Tehnologiya_konstruktsionnyh_materialov

жении пуансона высадкой заполняется полость штампа (рис. 4.33,

в).Происходит обратный ход пуансона, части матрицы разжимаются (рис.

4.33, г) и заготовка 6 удаляется из полости штампа, либо передается в сле-

дующий ручей. Кроме высадки, на ГКМ осуществляют прошивку, выдавли-

вание сплошных и полых тел.

Для штамповки особо крупных поковок, поковок из малопластичных металлов и сплавов, а также для операций с большим ходом инструмента применяют гидравлические прессы. Принцип работы штамповочных прес-

сов, такой же, как и у ковочных. Прессы имеют выталкиватели для удаления поковок из штампа. Штамповкой на гидравлических прессах получают круп-

ные рычаги, фланцы, зубчатые колеса, полые корпуса, диски железнодорож-

ных колес, крупные коленчатые валы, днища резервуаров, гребные винты,

ребристые панели, стабилизаторы, корпусные детали самолетов и ракет.

Освоено производство быстроходных гидравлических штамповочных прессов, в которых разница в числе ходов, по сравнению с механическими прессами, уменьшилась до 2,5...5 раз. Применяют также гидравлические штамповочные прессы двойного действия, у которых, кроме рабочих цилин-

дров, расположенных на неподвижной траверсе, имеются рабочие цилиндры,

плунжеры которых имеют горизонтальное перемещение, а оси их совпадают с осями разъема.

4.8. Холодная и полугорячая объемная штамповка

Холодная объёмная штамповка (ХОШ) - это способ получения в штампах заготовок и деталей из сортового проката и прессованных прутков,

основанный на процессе холодной деформации.

Основные операции ХОШ: высадка открытая (рис. 4.34, а) и закрытая

(рис. 4.34, б), выдавливание и вдавливание. Высадку применяют для получе-

ния ступенчатых деталей с образованием фланцев и других местных утолще-

ний, для набора металла для последующей штамповки. На процессе высадки основано производство крепёжных деталей (болтов, винтов, заклёпок, гвоз-

123

дей и т. п.), шаровых пальцев автомобилей и других деталей с шаровой го-

ловкой, штуцеров и т. п.

При ХОШ применяют все виды выдавливания в том числе: прямое

(рис. 4.34, в), обратное (рис. 4.34, г), поперечное (рис. 4.34, д), радиальное

(рис. 4.34, е.), комбинированное. Радиальным выдавливанием получают звёз-

дочки, шестерни.

Рис. 4.34. Операции холодной объемной штамповки:

а, б – высадка открытая и закрытая; в, г, д, е – выдавливание прямое, обрат-

ное, поперечное и радиальное; 1- пуансон, 2 – матрица, 3 – поковка, 4 – вы-

талкиватель.

При прямом выдавливании сплошного стержня невыдавленная часть за-

готовки имеет поперечное сечение в виде круга или многоугольника. Выдав-

ленная часть в виде круга, многоугольника или сложного профиля. Применя-

ется для получения болтов, гаек, ступенчатых валов, деталей со шлицами и продольными канавками. Выдавленная часть может иметь переменное сече-

ние (детали с отростками, бобышками).

124

зуна, длинные направляющие ползуна, усиленные и надёжно работающие выталкиватели.

Штамповку более крупных деталей диаметром до 150 мм и длиной бо-

лее трёх диаметров осуществляют на гидравлических прессах для холодного выдавливания с номинальным усилием до 60 МН.

ХОШ - один из наиболее прогрессивных методов производства ступен-

чатых и полых заготовок и деталей из цветных металлов и сплавов, углеро-

дистых и легированных сталей.

Взаготовительном производстве машиностроительных заводов наряду

сХОШ применяют полугорячую объёмную штамповку (ПГОШ). Применение ПГОШ при оптимальном термомеханическом режиме позволяет снизить давление на пуансон при выдавливании в 2,5...4 раза. Температуру нагрева выбирают в интервале 650…750ºС, температуру окончания с учётом тепло-

выделений при пластической деформации не ниже 500°С.

ПГОШ применяют также как и ХОШ, как правило, для получения осе-

симметричных деталей. Весьма ограниченно изготавливают поковки относи-

тельно простой формы в открытых штампах. Переход на ПГОШ позволяет увеличить верхний предел массы и габаритных размеров поковок, по сравне-

нию с ХОШ.

4.9. Листовая штамповка

Листовая штамповка - способ изготовления плоских и полых изделий из полос, листов и лент с помощью штампов.

Листовой штамповке подвергают углеродистые и легированные стали,

никель и никелевые сплавы, медь и медные сплавы, алюминий и алюминие-

вые сплавы, цинк, сплавы титана. Основным исходным материалом является тонколистовой прокат из низкоуглеродистой стали. При толщине листа до

10…15 мм штамповка производится в холодном состоянии.

При штамповке сложных по форме деталей, деталей с глубокими по-

лостями, исходный прокат должен обладать высокой пластичностью, интен-

126

сивным упрочнением при холодной деформации, мелкозернистой структурой с заданной величиной зерна, равномерностью толщины и механических свойств вдоль и поперек проката.

Стальной прокат из низкоуглеродистой стали для штамповки деталей крупногабаритных деталей сложной формы (таких, например, как детали ку-

зова автомобиля) не должен давать при испытании на растяжение площадку текучести, содержать весьма ограниченное количество примесей азота, фос-

фора, серы и кремния. Прокатка должна производиться из слитков, получен-

ных непрерывным литьем.

Получаемые листовой штамповкой детали весьма разнообразны по форме и размерам. Они могут быть плоскими и пространственными с разме-

рами от долей миллиметра до нескольких метров, поэтому листовая штам-

повка получила широкое распространение практически во всех отраслях промышленности.

Все операции листовой штамповки делятся на две группы: раздели-

тельные (которых одна часть материала заготовки полностью или частично отделяется от другой) и формоизменяющие (получение изделия заданной формы и размеров пластической деформацией без разрушения). К раздели-

тельным операциям относятся отрезка, вырубка, пробивка и другие. К фор-

моизменяющим операциям относятся: гибка, вытяжка, формовка, обжим, от-

бортовка и другие.

Отрезка (рис. 4.35) - отделение части заготовки по незамкнутому

Рис. 4.35. Отрезка на ножницах:

а – гильотинных; б, в – дисковых; 1 – плоский нож; 2 – разрезаемый лист; 3 –

дисковый нож.

127

контуру: по прямой, ломанной или кривой линии. Для отрезки поперек при-

меняют: ножницы с параллельными ножами с верхним наклонным ножом,

так называемые гильотинные ножницы (рис. 4.35, а). Для отрезки вдоль про-

ката (ленты, реже листа) на заданную ширину с необходимым количеством

«ремней» (две пары дисков и более) - дисковые ножницы (рис. 4.35, б, в), а

также вибрационные ножницы. Отрезкой обычно получают заготовки для последующей штамповки.

Эти операции применяются в заготовительных отделениях прессовых цехов для раскроя металла на мерные заготовки для последующей обработки.

Расход материала на изделие зависит от принятого типа раскроя. Рас-

кроем называют способ расположения заготовок по площади исходного про-

ката. Выбор вида и способа раскроя зависит, главным образом, от формы не-

обходимых заготовок (рис. 4.36). Раскрой может быть с технологическими отходами (рис. 4.36, а, б) и малоотходным (рис. 4.36, в).

Рис. 4.36. Виды рас-

кроя:

а - с отходами; б, –

малоотходный; в –

безотходный;

1 – отход, 2 – изделия.

Вырубка и пробивка (рис. 4.37) - отде-

ление части заготовки по замкнутому Рис. 4.37. Схема процессов вырубки (а) и

пробивки (б)

1 – пуансон, 2 – прижим, 3 – изделие, 4 –

матрица, 5 – отход.

контуру (окружности, эллипсу, прямоуголь-

нику, квадрату, шестиугольнику). При вырубке отделяемая часть - заготовка для штамповки или изделие, при пробивке - отход, т.е. необходимо получить отверстие.

128

Процесс отделения происходит в четыре стадии: первая - в зазоре меж-

ду пуансоном 1 и матрицей 4 происходит изгиб, и пуансон вдавливает отде-

ляемую часть в матрицу; вторая - пластический сдвиг (без разрушения ме-

талла); третья - со стороны режущих кромок матрицы и пуансона появляются трещины (пластичность металла исчерпана); четвертая - трещины развивают-

ся, встречаются, и происходит разделение. Для правильного наклона трещин,

образующих единую прямую, необходим оптимальный зазор, значение кото-

рого зависит от толщины, физической природы и состояния (деформирован-

ное, термически обработанное) металла. Зазор между пуансоном и матрицей при вырубке берется за счет уменьшения диаметра пуансона, при пробивке -

за счет увеличения рабочего отверстия матрицы. Вырубку и пробивку произ-

водят в штампах, установленных на механических (реже гидравлических)

прессах.

Гибка (рис. 4.38) - изменение направления оси заготовки. Гибка при листовой штамповке производится обычно в холодном состоянии, особен-

ность которой - значительное пружинение.

Рис.4.38. а – одноугловая; б –

двухугловая; 1 – пуансон; 2 –

изделие; 3 – матрица.

Угол гиба на полуфабри-

кате, по сравнению с заданным в штампе увеличивается на 3…12° (частичное восстановление формы за счет упругих деформаций - пружинение). Поэтому угол пуансона при гибке должен быть соответственно меньше на эту же ве-

личину угла, либо гибка должна совмещаться с калибровкой (или правкой).

Пружинение зависит от упругих свойств металла, степени деформации (от-

ношения внутреннего радиуса изгиба к толщине материала) и способа гибки.

Вытяжка - получение полых пространственных полуфабрикатов из плоских и полых заготовок протягиванием их через зазор между матрицей и пуансоном. Если зазор между матрицей и пуансоном больше толщины ис-

129

ходной заготовки, то происходит вытяжка без утонения стенки (собственно вытяжка), если зазор меньше толщины исходной заготовки - происходит вы-

тяжка с утонением стенки.

При вытяжке (без утонения, т.е. собственно вытяжке) исходная плоская заготовка (рис. 4.39, а) под нажимом пуансона свертывается образуя колпа-

чок. В кольцевой части (фланце) заготовки возникают тангенциальные сжимающие напряжения. Под действием этих напряже-

ний может начаться Рис. 4.39. Вытяжка:

а – свертка с прижимом, б – повторная вы-

тяжка с прижимом; в – вытяжка с утонени-

ем стенки; 1 - пуансон; 2 - матрица; 3 – из-

делие; s0 – толщина заготовки и донышка; s

– толщина стенки.

процесс складкообразования. Для предот-

вращения образования складок фланец прижимают к торцевой стороне мат-

рицы. Вытяжка без прижима применяется только для неглубоких деталей из относительно толстого материала. Прижим может быть жестким (неподвиж-

ным), между прижимом и торцевой стороны матрицы имеется определенный зазор, несколько больший толщины заготовки, и упругий (подвижный), если фланец заготовки прижимается к торцевой стороне матрицы с некоторым усилием Рпр, создаваемым пружинами или упругим материалом (резиной, по-

лиуретаном, сжатым воздухом). Операция вытяжки по превращению плоской заготовки в полую называют сверткой. Полученный колпачок подвергается одной или нескольким повторным вытяжкам (рис. 4.39, б).

При вытяжке с утонением стенки (рис. 4.39, в) заготовка (кружок или предварительно вытянутой колпачок) закладывается в матрицу и протягива-

ется пуансоном в зазор меньший, чем толщина исходной заготовки. Толщина стенки получается меньше толщины дна.

130