Область применения и достоинства листовой штамповки

Область применения и достоинства листовой штамповки

В общем комплексе технологии машиностроения все большее значение приобретает обработка металлов давлением, в том числе и листовая штамповка. При этом металл деформируется, в основном, в холодном состоянии при помощи штампов. При листовой штамповке в качестве исходной заготовки используется листовой материал (полосы, лист, лента).

Листовой штамповкой можно изготавливать большую номенклатуру плоских и пространственных изделий.

Особенно большое применение листовая штамповка находит в автомобиле-, самолето-, и тракторостроении, приборостроении, оборонной промышленности, при изготовлении товаров народного потребления и других отраслях.

Удельный вес штампованных листовых деталей в основных отраслях изготовленность составляет (в %):

В электромашиностроении - 60-70%, в приборостроении - 70-75%, в радиотехнике и электронике - 75-80%, в производстве товаров народного потребления - 95-98%.

Такое широкое применение листовой штамповки объясняется рядом ее достоинств.

В технологическом отношении:

1. С ее помощью можно получать достаточно прочные и жесткие, но легкие конструкции деталей при сравнительно небольшом расходе материала.

2. Получаемые холодной листовой штамповкой детали благодаря их высокой точности является взаимозаменяемость.

3. Хорошее качество поверхности деталей, что дает возможность исключить или свести к минимуму обработку резанием

В экономическом отношении:

1. Высокая производительность и низкая стоимость штампуемых листовых деталей.

2. Относительно небольшие потери материала при правильном выборе раскроя и технологии изготовления.

3. Возможность широко применять механизацию и автоматизацию процессов штамповки.

Листовую штамповку можно применять не только в массовом и крупносерийном производстве, но и в мелкосерийном.

Все это способствует изготовлению листовой штамповки в различных отраслях металлообработки.

Пружинение после гибки

При выполнении гибочных операций необходимо учитывать наличие упругих деформаций материала, вследствие которых форма изделия после гибки отличается от формы штампа: радиуса кривизны и угла между прямолинейными участками заготовки. Объясняется это тем, что при разгрузке наружные слои заготовки (находящиеся в зоне растяжения) вследствие упругой деформации укорачиваются, а внутренние слои (находящиеся в зоне сжатия) – удлиняются.

Разноименные упругие деформации в зонах растяжения и сжатия вызывают поворот поперечных сечений заготовки на так называемый угол пружинения , в результате чего происходит изменение радиуса ее кривизны , а значит, угла изгиба.

Величину пружинения необходимо учитывать при расчете размеров инструмента для гибки. Если известно значение пружинения, которое характеризуется изменением радиуса гибки и изменением угла гибки , то размеры инструмента (пуансона и матрицы) можно определить по следующим зависимостям:

, мм

, град

Для определения угла пружинения при чисто пластическом изгибе широкой полосы из неупрочняющегося изотропного материала при достаточно большом радиусе изгиба Е.А. Поповым получена следующая формула: – по Зубцову М.Е.

Где – напряжение текучести, Мпа

Е – модуль упругости, Мпа

S – толщина изгибаемого материала, мм

Из этой формулы видно, что угол пружинения увеличивается с увеличением угла гибки и радиуса гибки и уменьшается с ростом модуля упругости Е.

Поэтому для цветных металлов, имеющих меньший модуль упругости Е (например алюминий), величина угла пружинения может быть больше, чем у стали.

Величину угла пружинения можно определить и по диаграммам, построенным для различных материалов в зависимости от отношения r/s, где r- радиус гибки детали (т.е. это )

s – толщина материала

Особого подхода требует расчет пружинения, если гибка осуществляется по большому радиусу: r/s>10. При такой гибке угол пружинения весьма велик и, кроме того, расчету подлежит радиус закругления пуансона, значение которого существенно отличается от требуемого радиуса закругления изогнутой детали.

Поэтому сначала нужно определить требуемый радиус :

По Романовскому:

где – коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от изменяемого материала.

По найденному значению и требуемому значению угла гибки детали ( ) находят требуемое значение угла пуансона ( )

При этом угол пружинения:

Из этой формулы видно, что при / =2, , откуда , т.е. следует что / =2 является предельным, при котором происходит полное выпрямление изогнутой заготовки.

Обжим.

Обжим - это штамповочная операция, при которой уменьшается поперечное открытого конца предварительно вытянутого полого изделия или трубы. Широко применяется в гильзовом производстве.

При обжиме открытый конец(предварительно обрезанный )полого изделия или трубы вталкивается в матрицу, имеющую рабочую полость, соответствующую форме готового изделия или промежуточные переходы.

При обжиме деформируемая часть заготовки находится в объёмно деформированном и объёмно напряженном состояниях. Но т.к внутренняя поверхность полой заготовки при обжиме не нагружена, а при относительно тонкостенной заготовкемало,по сравнению с , то для упрощения расчётов схему напряженного состояния принимают плоской- двухосное сжатие в меридиальном и окружном направлениях, в следствия этого происходит утолщение материала у края заготовки(изделия). Величину утолщения можно определить по формуле S₁=S S ,где S-толщина стенки заготовки до обжим; S₁-толщина стенки у края изделия; D-диаметр полой заготовки; d-диаметр изделия;

= - коэффициент обжима для 1й операции.

При этом для тонких операций(S<1,5мм)соотношение диаметра считается для наружных размеров (D,d₁,d_n-1,d_n),а для более толстых, по средним размерам (D_ср,d_1ср,d_{n-1 ср},d_{n ср}).

Коэффициенты обжима (средние) составляют:

- для стальных изделий :

- для латунных и алюминиевых:

Число обжимов n можно определить по формуле:

Оптимальный угол наклона образующей матрицы определяют по формуле:

, где -коэффициент трения.

Так при ,

,

Как показывает практика, предельный коэффициент обжима зависит от рода материала, коэффициента трения и угла конусности обжимной матрицы .

Деформирующее усилие обжима для ориентировочных расчетов (при подборе износа) можно определить по формуле

где . –временное сопративление.

Правка и чеканка.

Чеканка – это операция, при которой происходит образование выпукло-вогнутого рельефа на поверхности изделия за счет изменения толщины материала и заполнения им рельефной полости штампа.

Типовым примером служит чеканка монет, орденов, медалей, а так же художественная чеканка, применяемая в часовом производстве, производстве столовых приборов и т.д.

В большинстве случаев процесс чеканки происходит в закрытых штампах без вытеснения металла из рабочей полости штампа.

Для художественной чеканки относительно крупных изделий (столовые приборы) применяют открытую поверхностную чеканку.

Хотя процесс чеканки и сопровождается небольшим перемещением металла, для получения четкого рельефа он требует большого удельного усилия (давления).

Усилие чеканки можно определить по формуле: ,

где q – удельное усилие (давление), МПа;

F – площадь проекции детали, .

Опытные значения q для чеканки:

- столовых приборов из нержавеющей стали – 2500…3000 МПа;

- латунных циферблатов – 2500…3000 МПа;

- никелевых монет – 1600…1800 МПа.

Область применения и достоинства листовой штамповки

В общем комплексе технологии машиностроения все большее значение приобретает обработка металлов давлением, в том числе и листовая штамповка. При этом металл деформируется, в основном, в холодном состоянии при помощи штампов. При листовой штамповке в качестве исходной заготовки используется листовой материал (полосы, лист, лента).

Листовой штамповкой можно изготавливать большую номенклатуру плоских и пространственных изделий.

Особенно большое применение листовая штамповка находит в автомобиле-, самолето-, и тракторостроении, приборостроении, оборонной промышленности, при изготовлении товаров народного потребления и других отраслях.

Удельный вес штампованных листовых деталей в основных отраслях изготовленность составляет (в %):

В электромашиностроении - 60-70%, в приборостроении - 70-75%, в радиотехнике и электронике - 75-80%, в производстве товаров народного потребления - 95-98%.

Такое широкое применение листовой штамповки объясняется рядом ее достоинств.

В технологическом отношении:

1. С ее помощью можно получать достаточно прочные и жесткие, но легкие конструкции деталей при сравнительно небольшом расходе материала.

2. Получаемые холодной листовой штамповкой детали благодаря их высокой точности является взаимозаменяемость.

3. Хорошее качество поверхности деталей, что дает возможность исключить или свести к минимуму обработку резанием

В экономическом отношении:

1. Высокая производительность и низкая стоимость штампуемых листовых деталей.

2. Относительно небольшие потери материала при правильном выборе раскроя и технологии изготовления.

3. Возможность широко применять механизацию и автоматизацию процессов штамповки.

Листовую штамповку можно применять не только в массовом и крупносерийном производстве, но и в мелкосерийном.

Все это способствует изготовлению листовой штамповки в различных отраслях металлообработки.