Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 34

Какие факторы оказывают влияние на выбор рациональноговида и способа получения поковок?4. Назовите разновидности способов объемной штамповки поковок. Какие виды первичных заготовок, машины и инструментыиспользуют при объемной штамповке?5. Сформулируйте основные этапы проектирования поковок,получаемых объемной штамповкой.

Как правильно определитьположение поверхности разъема штампа?6. Какие общие требования предъявляют к технологичной конструкции поковок, получаемых объемной штамповкой?7. Назовите конструктивные и технологические факторы, обеспечивающие снижение массы поковки и увеличение коэффициента выхода годного в технологических операциях обработки давлением.8.

Сравните распределение твердости в тарелке и стержне поковки клапана, получаемого холодным выдавливанием. В качествеисходной заготовки использован горячекатаный сортовой прокат.196Лекция № 19. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙВ этой лекции рассмотрена общая характеристика технологических процессов получения изделий из листовых заготовок иосновные технологические операции листовой штамповки. Вы ознакомитесь с вопросом конструирования технологичных изделий,получаемых листовой штамповкой, и с технологическими требованиями к их конструкции.19.1.

Общая характеристика технологических процессовЛистовой штамповкой изготавливают разнообразные плоскиеи пространственные изделия массой от долей граммов (например,секундная стрелка наручных часов) до сотен килограммов с размерами, составляющими несколько квадратных метров (детали корпуса автомобиля, самолета и т. д.)Преимуществом листовой штамповки является возможностьполучения изделий минимальной массы при заданных значениях прочности и жесткости (относительной толщины).

Высокаяточность размеров и качества поверхностей изделий, получаемых этим видом обработки давлением, позволяют до минимумасократить отделочные операции. Механизация и автоматизацияпроцесса штамповки обеспечивают высокую производительность (5…50 тыс. заготовок в смену с одной машины).В качестве заготовки при листовой штамповке используют полученный прокаткой лист, полосу или ленту.

Толщина листа прихолодной штамповке обычно не превышает 10 мм и только в редких случаях достигает 20 мм. Изделия из заготовок толщиной более 20 мм штампуют с нагревом (горячая листовая штамповка),что позволяет значительно уменьшить силы деформирования посравнению с силами при холодной штамповке.Материал, используемый для штамповки, должен отвечать нетолько требованиям эксплуатации, но и обладать высокой штампуемостью, т. е.

способностью листовой заготовки деформиро197ваться при формоизменяющих операциях без разрушения. Однакоодна и та же заготовка может допускать значительные пластические деформации при одной операции, а при других показыватьхудшую штампуемость. Это затрудняет поиск единых показателей(критериев) штампуемости, позволяющих по данным механических испытаний судить о возможном поведении заготовки во всехформоизменяющих операциях листовой штамповки.Пригодность материала к вытяжным операциям (вытяжке,формовке) чаще всего определяют испытаниями на глубину выдавливания лунки сферическим пуансоном на приборе Эриксена.Глубина лунки h в момент появления трещины называется числомЭриксена и является одной из основных характеристик штампуемости материала. В условиях гибки в качестве критерия штампуемости принимают минимальный относительный радиус изгибаrmin/s, где s – толщина исходной заготовки.

Хорошей штампуемостью обладает листовой материал, у которого rmin/s < 0,15…0,5, ачисло Эриксена не менее 11,5 мм при s = 1 мм.При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь; пластичные легированные стали; медь; латунь, содержащую более 60 % меди; алюминий и его сплавы, титановыесплавы и др.

Этим видом обработки давлением получают изделияиз листовых неметаллических материалов, таких как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит и др.19.2. Основные технологические операциилистовой штамповкиВсе операции листовой штамповки целесообразно разделить надве группы. К первой относятся операции, при которых заготовкав процессе деформирования доводится до разрушения.

Эти операции принято называть разделительными. Ко второй группе относятся формоизменяющие операции, при которых деформированиезаготовки не должно сопровождаться разрушением.При технологических операциях, обеспечивающих заданный характер формоизменения, пластические деформации имеют местолишь в части заготовки, которую называют очагом деформации.

Привыполнении разделительных операций стремятся к максимальнойлокализации очага деформации с тем, чтобы уменьшить искаженияпри деформировании и быстрее исчерпать ресурс пластичности. Привыполнении формоизменяющих операций увеличивают размеры очага деформации с тем, чтобы уменьшить опасность разрушения.198В классическом виде операции штамповки выполняют с помощью двух рабочих инструментов – пуансона и матрицы.

Пуансономназывают инструмент, охватываемый заготовкой, а матрицей – инструмент, охватывающий заготовку в процессе деформирования. Пуансоны и матрицы могут быть твердыми, эластичными, жидкостными,газообразными или в виде электромагнитного поля.Степень локализации очага деформации зависит от размерныххарактеристик инструмента, в частности, от зазора между пуансономи матрицей, а также от радиусов закругления рабочих кромок этихинструментов. Чем меньше зазор и радиусы закругления рабочихкромок, тем больше локализуется очаг деформации в заготовке.Для разделительных операций рабочие кромки должны бытьострыми, а зазор между пуансоном и матрицей составлять десятыеили даже сотовые доли от толщины заготовки.

Для формоизменяющих операций радиусы закруглений кромок инструментовзначительно превышают толщину заготовки, а зазоры обычно несколько больше ее толщины.Для осуществления листовой штамповки применяют следующее оборудование: ножницы (гильотинные, дисковые, вибрационные и др.), прессы (кривошипные, гидравлические), листоштамповочные молоты и станки для выполнения специальных способовштамповки (ротационной вытяжки, штамповки взрывом, электромагнитной, электрогидравлической штамповки и др.).

Процессылистовой штамповки состоят из выполняемых в определенной последовательности разделительных и формоизменяющих операций,посредством которых исходным заготовкам придают требуемуюформу и размеры.Разделительные операции (резка, вырубка, пробивка) сопровождаются разрушением заготовки по определенным поверхностям.Резка – это отделение части заготовки по незамкнутому контуру на ножницах или в штампах. Обычно ее применяют как заготовительную операцию для разделения листов на полосы и заготовкинужных размеров для последующей штамповки.Качество поверхности среза обеспечивает необходимый зазормежду режущими кромками, который составляет Z = (0,03…0,05)s.Вырубка и пробивка предполагают отделение заготовки позамкнутому контуру в штампе. Вырубным пуансоном оформляютнаружный контур изделия, а пробивным – внутренний контур (отверстие).

При вырубке отделенная часть является изделием, а припробивке – наоборот, отходом. Характер деформирования заготовки при вырубке и пробивке одинаков. При определенной глубине199внедрения режущих кромок (тем больше, чем выше пластичностьметалла) в заготовке возникают трещины, наклоненные к оси инструмента под углом 4…6º. Вблизи поверхности среза образуетсязона наклепанного металла. Это затрудняет последующую штамповку вырубленных заготовок. Для повышения качества поверхности и перпендикулярности среза применяют чистовую вырубку,сущность которой заключается в создании всестороннего сжатия взоне очага пластической деформации.

При вырубке со сжатиемзазор между пуансоном и матрицей устанавливают равным0,005…0,01 мм, т. е. существенно меньшим, чем при обычной разделительной операции. Вырубка со сжатием может совмещаться спробивкой отверстий, и в ряде случаев сокращает объем механической обработки резанием при изготовлении деталей. Чистовойвырубкой изготавливают плоские кулачки, зубчатые колеса, пластины постоянных магнитов и т. п.Формоизменяющие операции – гибка, вытяжка, отбортовка,обжим, раздача, формовка выполняются пластической деформацией металла без разрушения заготовки (рис.

19.1).Рис. 19.1. Формоизменяющие операции листовой штамповки:а – гибка; б, в – вытяжка; г – отбортовка; д – обжим; е – формовка:1 – пуансон; 2 – прижим; 3 – матрица200Гибка, т. е. изменение кривизны средней поверхности при почти неизмененных ее линейных размерах, сопровождается неравномерным распределением деформации по толщине (рис. 19.1, а).При гибке пластически деформируется только участок заготовки взоне контакта с пуансоном: наружные слои растягиваются, а внутренние (обращенные к пуансону) сжимаются.С уменьшением радиуса закругления пуансона возрастает вероятность образования трещин, распространяющихся от наружнойповерхности в толщину заготовки.

Поэтому для предотвращенияразрушения заготовки в процессе деформации минимальный радиус гибки должен превышать rmin ≥ (0,1…2) s.Вытяжка – операция, с помощью которой из плоской заготовки получают полые пространственные изделия (рис. 19.1, б). Подвоздействием пуансона плоская заготовка диаметром Dзаг втягивается в отверстие матрицы и принимает форму полой детали диаметром d. Формоизменение заготовки при вытяжке оцениваютсястепенью вытяжки K = Dзаг/d, значение которой в зависимости отмеханических свойств материала и условий вытяжки не должнапревышать 1,8…2,1 за один переход.Изделия с большим формоизменением заготовки получают занесколько операций вытяжки с постепенным уменьшением диаметра полой заготовки и увеличением ее высоты (рис. 19.1, в). Припоследующих переходах принимают K = 1,2…1,4. Промежуточный отжиг для устранения наклепа позволяет увеличить степеньвытяжки до 1,4…1,6.