Серийное производство деталей, применяемых в сборке технических изделий и приборов, предусматривает воздействие экстремальных температур и прессования. Исходя из этих требований и подбираются оптимальные технологии обеспечения Например, в производствах объемных и плоских тонкостенных элементов распространено применение листовой штамповки. Данный метод позволяет с небольшими затратами справиться с выпуском большого количества деталей за одну рабочую смену с минимальной загрузкой по ресурсам. Кроме этого, операция листовой штамповки выгодна и по качеству конечного результата. Дело в том, что массовое изготовление технических элементов с использованием металла на высоких частотах редко характеризуется получением высококачественной продукции на выходе. В данном же случае особые условия изготовления обеспечивают и наделение материала оптимальными для будущей эксплуатации свойствами.

Общие сведения о процессе штампования

Для получения тонкостенных осесимметричных деталей применяются современные способы формообразования. В частности, такие методы позволяют работать с изделиями сужающейся и усеченной формы. Чаще всего эти способы подразумевают применение инструментов пластического деформирования тонкостенных заготовок в особых средах. Например, штамповка листового металла может выполняться в условиях всестороннего воздушного растяжения. То есть, помимо средств механического воздействия, технологи предусматривают и благотворные с точки зрения формования физико-химические процессы воздействия на исходный материал.

Что касается непосредственно штампования, то данный процесс позволяет работать с металлами, обеспечивая на выходе различные формообразования в соответствии с задачами проекта. Собственно листовая штамповка является лишь разновидностью общей технологии В отличие от оборудования для объемной обработки, данная методика предполагает работу с тонкостенными заготовками, что определяет и менее высокие трудозатраты в процессе обеспечения механического усилия. Впрочем, на этом особенности метода не заканчиваются.

Особенности листового штампования

Поскольку технические средства, за счет которых обеспечивается процесс штампования такого типа, предполагают работу с тонкими листами заготовок, то основной упор делается на операции формования. То есть операторы выполняют работы по сгибу, скручиванию и зажиму материала, позволяя образовать на выходе изделие необходимой формы. С такими действиями не справится оснастка для объемной штамповки - или, по крайней мере, выполнит такую работу менее качественно. Есть и другая особенность, которой обладает листовая штамповка в традиционном понимании. Опять же, если объемная обработка делает акцент на силовое воздействие, то в данном случае оно не является главным. Этим объясняется и разнообразие материалов, с которыми работает метод листового штампования. Так, помимо металла, производители обрабатывают также картон, эбонит, пластики, кожу, резину, фибру и заготовки из другого сырья.

Технология холодного листового штампования

Практически все альтернативные способы штампования делятся на холодные и горячие методики. В случае с листовым штампованием подразумевается в основном холодная обработка. В качестве заготовки применяется металлопрокат в виде ленты или полосы, которая изначально может быть свернута в рулон. Далее через специальную подающую оснастку или без нее материал поступает на рабочую площадку, на которой производятся основные технологические процессы. Если речь идет о металле, то заготовка может подвергаться значительной пластической деформации. То есть желательно, чтобы исходный материал сам по себе располагал достаточными качествами пластичности. На выходе холодная штамповка листового металла позволяет формировать пространственные и плоские детали высокого качества. Готовая продукция такого рода используется во многих отраслях промышленности, среди которых приборостроение и электротехническое производство.

Операции листового штампования

Несмотря на высокую эффективность выполнения формовочных действий, все же основу рабочего процесса на большинстве предприятий составляет механическая обработка посредством резки, пробивки и вырубки. В частности, распространено отделение части заготовки по кривой или прямой линии. Резка осуществляется различными видами ножничных установок. Данная техника позволяет обеспечивать раскрой металлических пластов с получением полос нужных размеров. Кстати, если объемная обработка дает возможность работы с твердыми и толстыми металлами, то листовая штамповка в плане механической резки отличается высокой точностью. На практике это означает получение изделий с параметрами, оптимально подходящими для использования в дальнейшей сборке. Это же относится к операциям рубки и пробивки.

Механизм процесса формовки

Метод изготовления осесимметричных элементов нередко предусматривает деформирование секционными разжимными пуансонами. При этом формируемые детали после процесса штампования по окружности могут иметь недопустимую с точки зрения дальнейшего использования продукции огранку. То есть при выполнении операций по сгибу, закручиванию и сжатию также стоит задача максимального исключения дополнительной доработки. Иными словами, готовая к конечному применению деталь должна выпускаться за один производственно-формовочный цикл. Добиться высокого качества в образовании деталей помогают штампы для листовой штамповки, параметры которых соответствуют требованиям проектного решения. Технически рабочий процесс выполняется с применением матрицы, активного пуансона, раздвижных секторов и вспомогательной оснастки, посредством которой осуществляется воздействие на заготовку.

Применяемое оборудование

Чаще всего используются небольшие производственные комплексы, представляющие собой многофункциональные линии обработки листового металлопроката. Но даже рядовой частный мастер может организовать в небольшом помещении аналогичную линию из отдельных компонентов. Для рабочего процесса потребуется упомянутый штамп, выполненный из инструментальной стали. Важно именно применение оснастки из высокопрочных сталей, иначе она не прослужит долго. Основой для операционной функции выступит пресс, который обеспечит базовые операции резки, раскроя и формовки. Иногда в целях удешевления технической организации производства некоторые компоненты линии изготовления заменяются подручными приспособлениями. К примеру, процесс листовой штамповки можно выполнять и с применением контейнера с водой, который заменит собой базовую нишу пуансона.

Характеристики получаемой продукции

Метод позволяет формировать изделия высокого качества, что выражается в точных размерах и ровных геометрических линиях. Специалисты отмечают, что только эта технология формирует плоские металлические детали, толщина которых практически не изменяется по сравнению с заготовками. Изделия, которые выпускает листовая штамповка, отличаются магнитной и электрической проводимостью. Это значит, что детали могут использоваться в электротехнической промышленности, выполняя и функции проводников тока. В зависимости от исходного материала производители могут наделять конечные детали высокой прочностью, оптимальными показателями вязкости и теплостойкостью.

Преимущества метода

Кроме выгодных технико-эксплуатационных качеств производимых данной методикой изделий, такой подход к обработке материалов целесообразно использовать по экономическим соображениям. Дело в том, что широкое разнообразие материалов, которые могут подвергаться такой обработке, обуславливает универсальность метода. Хотя есть очевидные ограничения по использованию твердотельных и объемных заготовок, спектр того же металлопроката довольно широк. Вместе с этим штамповка деталей из листового металла относится к традиционным средствам механической обработки, не требующей высоких вложений. Организовать мощный и производительный штамп не составит труда при наличии базовых навыков работы в сфере металлообрабатывающей отрасли.

Заключение

При оценке эффективности того или иного метода обработки металлов показатели эксплуатационных качеств получаемой продукции все реже выходят на первый план. Это связано с тем, что плазменные, гидроабразивные и лазерные станки практически устранили все барьеры в достижении высокоточной резки. И понятно, что по качеству выпускаемой продукции им заметно уступает обычный Тем не менее листовая штамповка деталей существенно минимизирует этот разрыв, позволяя сохранить и достоинства традиционного оборудования. Эти преимущества во многих случаях имеют большое значение для предприятий, поскольку выражаются и в снижении финансовых затрат на обработку, и в упрощении самого процесса организации производства. Достаточно отметить, что штамповка в отличие от абразивной резки не нуждается в подаче расходных материалов в виде песка и воды.

Изготовление деталей с помощью штамповки занимает ведущее место в технологии обработки металлов давлением и используется в разных отраслях промышленности.

Особое значение имеет штамповка металлических изделий из листового проката. В ее основе лежит пластическое деформирование металла без его нагрева с помощью специальных штампов. Такой способ пластической деформации деталей широко применяется для изготовления деталей разных размеров и сложных форм с большой точностью, что невозможно осуществить с помощью других способов обработки.

Они используются для сборки крупногабаритных изделий машиностроительной отрасли, в автомобилестроении и судостроении, а также в приборостроительной сфере и быту, где часто требуются различные миниатюрные детали.

Штамповкой называют процесс придания деталям нужной формы и получение определенного документами размера путем механического воздействия на них с помощью давления. Основное направление штамповки - это производство деталей из заготовок, в качестве которых используется листовой прокат. Под действием сдавливающего усилия заготовка подвергается деформации и приобретает нужную конфигурацию.

Различают штамповку, выполненную горячим способом с нагревом заготовки и холодным способом без ее предварительного нагрева. Штамповка деталей из листового металла осуществляется без их предварительного нагрева.

Деформацию давлением с нагревом заготовки используют при изготовлении деталей из металла, не обладающего достаточной пластичностью, и в основном применяют при производстве небольших партий объемных изделий из металлического листа, имеющего толщину в пределах 5 миллиметров.

Технологический процесс горячей штамповки металла во многом совпадает с последовательностью операций холодной обработки заготовок. Отличие состоит в предварительном нагреве исходных заготовок в печах до температуры, обеспечивающей пластичность металла. При этом учитывается степень коробления детали при остывании, а также ее утяжка при деформационной обработке, влияющая на ее размер. Чтобы исключить отклонения от требуемых размеров для деталей, полученных горячей штамповкой, делают большие допуски.

При производстве штампованных деталей из листового металла в основном используют метод холодной штамповки.

Холодная штамповка листового металла

Технология холодной деформации листового проката с помощью штампов подразумевает изменение формы и размеров изделия с сохранением их первоначальной толщины.

В качестве материала для получения штампованных изделий холодным способом используют полосы, листы или тонкую ленту в основном из низкоуглеродистых и пластичных сталей, а также медных, латунных (содержащих свыше 60% меди), алюминиевых, магниевых, титановых и других пластичных сплавов. Применение для штамповки сплавов, обладающих хорошей пластичностью, связано с тем, что они легко поддаются деформационному изменению.

Для осуществления холодной штамповки листового металла используют различные операции, которые зависят от поставленной задачи достижения определенной формы заготовки. Их подразделяют на разделительные и формоизменяющие воздействия.

1. При разделительных деформациях материал заготовки частично отделяют по заданному контуру. Отделение осуществляется путем сдвига части металла по отношению к основной заготовке. Такими операциями являются , вырубка, пробивка и другие.

Рассмотрим, как осуществляются некоторые операции разделительного характера.

Резка

При проведении резки от детали отделяется определенная часть путем ее разрезания по фигурной или прямой линии. Такая разделительная операция выполняется с помощью пресса, выполненного в виде разной конструкции.

Такая операция предназначена в основном для подготовки заготовки к другим способам обработки.

Пробивка

Операцию, называемой пробивкой, используют для создания в заготовке отверстия разной формы. Часть металла при пробивке из заготовки удаляется совсем, и ее вес уменьшается.

На рисунке показана схема процесса пробивки.

Вырубка

С помощью процесса вырубки металлической детали придают готовый вид изделия, имеющего замкнутый контур.

На рисунке показана схема изготовления детали с помощью вырубки.

2. Формообразующие деформации включают изменение формы и размеров изделия при перемещении его отдельных областей, не приводящем к его общему разрушению. К ним относят вытяжку, гибку, рельефную формовку, скручивание, обжим и другие операции.

Рассмотрим некоторые виды операций, не приводящие к физическому разрушению формы.

Вытяжка

С помощью вытяжки из листовых плоских заготовок получают полые объемные изделия. Например, таким способом изготавливают детали, имеющие форму полусферы, цилиндра, конуса, куба и других видов. На рисунке показаны разные варианты выполнения вытяжки.

Гибка

С помощью операции изделию придается заданная форма его изгиба. В зависимости от вида гибки такая операция дает возможность получать изогнутые изделия разной конфигурации. Некоторые из них показаны на рисунке.

Рельефная формовка

Этот вид операции подразумевает видоизменение локальных частей изделия, его внешняя конфигурация остается без изменения. На рисунке изображена схемы некоторых операций формовки:

Возможно также применение комбинированных операций, включающих разделение и формообразование одной детали.

Технологический процесс проведения холодной штамповки состоит из этапов, которые связаны с характером деформационной операции и зависят от вида используемого штампового оборудования.

Разработка техпроцесса проводится в следующей последовательности:

• Обозначается структура основных операций, включающая их характер, количество и последовательность выполнения.
• Выполняется расчет первоначальных, промежуточных и готовых размеров детали, а также необходимых деформационных усилий для достижения нужного результата.
• Проводится документальное оформление технологического процесса.

В техпроцесс могут быть внесены дополнительные операции, с помощью которых заготовка приводится к виду, удобному для обработки. К ним относятся очистка, правка листов, нанесение смазки и другие операции.

Штамповочный пресс для металла

Все операции холодной штамповки можно осуществлять при наличии специального оборудования, главным из которых является штамповочный пресс. Его устройство может быть на основе механики, либо с использованием гидравлики.

К механическим видам относят:

• эксцентриковые прессы;
• прессы с использованием кривошипно-шатунного механизма.

Для осуществления операций пробивки, вырубки и вытяжка используется штамповочный пресс кривошипного типа.

Устройство и принцип работы пресса кривошипного типа

Любой пресс, предназначенный для штамповки изделий, включает основные узлы, к которым относится: механизм, приводящий его в действие и устройство, осуществляющее непосредственную штамповку.

Действующий механизм - это кривошипный вал, который приводится в движение с помощью электропривода. Для этого электродвигатель при вращении маховика передает вращение кривошипному механизму с помощью зубчатой передачи.

Совершая возвратно-поступательные действия, ползун кривошипа приводит в работу штамповое устройство, которое с усилием давления осуществляет пластическую деформацию.

Основные детали такого пресса выполнены из высокопрочных сталей и дополнительно укреплены с целью придания необходимой жесткости.

Устройство гидравлического пресса

Штамповочный пресс для металла гидравлического типа применяется для создания объемных форм с помощью продавливания металла.

Принцип действия такого механизма основан на давлении жидкости, помещенной в двух резервуарах, которые снабжены поршнями. Резервуары соединены трубопроводом. В результате давления в жидкости, возникающего в момент ее нагнетания в цилиндр из другого резервуара, оно передается на ползун и приводит его в движение. При перемещении ползун с большим усилием продавливает заготовку.

Изготовление штампов для холодной штамповки металла

Рабочим устройством любого прессового станка является сам штамп. Он включает две рабочие части, называемые матрицей и пуансоном. В процессе работы подвижной является только верхняя деталь штампа - пуансон, закрепленный на ползуне. Матрица расположена снизу и остается неподвижной.

Деформирование листа осуществляется во время прижимания пуансона к матрице с расположенной на ней заготовкой.

Разработке чертежей и изготовлению штампов для пресса предъявляются повышенные требования, т. к. от их точности зависит правильность формирования изделия.

Выполняются такие работы поэтапно в следующей последовательности:

• составляется эскиз штампа;
• с помощью компьютерной схемы штампа, составленной по специальной программе, проводится проверка рационального раскроя материала;

Если на производстве требуется большое количество металлических изделий или заготовок одинакового образца, целесообразно использовать метод штамповки. Штамповка металла осуществляется из листового материала, который особым образом деформируют до нужной формы давлением. Штамповка изделий из металла используется издревле: много веков назад таким способом наши предки делали украшения, оружие и предметы быта. Тогда это делалось вручную и с гораздо меньшей скоростью, сейчас же процесс автоматизирован, и производство одной детали занимает значительно меньше времени.

История возникновения процесса

Механизация процесса началась в 1850-е гг. Тогда к процессу штамповки металла начали подключать станки, что значительно ускорило процесс производства и повысило качество изделий.

А в ΧΧ веке произошёл новый подъём в области изготовления металлических деталей методом штамповки, что дало начало эре автомобилестроения. С помощью этого метода стали создаваться кузова машин и некоторые детали механизмов.

Детали для автомобиля

С 1930-х гг. штамповка деталей из листового металла стала применяться на заводах по производству летательных аппаратов и плавательных судов. А уже через 20 лет её внедрили в отрасль ракетостроения.

Метод штамповки металла стал популярен из-за ряда причин:

• процесс производства механизирован и автоматизирован при помощи роторно-конвейерных линий, что позволяет максимально ускорить производство;
• возможно изготовления деталей любой формы и параметров, которые могут быть как заготовкой, так и готовым изделием;
• существует высокая точность изготавливаемых деталей, позволяющая заменять их друг на друга без доработки инструментом или на оборудовании;
• возможно изготовление лёгких изделий высокой прочности.

Штамповка металлических деталей применяется и для массивных изделий, которые используются в качестве заготовок при строительстве автомобилей, судов, летательных аппаратов, и для маленьких лёгких деталей вроде часовых стрелок. Своей популярности штамповка обязана высокой скорости производства таких изделий и почти безграничным возможностям производства неразборных деталей любых размеров, что так важно при строительстве судов и поездов.

Технология штамповки

Для изготовления деталей методом штамповки используют металлический лист, тонкую стальную ленту или полосу.

Чаще всего детали изготавливают методом холодной штамповки листового металла. При этом виде производства деталей, металл приобретает дополнительную прочность, что увеличивает срок службы изделия.

Горячую штамповку используют тогда, когда оборудование не может выдать мощность, нужную для деформации в нужную форму холодного металла. Или при выполнении изделия из непластичного металла. Листы для изготовления деталей горячим методом берутся толщиной менее 5 мм.

Дальнейший выбор технологии производства зависит от того, каким образом нужно воздействовать на металл, то есть технология изменения формы изделия отличается от той, что используют для разделения. В результате разделительных операций от детали отделяется часть.

Это можно делать по кривой или по прямой линии или по контуру. Металл отделяется путём сдвига частей заготовки в разные стороны. Для разделения применяется несколько операций, при которых используется пресс со специальным инструментарием.

Виды разделительных операций:

• Отрезка – части металлической заготовки разделяются по фигурной линии или по прямой. Пресс для этого вида операций называют ножницами. С помощью этой операции производят готовые к эксплуатации детали и заготовки, которые затем дорабатываются иными способами.
• Надрезка – операция по неполному отрезанию части заготовки под давлением с сохранением целостности детали.
• Обрезка – убирается небольшая деталь заготовки, при этом часть металла идёт в отходы.
• Пробивка – в листе металла формируются отверстия различной формы. Часть металлической основы будет считаться отходами и подлежать удалению.
• Вырубка – формирует из заготовки изделие, контур которого замкнут.
• Зачистка – позволяет убрать неровные края и придать изделию аккуратный вид, выровняв его грани.
• Проколка (просечка) – в изделии делается углубление конусообразным инструментом.

Формоизменяющая штамповка деталей также имеет несколько видов. Операции этого типа используют для изменения формы и размера заготовки из листа металла, не разрушая материала.

Виды формоизменяющих операций:

• Отбортовка отверстий – формирование вокруг отверстий заготовки бортиков нужной формы и размера.
• Отбортовка контура – формирование по контуру изделия бортиков нужной формы и размера. Обычно этот метод применяют для обработки концов труб для фиксации фланцев.
• Вытяжка – объёмная штамповка, в результате которой из плоского листа металла получаются пространственные изделия, полые внутри. Таким способом изготавливают детали полусферической, коробчатой, конической, цилиндрической и других форм. Вытяжка может быть последовательной, с плоским прижимом в плоской матрице или с крюком.
• Обжим – сужение торцов деталей из листа металла, полых внутри с помощью конической матрицы. Конец детали вставляется с большой силой в воронку матрицы.
• Гибка – металлическим заготовкам придают нужный по конструкции изгиб. Различают несколько типов гибки, в зависимости от конечной формы изделия: V-образная или одно угловая, U-образная или двух угловая, много угловая, трубная и криволинейная.
• Формовка – при неизменном контуре изделия, изменяются размеры и форма его участков. Видов формовки несколько: она может быть с предварительным набором, а может выполняться цилиндрическим пуансоном с плоским концом.

Горячая штамповка металла, автоматизированные линии

Особенности холодной штамповки

Холодная листовая штамповка подойдёт не только для изделий из легированных и углеродистых сталей, но и для алюминия, и сплавов этих металлов. При этом методе выбор штампуемых материалов может выходить за рамки металлов. Штампы для этого вида можно применять для изготовления деталей из картона, кожи, полимерных сплавов и резины.

Изделия, для изготовления которых применялась холодная штамповка металла, отличаются высокой прочностью, точностью параметров и форм, а также качеством поверхности.

В некоторых случая чистота поверхности соответствует 8 классу. Обычно чистота поверхности детали имеет от 2 до 6 класса, что является средним показателем. Но здесь нужно учитывать скорость производства, которая находится на самом высоком уровне.

Но одновременно с этим, при обработке металла методом холодной штамповки снижается пластичность материала. Из-за увеличения прочности металл становится хрупким, что относится к неоспоримым минусам этого вида обработки металла.

Для предотвращения этих негативных моментов между операциями, которые выполняются в ходе холодной штамповки, заготовка подвергается . Это называется рекристаллизационный отжиг.

Готовые изделия, сделанные по этой технологии, сочетают в себе повышенную прочность штампованного холодным методом изделия и пластичность, которую металл имел до обработки.

Для выбора используемого пресса и проектирования штампов, нужно знать и учесть большое количество свойств сырья, из которого будет изготавливаться продукция. Иначе может пострадать качество изделий или само оборудование.

Для выполнения операций штамповки для каждого вида изделия изготавливается индивидуальный штамп по нужным параметрам. Это делается в несколько шагов:

• Составляется эскиз штампа нужной конфигурации.
• Изучается схема раскроя материала и проверяется в специализированной программе на компьютере.
• Если программа или человек выявили несоответствие эскиза с реальными требованиями, эскиз редактируется.
• Разработка проверяется на соответствие размеров.
• На эскизе обозначаются точные размеры и расположение отверстий на рабочей стороне штампа.

На подготовительном этапе штамповки учитывается:

• Электропроводность и магнитная проводимость используемого материала.
• Прочность к механическим воздействиям и твёрдость металла.
• Ударная вязкость используемого металла.
• Вес заготовки.
• Износостойкость металла и его устойчивость к коррозии, что влияет на срок службы штампованного изделия.
• Теплостойкость и теплопроводность обрабатываемого металла.

Оборудование

Штамповка листового металла производится с помощью пресса и штампа. Пресс применяется для создания давления, то есть самого процесса штамповки, а штамп придаёт изделию нужную форму. Штамп выполнен из инструментальных сталей и состоит из пуансона и матрицы.

Процесс деформации происходит при помощи пуансона и матрицы в момент их сближения. Движимой является верхняя половина штампа, зафиксированная на прессе, а именно на его ползуне.

Нижняя половина остаётся недвижимой и находится на рабочей поверхности оборудования. Если штампуется не сталь, а материал мягкий, то рабочие части штампа могут быть сделаны из полимерных сплавов или дерева.

При изготовлении штамповкой единичного изделия особо крупного размера обычно применяется не пресс, а особое приспособление из чугунной или бетонной матрицы и контейнера с жидкостью (обычно водой). Лист металла располагают на матрице, а над ним жидкий пуансон.

Приспособление из бетонной матрицы

Для создания давления в жидкости, нужное для деформации металла по нужной форме, в контейнере подрывают заряд на основе пороха или сообщают воде электрический разряд достаточной мощности.

Для резки по листовому металлу применяют не пресс, а ножницы. Они бывают нескольких видов:

• с параллельными ножами;
• дисковые;
• гильотинные;
• вибрационные.

Чаще всего используют ножницы вибрационного типа.

Для качественного изготовления изделий нужно внимательно выбирать пресс для каждого вида операции и обрабатываемого материала. Существует несколько видов прессов:

• Молот (максимальная скорость до 20 м/с).
• Гидравлический пресс (максимальная скорость до 0,3 м/с);
• Кривошипная машина (максимальная скорость до 0,5 м/с);
• Машина ротационного типа (максимальная скорость 8 м/с);
• Импульсная штамповочная машина (максимальная скорость до 300 м/с).

Для большинства видов операций подходят кривошипные машины. Они могут иметь от одного до четырёх кривошипных механизмов. Принцип работы кривошипной механизмы можно описать по схеме:

• На кривошипный вал передаёт движение приводной электрический двигатель через кинематическую цепочку, которая состоит из фрикционной муфты и клиноременной передачи.
• Шатун с регулируемой длиной приводит в движение ползун кривошипного механизма.
• Ножная педаль через муфту запускает рабочий ход пресса.

Оборудование для штамповки сложных по конфигурации изделий может иметь несколько ползунов.

Видео: Листовая штамповка

Метод штамповки на металле своими руками

На нескольких изделиях точно повторить один и тот же рисунок очень сложно. Получать одинаковые изделия в большом количестве позволяет штамповка -способ обработки металлов давлением. Используя штамповку, можно изготовить, например, Хля украшения шкатулки нужное количество деталей, с одним и тем же рисунком.

Технологию изготовления изделий способом штамповки рассмотрим на примере изготовления кулона в виде морского гребешка. Сначала надо изготовить штамп,(рис. 20, а, б, в). Штамп состоит из пуансона и матрицы. Для изготовления пуансона подберите готовый или изготовьте на токарном станке болт с круглой головкой. Он может быть любых размеров, в зависимости от того, какое изделие вы хотите сделать. Опилите головку болтах выпуклой стороны, как показано на рис. 20, а. Острые грани, которые будут у вас образовываться, плавно закруглите. Выпуклую поверхность отшлифуйте и отполируйте. Разметьте стеклографом под линейку на выпуклой
части болта 9 линий. Центральная линия (на рис. 20, б показана жирной линией) разделяет выпуклую, его часть на две половины. Остальные линии, расположенные слева и справа от нее, должны быть строго симметричными. Затем острой гранью трехгранного надфиля сделайте по этим линиям пропилы на глубину 1 ... 2 мм. Пропилы не доводите до начала створки (см. рис. 20, б). Края пропилов расширьте круглым надфилем. Выпуклую поверхность еще раз отшлифуйте и отполируйте. Пуансон готов.

Рис. 20. Изготовление кулона в виде морского гребешка: а - опиливание болта;
б - разметка шляпки болта; в - штамп, погруженный в расплавленное олово; г - установка металлической заготовки на матрицу для штамповки; д - готовое изделие (точками указаны места соединения деталей).

Теперь можно приступать к изготовлению матрицы. В металлической посуде высотой 20;.. 30 мм расплавьте олово, погрузите в него головку пуансона (рис. 20, в). Напоминаем, что плавить олово надо только в лабораторных условиях, где есть хорошая вытяжная вентиляция, например в школьной мастерской, под руководством учителя. Погружать пуансон в расплавленный металл надо, тигельными щипцами или плоскогубцами Пуансон должен оставаться в металле до его затвердения. В результате в металле должна получиться обратная копия пуансона. Это и есть матрица. Когда пуансон и матрица остынут, можно приступать к штамповке. Для этого пуансон и матрицу (штамп) смажьте тонким слоем солидола. Приготовьте металлическую пластину толщиной 0,25... 0,35 мм, Пластина должна быть немного больше штампа. Нагрейте ее до красного цвета на огне, чтобы металл стал мягким. Затем положите ее на матрицу (рис. 20, г). Сверху над металлической пластиной установите пуансон так, чтобы выступы на нем совпали с соответствующими углублениями в матрице. Ударяя молотком по пуансону, металл вдавливают в матрицу, пока на нем не появятся заметные контуры рисунка. После этого металлическую пластинку надо вынут из матрицы и обрезать по контуру с небольшим припуском и снова отжечь, чтобы снять образовавшееся напряжение металла. Затем снова положите заготовку как можно точнее на матрицу и, ударяя по пуансону молотком, окончательно проработайте рисунок. Отштампованную пластинку выньте из матрицы, обрежьте точно по контуру штампа и опять положите на матрицу. Теперь подправьте погнутости, которые образовались -на металле при обрезке. Таким же образом изготовьте вторую деталь. Края обеих деталей пришлифуйте, чтобы они плотно прилегали 1 друг к другу без зазоров. Для этого на плоским широком личном напильнике каждую деталь опилите возвратно-поступательными движениями, слегка прижимая ее пальцами к поверхности напильника.

Чтобы пальцы не соскальзывали с изделия, протрите их порошком канифоли. Вначале шлифовать будет трудней, но по мере стачивания острых заусенцев детали начинает перемещаться по поверхности напильнику с меньшим сопротивлением. Для того чтобы облегчить шлифовку и уберечь пальцы от возможной травмы, советуем изготовить специальное приспособление. В небольшом кусочке фанеры.вырежьте сквозное отверстие по размерам вашего изделия. Положите фанеру на напильник, я в отверстие вставьте шлифуемое изделие. Перемещая фанеру по поверхности напильника, слегка Принимайте изделие сверху. Когда кромки обеих деталей будут пришлифованы так, что на горизонтальной плоскости напильника не будет зазоров, детали приложите одну, к другой и проверьте, совпадают ли кромки по контуру раковины. Когда обе детали будут прилегать без зазоров и выступов, надо в четырех противоположных точках вогнутой части обеих половинок залудить паяльником небольшие участки металла и наплавить олово в виде шариков возле самых кромок, как показано на рис. 20, д. Затем обе половинки сложите Вместе как можно точнее и обвяжите тонкой проволокой. Жало паяльника тщательно очистите от остатков олова и прогрейте им залуженные места, но уже снаружи раковины. Олово, находящееся внутри обеих Деталей, расплавится и сольется. Этим будет обеспечена механическая прочность изделия. Остается к раковине припаять сверху медное колечко для цепочки, а само изделие отшлифовать и отполировать. Если кулон изготовлен* из металла, который подвержен быстрому окислению, например из меди, тогда на него желательно нанести какое-либо защитное покрытие. Есть очень простой способ нанесения покрытия.на металлический предмет: изделие тщательно обезжиривают и помещают на несколько часов в отработанный фиксаж.

Изделие. покрывается слоем серебра, который придает ему красивый вид. В этом процессе успех зависит от тщательности обезжиривания металлической поверхности изделия.

Одна из самых распространенных технологий обработки металла – это штамповка. С ее помощью производят детали для всех отраслей народного хозяйства. Использование штамповки позволяет получать из плоского листа детали разных размеров и формы.

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

Обработка деталей из листового металла – это процесс получения деталей необходимой формы и определенного размера. Работа по формированию деталей происходит на специальном оборудовании с применением инструмента под названием штамп.

Говоря о деталях, произведенных из листового металла, надо понимать, что на заготовку оказывается серьезное давление. Технологию штамповки начали применять еще в древние времена. Таким образом, производили орудия для обработки земли, посуду, украшения.

В наши дни эта технология широко применяется при производстве деталей из листового металла, обладающих разными размерами и формой. Такой вид обработки широко применяется в автомобиле строении при производстве кузовных деталей.

Холодная и горячая листовая штамповка

Получение деталей из листового металла может быть выполнено в холодном или горячем виде.

Холодная штамповка

Применение холодной обработки давлением считают наиболее эффективным способом обработки листового металла. Применение такого способа выполняют в тех случаях, когда нет необходимости в дальнейшей механической обработке, например, резанием. Такой метод получения деталей применяют чаще всего при изготовлении автомобильных деталей, элементов конструкции авиационной техники и ряда других.

Использование метода холодной обработки металла давлением позволяет осуществить существенную экономию листового металла, разумеется, при грамотном раскрое листа и правильно изготовленной штамповой оснастки. Наибольшую эффективность штамповка показывает в крупносерийном и массовом производстве.

Такой способ показывает наибольшую эффективность при работе с такими сталями, как углеродистые и легированные. Кроме того, штамповкой получают детали из многих цветных металлов, например, медных или алюминиевых сплавов.

Кроме листовых металлов, метод листовой штамповки допустимо использовать и при получении деталей из резины, картона и многих полимеров.

Кстати, такая обработка металла улучшает его прочностные параметры.

Горячая штамповка

Этот метод обработки листового металла применяют при производстве деталей котельных установок и некоторых деталей, используемых в корабельном деле. Для таких деталей применяют стальные листы толщиной в 3 – 4 мм.

Применяемые в горячей штамповке во многом схожи с теми, которые применяют в холодной обработке листового металла. Инженеры, разрабатывающие технологии обработки листового металла должны учитывать то, что детали должны быть разогреты до определенной температуры. Соответственно должны быть учтены такие явления как утяжка листового металла, при выполнении отверстий, гибке и ряда других. Кроме того, при остывании деталей необходимо помнить и о возникающем короблении.

Все это приводит к тому, что изменяются размеры допусков, на размеры получаемых из металла деталей.

Перед обработкой на прессовом оборудовании заготовки из металла проходят нагрев в печах различного типа, например, электрических или газопламенных.

Резка

Операция, в ходе которой происходит отделение части листового металла, от тела будущей детали называют резкой. Эту операцию применяют для изготовления и готовых деталей, и при выполнении на полосы заданных размеров. При выполнении этой операции необходимо обеспечить максимальное количество готовых деталей, таким образом, количество отходов будет минимизировано.

Эффективность раскроя определяет коэффициент использования листа. Его рассчитывают как отношение площади полученных деталей к площади целого листа.

Для этой операции применяют разное оборудование, в том числе вибрационные, дисковые, гильотинные и другие виды прессового оборудования.

Вырубка

Так называют технологическую операцию по получении заготовки с замкнутым контуром.

Вытяжка

Операция в результате которой заготовку выполненную в плоском виде трансформируют в пространственную. Вытяжку используют при изготовлении деталей разной формы и цилиндрические, и конусные, и коробчатые.

Для вытяжки применяют штамповую оснастку, которая состоит из пуансона, который втягивает листовой металл в отверстие расположенное в матрице.

Гибка

Позволяет получать из листовой заготовки детали с требуемой формой изгиба.

Пробивка

Эту операцию применяют при необходимости получения отверстий определенной формы.

Рельефная формовка

Так называют операцию, которая позволяет изменять форму в каком-то определенном месте, но при этом сохраняется внешний контур детали.

Как пример можно привести производство ребер жесткости.

Оборудование и инструменты

Оборудование, которое необходимо для выполнения штамповки включает в свой состав – прессы, а в качестве рабочего инструмента применяют штампы.

Как правило, в цехах, где выполняют штамповку применяют пресса двух типов – механические и гидравлические. В станках первого типа, для выполнения операции используют энергию падающего шатуна, в оборудовании второго типа, для обеспечения необходимой нагрузки используют гидравлическую машину, которая создает усилие на штамповочном узле.

К механическим станкам относят и такие как кривошипно-шатунные, винтовые, гильотинные, комбинированные и некоторые другие.

Усилие, которое будет направлено на формование детали, в зависимости от модели пресса может составлять несколько килограмм (настольные прессы, пневматического действия), а может несколько сотен тонн, например, пресс марки КА9536. Его усилие составляет 400 тонн, дина хода шатуна составляет 250 мм, а максимальный размер штамповой оснастки составляет 1000 на 1000 мм в плане.

На территории нашей страны действует ГОСТ 6809-87. Он определяет технические параметры для прессового оборудования, применяемого в горячей штамповке.

Станок для штамповки листового металла должен быть установлен на отдельный фундамент, который не связан с основным фундаментом здания, в котором размещаю штамповочный цех.

Прессовое оборудование может быть использовано в производствах по крупносерийному или массовому изготовлению деталей.

Прессы, практически всех типов имеют два режима работы, ручной и автоматический. Последний, позволяет встраивать их в линии по производству сложных деталей.

Например, при изготовлении кузовных автомобильных деталей, в одной линии размещено несколько прессов. На каждом из них установлены индивидуальные штампы, последовательное использование которых позволяет получать из листа готовую деталь, например, крышку багажного отделения или дверь.

Точность обработки на таком оборудовании позволяет запускать полученные детали в дальнейшее производство без использования промежуточных операций, связанных с механической обработкой.

Принцип работы и устройство прессов различных типов

Прессовое оборудование механического типа может использовать в своей работе энергию сжатого воздуха. Для этого в штамповочных цехах применяют линии подачи сжатого воздуха. Рабочее давление в них составляет 8 – 12 атм. Станки этого типа оснащают системами очистки воздуха от воды и следов масел.

Сжатый воздух, принимает участие в раскрутке маховика, который поднимает шатун в верхнее положение. Нажимая на педаль или кнопки управления прессом, оператор открывает муфту, воздух выходит из системы и шатун под своим весом устремляется вниз.

Гидравлические прессы

Гидравлический пресс, представляет собой набор деталей, включающий в свой состав:

• емкость для хранения масла;
• насосную станцию, предназначенную для создания необходимого давления на шток пресса;
• систему фильтров, отделяющих от рабочей жидкости воду и твердые частицы.

Все прессы включают в состав своей конструкции шкафы управления, выносные пульты, с которыми непосредственно работает оператор пресса.

Радиально ковочный аппарат

Основное предназначение аппарата этого типа – это получение заготовок для валов определенной формы и размера.

Чаще всего на оборудовании этого типа производят заготовки с диаметром порядка 150 мм и длиной до 1200 мм.

Электромагнитный пресс

Прессы этого типа появились относительно недавно. В качестве источника энергии для получения деталей заданной формы используют сердечник, который является частью электромагнита.

Именно он перемещает ползун, на котором установлена верхняя часть штампа, а возвращают его в исходное положение возвратные пружины. Эти станки показывают высокую производительность. Чаще всего применяют электромагнитные прессы с длиной хода в 10 мм, а усилие на штампе составляет 2,5 тонны.

Инструмент для штамповки

Для обработки деталей при помощи штамповки применяют инструмент под названием штамп.

Он состоит из двух частей, верхняя закрепляется на подвижном ползуне, нижняя на неподвижном столе, который является неотъемлемой частью станины.

Для производства штампов применяют инструментальные стали типа У8, ХВГ и некоторых других.