Штамповка деталей из листового металла

Штампованные детали из металла — Справочник металлиста

Штамповка деталей из листового металла

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.

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

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 легированных 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 резка, 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 ножниц 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.

Читайте также  Сталь листовая ГОСТ 19903 90

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 гибки листовому 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.

:

Устройство гидравлического пресса

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

Источник: https://ssk2121.com/shtampovannye-detali-iz-metalla/

Штамповка деталей из листового металла

Штамповка деталей из листового металла

Штамповка деталей из листового металла позволяет формировать изделия разной конфигурации в течение небольшого отрезка времени. В качестве исходного материала используется полоса или лента. Разнообразная технология раскроя позволяет получать за 1 удар пресса от 1 до нескольких деталей.

Существуют автоматические линии, которые работают без участия человека. В оборудование устанавливается штамп последовательно действия. Подача ленты осуществляется на 1 шаг в течение определенного отрезка времени. Быстроходные прессы совершают более 100 ударов в минуту, и готовые изделия с такой же скоростью поступают в контейнер.

Что собой представляет листовая штамповка

В процессе листовой штамповки идет подача плоской листовой стали в пространство штампа. За один удар пресса можно получить не каждую конфигурацию детали. Существуют сложные изделия, которые формируются за несколько операций. В каждом случае разрабатывается своя технология. Для этого изготавливаются разные штампы. Часто операции совмещаются. Для этого существуют штампы последовательного или совмещенного действия.

В первом случае деталь получается за несколько шагов и на выходе выпадает готовое изделие. В оснастке совмещенного действия несколько операций формируется за один удар. Готовая деталь падает в провальное окно плиты пресса, а отходы остаются на поверхности.

При штамповке простых металлических изделий в работе используются стандартные нормы. Если же идет формоизменение оцинкованного листа, наблюдается повышенный износ рабочего инструмента. Связано это с наличием на поверхности листа цинкового наклепа. Чтобы предотвратить его оседание на рабочем инструменте, при штамповке используется эмульсия. Это значительно увеличивает стойкость штампа.

При проектировании штампов для алюминиевых полос между пуансоном и матрицей закладываются уменьшенные зазоры. Связано это с мягкостью цветного металла.

Изготовление штампов для холодной штамповки металла

Штампы для листовой штамповки представляют собой кубик, состоящий из 2 половинок. Центрирование обеих частей идет через колонки и втулки. Изготовление оснастки состоит из нескольких этапов:

  1. Разрабатывается проект. Подготавливаются чертежи со всеми размерами.
  2. Начинается изготовление деталей штампа. Многие размеры на чертеже имеют жесткий допуск, который нужно выдержать до 0,01 мм. Такую точность можно получить только на координатных станках: расточном и шлифовальном. Особенно это касается рабочего инструмента: пуансона и матрицы.
  3. Некоторые изделия, изготовленные из конструкционной и инструментальной стали, подвергаются термической обработке.
  4. Затем закаленные детали шлифуются. Наивысшую чистоту поверхности имеют режущие части рабочего инструмента. Шлифовка ведется до получения 10 класса шероховатости поверхности или по новому обозначению 0,16√. Все плоские части деталей: верхних и нижних плит, пуансонодержателя, прокладок, направляющих планок и съемника шлифуются до 8 класса. Согласно новому обозначению — 1,25√.
Читайте также  Изготовление конуса из листового металла

Некоторые штампованные детали получаются на оснастке, которая изготавливается по новейшей технологии. Согласно новым разработкам в них отсутствуют колонки и втулки. Обе половинки штампа ничем не связаны.

К новинке относится встроенный в пуансонодержатель ловитель с фаской 15 мм, сделанной под углом 15 градусов. В матрице существует отверстие, куда ловитель входит по скользящей посадке в конце хода пресса. Это происходит до того, как рабочий инструмент не коснется металла.

В итоге совершается совмещение обеих половинок и получается качественная деталь.

Технология штамповки

Штамповка листовая представляет собой формоизменения металла. При проектировании штампов ведется расчет усилий по операциям. Часто мощности пресса хватает для получения готового изделия в холодном состоянии. Обычно толщина листа, подающегося в пространство штампа, составляет не более 1 мм.

Если пластичность металла невысокая, то для такого материала необходим подогрев.

Холодная штамповка

В холодном состоянии проводится штамповка листового металла из стали 08 кп, алюминия и неметаллических изделий.

Выполняются следующие операции:

  1. Резка. Проводится она на специальных гильотинных ножницах. Материал разрезается на мерные заготовки для последующей штамповки.
  2. Вырубка или пробивка. Относится к разделительным операциям. Для этого специально изготавливаются вырубные и пробивные штампы.
  3. Гибка. Бывает V- образная и П-образная. При совершении таких операций важно учесть пружинение металла.  Для этого заготовка гнется на больший угол. Тогда в свободном состоянии она получается нужного размера.
  4. Отбортовка. Заранее изготовленное отверстие отбортовывается пуансоном большего размера. Важно выдержать правильный зазор между ним и матрицей, который должен равняться толщине металла.
  5. Вытяжка. Идет вытягивание круглой заготовки в стакан. Если требуется большая высота, то достигается она за несколько переходов. Для этого изготавливают разные штампы.

Горячая штамповка

Обычно используется при штамповке листа металла толщиной 3–5 мм. Применяется в том случае, когда усилия пресса не хватает для формирования деталей. Таким же способом получается объемная штамповка изделий.

Процесс горячей штамповки принципиально не отличается от холодной. Особенность заключается в том, что предварительно металл подогревается до температуры 1200 градусов. Для этого применяются специальные печи, которые устанавливаются рядом с прессовым оборудованием.

Существуют автоматические линии, работающие без участия человека. На первом этапе идет разогрев заготовки, которая дальше самостоятельно передвигается по конвейеру.

Альтернативные и прогрессивные способы штамповки листового металла

Штамповка изделий листового металла может проходить не только традиционными методами. Существует ряд способов обработки материала, когда отсутствует стандартный инструмент:

  1. Формоизменение метала резиной. Для этого пуансон и матрица изготавливаются из резины. Несмотря на мягкие рабочие части, удается совершить: гибку, вытяжку, вырубку и пробивку. К преимуществам такого способа относится невысокая цена рабочего инструмента.
  2. Использование жидкости. Принцип основан на том, что матрица изготавливается из обычного металла. В ней формируется необходимый ручей. Под давлением жидкости ведется заполнение ручья металлом. Его форма соответствует размерам изделия.
  3. Взрывом. В данном случае, толкающей силой является взрыв, который направляет металл в форму. Применяется для работы с крупногабаритными изделиями, для получения деталей сложной конфигурации.
  4. Магнитно-импульсный вариант. Принцип основан на создании магнитного поля вокруг заготовки. В итоге такое же поле формируется в самой детали. В результате возникает толкающая сила, которая направляет металл в нужное направление.

Источник: http://varimtut.ru/shtampovka-detaley-iz-listovogo-metalla/

Немного истории

О холодной обработке металла было известно еще очень много столетий тому назад, но на то время она не имела такого широкомасштабного производства. В основном ее применяли для изготовления домашней утвари, различных украшений и оружия.

Но благодаря техническому прогрессу такой вид металлообработки, начиная со второй половины XIX века, встал на новый уровень. В результате совершенствования начали изготавливаться новые детали и элементы для промышленности, что, в свою очередь, способствовало стремительному развитию данной отрасли.

Уже в начале XX столетия изготовление штампов для холодной штамповки металла сыграли большую роль в таких отраслях, как автомобилестроение, авиа- и судостроение, а в 50-х годах этого же столетия их стали применять и в ракетостроении.

Изготовление различных деталей путем холодной штамповки — это процесс, что позволяет увеличить прочность изделия, уменьшая его пластичность, тем самым не давая ему возможность в последующем деформироваться под воздействием внешних факторов. В результате заготовки приобретают высокую прочность. Кроме этого, применяемая технология позволяет делать детали высокого качества и точности, при этом существенно экономя затраты на производство.

Читайте также  Станок для резки листового металла своими руками

Холодная штамповка металла (ХШ) представляет собой соответствующие действия, в ходе которых из предоставленного материала изготавливаются изделия нужной формы путем высокого давления, что в результате дает возможность сделать необходимую конфигурацию.

Суть такого процесса заключается в том, что листовые заготовки помещаются на специальное оборудование, которое состоит из неподвижной и подвижной части, что в результате сближения производят деформацию.

Что касается листового металла, из которого делаются заготовки, то в промышленности применяются различные сплавы и виды стали, что без затруднений поддаются деформированию, это, к примеру, такие, как:

  1. Углеродистая сталь.
  2. Легированная сталь.
  3. Медь.
  4. Латунь (с содержанием более 60% меди).
  5. Титан.
  6. Алюминий.

В качестве заготовки используется прокатный лист, полосы и ленты, что имеют толщину металла от 0,2 до 4 мм и хорошо поддаются деформированию.

В зависимости от типа изготавливаемых деталей в промышленном производстве выделяют несколько видов штамповочных машин. Это такие, как:

  • механический молот;
  • прессы, представленные гидравлическими и кривошипными модификациями;
  • кузнечно- штамповочные автоматы;
  • горизонтально-ковочные машины.

Учитывая, что производство в основном ведется в больших масштабах, то практически все оборудование, автоматизированное. Также применяется и обычный пресс, который полностью контролируется оператором. Но такой вид ХШ применяется в изготовлении небольших партий и не может конкурировать с промышленными аналогами относительно скорости проводимых работ. Хотя это никоим образом не влияет на качество готового изделия.

Кроме этого, стоит отметить, что конструкции прессов можно разделить на:

  1. Однокривошипные.
  2. Двухкривошиные.
  3. Четырехкривошмпные.
  4. В случае если листовой металл имеет небольшую толщину, то применяется фрикционный пресс.
  5. Что касается гидравлического штамповочного оборудования, то оно применяется для крупного производства заготовок, что изготавливаются из более толстого металлического листа.

С этого следует, что делать это в домашних условиях не целесообразно и маловероятно, поскольку потребуется для этого специальное оборудование. К тому же осуществление готового изделия на заказ будет намного выгодней, а также качество предоставляемых услуг будет намного выше.

Принцип работы

Пресс ХШ состоит из механизма, который повергает его в работу и устройство, что выполняет непосредственно сам процесс штампования.

Кривошипный пресс. Что касается работающего механизма, то это кривошипный вал, который вращается при помощи электропривода. В результате вращения маховика происходит цепочная передача вращения на кривошипный механизм.

Совершая возвратно-поступательное действие, имеющийся ползун кривошипа повергает в работу непосредственно само устройство. В ходе такого воздействия возникает соответствующее высокое давление, что позволяет осуществлять пластичную деформацию такого металла.

Гидравлический пресс. Принцип работы такого устройства заключается в том, что формирования происходит в ходе придавливания материала с помощью жидкости, что находится в специальных резервуарах, соединенные специальными трубопроводами. В ходе создания давления в одном цилиндре происходит давление на другой, что, в свою очередь, передается на ползун, приводя его в действие. В результате таких усилий продавливается заготовка.

Относительно самого штампа, то он заключает в себя две основные рабочие части, это матрица и пуансон.

Матрица располагается в нижней части оборудования и является неподвижной, а вот пуансон, его движущая часть, что в ходе деформирования прижимается к матрице, на которой располагается соответствующий материал. Таким способом осуществляется формирование на металлической поверхности.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

В силу того, что прогресс не стоит на месте, все чаще в производство внедряются инновационные технологии, что существенно упрощают процесс холодной штамповки листового металла. Среди них можно выделить такие, как:

  • Штамповка резиной. Такой вид формирования подразумевает собой применение резины в качестве матрицы или пуансона. Зачастую ее используют, когда необходимо изготовить заготовки, что имеет толщину металла не более 2-х миллиметров.
  • Штамповка жидкостью. В данном случае формирование происходит за счет, создаваемого давления жидкости. Его в основном применяют для производства деталей с вытянутыми полыми элементами.
  • Штамповка взрывом. Этот способ подразумевает собой применение взрывчатых веществ, что в ходе работы образовывают высокое давление, а в результате заготовка становится соответствующей формы. Используется, когда необходимо сделать более сложную форму или же штампованные изделия большого размера.
  • Электрогидравлическая штамповка. Формирование происходит в результате возникновения ударной волны, когда используется заряд высокого напряжения, подведенный к жидкости.

Такие методы обработки применяются в зависимости от вида деталей и соответственно изготавливаются на предназначенных для этого машинах. Но для производства более крупных деталей из металла, имеющий большую толщину используется еще один вид формирования – горячая штамповка.

Источник: https://respect-kovka.com/shtampovka-detaley-iz-listovogo-metalla/