4.4.5. Холодная штамповка

Обычно под холодной штамповкой понимают штамповку без предварительного нагрева заготовки. Холодную штамповку чаще всего выполняют на кривошипных и гидравлических прессах или специальных холодноштамповочных автоматах с помощью штампов. Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения качественных заготовок в машиностроительной, приборостроительной, электротехнической и др. отраслях промышленности. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности заготовок при небольших отходах металла, а также низкую трудоемкость и себестоимость изготовления. Производительность холодной штамповки в 2–3 раза выше, чем горячей, и в 10–15 раз выше по сравнению с обработкой резанием. При массовом производстве с помощью холодной штамповки получают детали из большой номенклатуры сталей, сплавов цветных металлов и неметаллических материалов; детали симметричные и асимметричные; со шлицами, канавками, ступенчатыми полостями и др. сложных форм. Масса деталей, штампуемых на автоматах, достигает 3,5 кг, а на прессах – 40 кг, диаметр поковок – до 200 мм.

Принято различать холодную объемную штамповку и холодную листовую штамповку.

Холодная объемная штамповка (ХОШ) – экономичный способ изготовления деталей, чаще всего тел вращения. Полученные детали, как правило, не требуют дальнейшей механической обработки и имеют высокие прочностные свойства. ХОШ выполняют на прессах или специальных холодноштамповочных автоматах (см. рис. 4.6, д). Ее основными разновидностями являются выдавливание, высадка и объемная формовка.

Выдавливание применяется для изготовления деталей преимущественно цилиндрической или близкой к ней формы, например корпусов автомобильных свечей зажигания, конденсаторных батарей, генераторов и т.п. Точность размеров и шероховатость поверхностей деталей соответствуют получаемым при обработке резанием.

Высадка – это осадка части заготовки, т.е. образование местных утолщений требуемой формы, например головки болтов, винтов, шурупов, гвоздей и заклепок. Заготовкой обычно служит холоднотянутый материал в виде проволоки или прутка диаметром 0,5–50 мм из черных и цветных металлов. Высадкой изготовляют стандартные и специальные крепежные детали – метизы, а также колеса, детали массового производства, например кулачки и зубчатые колеса заодно с валом и т.п. Высадку выполняют на холодновысадочных автоматах различных конструкций. Производительность автоматов достигает 400 деталей в минуту.

Холодная формовка – это формообразование деталей вследствие заполнения металлом полости штампа. Производится в открытых штампах с вытеканием излишка металла в специальную полость с образованием облоя и в закрытых штампах. Конструкции штампов, применяемых для холодной формовки, подобны штампам, используемым при горячей объемной штамповке. Кроме прессов для холодной формовки применяют высокопроизводительные многопозиционные автоматы с большими технологическими возможностями.

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. Кроме того, при холодном деформировании формируется благоприятно ориентированная волокнистая структура металла, что придает деталям высокую усталостную прочность при динамических нагрузках.

Холодная листовая штамповка (ХЛШ) развивается в последние десятилетия наиболее быстрыми темпами, т.к. отличается низкой себестоимостью и металлоемкостью, высокой производительностью и точностью штампуемых изделий, хорошим качеством поверхности, а также малоотходностью.

К разделительным операциям листовой штамповки относятся:

• отрезка – разделение заготовки по незамкнутому контуру;

• вырубка – разделение заготовки по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть является деталью;

• пробивка – разделение заготовки по замкнутому контуру, при котором отделяемая часть является отходом.

К основным формообразующим операциям листовой штамповки относятся:

• гибка – сгибание под углом одной части плоской заготовки по отношению к другой;

• вытяжка с утонением и без утонения стенок пустотелых, открытых с одной стороны деталей из плоских заготовок (см. рис. 4.6, е);

• отбортовка – получение отогнутых бортов вокруг предварительно пробитых отверстий.

• обжим – уменьшение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки сужающейся полостью матрицы;

• раздача – увеличение периметра поперечного сечения концевой части полой заготовки путем вдавливания в нее расширяющегося пуансона;

• формовка – создание выступов, впадин или ребер жесткости на листовом материале (капот и крышка багажника автомобиля, боковины канистр и т.п.);

• вальцовка – получение волнистой (гофрированной) поверхности и даже резьбы (вытяжные и водосточные трубы, цоколя электроламп и т.п.).

Для холодной листовой штамповки крупногабаритных деталей помимо уникального механического оборудования используют также энергию ударных волн возбуждаемых различными способами:

Штамповка взрывом использует давление жидкости или образующихся при взрыве газов, под действием которых листовая заготовка деформируется и принимает форму матрицы. Чаще всего, установленная на матрицу листовая заготовка опускается вместе с матрицей в бассейн с водой, а затем над ними производят подрыв бризантного взрывчатого вещества.

Электрогидравлическая штамповка (ЭГШ) подобна штамповке взрывом, но ударная волна возникает при электрическом разряде в жидкости. Используют два метода превращения электрической энергии в механическую в жидкой среде – разряд конденсатора через зазор в жидкости при напряжении 10–30 кB или разряд конденсатора через испаряющуюся алюминиевую проволочку.

Магнитно-импульсная штамповка отличается тем, что давление на деформируемую стальную заготовку создается непосредственным воздействием импульсного магнитного поля. Это позволяет штамповать детали из полированных и лакированных заготовок без повреждения поверхности, а также деформировать заготовки, заключенные в герметичную пластмассовую оболочку.