Холодная штамповка и объемная штамповка

Одними из самых распространённых способов обработки металлов с помощью давления являются объёмная штамповка и холодная листовая штамповка.

Особенности холодной штамповки включают в себя максимальную производительность, относительно малый процент отходов, возможность выпуска высокоточных и сложных изделий, а также невысокая энергоемкость. Что же касается листовой штамповки, то с её помощью изготавливают прочные и лёгкие изделия, используя при этом минимальное количество металла, это позволяет широко использовать данный вид штамповки в промышленности. При помощи холодной объёмной штамповки производятся более сложные заготовки и изделия с точностью размеров до восьмого квалитета, а также с шероховатостью поверхности, длина которой составляет до десяти мкм. Благодаря таким характеристикам, и, невзирая на целый перечень требований необходимых для возможности применения данной технологии, холодная объёмная штамповка сегодня применяется во многих отраслях промышленности.

Осуществление холодной штамповки может происходить не только лишь на гидравлических либо механических прессах, но также и на иных видах холодноштамповочного оборудования.

Механические прессы бывают следующих видов:

• пресс винтовой – для производства объёмной штамповки;
• кривошипный пресс общего назначения – предназначен для выполнения различных операций листовой штамповки требующей необходимой наладки;
• кривошейный вытяжной пресс двойного действия – применяется для глубокой вытяжки из листовой заготовки;
• кривошейно-коленный пресс – предназначены для холодной объёмной штамповки, а также чеканки;
• листоштамповочный и холодновысадочный прессы – являются автоматами.

Использование гидравлических прессов происходит для формоизменяющих операций объёмной и листовой штамповок. Существуют также и другие виды холодноштамповочного оборудования, к которым относятся сортовые и листовые ножницы, гибочные и сортоправильные машины, а также ротационные машины.

ХОЛОДНАЯ ЛИСТОВАЯ ШТАМПОВКА

Листовая штамповка – это обработка исходной заготовки давлением.

В качестве заготовки могут быть использованы такие материалы как полоса, лист и т.п. Также могут применяться полуфабрикаты из этих заготовок. Виды операций делятся на две группы – формоизменяющие и разделительные.

В разделительную группу входят такие операции листовой штамповки, которые выполняют либо полное, либо частичное разделение заготовки на части. Это могут быть: зачистка, пробивка, вырубка и т.д.

Отрезка – это операция штамповки, при которой происходит полное отделение от заготовки её остальной части путём сдвига по незамкнутому контуру.

Это происходит путём отделения от листовой исходной заготовки, прижатой к фиксированному ножу, мерной заготовки, ограниченной упором, подвижным ножом перемещаемым вниз.

 

Вырубка – процесс, подразумевающий собой полное отделение заготовки по замкнутому контуру./p>

При вырубке холодная заготовка находится на матрице. Вырубка заготовки выполняется пуансоном перемещаемым вниз. При помощи съёмного манипулятора перемещаемого вверх происходит удаление отходов с пуансона. Пробивку осуществляют для образования отверстий либо пазов, после чего полученные отходы металла удаляются. Пробивка осуществляется пуансоном, а отходы удаляются через отверстия матрицы. Вырубка, как и пробивка, происходят в два этапа – сначала выполняется упругая деформация с дальнейшим внедрением пуансона в заготовку на такую глубину, насколько это позволяет пластичность металла заготовки. И уже на втором этапе происходит скалывание.

 

Гибка – операция образования либо измерения углов расположенных между частями заготовки, или придание криволинейной формы.

 

При выполнении гибки, происходит сжатие внутренних слоёв металла со стороны пуансона, при этом они растягиваются в поперечном направлении и укорачиваются в продольном. Что же касается внешних слоёв, расположенных со стороны матрицы, то здесь они сжимаются в поперечном направлении, а удлиняются и растягиваются в продольном. Процесс перехода из деформации растяжения в деформацию сжатия осуществляется на нейтральном слое, чья длина остаётся точно такой же, как и у исходной заготовки. Происходит так, что положение нейтрального слоя отлично от геометрической оси изогнутого готового изделия. Исходя из этого, необходимо точно знать на каком расстоянии от внутренней поверхности находится тот самый нейтральный слой.

 

Вытяжка – операция, при которой получается полое изделие, либо заготовка, выполненная с прижимом фланца.

 

При вытяжке происходит деформация перемещаемой заготовки пуансоном в отверстие матрицы. Вместе с тем во время этой операции плоский фланец заготовки получает сжимающие напряжения, из-за чего он теряет устойчивость. При этом на фланце образуются складки, для предотвращения которых используют прижим, именуемый также складкодержателем. Он выполнен в виде кольца и способен с определённой силой воздействовать на заготовку.

 

Высадка – операция, при которой задняя часть заготовке подвергается осадке.

 

Длина высаживаемой части определяется из условия - Н/d ? 2,5. Для того чтобы придать изделию нужную форму необходимо производить высадку в закрытом штампе. При этом происходит свободная высадка до тех пор, пока не соприкоснуться выпуклая часть заготовки со стенками полости пуансона. После этого в закрытой полости штампа происходит уже осадка высаживаемой части заготовки. При выполнении высадки в закрытом штампе по всему периметру изделия происходит образование заусенец.

 

Калибровка – операция, которая позволяет достичь максимально точных размеров изделия.

 

Для обеспечения получения параллельных торцов изделия применяется плоскостная калибровка, которая сопровождается свободной осадкой заготовки находящейся между параллельными плитами. Объёмная калибровка достигается при нахождении заготовки в закрытых плоскостях штампа для получения предельно точных размеров и сведения к минимуму погрешностей в массе. Лишний металл, который образуется при выполнении объёмной калибровки, переходит в заусенец, удаляемый в дальнейших операциях. Выполнение чеканки представляет собой операцию холодной объёмной штамповки, при которой на поверхности изделия получается рельефное изображение благодаря перераспределению металла. Примером холодной объёмной штамповки моет служить выполнение таких изделий, как: гайки, болты, прочие крепёжные детали и изделия более сложной формы.

Наладка, ремонт и устройство штампов для холодной штамповки

 

Штамп – это технологическая оснастка, при помощи которой выполняется придание обрабатываемой заготовке необходимых размеров и формы.

 

Конструкция штампа содержит всего две детали – пакет и блок. Пакет служит для сбора рабочих деталей штампа, а также прочих вспомогательных деталей, необходимых для крепления и фиксации рабочих элементов. Также пакет необходим для сопровождения всех переходов и операций. Закрепляется пакет в блоке штампа. В свою очередь блок необходим для крепления пакета, а также для совмещения рабочих элементов штампа, когда выполняеться штамповка. Блок состоит из верхней и нижней плит, направляющих втулок и колонок. За верхнюю плиту происходит крепление штампа к ползуну пресса, а нижняя плита фиксируется на подштамповой плите, которая в свою очередь установлена на столе пресса. Во время взаимодействия этих двух плит, для точного их направления применяются втулки и колонки.

Штампы, по своему технологическому признаку делятся на несколько видов:

• штамп простого действия. Применяется при выполнении одной или нескольких технологических операций за время одного хода ползуна пресса в рамках одного шага штамповки. Данный вид штампа отличается простой конструкцией, а также невысокой стоимостью;
• штамп совмещённого действия. Данный вид штампа параллельно выполняются две или несколько технологических операций за время одного хода ползуна пресса в рамках одного шага штамповки;
• штамп последовательного действия. Предназначен он для выполнения нескольких операций (переходов) за время нескольких ходов ползуна пресса и за несколько ходов штамповки.

Штампы совмещённого и последовательного действия являются более трудоёмкими при изготовлении, поэтому стоимость их значительно выше. Но их применение при выполнении холодной штамповки позволяет достигнуть гораздо большей производительности.

Штампы объединяются в группы по технологическому их назначению:

• штампы для выполнения разделительных операций (вырубка, отрезка, пробивка);
• штампы для формоизменяющих операций (гибка, вытяжка, чеканка, формовка, выдавливание и т.п.).

Для изготовления более сложных изделий используют комбинированные штампы. Так, в одном штампе могут выполняться операции из разных групп, например вырубка и пробивка. Также используют штампы, как с направляющими плитами, так и без них.

Штампы холодной объёмной штамповки

Преимущества этих штампов состоит в наличии более прочных основных деталей, а также высокоточным сопряжением их. Необходимость в более прочных деталях объясняется тем, что холодная объёмная штамповка выполняется при очень больших удельных условиях – до 2500 МПа. Этот момент вызывает в деталях штампа повышенное напряжение и вызывает быструю изнашиваемость рабочих поверхностей. Путём холодной объёмной штамповки получают высокоточные поковки благодаря максимально точному сопряжению деталей штампа. Например, сопряженность пуансона и матрицы с минимальным радиальным зазором между ними позволяет получать при выдавливании поковки с отсутствием заусенца и с минимальной разностью стенок.

Изготовление матрицы выполняется из сталей Х12М, Х4В7ФМ, Х12Ф1 и ШХ15. При изготовлении пуансонов широкое распространение получили стали Р6М5 и Х12М. Закаливание пуансонов и матриц происходит до твёрдости НRС 58-60. Самыми популярными материалами для изготовления матриц являются сплавы вольфрамовой группы (ВК15, ВК20С, ВК20КС). Верхняя и нижняя плиты производятся из стали 40Л с закаливанием до твёрдости НRС 28-32.