2 - вырубная матрица,4 - прижим, 5 - съемник.
Листоштамповочное оборудование. Листовая штамповка производится на прессах, которые служат для сообщения возвратно-поступательного движения инструменту и создания необходимого для штамповки усилия.
Наиболее широкое применение в промышленности получили механические и гидравлические прессы различных конструкций. На рис.4.41. изображена схема кривошипного одностоечного пресса, работающего следующим образом. Электродвигатель 1, посредством клинового ремня 3, одетого на малый шкив 2 и шкив-маховик 4, передает вращение через включенную пусковую муфту 5 на кривошипный вал 8, укрепленный в подшипниках 6 на станине пресса 14.
При помощи шатуна 9 вращение кривошипного вала преобразуется возвратно-поступательное движение ползуна 10, перемещающегося направляющих 11. К ползуну пресса крепится верхняя половина штампа, нижняя половина штампа устанавливается на столе 12. Для включения муфты и пуска пресса служит педаль 13. Для остановки пресса муфта отключается, одновременно срабатывает ленточный тормоз 7, удерживающий ползун в крайнем верхнем положении. Шкив - маховик, вращаемый электродвигателем, запасает кинетическую энергию между рабочими ходами, и отдает её во время деформирования заготовки, помогая электродвигателю провернуть кривошипный вал.
Выбор пресса осуществляется по различным параметрам: усилию, работе, величине хода и др. Кривошипные одностоечные прессы выпускаются усилием 25, 40, 63, 80, 100, "(25, 160, 200, 250, 400, 630, 800, 1000,-1250,1600,2500 кН
Список литературы:
1. Александров В.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебное пособие. Северный (Арктический)федеральный университет, 2015.
2. Горохов, В.А. Материалы и их технологии. Часть 1 [Электронный ресурс]: учебник / В.А. Горохов, Н.В. Беляков, А.Г. Схиртладзе. – Электрон. дан. – Минск: Новое знание, 2014. – 589 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=49450 – Загл. с экрана.
3. Горохов, В.А. Материалы и их технологии. Часть 2 [Электронный ресурс]: учебник / В.А. Горохов, Н.В. Беляков, А.Г. Схиртладзе. – Электрон. дан. – Минск: Новое знание, 2014. – 533 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=49451 – Загл. с экрана.
4. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов.М., Маш иностроение, 2005.
5. Технология конструкционныз материалов:учебное пособие. Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет, 2005.
Похожие статьи:
poznayka.org
Листовая штамповка деталей: технологии и особенности процесса
Серийное производство деталей, применяемых в сборке технических изделий и приборов, предусматривает воздействие экстремальных температур и прессования. Исходя из этих требований и подбираются оптимальные технологии обеспечения механической обработки. Например, в производствах объемных и плоских тонкостенных элементов распространено применение листовой штамповки. Данный метод позволяет с небольшими затратами справиться с выпуском большого количества деталей за одну рабочую смену с минимальной загрузкой по ресурсам. Кроме этого, операция листовой штамповки выгодна и по качеству конечного результата. Дело в том, что массовое изготовление технических элементов с использованием металла на высоких частотах редко характеризуется получением высококачественной продукции на выходе. В данном же случае особые условия изготовления обеспечивают и наделение материала оптимальными для будущей эксплуатации свойствами.
Общие сведения о процессе штампования
Для получения тонкостенных осесимметричных деталей применяются современные способы формообразования. В частности, такие методы позволяют работать с изделиями сужающейся и усеченной формы. Чаще всего эти способы подразумевают применение инструментов пластического деформирования тонкостенных заготовок в особых средах. Например, штамповка листового металла может выполняться в условиях всестороннего воздушного растяжения. То есть, помимо средств механического воздействия, технологи предусматривают и благотворные с точки зрения формования физико-химические процессы воздействия на исходный материал.
Что касается непосредственно штампования, то данный процесс позволяет работать с металлами, обеспечивая на выходе различные формообразования в соответствии с задачами проекта. Собственно листовая штамповка является лишь разновидностью общей технологии пластической деформации. В отличие от оборудования для объемной обработки, данная методика предполагает работу с тонкостенными заготовками, что определяет и менее высокие трудозатраты в процессе обеспечения механического усилия. Впрочем, на этом особенности метода не заканчиваются.
Особенности листового штампования
Поскольку технические средства, за счет которых обеспечивается процесс штампования такого типа, предполагают работу с тонкими листами заготовок, то основной упор делается на операции формования. То есть операторы выполняют работы по сгибу, скручиванию и зажиму материала, позволяя образовать на выходе изделие необходимой формы. С такими действиями не справится оснастка для объемной штамповки – или, по крайней мере, выполнит такую работу менее качественно. Есть и другая особенность, которой обладает листовая штамповка в традиционном понимании. Опять же, если объемная обработка делает акцент на силовое воздействие, то в данном случае оно не является главным. Этим объясняется и разнообразие материалов, с которыми работает метод листового штампования. Так, помимо металла, производители обрабатывают также картон, эбонит, пластики, кожу, резину, фибру и заготовки из другого сырья.
Технология холодного листового штампования
Практически все альтернативные способы штампования делятся на холодные и горячие методики. В случае с листовым штампованием подразумевается в основном холодная обработка. В качестве заготовки применяется металлопрокат в виде ленты или полосы, которая изначально может быть свернута в рулон. Далее через специальную подающую оснастку или без нее материал поступает на рабочую площадку, на которой производятся основные технологические процессы. Если речь идет о металле, то заготовка может подвергаться значительной пластической деформации. То есть желательно, чтобы исходный материал сам по себе располагал достаточными качествами пластичности. На выходе холодная штамповка листового металла позволяет формировать пространственные и плоские детали высокого качества. Готовая продукция такого рода используется во многих отраслях промышленности, среди которых приборостроение и электротехническое производство.
Операции листового штампования
Несмотря на высокую эффективность выполнения формовочных действий, все же основу рабочего процесса на большинстве предприятий составляет механическая обработка посредством резки, пробивки и вырубки. В частности, распространено отделение части заготовки по кривой или прямой линии. Резка осуществляется различными видами ножничных установок. Данная техника позволяет обеспечивать раскрой металлических пластов с получением полос нужных размеров. Кстати, если объемная обработка дает возможность работы с твердыми и толстыми металлами, то листовая штамповка в плане механической резки отличается высокой точностью. На практике это означает получение изделий с параметрами, оптимально подходящими для использования в дальнейшей сборке. Это же относится к операциям рубки и пробивки.
Механизм процесса формовки
Метод изготовления осесимметричных элементов нередко предусматривает деформирование секционными разжимными пуансонами. При этом формируемые детали после процесса штампования по окружности могут иметь недопустимую с точки зрения дальнейшего использования продукции огранку. То есть при выполнении операций по сгибу, закручиванию и сжатию также стоит задача максимального исключения дополнительной доработки. Иными словами, готовая к конечному применению деталь должна выпускаться за один производственно-формовочный цикл. Добиться высокого качества в образовании деталей помогают штампы для листовой штамповки, параметры которых соответствуют требованиям проектного решения. Технически рабочий процесс выполняется с применением матрицы, активного пуансона, раздвижных секторов и вспомогательной оснастки, посредством которой осуществляется воздействие на заготовку.
Применяемое оборудование
Чаще всего используются небольшие производственные комплексы, представляющие собой многофункциональные линии обработки листового металлопроката. Но даже рядовой частный мастер может организовать в небольшом помещении аналогичную линию из отдельных компонентов. Для рабочего процесса потребуется упомянутый штамп, выполненный из инструментальной стали. Важно именно применение оснастки из высокопрочных сталей, иначе она не прослужит долго. Основой для операционной функции выступит пресс, который обеспечит базовые операции резки, раскроя и формовки. Иногда в целях удешевления технической организации производства некоторые компоненты линии изготовления заменяются подручными приспособлениями. К примеру, процесс листовой штамповки можно выполнять и с применением контейнера с водой, который заменит собой базовую нишу пуансона.
Характеристики получаемой продукции
Метод позволяет формировать изделия высокого качества, что выражается в точных размерах и ровных геометрических линиях. Специалисты отмечают, что только эта технология формирует плоские металлические детали, толщина которых практически не изменяется по сравнению с заготовками. Изделия, которые выпускает листовая штамповка, отличаются магнитной и электрической проводимостью. Это значит, что детали могут использоваться в электротехнической промышленности, выполняя и функции проводников тока. В зависимости от исходного материала производители могут наделять конечные детали высокой прочностью, оптимальными показателями вязкости и теплостойкостью.
Преимущества метода
Кроме выгодных технико-эксплуатационных качеств производимых данной методикой изделий, такой подход к обработке материалов целесообразно использовать по экономическим соображениям. Дело в том, что широкое разнообразие материалов, которые могут подвергаться такой обработке, обуславливает универсальность метода. Хотя есть очевидные ограничения по использованию твердотельных и объемных заготовок, спектр того же металлопроката довольно широк. Вместе с этим штамповка деталей из листового металла относится к традиционным средствам механической обработки, не требующей высоких вложений. Организовать мощный и производительный штамп не составит труда при наличии базовых навыков работы в сфере металлообрабатывающей отрасли.
Заключение
При оценке эффективности того или иного метода обработки металлов показатели эксплуатационных качеств получаемой продукции все реже выходят на первый план. Это связано с тем, что плазменные, гидроабразивные и лазерные станки практически устранили все барьеры в достижении высокоточной резки. И понятно, что по качеству выпускаемой продукции им заметно уступает обычный металлообрабатывающий станок. Тем не менее листовая штамповка деталей существенно минимизирует этот разрыв, позволяя сохранить и достоинства традиционного оборудования. Эти преимущества во многих случаях имеют большое значение для предприятий, поскольку выражаются и в снижении финансовых затрат на обработку, и в упрощении самого процесса организации производства. Достаточно отметить, что штамповка в отличие от абразивной резки не нуждается в подаче расходных материалов в виде песка и воды.
fb.ru
листовая штамповка - это... Что такое листовая штамповка?
Схема расположения заготовки в вырубном штампе при листовой штамповке:
1 – вырубленная деталь; 2 – матрица; 3 – пуансон; 4 – заготовка; 5 – штампЭнциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.
.
- линолеум
- литейная форма
Смотреть что такое "листовая штамповка" в других словарях:
листовая штамповка — Штамповка изделий без обусловленного перераспределения металла в поперечном сечении исходной заготовки. [ГОСТ 18970 84] Тематики оборуд. для бесстружечной обработки … Справочник технического переводчика
листовая штамповка — [press forming] штамповка (1.) с использованием в качестве заготовки листового проката. Листовая штамповка условно подразделяют на тонколистовую (при толщине обрабатываемого листа 4 мм), причем листовой… … Энциклопедический словарь по металлургии
Листовая штамповка — листовое штампование, изготовление полуфабрикатов, деталей и готовых изделий из листовых металлических заготовок деформированием их под действием давления. Л. ш. возникла много столетий назад как способ изготовления одинаковых по … Большая советская энциклопедия
Листовая штамповка — 5. Листовая штамповка Штамповка изделий без обусловленного перераспределения металла в поперечном сечении исходной заготовки Источник: ГОСТ 18970 84: Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА — процесс получения из листового проката (листа, полосы, ленты) изделий, имеющих плоскую или пространств. форму, без существ. изменения толщины материала. Лист толщ. до 15 мм штампуют без нагрева, а большей толщины с нагревом. К Л. ш. относятся:… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Холодная листовая штамповка — Die stamping Холодная листовая штамповка. Общий термин изготовления заготовок листовой штамповки, обработанных, профилированных или разрезанных в прессе за одно или большее количество действий. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… … Словарь металлургических терминов
Штамповка эластичными средами — специальный вид обработки металлов давлением и считается одним из прогрессивных технологических процессов. Содержание 1 Достоинства … Википедия
Штамповка — Штамповочный пресс Штамповка процесс пластической деформации материала с изменением формы и размеров тела. Чаще всего штамповке подвергаются металлы или пластмассы. Существуют два основных вида штамповки листовая и объёмная. Листовая штамповка… … Википедия
Штамповка — процесс обработки металлов давлением (См. Обработка металлов давлением), при котором формообразование детали осуществляется в специализированном инструменте Штампе; разновидность кузнечно штамповочного производства (См. Кузнечно… … Большая советская энциклопедия
Штамповка — [forging, stamping, pressing] 1. Способ обработки металлов давлением, при котором формообразование металла осуществляется в результате пластического деформирования в полостях штампа при взаимодействии его частей под действием внешних сил. 2.… … Энциклопедический словарь по металлургии
dic.academic.ru
Листовая штамповка матала
Одним из основных методов обработки металлов в современном машиностроении является листовая штамповка. Получаемые с ее помощью детали имеют форму и размеры, соответствующие форме и размерам рабочих частей штампов.
Листовая штамповка получило широкое применение во всех отраслях промышленности: общем машиностроении, приборостроении, авиа- и автопромышленности. Так в современном автомобиле содержится около 70-80% штампованных деталей, в самолете до 75-80%, а в ряде производств широкого потребление количество штампованных деталей достигает (по количеству) 95-98%.
Основными преимуществами листовой штамповки являются:
- достижение экономики используемого материала и снижение себестоимости изделий за счет применение рациональных видов раскроя. Фактор экономии материала при листовой штамповке достаточно велик, поскольку стоимость материала составляет 75-85% от общей стоимости детали и только 15-20% падает на заработанную плату и накладные расходы 30-40%:
- выполнение операций листовой штамповки рабочим, не имеющим высокой квалификации, – работа штамповщика связана с простыми движениями;
- получение достаточно сложных деталей за один два хода на быстроходных прессах;
- получение весьма сложных по форме деталей, которые затруднительно или вообще нельзя изготовить другими способами обработки;
- обеспечение точности размеров деталей в пределах 6-12 квалитетов;
- повышение прочности штампованных деталей за счет упрочнения на 40-80% по сравнению с прочностью исходного материала;
- возможность широкой механизации и автоматизации процессов листовой штамповки.
В целом, перечисленные преимущества позволяют при замене литых и кованных деталей листоштампованными, снизить массу деталей на 25-50%, уменьшить расход металла на 30-70% и снизить трудоемкость до 50-80%.
Однако листовой штамповке присуще и недостатки, основными из которых являются высокая стоимость штампов. Несмотря на снижение, последние годы стоимость штампов составляет пока 15-20% от стоимости продукции.
Современное развитие листовой штамповки осуществляется по следующим направлениям:
- замена литых кованых деталей на штампованные или штампосварные;
- улучшение существующих и создание новых технологических процессов;
- применение штамповки в мелкосерийном производстве с использованием универсальных штампов и поэлементной штамповки;
- снижение расхода металла за счет внедрения безотходного и малоотходного раскроя, повышение точности расчета заготовок и т.д.;
- повышение точности деталей;
- увеличение производительности за счет механизации и автоматизации процессов штамповки;
- повышение стойкости штампов за счет внедрения твердых сплавов, износостойкости сталей и нормализации деталей штампов.
Принцип штамповки
Процесс штамповки производится в штампах, состоящих из двух частей.
Схема штампа для холодной штамповки
К ползуну пресса 1 крепится верхняя часть штампа, представляемая собой верхнюю плиту и пуансодержатель 2 с рабочим инструментом – пунсоном 3. Верхняя плита крепится к ползуну пресса хвостовиком или болтами. Нижняя часть штампа – это нижняя плита 5 с расположенной на ней матрицей 4 и устанавливаемая на столе пресса 6. Обрабатываемы материал 7 укладывается на матрицу. При опускание ползуна пресса пуансон воздействует на материал и часть его проталкивает в матрицу. При этом материал претерпевает деформации и принимает форму и размеры матрицы или же разделяется на части.
Другие виды штампов, используется в листовой штамповке, а также подробное описание их конструкций и деталей будем разобрано ниже.
Основные операции листовой штамповки
Все операции листовой штамповки, в зависимости от степени деформации и характера, действующих на материал сил, разделяют на две группы: а) разделительные операции, б) формоизменяющие операции.
При разделительных операциях пластическая деформация металла завершатся хрупким состоянием материала и отделение одной его части от другой. В этом случае значительные пластические деформации распределены по контуру, в то время как остальная часть материала или совсем не испытывает напряжений и деформаций, или испытывает, но небольшие по величине.
При формоизменяющих операциях процесс штамповки все время сопровождается пластической деформацией, соизмеримой с размерами тела. Вследствие этого деформация не завершается хрупким состоянием материала, а последний принимает форму и размеры рабочих частей штампа.
В соответствии с ГОСТ 18970-84 к разделительным относятся следующие операции:
Разделительные операции
Отрезка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем сдвига. Операция осуществляется на ножницах или в штампах, причем отрезанная часть материала может быть изделием (заготовкой) или отходом.
Надрезка – неполное отделение материала по незамкнутому контуру без удаления остатков.
Разрезка – разделение заготовки на части по незамкнутому контуру путем сдвига.
Обрезка – удаление излишков металла путем сдвига .
Вырубка – полное отделение заготовки или изделия от исходно заготовки по замкнутому контуру путем сдвига.
Пробивка – образование в заготовки отверстия паза путем сдвига с удалением части металла в отход.
Зачистка – удаление технологических припусков с помощью штампа с образование стружки для повышения точности размеров и уменьшения шероховатостей поверхности штампованной заготовки.
В соответствии с ГОСТ 18970-84 к формоизменяющим операциям относится:
Формоизменяющие операции
Гибка – образование или изменение углов между частями заготовки или придании ей криволинейной формы.
Вытяжка – образование полой заготовки или изделия из плоской или полой исходной листовой заготовки.
Закатка – образование закругленных бортов на краях полой заготовки.
Правка давлением – устранения искажений формы заготовки.
Отбортовка – образование борта по внутреннему и (или) наружному контору заготовки.
Обжим в штампе – уменьшение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему ее периметру.
Выдавливание – штамповка заготовки вытеснением металла исходной заготовки в полость и (или) отверстия ручья штампа.
Формовка - изменение формы детали с целью получения профиля или точных размеров за счет линейного растяжения материала или изменение его геометрической формы.
Чеканка – образование на поверхности заготовки рельефных изображений за счет перераспределения металла.
Производными от некоторых основных разделительных и формоизменяющих операций являются: чистовая вырубка и пробивка, происходящие в условиях неравномерного сжатия в зоне разделения материала, ротационная вытяжка, осуществляемая при относительным вращении инструмента заготовки; комбинированная вытяжка плоской или вытянутой заготовки, выполняемая с одновременным уменьшением диаметра и толщина стенок полой заготовкой; осадка обкатыванием с помощью непрерывно вращающегося инструмента относительно двух пересекающихся осей и накатка- образование на заготовке резьбы или мелких рифлений непрерывным воздействием инструмента.
Кроме этих основных видов операций штамповки применяются комбинированная, последовательная, совмещенная или последовательная штамповка. В этом случае в штампе выполняются несколько операций. Комбинированная штамповка осуществляется в многопереходных штампах и позволяют радикально решить вопрос механизации и автоматизации штамповки.
perwerts.ru
Листовая штамповка — - Энциклопедия по машиностроению XXL
Благодаря весьма высоким пластическим свойствам особое место занимает листовая штамповка из различных медных сплавов. Самой высокой штампуемостью обладает латунь Л68 как в холодном, так и в горячем состоянии. Параметры ее штампуемости [c.12]
Конструкции штампов для крупногабаритной листовой штамповки днищ предъявляются следующие требования [c.75]
Листовой штамповкой (рис. 3.1, е) получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (лист, лента, полоса). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона 1 и матрицы 2. [c.56]Холодную штамповку можно подразделить на объемную штамповку (сортового металла) и листовую штамповку (листового металла). Такое подразделение целесообразно потому, что характер деформирования, применяемые операции и конструкции штампов для объемной и листовой штамповки значительно различаются между собой. Основные разновидности холодной объемной штамповки — холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объемная формовка. [c.98]
ХОЛОДНАЯ ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА [c.102]
Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолета, ракеты). [c.102]
Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности. [c.102]
К преимуш,ествам листовой штамповки относятся возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жесткости достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечиваюш,ая высокую производительность (30—40 тыс. деталей в смену с одной машины) хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве. [c.103]
При проектировании технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой основной задачей является выбор наиболее рациональных операций и последовательности их применения, позволяющих получить детали с заданными служебными свойствами при минимальной себестоимости и хороших условиях труда. [c.103]
Операции листовой штамповки. Рассмотрим основные разделительные и формоизменяющие операции листовой штамповки. [c.103]
Кроме рассмотренных разделительных операций, в технологии листовой штамповки применяют и другие, такие, как надрезка (частичное отделение части заготовки по незамкнутому контуру, причем разделяемые части не теряют связи между собой) и обрезка (отделение краевой части полого изделия для обеспечения заданной, постоянной по периметру высоты детали или отделение краевой части плоского фланца для получения заданной формы и размеров). [c.105]
Используя в определенной последовательности отдельные операции листовой штамповки, можно изготовлять разнообразные плоские и пространственные детали. При разработке технологического процесса изготовления деталей следует стремиться к уменьшению потерь металла в процессе листовой штамповки. Основной отход при листовой штамповке составляет так называемая высечка, т. е. часть листовой заготовки после ее вырубки. Формы и размеры вырубаемой заготовки определяются формой и размерами детали, а также применяемыми в процессе штамповки формоизменяющими операциями. [c.110]
Штампы для листовой штамповки. В крупносерийном производстве (при изготовлении большого числа одинаковых деталей) применяют сравнительно сложные штампы, состоящие из значительного числа деталей и обеспечивающие хорошее качество изделия при высокой стойкости инструмента и достаточно высокую производительность. Существуют штампы для выполнения только одной опе- [c.110]
Оборудование листовой штамповки. При листовой штамповке наиболее применимы кривошипные прессы, которые разделяют на прессы простого и двойного действия. [c.112]
Кроме кривошипных прессов для листовой штамповки применяют гидравлические прессы (штамповка резиной, штамповка крупногабаритных толстостенных деталей). [c.112]
Сплав МА2-1 системы Mg—А1—Zn обладает достаточно высокими механическими свойствами, хорошей технологической пластичностью и свариваемостью. Однако склонен к коррозии 1юд напряжением. Сплав МА2-1 поддается всем видам листовой штамповки и легко прокатывается. [c.341]
ГОСТ 2.424—74. Правила выполнения чертежей штампов листовой штамповки. [c.214]
Листовой штамповкой называют процесс изготовления деталей из листа, полосы или рулонного материала. Толщина деталей незначительно отличается от толщины листового материала и не превышает 10 мм. [c.147]
При листовой штамповке в качестве исходного материала применяют черные и цветные металлы и их сплавы, а также неметаллические материалы. Штамповка плоских деталей производится почти из любых материалов, объемная штамповка — из материалов, обладающих определенной степенью пластичности. [c.148]
Листовая штамповка в основном обеспечивает получение готовых для дальнейшей сборки деталей. Для листовых деталей после их штамповки чаще всего применяют единственную операцию по зачистке заусенцев, которую осуществляют механическим или электрохимическим путем. Данные детали не представляют интереса для технолога-машиностроителя с точки зрения их дальнейшей обработки, и поэтому способы их получения здесь не рассматриваются. [c.148]
Листовую штамповку чаще всего выполняют на кривошипных и реже (для крупногабаритных деталей — на гидравлических прессах. Применяют кривошипные прессы простого и двойного действия. [c.150]
Кроме листовой штамповки взрывным методом, начали производить пробивку отверстий, вырубку, резку штанг на мерные заготовки и др. [c.111]
Основными методами получения заготовок деталей машин являются метод литья, метод обработки давлением, из области которого можно выделить в качестве самостоятельного метод листовой штамповки, метод резки по разметке или по копиру и метод сварки. [c.333]
Листовая штамповка (вырезка) Толщина 15 мм Толщина 0,1 мм Сложные 0,05-0,5 Гладкая Все виды листового материала Крупносерийное и массовое [c.335]
Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа (для каждой детали изготовляют свой И1тамг ). Различают объемную и листовую штамповку. При объемной штамповке сортового металла (рис, 3.1, д) на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом — штампом /, причем металл заполняет полость штампа, приобретая ее форму и размеры. [c.55]
Сущность способа. В качестве заготовки при листовой штамповке использурот полученные прокаткой лист, полосу пли ленту, свернутую в рулон. Толш,ина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10 мм и лишь в сравнительно редких случаях — более 20 мм. Детали из заготовок толщиной более 20 мм штампуют с нагревом до ковочных температур (горячая листовая штамповка), что позволяет значительно уменьшить усилие деформи-роваиия по сравнению с холодной штамповкой. Холодная листовая ппамповка получила более широкое применение, чем горячая. [c.102]
При листовой штамповке чаще всего используют пизкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Си, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, тнтан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали иг, листовых ыеметаллнческнх материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетичакс [c.103]
Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др. [c.103]
Как правило, при листовой штамповке пластические деформации получает лишь часть заготовки. Операцией листовой штамповки называется процесс пластической деформации, обеспечиваюн ий характерное изменение формы определенного участка заготовки. Различают формоизменяющие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования, и разделительные операции, в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением. [c.103]
Для повышения производительности труда прессы для листовой штамповки оснащают устройствами, механизирующими подачу заготовки к рабочему инструменту и удаление отштампованных деталей из пресса. Устройства механизации можно подразделить на две группы меха1тнзирующие подачу листового материала в штамп и механизирующие подачу штучной заготовки в штамп. [c.112]
Под комплексными автоматизированными системами технологической подготовки произво.т-ства (КАС ТПП) понимают автоматизированную систему организации и управления процессом технологической подготовки производства, включая технологическое проектирование. На рис. 2.8, а—в показаны структуры КАС ТПП первой степени сложности с различными задачами проектирования КАС ТПП Технолог Т1—для проектирования технологических процессов деталей класса тела вращения , обрабатываемых на универсальном оборудовании КАС ТПП Автомат А-—для обработки деталей на прутковых токарных автоматах типа ГА, КАС ТПП Штамп ШТ — для деталей, обрабатываемых листовой штамповкой. Предусматривается, что КАС ТПП Гй степени сложности — это типовая комплексная система, реализующая совокупность задач ТПП и имеющая многоуровневую структуру. Первый уровень включает подсистемы общего назначения подсистемы кодирования Код , документирования Д, банк данных БнД или информационную систему ИС. Второй уровень включает подсистемы проектирования технологических процессов для основного производства Тсхнолог-1 Т1, Автомат А, Штамм ШТ. Третий уровень — подсистемы конструирования специальной технологической оснастки приспособлений П, режущих и измерительных инструментов И, штампов ШТ и т, п. Четвертый уровень — подсистемы проектирования технологических процессов для деталей, конструируемых в системе оснастки Технолог-2 Т2 [15]. [c.84]
Правила выполнения чертежей штамЕЕОв листовой штамповки...................... 2.424—74 [c.204]
При единичном и мелкосерийном производстве целесообразно изготовлять детали на металлорежущих станках, а корпусные детали — сваркой. При этом важнейшим условием является широкое применение стандартизированных и униф ицированных деталей. Эффективно также использование деталей и сборочных единиц машин массового производства. При серийном и массовом производстве наиболее экономично изготовление деталей методом литья или обработкой давлением (свободная ковка и штамповка, прокатка и волочение). В отличие от обработки деталей резанием при этом ускоряется процесс производства, уменьшается расход материала и снижаются затраты на электроэнергию и инструмент. Для многих деталей обработка давлением — это окончательная операция (болты и винты с накатанной резьбой, листовые штамповки и т. д.). Для получения заготовок деталей наибольшее распространение получила штамповка. [c.267]
При листовой штамповке требуемые усилия могут быть рассчитаны по формулам, приведенным в справочниках [29]. Кроме усилия, создаваемого прессом, при выборе оборудования необходимо учитывать также мощность, необходимую для выполнения данной операции, величину хода, акрытую высоту пресса, габариты етола, число ходов пресса, удобство и безопасность обслуживания и другие факто])ы. Выбор оборудования осуществляют по каталогам. [c.151]
Штампо-Сварныв заготовки (рамы, кожухи, ободы, шкивы, емкости и др.) изготавливают обычно из листового материала. Они позволяют заменить литые или штампованные заготовки, требующие в дальнейшем довольно дорогой механической обработки. Конструкция штампо-сварной заготовки должна одновременно отвечать условиям технологичности и листовой штамповки, и сварки. [c.170]
Оптимальными температурами нагрева для листовой штамповки являются 210—260 С для отожженного материала и 140—150 С для нагартованного материала. [c.128]
Увеличилась толпшна листового материала, применяемого для ковки и горячей штамповки крупных пустотелых деталей — барабанов, котлов. Рост объема изготовления тонкого листа холодной прокатки повлиял на технологию холодной листовой штамповки крупных автомобильных и других деталей маишностр сения. Выпуск тонкой стальной ленты, однако, далеко не соответствовал запросам штамповочного производства и тормозил качестБенкое совершенствование технологии листовой штамповки. К этому надо добавить, что дефицитность некоторых материалов, в частности молибдена, значительно затрудняла решение задачи повышения стойкости штампов для горячей штамповки на молотах и прессах. За время первых пятилеток возросло применение для штампов твердых сплавов в виде наплавок и отдельных вставок с целью повышения их стойкости. Нагрев металла для ковки, несмотря на некоторое улучшение, не достиг того состояния, которое можно было бы признать соответствующим уровню техники. В кузнечных цехах свободной ковки продолжали применяться два основных [c.108]
Листовая холодная штамповка развивалась на предприятиях ведущих отраслей промышленности автомобильной, тракторной, вагоностроительной, приборостроительной п многих других. Листовой штамповкой изготовлялось до 60% и более общего списка деталей автомашин некоторых марок. Особенно широко применялась листовая штамповка в приборостроительной про-мышлеппости. В автостроении, вагоностроении, судостроении, авиастроении и других отраслях внедряется крупногабаритная листовая штамповка. Как и горячая штамповка в многоручьевых штампах, она представляла новый вид технологирт, который отсутствовал в дореволюционном производстве. [c.110]
В связи с большой потребностью промышленности в крупных резервуарах и барабанах высокого давления стала быстро внедряться горячая штамповка толстого листового материала. Достигнутый уровень горячей листовой штамповки можно иллюстрировать на примере изготовления нолуцилин-дрических обечаек барабанов длиной 14 м (при минимальном диаметре барабана 800 мм и толш,ине стенок до 160 мм) на специализированных сдвоенных гидравлических прессах с обш,им усилием 8000 т. Горячей листовой штамповкой на гидравлических прессах с усилием 4500 т изготовляют также днища диаметром 3000 мм при толщине стенки 40 мм и высоте днища 800 мм, диаметром 1600 лш при толщине стенки до 160 мм и высоте днища до 800 мм. [c.111]
Следует заметить, что попытки теоретического обоснования процессов ковки относятся к началу XX в. Так, в 1914 г. Н. С. Петров впервые вывел формулу для определения удельного усилия осадки цилиндрической заготовки. Но интенсивная разработка теории кузнечно-штамповочной техники началась только при Советской власти в период индустриализации страны. В начале 30-х годов появились первые труды С. И. Губкина и Е. П. Унксова, и в дальнейшем и многих других советских исследователей по пластической деформации при ковке и объемной и листовой штамповке. [c.113]
mash-xxl.info
