42. Объемная штамповка (холодная).

Холодной объемной штамповкой получают готовые детали или близкие к ним заготовки, требующие минимальной обработки резанием. В массовом и крупносерийном производствах следует шире применять холодную штамповку, заменяя ею обработку резанием, или комбинировать эти методы изготовления. При холодной штамповке коэффициент использования металла дости­гает 95% вместо 30—40% при обработке резанием. Трудоемкость изготовления болтов на холодновысадочных автоматах в 200 — 400 раз меньше, чем на токарно-револьверных станках. Внедрение холодной объемной штамповки приводит к устранению операций предварительной обработки резанием, связанных с большими потерями металла в стружку и к возрастанию роли точных, от­делочных методов (точению, шлифованию и др.). Отмечается также более высокое качество штампованных дета­лей по сравнению с качеством деталей, полученных обработкой резанием. В зависимости от степени деформации у среднеуглеродистых сталей прочность штампованных деталей увеличивается на 30—120% по сравнению с прочностью деталей, полученных обработкой резанием, что в некоторых случаях позволяет отка­заться от термообработки и использовать более дешевые исходные материалы: углеродистую или малолегированную сталь вместо термически обработанной высоколегированной дорогостоящей стали. Деформируя различные участки заготовки с разными сте­пенями деформации, можно целенаправленно управлять распре­делением механических характеристик в детали.

При холодном деформировании устраняется совсем или ча­стично пористость металла, формируется благоприятно ориенти­рованная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических на­грузках. Это позволяет конструкторам уменьшать размеры дета­лей и их металлоемкость по сравнению с полученными обработкой резанием, не снижая при этом их надежность.

Холодной объемной штамповкой можно получать цельные детали из одной заготовки (например, зубчатые колеса и кулачки за одно целое с валом) взамен деталей, которые раньше собирали сваркой, клепкой и т. п. из двух или более частей. Это не только исключает расходы на сборку, удешевляет продукцию, но и улуч­шает ее качество, так как цельные детали прочнее и точнее, чем собранные из отдельных частей. Однако для холодной объемной штамповки требуется дорогостоящий специальный инструмент, что позволяет применять ее только в массовом и крупносерийном производствах.

43. Холодная листовая штамповка.

Листовую штамповку выполняют на прессах различных кон­струкций, часто оснащенных средствами механизации и автомати­зации. Процессы листовой штамповки состоят из выполняемых в определенной последовательности разделительных и формоизме­няющих операций, посредством которых исходным заготовкам (листу, полосе, ленте, трубе) придают форму и размеры деталей.

44. Разделительные операции при холодной листовой штамповке (резка. вырубка, пробивка ).

Разделительные операции (резка, вырубка, пробивка) сопро­вождаются разрушением металла по определенным поверхностям (рис.33).

Резка — это отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных ножницах (рис.33, а) или в штампах. Обычно ее применяют как заготовительную операцию для разделе­ния листов 3, подаваемых до упора, на полосы и заготовки нуж­ных размеров для последующей штамповки. Качество поверхности среза обеспечивают необходимая величина зазора между режущими кромками, которая составляет (0,03 - 0,05) S, где S —толщина листа, и хорошая заточка режущих кромок ножей.

Рис. 33. Разделительные операции листовой штамповки

Вырубка и пробивка — отделение заготовки по замкнутому контуру в штампе (рис.33 б). Вырубным пуансоном 7 оформляют наружный контур детали (например, шайбы 5) или заготовки для последующей штамповки; пробивным пуансоном 8 — внутрен­ний контур (отверстие). При вырубке отделенная часть, проталки­ваемая в матрицу 6, является деталью 5, а при пробивке, наобо­рот — отходом 9. Характер деформирования заготовки при вы­рубке и пробивке одинаков (рис.32 в). В начальный момент пу­ансон смещает часть заготовки в отверстие матрицы без разруше­ния металла. При определенной глубине внедрения режущих кромок (тем большей, чем больше пластичность металла) в заго­товке возникают трещины, наклоненные к оси инструмента под углом 4—6°. При правильно выбранной величине зазора, завися­щей от толщины и механических характеристик металла, а также от сложности вырубаемых деталей, трещины образуют сравни­тельно гладкий срез (рис. 33, г). Он состоит из блестящего пояска (зона внедрения режущих кромок) и наклонной шероховатой поверхности разрушения (зона прохождения трещин). При не­правильном определенном зазоре образуется «рваный» срез, спо­собствующий возможному разрушению вырубленной заготовки при ее последующем деформировании или при работе детали.

Вблизи поверхности среза образуется зона наклепанного металла. Это затрудняет последующую штамповку вырубленных заготовок, повышает магнитные потери в электротехнической стали (особенно в высоких узких зубцах роторов электрических машин). При необходимости наклеп устраняют отжигом или наклепанный слой удаляют обработкой резанием.

Детали повышенной точности с чистым и перпендикулярным срезом получают чистовой вырубкой и пробивкой, сущность которой заключается в создании дополнительного сжатия заготовки прижимом 10 (рис. 33 д). При этом в зоне резания создается напряженное состояние объемного сжатия, скалывающие трещины не возникают и срез получается чистым по всей толщине заготовки. Чистовой вырубкой изготовляют плоские кулачки, зубчатые колеса, секторы, рейки, пластины постоянных магнитов и т. п. Расположение контуров смежных вырубаемых заготовок на листовом материале называют раскроем. Часть листовой заго­товки, оставшаяся после вырубки, называется высечкой. Тип раскроя выбирают из условия наименьшего отхода металла в вы­сечку (рис. 27, е). Оптимальные варианты находят с помощью ЭВМ. Прессы для вырубки и пробивки оснащают ЧПУ, обеспе­чивающим быстрое (до 100 отверстий в 1 мин при межцентровом расстоянии 250 мм) выполнение операций по заданной программе, устанавливающей расположение и форму отверстий, расстояние между ними. Автоматические инструментальные головки обеспечи­вают быструю замену инструмента.