Технология изготовления заготовок методом объемной штамповки

Виды и способы современной штамповки металла

Штамповка металла: особенности технологии. Альтернативные методы пластичной деформации металла. Холодная и горячая листовая и объемная штамповка. Технологические операции холодной штамповки. Используемое оборудование прессы и автоматические линии.

Штамповка металла – это технологическая операция, которая представляет собой контролируемый процесс изменения формы и размеров заготовки под действием давления. Процесс отличается высокой производительностью, а потому широко используется в различных отраслях промышленности.

Технология имеет богатую историю, однако ее механизация началась в 50-х годах XIX века: к процессу стали подключать станки, что увеличило производительность и повысило качество изделий. Современное штамповочное оборудование позволяет изготавливать различные детали: от мелких элементов часового механизма до составных частей летательных аппаратов.

В серийном производстве активно применяется листовая штамповка. С помощью данной технологии обрабатывают металл, пластик и другие материалы. Процесс отличается высокой производительностью, стабильностью и точностью.

Холодная штамповка считается наиболее прогрессивным методом обработки давлением. Как следует из названия, это производственные операции без предварительного нагрева заготовки. Такой подход позволяет повысить прочность и чистоту поверхности изделия.

Виды штамповочных технологий

За время своего существования появилось немало методов штамповки. Массовое производство требует особого подхода, где на первое место ставится скорость и качество изготовления изделий. Ручная штамповка сейчас используется исключительно в частном порядке, для создания единичных экземпляров.

Прежде чем рассматривать способы обработки давлением, рассмотрим прочие виды штамповки:

  1. Магнитно-импульсная. Для изменения формы деталей используются кратковременные импульсы электрического тока.
  2. Изотермическая штамповка деталей. Используется для деформирования легированных и жаропрочных сортов стали. Особенность изотермического процесса заключается в том, что контактную форму нагревают до температуры деформации заготовки. В качестве рабочего оборудования используют гидравлические прессы.
  3. Штамповка взрывом. Разновидность импульсного способа. Активно используется в сфере производства летательных аппаратов. Принцип работы основан на передаче воздействия взрывной волны через воздух или воду. В результате заготовка деформируется, приобретая очертания используемой матрицы.

Помимо производственных функций, энергию взрыва используют в качестве привода подвижных частей оборудования. Метод был разработан в Харьковском авиационном институте в 1949 году.

Технологический процесс, при котором изделие получают путем давления на расплавленный металл, называют жидкой штамповкой. Ввиду высокой стоимости матриц и пунсонов метод целесообразно использовать только в массовом производстве.

Листовая штамповка

Процесс обработки заготовок делят на две категории, которые отличаются рабочей температурой:

  1. Холодная штамповка. Данный метод считают наиболее эффективным. Его применяют для изготовления кузовных деталей транспорта. Грамотная разделка помогает рационально использовать основной материал. Наилучших показателей можно добиться, используя углеродистые и легированные стали, а также листовую медь и алюминий.
  2. Горячая штамповка. Как следует из названия, данный метод подразумевает предварительный нагрев заготовки. Для этого используют пламенные или электрические печи. Технологические операции данного метода абсолютно не отличаются от холодного способа производства. Единственный нюанс заключается в толщине листового металла: данный показатель не должен превышать 5 мм. С помощью данного метода производят элементы корпуса в судостроительной промышленности.

Объемная штамповка

Горячая штамповка характеризуется повышенной температурой, при которой протекает процесс. Степень нагрева зависит от используемых материалов. В отличие от штамповки жидкого металла агрегатное состояние заготовки остается неизменным.

Рассмотрим особенности каждого процесса.

Технология горячей объемной штамповки (ГОШ)

Горячую объемную деформацию деталей выполняют под воздействием температуры и давления на заготовку. Для получения необходимой формы материал нагревают и помещают в закрытые штампы. Между используемыми пресс-формами отсутствует зазор. Таким образом, готовое изделие формируется в закрытой полости, которая называется ручьем или гравюрой. Подход характеризуется низким процентом облоя, однако требует внимания на стадии заготовок.

Готовые изделия отличаются точностью размеров и качеством поверхности.

  1. Определяется тип штампа.
  2. Разрабатывается подробный чертеж.
  3. Технологи рассчитывают количество переходов от заготовки до готового изделия.
  4. Для каждого промежуточного этапа готовят индивидуальный чертеж.
  5. Подбирают пресс-формы для переходов.
  6. Определяют параметры и способ нагрева заготовки.
  7. Исходя из требований к детали определяют необходимые финишные процедуры.

По завершении разработки проекта экономисты рассчитывают себестоимость выполнения работ.

По сравнению с горячей ковкой ГОШ обладает гораздо большей производительностью и точностью работ. Требования к подготовке оператора оборудования не отличаются строгостью: среднее время обучения специалиста составляет 6 месяцев. К недостаткам относят ограничение по массе конечного изделия и высокую стоимость штамповочного оборудования.

Метод холодной объемной штамповки

Основным недостатком технологии считают чрезмерные усилия, которые необходимо прилагать для получения готового изделия. По сравнению с ГОШ этот показатель выше в 10–15 раз. Высокие механические нагрузки негативно влияют на продолжительность эксплуатации штампов.

Суть и назначение холодной штамповки листового металла

Холодная штамповка – самая популярная технология изготовления различных деталей из металла и полимеров. Универсальность метода заключается в том, что он позволяет производить конструкции любой величины: от кухонных принадлежностей до элементов крупных судов.

Холодную листовую пластичную деформацию ценят за следующие преимущества:

  1. Безграничные возможности для механизации и автоматизации процесса.
  2. Низкая себестоимость производства.
  3. Высокий коэффициент использования материала.
  4. При изготовлении тонкостенных элементов не снижается прочность конструкции.
  5. Отсутствует необходимость в финишной обработке готовой продукции.

Высокое качество и технологичность имеют обратную сторону: для наладки оборудования требуются квалифицированные специалисты. Кроме того, проектирование процесса является трудоемкой операцией.

Операции холодной штамповки

  1. Резка. Операция подразумевает разделку материала по прямой или сложной линии. В качестве рабочего оборудования используют различные типы ножниц или гильотин. Резку можно выполнять как на начальной, так и на финишной стадии производства.
  2. Пробивка. Получение отверстия произвольной формы.
  3. Вырубка. Разделка конструкции по замкнутому контуру. При этом отделенная часть является деталью, а не отходом, как при пробивке.
  4. Отбортовка. Операция создания бортика по наружному или внутреннему контуру. Чаще всего процедуру проводят на торцевой части труб, в местах установки фланцев.
  5. Вытяжка. Преобразования плоского изделия в полую объемную деталь. Процесс может сопровождаться изменением толщины стенок.
  6. Обжим. Уменьшение размеров торцевой части путем обжатия в конической матрице.
  7. Гибка. Придание изогнутой конфигурации плоским деталям. Наиболее распространенной является V- и U-образная гибка.
  8. Формовка. Изменение локальной формы детали с сохранением размеров наружного контура.

Классификация оборудования для штамповки

Штамповочное производство и оборудование для него регламентированы требованиями межгосударственных стандартов. Кроме того, ГОСТ устанавливает предельно допустимый расход материалов и утверждает правила разработки проектов.

Рассмотрим оборудование, которое применяется на производственных предприятиях.

Кривошипно-шатунные прессы

Принцип действия оборудования основан на преобразовании кривошипно-шатунным механизмом крутящего момента в возвратно-поступательное движение ползуна.

Подобное оборудование относят к механизмам простого типа. Они могут быть двойного или тройного действия.

Гидравлические прессы

Радиально-ковочные прессы

Представляют собой формовочный пресс для изготовления деталей цилиндрической конфигурации. В комплектацию станка входит индукционная печь для предварительного нагрева болванок.

Читать еще:  Ручная шлифовка фанеры

Оборудование используется для получения поковок квадратного, круглого или прямоугольного сечения.

Электромагнитные прессы

Продукт современных технологий. В качестве движущей силы используется энергия электромагнитного поля, которая давит на сердечник с проволочной обмоткой. В процессе перемещения он воздействует на исполнительную часть станка.

Автоматические штамповочные линии

Современные станкостроительные предприятия предлагают широкий выбор автоматических штамповочных линий и комплексов для решения различных задач. Станки представляют собой высокотехнологичное оборудование, изготовленное под руководством квалифицированных инженеров-технологов.

Современные комплексы оснащают системами ЧПУ с центральным сенсорным дисплеем, что сводит функции оператора к минимуму.

Штамповка металла – востребованная технология, которая позволяет производить детали с высокими эксплуатационными характеристиками. Как вы считаете, могут ли полуавтоматические станки конкурировать с числовым программным управлением или такое оборудование является устаревшим? Поделитесь вашим мнением в блоке комментариев.

Процесс горячей объемной штамповки

Объемной штамповкой называется процесс обработки металлов при помощи давления в разных плоскостях. Первоначальные размеры и форма материала деформируются, что позволяет придать заготовке нужную конфигурацию согласно чертежу. Для изменения геометрических параметров металлической заготовки в нескольких плоскостях, требуется ее нагрев. Такая технологическая операция называется горячая объемная штамповка (ГОШ).

Технологический процесс

Сущность процесса горячей штамповки металла состоит в следующем: на нагретую до необходимой температуры заготовку воздействуют приложением максимальной силы. Проводится он при помощи специального инструмента – штампа.

Штамп представляет собой массивную толстостенную деталь. При каждом переходе формообразование заготовки осуществляется рабочей замкнутой полостью штампа – ручьем (гравюрой). Имеющиеся в определенных зонах штампа выступы и полости могут ограничивать течение нагретого металла.

Изготовление деталей методом горячей штамповки выполняется на металлических заготовках разного профиля:

  • круглого;
  • квадратного;
  • периодического;
  • либо могут использоваться металлические прутки.

Сначала части прутка задаются геометрические параметры, формируется поковка с последующим ее отделением.Чаще всего для горячей штамповки используется вариант нарезки заготовок. Выполняется он из металлического прутка.

Преимуществом технологии обработки металла путем горячей штамповки является уменьшение его отходов, повышение производительности труда, изготовление изделий сложной конфигурации. Изделия, которые получили методом ГОШ, легко отличить по высокой точности размеров и качеству поверхности.

Проектирование технологического процесса горячей штамповки определяется следующей последовательностью:

  • выбирается метод изготовления изделия (на штампах с закрытым или открытым ручьем);
  • разрабатывается детальный чертеж;
  • устанавливается количество переходов от заготовки до готового изделия;
  • разрабатывается индивидуальный чертеж каждого перехода;
  • формируются штампы для каждого этапа производства в соответствии с требуемой мощностью;
  • выбирается способ нагрева и его режим для металлической заготовки;
  • определяется перечень конечных манипуляций поковки исходя из требуемого качества готового изделия.

Финишным этапом является расчет технико-экономических показателей технологического процесса.

Преимущества и недостатки процесса

Горячая штамповка имеет некоторые преимущества и недостатки относительно ковки.

  • высокая производительность превышает ковку в сотни раз;
  • выпуск готовых изделий сложной конфигурации;
  • относительная простота работы специалиста и его более быстрое обучение необходимым навыкам;
  • меньшее количество допусков и припусков, так как механической обработке подвергаются лишь соприкасающиеся поверхности деталей, а остальные поверхности имеют удовлетворительные геометрические параметры и шероховатость. После калибровки допуски составляют всего 0,05 мм.
  • масса готового изделия не превышает 3,5 тонны;
  • высокая стоимость специального инструмента штампа в отличие от ковочного инструмента. Штамп производят на основе высококачественной стали, используется исключительно для определенного размера поковки;
  • необходимость использования более мощного оборудования в связи с деформацией всей заготовки, а не ее части, что требует увеличения силы воздействия. А также стенки полости штампа испытывают давление при течении металла, что сказывается на его износостойкости.

Нюансы технологии

Технология обработки металла методом горячей штамповки осуществляется в зависимости от геометрических параметров, используемого оборудования, материала изготавливаемого изделия.

Методом ГОШ изготавливаются удлиненные и дисковые типы деталей. Удлиненные детали – это рычаги, шатуны. Для изготовления таких деталей применяется штамповочный пресс.

Исходная заготовка подлежит операции протягивания и обрабатывается плашмя. Итогом производства удлиненных деталей является фасонирование при помощи ковки.

Дисковые детали – это детали квадратной или круглой формы, имеющие небольшую длину: ступицы, шестерни, фланцы, крышки.

Дисковые детали изготавливают путем технологии осадки в торец заготовки. Для их использования применяются штамповочные переходы.

Горячая ковка

Штамповочные ручьи

Поковки простой конфигурации штампуют из проката стали нужной формы – круг, прямоугольник, квадрат. Когда поковка имеет сложную форму, исходную заготовку изготавливают максимально на нее похожую производством штамповки или свободной ковки. Для таких многоуровневых операций, как правило, применяют многоручьевые штампы для последовательной деформации заготовки (фасонирования).

Технология штамповки часто происходит в несколько переходов.

Для этого требуется использование основных видов ручьев:

  • штамповочные;
  • заготовительные;
  • отрубной ручей (нож).

Нож применим в случае последовательной штамповки ряда поковок от прутка. Готовую поковку нужно отрезать от прутка на отрубном ноже.

При горячей штамповке изделий из стали используют штамповочные ручьи.

Они подразделяются на несколько типов:

  • протяжные;
  • пережимные;
  • заготовительные;
  • гибочные;
  • подкатные.

Протяжные удлиняют определенный участок заготовки.

Пережимные используют, чтобы увеличить ширину определенного участка заготовки и уменьшить его высоту.

Заготовительные штамповочные ручьи позволяют перераспределить металл заготовке таким образом, чтобы изготовленное изделие принято форму с минимальным отходом материала.

В гибочных ручьях из заготовки со смещенной осью происходит формирование поковка с углом изгиба 90°.

Целью подкатных штамповочных ручьев является равномерное распределение металла по оси заготовки, увеличивая диаметр определенных ее участков.

Штамповочные ручьи также делятся на черновые и чистовые изделия.

К черновым ручьям относятся заготовки, форма которых наиболее близка к конфигурации поковки. Черновой ручей имеет большую глубину и увеличенные уклоны и радиусы скругления относительно чистового изделия.

Это необходимо для того, чтобы черновая заготовка поместилась в чистовую гравюру. Если выполняется штамповка, этот этап следует пропускать.

В чистовых ручьях изделие получает форму, напоминающую конус. Размер детали в чистовом ручье больше на величину усадки при остывании металла. Чистовой ручей размещается в центральной части штампа из-за больших усилий, оказываемых на заготовку.

Схемы штамповки

Перед процессом штамповки требуется предварительный равномерный нагрев заготовок по всему объему до требуемой температуры. При этом окалинообразование заготовки обязано сводиться к минимуму. Для нагрева заготовок используются электроконтактные, индукционные установки, газовые печи. В современном производстве распространены 2 схемы выполнения горячей штамповки:

  • Закрытая штамповка деталей производится в штампе с минимальным зазором между подвижной и неподвижной частями. Подобный технологический процесс выполняется на прессах, имеющих выступ на одной поверхности и полностью на другой либо на молотах. При этой конфигурации штампа выступ на одной половине погружается в первую, запирая ее. Такой тип штампов необходим для точного совпадения конфигурации поковки и готового изделия. Штамповка в закрытых штампах называется безоблойной. Штампы закрытого типа могут иметь несколько плоскостей разъема, которые расположены относительно друг друга под углом в 90 градусов. Многоразъемный штамп состоит из нескольких частей, в каждую из которых включена часть общей гравюры.
  • Во время открытой штамповки образуется облоя. Она обладает специальным зазором, называемым облойной канавкой. Он находится между подвижной и неподвижной частями штампа, используется для удаления излишков металла. Сами частицы металла образуются при деформации заготовки.
Читать еще:  Регулировка дверей шкафа купе инструкция

Например, для изготовления детали цилиндрической формы у штампа имеется гравюра лишь в одной половине, вторая же выполняется плоской. Для идеального процесса необходимо, чтобы объем заготовки равнялся объему полости ручья. Однако, невозможно добиться такого соотношения, поэтому заготовку изготавливают немного большего объема, тем самым добиваются заполнения всей полости гравюры.

Рекомендации мастеров

При подаче давления на заготовку излишний металл вытесняется в разъем штампа в виде облоя (заусенца). Облой препятствует выходу металла из полости штампа, тем самым заставляя его, заполнить весь объем полости ручья.

При конечной деформации излишки металла выжимаются в заусенец. Таким образом, не предъявляются высокие требования к заготовкам по массе. На конечной стадии процесса заусенец подлежит удалению, поскольку считается отходом. Штампы открытого типа используются для поковок любого типа.

Преимущества закрытой штамповки заключаются в отсутствии облоя, но в результате уменьшается расход металла, готовые изделия имеют более однородную внутреннюю структуру и наименьшую шероховатость наружной поверхности.

В производстве деталей из малопластичных металлов, обработку которых производят при воздействии всестороннего сжатия, этот момент имеет значение.

При горячей штамповке металла штамп подвергается высоким нагрузкам – тепловым и механическим. Срок эксплуатации штампов в этом случае недолог – от 3 до 10 тыс. штук поковок.

Поэтому метод горячей штамповки экономически выгоден исключительно в массовом или серийном производстве больших партий деталей, так как штамп – инструмент довольно дорогой. Он пригоден исключительно для изготовления той поковки, для которой специально спроектирован. Это его существенное отличие от универсального инструмента свободной ковки.

Горячая объемная штамповка стали

Оборудование, используемое для горячей объемной штамповки

Для обработки металлических деталей методом горячей объемной штамповки используется специальное оборудование:

  • молотовые штампы;
  • горячештамповочные кривошипные прессы;
  • горизонтально-ковочные машины.

Наиболее распространенными являются паровоздушные молоты двойного действия и приводные фрикционные молоты простого действия. Суть их работы заключается в ударном характере деформирующего воздействия на заготовку.

Качественное перераспределение металла достигается при одновременном регулировании хода подвижных деталей и силы удара совместно с кантованием заготовки. Молоты – относительно недорогое оборудование.

В процессе ГОШ чаще всего применяются кривошипные горячештамповочные прессы.

К отличительным чертам конструкции штамповочного пресса необходимо будет отнести жесткий привод, который не позволяет менять направление ползуна, отсутствие ударных нагрузок.

Полученные на прессах поковки имеют более высокую точность за счет жесткого хода, особенно по высоте. Это снижает появление припусков на механическую обработку (основное преимущество пресса перед молотом).

Однако, есть и недостатки. При отсутствии предварительной очистки заготовки от окалины, она вжимается в тело поковки. При контакте нагретого металла со стенками пресса происходит остывание заготовки в связи с большим количеством времени, затраченного на процесс деформации.

Особенности ГКМ

Горизонтально-ковочная машина (ГКМ) имеет штампы, состоящие из разъемной гравюры. Гравюра имеет три части: неподвижную, подвижную (зажимную) и пуансон с разъемом в перпендикулярных относительно друг друга плоскостях.

Металлическую арматуру круглого или квадратного сечения вставляют в неподвижную матрицу, подвижная матрица прижимает ее, после чего пуансон деформирует заготовку, вдавливая в формообразующую полость.

После процедуры деформирования матрицы разжимаются, заготовку нужной формы вытаскивают либо она выпадает самостоятельно. Конечный результат достигается за несколько переходов в разных ручьях. В связи с тем, что штамп имеет три рабочие части, уклоны и напуски на поковки минимальны или отсутствуют вовсе. ГКМ отличаются малой универсальностью и дороговизной.

Горячая объемная штамповка нашла свое применение в таких отраслях промышленности, как машиностроение, а также в иных производствах, где требуется создание сложных по конфигурации деталей из стали, цветных металлов и их сплавов.

Видео: Горячая штамповка металла

Горячая объемная штамповка металла: суть и преимущества технологии

Горячая штамповка, которая предполагает деформирование металлической заготовки в нагретом состоянии, используется для того, чтобы изменить не только конфигурацию этой заготовки, но и ее размеры. Чаще всего такая технологическая операция применяется для того, чтобы изменить геометрические параметры не в одной плоскости, а в нескольких измерениях. В таких случаях эта процедура носит название «горячая объемная штамповка».

Горячая штамповка обычно применяется в массовых производствах, где требуется большой объем работ

Сущность технологии

Сущность процесса горячей штамповки заключается в том, что готовое изделие из металла получают из нагретой до определенной температуры заготовки, воздействуя на нее давлением, для чего используется специальный штамп. При выполнении горячей штамповки температура заготовки изменяется от состояния просто нагретой поверхности до ковочной. Чтобы ограничить течение нагретого металла в ненужном направлении, на отдельных участках внутренней поверхности штампа выполняют специальные полости и выступы. Таким образом, внутренняя поверхность штампа формирует замкнутую полость (ручей), конфигурация которой полностью соответствует форме готового изделия.

Так выглядит нижняя часть простого одноручьевого штампа

Горячая объемная штамповка (ГОШ) выполняется на металлических брусках различного профиля – квадратного, прямоугольного, круглого или периодического. В отдельных случаях производство готовых изделий по технологии горячей штамповки может выполняться из сплошного металлического прутка. Изначально его часть формируется в поковку с требуемыми геометрическими параметрами, а затем ее отделяют при помощи резки. Однако, как правило, заготовки для горячей штамповки нарезают из металлического прутка.

Наибольшую эффективность штамповка деталей, предполагающая их предварительный нагрев, демонстрирует при серийном и массовом производстве. В частности, в использовании данной технологии для производства металлопродукции крупными и массовыми сериями есть целый ряд преимуществ.

  • Отходы металла, из которого производится продукция, уменьшаются.
  • Увеличивается производительность труда.
  • При помощи данной технологии можно изготавливать изделия даже очень сложной конфигурации.
  • Готовые изделия, полученные методом горячей штамповки металла, отличаются не только особой точностью геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности.

Схема технологического процесса изготовления детали типа «шатун» методом горячей объемной штамповки

Технологический процесс горячей штамповки включает в себя большой перечень операций, выполняемых начиная с момента загрузки детали из металла в зону обработки и заканчивая выгрузкой из оборудования готового изделия. Проектирование такого процесса подразумевает соблюдение следующего алгоритма:

  • выбрать метод, по которому будет изготовляться изделие: на штампах с открытым или закрытым ручьем;
  • разработать подробный чертеж готовой поковки;
  • установить, за сколько переходов можно сделать готовое изделие;
  • для каждого перехода разработать чертеж формируемой поковки;
  • в зависимости от требуемой мощности для каждого этапа технологического процесса выбрать соответствующее оборудование и сформировать штампы;
  • перед горячей штамповкой нагреть заготовку, выбрав способ нагрева и режимы его выполнения;
  • в зависимости от требований к качеству готового изделия определить перечень финишных операций, которым будет подвергнута поковка.

На завершающей стадии разработки технологического процесса необходимо выполнить расчет его экономических и технических показателей.

Преимущества и недостатки горячей объемной штамповки

Обработка металла, выполняемая методом горячей штамповки, может осуществляться по различным технологиям, особенности реализации которых зависят от целого ряда параметров: типа используемого оборудования, геометрических параметров и материала изготовления формируемого изделия. По технологии ГОШ можно изготавливать следующие типы деталей.

В качестве таких изделий могут выступать валы различного назначения, шатуны, рычаги и другие детали подобной конструкции. Для их производства используют штамповочный пресс. Обрабатываются они методом горячей штамповки плашмя, при этом исходная заготовка подвергается операции протяжки. Заключительным этапом производства является фасонирование методом свободной ковки, выполняемое в заготовительных вальцах ковочных вальцов.

Читать еще:  Бесщеточные шуруповерты плюсы и минусы

Это шестерни, фланцы, ступицы, крышки и другие детали круглой или квадратной конфигурации, отличающиеся относительно небольшой длиной. Чтобы изготовить продукцию данного типа, используют технологию осадки, которая выполняется в торец обрабатываемой заготовки. Для реализации такой технологии требуется использовать штамповочные переходы.

Примеры изделий, изготовленных методом горячей объемной штамповки

Штамповочные ручьи

При обработке предварительно нагретых изделий из стали, как и при горячей штамповке латуни, применяют штамповочные ручьи, которые могут быть:

  • протяжными (с их помощью увеличивают длину отдельных участков обрабатываемых деталей: по той части заготовки, которую необходимо удлинить, наносятся частые, но несильные удары, одновременно выполняется кантование обрабатываемой детали);
  • заготовительными (их целью является фасонирование обрабатываемой заготовки: металл перераспределяется в ее общем объеме для того, чтобы придать готовому изделию такую форму, которая обеспечивает минимальный отход материала);
  • пережимными (их выполняют для уменьшения высоты отдельного участка заготовки с одновременным увеличением его ширины);
  • подкатными (ручьи, в которых металл заготовки равномерно распределяется по ее оси, при этом увеличивается диаметр отдельных ее участков);
  • гибочными (в них заготовка поступает с изогнутой осью, формируется поковка, угол изгиба которой составляет 90°).

Этапы сложной штамповки в нескольких ручьях

К штамповочным ручьям, в которых изготовляемый элемент приобретает требуемую форму, относятся:

  • предварительные, или черновые, в которых форма обрабатываемой заготовки максимально приближается к конфигурации поковки (особенности такого ручья, который может и не использоваться при выполнении горячей штамповки, заключаются в том, что он имеет несколько увеличенную глубину, также в нем, по сравнению с параметрами чистового изделия, увеличены уклоны и радиусы скругления);
  • чистовые, в которых деталь приобретает конечную форму, но ее размеры увеличены на величину усадки металла при его остывании (поскольку в таких ручьях на заготовку необходимо оказывать максимальные усилия, располагают их в центральной части штампа).

Технологические схемы штамповки

Из используемых на сегодняшний день схем выполнения горячей штамповки следует выделить только две.

Это технологическая операция, выполняемая в штампе, зазор между подвижной и неподвижной частями которого минимален. Горячую штамповку по данной методике можно выполнять на прессах, когда выступом оснащена верхняя часть штампа, а полостью – нижняя, или на молотах, когда полость находится в верхней части рабочего инструмента, а выступающая часть – в нижней. Применение штампов данного типа требует того, чтобы объемы поковки и готовой детали точно совпадали. Штампы закрытого типа могут иметь не одну, а две плоскости разъема, располагающиеся под прямым углом друг к другу.

Штамповка в одноручьевом закрытом штампе

Между подвижной и неподвижной частями штампа для горячей штамповки открытого типа имеется специальный зазор, в который выдавливаются излишки металла, образующиеся в процессе его деформирования. Штампы открытого типа, что является их большим преимуществом, можно применять для поковок любого вида.

Схема штамповки в открытых штампах

Применение штампов закрытого типа также имеет свои преимущества, которые заключаются в следующем.

  • Готовые детали отличаются более однородной внутренней структурой и высоким качеством наружной поверхности.
  • За счет отсутствия облоя уменьшается расход металла.
  • Можно производить изделия из металлов, отличающихся невысокой пластичностью, поскольку такая обработка осуществляется под воздействием высокого напряжения и неравномерного всестороннего сжатия.

Способ изготовления заготовки штамповкой. Разработка чертежа заготовки

Штамповка — процесс пластической деформации металла с изменением формы и размеров заготовки. Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает использование в качестве заготовки металлического листа (обычно до 6 мм). При использовании нелистовой заготовки, штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

Холодная листовая штамповка.

Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).

Горячая объёмная штамповка

Горячая объёмная штамповка — это вид обработки металла давлением, при которой формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента — штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.

Современное штамповочное производство оснащается новым оборудованием, представляющим собой автоматизированные и роботизированные комплексы, автоматы, уникальные кузнечно-прессовые машины, специальное оборудование, но основным оборудованием штамповочного производства остаются прессы. Кузнечно-прессовые машины делятся на пять групп: молоты; гидравлические прессы; кривошипные машины ротационного типа; импульсно-штамповачные машины. Объемной штамповкой получают поковки разнообразной формы массой от нескольких граммов до 400 кг.

На рисунке приведена схема штампа с пружинным буфером для холодной листовой штамповки.

Рис. 5. Схема конструкции штампа

Разработаем чертеж заготовки детали «Крышка» методом горячей штамповки по ГОСТ 7505-89.

Деталь представляет собой осесимметричное тело вращения, материал — хромистая легированная сталь 20Х ГОСТ 4543-71 с содержанием углерода до 2% и хрома до 1%. Механические свойства: , , твердость по Бринеллю в отпущенном состоянии не более 179 НВ. Термообработка — нормализация. Группа поковки II по ГОСТ 8479-71. При и годовом объеме выпуска тип производства — мелкосерийное. Поэтому выбираем штамповочное оборудование пневматический штамповочный молот, тип штампа — открытый, способ нагрева исходной заготовки — пламенный.

Допуски, припуски и кузнечные напуски устанавливаются в зависимости от конструктивных характеристик поковок, приведенных в табл. 1 ГОСТ 7505-89 и определяются исходя из шероховатости поверхности детали, изготовляемой из поковки, а также в зависимости от величины размеров и массы поковки.

1) Определим исходный индекс поковки.

Класс точности поковки. По справочной таблице выбираем класс точности поковки, для закрытой молотовой поковки при пламенном нагреве рекомендуется класс точности Т5.

Группа стали. Материал поковки — Сталь 20Х. Средняя массовая доля углерода в этой марке — 0,2%, суммарная массовая доля легирующих элементов — не более 2%. Устанавливаем группу стали М1.

Расчетная масса поковки. Масса рассчитывается по формуле:

где — масса поковки;

Степень сложности поковки. Чтобы определить степень сложности поковки, необходимо определить отношение массы поковки к массе описывающей фигуры —

где — объем описывающей фигуры

— плотность стали 20Х

Масса описывающей фигуры

— по справочной таблице определяем степень сложности С2.

По таблице исходного индекса поковки определяем индекс 9.

2) Назначение основных припусков и допусков.

Основные припуски на механическую обработку поковок устанавливаются в зависимости от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости поверхности детали. Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковки назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector