Холодная объемная штамповка реферат

Обновлено: 05.07.2024

В настоящее время более 90% штампованных поковок изготовляется на молотах и кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) в открытых штампах. При этом методе, в зависимости от формы и размеров поковки, потери металла в облой в среднем составляют 10 – 30% от веса поковки и они тем больше, чем сложнее по конфигурации и меньше по весу поковка.

Сущность холодной штамповки

Холодной [1] называют штамповку без предварительного нагрева заготовки. Для металлов и сплавов, применяемых при штамповке, такой процесс деформирования соответствует условиям холодной деформации. Отсутствие окисленного слоя на заготовках (окалины) при холодной штамповке обеспечивает хорошее качество поверхности детали и достаточно высокую точность размеров. Это уменьшает объем обработки резанием или даже исключает ее.

Основные разновидности холодной объемной штамповки - холодное выдавливание, холодная высадка и холодная штамповка в открытом штампе.

Холодное выдавливание

При холодном выдавливании [1] заготовку помещают в полость, из которой металл выдавливают в отверстия, имеющиеся в рабочем инструменте. Выдавливание обычно выполняют на кривошипных или гидравлических прессах в штампах, рабочими частями которых являются пуансон и матрица. Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание.

Рис.1 Схемы выдавливания

Холодная высадка

Холодную высадку [2] выполняют на специальных холодновысадочных автоматах. Штампуют от прутка или проволоки. Пруток подается до упора, поперечным движением ножа отрезается заготовка требуемой длины и с помощью специального механизма последовательно перено¬сится в позиции штамповки, на которых из заготовки получают деталь.

Холодная штамповка в открытых штампах

[3] заключается в придании заготовке формы детали путем заполнения полости штампа металлом заготовки. Схема холодной штамповки аналогична схеме горячей объемной штамповки, показанной на рис. 2, а.

Листовая штамповка

Холодной листовой [4] штамповкой называют процесс обработки давлением листового или сортового металла, обычно осуществляемый без нагрева заготовки. При холодной штамповке процесс изготовления деталей расчленяется на операции и переходы, выполняемые в специализированных штампах. холодной штамповке сопровождается упрочнением, т. е. увеличением прочности металла и уменьшением его пластичности, затрудняющим деформирование в последующих операциях.

В современных условиях развития общества одним из самых значительных факторов технического прогресса в машиностроении является совершенствование технологии производства. Коренное преобразование производства возможно в результате создания более совершенных средств труда, разработки принципиально новых технологий.

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков и числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация технологических процессов и режимов обработки, создание гибких автоматизированных комплексов.

Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Обработка этих материалов связана с решением серьезных технологических процессов.

Создавая конструкции машин и приборов, обеспечивая на практике их заданные характеристики и надежность работы с учетом экономических показателей, инженер должен уверенно владеть методами изготовления деталей машин и их сборки. Для этого он должен обладать глубокими технологическими знаниями.

1. Холодная штамповка

1.1. Холодное выдавливание

Под холодной штамповкой понимают штамповку без предварительного нагрева заготовки. Для металлов и сплавов, применяемых при штамповке, такой процесс деформирования соответствует условиям холодной деформации.

Холодную штамповку можно подразделить на объемную штамповку (сортового металла) и листовую штамповку (листового металла). Такое подразделение целесообразно потому, что характер деформирования, применяемые операции и конструкции штампов для объемной и листовой штамповки значительно различаются между собой. Основные разновидности холодной объемной штамповки – холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объемная формовка.

При холодном выдавливании заготовку помещают в полость, из которой металл выдавливают в отверстия, имеющиеся в рабочем инструменте. Выдавливание обычно выполняют на кривошипных или гидравлических процессах в штампах, рабочими частями которых являются пуансон и матрица. Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание.

При прямом выдавливании (рисунок 1.1, а) металл вытекает в отверстие, расположенное в донной части матрицы 2, в направлении совпадающим с направлением движения пуансона 1 относительно матрицы. Так можно получить детали типа стержней с утолщениями (болты, тарельчатые клапаны и так далее). При этом зазор между пуансоном и цилиндрической частью матрицы, в которой размещается исходная заготовка, должен быть небольшой, чтобы металл не вытекал в зазор [1].

Если на торце пуансона (рисунок 1.1, б) имеется стержень, перекрывающий отверстие матрицы до начала выдавливания, то металл выдавливается в кольцевую щель между стержнем и отверстием матрицы. В этом случае прямым выдавливанием можно получить детали типа трубки с фланцем, а если исходная заготовка имела форму толстостенной чашечки, то детали в виде стакана с фланцем.

Рисунок 1.1. Схемы выдавливания

При обратном выдавливании направление течения металла противоположно направлению движения пуансона относительно матрицы. Наиболее часто встречающейся схемой обратного выдавливания является схема, при которой металл может вытекать в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей (рисунок 1.1, в). По такой схеме изготавливают полые детали типа труб (корпуса тюбиков), экранов радиоламп и так далее.

Реже применяют схему обратного выдавливания, при которой металл выдавливается в отверстие в пуансоне, для получения деталей типа стержня с фланцем (рисунок 1.1, г).

При боковом выдавливании металл вытекает в отверстие в боковой части матрицы в направлении, не совпадающем с направлением движения пуансона (рисунок 1.1, д.). Таким образом, можно получить детали типа тройников, крестовин и других. В этом случае, чтобы обеспечить удаление заготовки после штамповки, матрицу выполняют состоящей из двух половинок с плоскостью разъема, совпадающей с плоскостью, в которой расположены осевые линии заготовки и получаемого отростка.

Комбинированное выдавливание характеризуется одновременным течением металла по нескольким направлениям и может быть осуществлено по нескольким из рассмотренных ранее схем холодного выдавливания. На рисунке 1.1. е. приведена схема комбинированного выдавливания, совмещающая схемы, показанные на рисунке 1.1. а, в для изготовления обратным выдавливанием полой, чашеобразной части детали, а прямым выдавливанием стержня, отходящего от ее донной части.

Основной положительной особенностью выдавливания является возможность получения без разрушения заготовки весьма больших степеней деформации. Для мягких, пластичных металлов k> 100 (алюминиевые трубы со стенкой толщиной 0,1-0,2 мм при диаметре трубы 20-40 мм). Возможность получения столь больших степеней деформации обеспечивается тем, что пластическое деформирование при выдавливании происходит в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Однако то же всесторонне сжатие приводит и к отрицательным явлениям. Чем больше степень деформации, тем больше усилие деформирования, и удельные усилия, действующие на пуансон и матрицу, могут достичь значений, больших в несколько раз предела текучести деформируемого металла, и превышающих величины, допустимые для инструмента по условиям его прочности или стойкости [2].

Высокие удельные усилия выдавливания определяют достижимые степени деформации и сдерживают широкое применение этого процесса в производстве. Удельные усилия выдавливания изменяются в ходе деформирования и зависят от высоты подвергающейся деформированию части заготовки. При выдавливании пластическая деформация обычно охватывает не весь объем заготовки, а лишь часть его (рисунок 1.1.). До тех пор, пока высота деформации меньше, чем высота деформируемой заготовки, удельные усилии по ходу пуансона изменяются незначительно. Однако когда высота деформируемой части заготовки становится меньше высоты естественного очага деформации, удельные усилия начинают интенсивно возрастать. Это обстоятельство ограничивает допустимую толщину фланца или донышка штампуемой детали.

Для уменьшения удельных усилий выдавливания при проектировании штампуемой детали необходимо стремиться к такой ее конфигурации, при которой отсутствовали бы застойные зоны под торцом пуансона (рисунок 1.1. в) или у рабочей поверхности матрицы (рисунок 1.1. б).

Горячая объемная штамповка – способ обработки металлов давлением, при котором изделию придается необходимая форма при помощи специального инструмента – штампа.

Образуемая в результате объемной штамповки деталь называемая поковкой.

При объемной штамповке металл деформируется одновременно по всему объему, а течение его происходит в полости штампа, очертания и размеры которой соответствуют будущей детали.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ.

1. Имеет более высокую производительность;

2. Обеспечивает меньший расход материала;

3. За счет более высокой точности позволяет значительно сократить объем последующей обработки резанием.

1. Для объемной штамповки паковок требуется гораздо большее усилие деформирования;

2. Штамп дорогостоящий инструмент и пригоден только для изготовления одной, конкретной паковки.

Поэтом горячая объемная штамповка экономически целесообразно применению в крупносерийном и массовом производстве при изготовлении паковок от нескольких грамм до 20 килограмм.

Штампы – это массивные стальные формы, состоящие из двух частей в которых имеются полости. Эти полости называются ручьями. Верхняя часть штампа закрепляется на подвижной части кузнечной машины, нижняя – на неподвижной. При смыкании обеих частей штампов образуется ручей, формы и размеры которого соответствуют изготавливаемому изделию. В зависимости от степени сложности изделия используют штампы одноручьевые или многоручьевые. Штамповка паковок сложной конфигурации производится в многоручьевых штампах, ручьи которого подразделяются на заготовительные и штамповочные (чистовые и черновые).

В заготовительных ручьях происходит предварительное, а в штамповочных – окончательная форма изменения заготовки.

Различают штамповку в открытых и закрытых штампах.

При штамповке в открытых штампах в плоскости их разъема часть металла вытекает в облойную щель – получается заусенец (облой), что служит гарантией полного заполнения полости металлом.

Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа при этом постоянный и небольшой. Образование заусенца в нем не предусмотрено.

После штамповки изделий производят ряд завершающих операции: обрезку облоя, прошивку отверстий, правку, термическую обработку (отжиг или нормализацию), очитку от окалины, контроль качества паковок.

Давильная обработка

В последнее время этот метод получается значительное распространение для изготовления деталей в различных отраслях промышленности.

Заготовка, имеющая форму круга, прижимается упором к вращающейся форме.

Давильни перемещается параллельно оси вращения формы и постепенно деформирует металл заготовки, прижимая его к форме. В зависимости от давления толщина стенок детали может быть равной или меньше толщины заготовки.

Этим методом можно изготавливать изделия, получаемые вытяжкой при штамповке, но только полые тела вращения. Давильные работы устраняют необходимость изготовления штампов. Форма часто изготавливается из дерева, и поэтому в ряде случаев давильные работы более экономичные, чем вытяжка при листовой штамповке.

Производство гнутых профилей

При изготовлении горячей прокаткой фасонных профилей невозможно получить стенки толщиной менее 2-3 мм. В то же время по требуемой прочности в конструкциях такая толщина нередко завышена. Фасонные тонкостенные профили, легкие, жесткие, сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодном состоянии.

Процесс профилирования прокаткой на профилегибочных станках заключается в постепенном изменении формы сечения плоской заготовки до требуемого профиля при последовательном прохождении полосы или ленты через несколько пар вращающихся фигурных роликов. Обычно таких пар от 6 до 20 и более. При данном методе площадь поперечного и толщина исходной или ленты практически не изменяется. Происходит только их последовательная гибка в поперечном сечении.

Рис. 1. Примеры гнутых профилей

Заготовка при изготовлении гнутых профилей может быть лента или полоса из стали и цветных металлов толщиной 0,3-10мм.

Форма гнутых гнутых профилей может быть относительно простой – профиль открытого типа и весьма сложной – профили полузакрытого типа и закрытого типа, профили с наполнителем.

Накатывание резьбы и мелкомодульных зубчатых колес

Процесс пластического формообразования резьбы плоскими плашками либо роликами производится на специальных резьбонакаточных станках. Резьбонакаточные и зубонакатные инструменты изготавливают из высоколегированных сталей Х12М, ХФ12, Х12ФН, 9ХС.

Рис. 2. Накатывание резьбы плоскими плашками

При формировании резьбы плашками заготовку 2 помещают между неподвижной 1 подвижной 3 плашками. На рабочих поверхностях у них имеется рифления, профиль и расположение которых соответствует профилю и шагу накатываемой резьбы. При перемещении подвижной плашки заготовка катится между инструментом, а на ее поверхности образуется резьба.

Рис. 3. Накатывание резьбы роликами

При формировании резьбы роликами ролики 1 и 3 получают принудительное вращение. Заготовка 2 свободно обкатывается между ними. Ролику 3 придается радиальное движение для вдавливания в металл заготовки на необходимую глубину. Обкатка роликами требует меньших усилий. С их помощью накатываются резьбы с более крупными шагами.

Диаметр заготовки для накатывания резьбы определяется по формуле :

, (1)

где – наружный диаметр резьбы, мм; – внутренний диаметр резьбы, мм .

Накатывание цилиндрических и конических микромодульных колес в 15 – 20 раз производительнее зубонарезания.

Рис. 4. Накатывание цилиндрических и конических микромодульных колес

Процесс можно осуществлять на токарных станках накатниками 1 и 3, которые закреплены на суппорте и перемещаются с подачей Sпр. Каждый накатник имеет заборную часть для постепенного образования накатываемых зубьев на заготовке 2.

Холодная штамповка

Под холодной штамповкой понимают штамповку без предварительного нагрева заготовки. Для металлов и сплавов, применяемых при штамповке такой процесс деформирования соответствует условиям холодной деформации.

Холодная штамповка подразделяется на объемную штамповку и листовую штамповку. В первом случае заготовкой служит сортовой, а во втором – листовой металл.

Такое подразделение целесообразно потому, что характер деформирования, применяемые операции и конструкции штампов для объемной и листовой штамповки значительно различаются между собой.

Основные разновидности холодной объемной штамповки – холодное выдавливание, холодная высадка и холодная объемная формовка.

Холодное выдавливание

При холодном выдавливании заготовку помещают в полость, из которой металл выдавливают в отверстие, имеющееся в рабочем инструменте. Выдавливание обычно выполняют на кривошипных или гидравлических прессах в штамповках. Рабочими частями штампов являются пуансон (подвижен) и матрица (неподвижная часть формы).

Рис. 5. Прямое выдавливание

Различают прямое, обратное, боковое и комбинированное выдавливание. При прямом выдавливании металл вытекает в отверстие, расположенное в данной части матрицы 2, в направлении, совпадающим с направлением движения пуансона.

Рис. 6. Обратное выдавливание

При обратном выдавливании направление течения металла противоположено направлению движения пуансона относительно матрицы.

Наиболее часто встречающейся схемой обратного выдавливания является схема, при которой металл может вытекать в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей.

По такой схеме изготавливают полые детали типа труб (корпуса тюбиков), экраны радиоламп, корпуса конденсаторов и т.д.

При боковом выдавливании металл вытекает в отверстие в боковой части матрицы в направлении, не совпадающем с направлением движения пуансона.

Рис. 7. Боковое выдавливание

Таким образом можно получить детали типа тройников, крестовин и т.д. В этом случае, чтобы обеспечить удаление заготовки после штамповки, матрицу выполняют в состоящей из двух половинок с плоскостью разъема совпадающей с плоскостью, в которой расположены осевые линии заготовки и полученного отростка.

Комбинированное выдавливание характеризуется одновременным течением металла по нескольким из рассматриваемых схем холодного выдавливания.

Основной положительной особенностью выдавливания является возможность получения без разрушения заготовки весьма больших степеней деформации, которые можно характеризовать показателем:

,(2)

где F₀ – площадь поперечного сечения исходной заготовки; F ₁ – площадь поперечного сечения выдавленной части детали;

Для таких металлов как медь и алюминий, обладающих высокой пластичностью К>100 (стенка толщиной 0.1 – 0.2 мм при диаметре тубы 20 -40 мм).

Холодная высадка

Холодную высадку выполняют на специальных холодновысадочных автоматах. Штампуют от прутка или проволоки. Пруток 1 подается до упора 2, поперечным движением ножа 3 отрезается заготовка требуемой длины и последовательно переносится с помощью специального механизма в позиции штамповки, на которых из заготовки поучают деталь.

Рис. 7. Холодная высадка

Высадка головки детали за один удар пуансона обеспечивается при l ≤ (2,5 – 2,8) d. При l ≤ (3,5 – 5,5) d – за два удара, и при l > (6 – 8) d – за три удара.

На холодновысадочных автоматах штампуют заготовки диаметром 0.5 – 40 мм из черных и цветных металлов. Получают такие детали как болты, винты, заклепки, гвозди, шарики, ролики и т.д. Штамповка на холодновысадочных автоматах характеризуется высоким коэффициентом использования металла ~ 95% (только 5% металла идет в отход).

Холодная объемная формовка

Холодная формовка в открытых штампах заключается в предании заготовке формы детали путе заполнения полости штампа металлом заготовки. Схема холодной формовки аналогична схеме горячей объемной штамповки.

Для уменьшения вредного влияния упрочнения и облегчения процесса деформирования при холодной формовке процесс образования детали обычно расчленяют на переходы, между которыми заготовку подвергают рекристаллизационному отжигу.

Каждый последующий переход осуществляют в специальном штампе.

Применяются в крупносерийном и массовом производстве.

Холодная листовая штамповка

Листовая штамповка – это процесс получения изделий или заготовок из листового материала путем деформирования его на прессах с помощью штампов. Листовой штамповкой можно получать изделия не только из металла, но и из кожи, картона, пластмасс.

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных и экономичных методов изготовления деталей. Детали, полученные листовой штамповкой, отличаются точностью размеров, взаимозаменяемостью, и в большинстве случаем не требует дальнейшей механической обработки, имеют высокую прочность и жесткость при малом весе и малом расходе материала. Штамповка позволяет из листового материала изготавливать самые разнообразные детали РЭС – корпуса, фланцы, крышки, стенки, шасси, рамы, платы, шестерни и др. плоские и изогнутые детали.

Холодная штамповка объединяет большое количество операций, которые по характеру деформации металла разделяются на две большие группы:

1. Операции с разделением (резкой) материала;

2. Операции с пластической деформацией материала.

Более детально все операции холодной листовой штамповки по виду деформации разделяются на следующие основные виды:

– резка – отделение одной части материала или заготовки от другой по замкнутому или незамкнутому контуру;

– гибка – превращение плоской заготовки в изогнутую деталь;

– вытяжка – превращение плоской заготовки в полую деталь любой формы;

– формовка – изменение формы детали или заготовки путем местных деформаций различного характера.

В свою очередь, почти каждый из основных видов операций подразделяется на ряд конкретных операций, характеризуемых особенностью и назначением производимой работы, а также типом штампа.

Рассматривая основные виды операций холодной штамповки, следует иметь ввиду, что при изготовлении деталей они могут выполняться совместно путем совмещения (при одном штампе) нескольких типов деформаций или выполняться последовательно разными штампами.

1. Технология производства ЭВМ / А.П. Достанко, М.И. Пикуль, А.А. Хмыль: Учеб. – Мн. Выш. Школа, 2004 – 347с.

2. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для ВУЗов / С.Е.Ушакова, В.С. Сергеев, А.В. Ключников, В.П. Привалов; Под ред. С.Е. Ушаковой. – М.: Радио и связь, 2002. – 256с.

3. Тявловский М.Д., Хмыль А.А., Станишевский В.К. Технология деталей и периферийных устройств ЭВА: Учеб. пособие для ВУЗов. Мн.: Выш. школа, 2001. – 256с.

4. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред. А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448с.

5. Зайцев И.В. Технология электроаппаратостроения: Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Высш. Школа, 2002. – 215с.

6. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч. Ч.1: Учеб. пособие для вузов / И.В. Ченцов, И.А.

Такие операции, как пробивка, осадка, высадка, прошивка, протяжка, охарактеризованные при рассмотрении ковки, используются также и при объемной штамповке. Кроме них она включает в себя следующие технологические операции: Недостатком метода является применение специального инструмента — штампа для изготовления одного конкретного типа поковок: штамп сложнее и дороже, чем универсальный инструмент… Читать ещё >

Объемная штамповка. Технологические процессы в машиностроении ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Объемная штамповка представляет собой процесс изготовления поковок в штампах, имеющих полость, заполняемую металлом в горячем или холодном состоянии. Возможности объемной штамповки приведены в табл. 9.1.

Технологические возможности объемной штамповки

Достижимая точность размеров, квалитет*.

Шероховатость поверхности, мкм.

Масса поковок, кг.

Возможности образования формы.

По возможности тела вращения.

Главным образом тела вращения.

Порог рентабельности, шт. при массе 1 кг.

Стойкость штампа, шт.

* См. Примеч, к табл. 10.2.

Горячая объемная штамповка

Метод позволяет получать поковки сложной формы (более сложной, чем при ковке) с более высокой точностью и более высокими показателями механических свойств. Ее ведут на кривошипных горячештамповочных прессах и винтовых прессах двойного действия. Эффективно применение многоплунжерных прессов с продольным разъемом инструмента для штамповки поковок типа крестовин, тройников, угольников.

Недостатком метода является применение специального инструмента — штампа для изготовления одного конкретного типа поковок: штамп сложнее и дороже, чем универсальный инструмент. Примеры поковок показаны на рис. 9.75.

Рис. 9.75. Внешний вид поковок:

а — алюминиевая; б — магниевая; в — стальные.

Холодная объемная штамповка

Это один из самых экономичных процессов получения высокоточных и прочных заготовок с благоприятным расположением волокон и очень хорошей поверхностью. Большая экономия металла и сокращение последующей механической обработки делают выгодным изготовление даже небольших партий деталей.

Холодная объемная штамповка по сравнению с горячей имеет ряд преимуществ: нет операций нагрева металла, операций, необходимых для удаления окалины, обезуглероживания поверхностного слоя металла и др. Ее широко применяют для изготовления различных стандартных, нормализованных деталей, например болтов, винтов, заклепок, шариков, роликов, колец подшипников качения, поршневых пальцев и т. д. , а также оригинальных деталей ["https://referat.bookap.info", 12].

Детали, изготовляемые холодной объемной штамповкой, нередко доделывают резанием: подрезают торцы, прорезают узкие пазы, сверлят отверстия малых диаметров и др.

Для проведения процесса используют прессы с механическим и гидравлическим приводом с рабочим усилием 40−150 т. На рис. 9.76 показан гидравлический пресс, имеющий ползун с восемью направляющими поверхностями.

Рис. 9.76. Пресс гидравлический для холодной объемной штамповки.

Детали можно получать прямым и обратным выдавливанием, редуцированием, высадкой и другими процессами. Пример изготовления шарового пальца методом холодной штамповки в четыре перехода показан на рис. 9.77.

Рис. 9.77. Переходы при штамповке шарового пальца с пустотелой головкой и стержнем:

а — комбинированное выдавливание; б — обжим стержня; в — обжим головки; г — готовая летать.

Технологические операции объемной штамповки

Читайте также: