Обработка давлением

Глава4.

Введение.Обработкадавлением одиниз основныхспособов получениязаготовок идеталей вприборостроении.Широкое применениезаготовок идеталей, полученныхобработкойдавлением,объясняетсяпрежде всегоих малой стоимостью,большой производительностьюизготовления,малой материалоемкостью,высокой точностьюи высокимкачествомповерхности.

При обработкедавлениемпроисходитчастичное илиполное изменениеформы заготовкиза счет перераспределенияобъема поддействиемвнешних сил.К этому видуобработкиотносят горячуюи холоднуюковку, листовуюи объемнуюштамповку,прокатку, волочение,ротационноевыдавливание,штамповкувзрывом взрывчатыхвеществ игазовых смесей,импульсныммагнитнымполем, электрогидравлическую,эластичнымирабочимиисредами и др.- десятки различныхопераций. *

В основефизическойсущности различныхвидов обработкидавлениемлежат общиезакономерности,на основаниикоторых возможноуправлениефизическимисвойствамидеталей и процессомформообразования.

4.1. Физическиеосновы обработкидавлением

Строениедеформируемогометалла. Всеприменяемыев промышленностиметаллы и сплавыимеют поликристаллическоестроение, то-естьсостоят измножествапроизвольноориентированныхв объеме кристаллов.В некоторыхслучаях кристаллыимеют преобладающуюориентацию,обусловленнуютехнологиейпроизводства.Расположениеатомов в' кристаллеопределяетсяусловиямикристаллизации.

Пластическаядеформация.Под действиемвнешних силрасстояниемежду атомамименяется и припереносе атомовв новые положенияустойчивогоравновесияизменяетсяформа заготовки- возникаетпластическаядеформация.Пластическоедеформированиепроисходитза счет двухмеханизмов:скольженияи двойникования.Скольжениепредставляетсобой параллельноесмещение тонкихслоев кристаллаотносительносмежных (рис.1).Обычно плоскостямискольженияявляются плоскостинаибольшейупаковки атомов.Пересечениеплоскостейскольженияс поверхностьюкристалланазывают полосойскольжения.

Скольжениеначинаетсяв одном илинесколькихучастках плоскостискольженияи затем распространяетсяна всю поверхность.

При сдвигеатомов одногослоя относительнодругого величинанеобходимогокасательногонапряженияравна

τmax=(b/a)*(G/2п)

где (a , b - расстояниемежду атомамисоответственнов вертикальноми горизонтальномнаправлении, G - модуль сдвига(кГ/мм2) MПa

Из формулыследует, чтосопротивлениесдвигу на несколькопорядков большедействительныхзначений. Этирасхожденияобъясняютсяналичием дислокаций.

Дислокации- это искажениекристаллическойрешетки (рис.2), причинамикоторых являются:наличие примесей,отсутствиев узлах решеткиатомов, излишниеатомы, границазерна междудеформированнойи недеформированнойчастью в плоскостискольжения.Искаженияв реальныхкристаллахослабляютмежатомныесвязи; это иуменьшаетпрочностьметаллов вомного раз.

Двойникование- это механизмпластическойдеформации,приводящийк симметричномуизменениюориентировкиодной частикристаллаотносительнодругой (рис.3).Иногда плестическаядеформациясопровождаетсяпри двойникованииувеличениемобъема (напримеру Fe на 50%).

Пластическаядеформацияполикристалла.У поликристаллаплоскостискольженияв отдельныхзернах ориентированыне одинаково.И при приложениивнешних силдеформацияв зернах будетпроисходитьне одновременно;сначала в зернахс наиболееблагоприятнойориентировкойпо отношениюк действующемунапряжению,а затем во всехостальных,когда величинанапряженияи для их положениядостигаетмаксимальногозначения. Врезультатескольженияв поликристаллическомтеле на поверхностипоявляютсялинии скольжения(рис.4) След скольженияухудшает внешнийвид деталей.При дальнейшемувеличениистепени деформациився поверхностьтела покрываетсялиниями скольженияи поэтому ихследов нельзязаметить.

Дальнейшееувеличениестепени деформацииприводит квытянутостизерна в направлениитечения и поворотукристаллографическихосей зерен. Принекоторой(значительной)деформацииразница внаправленияхкристаллографическихосей уменьшается:возникаетпреимущественнаяориентировкаосей поликристалла,которую называюттекстурой.Возникновениетекстуры ведетк анизотропиивсех свойствтела. Анизотропиямеханическихсвойств отрицательносказываетсяна качестве,расходе металла,трудоемкостиизготовленияизделия.

Влияниехолодной пластическойдеформациина физико-механическиесвойства.При пластическомдеформированиитела с увеличениемдеформации:

а) изменяютсямеханическиехарактеристики- увеличиваетсяпредел упругости,текучести,прочности,твердость;уменьшается- относительноеудлинение (рис.5), сужение, ударнаявязкость ,

б) изменяютсяфизическиехарактеристики- увеличиваетсяэлектрическоесопротивление(у вольфрамовойпроволоки на30-50%), коэрцитивнаясила и гистерезис,уменьшается- магнитнаяпроницаемость,магнитнаявосприимчивость,магнитноенасыщение иостаточныймагнетизм,уменьшаетсятеплопроводность,сопротивлениекоррозии.

Упрочнение.Совокупностьвсех явлений,связанных сизменениеммеханическихи физико-химическихсвойств материаловназываетсяупрочнением(пакленом).

С увеличениемдеформациисопротивлениедеформированиюувеличиваетсяпо сравнениюс начальнымв два и болеераза (рис . 5) .

Степеньдеформации.Показателемстепени деформациив обработкедавлениемнаиболее частопринимаетсяотносительнаяи логарифмическаядеформация.Наиболеераспространеноиспользованиеотносительныхдеформаций,например, длярастяжения:

д=(l-lo)/lo

где lo и l - начальнаяи конечнаядлина образцапри растяжении.

Деформированиепри повышенныхтемпературах.С целью уменьшениядеформирующегоусилия и повышенияпластичностиобрабатываемыйметалл нагревают.При повышениитемпературыдеформируемогометалла в немвозникаютпроцессыпротивоположныеупрочнению- возврат ирекристаллизация.

При нагреведо температуры(0,25-0,30)К° абсолютнойтемпературыплавленияметалла амплитудаколебанияатомов придеформированиинастолькоувеличивается,что они могутзанимать новыеположенияустойчивогоравновесия.Это явлениеназывают возвратом.Возвратприводит кнекоторомууменьшениюсопротивлениядеформированию,однако не влияетна величину,форму и размерызерна. Поэтомувозврат непрепятствуетобразованиютекстуры. Сувеличениемтемпературыскорость возвратаувеличивается,увеличениескоростидеформированияможет уменьшитьскорость возврата.Возврат происходиттакже и 'принагреве ранеехолоднодеформированногометалла.

При температуре0,4К° и более вметалле протекаетпроцесс рекристаллизации.Рекристаллизациязаключаетсяв появлениизародышей,возникновениии росте новыхзерен взамендеформированных.Возможностьрекристаллизацииобусловливаетсяпри увеличениитемпературыповышениемэнергетическогобаланса атомов,при котороматомы получаютвозможностьперегруппировоки интенсивногообмена местами.При рекристаллизацииполучают равноосныезерна; величинаобразовавшихсязерен зависитот температуры,степени деформациии скоростидеформации(рис. 6 ).

Процессурекристаллизацииможно подвергатьхолоднодеформированныеметаллы.

Влияниегорячей пластическойдеформациина свойстваметалла. Заготовкис литой структуройобычно подвергаютгорячей обработкедавлением.Литая структурахарактеризуетсякрупными кристалламипервичнойкристаллизации,по границамкоторых располагаютсяпрослойки,обогащенныепримесями инеметаллическимивключениями.

Деформированиелитой структурыприводит кдроблениюкристаллитови вытягиваниюих в направлениинаиболее интенсивноготечения металла.Одновременнопроисходити вытягиваниев том же направлениимежкристаллитныхпрослоек, содержащихнеметаллическиевключения. Придостаточнобольшой степенидеформациинеметаллическиевключенияпринимают формупрядей вытянутыхв направленииинтенсивноготечения металла,образуя полосчатостьмакроструктуры(полосчатостимикроструктурыпри этом нет).

Полосчатостьмакроструктурыприводит канизотропииметалла. Показателипластичности(предел текучестии удлинение)вдоль и поперекволокон значительноотличаются,причем разницаих значенийвозрастаетс увеличениемстепени деформации.Прочностныехарактеристикиметалла вдольи поперек волоконотличаютсянезначительно,а увеличениестепени деформациина их величинепрактическине сказывается.

При горячейобработкеметаллов давлениемстремятся вестипроцесс деформированиятаким образом,чтобы волокнамакроструктурыбыли расположеныв направленияхнаибольшихнормальныхнапряженийв условияхработы детали.

Виды деформаций.В зависимостиот возможностипротеканияв металле придеформациипроцессовупрочненияили разупрочненияразличаютнесколько видовдеформации.

Горячаядеформация- деформация,при которойпроисходитполная рекристаллизациядеформируемогометалла.

Холоднаядеформация- деформацияпри которойотсутствуютвозврат ирекристаллизация.

Различаюти промежуточныевиды деформаций:неполная горячаядеформация- деформация,при которойрекристаллизацияпроходит неполностью;неполная холоднаядеформация- деформация,при которойпроисходиттолько возврат.

Основныезакономерностипластическойдеформации

1. Закон постоянстваобъема: объемметалла приего пластическомдеформированииостается неизменным.

2. Закон наличияупругой деформациипри пластическомдеформировании.При любомпластическомдеформированииобщая деформацияскладываетсяиз упругой иостаточной

3. Закон остаточныхнапряжений.При обработкедавлениемоднороднаяпластическаядеформацияпрактическине имеет места,хотя при решенииона принимаетсяравномерной.Неоднородностьдеформацийобусловленаконтактнымтрением, неравномернымраспределениемтемператур,неоднородностьюхимическогосостава имеханическихсвойств, формойдеформируемоготела и деформирующегоинструмента.При неравномернойдеформацииотдельные зернадеформируютсяпо-разному.Однако благодарясвязи междусобой они немогут самостоятельноизменять размеры.В результатевзаимноговлияния возникаютнапряжениясо стороныболее деформированныхучастков, которыебудут увеличиватьдеформациюменее деформированныхучастков инаоборот. Этинапряженияназываютсядополнительными.Дополнительныенапряжениябывают трехвидов:

напряженияпервого рода- напряжения,уравновешивающиесямежду отдельнымичастями тела,

напряжениявторого рода- напряженияуравновешивающиесямежду отдельнымизернами,

напряжениятретьего рода- напряженияуравновешивающиесямежду отдельнымиэлементамизерна.

После снятиядеформирующегоусилия дополнительныенапряженияостаются вметалла; в этомслучае их называютостаточными,их характеристикааналогичнахарактеристикедополнительныхнапряжений.Остаточныенапряженияможно полностьюили частичноснять при

нагревеметалла: притемпературевозврата снимаютостаточныенапряженияпервого рода,при температурахвыше температурывозврата иниже температурырекристаллизацииснимают остаточныенапряжениявторого и первогородов* притемпературерекристаллизацииснимают остаточныенапряжениятретьего, второгои первого родов.

Механическимпутем можноуменьшитьстаточныенапряжения1-го рода за счетравномерногодеформирования.

4.2. Основныеоперации обработкидавлением

Операцииобработкидавлениемклассифицируютв зависимостиот используемогоинструмента,оборудования,температурыобрабатываемогометалла и другихпризнаков. Взависимостиот применяемогоинструмента,деформирующегометалл, различают:

1) штамповуюобработку,

2) бесштамповуюобработку.

При штамповойобработке намашине используютспециальныйинструмент- штамп (отсюдаи происходитназвание). Спомощью штампаможно получатьизделия одинаковыхразмеров. Прибесштамповойобработке намашине используютуниверсальныйдеформирующийинструмент,позволяющийполучать различныеразмеры изделийодинаковойформы (круглый,квадратный,прямоугольныйпруток, лист,ленту). К операциямштамповойобработкиотносят:

1) операциихолодной листовойштамповки,

2) операциихолодной объемнойштамповки,

3) операциигорячей (листовойи объемной)штамповки. Приоперацияхлистовой штамповкиисходная заготовкаиз листовогометалла и впроцессепластическогодеформированияее толщинане меняетсяили изменяетсянезначительно.При операцияхобъемной штамповкиразмеры исходнойзаготовкизначитальноизменяютсяпо трем направлениям.Основнымиоперациямибесштамповойобработкиявляются:

1) прокатка,

2) волочение.Операции холоднойлистовой штамповкиделятся на триосновные группы:

1) разделительные,

2) формообразующие,

3) комбинированные.

К разделительнымоперациямлистовой штамповкиотносят: отрезку,разрезку, обрезку,вырезку, надрезку,просечку, вырубку,пробивку,зачистку икалибровкуи др.

При разделительныхоперацияхпроисходитотделениеполное (отрезка,разрезка, обрезка,вырезка, вырубка,пробивка, зачистка,калибровка)или частичное(надрезка, просечка)металла отисходной заготовки.

Результатомэтих операцийявляются илиготовые деталиили заготовки,используемыедля последующейобработки.

К формообразующимоперациямотносят: гибку,вытяжку, отбортовку,обжим, формовкуи др.

При формообразующихоперацияхисходная плоскаязаготовкадеформируетсяв пространственнуюдеталь. Приэтом плоскаязаготовка илилокально (гибка,отбортовка,обжим, формовка)или полностью(вытяжка) деформируется.

К комбинированнымоперациямотносят - различныекомбинацииодновременновыполняемыхв одной илинесколькихпозициях штампаразличныхопераций.

Операциихолодной объемнойштамповки:выдавливание,высадка, чеканкаи калибровка,накатка резьби зубчатыхколес и др.

4.3.Материалы,применяемыев холоднойштамповке

В холоднойштамповкеприменяютразнообразныекак металлические,так и неметаллическиематериалы.Наиболее широкоприменяютследующиеметаллы и ихсплавы: железо,медь, алюминий,магний, цинк,никель, титан;обрабатываютштамповкойи менее распространенныеметаллы и ихсплавы: молибден,тантал, кобальт,бериллий, цирконий,золото, серебро,платину и др.

Неметаллическиештампуемыематериалыразделяют надве группы. Кпервой группеотносят: бумагу,картон, прессшпан,кожу, фетр, войлок,резину и прорезиненнуюткань, хлопчатобумажныеи шерстяныеткани и другиепрокладочныематериалы. Ковторой группеотносятконструкционные,электроизоляционныеи теплоизоляционныематериалы: 1)слоистые пластмассы- текстолит,гетинакс, стекло-текстолит,асботекстолит,фибра, древеснослоистыепластики и др.,

2) блочныепластмассы- органическоестекло, целлулоид,винилласт,поливинилхлорид,полиэтилен,3) асбестовыеизделия - бумагаасбестовая,картон асбестовый,гидроизол,паронит, асбометалличес-кое армированноеполотно, 4) слюдаи миканиты:слюда (мусковит,флагонит, биотит),миканиты(коллекторный,прокладочный,формовочныйи гибкий).

Номенклатурамарок материалови сортамент(форма и размеры)установленысоответствующимиГостами. Наиболеераспространеннымиявляются различныесортаментычерных и цветныхметаллов в виделистов, лент,полос, круглых,квадратныхи шестигранныхпрутков. В последниегоды созданыновые листовыематериалыстальные иалюминиевыелисты, покрытыецветной пластмассойтолщиной 0,36 мм.

Технологическиесвойства металладля штамповкихарактеризуют:механическиехарактеристики,химическийсостав, структураи величиназерна, анизотропия,точность размеровзаготовок.

Механическиесвойства металлахарактеризуютв основном:а)прочностнымипоказателями-пределомтекучести (бт, пределом прочностибв , б) пластическимипоказателями- относительнымудлинениемд и относительнымсужением. Взависимостиот условийработы назначенияи технологииштамповки кштампуемомуматериалу

предъявляют определенныемеханическиеи технологические

требования.При разделительныхоперацияхметаллы с высокимпределомтекучести даютчистый срез;для формообразующихопераций (гибки,вытяжки) желателеннизкий пределтекучести - этоспособствуетуменьшениюупругой деформациипосле штамповки.Особенно этоважно для операцийгибки, где большойобъем упругодеформируемогометалла. Вытяжкалистовогометалла успешнопротекает прибольшом относительномудлинении(δ>28%) и маломотношениипредела текучестик пределу прочности - бт/бв

Химическийсостав сильновлияет намеханическиесвойства материала.Для регламентированиямеханическиххарактеристикк химсоставудля штампуемыхсталей предъявляютжесткие требования.

Структурав большой степенивлияет намеханическиесвойства материала.В сталях структурноесостояниеуглерода (феррит,перлит, цементит)определяетпригодностьк штамповке.Наиболееблагоприятнадля штамповкиструктураферрита илиструктураферрита и зернистогоперлита.

Величиназерна и однородностьего оказываютбольшое влияниена штампуемость.Неоднородностьзерна вызываетнеравномернуюдеформациюобъема металлаи являетсяпричиной разрывовпри вытяжке.Рекомендуютвеличину зерна0,026-0,057 мкм, при величинезерна менее0,018 мкм сталь хужедеформируется- при вытяжкевозникаюттрещины и гофры,при гибкозначительноепружинение.При разделительныхоперацияхкачество поверхностискола определяетсявеличинойзерна, при вытяжкеи гибко ухудшениешероховатоститем больше,чем большевеличина зерна.

Анизотропияувеличиваетколичествоопераций привытяжке пригибко увеличиваетминимальнуювеличину радиусагибки, при вырубке- пробивке уменьшаетточность размеров.

Точностьразмеров заготовкиоказываетвлияние наточность изготовлениядеталей.

4.4. Холоднаялистовая штамповка

Виды заготовок.Для листовойштамповкииспользуютзаготовки ввиде листа,полосы, лентыили профилейразличногопоперечногосечения: труба,уголок, двутаври т.д.

Раскройматериала.Раскрой материала- это способрасположениядеталей (заготовок)в ленте, полосеили на листес целью рациональногоиспользованияисходногоматериала.

Раскройполосы (ленты).В зависимостиот требованийпо точностиразличают тритипа раскроя:а) с отходамиперемычками,б) с частичнымиотходами, в)без отходов.

Раскрой сотходами (рис.7a)применяют дляизготовлениядеталей повышеннойточности (8-13квалитет), атакже для деталейсложной конфигурации,раскрой с частичнымиотходами (рис.7б)и без отходов(рис.7в) применяютдля простыхпо форме деталейнизкой точности.Перемычки междудеталями икраем определяютпо таблицамв зависимостиот толщины иконфигурациидетали.Применяют поуказаннымсхемам однорядныйи многорядныйраскрой. Нужнуюширину полосы(ленты) получаютпутем резкилиста (рулона)на полосы (ленты).

Раскройлиста (ленты).При раскроелиста нужностремитьсяк получениюцелого числаполос, длинакоторых равнашагу подачи.Предпочтительнымявляется продольныйраскрой (рис.8а)увеличивающийпроизводительностьтруда за счетменьшего количествазаправок полосв штамп. Дляуменьшенияотхода по некратностидлины полосыприменяютпоперечныйи комбинированныйраскрой листа(рис.8б,в). Прираскрое лентыследует предусматриватьу краев припуск2-3 мм для удалениясмятых притранспортировкеторцов.

Рациональнымсчитаетсяраскрой, длякоторого получаютнаибольшийкоэффициентиспользованияматериала

N=(n*Fд)/B*A

где n - числодеталей в полосеили ленте,

Fд - площадьдетали, мм²,B,A - ширина и длинаполосы, лентыили листа, мм.

Разделительныеоперации

Общие сведения.

Различаютразделительныеоперации: 1) созначительнойшириной отделяемогометалла (болеедвух толщин)- резка, вырубка,пробивка,вырезка, надрезкаи др., и 2) операциис небольшойшириной отделяемогометалла (менее0,5 толщина - зачистка,калибровка.Механизмыразделенияв этих случаяхразличны.

Первая группаопераций применяетсядля разделениялистов и лентс целью получениядеталей илизаготовок дляпоследующейштамповки.Вторая группаопераций - сцелью отделки- повышениякачества деталей

Резка.Механизм разделенияопераций резки,вырубки, пробивкии др. одинаков.Процесс резания- деформированиязаготовкипротекает втри этапа:

1) упругаяи начало пластическойдеформации,

2) пластическаядеформация,сопровождающаясяпластическимврезанием ножейв материалзаготовки,

3) разделениеметалла, происходящеепосле исчерпанияпластическойдеформациипутем скола.

При упругойдеформации(1 этап) происходитупругое сжатиеи изгиб, свободныеконцы заготовкипри этом поворачиваютсяна некоторыйугол. При пластическойдеформации(2 этап) врезаютсяножи в разделяемыйметалл, качествоповерхностиразделенияпри этом зависитв значительноймере от качествазадней поверхностиножей. Послеисчерпанияпластическойдеформацииметалла наступаетсдвиг (скол)металла (3 период).У режущих кромокножей образуютсятрещины сколаметалла. Этитрещины располагаютсяпод некоторымуглом к направлениюдвижения ножей.Для качественногосреза они должнывстретиться.

Следовательно,для обеспечениякачественногосреза междуножами долженбыть определенныйзазор Z Опытныеданные показывают,что величиназазора должнабыть в пределахZ = (0,05-0,20)S (S - толщинаметалла).

Шероховатостьповерхностисреза соответствуетRa = 2,5-0,32 мкм, шероховатостьповерхностискола - Rz = 16,0-20,0 мкм(рис.9д).

рис. 9

Напряженияи деформациив плоскостилиста распространяютсявдоль линиирезки по обестороны примернона полосе ширинойоколо однойтолщины металла(рис.10).

Из этих данныхследует, чтопри ширинеотрезаемойполосы илиленты равнойили менее двухтолщин поперечноесечение будетзначительноискажено.

Под действиемсилы резаниявозникаетопрокидывающиймомент, поворачивающийлист. Для предотвращенияповорота листаприменяютприжим.

Основныетехнологическиепараметры кромезазора, точностии шероховатостиповерхности- усилие и работарезки; ониопределяютсяпо формулам:

p=бв*s*L н/(кгс) (2)

A=(p*s*a)/1000 нм(кгс) (3)

где бв - пределпрочностиразрезаемогометалла н/м2(кгс/мм2),

S - толщинаметалла (мм), L- периметр резки(мм), a - коэффициент,равный 0,5-0,6.

Усилие иработа необходимыдля подбораоборудования(ножниц).

Для резкилистовогометалла применяютразличные типыножниц: 1) ножницыс параллельнымипрямыми ножами,2) ножницы снаклоннымипрямыми ножами,3) ножницы смногодисковыминожами, 4) ножницыс парнодисковыминаклоннопоставленныминожами и др.(рис.9а-г), а такжештампы.

Ножницы спараллельными,наклоннымии многодисковыминожами применяютдля прямолинейнойрезки; ножницыс парнодисковыминаклонныминожами - длякриволинейнойрезки и вырезкипо замкнутомуконтуру. Ножницыс параллельнымии наклонныминожами применяютдля резки листов,ножницы смногодисковыминожами - длярезки лент. Длявыбора ножницусилие рассчитываютпо формулам:

а) для ножницс параллельныминожами - по формуле(2)

б) для ножницс наклонныминожами

P=(1/2)*(бв*S2)/tgL (4)

в) для многодисковыхножниц

*

P=0,4*m*(бв*S2)/tga

где бв - пределпрочностиматериала,н/м2(кгс/мм2),

S - толщинаматериала, мм,L - угол наклонаножей, град, α(альфа) -уголзахвата материаладисками, град,м - число парножей.

Точностьрезки по ширинезависит оттолщины и шириныотрезаемойзаготовки;более высокаяточность резкина штампах,затем на многодисковыхножницах, затемна параллельныхножницах инаиболее низкая- на ножницахс наклонныминожами. Точностьрезки на ножницахопределяетсяпо справочнымтаблицам взависимостиот ширины итолщины разрезаемогометалла. Ориентировочноона оценивается12-14 калитетомточности.

Технологическиетребования(технологичность).1) Ширина отделяемойчасти металладолжна бытьили равна двумтолщинам материала.

2) Точностьрезки по ширине- 12-14 квалитет. Онауточняетсяпо справочникув зависимостиот применяемогооборудованияи толщины материала.

3) Шероховатостьповерхностисреза по толщиненеоднородна- от Rz = 160-20 мкм в зонескола до (Ra = 2,5-0,32 мкмв зоне среза.Вырубкаи пробивка.При вырубкеи пробивкепроисходитотделениеметалла позамкнутомуконтуру; привырубке отделеннаячасть - являетсядеталью, припробивке - отходом.Схема процессапоказана нарис.11

Механизмразделениясо всеми егоособенностямине отличаютсяничем от механизмаразделенияпри резке. Напряженияпластическогодеформированияраспространяютсяна величинуравную (0,6-0,7) толщиныметалла (рис.10),как и при резке.

В отличиеот резки изгибающиймомент привырубке - пробивкеприложен позамкнутомуконтуру к заготовке,находящейсявнутри и внеконтура резки,что приводиттакже к изгибувырубаемойи пробиваемойзаготовки -детали. Приравномерномсопротивленииизгибу, чтодостигаетсясоответствующимрасстояниемот контурарезки до краязаготовки(перемычке),получают нормальноекачество поверхностиразделения.При малой перемычкеча6ть металлавтягиваетсяв зазор междурежущими кромкамии в этом случае,как и при большомзазоре, получаютзаусенцы. Поддействиемизгибающегомомента обечасти заготовкиполучают остаточныйпрогиб, дляполученияплоской деталинеобходимадополнительнаяоперация плоскостнойправки. Величиназазора здесьтакже влияетна качестворазделения.При нормальномзазоре Z = (0,05-0,20)S получаютнаилучшеекачество поверхностиразделения- в зоне срезапараметршероховатостиRa = 2,5-0,32 мкм, в зонескола параметршероховатостиRz= 80-20 мкм, при увеличенномзазоре шероховатостьповерхностиразделениятакая же каки при нормальномзазоре, и кромеэтого возникаетзаусенец; приуменьшенномзазоре поверхностискола не могутсоединитьсяи поэтому параметршероховатостиниже Rz =320 мим взоне двойногоскола - среза(рис.12). Точностьразмеров привырубке - пробивкезависит оттолщины материала,формы и размеровзаготовки.

Точностькруглого контуранаходится впределах 11-14квалитета. Дляконкретныхусловий уточняетсяпо справочнику.Так как заготовкав процессевырубки-пробивкипрогибается,то применениеприжима заготовкиувеличиваетточность размеров.

Усилие иработа, необходимыедля выбораоборудованияопределяютпо формулам(2) и (3).

Для выполненияоперацийвырубки-пробивкииспользуютмеханические- кривошипныепрессы. Прессымогут бытьоснащены устройствамидля автоматическойподачи лентыили полосы,автоматическимиустройствамивыталкиваниядетали из верхнейи нижней частиштампа, дляудаления отходови деталей поддействием силвеса изготовляютпрессы с наклоняемойстаниной.

Основнойинструментдля вырубкии пробивки -штамп, которыйустанавливаетсяна пресс. Размерыштампа должнывписыватьсяв рабочеепространствопресса - размерыстола прессаи быть не болеенаименьшегорасстоянияот ползунапресса до стола.Типоваяконструкцияштампадля серийногои массовогопроизводствадеталей безприжима изображенана рис. 13 Любойштамп состоитиз следующихосновных деталей:1 - формообразующихдеталей - пуансона(1), матрицы (2), П -деталей ориентирующихзаготовкуотносительнорабочих деталей

- направляющих(3) или фиксатора,

Ш - деталейориентирующихрабочие деталидруг относительнодруга- направляющихколонок (4) инаправляющихвтулок (5),

1У - деталей,снимающих отходили заготовкус пуансона -съемника (6),

У - корпусныхдеталей штампа- верхней плиты(7), нижней плиты

(8),

У1 - деталей,обеспечивающихкреплениештампа к прессу- хвостовика(9), прижимныхпланок, прокладки,болтов с гайками,УП - крепежныхдеталей длякрепления всехдеталей в штампе-винтов,

штифтов,болтов и др.

Технологичностьдеталей, получаемыхвырубкой ипробивкойопределяетсяпрочностьюрабочих частейштампа и технологическимпроцессомштамповки.

1. Плоскиедетали должныиметь простуюконфигурацию,острые углы,узкие прорезии выступы снижаютстойкостьштампов и усложняютих изготовление.

2. При применениицельных матриц,вырубка сперемычками,пробивкевыполнятьплавное сопряжениепересекающихсяэлементовконтура детали(рис.14a). Минимальныерадиусы сопряженияуглов: при α>90° R=(0,25-0,35)S , при a

3. При составныхматрицах и прибезотходнойштамповкепересекающиесяэлементы контуране сопрягают.

4. Минимальныеразмеры отверстий,пробиваемыев штампах нормальнойконструкции:круглых d=(1-1.5)S ,квадратныхa = (0,9-1,4)S , прямоугольныхb = (0,7-1,2)S , овальныхc = (0,6-1,1)S для сталейв зависимостиот прочности( бв = 50-70 кгс/мм2) (рис.14б).

5. Для пробивкиотверстийдиаметром до1/3S , применяютспециальныештампы.

6. Минимальныерасстояниямежду раздельнопробиваемымиотверстиямикруглой ипрямоугольнойформы a1>(1-1,2)S (рис.14в).

7. Минимальноерасстояниемежду пробиваемымотверстиеми ранее полученнымконтуром деталиa2>(0,7-0,9)S (рис.14в).

8. Минимальноерасстояниемежду одновременнопробиваемымиотверстиямиравно двум-тремтолщинам металла.*

9. Точностьразмеров определяетсяв зависимостиот толщиныштампуемогометалла иконфигурациидетали, длякруглых контуровона находитсяв пределах11-14 квалитета.

10. Шероховатостьповерхностисреза по толщиненеоднородна:в зоне срезаRа = 2,5-0,32 мкм, в зонескола - Rz=80-20 мкм.Технологическиймаршрут вырубки*пробивки:

а) вырубка- укладка полосыв штамп и установкаее до упора,вырубка детали,удаление деталииз штампа (иподача полосына шаг),

- галтовка(для снятиязаусенцев),

- рассортировкадеталей и абразивов,

- контроль,

б) пробивка- укладка заготовкив штамп,

- пробивкадетали,

-удалениедетали из штампа,

- контроль.

Чистоваявырубка и пробивка

Чистовуювырубку и пробивкуприменяют дляисключениянедостатковвырубки-пробивки:полученияперпендикулярностиповерхностисреза плоскостидетали, устраненияпрогиба, полученияшероховатостиповерхностис параметромRa = 2,5-0,32 мкм и точности6-9 квали-

тета.

Зачистка

Зачисткаи калибровкаприменяютсядля тех же целей,что и чистоваявырубка и пробивка,т.е. достиженияперпендикулярностиповерхностисреза плоскостилиста, шероховатостиRа = 2,5-0,32 мкм, точности8-9 квалитета.Зачистка(калибровка)производитсяна ранее полученныхвырубкой (пробивкой)заготовках.В этом случаепосле правкис обрабатываемойповерхностиснимают небольшойслой материала- припуск.

Зачисткавыполняетсяпо наружномуили внутреннемуконтуру заготовки.Минимальнаявеличина припускана зачисткуравна зазорумежду пуансономи матрицей привырубке илипробивке (рис.15).Зачисткуприменяют длядеталей с периметромдо 300 мм и толщинойдо 10 мм. Зачисткавыполняетсяза один проходдля деталейтолщиной менее5 мм с плавнымочертаниемнаружногоконтура. Многократнуюзачистку применяютдля деталейтолщиной более5 мм и для деталейсо сложнойконфигурациейнаружногоконтура независимоот толщины.Качество зачисткизависит отвеличины припускаи распределенияего по периметру,а при многократнойзачистке отраспределенияпо переходам.

Применяюттакже зачисткуобжатиемв матрице сзаваленнымикромками, припускв этом случаесоставляет0,04-0,06 мм.

Формообразующиеоперации

Гибка.Гибка - этоформообразующаяоперация, прикоторой изменяетсякривизна водном или несколькихучастках заготовки.

Изменениекривизны можетпроисходитьтолько припеременныхдеформацияхпо толщине; этипеременныедеформациивызваны переменныминапряжениямипо толщине.Гибка производитсяпод действиемсилы, моментаили одновременносилой и моментом.Наиболее частоиспользуетсягибка силой(рис.16а).

Исследованиепроцесса гибкипоказывает,что по толщиненапряженияи деформациине только постепенноизменяются,но и различны

по знаку: вучастках, прилегающихк матрице, возникаютрастягивающиенапряженияи деформациирастяжения,а участках,прилегающихк пуансону,напряженияи деформациисжатия, чтоприводит кизменениюпоперечногосечения (рис.16б).Между этимиучасткаминаходятсяслои с напряжениямии деформациямиравными нулю.В общем случае,слои нулевыхнапряженийи деформаций(нейтральныеслои) не совпадают.Практическоезначение имеетположениенейтральногорадиуса деформаций,определяемогопо формуле

r1=r+x*s (6)

где r -радиус пуансона,S - толщина металла,x - коэффциентсмещения нейтральногоот серединногослоя, определяемойв зависимостиот отношенияr/s , приr/s = 0,5 x=0,3 при r/s = 10, x=0,5. Вдальнейшемr1 используетсядля определенияразмеров заготовки.

В процессахгибки большоезначение имеетрадиус гибки.Величина егоограничиваетсяминимальнымрадиусом. Минимальныйрадиус гибкиопределяетсяиз условияотсутствияразрушенияметалла в зонерастяжения.Минимальнаявеличина этогорадиуса зависитот пластическихсвойств материалаи толщин заготовки.Для материаловсредней пластичности( δ = 15-20%) минимальныйрадиус гибки(пуансона)ориентировочноравен 0,5 * Дляконкретныхматериалов(условий*) уточняетсяпо таблицам.Чем более пластичныйметалл, темменьше минимальныйрадиус гибкии наоборот.Минимальныйрадиус гибкизависит и отрасположениялинии гибкиотносительнонаправленияпроката (расположенияволокон макроструктуры);при параллельныхлинию гибкии направлениипроката - минимальнодопустимыйрадиус больше,чем при взаимноперпендикулярномрасположениинаправленияпроката и линиигибки, когдаполучают наименьшуювеличину минимальнодопустимогорадиуса гибки.При промежуточнойвеличине угланаклона линиигибки к направлениюпроката надобрать промежуточныезначения радиусагибки, пропорциональныевеличине угла.Для предупрежденияобразованияотпечатковна полочкахдетали необходимоназначать накромках матрицы,по которымвтягиваетсяматериал, радиусне менее трехтолщин.

Так как напряженияи деформациипо толщиненеодинаковыпо величинеи знаку, то наоснове законао разгрузке,происходитуменьшениерастянутойчасти, и увеличениеразмера сжатойчасти заготовки.Это приводитк упругомуизменению углагибки - пружинению,приводящемук уменьшениюугла гибки(рис.17). Одновременнопроисходити увеличениерадиуса гибки.

Пружинениезависит ототносительнойвеличины радиусапуансона r/s ,материаладетали, углагибки и другихфакторов. Величинапружинениядля данныхусловие гибкипостоянна.Величина пружиненияможет бытьуменьшена путемсжатия (правки)детали в штампе.При радиусахгибки менееr/s изменениерадиуса повеличиненезначительнои поэтому егоне учитывают.

Растягивающиеи сжимающиенапряженияи деформациигибки вследствиезакона о дополнительныхнапряжениях,возникают ив прямолинейныхучастках, прилегающихк криволинейным,распространяютсяна расстояниедо двух толщинматериала отлинии сопряжениякриволинейногоучастка спрямолинейным.Усилие гибкиV образнойдетали определяютпо формуле:

P= бв*(B*s2)/(r+s) (7)

где B - шириналетали.

Для другихформ деталиопределяютусилие посоответствующимформула всправочниках.

Размерызаготовкирассчитываютисходя из разверткидетали на плоскость.Как известнопри гибке изменяетсядлина волоконв криволинейныхучастках, апрямолинейныеостаются подлине до и послегибки неизменнойдлины. Поэтомудеталь разделяютна прямолинейныеи криволинейныеучастки (рис.18),

определяютих длины и суммируютдля полученияобщей длиныразвертки.Длины прямолинейныхучастков определяютпо данным чертежа,длины криволинейныхучастков подлине нейтральноговолокна деформации:

lkpi=(п*r1*a)/180

длина разверткиравна

где - суммадлин прямолинейныхучастков, - суммадлин криволинейныхучастков,

r1 - радиуснейтральноговолокна деформацииформула (6) n,k - числопрямолинейныхи криволинейныхучастков.

ОборудованиеДля выполненияоперации гибкииспользуюткривошипныепрессы. В условияхмассовогопроизводстваиспользуютспециализированныепрессы, а такжеспециальныегибочные прессы- универсально-гибочныеавтоматы. Этиавтоматы увеличиваютпроизводительностьв десятки раз.

Оснасткойдля гибки являетсяштамп. Конструкцияштампа длягибки содержитэлементы, известныепо конструкцииштампа длявырубки-пробивки.

Технологичностьдеталей получаемыхгибкой

1. Радиус гибкипуансона недолжен бытьменее допустимогоминимальногодля данногоматериала.

2. Радиус матрицыне менее трехтолщин.

3. Длина отгибаемойчасти полочкидолжна бытьне менее двухтолщин (рис.19а),если отгибаемаячасть корочерекомендуемойвеличины, тоее изготовляютболее длинной,а затем обрезаютпо высоте.

4. Расстояниеот края отверстиядо линии сопряженияполочки с радаусомдолжано бытьне менее двухтолщин (рис.19а).При меньшемрасстояниипробивку отверстияделают послегибки илипредусматриваютна перегибеотверстие(рис.19а) дляпредупреждения

искаженияранее полученногоотверстия.

5. При одновременнойдвуугловой(четырехугловой)гибке длиналинии гибкипротивоположныхполочек недолжна резкоотличаться,так как поддействием силтрения можетизменятьсявысота полочки.

6. Угол междулиниями гибкии контура доменбыть равен 90˚для предупреждениядеформацииполочек поддействием силтрения (рис.19в).

7. Простановкаразмеров идопусков начертеже детали:наиболее технологичныдетали у которыхкоординатыцентров отверстийзаданы от краяполочки (рис.), в этом случаепробивку отверстийсовмещают свырубкой заготовки,при другойсхеме простановкиразмеровотверстияпробивают вотдельномштампе послегибки для обеспечениязаданной точности;допуски налинейные размерызадают симметричные.

Вытяжка.Вытяжкой называютпроцесс превращенияплоского заготовкив полое изделие,или - процесспревращенияполой заготовкив полое изделиеменьшего диаметраи большей высоты.Различаютвытяжку сутонениемстенок и безутонения стенок,а также комбинированнуювытяжку.

При обычнойвытяжке толщинастенок деталигложет бытьбольше исходноготолщины заготовки.При вытяжкес утонениемтолщина стенокполучаемойдетали меньшетолщины стенокзаготовки. Приобычной вытяжкеосновная деформацияпроисходитза счет значительногоизменениядиаметра заготовки,при вытяжкес утонением- за счет

изменениятолщины заготовки.При комбинированнойвытяжке происходитдеформированиезаготовки иза счет изменениядиаметра и засчет уменьшениятолщины заготовкиодновременно.

В зависимостиот температурыштампуемогометалла различаютхолодную вытяжкуи вытяжку сподогревом.Под термином"вытяжка" подразумеваютхолодную вытяжкубез утонения.В процессевытяжки получаютдетали круглогои других (произвольных)поперечныхсечений: квадрат,прямоугольник,овал и др.

Рассмотримпроцесс вытяжкина примереизготовлениякруглой детали(рис.20). В этомслучае круглаязаготовкавтягиваетсяв зазор Z междуматрицей ипуансоном поддействием силыР; при этом диаметрзаготовкиуменьшаетсяи высота изделияувеличиваетсяза счет сжатиязаготовки вокружном направлениии растяженияв радиальномнаправлении;дно растягиваетсяв окружной ирадиальномнаправлениях.При некоторыхусловиях поддействиемсжимающихнапряженийтеряется устойчивостьфланца-кольцевойчасти заготовки.Это приводитк образованиюгофров, препятствующихвтягиваниюзаготовки взазор и приводящихк разрыву заготовки- браку. Дляпредупрежденияобразованиягофров вводятприжим (рис.20а), прижим осуществляютс давлениемq = (0,1-0,3 кгс/мм2) 0,01-0,03 Мн/м2.

Процессдеформированияпри вытяжкехарактеризуетотношениесреднего радиусадеуали к радиусузаготовки -коэффициентвытяжки; предельнаявеличина коэффициентавытяжки

m=r/R3=0,5-0,7 (10)

при этомотношениевысоты полученнойдетали к диаметруH/d

Если необходимабольшая высотадетали полученноеполое изделиеподвергаютпоследующейвытяжке: второй,третьей и т.д.При этом предельнаясуммарнаявеличина коэффициентавытяжки можетдостигать m =0,25, а отношениевысоты деталик диаметру до

8-10. Необходимостьприжима. Прижимна первой операциинужен, если

(S/D3)*100

прижим напоследующихоперацияхнужен, если

(S/dn-1)*100

Усилие прижимаопределяютпо формуле

Pnp=q*Fnp (13)

где q - давлениеприжима , Fnp - площадьприжима .

Втягиваниематериала вматрицу возможнолишь наличииопределенныхрадиусов напуансоне илиматрице, таккак при радиусахравных нулюпроцесс вытяжкипереходит впроцесс вырубки.При вытяжкерекомендуютназначать:

радиус матрицы: rm=(4-8)S (14)

радиус пуансона:rn=(0,7-0,8)rm

Для уменьшениясил трения привытяжке заготовкисмазываютсмазками,назначаемымив зависимостиот марки металлазаготовки.

Усилие вытяжкиопределяютпо формуле(наибольшее)

Pв=бв*п*d (15)

Общее усилиеопределяютс учетом прижима

P=pв+pnp (16)

При вытяжкеодновременноможно формоватьна дне небольшиерельефныевпадины и выступы,деталь можетбыть без фланцаи с фланцем.

Особенностиформы

При вытяжкевследствиеанизотропииматериалаоткрытый торецдетали получаетсяпо высоте неодинаковым, а наружныйдиаметр фланцане круглым .Поэтому необходимприпуск дляобрезки. Толщинадетали по высотетакже не одинаковау верхнеготорца от 1 до1,3 толщины у дна- 0,85So , толщина днауменьшаетсядо 0,95So (рис.21)

Размерызаготовкиопределяютиз условияравенстваповерхностизаготовкиповерхностидетали с учетомприпуска наобрезку; длякруглой детали:

Fзаг=FДЕТ+F;D3=1,13(Fзаг)1/2 (17)

Зазор междуматрицей ипуансономпринимаетсяравным (1-1,3)So взависимостиот коэффициентавытяжки.

Штампы длявытяжки имеютте же, что и привырубке - пробивки,основные элементы.

Вытяжка сподогревом.При обычнойвытяжке за одинпереход получаютвысоту (0,6-0,7)d. Привытяжке с подогревомможно за одинпереход получитьвысоту, равную(1,3-2,3)d. Способ используетсядля вытяжкизаготовокглавным образомиз цветныхсплавов (алюминиевых,магниевых,титановых).Сущность процессазаключаетсяв том, что материалв очаге деформациинагревается(рис.22) и тем самымуменьшаетсяего пределтекучести ав зоне сформировавшейсячасти деталиметалл охлаждаетсядля увеличениямеханическиххарактеристик.

Температуранагрева в очагедеформациидолжна бытьвыше температурырекристаллизациис тем, чтобыматериал неполучал упрочнения.Вытяжка делаетсяна

гидропрессахили на тихоходных(12-20ход/мин) механическихпрессах.

Вытяжка сутонением.Вытяжка с уточнениеотличаетсяот рассмотреннойвыше вытяжкитем, что приэтом процессеуменьшаетсятолщина стенкиполого изделия,а диаметр остаетсяпочти неизменным,высота детализначительноувеличивается.Зазор междуматрицей ипуансоном вэтом случаеменьше толщинызаготовки(рис.23).

Сущностьпроцесса. Усилиеот пуансонапередаетсядонышку, приэтом начинаетуменьшатьсятолщина стенкиза счет нормальныхсил возникающихсо стороныконическойчасти матрицыи пуансона,тангенциальныхсжимающих сили еще сил тренияна матрице ипуансоне.

Важно отметить,что сила тренияна пуансоненаправленавниз и способствуетразгрузкеопасного сечения,так как материалв очаге деформациипод действиемсдвигающихнапряженийчастично придвижении пуансонавытесняетсявверх относительнодвижения пуансона(двигающегосявниз).

Для получениябольшей степенидеформации(U=(Fo-F)/Fo) вытяжку ведутчерез две илитри матрицы.Для вытяжкис утонениемприменяют вседеформируемыематериалы.

Вытяжка сутонение нашлаширокое применениев промышленности,особенно вприборостроениидля изготовлениязаготовоксильфонов -упругих чувствительныхэлементовсистемы автоматики.

Вытяжка сутонением посравнениемс обычной вытяжкойимеет следующиепреимущества:

1.Не требуетприменениясложных штампови прессов.

2.Число вытяжныхопераций можетбыть меньшедля получениязаданной высотыпо сравнениемс обычной вытяжкой.

3.Качествометалла в вытянутойстенке лучше.

Особенностьдеталей заключаетсяв том, что толщинадонца в (5-10) разтолщины стенок.

Точностьпри вытяжкенужно рассматриватьдля каждогопараметраотдельно:

а) Точностьпо диаметру,

б) Точностьпо толщинестенок,

в) Точностьпо высоте.

Эти параметрыв значительнойстепени определяютсястепенью точностиинструмента.С учетом всехфакторов достигаемаяпри вытяжкеточность подиаметру можетсоответствовать6-9 квалитету;по толщине -6-11 квалитету;по высоте - ниже16 квалитета.

Качествонаружной поверхностизависит откачества поверхностиматрицы: внутренней- определяетсячастотой поверхностиисходногоматериала ипуансона;шероховатостьюпо наружнойповерхности- Ra=0,63-0,16 мкм.

Комбинированнаявытяжка.При комбинированнойвытяжке за одинпереход существенноуменьшаетсядиаметр заготовкии толщина (рис.24).Так как приобычной вытяжкезначительнаяразнотолщинностьстенки по высоте(до 0,85S у дна и до1,3S у верхнеготорца), то вначальныймомент происходиттолько обычнаявытяжка и вытяжкас уточнением.При комбинированнойвытяжке создаетсяблагоприятнаясхема напряженногосостояния, прикоторой обычнаявытяжка разгружаетнаиболее нагруженноесечение вытяжкис уточнением.Это позволяетс получениемвысоких качественныхпоказателейувеличитьпроизводительностьв 2-3 раза.

При комбинированнойвытяжке получаютзаготовки 6-9квалитета,точности подиаметру , 6-11квалитетаточности потолщине стенки,шероховатость- Ra=0,63-0,16 мкм.

Технологичностьдеталей полученныхвытяжкой.

1.Радиус рабочейкромки матрицыrm=(4-8)S, пуансона

rn=0,7rm. Сопряжениедна со стенкойбез радиусаможно получитьпутем калибровкиили при штамповкевесьма толстыхзаготовок сD3/S>20 , m>0,7.

2.В первуюочередь операциювытяжки можнополучить отношениевысоты детали(H) к диаметру(d) не более H/d

Наиболееэкономичноизготовлятьболее высокиедетали с большейточностью илучшим качествомповерхностикомбинированнойвытяжкой, прикоторой за однуоперацию можнополучить взависимостиот принятыхстепеней деформацииотносительнуювысоту деталидо 1,5-2,5.

3. Избегатьглубоких вытяжекс широким фланцем(Dф>3d при h>2d) , требующихбольшого количестваопераций.

4.Конфигурациядеталей должнабыть простой:дно - плоскоеили слегкавыпуклое внаружную сторону,фланец - плоский,боковые поверхностицилиндрические,конические;Вместо коническихс малым угломконусностипредпочтительнеецилиндрическиеповерхности.

5.Размерыдеталей следуетпроставлятьтак : высоту-отдна детали,радиусы закруглениймежду дном истенкой - повнутреннейповерхности,радиус закруглениямежду фланцеми стенкой - понаружной поверхности,размеры выступовпо высоте лучшепроставлятьмежду дном иступенью снаружи.

6.Допуски надиаметры выпуклыхдеталей следуетустанавливатьне выше 12-13 квалитетаточности.

7.Точностьпоперечногосечения деталейпри комбинированнойвытяжке соответствует6-9 квалитетуточности, большаяточность относитсяк деталям, полученнымс большой степеньюдеформациипо диаметру.

8.Шероховатостьповерхностидеталей полученныхкомбинированнойвытяжкой ивытяжкой сутонениемсоответствуетRa=1,25-0,16 мкм; при обычнойвытяжке шероховатостьна 1-2 интервалапараметрашероховатостиниже исходной.

Формовка.

Формовка- процесс измененияформы заготовкиза счет местныхдеформаций.К формрвкеотносятсяоперации:

1.рельефнаяформовка,

2.отбортовкаотверстий,

3. закаткаборта,

4. раздача,

5. обжим,

6. правка.

Рельефнаяформовка -операция, котораяобеспечиваетполучение назаготовкахребер жесткостиразличной формы(рис.25). При рельефнойформовке листовогоматериаладеформированиепроисходитза счет двухосногорастяжения(растяженияв плоскостилиста), при этомматериал значительноутоняется(50%).

Допустимаястепень деформацииопределяетсяпо формуле:

E=(l-lo)/l0

где lo и l -длинаэлемента дои после деформацииоперации, δ -относительноеудлинениематериала прирастяжении.

Отбортовка. Различаютотбортовкуотверстий иотбортовкунаружногоконтура.

Отбортовкаотверствий- процесс формоизменениялистовой заготовки,при которому отверстияполучают борт(рис.26).

При деформированиинаблюдаетсярастяжениев тангенциальном(окружном)направлениии уменьшениетолщины материала.Степень деформацииопределяетсякоэффициентомотборки:

Kот=d/D

При (S/D)*100=2 , Kот=0,75при сверленииотверстия иKот=0,8 при пробивке.

Допустимаястепень деформациив значительнойстепени зависитот:

1) качестваповерхностиотверствия,

2)относительнойтолщины материала,

3) материалаи его состояния,

4)формы рабочейчасти пуасона.

Чем меньшетрещин на поверхностиотверствия,чем меньше Kот.

У сверленныхотверствийKот меньше, чемпробитных. Упробитнойдетали Kотзначительноизменяетсяв зависимостиот положенияблестящегопояска относительноматрицы. Еслиблестящийпоясок будетв зоне наибольшихдеформаций,то Kот меньше,чем при положениишероховатойчасти в зоненаибольшихдеформаций.

Высота бортаопределяетсякак и при гибке(приближенно).Это возможноблагодаря тому,что материалутоняется.Наибольшаятолщина у краяборта определяетсявыражением(на основепостоянстваобъема)

S1=So*(Kот)1/2 (20)

Разновидностиотбортовки:отбортовкас утонением.

Отбортовкас утонениемвыполняетсядля полученияболее высокихбуртов. Приотбортовкес утонениемодновременнос образованиембурта толщинастенки уменьшается.

Отбортовканаружногоконтура- это в сущностипроцесс неглубокойвытяжки. К этомупроцессу относятсявсе характерныеособенностивытяжки: напряженноесостояние,деформациии возможностьгофрообразования.

Раздача- представляетсобой процессувеличенияпериметрапоперечногосечения трубчатойисходной заготовки(рис.27).

Наименьшаятолщина стенкипрближенноопределяетсявыражением

S1=So*(d/d1) (21)

СоотношениеKр=d/d0 называюткоэффициентомраздачи, которыйможет достигатьвеличины 1,6 приS/d=0,15 и угле а=20 грд.(рис.27).

Обжим- процесс уменьшенияпериметрапоперечногосечения краевойчасти полойзаготовки(рис.28).

При обжимев заготовкевозникаюттангенциальныесжимающиенапряжения,в результатечего уменьшаетсяпериметр иуменьшаетсятолщина заготовки.Увеличениетолщины заготовкиу края можноопределитьиз выражения,полученногона основе условияпостоянстваобъема:

S

об=So√(D/d) (22)

В процессеобжима вертикальнаячасть деталиимеет сжимающиенапряжения,под действиемкоторых онаможет получитьпотерю устойчивости.Для предупрежденияпотери устойчивостии увеличениякоэффициентаобжима

Kоб=D/d (23)

применяютподпор наружный,внутреннийи одновременнооба.

Коэффициентобжима длямягкой стали:

без подпора	подпор наружный	подпорвнутреннийи наружный
0,7-0,75	0,55-0,6	0,3-0,35

Правкойназываютоперацию, прикоторой происходитувеличениеточности формыдетали.

При операцияхотрезки иливырубки, гибкии пробивкиматериал вочаге деформациии вблизи негонаходится поддействиемизгибающегомомента. Этотизгибающиймомент нарушаетплоскостностьполученныхдеталей, засчет удлиненияволокон наодной и укорочениеволокон надругой сторонахдетали. Операцияправки заключаетсяв том, сделатьвсе волокнаодинаковойдлины по толщинеметалла (кромезон гибки вгнутых деталях.Достигаетсяэто на штампах(рис.29). Штампыдля правкимогут иметь:

плоские(гладкие) плиты,

точечныеплиты,

вафельныеплиты.

Шаг междувыступамиточечных ивафельных плитдолжен бытьравен: t=(0,5-0,9)S, давлениеправки от 50 до300 мн/м2 (от 5 до 30кГ/мм2). Плитыдолжны бытьмассивнымис тем, чтобыпри правке онине прогибались.

Комбинированнаяштамповка.

Для полученияпроизводительноститруда (в 3-10 раз),уменьшенияколичестваштампов и прессовв месте штамповкипо отдельнымоперациямприменяюткомбинированнуюштамповку.Комбинированнаяштамповказаключаетсяв одновременномвыполнениинесколькихопераций водном штампе.Существуеттри способакомбинированияопераций холоднойштамповки:последовательный,совмещенныйи последовательно-совмещенный(рис.30).

Отличие этихвариантовсостоит впоследовательностии месте выполненияопераций. Припоследовательномспособе всеоперации выполняютсяодновременнов последовательномштампе на разныхпозициях, причемчисло переходовсоответствуетчислу позиций.При совмещенномспособе всеоперации выполняютсяодновременно в одной и тойже позицииштампа совмещенногодействия. Припоследовательно-совмещенномспособе дляодновременноговыполнениявсех операцийтребуетсяпозиций в инструментеменьше, чемопераций. Этотспособ представляеткомбинациюиз первых двух.

Для выполнениятехнологическихпроцессовиспользуетсяматериал в видеполосы илиленты. Использованиеполосовогоили ленточногоматериалапозволяет взначительноймере механизироватьи автоматизироватьпроцесс штамповки.Ширина полосыпри наличиивытяжки вкомбинированнойштамповкепринимаетсянесколькобольше, чем этонеобходимодля получениядетали с тойцелью, чтобыможно былоиметь перемычкимежду отдельнымиоперациямидля перемещениявсех полуфабрикатовна следующуюпозицию.

При выполненииформоизменяющихопераций вленте (полосе)часто требуетсяспециальнаяподготовкаленты (выполнениепрорезей, вырубкипромежутков)для облегченияпроцессадеформированияматериала.

Выбор способаштамповкиопределяетсярядом факторов:

1.точностьюизготовлениядетали (особеннополучениясоосности),

2.техническойкультуройинструментальногопроизводства,

3.конструкциейдетали и пр.

В зависимостиот сложностии размеровдетали комбинированнаяштамповка можетбыть одноряднаяи многорядная.

Точностькомбинированнойштамповкиопределяетсяточностьюотдельныхэлементовконтура деталии точностьювзаимногорасположенияэтих элементов.Точность отдельныхконтуров деталиопределяетсяточностьюиспользуемогоспособа. Точностьвзаимногорасположенияотдельныхэлементовконтура определяетсяспособомкомбинированнойштамповки: присовмещеннойштамповке -точностьювзаимногорасположенияпуансонов иматриц; припоследовательной- точностьювзаимногорасположенияпуансонов иматриц и точностьюоринтеровки(базирования)полуфабриката(заготовок) накаждом переходе,обычно онасоответствует12-14 квалитету.

Штамповкав условияхмелко серийногопроизводства.

При мелкосерийномпроизводствеизготовляютот 3-5 до 20-10000 штукдеталей.

Использованиев мелкосерийномпроизводствештампов серийногопроизводства,стоящих до200-300 руб., экономическиневыгодно иувеличиваетсрок изготовленияновых деталей(штамп серийногопроизводстваизготовляюториентировочноодин месяц).

Для быстрогоосвоения новыхизделий (опытныхобразцов) сминимальнымипроизводственнымизатратами вусловияхмелкосерийногопроизводстваприменяют дваспособа: штамповкуна упрощенныхштампах и науниверсальныхштампах.

К штамповкена упрощенныхштампах относятштамповку: а)на пинцетныхштампах, б) налитых штампах,в) на штампахс использованиемполиуретана,взрывчатыхвеществ, импульсногомагнитногополя, взрывагазовых смесей,электрогидравлическогоэффекта и др.

Пинцетные(листовые) штампы(рис.31) используюткак для индивидуальной,так и групповойштамповкидеталей. Ихприменяют длявырубки - пробивки,иногда длягибки, отбортовки,рельефнойформовки.

Литые штампыизготовляютиз алюминиевоцинковыхсплавов и используютдля гибочных,вытяжных, формовочныхработ. Такиештампы допускаютмногократноевосстановление.Рекомендуютих армироватьстальнымивставками внаиболее изнашиваемыхместах.

Универсальныештампы требуютпервоначальнобольших затратна изготовление,чем такого женазначенияштампы серийногопроизводства;однако онибыстро окупаются,так как используютсядля штамповкибольшой номенклатурыдеталей. Поконструктивномуоформлениюони подобныштампам серийногопроизводства,однако, имеютнекотороеотличие.

Универсальныештампы используютдля двух видовштамповки:1)поэлементнойи 2)групповойштамповке.

Сущностьметода поэлементнойштамповкизаключаетсяв том, что контурдетали, разделенныйна простейшиеэлементы (прямые,кривые, окружностии др.) образуетсяпоследовательнойштамповкойпри помощинабора универсальныхштампов, установленныхна прессах.Обязательнымусловием эффективногоиспользованияштамповкиявляется нормализацияэлементомгеометрическихформ штампуемыхдеталей.

Последовательностьизготовлениядетали показанана рис.32.

Порядокопераций должентак назначаться,чтобы последующиеоперации невызывали измененияположения ужеизготовленногоэлемента контураотносительнобазы.

Точностьвзаимногорасположенияэлементовконтура деталипри последовательнойштамповкесоответствует12-14 квалитету.

Сущностьгрупповойштамповкисостоит в том,что, сгруппированныепо технологическимпризнакамдетали (вытяжки,пробивки, ит.д.) обрабатываютсяна групповыхштампах, которыепредставляютсобой штампысостоящие издвух основныхчастей, блокаи комплектабыстросменныхналадок. Блок,включающийплиты, направляющиеэлементы иэлементы крепленияштампа и зажиманаладок, закрепляетсяпостоянно напрессе. Быстросменныеналадки, выполняющиефункции ориентировкизаготовки иформированиядетали (вырубки,гибки, вытяжкии т.д.) можно быстро(за несколькоминут) заменятьи таким образомпереналаживатьштамп на выполнениедругой операции.

4.2. Основныеоперации обработкидавлением

Операцииобработкидавлениемклассифицируютв зависимостиот используемогоинструмента,оборудования,температурыобрабатываемогометалла и другихпризнаков. Взависимостиот применяемогоинструмента,деформирующегометалл, различают:

1) штамповуюобработку,

2) бесштамповуюобработку.

При штамповойобработке намашине используютспециальныйинструмент- штамп (отсюдаи происходитназвание). Спомощью штампаможно получатьизделия одинаковыхразмеров. Прибесштамповойобработке намашине используютуниверсальныйдеформирующийинструмент,позволяющийполучать различныеразмеры изделийодинаковойформы (круглый,квадратный,прямоугольныйпруток, лист,ленту). К операциямштамповойобработкиотносят:

1) операциихолодной листовойштамповки,

2) операциихолодной объемнойштамповки,

3) операциигорячей (листовойи объемной)штамповки. Приоперацияхлистовой штамповкиисходная заготовкаиз листовогометалла и впроцессепластическогодеформированияее толщинане меняетсяили изменяетсянезначительно.При операцияхобъемной штамповкиразмеры исходнойзаготовкизн*читальноизменяютсяпо трем направлениям.Основнымиоперациямибесштамповойобработкиявляются:

1) прокатка,

2) волочение.Операции холоднойлистовой штамповкиделятся на триосновные группы:

1) разделительные,

2) формообразующие,

3) комбинированные.

К разделительнымоперациямлистовой штамповкиотносят: отрезку,разрезку, обрезку,вырезку, надрезку,просечку, вырубку,пробивку,зачистку икалибровкуи др.

При разделительныхоперацияхпроисходитотделениеполное (отрезка,разрезка, обрезка,вырезка, вырубка,пробивка, зачистка,калибровка)или частичвое(надрезка, просечка)металла отисходной заготовки.

Результатомэтих операцийявляются илиготовые деталиили заготовки,используемыедля последующейобработки.

К формообразующимоперациямотносят: гибку,вытяжку, отбортовку,обжим, формовкуи др.

При формообразующихоперацияхисходная плоскаязаготовкадеформируетсяв пространственнуюдеталь. Приэтом плоскаязаготовка илилокально (гибка,отбортовка,обжим, формовка)или полностью(вытяжка) деформируется.

К комбинированнымоперациямотносят - различныекомбинацииодновременновыполняемыхв одной илинесколькихпозициях штампаразличныхопераций.

Операциихолодной объемнойштапмповки:выдавливание,высадка, чеканкаи калибровка,накатка резьби зубчатыхколес и др.

4.3. Материалы,применяемыев холоднойштамповке

В холоднойштамповкеприменяютразнообразныекак металлические,так и неметаллическиематериалы.Наиболее широкоприменяютследующиеметаллы и ихсплавы: железо,медь, алюминий,магний, цинк,никель, титан;обрабатываютштамповкойи менее распространенныеметаллы и ихсплавы: молибден,тантал, кобальт,бериллий, цирконий,золото, серебро,платину и др.

Неметаллическиештампуемыематериалыразделяют надве группы. Кпервой группеотносят: бумагу,картон, прессшпин,кожу, фетр, войлок,резину и прорезиненнуюткань, хлопчатобумажныеи шерстяныеткани и другиепрокладочныематериалы. Ковторой группеотносятконструкционные,электроизолйционныеи теплоизоляционныематериалы: 1)слоистые пластмассы- текстолит,гетинакс, стекло-текстолит,асботекстолит,фибра, древеснослоистыепластики и др.,

2) блочныепластмассы- органическоестекло, целлулоид,динилласт,доливинилхлорид,полиэтилен,3) асбестовыеизделия - бумагаасбестовая,картон асбестовый,гидроизол,паронит, асбометалличес-кое армированноеполотно, 4) слюдаи миканиты:слюда (мусковит,флагонит, биотит),миканиты(коллекторный,прокладочный,формовочныйи гибкий).

Номенклатурамарок материалови сортамент(форма и размеры)установленысоответствующимиГостами. Наиболеераспространеннымиявляются различныесортаментычерных иуветныхметаллов в виделистов, лент,полос, круглых,квадратныхи шестигранныхпрутков. В последниегоды созданыновые листовыематериалыстальные иалюминиевыелисты, покрытыецветной пластмассойтолщиной 0,36 мм.

Технологическиесвойства металладля штамповкихарактеризуют:механическиехарактеристики,химическийсостав, структураи величиназерна, анизотропия,точность размеровзаготовок.

Механическиесвойства металлахарактеризуютв основном:а)прочностнымипоказателями-пределомтекучести (бт, пределом прочностибв , б) пластическимипоказателями- относительнымудлинениемд и относительнымсужением. Взависимостиот условийработы назначенияи технологииштамповки кштампуемомуматериалу

предъявляют определенныемеханическиеи технологические

требования.При разделительныхоперацияхметаллы с высокимпределомтекучести даютчистый срез;для формообразующихопераций (гибки,вытяжки) желателеннизкий пределтекучести - этоспособствуетуменьшениюупругой деформациипосле штамповки.Особенно этоважно для операцийгибки, где большойобъем упругодеформи-руемого металла.Вытяжка листовогометалла успешнопротекает прибольшом относительномудлинении(д>28%) и маломотношениипредела текучестик пределу прочности:бт/бв

Химическийсостав сильновлияет намеханическиесвойства материала.Для регламентированиямеханическиххарактеристикК химсоставудля штампуемыхсталей предъявляютжесткие требования.

Структурав большой степенивлияет намеханическиесвойства материала.В сталях структурноесостояниеуглерода (феррит,перлит, цементит)определяетпригодностьк штамповке.Наиболееблагоприятнадля штамповкиструктураферрита илиструктураферрита и зернистогоперлита.

* Величиназерна и однородностьего оказываютбольшое влияниена штампуемость.Неоднородностьзерна вызываетнеравномернуюдеформациюобъема металлаи являетсяпричиной разрывовпри вытяжке.Рекомендуютвеличину зерна0,026-0,057 мкм, при величинезерна менее0,018 мкм сталь хужедеформируется- при вытяжкевозникаюттрещины и гофры,при гибкозначительноепружинение.При разделительныхоперацияхкачество поверхностискола определяетсявеличинойзерна, при вытяжкеи гибко ухудшениешероховатоститем больше,чем большевеличина зерна.

Анизотропияувеличиваетколичествоопераций привытяжке .пригибко увеличиваетминимальнуювеличину радиусагибки, при вырубке- пробивке уменьшаетточность размеров.

Точностьразмеров заготовкиоказываетвлияние наточность изготовлениядеталей.

4.4. Холоднаялистовая штамповка

Виды заготовок.Для листовойштамповкииспользуютзаготовки ввиде листа,полосы, лентыили профилейразличногопоперечногосечения: труба,уголок, двутаври т.д.

Раскройматериала.Раскрой материала- это способрасположениядеталей (заготовок)в ленте, полосеили на листес целью рациональногоиспользованияисходногоматериала.

Раскройполосы (ленты).В зависимостиот требованийпо точностиразличают тритипа раскроя:а) с отходамиперемычками,б) с частичнымиотходами, в)без отходов.

Раскрой сотходами (рис.7a)применяют дляизготовлениядеталей повышеннойточности (8-13квалитет), атакже для деталейсложной конфигурации,раскрой с частичнымиотходами (рис.7б)и без отходов(рис.7в) применяютдля простыхпо форме деталейнизкой точности.Перемычки междудеталями икраем определяютпо таблицамв зависимостиот толщины иконфигурациидетали.Применяют поуказаннымсхемам однорядныйи многорядныйраскрой. Нужнуюширину полосы(ленты) получаютпутем резкилиста (рулона)на полосы (ленты).

Раскройлиста (ленты).При раскроелиста нужностремитьсяк получениюцелого числаполос, длинакоторых равнашагу подачи.Предпочтительнымявляется продольныйраскрой (рис.8а)увеличивающийпроизводительностьтруда за счетменьшего количествазаправок полосв штамп. Дляуменьшенияотхода по некратностидлины полосыприменяютпоперечныйи комбинированныйраскрой листа(рис.8б,в). Прираскрое лентыследует предусматриватьу краев припуск2-3 мм для удалениясмятых притранспортировкеторцов.

Рациональнымсчитаетсяраскрой, длякоторого получаютнаибольшийкоэффициентиспользованияматериала

N=(n*Fд)/B*A

где n - числодеталей в полосеили ленте,

Fд - площадьдетали, мм²,B,A - ширина и длинаполосы, лентыили листа, мм.

Разделительныеоперации

Общие сведения.

Различаютразделительныеоперации: 1) созначительнойшириной отделяемогометалла (болеедвух толщин)- резка, вырубка,пробивка,вырезка, надрезкаи др., и 2) операциис небольшойшириной отделяемогометалла (менее0,5 толщина - зачистка,калибровка.Механизмыразделенияв этих случаяхразличны.

Первая группаопераций применяетсядля разделениялистов и лентс целью получениядеталей илизаготовок дляпоследующейштамповки.Вторая группаопераций - сцелью отделки- повышениякачества деталей

Резка.Механизм разделенияопераций резки,вырубки, пробивкии др. одинаков.Процесс резания- деформированиязаготовкипротекает втри этапа:

1) упругаяи начало пластическойдеформации,

2) пластическаядеформация,сопровождающаясяпластическимврезанием ножейв материалзаготовки,

3) разделениеметалла, происходящеепосле исчерпанияпластическойдеформациипутем скола.

При упругойдеформации(1 этап) происходитупругое сжатиеи изгиб, свободныеконцы заготовкипри этом поворачиваютсяна некоторыйугол. При пластическойдеформации(2 этап) врезаютсяножи в разделяемыйметалл, качествоповерхностиразделенияпри этом зависитв значительноймере от качествазадней поверхностиножей. Послеисчерпанияпластическойдеформацииметалла наступаетсдвиг (скол)металла (3 период).У режущих кромокножей образуютсятрещины сколаметалла. Этитрещины располагаютсяпод некоторымуглом к направлениюдвижения ножей.Для качественногосреза они должнывстретиться.

Следовательно,для обеспечениякачественногосреза междуножами долженбыть определенныйзазор Z Опытныеданные показывают,что величиназазора должнабыть в пределахZ = (0,05-0,20)S (S - толщинаметалла).

Шероховатостьповерхностисреза соответствуетRa = 2,5-0,32 мкм, шероховатостьповерхностискола - Rz = 16,0-20,0 мкм(рис.9д).

рис. 9

Напряженияи деформациив плоскостилиста распространяютсявдоль линиирезки по обестороны примернона полосе ширинойоколо однойтолщины металла(рис.10).

Из этих данныхследует, чтопри ширинеотрезаемойполосы илиленты равнойили менее двухтолщин поперечноесечение будетзначительноискажено.

Под действиемсилы резаниявозникаетопрокидывающиймомент, поворачивающийлист. Для предотвращенияповорота листаприменяютприжим.

Основныетехнологическиепараметры кромезазора, точностии шероховатостиповерхности- усилие и работарезки; ониопределяютсяпо формулам:

p=бв*s*L н/(кгс) (2)

A=(p*s*a)/1000 нм(кгс) (3)

где бв - пределпрочностиразрезаемогометалла н/м2(кгс/мм2),

S - толщинаметалла (мм), L- периметр резки(мм), a - коэффициент,равный 0,5-0,6.

Усилие иработа необходимыдля подбораоборудования(ножниц).

Для резкилистовогометалла применяютразличные типыножниц: 1) ножницыс параллельнымипрямыми ножами,2) ножницы снаклоннымипрямыми ножами,3) ножницы смногодисковыминожами, 4) ножницыс парнодисковыминаклоннопоставленныминожами и др.(рис.9а-г), а такжештампы.

Ножницы спараллельными,наклоннымии многодисковыминожами применяютдля прямолинейнойрезки; ножницыс парнодисковыминаклонныминожами - длякриволинейнойрезки и вырезкипо замкнутомуконтуру. Ножницыс параллельнымии наклонныминожами применяютдля резки листов,ножницы смногодисковыминожами - длярезки лент. Длявыбора ножницусилие рассчитываютпо формулам:

а) для ножницс параллельныминожами - по формуле(2)

б) для ножницс наклонныминожами

P=(1/2)*(бв*S2)/tgL (4)

в) для многодисковыхножниц

*

P=0,4*m*(бв*S2)/tga

где бв - пределпрочностиматериала,н/м2(кгс/мм2),

S - толщинаматериала, мм,L - угол наклонаножей, град, α(альфа) -уголзахвата материаладисками, град,м - число парножей.

Точностьрезки по ширинезависит оттолщины и шириныотрезаемойзаготовки;более высокаяточность резкина штампах,затем на многодисковыхножницах, затемна параллельныхножницах инаиболее низкая- на ножницахс наклонныминожами. Точностьрезки на ножницахопределяетсяпо справочнымтаблицам взависимостиот ширины итолщины разрезаемогометалла. Ориентировочноона оценивается12-14 калитетомточности.

Технологическиетребования(технологичность).1) Ширина отделяемойчасти металладолжна бытьили равна двумтолщинам материала.

2) Точностьрезки по ширине- 12-14 квалитет. Онауточняетсяпо справочникув зависимостиот применяемогооборудованияи толщины материала.

3) Шероховатостьповерхностисреза по толщиненеоднородна- от Rz = 160-20 мкм в зонескола до (Ra = 2,5-0,32 мкмв зоне среза.Вырубкаи пробивка.При вырубкеи пробивкепроисходитотделениеметалла позамкнутомуконтуру; привырубке отделеннаячасть - являетсядеталью, припробивке - отходом.Схема процессапоказана нарис.11

Механизмразделениясо всеми егоособенностямине отличаютсяничем от механизмаразделенияпри резке. Напряженияпластическогодеформированияраспространяютсяна величинуравную (0,6-0,7) толщиныметалла (рис.10),как и при резке.

В отличиеот резки изгибающиймомент привырубке - пробивкеприложен позамкнутомуконтуру к заготовке,находящейсявнутри и внеконтура резки,что приводиттакже к изгибувырубаемойи пробиваемойзаготовки -детали. Приравномерномсопротивленииизгибу, чтодостигаетсясоответствующимрасстояниемот контурарезки до краязаготовки(перемычке),получают нормальноекачество поверхностиразделения.При малой перемычкеча6ть металлавтягиваетсяв зазор междурежущими кромкамии в этом случае,как и при большомзазоре, получаютзаусенцы. Поддействиемизгибающегомомента обечасти заготовкиполучают остаточныйпрогиб, дляполученияплоской деталинеобходимадополнительнаяоперация плоскостнойправки. Величиназазора здесьтакже влияетна качестворазделения.При нормальномзазоре Z = (0,05-0,20)S получаютнаилучшеекачество поверхностиразделения- в зоне срезапараметршероховатостиRa = 2,5-0,32 мкм, в зонескола параметршероховатостиRz= 80-20 мкм, при увеличенномзазоре шероховатостьповерхностиразделениятакая же каки при нормальномзазоре, и кромеэтого возникаетзаусенец; приуменьшенномзазоре поверхностискола не могутсоединитьсяи поэтому параметршероховатостиниже Rz =320 мим взоне двойногоскола - среза(рис.12). Точностьразмеров привырубке - пробивкезависит оттолщины материала,формы и размеровзаготовки.

Точностькруглого контуранаходится впределах 11-14квалитета. Дляконкретныхусловий уточняетсяпо справочнику.Так как заготовкав процессевырубки-пробивкипрогибается,то применениеприжима заготовкиувеличиваетточность размеров.

Усилие иработа, необходимыедля выбораоборудованияопределяютпо формулам(2) и (3).

Для выполненияоперацийвырубки-пробивкииспользуютмеханические- кривошипныепрессы. Прессымогут бытьоснащены устройствамидля автоматическойподачи лентыили полосы,автоматическимиустройствамивыталкиваниядетали из верхнейи нижней частиштампа, дляудаления отходови деталей поддействием силвеса изготовляютпрессы с наклоняемойстаниной.

Основнойинструментдля вырубкии пробивки -штамп, которыйустанавливаетсяна пресс. Размерыштампа должнывписыватьсяв рабочеепространствопресса - размерыстола прессаи быть не болеенаименьшегорасстоянияот ползунапресса до стола.Типоваяконструкцияштампадля серийногои массовогопроизводствадеталей безприжима изображенана рис. 13 Любойштамп состоитиз следующихосновных деталей:1 - формообразующихдеталей - пуансона(1), матрицы (2), П -деталей ориентирующихзаготовкуотносительнорабочих деталей

- направляющих(3) или фиксатора,

Ш - деталейориентирующихрабочие деталидруг относительнодруга- направляющихколонок (4) инаправляющихвтулок (5),

1У - деталей,снимающих отходили заготовкус пуансона -съемника (6),

У - корпусныхдеталей штампа- верхней плиты(7), нижней плиты

(8),

У1 - деталей,обеспечивающихкреплениештампа к прессу- хвостовика(9), прижимныхпланок, прокладки,болтов с гайками,УП - крепежныхдеталей длякрепления всехдеталей в штампе-винтов,

штифтов,болтов и др.

Технологичностьдеталей, получаемыхвырубкой ипробивкойопределяетсяпрочностьюрабочих частейштампа и технологическимпроцессомштамповки.

1. Плоскиедетали должныиметь простуюконфигурацию,острые углы,узкие прорезии выступы снижаютстойкостьштампов и усложняютих изготовление.

2. При применениицельных матриц,вырубка сперемычками,пробивкевыполнятьплавное сопряжениепересекающихсяэлементовконтура детали(рис.14a). Минимальныерадиусы сопряженияуглов: при α>90° R=(0,25-0,35)S , при a

3. При составныхматрицах и прибезотходнойштамповкепересекающиесяэлементы контуране сопрягают.

4. Минимальныеразмеры отверстий,пробиваемыев штампах нормальнойконструкции:круглых d=(1-1.5)S ,квадратныхa = (0,9-1,4)S , прямоугольныхb = (0,7-1,2)S , овальныхc = (0,6-1,1)S для сталейв зависимостиот прочности( бв = 50-70 кгс/мм2) (рис.14б).

5. Для пробивкиотверстийдиаметром до1/3S , применяютспециальныештампы.

6. Минимальныерасстояниямежду раздельнопробиваемымиотверстиямикруглой ипрямоугольнойформы a1>(1-1,2)S (рис.14в).

7. Минимальноерасстояниемежду пробиваемымотверстиеми ранее полученнымконтуром деталиa2>(0,7-0,9)S (рис.14в).

8. Минимальноерасстояниемежду одновременнопробиваемымиотверстиямиравно двум-тремтолщинам металла.*

9. Точностьразмеров определяетсяв зависимостиот толщиныштампуемогометалла иконфигурациидетали, длякруглых контуровона находитсяв пределах11-14 квалитета.

10. Шероховатостьповерхностисреза по толщиненеоднородна:в зоне срезаRа = 2,5-0,32 мкм, в зонескола - Rz=80-20 мкм.Технологическиймаршрут вырубки*пробивки:

а) вырубка- укладка полосыв штамп и установкаее до упора,вырубка детали,удаление деталииз штампа (иподача полосына шаг),

- галтовка(для снятиязаусенцев),

- рассортировкадеталей и абразивов,

- контроль,

б) пробивка- укладка заготовкив штамп,

- пробивкадетали,

-удалениедетали из штампа,

- контроль.

Чистоваявырубка и пробивка

Чистовуювырубку и пробивкуприменяют дляисключениянедостатковвырубки-пробивки:полученияперпендикулярностиповерхностисреза плоскостидетали, устраненияпрогиба, полученияшероховатостиповерхностис параметромRa = 2,5-0,32 мкм и точности6-9 квали-

тета.

Зачистка

Зачисткаи калибровкаприменяютсядля тех же целей,что и чистоваявырубка и пробивка,т.е. достиженияперпендикулярностиповерхностисреза плоскостилиста, шероховатостиRа = 2,5-0,32 мкм, точности8-9 квалитета.Зачистка(калибровка)производитсяна ранее полученныхвырубкой (пробивкой)заготовках.В этом случаепосле правкис обрабатываемойповерхностиснимают небольшойслой материала- припуск.

Зачисткавыполняетсяпо наружномуили внутреннемуконтуру заготовки.Минимальнаявеличина припускана зачисткуравна зазорумежду пуансономи матрицей привырубке илипробивке (рис.15).Зачисткуприменяют длядеталей с периметромдо 300 мм и толщинойдо 10 мм. Зачисткавыполняетсяза один проходдля деталейтолщиной менее5 мм с плавнымочертаниемнаружногоконтура. Многократнуюзачистку применяютдля деталейтолщиной более5 мм и для деталейсо сложнойконфигурациейнаружногоконтура независимоот толщины.Качество зачисткизависит отвеличины припускаи распределенияего по периметру,а при многократнойзачистке отраспределенияпо переходам.

Применяюттакже зачисткуобжатиемв матрице сзаваленнымикромками, припускв этом случаесоставляет0,04-0,06 мм.

Формообразующиеоперации

Гибка.Гибка - этоформообразующаяоперация, прикоторой изменяетсякривизна водном или несколькихучастках заготовки.

Изменениекривизны можетпроисходитьтолько припеременныхдеформацияхпо толщине; этипеременныедеформациивызваны переменныминапряжениямипо толщине.Гибка производитсяпод действиемсилы, моментаили одновременносилой и моментом.Наиболее частоиспользуетсягибка силой(рис.16а).

Исследованиепроцесса гибкипоказывает,что по толщиненапряженияи деформациине только постепенноизменяются,но и различны

по знаку: вучастках, прилегающихк матрице, возникаютрастягивающиенапряженияи деформациирастяжения,а участках,прилегающихк пуансону,напряженияи деформациисжатия, чтоприводит кизменениюпоперечногосечения (рис.16б).Между этимиучасткаминаходятсяслои с напряжениямии деформациямиравными нулю.В общем случае,слои нулевыхнапряженийи деформаций(нейтральныеслои) не совпадают.Практическоезначение имеетположениенейтральногорадиуса деформаций,определяемогопо формуле

r1=r+x*s (6)

где r -радиус пуансона,S - толщина металла,x - коэффциентсмещения нейтральногоот серединногослоя, определяемойв зависимостиот отношенияr/s , приr/s = 0,5 x=0,3 при r/s = 10, x=0,5. Вдальнейшемr1 используетсядля определенияразмеров заготовки.

В процессахгибки большоезначение имеетрадиус гибки.Величина егоограничиваетсяминимальнымрадиусом. Минимальныйрадиус гибкиопределяетсяиз условияотсутствияразрушенияметалла в зонерастяжения.Минимальнаявеличина этогорадиуса зависитот пластическихсвойств материалаи толщин заготовки.Для материаловсредней пластичности( δ = 15-20%) минимальныйрадиус гибки(пуансона)ориентировочноравен 0,5 * Дляконкретныхматериалов(условий*) уточняетсяпо таблицам.Чем более пластичныйметалл, темменьше минимальныйрадиус гибкии наоборот.Минимальныйрадиус гибкизависит и отрасположениялинии гибкиотносительнонаправленияпроката (расположенияволокон макроструктуры);при параллельныхлинию гибкии направлениипроката - минимальнодопустимыйрадиус больше,чем при взаимноперпендикулярномрасположениинаправленияпроката и линиигибки, когдаполучают наименьшуювеличину минимальнодопустимогорадиуса гибки.При промежуточнойвеличине угланаклона линиигибки к направлениюпроката надобрать промежуточныезначения радиусагибки, пропорциональныевеличине угла.Для предупрежденияобразованияотпечатковна полочкахдетали необходимоназначать накромках матрицы,по которымвтягиваетсяматериал, радиусне менее трехтолщин.

Так как напряженияи деформациипо толщиненеодинаковыпо величинеи знаку, то наоснове законао разгрузке,происходитуменьшениерастянутойчасти, и увеличениеразмера сжатойчасти заготовки.Это приводитк упругомуизменению углагибки - пружинению,приводящемук уменьшениюугла гибки(рис.17). Одновременнопроисходити увеличениерадиуса гибки.

Пружинениезависит ототносительнойвеличины радиусапуансона r/s ,материаладетали, углагибки и другихфакторов. Величинапружинениядля данныхусловие гибкипостоянна.Величина пружиненияможет бытьуменьшена путемсжатия (правки)детали в штампе.При радиусахгибки менееr/s изменениерадиуса повеличиненезначительнои поэтому егоне учитывают.

Растягивающиеи сжимающиенапряженияи деформациигибки вследствиезакона о дополнительныхнапряжениях,возникают ив прямолинейныхучастках, прилегающихк криволинейным,распространяютсяна расстояниедо двух толщинматериала отлинии сопряжениякриволинейногоучастка спрямолинейным.Усилие гибкиV образнойдетали определяютпо формуле:

P= бв*(B*s2)/(r+s) (7)

где B - шириналетали.

Для другихформ деталиопределяютусилие посоответствующимформула всправочниках.

Размерызаготовкирассчитываютисходя из разверткидетали на плоскость.Как известнопри гибке изменяетсядлина волоконв криволинейныхучастках, апрямолинейныеостаются подлине до и послегибки неизменнойдлины. Поэтомудеталь разделяютна прямолинейныеи криволинейныеучастки (рис.18),

определяютих длины и суммируютдля полученияобщей длиныразвертки.Длины прямолинейныхучастков определяютпо данным чертежа,длины криволинейныхучастков подлине нейтральноговолокна деформации:

lkpi=(п*r1*a)/180

длина разверткиравна

где - суммадлин прямолинейныхучастков, - суммадлин криволинейныхучастков,

r1 - радиуснейтральноговолокна деформацииформула (6) n,k - числопрямолинейныхи криволинейныхучастков.

ОборудованиеДля выполненияоперации гибкииспользуюткривошипныепрессы. В условияхмассовогопроизводстваиспользуютспециализированныепрессы, а такжеспециальныегибочные прессы- универсально-гибочныеавтоматы. Этиавтоматы увеличиваютпроизводительностьв десятки раз.

Оснасткойдля гибки являетсяштамп. Конструкцияштампа длягибки содержитэлементы, известныепо конструкцииштампа длявырубки-пробивки.

Технологичностьдеталей получаемыхгибкой

1. Радиус гибкипуансона недолжен бытьменее допустимогоминимальногодля данногоматериала.

2. Радиус матрицыне менее трехтолщин.

3. Длина отгибаемойчасти полочкидолжна бытьне менее двухтолщин (рис.19а),если отгибаемаячасть корочерекомендуемойвеличины, тоее изготовляютболее длинной,а затем обрезаютпо высоте.

4. Расстояниеот края отверстиядо линии сопряженияполочки с радаусомдолжано бытьне менее двухтолщин (рис.19а).При меньшемрасстояниипробивку отверстияделают послегибки илипредусматриваютна перегибеотверстие(рис.19а) дляпредупреждения

искаженияранее полученногоотверстия.

5. При одновременнойдвуугловой(четырехугловой)гибке длиналинии гибкипротивоположныхполочек недолжна резкоотличаться,так как поддействием силтрения можетизменятьсявысота полочки.

6. Угол междулиниями гибкии контура доменбыть равен 90˚для предупреждениядеформацииполочек поддействием силтрения (рис.19в).

7. Простановкаразмеров идопусков начертеже детали:наиболее технологичныдетали у которыхкоординатыцентров отверстийзаданы от краяполочки (рис.), в этом случаепробивку отверстийсовмещают свырубкой заготовки,при другойсхеме простановкиразмеровотверстияпробивают вотдельномштампе послегибки для обеспечениязаданной точности;допуски налинейные размерызадают симметричные.

Вытяжка.Вытяжкой называютпроцесс превращенияплоского заготовкив полое изделие,или - процесспревращенияполой заготовкив полое изделиеменьшего диаметраи большей высоты.Различаютвытяжку сутонениемстенок и безутонения стенок,а также комбинированнуювытяжку.

При обычнойвытяжке толщинастенок деталигложет бытьбольше исходноготолщины заготовки.При вытяжкес утонениемтолщина стенокполучаемойдетали меньшетолщины стенокзаготовки. Приобычной вытяжкеосновная деформацияпроисходитза счет значительногоизменениядиаметра заготовки,при вытяжкес утонением- за счет

изменениятолщины заготовки.При комбинированнойвытяжке происходитдеформированиезаготовки иза счет изменениядиаметра и засчет уменьшениятолщины заготовкиодновременно.

В зависимостиот температурыштампуемогометалла различаютхолодную вытяжкуи вытяжку сподогревом.Под термином"вытяжка" подразумеваютхолодную вытяжкубез утонения.В процессевытяжки получаютдетали круглогои других (произвольных)поперечныхсечений: квадрат,прямоугольник,овал и др.

Рассмотримпроцесс вытяжкина примереизготовлениякруглой детали(рис.20). В этомслучае круглаязаготовкавтягиваетсяв зазор Z междуматрицей ипуансоном поддействием силыР; при этом диаметрзаготовкиуменьшаетсяи высота изделияувеличиваетсяза счет сжатиязаготовки вокружном направлениии растяженияв радиальномнаправлении;дно растягиваетсяв окружной ирадиальномнаправлениях.При некоторыхусловиях поддействиемсжимающихнапряженийтеряется устойчивостьфланца-кольцевойчасти заготовки.Это приводитк образованиюгофров, препятствующихвтягиваниюзаготовки взазор и приводящихк разрыву заготовки- браку. Дляпредупрежденияобразованиягофров вводятприжим (рис.20а), прижим осуществляютс давлениемq = (0,1-0,3 кгс/мм2) 0,01-0,03 Мн/м2.

Процессдеформированияпри вытяжкехарактеризуетотношениесреднего радиусадеуали к радиусузаготовки -коэффициентвытяжки; предельнаявеличина коэффициентавытяжки

m=r/R3=0,5-0,7 (10)

при этомотношениевысоты полученнойдетали к диаметруH/d

Если необходимабольшая высотадетали полученноеполое изделиеподвергаютпоследующейвытяжке: второй,третьей и т.д.При этом предельнаясуммарнаявеличина коэффициентавытяжки можетдостигать m =0,25, а отношениевысоты деталик диаметру до

8-10. Необходимостьприжима. Прижимна первой операциинужен, если

(S/D3)*100

прижим напоследующихоперацияхнужен, если

(S/dn-1)*100

Усилие прижимаопределяютпо формуле

Pnp=q*Fnp (13)

где q - давлениеприжима , Fnp - площадьприжима .

Втягиваниематериала вматрицу возможнолишь наличииопределенныхрадиусов напуансоне илиматрице, таккак при радиусахравных нулюпроцесс вытяжкипереходит впроцесс вырубки.При вытяжкерекомендуютназначать:

радиус матрицы: rm=(4-8)S (14)

радиус пуансона:rn=(0,7-0,8)rm

Для уменьшениясил трения привытяжке заготовкисмазываютсмазками,назначаемымив зависимостиот марки металлазаготовки.

Усилие вытяжкиопределяютпо формуле(наибольшее)

Pв=бв*п*d (15)

Общее усилиеопределяютс учетом прижима

P=pв+pnp (16)

При вытяжкеодновременноможно формоватьна дне небольшиерельефныевпадины и выступы,деталь можетбыть без фланцаи с фланцем.

Особенностиформы

При вытяжкевследствиеанизотропииматериалаоткрытый торецдетали получаетсяпо высоте неодинаковым, а наружныйдиаметр фланцане круглым .Поэтому необходимприпуск дляобрезки. Толщинадетали по высотетакже не одинаковау верхнеготорца от 1 до1,3 толщины у дна- 0,85So , толщина днауменьшаетсядо 0,95So (рис.21)

Размерызаготовкиопределяютиз условияравенстваповерхностизаготовкиповерхностидетали с учетомприпуска наобрезку; длякруглой детали:

Fзаг=FДЕТ+F;D3=1,13(Fзаг)1/2 (17)

Зазор междуматрицей ипуансономпринимаетсяравным (1-1,3)So взависимостиот коэффициентавытяжки.

Штампы длявытяжки имеютте же, что и привырубке - пробивки,основные элементы.

Вытяжка сподогревом.При обычнойвытяжке за одинпереход получаютвысоту (0,6-0,7)d. Привытяжке с подогревомможно за одинпереход получитьвысоту, равную(1,3-2,3)d. Способ используетсядля вытяжкизаготовокглавным образомиз цветныхсплавов (алюминиевых,магниевых,титановых).Сущность процессазаключаетсяв том, что материалв очаге деформациинагревается(рис.22) и тем самымуменьшаетсяего пределтекучести ав зоне сформировавшейсячасти деталиметалл охлаждаетсядля увеличениямеханическиххарактеристик.

Температуранагрева в очагедеформациидолжна бытьвыше температурырекристаллизациис тем, чтобыматериал неполучал упрочнения.Вытяжка делаетсяна

гидропрессахили на тихоходных(12-20ход/мин) механическихпрессах.

Вытяжка сутонением.Вытяжка с уточнениеотличаетсяот рассмотреннойвыше вытяжкитем, что приэтом процессеуменьшаетсятолщина стенкиполого изделия,а диаметр остаетсяпочти неизменным,высота детализначительноувеличивается.Зазор междуматрицей ипуансоном вэтом случаеменьше толщинызаготовки(рис.23).

Сущностьпроцесса. Усилиеот пуансонапередаетсядонышку, приэтом начинаетуменьшатьсятолщина стенкиза счет нормальныхсил возникающихсо стороныконическойчасти матрицыи пуансона,тангенциальныхсжимающих сили еще сил тренияна матрице ипуансоне.

Важно отметить,что сила тренияна пуансоненаправленавниз и способствуетразгрузкеопасного сечения,так как материалв очаге деформациипод действиемсдвигающихнапряженийчастично придвижении пуансонавытесняетсявверх относительнодвижения пуансона(двигающегосявниз).

Для получениябольшей степенидеформации(U=(Fo-F)/Fo) вытяжку ведутчерез две илитри матрицы.Для вытяжкис утонениемприменяют вседеформируемыематериалы.

Вытяжка сутонение нашлаширокое применениев промышленности,особенно вприборостроениидля изготовлениязаготовоксильфонов -упругих чувствительныхэлементовсистемы автоматики.

Вытяжка сутонением посравнениемс обычной вытяжкойимеет следующиепреимущества:

1.Не требуетприменениясложных штампови прессов.

2.Число вытяжныхопераций можетбыть меньшедля получениязаданной высотыпо сравнениемс обычной вытяжкой.

3.Качествометалла в вытянутойстенке лучше.

Особенностьдеталей заключаетсяв том, что толщинадонца в (5-10) разтолщины стенок.

Точностьпри вытяжкенужно рассматриватьдля каждогопараметраотдельно:

а) Точностьпо диаметру,

б) Точностьпо толщинестенок,

в) Точностьпо высоте.

Эти параметрыв значительнойстепени определяютсястепенью точностиинструмента.С учетом всехфакторов достигаемаяпри вытяжкеточность подиаметру можетсоответствовать6-9 квалитету;по толщине -6-11 квалитету;по высоте - ниже16 квалитета.

Качествонаружной поверхностизависит откачества поверхностиматрицы: внутренней- определяетсячастотой поверхностиисходногоматериала ипуансона;шероховатостьюпо наружнойповерхности- Ra=0,63-0,16 мкм.

Комбинированнаявытяжка.При комбинированнойвытяжке за одинпереход существенноуменьшаетсядиаметр заготовкии толщина (рис.24).Так как приобычной вытяжкезначительнаяразнотолщинностьстенки по высоте(до 0,85S у дна и до1,3S у верхнеготорца), то вначальныймомент происходиттолько обычнаявытяжка и вытяжкас уточнением.При комбинированнойвытяжке создаетсяблагоприятнаясхема напряженногосостояния, прикоторой обычнаявытяжка разгружаетнаиболее нагруженноесечение вытяжкис уточнением.Это позволяетс получениемвысоких качественныхпоказателейувеличитьпроизводительностьв 2-3 раза.

При комбинированнойвытяжке получаютзаготовки 6-9квалитета,точности подиаметру , 6-11квалитетаточности потолщине стенки,шероховатость- Ra=0,63-0,16 мкм.

Технологичностьдеталей полученныхвытяжкой.

1.Радиус рабочейкромки матрицыrm=(4-8)S, пуансона

rn=0,7rm. Сопряжениедна со стенкойбез радиусаможно получитьпутем калибровкиили при штамповкевесьма толстыхзаготовок сD3/S>20 , m>0,7.

2.В первуюочередь операциювытяжки можнополучить отношениевысоты детали(H) к диаметру(d) не более H/d

Наиболееэкономичноизготовлятьболее высокиедетали с большейточностью илучшим качествомповерхностикомбинированнойвытяжкой, прикоторой за однуоперацию можнополучить взависимостиот принятыхстепеней деформацииотносительнуювысоту деталидо 1,5-2,5.

3. Избегатьглубоких вытяжекс широким фланцем(Dф>3d при h>2d) , требующихбольшого количестваопераций.

4.Конфигурациядеталей должнабыть простой:дно - плоскоеили слегкавыпуклое внаружную сторону,фланец - плоский,боковые поверхностицилиндрические,конические;Вместо коническихс малым угломконусностипредпочтительнеецилиндрическиеповерхности.

5.Размерыдеталей следуетпроставлятьтак : высоту-отдна детали,радиусы закруглениймежду дном истенкой - повнутреннейповерхности,радиус закруглениямежду фланцеми стенкой - понаружной поверхности,размеры выступовпо высоте лучшепроставлятьмежду дном иступенью снаружи.

6.Допуски надиаметры выпуклыхдеталей следуетустанавливатьне выше 12-13 квалитетаточности.

7.Точностьпоперечногосечения деталейпри комбинированнойвытяжке соответствует6-9 квалитетуточности, большаяточность относитсяк деталям, полученнымс большой степеньюдеформациипо диаметру.

8.Шероховатостьповерхностидеталей полученныхкомбинированнойвытяжкой ивытяжкой сутонениемсоответствуетRa=1,25-0,16 мкм; при обычнойвытяжке шероховатостьна 1-2 интервалапараметрашероховатостиниже исходной.

Формовка.

Формовка- процесс измененияформы заготовкиза счет местныхдеформаций.К формрвкеотносятсяоперации:

1.рельефнаяформовка,

2.отбортовкаотверстий,

3. закаткаборта,

4. раздача,

5. обжим,

6. правка.

Рельефнаяформовка -операция, котораяобеспечиваетполучение назаготовкахребер жесткостиразличной формы(рис.25). При рельефнойформовке листовогоматериаладеформированиепроисходитза счет двухосногорастяжения(растяженияв плоскостилиста), при этомматериал значительноутоняется(50%).

Допустимаястепень деформацииопределяетсяпо формуле:

E=(l-lo)/l0

где lo и l -длинаэлемента дои после деформацииоперации, δ -относительноеудлинениематериала прирастяжении.

Отбортовка. Различаютотбортовкуотверстий иотбортовкунаружногоконтура.

Отбортовкаотверствий- процесс формоизменениялистовой заготовки,при которому отверстияполучают борт(рис.26).

При деформированиинаблюдаетсярастяжениев тангенциальном(окружном)направлениии уменьшениетолщины материала.Степень деформацииопределяетсякоэффициентомотборки:

Kот=d/D

При (S/D)*100=2 , Kот=0,75при сверленииотверстия иKот=0,8 при пробивке.

Допустимаястепень деформациив значительнойстепени зависитот:

1) качестваповерхностиотверствия,

2)относительнойтолщины материала,

3) материалаи его состояния,

4)формы рабочейчасти пуасона.

Чем меньшетрещин на поверхностиотверствия,чем меньше Kот.

У сверленныхотверствийKот меньше, чемпробитных. Упробитнойдетали Kотзначительноизменяетсяв зависимостиот положенияблестящегопояска относительноматрицы. Еслиблестящийпоясок будетв зоне наибольшихдеформаций,то Kот меньше,чем при положениишероховатойчасти в зоненаибольшихдеформаций.

Высота бортаопределяетсякак и при гибке(приближенно).Это возможноблагодаря тому,что материалутоняется.Наибольшаятолщина у краяборта определяетсявыражением(на основепостоянстваобъема)

S1=So*(Kот)1/2 (20)

Разновидностиотбортовки:отбортовкас утонением.

Отбортовкас утонениемвыполняетсядля полученияболее высокихбуртов. Приотбортовкес утонениемодновременнос образованиембурта толщинастенки уменьшается.

Отбортовканаружногоконтура- это в сущностипроцесс неглубокойвытяжки. К этомупроцессу относятсявсе характерныеособенностивытяжки: напряженноесостояние,деформациии возможностьгофрообразования.

Раздача- представляетсобой процессувеличенияпериметрапоперечногосечения трубчатойисходной заготовки(рис.27).

Наименьшаятолщина стенкипрближенноопределяетсявыражением

S1=So*(d/d1) (21)

СоотношениеKр=d/d0 называюткоэффициентомраздачи, которыйможет достигатьвеличины 1,6 приS/d=0,15 и угле а=20 грд.(рис.27).

Обжим- процесс уменьшенияпериметрапоперечногосечения краевойчасти полойзаготовки(рис.28).

При обжимев заготовкевозникаюттангенциальныесжимающиенапряжения,в результатечего уменьшаетсяпериметр иуменьшаетсятолщина заготовки.Увеличениетолщины заготовкиу края можноопределитьиз выражения,полученногона основе условияпостоянстваобъема:

S

об=So√(D/d) (22)

В процессеобжима вертикальнаячасть деталиимеет сжимающиенапряжения,под действиемкоторых онаможет получитьпотерю устойчивости.Для предупрежденияпотери устойчивостии увеличениякоэффициентаобжима

Kоб=D/d (23)

применяютподпор наружный,внутреннийи одновременнооба.

Коэффициентобжима длямягкой стали:

без подпора	подпор наружный	подпорвнутреннийи наружный
0,7-0,75	0,55-0,6	0,3-0,35

Правкойназываютоперацию, прикоторой происходитувеличениеточности формыдетали.

При операцияхотрезки иливырубки, гибкии пробивкиматериал вочаге деформациии вблизи негонаходится поддействиемизгибающегомомента. Этотизгибающиймомент нарушаетплоскостностьполученныхдеталей, засчет удлиненияволокон наодной и укорочениеволокон надругой сторонахдетали. Операцияправки заключаетсяв том, сделатьвсе волокнаодинаковойдлины по толщинеметалла (кромезон гибки вгнутых деталях.Достигаетсяэто на штампах(рис.29). Штампыдля правкимогут иметь:

плоские(гладкие) плиты,

точечныеплиты,

вафельныеплиты.

Шаг междувыступамиточечных ивафельных плитдолжен бытьравен: t=(0,5-0,9)S, давлениеправки от 50 до300 мн/м2 (от 5 до 30кГ/мм2). Плитыдолжны бытьмассивнымис тем, чтобыпри правке онине прогибались.

Комбинированнаяштамповка.

Для полученияпроизводительноститруда (в 3-10 раз),уменьшенияколичестваштампов и прессовв месте штамповкипо отдельнымоперациямприменяюткомбинированнуюштамповку.Комбинированнаяштамповказаключаетсяв одновременномвыполнениинесколькихопераций водном штампе.Существуеттри способакомбинированияопераций холоднойштамповки:последовательный,совмещенныйи последовательно-совмещенный(рис.30).

Отличие этихвариантовсостоит впоследовательностии месте выполненияопераций. Припоследовательномспособе всеоперации выполняютсяодновременнов последовательномштампе на разныхпозициях, причемчисло переходовсоответствуетчислу позиций.При совмещенномспособе всеоперации выполняютсяодновременно в одной и тойже позицииштампа совмещенногодействия. Припоследовательно-совмещенномспособе дляодновременноговыполнениявсех операцийтребуетсяпозиций в инструментеменьше, чемопераций. Этотспособ представляеткомбинациюиз первых двух.

Для выполнениятехнологическихпроцессовиспользуетсяматериал в видеполосы илиленты. Использованиеполосовогоили ленточногоматериалапозволяет взначительноймере механизироватьи автоматизироватьпроцесс штамповки.Ширина полосыпри наличиивытяжки вкомбинированнойштамповкепринимаетсянесколькобольше, чем этонеобходимодля получениядетали с тойцелью, чтобыможно былоиметь перемычкимежду отдельнымиоперациямидля перемещениявсех полуфабрикатовна следующуюпозицию.

При выполненииформоизменяющихопераций вленте (полосе)часто требуетсяспециальнаяподготовкаленты (выполнениепрорезей, вырубкипромежутков)для облегченияпроцессадеформированияматериала.

Выбор способаштамповкиопределяетсярядом факторов:

1.точностьюизготовлениядетали (особеннополучениясоосности),

2.техническойкультуройинструментальногопроизводства,

3.конструкциейдетали и пр.

В зависимостиот сложностии размеровдетали комбинированнаяштамповка можетбыть одноряднаяи многорядная.

Точностькомбинированнойштамповкиопределяетсяточностьюотдельныхэлементовконтура деталии точностьювзаимногорасположенияэтих элементов.Точность отдельныхконтуров деталиопределяетсяточностьюиспользуемогоспособа. Точностьвзаимногорасположенияотдельныхэлементовконтура определяетсяспособомкомбинированнойштамповки: присовмещеннойштамповке -точностьювзаимногорасположенияпуансонов иматриц; припоследовательной- точностьювзаимногорасположенияпуансонов иматриц и точностьюоринтеровки(базирования)полуфабриката(заготовок) накаждом переходе,обычно онасоответствует12-14 квалитету.

Штамповкав условияхмелко серийногопроизводства.

При мелкосерийномпроизводствеизготовляютот 3-5 до 20-10000 штукдеталей.

Использованиев мелкосерийномпроизводствештампов серийногопроизводства,стоящих до200-300 руб., экономическиневыгодно иувеличиваетсрок изготовленияновых деталей(штамп серийногопроизводстваизготовляюториентировочноодин месяц).

Для быстрогоосвоения новыхизделий (опытныхобразцов) сминимальнымипроизводственнымизатратами вусловияхмелкосерийногопроизводстваприменяют дваспособа: штамповкуна упрощенныхштампах и науниверсальныхштампах.

К штамповкена упрощенныхштампах относятштамповку: а)на пинцетныхштампах, б) налитых штампах,в) на штампахс использованиемполиуретана,взрывчатыхвеществ, импульсногомагнитногополя, взрывагазовых смесей,электрогидравлическогоэффекта и др.

Пинцетные(листовые) штампы(рис.31) используюткак для индивидуальной,так и групповойштамповкидеталей. Ихприменяют длявырубки - пробивки,иногда длягибки, отбортовки,рельефнойформовки.

Литые штампыизготовляютиз алюминиевоцинковыхсплавов и используютдля гибочных,вытяжных, формовочныхработ. Такиештампы допускаютмногократноевосстановление.Рекомендуютих армироватьстальнымивставками внаиболее изнашиваемыхместах.

Универсальныештампы требуютпервоначальнобольших затратна изготовление,чем такого женазначенияштампы серийногопроизводства;однако онибыстро окупаются,так как используютсядля штамповкибольшой номенклатурыдеталей. Поконструктивномуоформлениюони подобныштампам серийногопроизводства,однако, имеютнекотороеотличие.

Универсальныештампы используютдля двух видовштамповки:1)поэлементнойи 2)групповойштамповке.

Сущностьметода поэлементнойштамповкизаключаетсяв том, что контурдетали, разделенныйна простейшиеэлементы (прямые,кривые, окружностии др.) образуетсяпоследовательнойштамповкойпри помощинабора универсальныхштампов, установленныхна прессах.Обязательнымусловием эффективногоиспользованияштамповкиявляется нормализацияэлементомгеометрическихформ штампуемыхдеталей.

Последовательностьизготовлениядетали показанана рис.32.

Порядокопераций должентак назначаться,чтобы последующиеоперации невызывали измененияположения ужеизготовленногоэлемента контураотносительнобазы.

Точностьвзаимногорасположенияэлементовконтура деталипри последовательнойштамповкесоответствует12-14 квалитету.

Сущностьгрупповойштамповкисостоит в том,что, сгруппированныепо технологическимпризнакамдетали (вытяжки,пробивки, ит.д.) обрабатываютсяна групповыхштампах, которыепредставляютсобой штампысостоящие издвух основныхчастей, блокаи комплектабыстросменныхналадок. Блок,включающийплиты, направляющиеэлементы иэлементы крепленияштампа и зажиманаладок, закрепляетсяпостоянно напрессе. Быстросменныеналадки, выполняющиефункции ориентировкизаготовки иформированиядетали (вырубки,гибки, вытяжкии т.д.) можно быстро(за несколькоминут) заменятьи таким образомпереналаживатьштамп на выполнениедругой операции.

4.5.Обьемная штамповка.Бесштамповаяобработка

Холодноевыдавливание.Холоднымвыдавливаниемназывают процесс,при которомхолодный металлвытесняетсяиз закрытогообъема в зазорили отверстие,имеющееся винструменте.При холодномвыдавливанииметал в закрытомобъеме находитсяпод большимдавлением -2000-2500 МН/м2 (до 200-250 кг/мм2)и в следствииможет течь втом направлении,в которомсопротивлениетечению найменьшее.

Возможностиполучаемыхформ деталейопределяетсяспособамивыдавливания(рис.34) : прямым, обратным икомбинированным.

Припрямом выдавливанииметалл течетв напрввлениидвижения пуансона, при обратномвыдавливаниив противоположномдвижении : внаправлениидвижении иобратном движениипуансона.

Дляхолодноговыдавливанияиспользуютдеформируемыеалюминий и егосплавы , медьи ее сплавы,никель и егосплавы, сталис пределомпрочности до550-600 МН/м2.

Поперечноесечение деталиопределяетсястепенью деформации

U=(Fo-F)/Fo (24)

гдеFo и F - площадьпоперечногосечения заготовкии детали.

Допустимаястепень деформациизависит отмарки и состоянияметалла.Если при допустимойстепени деформациине получаютнужных размеровдеталей вводятдополнительныеоперациивыдавливания.

Усилиевыдавливанияопределяютпо формуле :

P=q/Fn (25)

гдеq-давление течения, Fn-площадь накоторую давитпуансон.

Давлениетечения одиниз важнейшихтехнологическихпараметровхолодноговыдавливания.Величина давлениязависит отмарки материалаи его состояния,степени деформации,силы тренияи др.

Силытрения увеличиваютусилия в 2-3 раза,поэтому стремятсяих уменьшатьдо минимума.С этой цельюиспользуютопределенныесмазки. Так какпри холодномвыдавливаниивозникаютбольшие давления,то смазки легковыдавливаютсяи происходитконтакт инструментас несмазаннойзаготовкой,что приводитк микросвариваниюи резкому увеличениюдавления. Длясохранениясмазки привыдавливаниина заготовкунаносят пористыйпрочнопластичныйразделяющийслой. Для сталейразделяющимслоем является- слой цинковогофосфата, дляалюминия и егосплавов - слойанодных окислов.Смазкой длястали являетсяраствор хозяйственногомыла, для алюминияи его сплавов- животные жирыи минеральныесмазки на основепарафина.

Размерызаготовки.Размеры поперечногосечения заготовкина 0,05-0,10 мм меньшеразмеров матрицы;высота заготовкиопределяетсяиз условияравенстваобъема заготовкиобъема деталис учетом припускана обрезку.

H=(Vд+V)/F3 (26)

гдеF3 - площадь заготовки,

Vд,V- объем заготовкии припуск наобрезку.

Дляуменьшениядавления теченияиспользуютвыдавливаниес активными(направленноепо течениюметалла)силамитрения . Этопозволяетуменьшитьусилие (давления)выдавливанияна 15-40% соответственнопри степеняхдеформации50-70% .

Прихолодном выдавливанииполучают 6-11квалитет точностидетали по поперечномусечению, шероховатостьповерхностис параметромRa=2,5-0,16 мкм, высокуюпроизводительность,экономию металла.

Длявыдавливанияиспользуютколоночныеи бесколоночныештампы. Дляхолодноговыдавливаниясталей ,медныхи никелевыхсплавов используютспециальныепрессы, длямягких алюминевыхсплавов(бв

Высадка- процесс перераспределенияметалла, прикотором назаготовкеполучают местноеутолщение(рис.35).

Привысадке можнополучить утолщениена трубчатых,плоских заготовках,заготовкахиз прудка ит.д. Высадкаосуществляетсядвумя способами- открытым изакрытым. Приоткрытом способеметалл имеетвозможностьсвободно течьв направлении,перпендикулярномдвижению пуансона;при закрытомспособе течениеметалла перпендикулярнодвижению пуансонаограничиваетсяинструментом.

Длявысадки используюткалиброванныепрудки. Деталиизготовляютиз стали марокот 10 до 45 , 20Х , 40Х , 30ХГСА,ШХ9 , ШХ15 , 12Х18Н9Т,У10А, дюралюминаД1 и Д16 , латуниЛ62 , Л68 , меди и др.

Длинавысаживаемойчасти заготовкиho определяетсяиз условияравенстваобъемов заготовкии высаживаемойчасти детали.При ho

ho=4*V/(пd2) (27)

гдеV - объем высаживаемойчасти заготовки.

Процессвысадки изделиймассовогопроизводстваавтоматизоровани выполняетсяна холодновысадочныхавтоматах.Изготовляютавтоматы одно-,двух-и трехударные.В автоматахподача материала, отрезка заготовки,высадка головкии удалениедетали выполняютсяавтоматически.

Качестводеталей. Точностьпоперечныхразмеров деталейв формируемыхв инструментев соответствует8-11 квалитету,при тщательномизготовленииинструмента- 7 квалитетуточности. Точностьпродольныхразмеровсоответствует11-13 квалитету.Широховатостьповерхностисоответсвует- Ra=2,5-0,32 мкм.

Прокатка.Различают триосновные видапрокатки :продольную,поперечнуюи поперечно-винтовую(рис.36).

Припродольнойпрокатке (рис.35а)валки одинаковогодиаметра вращаютсяв противоположныхнаправленияс одинаковымискоростями.Оси валковпаралельны,а растояниямежду валкамиодинаковы.Металл деформируетсяв основномпродольномнаправлении в напрвлениипроката. Припоперечнойпрокатке (рис.36,б)валки с паралельнымиосями вращаютсяв одном направлениис одинаковымискоростями.Прокатываемая заготовкакруглого поперечногосечения по мереуменьшениярасстояниямежду валкамиобжимаетсяпо диаметру;при этом заготовкавытягиваетсяв продольномнаправлении.При поперечно-винтовойпрокатке (рис.36,в)валки вращаются, как и при поперечнойпрокатке , содинаковымискоростямив одну сторону.Оси валковнаклонены однак другой. Заготовкапри вращениивалков подаетсяв направлениибиссектрисыугла наклонавалков и одновременновращается. Приэтой прокаткеуменьшаетсяпоперечноесечение заготовки.

Основнойтехнологическийпараметр прокатки-степень деформации:

W=(Fo-F)/Fo (28)

гдеFo и F - площадипоперечногосечения заготовкидо и после прокатки.

Прокатка в металургическомпроизводствеиспользуетсядля получениялистов,лент, труб, прудкови других профилей, используемыхв различныхотрасляхметаллообрабатывающейпромышленности.В приборостроениииспользуетсядля полученияточных пластин,лент, профилей,а также дляупрочнениялент (полос) илистов.

Прихолодной прокаткедостигают 6-9квалитет точностии параметршероховатостиRa=1,25-0,32 мкм. При точной(шариковой ивалковой) прокаткев приборостроенииполучают 5 квалитетточности ипараметршероховатостиRa=0,63-0,04 мкм.

Волочение.Волочение - этопроцесс притягиваниязаготовки черезотверстиеменьшего поперечногосечения, чемсечение заготовки(рис.37). При волоченииполучают сплошныеи полые деталипостоянногопоперечногосечения подлине. Поперечноесечение можетбыть любым.

Дляволоченияиспользуютинструмент- волоки (цельныеили составные),устанавливаемыена волочильныестаны, которыебывают продольно-волочильныеи барабанные.Продольно-волочильныеиспользуютдля волочениятруб, прутков,барабанные- для волоченияпроволоки идругих профилейсматываемыхв бунты. Наприборостроительныхзаводах используютоба вида станов.

Основнойтехнологическийпоказатель- степень деформации,которая недолжна бытьболее 25%

U=(Fo-F)/Fo (31)

гдеFoи F - площадьпоперечногосечения заготовкидо и после волочения.

Приволоченииполучают точностьпоперечныхразмеров 6-9квалитета,шероховатостьповерхностисоответствуетRa=0,63-0,16 мкм.

Использование волоченныхпрофилей припроизводстведеталей приборовпозволяетуменьшитьрасход металладо 45% и снизитьтрудоемкостьдо 20% в сравнениис изготовлениемдеталей резаньем.

Ротационныйобжим.

Ротационныйобжим - это процесспоследовательногообжатия попериметру идлине заготовки,в результатекоторогоувеличиваетсядлина и уменьшаетсяпоперечноесечение заготовки.Этот процессвыполняют наротационно-обжимных(рис.38)и радиальнообжимных машинах.

Наэтих машинах получаютудлиненныеизделия нетолько круглого,но и граненногосечения; изделияможно получатьдиаметром от0,15 мм до 400 мм сплошногопрофиля до 600мм трубчатогопрофиля; изделиямогут бытьпостоянногосечения подлине и ступенчатыеиз металлопорошковжаропочныхи других малопластичныхсплавов; можновыполнятьсборочныеоперации.

Степеньдеформации(формула 28) можетдостигать 90% ,так как металлдеформируетсяпри благоприятнойстепени нагружения.При горячейобработке можнодеформироватьс любой степеньюдеформации.

Приротационномобжиме достигаютточность 6-9квалитета прихолодной обработкеи 11-13 квалитетапри горячейобработке,шероховатостьповерхности- Ra=0,32-0,08 мкм при холоднойобработке иRz=40-20 мкм при горячейобработке.

Горячаяобъемная штамповка.

Горячуюобъемную штамповкуприменяют дляизготовлениясложных иответственныхдеталейв условияхсерийного имассовогопроизводства.При горячейштамповкезавариваютсявнутренниелитейные поры,что увеличиваетплотностьметалла. Формообразованиев этом случаеобусловленопластичностью,которая зависитне только отхимсостава,температуры,скорости деформации,но и от схемывоздействиявнешних сил.Наряду с высокойпластичностьюпри обработкедавлениемстремятсяполучить возможноменьшее сопротивлениедеформированию.Показателемтехнологическихсвойств в этомслучае являетсяковкость. Ковкостьувеличиваетсяс повышениемпластичностии уменьшениемсопротивлениядеформированию.Нагрев металлаувеличиваетковкость.

Объемнаяштамповказаключаетсяв формоизменениизаготовки вштампах поддействиемвнешних сил.Полость, формирующая в штампе заготовку,называетсяручьем. Отштампованнаязаготовканазываетсяштампованнойпоковкой.

Последовательностьтехнологическогопроцесса изготовленияштампованнойпоковки: резкаисходногометалла назаготовки,нагрев заготовки,штамповка,обрезка заусенца,охлаждениеи термообработкапоковок, очисткаот окалины,правка и контроль.

Исходнымметаллом дляобъемной штамповкиявляются прокатныеили прессованныепрутки чащеиз углеродистой,низколегированнойстали, а такжеиз высоколегированнойстали и сплавов,жаропрочностьсплавов, алюминиевых,медных магниевыхи титановыхдеформированныхсплавов.

Основныевиды объемнойштамповки. Видыобъемной штамповкиподразделяютв зависимостиот применяемогооборудования,на котором онапроизводится,типа штампаи других факторов.

Взависимостиот оборудованияобъемная штамповкаподразделяетсяна следующиевиды: штамповкуна молотах,штамповку нагоризонтально-ковочныхмашинах (ГКМ),штамповку накривошипныхгорячештамповочныхпрессах (КГШП),штамповку наспециальныхмашинах(вертикально-ковочных,ротационно-обжимных,радиально-обжимных,электровысадочных),штамповку нафрикционныхи гидравлическихпрессах.

Указанноеобороудованиепринципиальноотличаетсядруг от другаскоростьюдеформированияметалла. Наибольшаяскорость (до7м/сек) у молота,наименьшая- у гидравлическогопресса (десяткимм в мин.). На молотедеформированиепроизводитсяза несколькоударов, на прессеза одно нажатиена каждом ручье.

Взависимостиот типа штампаразличают:штамповку воткрытых штампах,штамповку взакрытых штампах,штамповкувыдавливанием.Тип штампаопределяетусловие теченияметалла и поэтомуэтот вид подразделенияштамповкиявляется основным.

Штамповкувыдавливаниемприменяюттолько на прессах,штамповку воткрытых изакрытых штампахможно выполнятьна любом видеоборудования.

В зависимостиот количестваручьев в штамперазличаютштамповку водноручьевыхштампах и штамповкув многоручьевыхштампах.

Далеерассмотримсодержаниеи особенностивыполненияосновных операцийгорячей объемнойштамповки.

Расчетмассы и размеровисходной заготовки.

Массаисходной заготовкискладываетсяиз массыпоковки и массыотходов:

Qзаг=Qп+Qз+Qуг+Qкл

Qп- масса поковкиопределяетсяумножениемобъема поковкина плотность; объем поковкирассчитываютпо номинальнымгоризонтальнымразмерам иноминальнымвертикальнымразмерам поковкиплюс половинаположительногодопуска. массузаусенца Qзопределяютпо формуле:

Qз=(0,75-0,8)*Sзк*pn*p

гдеSзк- площадь поперечногосечения заусенечнойканавки, pn - периметрпоковки в плоскостиразъема. Массуугара Qуг берутв зависимостиот способанагрева: принагреве в мазутнойпечи массаугара составляет2-3% от массы заготовки,в газовой печи- 1,5-2%, при электронагреве- 0,5-1%.

Qкл- масса клещевины- участка длязахвата заготовкиклещами, определяетв зависимостиот диаметразаготовки илиот тянутой подклещевину частизаготовки.

Расчетразмеров заготовки.Размеры заготовкиопределяютв зависимостиот способаштамповки. Приштамповкепоперек осизаготовки(плашмя) длиназаготовки равна

lзаг=ln*K

гдеln -длина поковки;К - коэффициент,зависящий отвида штамповочногоручья, изменяетсяв пределах1,02-1,3.

Площадьпоперечногосечения заготовкиравна:

Sзаг=Vзаг/lзаг

гдеVзаг- объем заготовки.

Приштамповке вдольоси, т.е. при наличииосадки, соотношениевысоты заготовкик диаметрудолжно удовлетворятьсоотношению

1,27

ОбычноHзаг/Dзаг=2

Деаметрпоперечногосечения заготовки:

Dзаг=((4*Vзаг)/пK)1/3

ПослеопределенияDзагвыбирают ближайшийбольшой размерпо ГОСТу и вычисляюскорректированнуюдлину заготовки.

Резкаисходногоматериала назаготовкизаключаетсяв подготовкеметалла к резкеи непосредственнорезке.

Подготовкаметалла к резкезаключаетсяв зачистке наповерхностипроката различныхместных дефектов(плен, трещини т.п.) и правкиизогнутыхисходных прутков.Местные дефектыудаляют механическимспособом(пневмозубилом,абразивнымкругом, наметаллорежущихстанках илиогневым способом(выплавкойсварочнымэлектродом)).Правку прокатапроизводятна кривошипныхили гидравлическихпрессах.

Резкуисходногопрутковогометалла производятна прес-ножницах,кривошипныхпрессах, пилах,абразивнымикругами, вхладноломах,газовой резкойи другими средствами.

Нагревзаготовок.Термомеханическийрежим ковки.Приопределенныхтемпературахметаллы обладаютвысокой ковкостью- высокой пластичностьюи низким сопротивлениемдеформированию. Нагрев долженобеспечиватьтребуемуютемпературузаготовка,равномерноераспределениеее по сечению,отсуствиетрещин, минимальноеокисление иобезуглероживаниеповерхности.Температураштамповки имеетверхний и нижнийпределы, междукоторыми лежиттемпературныйинтервал штамповки.Нижняя границаинтервала дляжелезоуглеродистыхсплавов (сталей)не должна бытьниже температурыфазовых превращений(Ас3); верхняяграница должнабыть ниже температурыпережога, прикоторой возникаютмежкристалитныеокислы.

С увеличениемтемпературы,как известро,наблюдаетсярост зерен(рис.6) и металлполучаеткрупнозернистуюструктуру.

Приправильновыбранномтемпературноминтервалештамповки путемпластикойдеформацииможно измельчитькрупное зерно,возникшее вметалле принагреве. Сувеличениемскорости нагреваменьше окислениеи обезуглероживаниеи поэтому экономичнеенагрев. Однакопри слишкомбыстром нагревев результатезначительноготемпературногоградиента посечению заготовкив металле могутвозникатьтермическиенапряжения,которые в некоторыхслучаях приводятк образованиюмикро- и макротрещин.

Скоростьнагрева зависитот типа печи,обрабатываемогометалла, видаукладки заготовоки других факторов.

Температурныйинтервал искорость нагреваустанавливаютна основе комплексовисследованийи поэтому обычноопределяютпо таблицамв справочниках.

Нагреввысоколегировннойстали и сплавовиз-за их низкойтеплопроводностипроизводятс предосторожностями,основная целькоторых- снятие остаточныхнапряженийи предупреждениеобразованиятермическихтрещин. Поэтомуперед нагревомзаготовок подштамповку ихподвергаютпредварительномуотжиму, а иногдапромежуточномуотжигу. Температурныйинтервал штамповкивысоколегированныхсталей и сплавовузкий, что требуетдля формообразованиядополнительныхпереходов. Дляповышенияравномерностидеформациипри штамповкеприменяютподогрев штамповдо температуры200-400 С. При нагревенеобходимопредохранятьзаготовки отокисления. Дляэтого применяютстеклянныесмазки или газаргон.

Нагревосуществляютв мазутных,газовых, электрическихпечах без защитнойи с защитнойпротив окисленияатмосферой,а также в растворахсолей.

Штамповка.

Штамповкав открытыхштампаххарактернатем, что штампв процесседеформированияостается открытым,а зазор междуверхним и нижнимштампом в процесседеформированияпеременным.В этот зазорвытекает металлиз рабочейполости, образуязаусениц. Заусеницзакрывает выходиз полостиштампа и этимспособствуетзаполению всейполости штампапри дальнейшемсближенииштампов. Заусеницвытесняетсяи избыток металлаиз рабочейполости. Поэтомузаготовку можнонарезать неточно, с избыткомметалла. Штамповка в открытыхштампах производитсяна молотах,кривошипныхгорячештамповочныхпрессах, гидравлическихпрессах, фрикционныхпрессах и другихмашинах.

Штамповкав закрытыхштампаххарактернатем, что штампв процесседеформированияостается закрытым,а зазор междуподвижной инеподвижнойчастями остаетсяпостоянными небольшим.При избыткедеформируемогометалла, последнийвытекая в зазор,создает торцевойзаусенец ивызывает большиенапряженияв штампе и износ.Штамповку взакрытых штампахвыполняют наГКМ, КГШП, молотах.

Штамповкав штампах длявыдавливанияхарактернатем, что штампимеет глубокуюполость, котораязаполняетсявыдавливанием.Штамповкавыдавливаниемпроизводитсяна гидропрессах,КГШП, ГКМ. Этотпроцесс рекомендуютдля штамповкималопластичныхсталей и сплавов(напримервысоколегированныхсталей и сплавов).

Возможностиформообразования.При штамповкев открытых изакрытых штампахможно на штампованныхпоковках получитьразличной формывыступы, ребра,углубления,отвестия (сперемычками)за один илинесколькоударов.

Привыдавливаниии доштамповкеможно получитьзаданную формудеталей типа“стакан”, стерженьс головкой итрубка с фланцемза один - триперехода взависимостиот K=F/f (F - площадьпроекции поковкина плоскостьразъема, f - площадьсечения деформированнойчасти заготовки).В зависимостиот условийдеформированияотносительноеобжатие w=100*(F-f)/Fможет бытьравно 15-95 %. Следуетобращать вниманиепри выдавливаниина скоростьистеченияW=(F/f)*V (V - скоростьдвижения ползунапресса) дляпредупреждениябрака по наружнымтрещинам.

Высоколегированнуюсталь и специальныесплавы штампуютпри меньшихскоростях, чемнизколегированнуюи углеродистую.

Выбороборудованиядля штамповки.При Штамповкена молотах выбор молотаосуществляетсяпо массе падающихчастей G дляштамповки воткрытых штампах:

G=10*Fn[кг]

гдеFn -площадь проекциипоковки в плане.

Приштамповке напрессах выборпресса осуществляютпо рабочемуусилию , определенномупо формуле взависимостиот формы деталив плане и типапресса (КГШП,фрикционныйи др.).

Обрезказаусенца ипрошивка отверствий.Заусенец образуетсяпри горячейштамповке воткрытых штампах.Этот заусенецобрезают наобрезных, кривошипныхи иногда гидравлическихпрессах. Обрезказаусенцаподразделяетсяна горячую ихолодную. Крупныеи средние помассе поковки,штампуемыена молотах смассой падающихчастей более1 т, имеют относительнотолстый заусенец,который легкообрезать вгорячем состоянии,непосредственнопосле штамповки.Обрезной прессв этом случаенаходится рядомсо штамповочноймашиной. Мелкиепоковки с тонкимизаусенцамилегко обрезаютсяв холодномсостоянии; этуобрезку выполняютв другом (нештамповочном)отделении;производительностьхолодной обрезкивыше, чем горячей.Число обрезныхпрессов дляхолодной обрезкименьше, чемчисло штамповочныхмашин (прессов,молотов).

Схемапроцесса обрезкии штампа представленана рис. 42. Поковка3 укладываетсяв матрицу 4 идвижение пуансона1 проталкиваетсявниз через нее.При этом заусенецсрезается.Режущим элементомздесь являетсяматрица,а пуансон - подающим,проталкивающимэлементом.Матрица укрепляетсяв нижней плите7, а пуансон - впуансонодержателе.При обратномходе с пуансона6 снимаетсязаусенец съемником5.

Зачисткупоковок обычнопроизводятс частичнойзачисткойштамповочногоуклона. Зазормежду пуансономи матрицейпринимают взависимостиот формы поковок.

Прошивкаотверствий.Если в поковкедолжно бытьотверствие,то при штамповкеделают наметки(углубления)с одной илидвух сторонс оставлениемпеленок 2 (рис.41).Эту пленкупрошивают(обычно в горячемсостоянии)после штамповки,анологичнотому, как обрезаютзаусенец. Приэтом применяютте же обрезныепрессы. Схемапрошивки содновременнойобрезкой заусенцапоказана нарис.41. Здесьпредставленсовмещенныйштамп, где 1 -пуансон обрезки,2- пленка, подлежащаяудалению прошивкой,3 - поковка, 4 - матрица,5 - выталкиватель,6 - пуансон прошивки,7 - основаниештампа.

В производствечаще прошивкаи обрезка заусенцавыполняетсякак отдельнаяоперация.

Усилиеобрезки и прошивкаопределяютпо формуле

P=(1,5-1,8)бв*Sф*Pср

гдебв- предел прочностина срез притемпературеобрезки-прошивки,

Sср,Pср- соответственнотолщина и периметрсреза.

Подтолщиной срезапонимают толщинупленки илизаусенца сучетом закругленияи прибавлениявеличиныположительногоотклонениядопуска наразмер поковкипо высоте.

Охлаждениеи термообработка.Режим охлажденияпоковок послештамповки имееттакое же значение,как и режимнагрева. Скоростьохлаждениявлияет на величинутермическихнапряжений,которые в случаебыстрого охлажденияприводят обычнок наружнымтрещинам. А принеодновременномпо объему металлапереходе черезкритическийинтервал температур- к структурнымнапряжениям,которые могутсумироватьсяс температурными.Это может привестик микро- и макротрещинам.При охлаждениинекоторых мароксталей могутобразовыватьсяфлокены, белыепятна; они неимеют определеннойориентировкив связи с деформациямии не связанныес ликвационнымизонами. Белыепятна внешнепохожи на флокены,но располагаютсяисключительнов ликвационныхучастках иориентируютсяв направлениидеформации.На появлениефлокенов ибелых пятеноказываетбольшое влияниеводород, растворенныйпри выплавкеметалла. Дляуменьшениявлияния водородана образованиефлокенов ибелых пятенприменяютсоответствующийрежим охлаждения.

Охлажденияв зависимостиот марки материалаи размеровпоковок производятся:на воздухе(одиночных илиштабелями), вящиках с песком,золой или окалиной,в термостатахи неотапливаемыхколодцах, вподогреваемыхколодцах, вместес печью.

Послештамповки дляснятия остаточныхнапряжений,предохраненияот образованияфлокенов иразмельчениязерна (Штамповкойпосле дополнительногонагрева) применяютотжиг, а длявыравниванияструктуры посечению (путемдиффузии легирующихэлементов)применяютгомогенизационныйотжиг поковок.

Очисткапоковок отокалины.После штамповкипоковки имеютна поверхностислой окислов,который ухудшаеткачество поверхностии препятствует последующеймеханообработке.Для очисткипоковок применяюттравление,галтовку идробеметнуюочистку.

Травлениеприменяют дляочистки отокислов сложныхпоковок в растворекислоты. Послепогруженияпоковок в растворкислоты. Послепогруженияпоковок в растворкислоты (иликислот), кислотапроходит черезслой окалиныи вступает вреакцию с металлом,образуя рыхлуюпленку, котораяимеет большуютолщину, чемтолщина окислившегосяметалла. Этоспособствуетразрушениюокислов. Длясталей применяютраствор сернойи соляной кислотс присадкойКС; для никелевыхсталей - такойже растворкислот, но болееконцентрированный;для алюминеевыхсплавов - растворщелочи. Затемдля сталейпроизводятпромывку вщелочном растворе и воде, дляалюминиевыхсплавов - в раствореазотной кислотыи воде.

Очисткапоковок травлениемэто самыйкачественныйи самый дорогойспособ очистки.

Галтовкуприменяют дляочистки мелкихи средних помассе поковокпростой формы(короткие валики,шестерни).Загруженныево вращающийсявокруг горизонтальнойоси барабанпоковки (иногдас ними и шары)удаются и окислыскалываются.Недостатокспособа - большойшум.

Дробеметнуюочистку применяютдля очисткиот окисловмелких и среднихпоковок сложнойформы. В этомслучае на очищаемыеповерхностинаправляютдвижущуюсяс большой скоростьючугунную дробь,которая приударе о поверхностьпоковки скалываетокислы. Поковкидолжны поворачиватьсядля очисткинужных поверхностей.Качество поверхностиполучают хорошее.Недостаткомспособа являетсявозможностьзакрытия трещин,которые в дальнейшемтрудно обнаружить.

Правкапоковок.Штампованныепоковки могутискривлятьсяв процессеудаления изручья штампа,обрезке заусенца,прошивке отверстийи при их транспортировке.

У изогнутыхпоковок примеханообработкеможет быть внекоторыхместах недостаточныйприпуск, а вдругих - избыточныйприпуск.

Правкупроизводятв горячем ихолодном состоянии,более частоиспользуютхолодную правку.

Горячуюправку послеобрезки заусенцаобычно применяютдля простыхпоковок извысоколегированнойили высокоуглеродистойстали, при холоднойправке в которыхвозможновозникновениетрещин. Такуюправку выполняютобычно в окончательномручье штампа.

Длясложных поковокили поковокс отверстиемгорячую правкупроизводятв специальномштампе.

Холоднойправке подвергаютсложные мелкиеи средние помассе поковки.При холоднойправке невозможнополучить из-заупругих деформацийпри разгрузкеабсолютно неискривленныепоковки.

Калибровкупоковоквыполняют дляповышенияточности размеров,улучшениекачества поверхностиотдельныхучастков иливсей поковки,а также сниженияколебания массыпоковки. Калибровку применяют вмассовом икрупносерийномпроизводстве.

Различаютплоскостнуюи объемнуюкалибровку.

Плоскостнаякалибровкапроизводитсяв холодномсостоянии накривошипно-коленныхчеканочныхпрессах дляполученияточных вертикальныхразмеров наодном или несколькихучастках поковки.

Объемнуюкалибровкуприменяют дляувеличенияточности размеровв разных направлениях,а при выдавливаниинекоторогоизлишка металлав заусенец - идля полученияточной массы.

Точностьобъемной калибровкиниже, чем плоскостной.Иногда применяюткомбинированнуюкалибровку- сначала объемную,а затем плоскостную.

Усилиеплоскостнойкалибровкидля круглыхпоковок:

P=бs*(1+(m/3)*(d/h))*(п*d2)/4

гдеd - диаметр поковки;h - высота; бs- напряжениепластическоготечения; m - коэффициентконтактноготрения.

Видыбрака. Контролькачества штампованныхпоковок.Брак может бытьна любом этапетехнологическогопроцесса. Наиболеехарактерныследующие видыбрака: вмятины,недоштамповкавыступов, углов,закругленийи ребер, смещениеодной половиныпоковки относительнодругой в плоскостиразъема, зажимы,повышеннаякривизна, отклонениедопуска отзаданного,утяжка, бракпо термообработкеи очистке отокалины.

Вмятинына поковкахмогут быть врезультатезаштамповкиокалины имеханическихповрежденийпри удалениииз штампа ипереброскегорячих поковок.Недоштамповкавозникает принедостаточномнагреве заготовкии количествеударов илимассе падающихчастей молота.Смещение плоскостиразъема возникаетпри износенаправляющихмашины илиштампа. Зажимывозникают из-зарезких ударов,несоответствиячернового ручьяштампа чистовомуручью и из-заЭксцентричнойукладки заготовкив штамповочномручье. Повышеннаякривезна возникаетпри неравномерномохлаждениипоковки илииз-за деформациипри переброскегорячих штампованныхпоковок. Повышенныедопуски и размерывозникают прислишком большомизносе штамповили при недоштамповке.При штамповкена КГШП возможнотакже незаполнениештампа, повышеннаякривизна привыталкивании,след от выталкивателя,зажим типа“прострел”.Из-за неправильноготечения металлапри штамповкевыдавливаниемвозникает“утяжка”, “прострел”,наружные ивнутренниесколы. Брак притермообработкеможет бытьтакой: обезуглероживание,отклонениеот заданнойтвердости имикроструктуры.

Контрольштампованныхпоковок производятна всех этапахтехнологическогопроцесса.С этой цельювыполняютконтроль химическогосостава, проверяютразмеры поковоки визуальноконтролируютповерхностныедефекты, контролируютрежимы нагреваи термообработки,твердостьпоковок. Внешниедефекты, трещины,зажимы, прострелыдля ответственныхдеталей конструируютмагнитным илюминисцентнымметодом, а методвихревых токовпозволяетконторолироватьхимическийсостав, твердость,трещины, структурноесостояние,внутренниенапряженияв поковках иразмеры ихсечения. Внутренниедефекты в поковкахопределяютультразвуковымметодом ипросвечиваниемлучами Рентгена.

Технологичностьпоковок.

Чертежпоковки составляютпо чертежудетали. Правильноразработанныйчертеж поковкипозволяетучесть особенноститечения металлав штампе, обеспечиваетвозможностьее рациональногоизготовления.

Технологичнойсчитаетсяпаковка в которойправильновыбрана поверхностьразъема; назначенышероховатостьповерхности,допуски, припускии напуски; определеныштамповочныеуклоны и линияразъема; определенырадиусы скруглений;назначенынаметки подпрошивку иопределеныразмеры пленкипод прошивку;установленонаправлениеволокон в поковке,толщина волокнаи ребер и другиевопросы.

Поверхностьразъема- это поверхность,по которойсоприкасаютсячасти штампа.Обычно за поверхностьразъема принимаютплоскость.Плоскостьразъема должнасовпадать сплоскостьюдвух наибольшихразмеров поковкии обеспечиватьсвободноеудаление штампованнойпоковки изштампа. Еслипоковка несимметрична,то более глубокиеполости располагаютв верхней частиштампа, т.к. вверхметалл течет лучше. Правильновыбраннаяплоскостьразъема обеспечиваетвозможностьконтроля сдвигамежду верхними нижним штампомпо внешнемувиду поковкипосле обрезкизаусенца. Нарис. 44а плоскостьразъема выбранаправильно ипозволяетобнаружитьсдвиг при обрезкезаусенца, нарис.44б - плоскостьразъема выбранане правильно,т.к. не позволяетобнаружитьсдвиг, на рис.44в- возможноерасположениеплоскостиразъема приодностороннейбобышке.

Широховатостьповерхностиобычно пригорячей штамповкеполучают впределах Rz=160-40мкм, а точностьв пределах12-16 квалитета,болеевысокиекачественныепоказателиотносятся кштамповке взакрытых штампах.Допуски учитываютизмененияразмеров принедоштамповкепо высоте иизнос штампов.При калибровкедостигают8-12 квалитетточности,широховатость- Ra=2,5-0,32 мкм. Еслизаготовкадетали должнаиметь болеевысокие качественныепоказатели(точность ишероховатостьповерхности),то эти показателидостигаютмеханическойобработкойпутем снятияприпуска соштампованнойпоковки. Припускии допуски пригорячей объемнойштамповкеназначают поГОСТ 7505-74. Практическивеличина припускасоставляет0,5-6 мм и ориентировочноможет бытьопределенапо эмпирическойформуле

П=0,4+0,01h+0,0015l

гдеh и l - наибольшиеразмеры поковкипо высоте и вплоскостиразъема.

Стандартом предусмотреноразделениепоковок на триосновные группыв зависимостиот предъявляемыхк ним требованиямпо точности.Наиболее жесткиетребованияотносятся кпоковкам первойгруппы; ГОСТ7505-74 также регламентируемнапуски. К напускамотносят некоторыйобъем металлана поковке дляоблегченияизготовлениядетали. Напускможно удалитьмеханическойобработкой.При диаметреотверстия менее30мм устанавливаютнапуск, т.е. нештампуют отверстиеиз-за малойстойкостиштампа; к напускамотносят такженапуски дляштамповочныхуклонов и радиусовскругления.

Уклоны.Штамповочныеуклоны назначаютдля легкогои быстрогоудаления поковки,а также дляоблегчениязаполненияштампа. Различаютнаружные ивнутренниеуклоны. Величинауклона зависитот наличиявыталкивателейу оборудованияи относительнойвысоты поковки.При отсуствиивыталкивателей(молоты)наружные уклоныравны 5-7°, внутренние-7-10°;при наличиивыталкивателей(КГШП, ГКМ, гидропрессы)наружные уклоныравны 3-5°, внутренние-5-7°.

Дляотносительноболее высокихпоковок (отношениеглубины полостик ширине принимаютбольшие величиныуклонов. Выборуклонов производятпо таблицамсправочников.

Толщинаполотна и реберопределяетсяусловиямидеформирования,чем меньшетолщина, тембольше напряжениетечения и меньшестойкостьинстумента.

Толщинуполотна назначаютв зависимостиот площадиштамповочнойзаготовки вплане и формысечения. Приувеличенииплощади от 20до 2000 см2 толщинаувеличиваетсяот 1,5 до 12 мм.

Высота,толщина ребраи расстояниемежду ребрамизависят отформы поперечногосечения штампуемогоизделия. В открытыхсечениях толщинаребра зависиттолько от еговысоты, в закрытыхдвутавровыхсечениях толщинаребра определяетсявысотой ребери расстояниеммежду ними.Ребро хорошозаполняетсяпри отношенииего высоты ктолщине неболее 10. Для ребернебольшойвысоты (менее10 мм) и малойтолщины (менее2 мм) из-за трудностизаполненияполости (возникаютбольшие давления)толщину ребраназначают 2-4меньше высоты.Наименьшеерасстояниемежду ребрамизависит отвысоты. (Привысоких ребрахи небольшомрасстояниимежду нимивыступ штампа,формирующийэти ребра быстроизнашивается).Наименьшеерасстояниедля высотыребер 5-70 мм равно10-80 мм; наибольшеедля той же высотысоответственно-(30-20)S, S-толщинаполотна.

Радиусзакругленияна поковкахназначают, каки штамповочныеуклоны, дляоблегчениязаполненияштампа и дляобеспеченияудовлетворительнойстойкостиинструмента.Радиусы закругленияназначают поГОСТ 7505-74 в зависимостиот относительнойглубины полостии абсолютнойглубины полости.Различаютнаружные ивнутренниерадиусы, внутренниерадиусы примернов три раза большенаружных R=3r. Посленазначениявнутреннихрадиусов ихнадо согласоватьс припускомтаким образом,чтобы величинаприпуска былане меньше, чемна прилегающихучастках.

Наметкии пленки подпрошивку. Приштамповкеневозможнополучить сквозноеотверстие.Для облегченияпоследующейпрошивки иэкономии металлав поковке делаютнаметку сперемычкой-пленкойнебольшойтолщины.

Взависимостиот формы и размеровотверстийпоковок применяютпять типовнаметок: плоскую,с раскосом, смагазином, скарманом, глухую.

Плоскуюнаметку применяютпри 50‹d

При150 >d>80 мм и отсуствиипредварительногоручья и всегдадля наметокв предварительномручье примеряютнаметки с раскосом,толщина пленкиSmax=1,35S, Smin=0,65S, S=0,1d.

Наметкус магазиномприменяют при150>d>55 мм и наличиипредварительногоручья, в которомделается наметкас расскосом.

Наметкус карманомприменяют вокончательномручье при D>155 мми низких поковкахсо сравнительномалым отношениемвысоты к диаметруH/D

Глухуюнаметку применяюттолько с цельюэкономии металла,когда наметкуполучают сотносительнобольшой глубинойи большим радиусомR. Отверстиеполучают вдальнейшемсверлением.

4.6.Высокоэнергетическиеимпульсныеметоды штамповки.

Применениевысокоэнергетическихметодов штамповкипозволяетэкономичноизготовлятьабаботкойдавлением такиедетали и заготовки,которых ранееневозможнобыло изготовлятьили для изготовлениякоторых ранеетребовалосьдорогостоящеемощное оборудование.Эти методыдеформированияиспользуютв условияхмелкосерийногои серийногопроизводства,как для листовойтак и для объемнойштамповки.

Штамповкалистовогометалла.

Гидровзрывнаяштамповка. Пригидровзрывномформоизмененииэнергии, образующаясяпри взрыве,передаетсяштампуемойзаготовки черезударную волну,давление исопутствующийей гидропоток.В качествесреды, передающейэнергию взрыва,используютжидкость, сыпучую,вязкую илитвердую среду.

Деформируемыелистовые илитрубчатые заготовки можноподвергатьразличнымоперациям:резке, вытяжке,рельефнойформовке, раздаче,обжиму, отбортовкеи др.. Причемвозможноформоизменениес нагревомзаготовки спомощью передающейсреды (песком).

Длявзрывной штамповкииспользуютбризантныеи метательныевзрывчатыевещества. Взрывможет производитьсяв стационарномили съемном(разовом) бассейне.Для формоизменениязаготовки взависимостиот выполняемойоперации чащевсего используюттолько матрицуили пуансон;для вытяжки,рельефнойформовки, отбортовки- матрицу, дляобжима - пуансон.При вытяжкеобычно получаютза один переходменьшую предельнуювеличину коэффициентавытяжки, чемв обычных условиях:

материал	сплавОТ4	ст.3	2Х13	12Х18НIОТ	08	АМг6-М
m	0,68	0,65	0,64	0,63	0,63	0,61

Матрицыдля вытяжкимогут бытьметаллическиецельнолитыеили составные,железобетонные,из льда.

Точностьдеталей изготовленныхвзрывной штамповкойпо сравнениюс обычной вытяжкойзначительновыше.

Электрогидравлическаяштамповкапо сравнениюсо взрывнойимеет рядпреимуществ:а) возможностьпримененияв обычных условиях,б)простотадозированияэнергии, в)возможностьосуществлениясерии разрядов,следующих другза другом, г)легкостьавтоматизациипроцесса. Однакоустановки дляэлектрогидравлическойштамповкидороже установокдля штамповкивзрывом, а размерыи стоимостьэлектрогидравлическихустановокограничиваютэнергетическиевозможностиметода.

Сущностьметода. Привысоковольтномэлектрическомразряде междуэлектродами,помещеннымив жидкость,возникаеттокопроводящийискровой канал,мгновенноерасширениекоторого приводитк возникновениюв жидкостиударной волны.Деформациязаготовкипроисходит,как и при гидровзрывнойштамповке, поддействиемударной волны,давление исопутствующегогидропотока.Более эффективномуиспользованиюэнергии разрядапо сравнениюс открытойемкостью дляформоизмененияспособствуетразмещениерабочих электродовв замкнутойкамере иливнутри трубчатойзаготовки,закрытой с двухсторон крышками.

Рассматриваемымметодом выполняютоперации вытяжкидеталей изплоских заготовок,отбортовку,раздачу трубчатыхзаготтовок,оформлениесложного контурана листовыхи трубчатыхзаготовках,калибровку,пробивку инекоторыедругие операции.Этим методомполучают деталииз цветныхметаллов, сталии высокопрочныхсплавов. Толщинаштампуемыхдеталей

Инструмент.Обычно дляэлектрогидравлическойштамповкииспользуютматрицы, которыеизготовляютиз стали (иногдаи другихматериалов-цинковых,алюминевыхсплавов, литьевыхэпоксидныхсмол). Основнойрабочий инструмент- электроды,которые изготовляютиз стали, латуни,однако найбольшейэлектроэрозийнойстойкостьюобладаетметаллокерамическаякомпозицияна основе вольфрамаВНМ-3-2.

Дляэлектрогидравлическойштамповкииспользуютотечественныеустановки “Удар 12м” и “Удар 20” , ” Удар20с”, “ Удар 150”,“Удар-II”, позволяющиеизготовлятьдетали размеромот 400*400 мм до 2000*1200 ммс толщинойстенки от 3 до10 мм или соответственнодиаметромзаготовки от300 мм до 1500 мм столщиной стенкиот 3 до 10 мм. Запасаемаяэнергия указанныхустановокизменяетсясоответственноот 10 до 160 Кдж.

Штамповкаимпульсныммагнитнымполем.Основные преимуществаметода в сравнениис взрывной иэлектрогидравлическойштамповкой: а)большая скоростьформоизменениязаготовки ивысокая призводительность,б) возможностьточнее регулироватьпараметрыпроцесса, в)возможностьшироко механизироватьи автоматизироватьоперации процесса,г) возможностьлегкого встраиванияустоновкиимпульсноймагнитнойштамповки вавтоматическиелинии.

Сущностьметода.Припомещениизаготовки вимпульсноемагнитное поле,создавемоес помощью разрядаэнергии, накопленнойв конденсаторнойбатарее, накатушку индуктивности(рабочий индуктр),в заготовкеиндуцируютсявихревые токи,взаимодействиекоторых с токамииндуктораприводит квозникновениюусилий, деформирующихзаготовку.

Этотметод штамповкиприменяют восновном длятаких операций,как обжим ираздача трубчатыхзаготовок,калибровкатрубчатыхизделий, получениена деталяхразличныхрифлений, штамповкадеталей изплоских заготовок,пробивка отверствийв плоских итрубчатых деталях изразличныхметаллов исплавов, сборка.Преимущественноераспостранениеимеет обработкаметаллов исплавов, обладающихвысокойэлектропроводностью.Деформированиезаготовок изматериаловс недостаточновысокой электропроводностью(углеродистыхи нержавеющихсталей) осуществляетсячерез передающуюсреду или черезтак называемый“спутник”-промежуточныйматериал свысокойэлектропроводностью,помещаемыйна обрабатываемуюзаготовку.Максимальнаятолщина стенкидетали составляет1,5-2 мм для стали,1,7-2,5 мм -для латунии 2-3 мм - для алюминевыхи медных сплавов.

Инструмент.Рабочим инструментомв этом случаеявляется индуктори оправка (матрица).В установкахмагнитно-импульсногодеформированияиспользуютиндукторыоднократногои многократногоиспользования:первые применяютв условияхединичногопроизводства,вторые-в условияхсерийногопроизводства.Для увеличенияпрочностииндукторови придания имуниверсальностислужат концентраторымагнитногополя.

Оборудование.Для магнитн-импульснойштамповкииспользуютотечественныемагнитно-импульсныеустановки иустановкиизготовляемыев ГДР , ЧССР ,которые обладаютмаксимальнойзапасаемойэнергией от4,1 до 22,5 Кдж.

Объемнаяштамповка.

Высокоскоростнаяобъемная штамповкапозволяетмаксимальноприблизитьформу и размерыпоковки к формеи размерамдеталей, чтообеспечиваетэкономию металлаи сводит к минимумумеханическуюобработку. Этимметодом изготовляютпоковки с тонкимистенками изалюминия, меди,различныхсталей и сплавов.Поковки получаютс мелкозернистойструктуройи высокимимеханическимисвойствами;значительноулучшаетсяструктура исвойства сплавовна основе молибдена,никеля и титана.Улучшениеструктуры иувеличениепрочности внесколько разувеличиваетстойкостьдеталей (шестеренв 2-10 раз).

Высокоскоростнаяобъемная штамповкавыполняетсясо скоростямидвижения инструмента9-18 м/сек для изготовленияпоковок методомгорячего ихолодноговыдавливания.

Экономическицелесообразноприменятьвысокоскоростнуюштамповку вусловияхкрупносерийногопроизводствадля поковок,которые могутбыть полученына обычномгорячештамповочномоборудовании.

Длянагрева сталей,жаропрочныхсплавов, титанарекомендуютиндукционныепечи или печис инертнойатмосферой,алюминевыхсплавов - печис принудительнойциркуляциейвоздуха. Вовсех случаяхрекомендуютбезокислительныйнагрев.

Передначалом работыпуансон и матрицуследует подогретьдо 180 град.С иподдерживатьтемпературув этом пределев процесе штамповкиво избежаниеперегрева ипотере стойкостиштампа.

Смазкивыбирают сучетом штампуемогоматериала.Суспензиюграфита в водеприменяют вкачестве смазкипри штамповкебольшинстваметаллов; приштамповкетруднодеформируемыхметалловпредпочтительнеесуспензияграфита в масле.При тяжелыхусловиях работыприменяютдисульфидмолибдена (притемпературештамповки

Штампыдля высокоскоростнойштамповкиизготовляютиз сталей 4Х5В2ФС(ГОСТ 5950-63) и 4Х4М2ВФС.

Оборудованиедля высокоскоростнойштамповкивысокоскоростныемолоты с пневматическимприводом иэнергией удара2,5-60 кн.м (2,5-60 тс м).

4.6.Высокоэнергетическиеимпульсныеметоды штамповки.

Применениевысокоэнергетическихметодов штамповкипозволяетэкономичноизготовлятьабаботкойдавлением такиедетали и заготовки,которых ранееневозможнобыло изготовлятьили для изготовлениякоторых ранеетребовалосьдорогостоящеемощное оборудование.Эти методыдеформированияиспользуютв условияхмелкосерийногои серийногопроизводства,как для листовойтак и для объемнойштамповки.

Штамповкалистовогометалла.

Гидровзрывнаяштамповка. Пригидровзрывномформоизмененииэнергии, образующаясяпри взрыве,передаетсяштампуемойзаготовки черезударную волну,давление исопутствующийей гидропоток.В качествесреды, передающейэнергию взрыва,используютжидкость, сыпучую,вязкую илитвердую среду.

Деформируемыелистовые илитрубчатые заготовки можноподвергатьразличнымоперациям:резке, вытяжке,рельефнойформовке, раздаче,обжиму, отбортовкеи др.. Причемвозможноформоизменениес нагревомзаготовки спомощью передающейсреды (песком).

Длявзрывной штамповкииспользуютбризантныеи метательныевзрывчатыевещества. Взрывможет производитьсяв стационарномили съемном(разовом) бассейне.Для формоизменениязаготовки взависимостиот выполняемойоперации чащевсего используюттолько матрицуили пуансон;для вытяжки,рельефнойформовки, отбортовки- матрицу, дляобжима - пуансон.При вытяжкеобычно получаютза один переходменьшую предельнуювеличину коэффициентавытяжки, чемв обычных условиях:

материал	сплавОТ4	ст.3	2Х13	12Х18НIОТ	08	АМг6-М
m	0,68	0,65	0,64	0,63	0,63	0,61

Матрицыдля вытяжкимогут бытьметаллическиецельнолитыеили составные,железобетонные,из льда.

Точностьдеталей изготовленныхвзрывной штамповкойпо сравнениюс обычной вытяжкойзначительновыше.

Электрогидравлическаяштамповкапо сравнениюсо взрывнойимеет рядпреимуществ:а) возможностьпримененияв обычных условиях,б)простотадозированияэнергии, в)возможностьосуществлениясерии разрядов,следующих другза другом, г)легкостьавтоматизациипроцесса. Однакоустановки дляэлектрогидравлическойштамповкидороже установокдля штамповкивзрывом, а размерыи стоимостьэлектрогидравлическихустановокограничиваютэнергетическиевозможностиметода.

Сущностьметода. Привысоковольтномэлектрическомразряде междуэлектродами,помещеннымив жидкость,возникаеттокопроводящийискровой канал,мгновенноерасширениекоторого приводитк возникновениюв жидкостиударной волны.Деформациязаготовкипроисходит,как и при гидровзрывнойштамповке, поддействиемударной волны,давление исопутствующегогидропотока.Более эффективномуиспользованиюэнергии разрядапо сравнениюс открытойемкостью дляформоизмененияспособствуетразмещениерабочих электродовв замкнутойкамере иливнутри трубчатойзаготовки,закрытой с двухсторон крышками.

Рассматриваемымметодом выполняютоперации вытяжкидеталей изплоских заготовок,отбортовку,раздачу трубчатыхзаготтовок,оформлениесложного контурана листовыхи трубчатыхзаготовках,калибровку,пробивку инекоторыедругие операции.Этим методомполучают деталииз цветныхметаллов, сталии высокопрочныхсплавов. Толщинаштампуемыхдеталей

Инструмент.Обычно дляэлектрогидравлическойштамповкииспользуютматрицы, которыеизготовляютиз стали (иногдаи другихматериалов-цинковых,алюминевыхсплавов, литьевыхэпоксидныхсмол). Основнойрабочий инструмент-электроды,которые изготовляютиз стали, латуни,однако найбольшейэлектроэрозийнойстойкостьюобладаетметаллокерамическаякомпозицияна основе вольфрамаВНМ-3-2.

Дляэлектрогидравлическойштамповкииспользуютотечественныеустановки “Удар 12м” и “Удар 20” , ” Удар20с”, “ Удар 150”,“Удар-II”, позволяющиеизготовлятьдетали размеромот 400*400 мм до 2000*1200 ммс толщинойстенки от 3 до10 мм или соответственнодиаметромзаготовки от300 мм до 1500 мм столщиной стенкиот 3 до 10 мм. Запасаемаяэнергия указанныхустановокизменяетсясоответственноот 10 до 160 Кдж.

Штамповкаимпульсныммагнитнымполем.Основные преимуществаметода в сравнениис взрывной иэлектрогидравлическойштамповкой: а)большая скоростьформоизменениязаготовки ивысокая призводительность,б) возможностьточнее регулироватьпараметрыпроцесса, в)возможностьшироко механизироватьи автоматизироватьоперации процесса,г) возможностьлегкого встраиванияустоновкиимпульсноймагнитнойштамповки вавтоматическиелинии.

Сущностьметода.Припомещениизаготовки вимпульсноемагнитное поле,создавемоес помощью разрядаэнергии, накопленнойв конденсаторнойбатарее, накатушку индуктивности(рабочий индуктр),в заготовкеиндуцируютсявихревые токи,взаимодействиекоторых с токамииндуктораприводит квозникновениюусилий, деформирующихзаготовку.

Этотметод штамповкиприменяют восновном длятаких операций,как обжим ираздача трубчатыхзаготовок,калибровкатрубчатыхизделий, получениена деталяхразличныхрифлений, штамповкадеталей изплоских заготовок,пробивка отверствийв плоских итрубчатых деталях изразличныхметаллов исплавов, сборка.Преимущественноераспостранениеимеет обработкаметаллов исплавов, обладающихвысокойэлектропроводностью.Деформированиезаготовок изматериаловс недостаточновысокой электропроводностью(углеродистыхи нержавеющихсталей) осуществляетсячерез передающуюсреду или черезтак называемый“спутник”-промежуточныйматериал свысокойэлектропроводностью,помещаемыйна обрабатываемуюзаготовку.Максимальнаятолщина стенкидетали составляет1,5-2 мм для стали,1,7-2,5 мм -для латунии 2-3 мм - для алюминевыхи медных сплавов.

Инструмент.Рабочим инструментомв этом случаеявляется индуктори оправка (матрица).В установкахмагнитно-импульсногодеформированияиспользуютиндукторыоднократногои многократногоиспользования:первые применяютв условияхединичногопроизводства,вторые-в условияхсерийногопроизводства.Для увеличенияпрочностииндукторови придания имуниверсальностислужат концентраторымагнитногополя.

Оборудование.Для магнитн-импульснойштамповкииспользуютотечественныемагнитно-импульсныеустановки иустановкиизготовляемыев ГДР , ЧССР ,которые обладаютмаксимальнойзапасаемойэнергией от4,1 до 22,5 Кдж.

Объемнаяштамповка.

Высокоскоростнаяобъемная штамповкапозволяетмаксимальноприблизитьформу и размерыпоковки к формеи размерамдеталей, чтообеспечиваетэкономию металлаи сводит к минимумумеханическуюобработку. Этимметодом изготовляютпоковки с тонкимистенками изалюминия, меди,различныхсталей и сплавов.Поковки получаютс мелкозернистойструктуройи высокимимеханическимисвойствами;значительноулучшаетсяструктура исвойства сплавовна основе молибдена,никеля и титана.Улучшениеструктуры иувеличениепрочности внесколько разувеличиваетстойкостьдеталей (шестеренв 2-10 раз).

Высокоскоростнаяобъемная штамповкавыполняетсясо скоростямидвижения инструмента9-18 м/сек для изготовленияпоковок методомгорячего ихолодноговыдавливания.

Экономическицелесообразноприменятьвысокоскоростнуюштамповку вусловияхкрупносерийногопроизводствадля поковок,которые могутбыть полученына обычномгорячештамповочномоборудовании.

Длянагрева сталей,жаропрочныхсплавов, титанарекомендуютиндукционныепечи или печис инертнойатмосферой,алюминевыхсплавов - печис принудительнойциркуляциейвоздуха. Вовсех случаяхрекомендуютбезокислительныйнагрев.

Передначалом работыпуансон и матрицуследует подогретьдо 180 град.С иподдерживатьтемпературув этом пределев процесе штамповкиво избежаниеперегрева ипотере стойкостиштампа.

Смазкивыбирают сучетом штампуемогоматериала.Суспензиюграфита в водеприменяют вкачестве смазкипри штамповкебольшинстваметаллов; приштамповкетруднодеформируемыхметалловпредпочтительнеесуспензияграфита в масле.При тяжелыхусловиях работыприменяютдисульфидмолибдена (притемпературештамповки

Штампыдля высокоскоростнойштамповкиизготовляютиз сталей 4Х5В2ФС(ГОСТ 5950-63) и 4Х4М2ВФС.

Оборудованиедля высокоскоростнойштамповкивысокоскоростныемолоты с пневматическимприводом иэнергией удара2,5-60 кн.м (2,5-60 тс м).