30. Разделительные операции холодной листовой штамповки (отрезка, вырубка, пробивка, надрезка, зачистка)

30. Разделительные операции холодной листовой штамповки (отрезка, вырубка, пробивка, надрезка, зачистка)

Разделительная операция холодной листовой штамповки – это операция обработки металлов давлением, в результате которой происходит полное или частичное отделение одной части заготовки от другой. К разделительным операциям относятся отрезка (резка), вырубка, пробивка, надрезка, разрезка, обрезка, зачистка, проколка, высечка.

Отрезка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем сдвига. Листовые материалы для холодной штамповки в большинстве случаев предварительно разрезают на полосы или заготовки необходимых размеров. Резка является заготовительной операцией и производится на рычажных, гильотинных, дисковых и вибрационных ножницах, а также на отрезных штампах.

1 — резка листовых материалов на полосы или штучные заготовки, до 40 мм

2 – резка листов на полосы, резка круглых (дисковых) заготовок с выходом на край листа) до 30 мм.

Вырубка – полное отделение заготовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем сдвига (1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – съемник; 4 – заготовка; 5 – деталь; 6 – отход. КНП – крайнее нижнее положение ползуна; КВП – крайнее верхнее положение ползуна – штамп простого действия для вырубки диска диаметром d)

Пробивка – образование в заготовке отверстия или паза путем сдвига с удалением части металла в отход. Схема пробивки аналогична схеме вырубки, если считать деталь 5 отходом, а отход 6 – деталь.

Надрезка – неполное отделение части заготовки путем сдвига. (1 — пуансон надрезки и матрица гибки; 2 – матрица надрезки и пуансон гибки; 3 – заготовка; 4 – деталь. Штамп совмещенного действия для надрезки и отгибки лапки в плоской детали)

Зачистка – удаление технологических припусков с помощью штампа с образованием стружки для повышения точности размеров и уменьшения 7 шероховатости поверхности штампованной детали. Точность при зачистке может достигать 9-7 квалитета, высота микронеровностей – до 0,63 мкм. Процесс зачистки заключается в срезании стружки небольшой толщины (0,05-0,2 мм на сторону) по контуру детали или отверстия и производится в том же направлении, что и пробивка (вырубка).

На рисунке приведена последовательность снятия стружки толщиной S при зачистке с зазором Z между пуансоном и матрицей (левая часть приведенных на рисунке 3 схем) и без зазора (правая часть схем) с диаметром пуансона, большим диаметра отверстия в матрице.

При зачистке с зазором еще до конца зачистки оставшаяся часть стружки отламывается, образуя скол высотой h на верхнем краю заготовки. При зачистке без зазора скола не образуется, так как стружка упирается в торцевую поверхность пуансона. В этом случае не требуется точного изготовления и пригонки пуансона по матрице, однако, часть срезанного припуска расплющивается у верхнего торца в тонкую пленку, что требует дополнительной зачистки.

Основные операции холодной листовой штамповки

Листовая штамповка применяется для изготовления деталей из листового материала, например деталей автомобилей (крыша, крылья, колпаки и др.), самолетов, вагонов, химических аппаратов, электроприборов, многих изделий широкого потребления (бидоны, Ложки, кастрюли и т. п.).

Холодной объемной штамповкой изготовляют изделия из объёмных заготовок – главным образом из пруткового материала. Холодной объёмной штамповкой получают крепежные детали (болты, гайки, заклепки), шарики, ролики, кольца подшипников, многие детали автомобилей, самолетов, тракторов и других машин.

По сравнению с горячей штамповкой холодная имеет ряд преимуществ:

o нет операции нагрева металла, поверхностный слой металла не окисляется (не образуется окалина);

o изделия получаются более точными по размерам и с меньшей шероховатостью поверхности.

По сравнению с обработкой резанием холодная штамповка позволяет сократить расход металла, так как металл не отделяется в стружку, уменьшить трудоемкость изготовления изделий и повысить производительность труда. Одновременно холодная обработка давлением обеспечивает упрочнение обрабатываемого металла, что позволяет делать детали более легкими, менее металлоемкими и более износостойкими.

Эти же преимущества позволяют заменять литые детали штампованными. Кроме этого, преимущества холодной штамповки по сравнению с литьем заключаются в том, что холодноштампованные изделия почти не требуют последующей обработки резанием, в то время как литые детали подвергаются значительной обработке резанием.

При штамповке заготовки, полуфабрикаты, детали получают в результате пластического деформирования или разделения исходного материала в специальных инструментах – штампах.

Разнообразные операции холодной штамповки по характеру деформации объединяют в две группы:

К разделительным относятся операции, в результате которых происходит полное или частичное отделение одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру, а к формоизменяющим – операции, в результате которых происходит изменение формы и размеров заготовки, перераспределение и заданное перемещение объемов металла.

Помимо этих двух основных групп операций для снижения трудоемкости, повышения производительности и точности используют сложные операции и комбинированную штамповку, которые характеризуются объединением нескольких простых операций в одном штампе или на многопозиционном прессе.

Раскрой материала. Под общим наименованием «раскрой материала» следует понимать способ расположения штампуемых заготовок (деталей) в полосе, ленте, листе.

Существует три типа раскроя:

o — с отходами (перемычками) по всему контуру вырубаемой детали (заготовки);

o — с частичными отходами по краям и торцам полосы (ленты);

Раскрой с отходами (Рисунок 5.11,а,б,в,г,д,е,и) применяют для получения простых по форме деталей повышенной точности (10…12 квалитет).

Раскрои с частичными отходами и без отходов (Рисунок 5.11,ж,з) применяют для простых по форме деталей низкой точности (12…14 квалитет).

Показателем, характеризующим раскрой, является коэффициент использования материала, рассчитываемый по формуле

,

где – число деталей, штампуемых из листа (полосы, ленты);
– площадь детали (без вычета из нее площади отверстий, если последние имеются); – ширина и длина ленты (полосы, листа).

Перемычки между деталями и краем полосы (ленты) и деталью зависят от толщины и марки материала, формы и размеров вырубаемых деталей и выбираются из справочников. Значение величины перемычек и раскладки деталей на полосе (ленте) позволяет определить ширину последней. При раскладке деталей неправильной геометрической формы следует добиваться, так называемого «линейного эффекта», при котором имеет место экономия материала благодаря заходу деталей друг в друга» (Рисунок 5.11,б,в).

Многорядовая раскладка (Рисунок 5.11,д) с точки зрения экономии материала выгоднее однорядовой. Количество рядов на полосе (ленте) ограничивается удорожанием изготовления и эксплуатации штампа и величиной хода пресса.

	а,б,в,и — однорядный; д,е,ж,з — многорядный; а,б,в,г,д,е,з,и — с отходами; ж — без отходов
Рисунок 5.11 Типы раскроя листового материала

Разделительные операции. К разделительным операциям относятся – отрезка, вырезка, вырубка, пробивка, надрезка, обрезка, проколка, зачистка (Рисунок 5.12).

Отрезка – отделение одной части материала от другой по незамкнутому контуру производится на ножницах или в штампах
(Рисунок 5.12,а).

Ножницы для отрезки листового материала бывают параллельные, гильотинные, роликовые и вибрационные (Рисунок 5.13).

Вырубка и пробивка.Вырубка – отделение детали от полосы или листа по внешнему замкнутому контуру (Рисунок 5.12,б).
Пробивка – получение отверстий в листовых заготовках (Рисунок 5.12,в).

	а – отрезка; б – вырубка; в – пробивка; г – обрезка; д – надрезка; е – проколка; ж – зачистка
Рисунок 5.12 Разделительные операции

3ачистка – удаление мелких неровностей и шероховатостей по внутреннему или наружному контуру полуфабриката после вырубки или пробивки для получения точных размеров детали и малой шероховатости поверхности (Рисунок 5.12,ж).

	а – гильотинные; б – дисковые с прямо поставленными ножами; в – дисковые с наклонно поставленными ножами; г – вибрационные
Рисунок 5.13 Схемы ножниц

Обрезка – отделение от детали технологического отхода
(Рисунок 5.12, г).

Надрезка – неполное отделение части заготовки (Рисунок 5.12,д).

Проколка – образование сквозных отверстий в листовой заготовке без удаления материала в отход (Рисунок 5.12,е).

Дата добавления: 2019-02-08 ; просмотров: 1021 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Разделительные операции листовой штамповки

К разделительным операциям листовой штамповки относятся отрезка, вырубка и пробивка. В разделительных операциях этап пластического деформирования материала обязательно завершается его разрушением.

Отрезка. Отрезка – полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру путем сдвига. Отрезка осуществляется на ножницах с параллельными ножами, с наклонно расположенными ножами (гильотинные), с помощью дисковых ножей, с помощью отрезных штампов. Отрезку чаще всего применяют для разделения листа на полосы нужной ширины.

Рис. 6. Схемы отрезки: а) на гильотинных ножницах с наклонно расположенными ножами; б) дисковыми ножами.

В ножницах с прямолинейным движением ножей (рис. 6а) в боковых направляющих станины вверх и вниз перемещается ползун с укрепленным на нем верхним ножом; нижний нож укреплен неподвижно в станине. Подъем и опускание верхнего ножа осуществляется кривошипно-шатунным механизмом. Разрезаемый лист укладывается на стол ножниц и прижимается к нему пневматическим или гидравлическим прижимами. В гильотинных ножницах режущие кромки ножей с целью уменьшения усилия резания наклонены друг к другу под углом створа α =1–5 о . Лист подают до упора, определяющего ширину отрезае-мой полосы В. Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.

Усилие резания определяется по формулам:

— для ножниц с параллельными ножами:

— для гильотинных ножниц:

где: В – длина линии отреза, мм; S – толщина материала, мм; – сопротивление срезу, равное 0,8–0,9 предела прочности материала; – угол скоса верхнего ножа.

Ножницы с вращательным движением режущих кромок – дисковые (рис. 6б) применяются для разрезания листовых полос неограниченной длины, а также для резки по криволинейному контуру. Вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки под действием сил трения. Режущие кромки ножей заходят одна за другую, это обеспечивает прямолинейность линии отрезки. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30…70 раз больше толщины заготовки, увеличиваясь с уменьшением коэффициента трения.

Вырубка и пробивка.Вырубка– отделение части заготовки по замкнутому контуру, при этом отделяемая часть является изделием. Пробивка – отделение части заготовки по замкнутому контуру, при этом отделяемая часть является отходом (рис. 7).

Таким образом, вырубкой (рис. 7а) формируют наружный контур детали, а пробивкой (рис. 7б) — внутренний контур (изготовление отверстий).

Основным технологическим параметром операций является радиальный зазор между пуансоном и матрицей . Зазор назначают в зависимости от толщины и механических свойств заготовки, он приближенно составляет . Зазор при вырубке назначают за счет уменьшения размеров поперечного сечения пуансона, при пробивке – за счет увеличения отверстия в матрице.

Рис. 7. Схема процессов вырубки (а) и пробивки (б)

1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – изделие, 4 – отход

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

Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листовом материале называется раскроем. Часть заготовки, оставшаяся после вырубки называется высечкой. Высечка составляет основной отход при листовой штамповке. Тип раскроя следует выбирать из условия уменьшения отхода металла в высечку (рис. 8).

Рис. 8. Примеры раскроя материала с перемычками (а) и без перемычек (б).

Экономия металла может быть получена: уменьшением расхода металла на перемычки, применением безотходного и малоотходного раскроя, повышением точности расчета размеров заготовки и уменьшением припусков на обрезку.

Усилие вырубки или пробивки определяется по формулам:

— для круглого контура ;

— для произвольного контура ,

где: L – длина линии реза или периметр вырубки; S – толщина заготовки; d – диаметр вырезаемого отверстия; – сопротивление срезу.

Черчение

Home Машиностроение Обработка металлов давлением Листовая штамповка

Листовая штамповка

Листовая штамповка — метод изготовления плоских и объем­ных тонкостенных изделий из листового материала, ленты или полосы с по­мощью штампов на прессах или без применения прессов. Листовая штам­повка подразделяется на горячую и холодную.

Горячая штамповка. Применяется главным образом в производст­ве котельных днищ, полушариев, буев и других корпусных деталей для судостроения. Изготовляются они из стального листа толщиной 3 . 4 мм. Операции горячей листовой штамповки аналогичны операциям хо­лодной штамповки. Однако при составлении технологического процесса всегда учитывается нагрев. Составляя чертеж заготовки, надо учитывать утяжку металла при вырубке, пробивке и гибке, а также и степень короб­ления при остывании детали, так как ее размеры при этом несколько со­кращаются. Это обстоятельство заставляет увеличивать допуски на раз­меры в сравнении с холодной штамповкой. Нагревают заготовки в пла­менных и электрических печах, а также в электронагревательных уст­ройствах.

Холодная штамповка. Это наиболее прогрессивный метод обработки давлением, так как он позволяет получить детали, не требующие в боль­шинстве случаев дальнейшей обработки резанием. Холодной листовой штамповкой изготовляют как крупные, так и мелкие детали (рамы и кузо­ва автомобилей, шасси самолетов, элементы обшивки судов, детали часо­вых механизмов и др.).

Листовая штамповка дает большую экономию в использовании металла, обеспечивая в то же время высокую производительность. Но наибольший эффект она дает при массовом и крупносерийном производстве.

При холодной листовой штампов­ке применяются углеродистая и ле­гированная стали, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, а также неметаллические материалы: кар­тон, эбонит, кожа, резина, фибра, пластмасса, поставляемые в виде ли­стов, лент и полос.

Технология листовой штампов­ки. Основным технологическим обо­рудованием для изготовления изде­лий методом листовой штамповки яв­ляются вибрационные ножницы (рис. 77), кривошипные (см. рис. 87 и рис. 88) и гидравлические прессы. Операции листовой штамповки могут быть разделены на два основных вида: разделительные и формоизменяющие. К ос­новным разделительным операциям относятся: резка, вырубка и пробивка.

Резкой называют операцию, где происходит последовательное отделе­ние части заготовки по прямой или кривой линии. Применяется резка для получения как готовых деталей, так и раскроя листа на полосы нужной ши­рины. При раскрое листа необходимо, чтобы выход деталей из листа был максимальным, а отходы были минимальными. Рациональность раскроя определяется на основании подсчета коэффициента использования матери­ала. Под коэффициентом понимается отношение площади вырубленных де­талей к площади листа. Операция резки производится с помощью вибраци­онных, дисковых, гильотинных и других ножниц.

Вибрационные ножницы (рис. 77) представляют собой станок с корот­кими ножами. Верхний нож 5 получает колебательные движения от элек­тродвигателя 1 через эксцентриковый механизм. Листовой металл уста­навливают на столе 7 и подвигают между верхним 5 и нижним 6 ножами до упора 3, который может передвигаться и закрепляться в скобе стани­ны, 2,4 — головку, 8 — стойка станины.

Вырубка — операция по получению заготовки замкнутого контура (рис. 78). На рис. 79 приведены чертеж (I) и схема (II) типовой детали, изго­товляемой из полосы вырубкой.

Пробивка — получение отверстий в детали нужной формы (рис. 80).

К основным формоизменяющим операциям * относят гибку, вытяжку, отбортовку, обжим и формовку.

Гибка — операция, при которой плоской заготовке придают изогну­тую форму (рис. 81: 1 — пуасон; 2 — нейтральный слой; 3 — матрица): R и г — внешний и внутренние радиусы гибки, S — толщина материала. Она может быть V -образная, U-образная и др. (рис. 82).

На рис. 83 представлен чертеж де­тали, отверстия в которой получены пробивкой. После этого деталь изо­гнута на штампе.

Вытяжка — операция, превра­щающая плоскую заготовку в полую пространственную деталь или полу­фабрикат 2 (рис. 84). Вытяжкой из­готовляют не только цилиндрические детали, но и сложные по форме ко­робчатые, конические и полусферические. При вытяжке плоская заготов­ка 5 втягивается пуансоном 1 в отверстие матрицы 3. Для предотвращения в заготовке при сжимающем напряжении образования складок применяют прижимы 4.

Вытяжка может быть без утонения и с утонением. В первом случае она происходит без заметного изменения, во втором изменяется не только фор­ма заготовки, но и толщина ее стенок. В случае, когда нужно получить глу­бокую вытяжку, ее ведут в несколько проходов. На рис. 85 показан чертеж типовой детали и из металлического листа 1, изготовленной штамповкой с вытяжкой.

Отбортовка — операция образования бортов по наружному конту­ру листовой заготовки или вокруг заранее пробитых отверстий (рис. 86). Она применяется главным образом для образования горловин у плоских деталей 2, необходимых как для нарезания резьбы, так и сварки или сбор­ки. Обычно она выполняется последовательно (I, II, III) за один или не­сколько проходов в штампах, состоящих из пуансона 1 и матрицы 3. Опе­рацию отбортовки очень часто выполняют на концах труб при подсоедине­нии к ним фланцев, с помощью которых трубы будут в дальнейшем соеди­няться.

Обжим — операция сужения (уменьшения) концевой части полых или объемных деталей. Осуществляется она путем обжатия материала штампом снаружи в конической матрице. При этом конфигурация обжимаемой части целиком зависит от формы штампа.

Формовка — операция, связанная с местным изменением формы с сохранением конфигурации наружного контура детали. Примером формов­ки может служить изготовление ребер жесткости на машиностроительных деталях, а также увеличение размеров по диаметру средней части полой де­тали.

Технологический процесс обработки различных материалов давлением, как упоминалось выше, производят на прессах. Прессы бывают гидравли­ческие и механические (кривошипные, винтовые, реечные и т. д.). По на­значению прессы подразделяют на ковочные, штамповочные, листоштамповочные, чеканочные, обрезные, трубопрофильные, гибочные, правильные, брикетировочные (для изготовления брикетов из кусковатых или по­рошкообразных материалов), кузнечно-штамповочные автоматы, термо- пластавтоматы и др.

Кривошипные горячештамповочные прессы ГОСТ 6809-87Е (рис. 87) изготавливаются в России давлением от 61,78 до 617,8 кН (mc — единица силы и веса). Они состоят из станины 1, ползуна 2, шатуна 3, кривошип­ного вала 4, стажных колонн 5, зубчатого колеса 6 и фрикционной муфты 7. Применение прессов для горячей объемной штамповки очень эффек­тивно в сравнении с другим технологическим оборудованием. Они обеспе­чивают более высокую точность поковок при значительной экономии ме­талла. Наличие в них индукционного электрического нагрева способству­ет улучшению условий труда в цехе: уменьшаются шум и сотрясение зда­ния, устраняется задымленность производственных помещений. Управление прессом осуществляется ор­ганами регулирования и с помо­щью сжатого воздуха из цеховой магистрали.

На рис. 88 показан пресс для хо­лодной штамповки ГОСТ 9408-89Е, состоящий из стойки 1, электро­двигателя 2, цилиндра уравнове­шивания ползуна 3, зубчатого ко­леса 4, направляющих 5, ползуна 6 и стола пресса 7. На подобных прессах изготавливают как мел­кие, так и крупные листовые дета­ли, например, кузова автомобилей. Возможное давление пресса — 30,89 кН.

Гидравлические прессы обладают наилучшей характеристикой для глу­бокой вытяжки и других операций листовой штамповки, так как осуще­ствляют деформирование металла с постоянной скоростью. Подобные прессы широко применяют в авиационной и ракетостроительной промыш­ленности.

На рис. 89 и 90 показаны крупные сборочные единицы самолетов, де­тали которых изготовлены прессованием. Так, каркас пола пассажир­ской кабины самолета (рис. 89) включает: обшивку 1, шпангоут 2, стрин­геры 3, поперечные балки 4 и продолжные балки 5. А гондола турбо-винтового двигателя самолета (рис. 90) состоит из обтекателя втулки винта — 1, воздухозаборника 2, крышки переднего капота 3, крышки заднего капота 4, люка 5, силовой фермы в, кожуха 7, стекателя 8, хвостовой ча­сти гондолы 9, силового шпангоута 10, рамы маслорадиатора 11, силово­го шпангоута 12 и боковой балки 13.

Прогрессивные способы хо­лодной листовой штамповки. Но­вые, виды штамповки благодаря своей простоте и экономичности находят широкое применение в ус­ловиях мелкосерийного и единич­ного производства. К ним относят штамповку резиной, жидкостью, взрывом, электрогидравлическую и др.

Штамповка резиной. С ее помощью осуществляются разделительные и формоизменяю­щие операции. При этом пуансо­ном или матрицей является рези­на. Штамповку резиной чаще все­го применяют для изделий из тон­колистового металла толщиной до 2 мм (алюминия, медных сплавов, малоуглеродистой стали).

Штамповка жидкостью. В этом случае металл дефор­мируется под давлением жидкос­ти, принимая форму матрицы. Данный способ применяют для вы­тяжки полых деталей разной фор­мы.

Штамповка взрывом. Для пластического формоизмене­ния заготовки применяют и взрыв­чатые вещества (взрывчатые газо­вые смеси из метана, пропана, гиксогена и др.), создающие высокое давление, под действием которого заготовка принимает форму штам­па.

Штамповку взрывом применя­ют для изготовления крупных де­талей и деталей сложной формы, когда изготовление их другими способами невозможно (напри­мер, сплавы труднодеформируемые) или неэкономично. Такая

штамповка не требует сложного и до­рогостоящего оборудования.

Электрогидравлическая штамповка. Этот метод характерен тем, что энергоносителем является вы­соковольтный электрический заряд в жидкости. Разряд вызывает появление ударной волны, которая и деформирует заготовку, придавая ей необходимую форму.

Этот вид штамповки дает возмож­ность выполнять все операции холод­ной листовой штамповки с большой точностью и с сравнительно малыми за­тратами.

Магнитно-импульсная формовка. Формирование изделий этим методом происходит при создании импульсного магнитного поля вокруг заготовки и взаимодействия этого поля с импульсными токами, протекающими в заготовке. В результате такого взаи­модействия в заготовке возбуждаются вихревые токи, что приводит к образо­ванию вокруг нее также электромагнитного поля. Это создает предпосылки для динамического воздействия на за­готовку и ее деформирование.

Этим методом осуществляют обжатие трубных заготовок, рельефную формовку, вырубку и др.

Существуют и другие прогрессивные методы листовой штамповки, но мы их рассматривать не будем.

* Формоизменяющими операциями называют такие, при помощи которых из плоской заготовки получают детали пространственной формы