Получение деталей из листа

Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и про­странственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секунд­ная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и раз­мерами, составляющими несколько ме­тров (облицовка автомобиля, самолета, ракеты).

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что тол­щина их стенок незначительно отлича­ется от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заго­товка обычно испытывает значитель­ные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъяв­лять к материалу заготовки достаточ­но высокие требования по пластич­ности.

В качестве заготовки при листовой штамповке используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свернутую в рулон. Толщина заготовки при холодной штамповке обычно не более 10 мм и лишь в сравнительно редких случаях - более 20 мм. Детали из заготовок толщиной более 20 мм штампуют с нагревом до ковочных температур (горячая листовая штам­повка. Холодная листовая штамповка полу­чила более широкое применение, чем горячая.

Листовую штамповку широко при­меняют в различных отраслях промыш­ленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и при­боростроение, электротехническая про­мышленность и др.

К преимуществам листовой штам­повки относятся возможность получе­ния деталей минимальной массы при заданных их прочности и жесткости; достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием; сравни­тельная простота механизации и авто­матизации процессов штамповки, обес­печивающая высокую производитель­ность (30-40 тыс. деталей в смену с одной машины); хорошая приспособ­ляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка мо­жет быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.

Операции листовой штамповки

Рассмотрим основные разделитель­ные и формоизменяющие операции ли­стовой штамповки.

Отрезка - отделение части заготов­ки по незамкнутому контуру на специ­альных машинах - ножницах и в штам­пах. Отрезку чаще применяют как за­готовительную операцию для разделе­ния листа на полосы заданной ширины.

При вырубке и пробивке харак­тер деформирования заготовки одина­ков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют на­ружный контур детали (или заготовки для последующего деформирования), а пробивкой - внутренний контур (из­готовление отверстий).

Кроме рассмотренных разделитель­ных операций, в технологии листовой штамповки применяют и другие, такие, как надрезка (частичное отделение ча­сти заготовки по незамкнутому кон­туру, причем разделяемые части не теряют связи между собой) и обрезка (отделение краевой части полого из­делия для обеспечения заданной посто­янной по периметру высоты детали или отделение краевой части плоского фланца для получения заданной формы и размеров).

Гибка - операция, изменяющая кривизну заготовки практически без изменения ее линейных размеров (рис. 34, а).

Рис. 34 Схема гибки (а) и изделия, получаемые с ее использованием (б):1-нейтральный слой; 2-пуансон; 3-матрица

Рис. 35 Схемы 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

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

Для предотвращения появления скла­док применяют прижим 3, с определен­ной силой прижимающий фланец за­готовки к плоскости матрицы.

Отбортовка – получение бортов (горловин) путем вдавливания цен­тральной части заготовки с предвари­тельно пробитым отверстием в матри­цу (рис. 35, а).

Обжим – операция, при которой уменьшается диаметр краевой части полой заготовки в результате заталкивания ее в сужающуюся полость матрицы (рис. 35, 6).

Формовка – операция, при кото­рой изменяется форма заготовки в ре­зультате растяжения отдельных ее уча­стков. Толщина заготовки в этих участ­ках уменьшается. Формовкой получают местные выступы на заготовке, ребра жесткости и т. п. Часто вместо метал­лического пуансона или матрицы при­меняют резиновую подушку (рис. 35, в). С помощью резинового вкладыша (или жидкости) можно уве­личить размеры средней части полой заготовки . При этом ре­зина или жидкость легко удаляются из штампованной детали, а матрица должна быть разъемной.

Рис.36 Схемы формоизменяющих операции:а – отбортовка, б – обжим, в - формовка ребер жесткости, г - формовка с раздачей: 1 – изделие, 2 – заготовка, 3 – пуансон, 4 – матрица, 5 - резиновый пуансон

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. Форма 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). Расположение контуров смежных вырубаемых заго­товок на листовом металле называется раскроем. Тип раскроя следует вы­бирать из условия уменьшения отхода металла в высечку (рис. 37).

Рис. 37 Примеры раскроя материала с пе­ремычками (а) и без перемычек (б):1 — перемычка

Выбор способа получения поковок из различных сплавов

Конструктивно-технологическими признаками детали, определяющими технологию изготовления обработкой давлением являются ее форма, масса, габариты, марка материала и тип про­изводства.

Масса и габариты детали определяют прежде всего температурный режим обработки давлением. С их увеличени­ем преобладающим становится горячее деформирование, при котором обеспе­чивается меньшее давление на инст­румент и меньшая сила, необходимая для деформирования. Поковки диамет­ром более 150-200 мм получают, как правило, горячим деформированием.

Свойствами материала, определя­ющими выбор способа обработки дав­лением, являются его технологическая пластичность и сопротивление дефор­мированию. Технологическая пластич­ность особенно строго регламен­тируется в условиях применения холод­ной обработки давлением.

Тип производства может оказывать решающее влияние на выбор способа получения поковок, так как в условиях крупносерийного и массового произ­водства рентабельны способы дефор­мирования с использованием специаль­ной технологической оснастки. С умень­шением количества одинаковых деталей может окупаться более простая и де­шевая оснастка. В мелкосерийном и единичном производстве применяют ковку с использованием универсального инструмента. При этом поковка имеет припуски и напуски большие, чем при штамповке.

На основе анализа формы детали, ее массы, свойств материала и типа производства могут быть предварите­льно выбраны способы производства. На следующем этапе необходима про­верка по условиям деформации без разрушения. Для этого можно исполь­зовать теоретический анализ, модели­рование процесса деформирования на ЭВМ, сравнение количественных пара­метров деформации с экспериментально найденными предельными значениями. На третьем этапе проводят конструк­торскую проработку изделия для улуч­шения его технологичности.