К формоизменяющим операциям листовой штамповки относятся

Все технологические операции листовой штамповки подразделяют на две группы. К первой группе относят операции, при которых заготовку в процессе деформирования доводят до разрушения. Эти операции принято называть разделительными. Ко второй группе относят формоизменяющие операции, при которых деформирование заготовки не должно сопровождаться разрушением.

При технологических операциях, обеспечивающих заданный характер формоизменения, пластические деформации имеют место лишь в части заготовки, которую называют очагом деформации. При выполнении разделительных операций стремятся к максимальной локализации очага деформации с тем, чтобы уменьшить искажения при деформировании и быстрее исчерпать ресурс пластичности. При выполнении формоизменяющих операций увеличивают размеры очага деформации с целью уменьшить вероятность разрушения.

В классическом виде операции штамповки выполняют с помощью двух рабочих инструментов — пуансона и матрицы. Пуансоном называют инструмент, охватываемый заготовкой, а матрицей — инструмент, охватывающий заготовку в процессе деформирования. Пуансон и матрица могут быть твердыми, эластичными, жидкостными, газообразными или в виде электромагнитного поля.

Степень локализации очага деформации зависит от размерных характеристик инструмента, в частности от зазора между пуансоном и матрицей, а также от радиусов закругления рабочих кромок этих инструментов. Чем меньше зазор и радиусы закругления рабочих кромок, тем больше локализуется очаг деформации в заготовке.

Для разделительных операций рабочие кромки должны быть острыми, а зазор между пуансоном и матрицей составлять десятые или даже сотые доли от толщины заготовки. Для формоизменяющих операций радиусы закруглений кромок инструментов значительно превышают толщину s заготовки, а зазоры обычно несколько больше ее толщины.

Для осуществления листовой штамповки применяют следующее оборудование: ножницы (гильотинные, дисковые, вибрационные и др.), прессы (кривошипные, гидравлические), листоштамповочный молот и установки для выполнения специальных способов штамповки (ротационной вытяжки, штамповки взрывом, электромагнитной, электрогидравлической штамповки и др.). Процессы листовой штамповки состоят из выполняемых в определенной последовательности разделительных и формоизменяющих операций, посредством которых исходным заготовкам придают требуемую форму и размеры.

Разделительные операции (отрезка, вырубка, пробивка) сопровождаются разрушением заготовки по определенным поверхностям.

Отрезка — это отделение части заготовки по незамкнутому контуру на ножницах или в штампах. Обычно ее применяют как заготовительную операцию для разделения листов на полосы и заготовки заданных размеров для последующей штамповки.

Качество поверхности среза обеспечивает необходимый зазор между режущими кромками, который составляет z = (0,03. 0,1)s.

Вырубка и пробивка предполагают отделение заготовки по замкнутому контуру в штампе. Вырубным пуансоном оформляют наружный контур изделия, а пробивным — внутренний контур (отверстие). При вырубке отделенная часть является изделием, а при пробивке, наоборот, отходом. Характер деформирования заготовки при вырубке и пробивке одинаков. При определенной глубине внедрения режущих кромок (тем больше, чем выше пластичность металла) в заготовке возникают трещины с углом наклона 4. 6° к оси инструмента. Вблизи поверхности среза образуется зона наклепанного металла. Это затрудняет последующую штамповку вырубленных заготовок. Для повышения качества поверхности и перпендикулярности среза применяют чистовую вырубку, сущность которой заключается в создании всестороннего сжатия в зоне очага пластической деформации. При вырубке со сжатием зазор между пуансоном и матрицей устанавливают равным 0,005. 0,01 мм, т. е. существенно меньшим, чем при обычной разделительной операции. Вырубку со сжатием можно совмещать с пробивкой отверстий, что в ряде случаев сокращает объем механической обработки резанием при производстве деталей. Чистовой вырубкой изготовляют плоские кулачки, зубчатые колеса, пластины постоянных магнитов и т. п.

Формоизменяющие операции — гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, раздача, формовка — выполняются пластической деформацией металла без разрушения заготовки (рис. 26.8).

Гибка — изменение кривизны средней поверхности при ее почти неизмененных линейных размерах — сопровождается неравномерным распределением деформации по толщине (рис. 26.8, а). При гибке пластически деформируется только участок заготовки в зоне контакта с пуансоном: наружные слои растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону) сжимаются.

С уменьшением радиуса закругления пуансона возрастает вероятность образования трещин, распространяющихся от наружной поверхности в толщину заготовки. Поэтому для предотвращения разрушения заготовки в процессе деформации минимальный радиус гибки должен превышать rmin > (0,1. 2,0) s.

Вытяжка — операция, с помощью которой из плоской заготовки получают полые пространственные изделия (рис. 26.8, б). Под воздействием пуансона плоская заготовка диаметром Dзаг втягивается в отверстие матрицы и принимает форму полого изделия диаметром d. Формоизменение заготовки при вытяжке оценивается степенью вытяжки К = Dзаг/d, значение которой в зависимости от механических свойств материала и условий вытяжки не должно превышать 1,8. 2,1 за один переход.

Изделия с большим формоизменением заготовки получают за несколько операций вытяжки с постепенным уменьшением диаметра полой заготовки и увеличением ее высоты (рис. 26.8, в). При последующих переходах значение К становится 1,2. 1,4. Промежуточный отжиг для устранения наклепа позволяет увеличить степень вытяжки до 1,4. 1,6. Опасность разрушения заготовок устраняют также закруглением кромок пуансонов и матриц радиусом r = (5. 10)s и применением смазок для уменьшения сил трения между поверхностями заготовок и инструмента.

Отбортовка — операция получения борта (горловины) в плоской или пространственной заготовке путем вдавливания в отверстие матрицы части заготовки с предварительно пробитым отверстием (рис. 26.8, г). Допустимое без разрушения формоизменение характеризуют коэффициентом отбортовки K0 = dб/d0, где dб — диаметр борта; do — диаметр отверстия в плоской заготовке. Коэффициент Ko зависит от механических свойств заготовки и ее относительной толщины s/d0 и обычно составляет 1,2. 1,8.

Обжим — операция, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полой цилиндрической заготовки путем заталкивания ее в сужающую полость матрицы (рис. 26.8, с)). Допустимое формоизменение при обжиме ограничивается не разрушением заготовки, а потерей ее устойчивости в процессе деформирования. Основным видом потери устойчивости является образование складок. При этом возможно образование кольцевой складки в цилиндрической недеформированной части заготовки или продольных складок в очаге деформации. Обычно за один переход можно получить изделие с диаметром краевого участка d = (0,7. 0,8)Dзаг. Складки устраняют подпором стенок заготовки.

Формовка — операция получения местных углублений и выпуклостей в листовых и пространственных заготовках (рис. 26.8, е). При формовке очаг деформации охватывает часть заготовки, противостоящую полости матрицы. Схема напряженного состояния близка к схеме двухосного растяжения, и формообразование осуществляется за счет утонения заготовки. Высота h получаемого углубления ограничивается возможностью разрушения заготовки в местах наибольшего утонения и существенно зависит от механических характеристик деформируемого материала.

Допустимое значение h возрастает с увеличением толщины заготовки при прочих равных условиях. Формовку применяют для получения мембран с кольцевыми рифлениями, ребер жесткости в оболочках, а также для изготовления изделий сложной несимметричной формы.

При высокоскоростных способах штамповки скорость перемещения заготовки достигает 300. 400 м/с. В этих условиях пластичность углеродистых и легированных конструкционных сталей, а также пластичных сплавов цветных металлов значительно повышается, благодаря чему увеличивается их допустимое формоизменение. Однако у труднодеформируемых сплавов повышение пластичности не наблюдается. В промышленности наиболее широкое применение получили следующие способы высокоскоростного деформирования: штамповка взрывом, электрогидравлическая и электромагнитная штамповки.

Формоизменяющим операциям относятся: гибка, вытяжка, отбортовка, обжим, формовка.

Гибка — операция, изменяющая кривизну заготовки практически без изменения ее линейных размеров (рис. 1, а). В процессе гибки пластическая деформация сосредоточивается на узком участке, контактирующем с пуансоном, в то время как участки, образующие полки детали, деформируются упруго. В зоне пластических деформаций наружные слои растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону) сжимаются. У середины заготовки (по толщине) находятся слои, деформация которых равна нулю. Из сказанного следует, что с достаточной степенью точности размеры заготовки для детали, получаемой гибкой, можно определять по условию равенства длин заготовки и детали по средней линии. Деформация растяжения наружного слоя и сжатия внутреннего увеличивается с уменьшением радиуса скругления рабочего торца пуансона. Деформация растяжения наружного слоя не беспредельна, и при определенной ее величине может начаться разрушение заготовки с образованием трещин, идущих от наружной поверхности в толщу заготовки. Это обстоятельство ограничивает минимальные радиусы исключающие разрушение заготовки. В зависимости от пластичности материала заготовки = (0,1 2) S.

При снятии внешних сил, вызывающих изгиб заготовки, растянутые слои стремятся сжаться, а сжатые слои — удлиниться. Благодаря этому при разгрузке изменяются углы между полками (пружинение при гибке). Угол между полками при разгрузке изменяется в зависимости от механических свойств (отношения предела текучести к модулю упругости), от и угла , и увеличивается с увеличением этих параметров.

Углы пружинения уменьшаются при гибке с подчеканкой (когда полки заготовки с определенным усилием сжимаются между соответствующими плоскостями пуансона и матрицы), а также при приложении сжимающих или растягивающих сил, действующих вдоль оси заготовки. В последнем случае можно устранить зону растяжения или сжатия в очаге пластических деформаций. При разгрузке все слои заготовки будут или растягиваться, или сжиматься, что и уменьшит угловые деформации.

При гибке в штампах можно одновременно изменять кривизну на нескольких участках по длине заготовки, оставляя другие участки прямолинейными, в некоторых случаях (получение втулок) пластические деформации при гибке могут охватывать всю заготовку.

На рис. 1, б показаны примеры деталей, полученных гибкой. Детали, изогнутые в нескольких плоскостях, обычно изготовляют последовательным деформированием заготовки в нескольких штампах. В этих случаях гибке может подвергаться пространственная заготовка, полученная на предыдущих переходах.

Вытяжка без утонения стенки превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки.

Схема первого перехода вытяжки приведена на рис.1, а. Исходную вырубленную заготовку укладывают на плоскость матрицы. Пуансон надавливает на центральную часть заготовки и смещает ее в отверстие матрицы. Центральная часть заготовки тянет за собой периферийную часть (фланец) заготовки, и последняя, смещаясь в матрицу, образует стенки вытянутого изделия.

Во фланце в радиальном направлении действуют растягивающие напряжения , втягивающие фланец в отверстие матрицы, и сжимающие напряжения , действующие в тангенциальном направлении и уменьшающие диаметральные размеры заготовки. При определенных размерах фланец заготовки может потерять устойчивость под действием сжимающих напряжений , что приведет к образованию складок 6 (рис. 1, а). Складки могут появиться, если (D — d) ) (18 20)S.

Для предотвращения появления складок применяют прижим 8, с определенной силой прижимающий фланец заготовки к плоскости матрицы.

Рис. 1. Схема первого перехода вытяжки (а), последующей вытяжки (б), вытяжки с утонением стенки (в): 1-заготовка; 2-изделие; 3-прижим; 4-пуансон; 5-матрица; 6-изделие со складками, образующимися при вытяжке без прижима

Растягивающие напряжения на наружной кромке заготовки равны нулю ( = 0) и возрастают до максимального значения на входе в матрицу, С увеличением ширины фланца растягивающие напряжения, действующие на входе в матрицу, увеличиваются. Если растягивающие напряжения достигнут временного сопротивления материала заготовки, то заготовка у донышка разрушится и вытяжка окажется невозможной.

Отсюда следует, что без разрушения можно вытягивать заготовки с определенной, ограниченной шириной фланца. Формоизменение при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки . В зависимости от механических свойств металла и условий вытяжки максимально допустимые значения коэффициента вытяжки составляют 1,8 — 2,1.

Для уменьшения концентрации напряжений и соответственно опасности разрушения заготовки кромки пуансона и матрицы скругляют по радиусу, равному 5 — 10 толщин заготовки. Для уменьшения силы трения вытяжку обычно ведут, смазывая заготовку.

При вытяжке без утонения стенки зазор z = (1,1 1,3) S выбирают из условия, при котором утолщенный край заготовки не должен утоняться сжатием между поверхностями пуансона и матрицы (это способствует повышению стойкости инструмента).

Если при допустимом для первого перехода коэффициенте вытяжки невозможно получить деталь с заданным отношением высоты к диаметру, ее вытягивают за несколько переходов. В последующих переходах заготовкой служит полый полуфабрикат, полученный на предыдущем переходе вытяжки. Схема вытяжки на последующем переходе показана на рис. 1, б. На последующем переходе уменьшается диаметр полой заготовки и (по условию равенства поверхностей) увеличивается ее высота.

Рис. 2. Схема формоизменяющих операций: а — отбортовка; б — обжим; в — формовка ребер жесткости; г – формовка с раздачей; 1 – изделие; 2 – заготовка; 3 – пуансон; 5 – резина.

Вытяжка с утонением стенки увеличивает длину полой заготовки в основном за счет уменьшения толщины стенок исходной заготовки (рис. 1, в). При вытяжке с утонением стенки зазор между пуансоном. и матрицей должен быть меньше толщины стенки, которая, сжимаясь между поверхностями пуансона и матрицы, утоняется и одновременно удлиняется. Вытяжку с утонением стенки применяют для получения деталей, у которых толщина донышка больше толщины стенок, деталей со стенкой, толщина которой уменьшается к краю (в этом случае пуансон выполняют коническим), а также тонкостенных деталей, получение которых вытяжкой без утонения стенки затруднительно в связи с опасностью складкообразования.

Отбортовка — получение бортов (горловин) путем вдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрицу (рис. 2, а). При отбортовке кольцевые элементы в очаге деформации растягиваются, причем больше всего увеличивается диаметр кольцевого элемента, граничащего с отверстием. Допустимое без разрушения (без образования продольных трещин) увеличение диаметра отверстия при отбортовке составляет в зависимости от механических свойств материала заготовки, а также от ее относительной толщины . Разрушению заготовки способствует наклепанный слой у кромки отверстия, образующийся при пробивке. Большее увеличение диаметра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изготовить отверстие обработкой резанием (сверление с развертыванием), создающим меньшее упрочнение у края отверстия.

Обжим — операция, при которой уменьшается диаметр краевой части полой заготовки в результате заталкивания ее в сужающуюся полость матрицы (рис. 2, б). Обжимаемая заготовка получает ‘ форму рабочей полости матрицы.

Допустимое уменьшение диаметра при обжиме ограничивается появлением продольных складок в обжимаемой части заготовки или поперечных кольцевых складок в ее недеформируемой части. Обычно за один переход можно получить . Если диаметр краевой части необходимо уменьшить на большую величину, заготовку обжимают за несколько переходов. Толщина заготовки в очаге пластических деформаций увеличивается, причем больше утолщается краевая часть заготовки.

Формовка — операция, при которой изменяется форма заготовки в результате растяжения отдельных ее участков. Толщина заготовки в этих участках уменьшается. Формовкой получают местные выступы 3 на заготовке, ребра жесткости и т. п. Часто вместо металлического пуансона или матрицы применяют резиновую подушку (рис. 2, в). С помощью резинового вкладыша (или жидкости) можно увеличить размеры средней части полой заготовки (рис. 2, г). При этом резина или жидкость легко удаляются из штампованной детали, а матрица должна быть разъемной.

2. 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 операции и выполнения нескольких операций листовой штамповки за один ход пресса.

Рис. 4 Схема штампа последовательного действия для пробивки и вырубки:1 – упор; 2 – пуансон вырубки; 3 – пуансон пробивки; 4 – матрица пробивки; 5 – матрица вырубки; 6 – направляющая колонка; 7 – направляющая втулка; 8 – съемник; 9 – упор; 10 – перемычка; 11 – отход; 12 – изделие.

На рис. 3 приведена схема штампа последовательного действия, в котором операции выполняют в различных позициях по направлению подачи: в позиции 1 происходит пробивка, а после перемещения полосы на шаг подачи (позиция 11) — вырубка, в результате чего получают изделия в виде шайбы. Пуансоны 2 и 3 закрепляют на верхней плите штампа, а матрицы 4 и 5 — на нижней. Точное направление пуансонов относительно матриц обеспечивается направляющими втулками 7 и колонками 6, запрессованными в верхнюю и нижнюю плиты штампа. Полоса или лента подается между направляющими линейками до упора 1, ограничивающего шаг подачи. Высечка снимается с пуансонов съемником 8.

Многооперационные штампы обычно дороже однооперационных, но позволяют повысить производительность труда и уменьшить число используемого для штамповки оборудования.

Раскрой материалов.

Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листовом металле называется раскроем. Тип раскроя следует набирать из условия уменьшения отхода металла в высечку (рис. 4).

Рис. 4. Примеры раскроя материала с перемычками (а) и без перемычек (б): 1 – перемычка.

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.

При штамповке мало- и среднегабаритных деталей обычно из одной листовой заготовки вырубают несколько плоских заготовок для штамповки. Между смежными контурами вырубаемых заготовок оставляют перемычки шириной, примерно равной толщине заготовки, хотя в отдельных случаях смежные заготовки вырубают без перемычек (экономия металла при ухудшении качества среза и снижении стойкости инструмента.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 396 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Одним из основных видов обработки давлением является листовая штамповка. Листовую штамповку можно охарактеризовать как процесс получения обработкой давлением в штампах заготовок, полуфабрикатов и изделий из листового (иногда фасонного) проката преимущественно без обусловленного изменения его толщины.

Классификация операций листовой штамповки

Листовой штамповкой обрабатывают как металлические, так и неметаллические материалы. Металлический материал для листовой штамповки получают прокаткой, волочением, прессованием, гибкой (профилированием) в виде листов, полос, лент различной ширины, свернутых в рулон, а также в виде сплошных и несплошных стержней, панелей, труб различных форм поперечного сечения и толщины.

Из неметаллических материалов методами листовой штамповки обрабатывают бумагу, картон, натуральную и искусственную кожу, пластики, синтетические материалы.

С целью расширения возможностей листовой штамповки наряду с традиционными операциями применяют интенсификацию процессов за счет использования при штамповке повышенных температур, объемного перераспределения листового материала и совмещения операций.

При листовой штамповке в результате пластической деформации форма исходного материала может изменяться. При этом обеспечивается требуемая геометрическая точность изделия, состояние и качество его поверхности.

Формоизменение осуществляют с помощью штампов. Непосредственное воздействие на обрабатываемый материал оказывают основные детали штампа — пуансон и матрица и вспомогательные — прижим, съемник и выталкиватель. Пуансон вдавливается в деформируемый материал, обтягивается, обтекается или охватывается им. Матрица вбирает в себя, охватывает изменяющий форму материал и пуансон.

Базовая поверхность матрицы, по отношению к которой строится и измеряется ее полость (проем), называется зеркалом матрицы. Зеркало матрицы может быть плоским или в виде поверхности. Контуром проема матрицы называют линию пересечения поверхности полости с базовой поверхностью. Полость матрицы может быть глухая (с дном) и сквозная — в виде отверстия. Если полость сквозная, матрица имеет форму осесимметричного или неосесимметричного кольца. Такую матрицу называют матричным кольцом.

Пуансон и матрицу изготовляют обычно из более твердого и прочного материала, чем обрабатываемый. В этом случае инструмент называется жестким. Вместе с тем, один из инструментов — пуансон или матрица — может быть из твердого материала, а другой — из эластичного, легко поддающегося формоизменению. В качестве деформирующей среды могут также применять жидкость или газ.

Исходный материал, предназначенный для последующей обработки, в виде тела определенной формы и размеров называют заготовкой.

Операции листовой штамповки, в соответствии с ГОСТ 18970—84, делят на две группы: разделительные и формоизменяющие.

Разделительные операции

К разделительным относятся операции, в результате которых происходит полное или частичное отделение одной части заготовки от другой с разрушением исходного материала. При этом для выполнения операций используют либо сдвиг одной части заготовки относительно другой, либо внедрение инструмента в заготовку, либо разрыв материала в результате сосредоточенной деформации вблизи острой кромки инструмента под воздействием изгиба и растяжения.

Основные разделительные операции подразделяют на следующие виды.

Отрезка — полное отделение заготовки от исходного материала по незамкнутому контуру.

Разрезка — разделение полуфабриката на части по незамкнутому контуру. Разрезка может проводиться с образованием отхода или без него.

Вырубка — полное отделение заготовки или изделия от исходного материала по замкнутому контуру.

Пробивка — образование в заготовке отверстия или паза с полным отделением части материала в отход. Разделение может проводиться как по замкнутому контуру (для отверстия), так и по незамкнутому (для паза).

Обрезка — отделение от детали, полученной листовой штамповкой, технологического припуска. Обрезка может проводиться по замкнутой либо по незамкнутой линии.

Высечка — полное отделение заготовки или изделия от исходного материала по замкнутому контуру.

Просечка — образование в заготовке отверстия с полным отделением части материала в отход.

Надрезка — неполное отделение части заготовки путем сдвига. При выполнении операции происходит также гибка надрезаемого участка на некоторый угол по отношению к поверхности заготовки.

Проколка — образование в заготовке отверстия путем внедрения в нее пуансона с острой вершиной. Проколка проводится без удаления материала в отход с образованием по периметру отверстия борта с неровными краями, т.е. разделение материала происходит одновременно с операцией отбортовки.

Зачистка — удаление технологического припуска с кромок листовой детали путем его срезания с образованием стружки и последующего сдвига.

Разделительные операции, являющиеся производными от основных:

• чистовая вырубка — вырубка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала;
• чистовая пробивка — пробивка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала.

Операции отрезки, разрезки, вырубки, пробивки, чистовой вырубки, чистовой пробивки, обрезки проводят по схеме формоизменения сдвигом. Операции высечки и просечки выполняют путем внедрения инструмента в разделяемый материал. При надрезке, проколке и зачистке наряду с разделением материала выполняют и другие операции.

Формоизменяющие операции

Формоизменяющие операции — операции, в результате которых путем пластического деформирования изменяют форму заготовки.

Гибка — образование или изменение углов между частями заготовки или придание ей криволинейной формы с образованием развертывающихся поверхностей (цилиндрической или конической).

Завивка — разновидность гибки, заключающаяся в образовании закруглений на концах плоской заготовки или заготовки из проволоки.

Вытяжка — образование полой заготовки или изделия из плоской или полой исходной листовой заготовки за счет втягивания пуансоном в полость матрицы части материала, находящегося за контуром ее проема, и растяжения другой части, находящейся внутри контура.

Существуют следующие разновидности вытяжки:

• осесимметричная вытяжка — вытяжка оболочки из осесимметричной заготовки осесимметричными пуансоном и матрицей;
• вытяжка деталей коробчатой формы — образование полых деталей в виде прямоугольных в плане коробок с фланцем или без фланца, имеющих, как правило, две плоскости симметрии;
• ложная вытяжка — образование полых деталей сложной формы (например, кузовных);
• вытяжка с утонением — получение осесимметричной детали (типа стакана), состоящее в увеличении его высоты за счет утонения стенки, получаемого протягиванием стенки через зазор между поверхностями пуансона и матрицы;
• комбинированная вытяжка — соединение протекающих одновременно под воздействием одного и того же инструмента двух видов формоизменения: собственно вытяжки и вытяжки с утонением;
• ротационная вытяжка — формоизменение плоской или полой вращающейся заготовки по профилю оправки под воздействием перемещающегося вдоль этого профиля деформирующего элемента (ролика); при этом обеспечивается возможность получения полых осесимметричных изделий как с постоянной, так и с переменной толщиной стенки.

Обтяжка — образование заготовки заданной формы приложением растягивающих сил к ее краям.

Формовка — образование рельефа в листовой заготовке за счет местных растяжений без обусловленного изменения толщины материала.

Закатка — образование закругленных бортов на краях полой заготовки.

Отбортовка — образование борта по внутреннему и (или) наружному контуру заготовки.

Обжим — уменьшение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему ее периметру.

Раздача — увеличение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему ее периметру.

Скручивание — поворот части заготовки вокруг продольной оси.

Правка — устранение искажений формы заготовки (детали) пластическим деформированием.

Калибровка — повышение точности размеров штампованной заготовки и уменьшение шероховатости ее поверхности.

Операции, используемые для получения заготовок, называют заготовительными.

Некоторые операции, такие как надрезка, гибка, отбортовка, обжим, раздача, формовка, могут быть использованы для получения неразборных соединений двух или нескольких деталей. В этом случае операции называются штампосборочными.

Количественно формоизменение в ходе штамповочной операции оценивают коэффициентом формоизменения, отражающим относительное изменение геометрического параметра, характерного для данного вида формоизменения. Наибольшее возможное формоизменение оценивается предельным коэффициентом формоизменения.

Формоизменение заготовки ограничивает один из следующих факторов:

• разрушение материала по исчерпании его пластичности;
• возникновение волн — складок на участках заготовки, находящихся под воздействием сжимающих сил;
• локализация деформации и резкое сужение сечения на участках заготовки, находящихся под воздействием растягивающих сил;
• упрочнение металла, если оно оговорено техническими условиями на деталь.

Штамповочная операция является частью технологического процесса изготовления изделия. За каждую операцию выполняют определенный вид формоизменения с заданным коэффициентом формоизменения. В технологический процесс штамповки могут входить также вспомогательные операции: смазывание, нанесение покрытий, удерживающих смазочный материал, удаление заусенцев, обезжиривание и промывка. При необходимости в технологический процесс вводят операции термообработки: отжиг начальный и межоперационный, закалку и отпуск, а также отделочные, декоративные и антикоррозионные операции обработки поверхности и операции нанесения покрытий.

Из вышеприведенного определения операций видно, что к листовой штамповке традиционно относят некоторые операции, требующие обусловленного изменения толщины листа. В число этих операций входят вытяжка с утонением, ротационная вытяжка, отбортовка с утонением и некоторые другие, по схемам напряженно-деформированного состояния соответствующие операциям объемной штамповки. Отнесение этих операций к листовой штамповке связано с тем, что они, как правило, входят в технологический процесс, где наряду с ними используют и операции, протекающие без обусловленного изменения толщины.

Комплект инструмента

Комплект инструмента, состоящий из пуансона, матрицы и вспомогательных деталей, предназначенный для одной операции, входит в штамп и располагается в нем в определенной позиции. В штампе может быть один или несколько таких комплектов; они могут располагаться как в одной, так и в разных позициях.

Штамп, предназначенный для выполнения одной операции, имеет один комплект инструмента, располагаемый в одной позиции. Такой штамп называют штампом простого действия или однооперационным. Штамп совмещенного действия предназначен для выполнения нескольких операций несколькими пуансонами и матрицами, располагаемыми в одной позиции. Штамп последовательного действия также предназначен для выполнения нескольких операций, но при этом применяют несколько комплектов инструмента, располагаемых в разных позициях.

При штамповке по совмещенной схеме заготовка в процессе выполнения операций остается на одной позиции. При штамповке по последовательной схеме заготовка переносится с позиции на позицию после выполнения каждой операции. Наименования основных видов штампов листовой штамповки и их узлов, а также правила построения наименований штампов содержатся в ГОСТ 15830—84.

Для обеспечения высокого качества изделия, его служебных характеристик и минимальной себестоимости необходимо, чтобы была обеспечена технологичность конструкции изделия, получаемого листовой штамповкой. Для этого на этапе проектирования изделия должно быть выполненосогласование конструкторских идей с требованиями и возможностями производства. В ходе отработки технологичности конструкции изделия выбирают геометрические соотношения элементов изделия, вид и механические характеристики исходного материала и другие параметры.

При этом необходимо учитывать следующие факторы:

• технологические возможности и особенности штамповочных операций в предлагаемых вариантах технологического процесса;
• уровень технической оснащенности и состояния оборудования штамповочного и инструментального подразделений;
• возможности выбора материалов для штампов.

Понятие «технологичность изделия» включает в себя сравнительную (качественную) оценку полноты этого учета.

В завершение классификации следует добавить рекомендации по установлению параметров качества штампованных деталей. Качество определяют шероховатость поверхности, точность формы и размеров, которые ниже указаны для всех основных операций. Как правило, точность штампованных деталей в зависимости от выбранной операции и ее схемы находится в пределах 6…16 квалитета, шероховатость поверхности, формируемая непосредственно в контакте с инструментом, соответствует R_a ≈ 0,32…1,25 мкм, формируемая вне контакта с инструментом — не выше R_z ≈ 20 мкм. Исходная поверхность листовой заготовки на деформированных участках поверхности детали ухудшается на 1…2 интервала параметров шероховатости. Существует также возможность упругого и незначительного пластического деформирования практически всей поверхности изготовленного изделия, существенно влияющее на точность формы (прямолинейность, плоскостность, взаимное расположение) и возникающее как в процессе формообразования, так и в процессе разгрузки изделия после удаления его из штампа.

Обеспечение точности размеров в листовой штамповке

При листовой штамповке геометрические параметры деталей в основном получают методом копирования формы и размеров рабочих частей штампа. В основе методики технологического обеспечения формообразования и точности размеров находятся физико-механические и тепловые процессы.

В процессе работы под действием технологической силы во всех элементах технологической системы пресс-штамп-заготовка возникают деформации, которые в зависимости от конкретных условий процесса штамповки могут оказывать большее или меньшее влияние на размеры изделия.

Основные причины отклонений размеров:

• упругие деформации детали, обусловленные разгрузкой от нормальных сил и изгибающих моментов;
• пластические деформации детали, обусловленные разгрузкой детали и инструмента;
• температурное изменение размеров детали;
• температурное изменение размеров инструмента;
• температурное изменение механических свойств штампуемого материала;
• износ инструмента;
• неточность изготовления элементов и сборки штампа;
• неточность пресса;
• неточность установки штампа на пресс;
• неточность установки заготовки на штамп; упругие деформации элементов технологической системы пресс-штамп-заготовка;
• взаимовлияние разгрузки пересекающихся элементов конструкции детали;
• условия выполнения процесса штамповки;
• случайные причины.

Вызываемые этими причинами деформации могут быть представлены в виде математической модели, пригодной для расчета размеров и отклонения размеров детали от размеров инструмента.

Возможность предварительного определения отклонения размеров детали от размеров инструмента позволяет решить важнейшие практические задачи: повышение точности размеров при изготовлении деталей за счет исключения влияния систематических погрешностей; повышение износостойкости рабочих элементов пуансонов и матриц при отсутствии повышенных требований к точности за счет исключения систематических погрешностей.