Классификация способов холодной штамповки, их характеристика

Холодная штамповка — это процесс формооб­разования поковок или готовых изделий в штампах при комнатной температуре.

Удаление окалины, загрязнений, дефектов, нанесение покрытий-смазок — это необходимые операции подго­товки заготовок к холодной деформации. Назначению промежуточных отжигов для снятия упрочнения играет большую роль для восстановления пластических свойств материалов, как правило, при мно­гопереходной холодной штамповке. Качество изделий, получаемых этим способом, значи­тельно выше, чем у деталей после механической обра­ботки. Более того, холодная штамповка за счет разных степеней деформации на отдельных участках «управля­ет» распределением механических свойств в поковке (детали). Появляется в связи с этим возможность замены легированных сталей на углеродистые.

Различают по характеру деформирования и конструк­ции штампов холодную объемную (сортового ме­талла) и холодную листовую (листового метал­ла) штамповку.

Штампованные при нормальной температуре детали характеризуются отсутствием пористости металла, ориен­тированными волокнами и вследствие этого высокой усталостной прочностью. Это может привести к уменьшению размеров деталей и снижению их металлоемкости.

Холодная листовая штамповка является прогрессив­ным высокопроизводительным процессом. Толщина ли­стовой заготовки при этом виде обработки не более 6... ...10мм, большие толщины штампуются обычно в горя­чем состоянии. Листовой штамповкой изготавливают точные детали сложной формы с тонкими стенками.

Основными разновидностями холодной объемной штамповки являются холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объемная формовка.

Между холодным выдавливанием и прессованием ме­таллов много общего. Выдавливание представляет собой формообразование сплошного или полого изделия за счет пластического течения металла из полости штампа через отверстия. Прямое выдавливание (рис. 15.13, а) харак­теризуется течением металла из матрицы 2 под воздей­ствием и в направлении движения пуансона 1.

 

Рис. 15.13. Схемы холодного выдавливания: а — прямое; б — обратное; в — боковое; г — комбинированное

 

Применяется для изготовления клапанов, трубок, полых стаканов с фланцем и т. п. При обратном выдавливании (рис. 15.13, о) металл течет навстречу пуансону, в кольцевой зазор меж­ду пуансоном и матрицей. Детали типа экранов радио­ламп, тюбиков и другие имеют толщину стенок 0,08 мм (алюминиевые) и 1,5...5 мм (стальные). Металл течет в боковые отверстия матрицы при бо­ковом выдавливании (рис. 15.13, в). Готовые дета­ли извлекают в данном случае из составной матрицы. Этот метод используется в производстве крестовин, трой­ников и пр. Комбинированное выдавливание (рис. 15.13,г) объединяет рассмотренные способы в различных сочетаниях.

Холодной высадкой называют осадку в штам­пе части заготовки или образование в ней местных утол­щений требуемой формы. Номенклатура изделий высад­ки чрезвычайно широка: крепежные изделия, кулачки и зубчатые колеса заодно с валом, электроконтакты и т. п. Проволока или прутки диаметрами от 0,5 до 50 мм яв­ляются заготовками. Точность готовых изделий соответ­ствует 6...9-му квалитетам, шероховатость поверхности Rа=2,5...0,63 мкм.

Холодная объемная формовка проводится почти по аналогии с горячей объемной штамповкой; она также направлена на формообразование только уже го­товых или с минимальной механической обработкой де­талей за счет заполнения металлом полости штампа.

Операции листовой штамповки разделяются на разде­лительные и формообразующие.

Резка (рис. 15.14,а) — отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных ножницах или в штампах, проводимая как заготовительная операция. Лист 3 подается до упора ножниц 1; установка упора на расстояние l гарантирует разрезку листа на полосы раз­мерами В к δ. Обеспечение хорошего качества среза до­стигается точной установкой зазора z между верхним 2 и нижним 4 ножами. Вырубка и пробивка (рис. 15.14,6) являются операциями отделения части листа по замкнутому кон­туру в штампе. Обработка ведется в вырубном штампе последовательного действия. В листе 2, направление по­дачи которого показано стрелкой, вырубным пуансоном 4 вырубается наружный контур шайбы 1, а пробивным 5 — внутренний контур. В матрицу 3 после вырубки-про­бивки проталкивается готовая деталь и отход 6.

Для повышения качества среза применяют чистовую вырубку-пробивку (рис. 15.14, в), при этом в штампе г

 

Рис. 15.14. Разделительные операции листовой штамповки: а —резка; б — вырубка и пробивка; в — чистовая вырубка-пробивка; г — рас­крой поло;ы

 

устанавливается специальный прижим 1, который допол­нительно поджимает заготовку к матрице усилием F_пр. Чистовой вырубкой получают детали типа реек, зубчатых колес и т. п. На рис. 15.14, г показан раскрой полосы. Эффектив­ный раскрой проектируют на автоматизированном рабо­чем месте конструктора (АРМ), оснащенном ЭВМ, дис­плеями и графопостроителем. Пластическая деформация на формообразующих опе­рациях не приводит к разрушению металла, обеспечи­вая создание из заготовок заданных чертежом деталей машин.

Гибкой (рис. 15.15, а) задается криволинейная форма заготовке при помощи пуансона 1 и матрицы 2 гибочного штампа.

 

 

Рис. 15.15. Формообразующие операции листовой штам­повки:

а — гибка; б — вытяжка; в — отбортопка; г — жим; д —-рельеф­ная формовка

Вытяжка (рис. 15.15,б) одна из сложных фор­мообразующих операций листовой штамповки. Пуансон 1, двигаясь вниз, воздействует на заготовку 3, размещен­ную на матрице 4. Заготовка смещается в отверстие матрицы и образует стенки вытянутой детали. Деформа­цию оценивают коэффициентом вытяжки, равным отно­шению:

Во избежание образования складок на фланце детали в штампе монтируется прижим 2. Чтобы не наступило разрушение металла при формова­нии, скругляют радиусом г пуансон и матрицу. Промежуточный отжиг увеличивает коэффициент вытяжки, вы­соту вытянутой детали.

Продукция вытяжки: детали ра­диоаппаратуры, корпуса, крышки, емкости, защитные ограждения и т. п. Отбортовкой (рис. 15.15, в) называют образова­ние борта вокруг отверстия. Отбортовка необ­ходима для кольцевых деталей с фланцами и уступами, а также для увеличения жесткости деталей. Обжимом (рис. 15.15, г) уменьшают горловину пу­стотелых изделий типа фляг. Рельефная формовка (рис. 15.15, д) дает вы­ступы на заготовке, ребра жесткости, лабиринтные уплот­нения и т. п.

Холодной штамповкой можно получать поковки (точнее — готовые дета­ли), не требующие дальнейшей механической обработки. Достигаемая точность 6...10 квалитеты, шероховатость поверхности до Ка=0,16...0,04 мкм.

Если к деталям предъявляются более высокие требо­вания по точности и шероховатости поверхности, то вво­дят в качестве окончательной механическую обработку. В этом случае не требуется обработка резцами, фрезами и др., а используют отделочные методы — шлифование, полирование и т. п.

Продукция холодной штамповки используется в раз­личных областях народного хозяйства и в быту. Наибо­лее широко она используется в машиностроении, особен­но в авто- и тракторостроении, сельскохозяйственном и текстильном машиностроении, приборостроении, элек­тротехнической промышленности и др. Номенклатура из­готавливаемых деталей очень велика, размеры их изме­няются от долей миллиметра до нескольких метров.

Холодная штамповка является примером безотходной или малоотходной технологии: она доводит коэффициент использования металла до 0,95. Одновременно значитель­но снижается трудоемкость и себестоимость изготовления деталей.