Объёмная штамповка представляет собой весьма сложный технологический процесс кузнечно-штамповочного производства. Суть работы заключается в том, чтобы придать простой заготовке более сложную форму, а если говорить точнее, необходимый для выполнения каких- либо задач предмет. Необходимый вид металлической заготовке придаётся с помощью специального штампа. Если говорить, как о теме реферата объёмная штамповка представляет тобой процесс постепенно распределения металла имеющейся заготовки, которая достигается за счёт постепенной пластической деформации нагретого металла.
Давайте сейчас перечислим все основные операции, которые существуют в объёмной штамповке. Это садка, высадка, протяжка, выдавливание, сгибание, сплющивание, калибровка, намеренное создание углублений, утолщений и выступов. Все эти операции осуществляются на специальных кузнечно-прессовых машинах. К ним можно отнести прессы, молоты и машины, которые имеют специальное назначение. Из штампованных поковок после процесса термической обработки получают весьма большое разнообразие деталей. Среди них можно отметить коленчатые валы, шатуны, лопатки турбин, шары, кольца подшипников и многое другое.
На сегодняшний день существует только два вида объёмной штамповки: холодная и горячая. Процесс холодной штамповки проходит без предварительного нагрева металлической заготовки. В качестве исходного материала при холодной штамповке выступают калиброванные прутики, которые предварительно нарезаются на штучные заготовки.
Процесс горячей объёмной штамповки осуществляется после предварительного разогрева исходного материала до температуры в пределах от 200 до 1300 °С. Стоит запомнить, что температура нагрева зависит только от состава обрабатываемого сплава и условий, в которых он обрабатывается. В качестве исходного материала при горячей объёмной штамповке выступают прокатные прутики, которые предварительно разделяют на вымеренные заготовки. А если точнее, то каждая такая заготовка должна быть равна по объёму будущей поковке. При этом так же обязательно стоит учитывать неизбежные отходы. Масса готовых изделий колеблется от нескольких грамм до шести — восьми тонн. Так же нужно отметить, что точность размеров будущей поковки зависит лишь от её начальной конфигурации и объёма.
1. Объемная штамповка
Под объемной штамповкой понимают процесс, при котором металл заготовки деформируется с изменением всех размеров заготовки, принимая форму рабочей поверхности специального инструмента — штампа. При этом форма и размеры рабочей полости (ручья) штампа полностью определяют конфигурацию изготовляемой поковки. Штампы по конструкции могут быть одноручьевыми — для деталей простой формы, и многоручьевыми — для сложных.
Разработка технологии горячей объемной штамповки шестерни привода насоса
... сцепления. Однако преимущества превосходят недостатки, зубчатые колеса широко распространены. Горячая объемная штамповка -, В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем больши Конфигурация ... Поковка, штамповка, пресс, заготовка, пластическая деформация, штамп, облой, припуски, штамповочные уклоны. В курсовой работе рассмотрен метод получения заготовки горячая объемная штамповка для ...
1.2 Горячая объемная штамповка
Горячая штамповка по сравнению с ковкой обладает рядом преимуществ. Прежде всего, значительно более высокая производительность, в десятки раз превышающая производительность свободной ковки; высокая точность и качество поверхности штампуемых поковок. При этом резко сокращается дальнейшая чистовая обработка резанием. Применение горячей штамповки взамен ковки обеспечивает массовый выпуск дешевой продукции благодаря значительному снижению расхода металла на поковки и трудоемкости их дальнейшей обработки.
Штамповкой получают детали исключительно сложной формы. Однако необходимо учитывать, что штамп годен только для изготовления той поковки, для которой он спроектирован, в отличие от универсального инструмента свободной ковки. Поэтому применение штамповки экономически выгодно лишь при серийном или массовом производстве. Горячую объемную штамповку применяют в машиностроении и других отраслях промышленности для изготовления сложных по форме заготовок ответственных деталей машин из стали, цветных металлов и их сплавов.
Применяют два основных метода штамповки: в открытых штампах, с образованием облоя, и в закрытых штампах — безоблойную.
Штампы представляют собой массивные толстостенные детали, в которых выполнены рабочие полости — гравюры, формообразующие поковку. Штамп состоит минимум из двух частей — половин. Поверхность совпадения частей штампа называют поверхностью разъема. Штамп, состоящий их нескольких частей, каждая из которых имеет часть общей гравюры, называют многоразъемным.
Различают открытые и закрытые штампы. В простейшем случае открытый штамп (рис. 1а) для цилиндрической детали имеет гравюру в одной половине, а вторая половина является плоским бойком. Если объем заготовки в точности равен объему полости гравюры (поковки), то заполнение гравюры будет идеальным (см. рис. 1 б, в), однако практически трудно получить заготовку точного объема, поэтому ее выполняют несколько большей, чтобы гарантировать заполнение гравюры, как показано на рис. 1 г…е. Избыток металла вытекает в разъем штампа в виде облоя (заусенца).
Такую штамповку называют облойной, а штамп — облойным. Облой является отходом и подлежит удалению.
Поковка, упруго разжимая штамп в момент штамповки, сильно охватывается им после снятия нагрузки. Чтобы легче извлечь поковку из штампа его стенки делают наклонными к разъему. Штамповочный уклон остается в виде напуска на теле поковки.
Закрытые штампы отличаются тем, что гравюра выполняется в одной из половин штампа, а вторая половина входит в первую, запирая ее. В таком штампе весь объем металла заготовки остается в поковке. Выход для облоя не предусмотрен. Штамп и штамповку называют безоблойными. Штампы подвергают чрезвычайно высоким нагрузкам — механическим и тепловым. При штамповке стали удельные усилия на поверхности гравюры достигают 1 Гн/м 2 (100 кГ/мм 2 ), а температура на контакте с поковкой составляет 700…800 С. Поэтому штампы изготовляют из закаленной и отпущенной штамповой стали, легированной хромом, никелем, вольфрамом, молибденом, ванадием и т.п. Стойкость горячих штампов невелика — 3000…10000 штук поковок. Учитывая высокую стоимость штампа, следует отметить, что горячая штамповка выгодна только для достаточно больших партий деталей (тысяч и десятков тысяч штук).
Специфика формирования технологической части дипломного проекта
... с ограничением сроков реализации и оформления результатов. Роль технологической части дипломной работы Технологический раздел дипломной работы играет важнейшую роль в подготовке и оценке новоиспеченного специалиста. ... цикла и пр.). Какие источники информации кладут в основу технологической части дипломной работы? Технологическая часть ВКР представлена в виде всевозможных расчетов, схем и графиков, ...
Штамповку производят на различных машинах: штамповочных молотах, кривошипных горячештамповочных прессах, гидравлических и фрикционных прессах, горизонтально-ковочных и горизонтально-гибочных машинах, ковочных вальцах и др.
Из штамповочных молотов наибольшее применение получили паровоздушные молоты двойного действия и приводные фрикционные молоты простого действия.
Паровоздушные штамповочные молоты имеют аналогичный ковочным молотам принцип действия. Они отличаются от ковочных молотов наличием двухстоечной станины непосредственно на шаботе, а также усиленными регулируемыми направляющими для движения бабы, что обеспечивает необходимую точность соударения штампов. Масса падающих частей паровоздушных штамповочных молотов обычно не превышает 20…30 тонн. Молоты — относительно дешевое оборудование.
Приводные фрикционные молоты имеют ряд конструктивных разновидностей. Наибольшее распространение получили фрикционные молоты с доской, имеющие массу падающих частей до 5 тонн. Схема фрикционного молота показана на рис.2. Баба 1 прикреплена к деревянной доске 2. Верхняя часть доски входит в зазор между двумя чугунными роликами 3, которые получают вращение от электродвигателя через какую либо передачу. Ось одного ролика закреплена неподвижно, а ось другого ролика с помощью специального механизма получает возвратно-поступательное движение. Таким образом, подвижный ролик может прижимать доску к ролику с неподвижной осью. Ролики зажимают доску с силой, достаточной для возникновения силы трения, большей, чем масса падающих частей. Поэтому при сведенных роликах доска вместе с бабой перемещаются вверх. Ролики разводятся при подходе доски к крайнему верхнему положению, после чего падающие части ее перемещаются по инерции до крайнего верхнего положения, затем движутся вниз. Молот имеет тормозной механизм с двумя колодками 4, которым штамповщик управляет с помощью педали 5. Когда педаль отпущена, колодки 4 заклинивают доску и баба может удерживаться на весу. При непрерывно нажатой педали молот автоматически наносит удары через равные промежутки времени.
Фрикционные молоты имеют более низкую производительность, чем паровоздушные. Их конструкция, кроме того, не позволяет регулировать энергию удара в процессе штамповки, что очень важно, если поковка сложной формы. Поэтому фрикционные молоты получили меньшее распространение, чем паровоздушные.
Как правило, молотовые штампы делают монолитными с одной поверхностью разъема и без выталкивателей. Обе половины штампа закреплены в подушке и бабе забивными клиньями. Обычная штамповка на молоте — облойная ввиду отсутствия выталкивателей и ведется за несколько ударов.
Когда поковка несложной формы, ее штампуют сразу из проката (квадрат, круг, полоса).
Для поковок сложной формы исходную заготовку изготовляют специально, чтобы получить максимальное подобие конфигурации заготовки и поковки. Эти операции производят свободной ковкой или штамповкой. Часто применяют многоручьевые штампы, имеющие несколько полостей (ручьев) для последовательной деформации заготовки. Технология штамповки может предусматривать последовательное использование рядя штампов, установленных на нескольких молотах или нескольких различных машинах: молотах и прессах, молотах и ковочных вальцах и т.д. В многоручьевых штампах, применяемых для получения заготовки, получаются следующие основные виды ручьев: штамповочные, заготовительные и отрубной (нож).
Работы: «Разработка технологического процесса прокатки сортовой ...
... ручьях отлито 160 млн. т мелкосортовых заготовок. Удельная пропускная способность соответственно составила 118 и 42 тыс. т/год/ручей. Рисунок 3 – Мировое производство ... параметров процесса прокатки и технико-экономических показателей работы стана 780 ПАО "ЧМК"; проанализировать обеспечение безопасности ... 780 ПАО "ЧМК", а также разработать варианты по его реконструкции; привести схему прокатки профиля ø ...
Штамповочные ручьи бывают окончательными (чистовыми) и предварительными (черновыми).
Заготовительные ручьи предназначены для перераспределения массы заготовки по главным осям поковки согласно распределению массы в поковке. К ним относятся формовочный, пережимной, подкатной, протяжной, гибочные ручьи.
Окончательный ручей, обязательный для любого штампа, предназначен для штамповки уже готовой поковки (с облоем).
Деформация в нем невелика, что позволяет повысить точность размеров поковки.
Предварительный ручей применяют при штамповке поковок сложной формы для уменьшения износа окончательного ручья. Основная деформация, необходимая для получения конечной формы поковки, происходит в предварительном ручье, повторяющем по форме окончательный ручей, но с большими радиусами закруглений и без канавки для заусенца.
В формовочном ручье поковке придается форма, приближающаяся к форме поковки в плоскости разъема штампов. При этом площадь поперечного сечения заготовки изменяется незначительно.
Пережимной ручей предназначен для уширения заготовки без ее заметного удлинения. В формовочный и пережимной ручьи заготовка поступает чаще без предварительной обработки, реже — после протяжного ручья. После обработки в формовочном и пережимном ручьях заготовка попадает в штамповочный ручей (предварительный или окончательный).
Подкатной ручей позволяет перераспределять объем металла вдоль оси заготовки в соответствии с формой поковки, т.е. увеличивать одни поперечные сечения за счет уменьшения других. Заготовка поступает в подкатной ручей либо без предварительной обработки, либо из протяжного ручья. После каждого удара в подкатном ручье заготовку кантуют. После подкатного ручья заготовка чаще всего попадает в штамповочный ручей, реже — в гибочный или в формовочный.
В протяжном ручье площади поперечных сечений отдельных участков заготовки уменьшаются за счет протяжки. В этом ручье обычно производится первая штамповка, после чего заготовка передается в любой другой ручей.
Гибочный ручей придает заготовке форму, соответствующую форме поковки в плоскости разъема штампов, путем гиба. Гибочный ручей может применяться в любой последовательности среди заготовительных ручьев.
Отрубной ручей применяется тогда, когда поковка штампуется от прутка, т.е. одна заготовка (пруток) служит для последовательной штамповки нескольких поковок. В этом случае готовую поковку отрубают от прутка на отрубном ноже.
Многочисленный класс кузнечных машин составляют кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП).
Рабочей частью таких прессов служит ползун, совершающий возвратно-поступательное движение (вниз и вверх) при полном повороте кривошипного вала. Кинематическая схема кривошипного штамповочного пресса показана на рис.3. Электродвигатель 1 передает вращение промежуточному валу 3 через клиноременную передачу 2. Зубчатая передача 4-5 служит для передачи вращения от промежуточного вала 3 кривошипному валу 6. Фрикционная дисковая муфта 7 с пневматическим зажимом служит для сцепления зубчатого колеса 5 с кривошипным валом 6. Тормоз 8 останавливает кривошипный вал 6 после выключения муфты 7. Ползун 9, связанный с валом 6, с помощью шатуна 10 передает усилие деформации.
Штамповка и ее виды
... когда ручьи штампа заполнены, но поковка не выполнена по высоте (ее часто называют доштамповкой). Постадийное изменение усилия штамповки представлено на рисунок 3, г. Основной недостаток штамповки в ... облой), поэтому заготовки можно нарезать с малой точностью на пресс-ножницах. При безоблойной штамповке весь металл расходуется на изделие, но появляется необходимость в точной дозировке металла, что ...
Кривошипные горячештамповочные прессы с усилием 2…100 Мн (200…10000 Т), позволяющим производить штамповку в открытых штампах, выдавливанием, прошивкой и др., имеют выталкиватели, с помощью которых поковка автоматически извлекается из штампов. В этом основное преимущество перед молотами. Кроме того, штамповочные уклоны на поковках с прессов в несколько раз меньше, припуски также меньше, поковки легче. Значительно увеличивается точность поковки, особенно по ее высоте в связи с тем, что ползун имеет жесткий ход. Производительность кривошипного пресса в 1,5…3 раза выше производительности молота, так как обработка в одном ручье штампа осуществляется за один ход ползуна, а на молоте — за несколько ударов.
Однако следует учитывать, что штамповка на кривошипном прессе имеет и недостатки. Заготовка должна поступать на пресс очищенной от окалины, а подкатку и протяжку на прессе выполнять трудно и неэффективно: эти операции приходится производить на другой кузнечной машине — молотах, ковочных вальцах и т.п.
Вследствие упругой деформации частей пресса в завершающий момент штамповки верхняя и нижняя половины штампа не соприкасаются, и высота поковки увеличивается на высоту упругой деформации. Это учитывается конструкцией и настройкой штампов. Особенно эффективна на КГШП штамповка выдавливанием металла по оси движения инструмента. Отсутствие ударных нагрузок позволяет делать штампы КГШП сборными из вставок, смонтированных в блоках штамподержателей.
Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) — еще более сложное оборудование, чем КГШП, и имеют штампы, состоящие из трех частей: неподвижной матрицы, подвижной матрицы и пуансона с разъемом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Подвижные части машины совершают движение в горизонтальной плоскости (рис.4).
Неподвижная матрица 1 установлена в неподвижной щеке 2, а подвижная матрица 3 — в подвижной щеке 4. Пуансон 5 закреплен на ползуне машины. Пруток 6 вставляют в матрицу 1 и фиксируют упором 7 (рис.4а).
Рабочий ход начинается с движения щеки 4 с матрицей 3 и ползуна с пуансоном 5. Матрица 3 прижимает пруток к матрице 1, упор 7 автоматически уходит в сторону (рис.4б), после чего пуансон 5 начинает производить высадку части прутка, выступающего за пределы зажимной части матриц. Ползун передвигается на величину хода пуансона до переднего крайнего положения. В это время металл заполняет формующую полость, находящуюся перед зажимной частью матриц (рис.4в).
Кроме размещения формующей полости в матрицах, как показано на рис. 8, применяют и другой вариант: формующая полость может находиться в пуансоне или в матрицах и в пуансоне. Завершающая стадия цикла — движение ползуна в исходное положение, раскрытие матриц и удаление отштампованной заготовки (рис.4г).
На горизонтально-ковочной машине можно выполнять несколько последовательных штамповок в различных ручьях, оси которых расположены горизонтально одна над другой. Привод ползуна от кривошипно-шатунного механизма, с которым с помощью бокового ползуна и системы рычагов связана подвижная щека. Таким образом, движения ползуна и щеки имеют жесткую связь, т.е. каждому положению ползуна соответствует определенное положение подвижной щеки. Горизонтально-ковочные машины развивают усилие на ползуне до 30 Мн (3000 Т).
Горячая объемная штамповка
... усилий при деформировании и уменьшению теплопередачи от заготовки к штампу. Смазочные материалы, применяемые в горячей штамповке Характеризую условия работы смазочных материалов для штампов, следует отметить ... прогрессивных технологических процессов направлено на снижение расхода металла и получения высококачественных поковок, по своей форме и размерам максимально приближающихся к готовой детали с ...
Наиболее эффективно использовать горизонтально-ковочные машины для получения деталей, имеющих форму различных тел вращения. Основная операция, при которой достигается максимальная производительность машины (до 900 поковок/ч), — высадка или высадка с прошивкой. Весьма широко используют ГКМ для изготовления втулок и колец высадкой и прошивкой из прутка (рис. 9).
Кольцо штампуется из длинного прутка, нагретого с одного конца. В первом переходе пруток 1 зажимается в матрице 2 и высаживается головка пуансоном 3. После раскрытия матрицы в ручье 1 пруток с высаженной головкой передается в ручей 11, где прошивной пуансон 4 делает наметку под просечку. Переложив пруток в ручей 11, просечным пуансоном выбивают пруток из головки, образуя кольцо без отходов.
Гидравлические штамповочные прессы по принципу действия не отличаются от ковочных, но имеют значительно большую мощность, что связано с большей энергоемкостью процесса штамповки. Современные гидравлические штамповочные прессы развивают усилие до 700 Мн (70 000 Т).
Система привода — насос или насос с аккумулятором. Эти прессы специализированы в основном для штамповки в закрытых штампах; штамповки с прошивкой и в комбинации с другими операциями; штамповки в открытых штампах с образованием заусенца; протяжки прошивных заготовок через кольца или вращающиеся ролики.
Последняя операция является по существу проталкиванием не до конца прошитой заготовки с донышком, в которое упирается пуансон, через волоку. На гидравлических прессах можно штамповать поковки сложной формы в многоручьевых штампах, поэтому они играют очень важную роль в производстве сложных деталей из алюминиевых сплавов. Гидравлические прессы большой мощности используют для штамповки крупногабаритных поковок из стали, титана и легких сплавов размерами в несколько метров, массой до 1 т. Нагретые стальные заготовки перед штамповкой следует очищать от окалины, так как полученным поковкам предъявляются повышенные требования к качеству поверхности.
Винтовые фрикционные прессы сочетают ударное и статическое действие и относятся к машинам промежуточного вида — между молотами и прессами. К особым преимуществам этих прессов следует отнести простоту конструкции, наличие выталкивателя и возможность точного дозирования энергии удара регулировкой хода ползуна. Благодаря этому винтовые прессы используют при производстве точных турбинных лопаток без припусков на механическую обработку. Прессы выпускают усилием до 20 Мн (2000 Т), а в новой модификации с гидравлическим приводом (гидровинтовые прессы) до 40 Мн (4000 Т).
Традиционная область применения винтовых прессов — горячая штамповка: высадка крепежных деталей, облойная и безоблойная штамповка, чеканка и калибровка. На прессах успешно штампуют зубчатые шестерни, причем точность штамповки достигает 0,1…0,2 мм.
Горизонтально-гибочные машины (бульдозеры) фактически являются горизонтальными прессами с приводом ползуна от кривошипно-шатунного механизма. В стандартных конструкциях усилие на ползуне не превышает 5 Мн (500 Т).
Холодная листовая штамповка
... изделий. Имеется четыре основных вида деформаций холодной листовой штамповки: резка - отделение одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контору; гибка - превращение плоской заготовки ... (вырубка - вытяжка, формовка и пробивка). Холодная штамповка широко применяется в машиностроении, инструментальной и других отраслях промышленности. Холодная штамповка наиболее популярна в ...
В основном производят штамповку гибкой, кроме того, можно пробивать отверстия. Заготовкой служит прокат различных профилей или поковка. кузнечный штамповочный металлический молот
Ковочные вальцы (рис.5) имеют два валка с закрепленными секторными штампами. В момент, когда при вращении валков штампы расходятся, они обжимают заготовку, выталкивая ее при этом на передний стол. На ковочных вальцах производят в основном вытяжку с изменением формы в продольных и поперечных сечениях, что определяется конструкцией ручьев секторных штампов. Вальцы используют для изготовления готовых изделий и фасонных заготовок для других кузнечно-штамповочных машин. Массовые детали типа цепных звеньев, ключей и т.п. можно изготовлять продольной периодической прокаткой-штамповкой в вальцах: на поверхности валков большого диаметра (около 900 мм) укреплены секторы-штампы с гравюрами, в валки задается полоса или пруток, из которого за один ход формуется полоса с отпечатками гравюр штампов и облоем.
После штамповки заготовку подвергают отделочным операциям: обрезке и зачистке облоя, правке, калибровке.
Обрезка облоя, образующегося на поковке по линии разъема в штампах, осуществляется в горячем или холодном состоянии в обрезных штампах на обрезных кривошипных прессах. Последние по принципу действия не отличаются от рассмотренных кривошипных штамповочных прессов. Обрезка заключается в проталкивании поковки пуансоном через плотное отверстие с острой кромкой на матрице. Внутренний заусенец, т.е. перемычка, возникающая при наметке отверстий в поковке при штамповке, удаляется пуансоном прошивного штампа.
Обрезка наружного облоя и прошивка внутреннего могут быть выполнены за один ход пресса в комбинированном штампе.
При штамповке на горизонтально-ковочной машине возникает радиальный облой. Его удаляют в обрезном ручье на самой машине. Для зачистки неровностей, среза облоя и мелких торцовых заусенцев применяют наждачные станки.
Штампованные поковки часто нуждаются в правке, так как после обрезки заусенцев может произойти искривление осей и искажение формы.
Правку средних и крупных поковок ведут в горячем состоянии, а мелкие поковки поддаются правке и в холодном состоянии. Операция правки проводится на штамповочных молотах в специальном правочном штампе или окончательном ручье, а также на кривошипных обрезных прессах. В последнем случае устанавливают правочный штамп рядом с обрезным.
Калибровка обеспечивает точные размеры и массу, а также качество поверхности поковки, что позволяет обойтись без дальнейшей механической обработки калиброванных поверхностей. Иногда после калибровки производят шлифование. Применяют холодную (чеканку) и горячую калибровку. Чеканка дает большую точность размеров и лучшее качество поверхности, но ее нельзя применять для поковок больших размеров.
Специальная калибровочная машина — кривошипно-коленный чеканочный пресс, развивающий большое усилие на ползуне при сравнительно малом крутящем моменте на кривошипном валу. Калибровку также ведут и на кривошипных горячештамповочных прессах, молотах и винтовых фрикционных прессах. Конечно, точность калибровки на неспециализированных машинах ниже, и поэтому последние используются в основном для горячей калибровки.
Листовая штамповка
... или полой заготовки в открытое сверху полое изделие, осуществляемый при помощи вытяжных штампов. Исходя из формы и технологических особенностей листовой штамповки, полые детали, получаемые вытяжкой, можно ... рядом причин: анизотропией холоднокатаного металла и образованием фестонов, неточностью фиксации заготовки на матрице, неравномерностью толщины материала, зазора и смазки и т. п. Ролированием ...
Различают плоскостную, объемную и комбинированную холодную калибровку.
Плоскостная калибровка гарантирует точность размеров между отдельными параллельными плоскостями поковки и улучшает качество поверхности по этим плоскостям.
Объемная калибровка предназначена для улучшения качества поверхностей всей поковки с одновременным повышением точности размеров. Штамп для объемной калибровки соответствует конфигурации поковки. Точность объемной калибровки на 30…40% ниже, чем плоскостной. Объемную калибровку применяют также для нагретых поковок. При этом значительно уменьшается усилие калибровки, но ухудшается качество поверхности и точность размеров.
Комбинированная калибровка — это сочетание объемной и плоскостной калибровок: вначале производят объемную калибровку, а затем плоскостную. При холодной калибровке возникают значительные усилия, вызывающие упругое сжатие штампа. Благодаря этому поковка получает выпуклость (чечевичность) торцов. Для компенсации упругого сжатия рабочую поверхность штампа делают выпуклой.
Перед операцией калибровки поверхность поковки должна быть очищена от окалины травлением или дробеструйной и пескоструйной обработкой. Хорошие результаты дает сочетание химической и механической очистки.
В промышленности применяют также комбинированные процессы обработки давлением, включающие, например, ковку, объемную штамповку и прокатку.
1.2 Холодная объемная штамповка
Холодной объемной штамповкой обрабатывают цветные, легкие и тяжелые металлы, а также стали. Прежде всего, этот способ применяют для изготовления массовых изделий небольших размеров: заклепок, гвоздей, болтов, гаек и т.п. Отсутствие нагрева, а следовательно, окалины и тепловых усадок позволяет получать при помощи холодной объемной штамповки точные детали с допусками на размеры порядка сотых и десятых долей миллиметров с чистотой поверхности 6…9-го класса. Исходной заготовкой для объемной штамповки служит калиброванный круглый пруток диаметром от 0,6 до 38 мм (для метизов) и шайбы, вырубленные из листов.
Основная операция при производстве метизов — высадка с истечением металла перпендикулярно движению инструмента, а оборудованием служат холодновысадочные автоматы производительностью от 30 до 400 деталей в минуту. В зависимости от сложности детали ее изготовляют за один или несколько переходов (ударов молота).
Поскольку пластическая деформация в этих процессах идет при температурах ниже температуры рекристаллизации, то металл изделия упрочняется тем больше, чем больше степень деформации. Это используют при замене обработки резанием холодной объемной штамповкой. В ряде случаев упрочнение материала при штамповке заменяет термическую обработку (закалку с отпуском), которая применялась после механической обработки детали. Упрочнение металла сопровождается благоприятным расположением макроволокон в изделии.
Наряду с высадкой в холодной объемной штамповке широко используется процесс выдавливания (прессования, экструзии), т.е. истечения металла по оси движения инструмента. Холодным объемным выдавливанием изготавливают фасонные изделия массой от 1 г до 35 кг, диаметром до 216 мм и длиной до 1500 мм. При этом минимальная толщина стенки может достигать 0,1 мм. Экономическая рентабельность партии изделий для холодного объемного выдавливания в зависимости от технологичности детали и стойкости штампов определяется в 3000…10000 шт. Однако в отдельных случаях может быть экономична и партия в 500 шт. Процесс особенно эффективен для массового производства, например тюбиков, корпусов снарядов, гильз, деталей автомашин, велосипедов и т.д. Некоторые типичные формы изделий показаны на рис.7.
Горячая и холодная штамповка
... заготовке 2. Холодная штамповка Под холодной штамповкой понимают штамповку без предварительного нагрева заготовки. Для металлов и сплавов, применяемых при штамповке такой процесс деформирования соответствует условиям холодной деформации. Холодная штамповка подразделяется на объемную штамповку и листовую штамповку. В первом случае заготовкой ...
Для холодного выдавливания применяют прессы механические, фрикционные и гидравлические, снабженные выталкивающими устройствами. Гидравлические прессы для холодной объемной штамповки развивают усилие до 60 Мн (600 Т).
При разработке технологии холодной штамповки следует иметь в виду, что суммарная степень деформации, необходимая для получения изделия из заготовки, может оказаться выше допускаемой без разрушения металла. Поэтому обычно сложные детали изготовляют за несколько переходов, осуществляя снятие наклепа между отдельными переходами с помощью термической обработки. Уменьшение разовой деформации в результате распределения суммарной деформации по переходам снижает усилие штамповки и повышает стойкость штампов.
2. Листовая штамповка
Листовой штамповкой получают разнообразные детали из различных сталей и сплавов, находящие широкое применение в авиационной, автомобильной, тракторной промышленности, производстве товаров широкого потребления и других отраслях народного хозяйства. Основной признак листовой штамповки — неизменность толщины заготовки в ходе обработки. В качестве заготовки используют лист, ленту, полосу, фасонный профиль и т.д.
Различают толстолистовую и тонколистовую штамповку, причем к тонколистовой относят штамповку заготовок толщиной менее 4 мм. Тонколистовую штамповку, как правило, ведут в холодном состоянии, а при толщине листа более 10 мм применяют только горячую штамповку. Необходимо отметить, что штамповкой получают также изделия из листовых неметаллических материалов. Процесс листовой штамповки отличается высокой производительностью (до 40000 деталей в смену с одного штампа), легко поддается механизации и автоматизации, обеспечивает высокую точность размеров и хорошее качество поверхностей отштампованных деталей. Операции листовой штамповки делят на разделительные и формоизменяющие. К разделительным операциям относятся отрезка, вырубка и пробивка.
Отрезку чаще всего применяют для разделения листа на полосы нужной ширины. Эту операцию производят на ножницах с параллельными и наклонными ножами (гильотинных) и дисковых.
Вырубка и пробивка — это процессы отделения части заготовки по замкнутому контуру. При вырубке отделяемая часть является изделием или заготовкой, а при пробивке отделяемая часть — это отход. Пробивкой получают отверстия. Технология обеих операций идентична: пуансон выдавливает отделяемую часть в отверстие матрицы. Рабочие кромки пуансона и матрицы заостряют, а зазор между пуансоном и отверстием матрицы обычно равен 5…10% от толщины заготовки.
К формоизменяющим операциям относятся гибка, вытяжка, обжим, отбортовка, формовка.
Гибка (рис.8а) изменяет направление оси заготовки. При этом верхние слои заготовки сжимаются, а нижние — растягиваются. Нейтральный слой радиуса р растяжению и сжатию не подвергается. Минимальный радиус изгиба, при котором не возникает разрушение наружных слоев заготовки от растягивающих напряжений rmin=(0,25…0,30)s, где s — толщина заготовки.
Естественно, что с увеличением пластичности изгибаемого материала можно уменьшать радиус изгиба.
После окончания гибки вследствие упругой деформации (пружинения) изделие несколько распрямляется. Необходимую длину заготовки определяют, считая, что длина изделия по нейтральному слою равна длине заготовки.
Вытяжка (рис.8б, в) — операция, при которой плоская заготовка превращается в полое изделие или полуфабрикат. Заготовка для тел вращения имеет форму диска и изготовляется обычно вырубкой.
Как видно из рис.8б, средняя часть заготовки, проталкиваемая пуансоном в отверстие матрицы, уменьшает по диаметру кольцевую часть (фланец), и край заготовки, таким образом, приближается к кромке отверстия матрицы. Операция заканчивается, когда вся заготовка проталкивается пуансоном через отверстие матрицы. Чтобы уменьшить вероятность разрыва заготовки от концентрации напряжений на кромке пуансона и матрицы, необходимо выдерживать следующие соотношения размеров:
- rn=(4…6)s;
- rm=(5…10)s;
- z=(1,1…1,3)s.
На вероятность разрушения влияет также величина отношения диаметра заготовки Dз к диаметру вытянутого изделия dизд: чем больше это отношение, тем больше растягивающие радиальные напряжения на переходе от донышка к фланцу. Эти напряжения могут вызвать прорыв донышка. Практически коэффициент вытяжки равен
Размеры заготовки определяют, приравнивая площади поверхности изделий и заготовки. Это допустимо, так как при вытяжке в среднем толщина листа остается постоянной (у донышка толщина незначительно уменьшается, а по краям — несколько увеличивается).
Ограничение коэффициента вытяжки не всегда позволяет получить изделие с заданным отношением высоты к диаметру за одну операцию вытяжки. Для этой цели проводят несколько операций вытяжки. Для каждой последующей вытяжки (рис.8в) заготовкой служит полуфабрикат, полученный предыдущей вытяжкой. Диаметр полуфабриката уменьшается от вытяжки к вытяжке, а его длина увеличивается. Максимальный коэффициент вытяжки применяют при первой вытяжке.
Вытяжка может вызвать образование складок по длине штампуемого изделия (полуфабриката) вследствие тангенциального сжатия фланца. Складкообразование можно предотвратить, если прижать фланец к торцу матрицы. Прижим может быть жестким и подвижным. Жесткий (неподвижный) прижим — это прижимное кольцо, устанавливаемое в штампе таким образом, чтобы зазор между ним и рабочим торцом матрицы был несколько больше толщины заготовки. Усилие подвижного прижима создается пружинами, резиновым вкладышем или сжатым воздухом. Холодная вытяжка, как и всякая операция холодной деформации, вызывает наклеп. Поэтому перед последующими вытяжками полуфабрикат подвергают отжигу, травлению, промывке и сушке. При вытяжке весьма важно снизить трение по рабочим поверхностям матрицы и прижимного кольца, чтобы уменьшить вероятность прорыва донышка. Это достигается смазкой чистыми минеральными маслами, минеральными маслами с графитом, мелом или тальком, мыльными эмульсиями.
Иногда применяют вытяжку с утонением: зазор между пуансоном и матрицей устанавливают меньше толщины исходного листа, в результате толщина стенки полой детали получается меньше толщины донышка.
Обжим позволяет уменьшить поперечное сечение конца заготовки, заталкиваемой в матрицу. Для предотвращения появления складок на обжатой части заготовки необходимо выдерживать соотношение dзаг./dизд.=1,2…1,3.
Отбортовка (рис.8г) — операция, при которой из плоского участка заготовки с отверстием путем раздачи отверстия получают горловину (борт).
Для малых отверстий применяют сферический или конический пуансон с радиусом закругления rп=(5…10)s.
Увеличение диаметра отверстия оценивается коэффициентом отбортовки Кот. Чтобы не возникло трещин по краю отверстия, при отбортовке выбирают
Формовка — изменение формы в результате локальных деформаций растяжения. Примером формовки может служить раздача средней части вытянутого полуфабриката при помощи резинового вкладыша, создающего боковое давление на стенки стакана под действием осевого усилия пуансона (рис.8д).
После формовки вкладыш легко удаляется из изделия.
Листовую штамповку производят на гидравлических и кривошипных прессах
Широко распространены кривошипные прессы простого и двойного действия. Кривошипные прессы простого действия аналогичны по схеме рассмотренным кривошипным прессам для объемной штамповки (см. рис.3).
Кривошипные прессы двойного действия применяют, в частности, для вытяжки крупных деталей. Такие прессы имеют два ползуна. Внутренний ползун, к которому крепится вытяжной пуансон, приводится в возвратно-поступательное движение от кривошипно-шатунного механизма. Наружный ползун с прижимным кольцом тоже движется возвратно-поступательно, так как связан с коленчатым валом посредством кулачков. Кинематика ползунов регулируется таким образом, чтобы пуансон начал вытяжку после прижатия наружным ползуном заготовки к торцу матрицы. В процессе вытяжки наружный ползун остается неподвижным, а внутренний перемещается вместе с пуансоном. После окончания вытяжки оба ползуна поднимаются.
Для листовой штамповки применяют штампы простого действия и многооперационные штампы.
В штампах простого действия можно выполнять какую-либо одну операцию листовой штамповки. Многооперационные штампы позволяют выполнять до пяти операций и более за один ход пресса, причем переход от одной операции к другой совершается перемещением заготовки в направлении подачи. Обычно многооперационные штампы используют для вырубки, пробивки, вытяжки, гибки и отбортовки. Наибольшую эффективность эти штампы имеют при штамповке рулонной ленты с автоматизированной подачей в пресс.
Существуют упрощенные методы штамповки листа, к которым относится штамповка резиной и токарно-давильные работы, для получения небольших серий изделий, когда изготовление штампов становится экономически невыгодным.
Штамповка резиной производится на гидравлических прессах и включает операции вырубки и пробивки, формовки, отбортовки и вытяжки, гибки. На рис.9 показана схема вырубки и пробивки. На стол пресса устанавливают металлический шаблон из листа толщиной около 10 мм, имеющий контур и размеры вырубаемого изделия. Лист-заготовку помещают на шаблон таким образом, чтобы края заготовки выступали за контур шаблона. Резиновая подушка, закрепленная в ящике на ползуне пресса, при опускания ползуна сначала, прижимая заготовку к шаблону, отгибает выступающие ее края до прижатия к столу, затем обрывает заготовку по линии соприкосновения с острыми краями шаблона. Вырубленное изделие остается на шаблоне.
При пробивке отверстия на шаблоне остается отход металла. Толщина листа-заготовки при штамповке резиной не должна превышать 1,5 мм.
Токарно-давильные работы позволяют получать изделия, являющиеся телами вращения (рис.10).
На планшайбе токарно-давильного станка закрепляют деревянную форму, к которой суппортом (упором) прижимают заготовку. Рабочий торец давильника давит на вращающуюся вместе с планшайбой заготовку, постепенно деформируя ее по форме. В результате заготовка принимает конфигурацию формы.
Развитие этого метода привело к созданию нового процесса — раскатки (спиннинг-процесс) с утонением стенки. При раскатке используют стальную оправку, заготовкой служит лист или труба. Раскатку ведут роликами или шариками на специальных раскатных станках. Из трубной заготовки можно получить очень сложную деталь высокой точности и чистоты. Наружной и внутренней раскаткой получают изделия больших размеров диаметром до 4 м и длиной до 9 м, в том числе баки и отсеки реактивных двигателей и т.п.
Следует отметить, что разнообразие форм изделий из листового металла еще больше расширяется при использовании комбинированного процесса штамповки-сварки. Штампованно-сварные изделия успешно конкурируют с литыми изделиями и изделиями, полученными обработкой резанием, по экономичности и качеству.
Заключение
Описание технологических процессов основано на их физической сущности и предваряется сведениями о строении и свойствах конструкционных материалов. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация технологических процессов и режимов обработки, создание гибких автоматизированных комплексов.
Коренное преобразование производства возможно в результате создания более совершенных средств труда, разработки принципиально новых технологий. Совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков и числовым программным управлением.
Для повышения производительности труда прессы для штамповки оснащают устройствами, механизирующими подачу заготовки к рабочему инструменту и удаление отштампованных деталей от пресса. Подобные устройства резко увеличивают производительность труда, делают труд рабочего более безопасным, исключая манипулирование заготовкой в опасной зоне штампа. В штамповочных цехах начинают применять работы, которые по программе осуществляют движения, аналогичные движениям руки человека при манипулировании заготовкой в процессе штамповки.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/obyemnaya-shtampovka/
1. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных вузов / А.М. Дальский; И.А. Арутюнова; Т.М. Барсукова и др.; Под общей редакцией А.М. Дальского. — 2-е изд.; перераб. И доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 448с.
2. Технология металлов и других конструкционных материалов. Под редакцией доктора технических наук проф. Н.П. Дубинина. Изд. 2-е, перераб. И доп. Учебник для машиностроительных специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1969. — 516с.
