Корткі теоретичні відомості. При формоутворюючих операціях прагнуть отримати задану величину деформації, щоб заготовка придбала необхідну форму.

При формоутворюючих операціях прагнуть отримати задану величину деформації, щоб заготовка придбала необхідну форму.

Основні формоутворюючі операції: гнуття, витягування, відбортовка, обтиск, роздача, рельєфне формування. Схеми формоутворюючих операцій представлені на рис. 9.1.

Рисунок 9.1 – Формоутворюючі операції листового штампування

Гнуття – утворення кута між частинами заготовки або надання заготівці криволінійної форми. При згинанні пластично деформується тільки ділянка заготовки у зоні контакту з пуансоном 1 (рис. 9.1 а): зовнішні шари заготовки розтягуються, а внутрішні – стискаються. Деформація розтягування зовнішніх шарів і стиснення внутрішніх збільшується зі зменшенням радіусу округлення робочого торця пуансона, при цьому зростає ймовірність утворення тріщин. Тому мінімальний радіус пуансона обмежується величиною у межах 0,1 – 2,0 від товщини заготовки, залежно від механічних властивостей матеріалу.

При знятті навантаження розтягнуті шари заготовки пружно стискуються, а стислі – розтягуються, що призводить до зміни кута гнуття. Це слід враховувати або зменшенням кута інструменту на величину пружіння, або застосуванням у кінці робочого ходу додаткового зусилля.

Згинання виконують у штампах, а також обертанням фігурних роликів, які грають роль матриці, на профільних станах.

Витягування – утворення полого виробу з плоскої або порожнистої заготовки (рис. 9.1 б).

Вирубану заготовку укладають на площину матриці 3. Пуансон 1 натискає на заготовку і вона, зміщуючись у отвір матриці, утворює стінки витягнутої деталі.

Формозміну при витягуванні оцінюють коефіцієнтом витяування, який залежно від механічних характеристик металу і умов витяування не повинен перевищувати 2,1.

При витягуванні можливі втрата стійкості фланця і утворення складок. Їх запобігають притиском 2 фланця заготовки до матриці з певним зусиллям.

Високі деталі малого діаметра отримують за декілька операцій витягування з поступовим зменшенням діаметра D напівфабрикату і збільшенням його висоти (рис. 9.1). При наступних переходах для запобігання руйнування металу використовують проміжний відпал для усунення наклепу.

Небезпеку руйнування заготовок усувають застосуванням мастильних матеріалів для зменшення сил тертя між поверхнями заготовок та інструменту.

При витягуванні зазор між матрицею і пуансоном становить 1,4–1,6.

Відбортовка – отримання борту шляхом вдавлювання центральної частини заготовки з попередньо пробитим отвором у матрицю (ріс. 9.1 г).

Формозміну оцінюють коефіцієнтом відбортовки, який залежить від механічних характеристик металу заготовки і її відносної товщини. Збільшення діаметра можна отримати, якщо заготовку відпалити перед відбортовкою або виготовити отвір різанням, що створює менше зміцнення біля краю отвору.

Відбортовку застосовують для виготовлення кільцевих деталей з фланцями і для утворення уступів у деталях для нарізування різьблення, зварювання, а також для збільшення жорсткості конструкції при малій масі.

Виділяється відбортовка зовнішнього контуру – утворення невисоких бортів по зовнішньому криволінійному краю заготовки.

Обтиск – зменшення периметра поперечного перетину кінцевої частини порожнистої заготовки.

Проводиться заштовхування заготовки у порожнину матриці, яка звужується (рис. 9.1 д). Для більшої формозміни виконують декілька послідовних операцій обтиску.

Роздача – збільшення периметра поперечного перетину кінцевої частини порожнистої заготовки конічним пуансоном; ця операція протилежна обтиску.

Рельєфне формування – місцеве деформування заготовки з метою утворення рельєфу у результаті зменшення товщини заготовки (рис. 9.1 е).

Формуванням отримують конструкційні виступи і западини, ребра жорсткості, лабіринтові ущільнення.

Штампи для листового штампування поділяються за технологічною ознакою залежно від виконуваної операції: вирубні, гнучкові, витяжні й под. Залежно від числа виконуваних операцій розрізняють одно- і багатоопераційні штампи. Багатоопераційні штампи бувають послідовної дії, в яких операції виконуються послідовно при переміщенні заготовки з кількох робочих позицій штампа, і поєднаної дії, в яких операції виконуються на одній позиції, наприклад, одночасно вирубування і пробивання, вирубування і витягування й под.

В даний час застосовують спеціальні конструкції штампів, в яких металеві пуансони або матриці відсутні, а тиск на матеріал здійснюється за допомогою гуми, рідини або стисненого повітря (ріс. 9.2). При цьому гума або рідина легко видаляються з штампованої деталі, а матриця повинна бути рознімною.

При виготовленні невеликих за глибиною виробів пуансон замінює гумова подушка (рис. 9.2. а). За допомогою гуми можна здійснювати всі операції: вирубування, гнуття, витягування, формування. Матриця 3 кріпиться до столу, а гумова подушка, поміщена у сталеву обойму 1, кріпиться до ходової частини преса (товщина заготовки 2 – до 1,5 мм).

Рисунок 9.2 – Схеми листового штампування за допомогою еластичного середовища та рідини

Гумові пуансони циліндричної форми застосовуються при витягуванні виробів складної форми при необхідності збільшення діаметральних розмірів середньої частини циліндричних напівфабрикатів (ріс. 9.2 б).

При гідравлічному витягуванні (ріс. 9.2 в) порожнисті деталі циліндричної, конічної, сферичної або іншої форми отримують натисканням на заготовку рідиною або рідиною, укладену у еластичну оболонку.

Високошвидкісні методи штампування. Особливістю таких методів є висока швидкість деформування відповідно з високими швидкостями перетворення енергії. Короткочасне додання великих зусиль розганяє заготовку до швидкостей 150 м/с. Подальше її деформування відбувається за рахунок накопиченої у період розгону кінетичної енергії. Основними різновидами високошвидкісного листового штампування є штампування вибухом, електрогідравлічне і електромагнітне штампування (рис.9.3).

Рисунок 9.3 –Штампування вибухом

Штампування вибухом здійснюється у басейнах, наповнених водою (ріс. 9.3 а). Заготовку 3, затиснуту між матрицею 5 і притиском 4 опускають у басейн з водою 2. Порожнину матриці під заготовкою вакуумують за допомогою вакуумної лінії 6. Заряд з детонатором 1 підвішують у воді над заготовкою. Вибух утворює хвилю високого тиску, яка, досягаючи заготовки, викликає її розгін. Процес штампування триває тисячні частки секунди, а швидкості переміщення заготовки порівнянні зі швидкостями розповсюдження пластичних деформацій в металі. При штампуванні вибухом не потрібне дороге пресове обладнання, конструкція штампа вкрай проста.

Електрогідравлічне штампування також здійснюють у басейні з водою. Ударна хвиля, яка розганяє заготовку, виникає при короткочасному електричному розряді у рідині. Потужний іскровий розряд подібний до вибуху. У результаті розряду у рідині виникає ударна хвиля, яка, дійшовши до заготовки, надає на неї сильний вплив і деформує її за матрицею.

При електромагнітному штампуванні (рис. 9.3 б) електрична енергія перетворюється у механічну за рахунок імпульсного розряду батареї конденсаторів через соленоїд 7, навколо якого при цьому виникає миттєве магнітне поле високої потужності, воно наводить вихрові струми у трубчастій струмопровідній заготовці 3. Взаємодія магнітних полів вихрових струмів з магнітним полем індуктора створює механічні сили, що деформують заготовку. Для електромагнітного штампування трубчастих і плоских заготовок створені установки, на яких можна проводити обтиск, роздачу, формування і операції отримання нероз'ємних з'єднань деталей.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Розробити процес виготовлення деталі, запропонованої викладачем, методом холодного листового штампування.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета й устаткування.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Технологічний процес виготовлення деталі методом листового штампування.

Контрольні питання

1. Основні схеми деформування листової заготовки.

2. Які операції відносяться до формоутворюючих?

3. Які високошвидкісні методи штампування застосовуються у машинобудуванні?

Література: [5 – 8].

 

Лабораторна робота № 10