Листовая штамповка

Листовая штамповка

Перевод

Листовая штамповка        

листовое штампование, изготовление полуфабрикатов, деталей и готовых  изделий из листовых металлических  заготовок деформированием их под  действием давления.        

 Л. ш. возникла много столетий назад как способ изготовления одинаковых по форме и размерам деталей домашней утвари, украшений, оружия. Техническое и производственное совершенствование Л. ш. получила во 2-й половине 19 в. в связи с массовым производством деталей вооружения, посуды (керосиновых ламп) и др. предметов. Совершенствование технологии Л. ш. обеспечивало значительное увеличение производительности и улучшение эксплуатационных показателей деталей. В начале 20 в. Л. ш. сыграла исключительную роль в автомобилестроении (особенно и изготовлении кузовов); в 30-е гг. — в авиа- и судостроении и производстве бытовых машин; в 50-е гг. — в ракетостроении. Детали, полученные Л. ш., обладают высокой прочностью при относительно небольшой массе и отличаются рациональностью форм. Благодаря использованию пластических материалов Л. ш. позволяет получать и сложные по форме тонкостенные детали, и массивные прочные детали, которые не могут быть получены иным способом (например, Л. ш. можно изготовить стрелку ручных часов и пятиметровый лонжерон грузового автомобиля). Л. ш. деталей в сочетании со сваркой позволяет производить неразъемные узлы практически неограниченных размеров (в вагоностроении, судостроении).         

 В качестве заготовок  используют ленту, полосу, лист. Штампуют  обычно холодные заготовки. При  малой пластичности материала  или при недостаточной мощности  оборудования штампуют горячие  заготовки. Основные операции  Л. ш. — разделительные и формоизменяющие. В результате разделительных операций деформируемая часть заготовки разделяется при сдвиге материала по заданному контуру; к ним относятся отрезка, разрезка, вырубка, пробивка, проколка, обрезка, надрезка и зачистка. В формоизменяющих операциях деформированная часть заготовки изменяет свои формы и размеры, материал перемещается без разрушения; к ним относятся гибка, скручивание, навивка, раздача, обжим, отбортовка, вытяжка, рельефная формовка и др.        

 Л. ш. осуществляют в Штампах, состоящих, как правило, из неподвижной и подвижной половин, несущих рабочие части (матрицу и пуансон), при сближении которых помещенная между ними заготовка деформируется (рис.). Половины штампов закреплены в Прессе. Неподвижная половина — на столе, подвижная — в ползуне (исполнительном механизме). Рабочие части штампов изготовляют из инструментальных сталей; при мелкосерийной штамповке деталей из алюминия и др. мягких материалов применяют различные заменители (пластмассы, прессованную древесину и др.).        

 Для удешевления производства  при малом объёме Л. ш. деталей (особенно крупногабаритных) матрицу изготовляют из чугуна, стали или бетона, а пуансон заменяют водой или др. жидкостью, находящейся в контейнере, расположенном на матрице над заготовкой. В результате взрыва порохового заряда в воде создаётся давление на листовую заготовку и происходит её деформация по форме матрицы. Этот метод назван взрывным штампованием (См. Взрывное штампование). Используют также электрический разряд, действие которого на воду передаётся заготовке, — метод электролитической штамповки. Заготовки можно штамповать в штампе, который имеет одну рабочую часть (матрицу или пуансон). В этом случае для создания давления на заготовку используют разряд высоковольтных конденсаторов, в результате которого создаётся мощное быстроменяющееся магнитное поле, — метод электромагнитной штамповки (см. Кузнечно-штамповочное производство).        

 Точность деталей,  полученных Л. ш. (по большинству операций), оценивается 3—4-м классом, отдельные операции — зачистка, специальные приёмы вырубки и пробивки, вытяжка с утонением, калибровка обеспечивают 2-й класс. При холодной Л. ш. качество поверхности листовых заготовок в большинстве случаев сохраняется, поэтому при штамповке из холоднокатаных материалов чистота поверхностей деталей — 6—8-го класса. Удельная прочность, характерная для заготовок из проката, после Л. ш. не понижается, а, напротив, в результате некоторых формоизменяющих операций вследствие сопутствующего им упрочнения материала повышается.        

 Стоимость деталей  в основном слагается из стоимости  материала и издержек на их  изготовление. При Л. ш. стоимость металлов в среднем составляет 80—85%, а издержки на изготовление — 15—20%. Разнообразие методов штамповки, применение различных по конструкции штампов (специальных и универсальных) и использование соответствующих материалов для их изготовления обеспечивают рентабельное производство одних и тех же деталей Л. ш. при любом объёме выпуска. Л. ш. — высокопроизводительный процесс, например на прессах с усилием 1 Мн (100 тс) при работе с ручной подачей заготовок из ленты часовая производительность составляет 600—800 деталей, а с валковой подачей — 3000—4000 и более.        

 Т. о., Л. ш. обеспечивает сведение сложных процессов производства к более простым (удары пресса), стабильную точность штампуемых деталей, изготовление деталей небольшим числом операций и переходов, низкие издержки производства, сохранение и в отд. случаях увеличение удельной прочности материала заготовки, низкую стоимость инструмента-штампа. Методами Л. ш. получают детали и готовые изделия для многих отраслей народного хозяйства: приборостроения и судостроения, автомобильной и авиационной промышленности, часового производства и т. д.        

 Для дальнейшего совершенствования  Л. ш. необходимы: более полная механизация и автоматизация мелкосерийного производства, применение автоматических линий прессов в массовом производстве, повышение стойкости и быстросменности штампов, повышение эффективности использования прессового оборудования, увеличение скорости деформирования в формообразующих операциях, снижение расхода металла.        

         

 Лит. : Мещерин В. Т., Листовая штамповка. Атлас схем, 2 изд., М., 1958; Исаченков Е. И., Штамповка резиной и жидкостью, 2 изд., М., 1967.        

 В. Т. Мещерин.        

        

Схема установки заготовки  при листовой штамповке в вырубном штампе: 1 — штамп; 2 — матрица; 3 —  пуансон; 4 — пуансонодержатель; 5 — верхняя плита; 6 — заготовка; 7 — вырубленная деталь.

   

 

 

 

 

Листовая объемная штамповка

Объемная штамповка - является широко распространенной и весьма прогрессивной разновидностью технологии обработки металлов давлением, использующая в качестве исходной заготовки сортовой прокат (круг, квадрат, трубу и др.). Объемная штамповка позволяет изготавливать большую номенклатуру самых разнообразных плоских и пространственных изделий, в связи с чем находит применение во всех отраслях производства, связанных с изготовлением металлических деталей. Объемная штамповка имеет ряд преимуществ перед другими видами обработки металлов, как в технологическом, так и в экономическом отношении.

В технологическом  отношении объемная штамповка позволяет:

• получать детали весьма сложных форм, изготовление которых другими методами обработки или невозможно или затруднительно;
• создавать прочные и жесткие, но легкие по массе конструкции деталей при небольшом расходе материала;
• получать взаимозаменяемые детали с достаточно высокой точностью размеров, преимущественно без последующей механической обработки.

В экономическом  отношении объемная штамповка обладает следующими преимуществами:

• экономным использованием материала и сравнительно небольшими отходами;
• высокой производительностью оборудования (несложная механизация и автоматизация производственных процессов);
• низкой стоимостью изготовляемых изделий и возможностью массового выпуска.

Наибольший эффект от применения ОШ может быть обеспечен при комплексном  решении технических вопросов на всех стадиях подготовки производства, начиная с создания технологичных  конструкций деталей, допускающих  их экономичное изготовление. Разработка технологических процессов ОШ и  проектирование штампов неразрывно связаны между собой, хотя и могут выполняться разными лицами.

 

 

 

 

 

Листовая штамповка дает возможность получать изделия различной  конфигурации путем деформации листовой заготовки на прессе при помощи штампа. 
 
Если штамповка осуществляется вырубкой, то срезается материал, находящийся между краями сложноконтурного пуансона и матрицей, эквидистантной к нему по контуру. Для изготовления пуансона и матрицы используют гораздо более твердые материалы по сравнению с материалом заготовки: закаленную сталь или металлокерамический твердый сплав. 
 
Если тонколистовой материал имеет толщину менее 10 мм, то вырубка производится без подогрева заготовки, если же толщина больше, то необходим подогрев, то есть горячая листовая штамповка. Именно так производят сложноконтурные заготовки из пластичных металлов. 
 
Размеры заготовок соответствуют по размеру штампу и, как правило, составляют не более 1 м. 
 
Точность зависит от точности изготовления матрицы и может составлять 6-7 квалитетов. 
 
Обычно в зоне разрушения металла поверхность среза бывает сильно шероховатой, однако шероховатость можно уменьшить при помощи некоторых специальных приемов, например, чистовой штамповки вырубки. 
 
Штамповка листового металла позволяет получать изделия как простой, так и сложной конфигурации, в том числе шайбы, втулки, сепараторы подшипников качения, кабины автомобилей, баки и т. п. Характерной особенностью этих изделий является то, что толщина стенок у них почти одинаковая и мало отличается от толщины исходного материала. 
 
Холодная листовая штамповка применяется для получения изделий и заготовок из следующих исходных материалов: низкоуглеродистая сталь, пластичная легированная сталь, медь, латунь (содержащая более 60% меди), алюминий и некоторые его сплавы, а также  другие пластичные листовые материалы толщиной от десятых долей миллиметра до 6…8 мм. 
 
Изготовление заготовок деталей для корпусов кораблей, цистерн, химических машин, котлов, аппаратов и т.д. позволяет горячая листовая штамповка, которая дает возможность получать заготовки при толщине материала свыше 8…10 мм, а если материал имеет низкую пластичность, то и при более низкой. 
 
Технологический процесс листоштампования совершенствуется:  
•    лист заменяется широким рулоном; 
•    используется лист без припусков; 
•    штампованные детали заменяются деталями, которые изготовлены из гнутых профилей.

 

 

 

 

 

 

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).

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

При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетинакс и др.

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

К преимуществам листовой штамповки относятся:

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