Как выполняется проектирование и создание штампов для холодной штамповки металла

Штампы Купить от 72 000 р.

Штампы – это разновидность технологической оснастки, предназначенная для проведения процесса листовой штамповки. По своему назначению они разделяются на гибочные, чеканочные, вырубные, комбинированные, вытяжные, надрубные, рельефные, специальные и последовательного действия.

Изделия, получаемые с помощью штампов, отличаются максимальной однородностью поверхности, небольшими внутренними напряжениями и высокой точностью формы. Благодаря этому, а также низкой себестоимости производства по сравнению с другими видами обработки металла, холодная штамповка (осуществляемая без предварительного нагрева заготовки) применяется в целом ряде отраслей промышленности, начиная с изготовления электроники и заканчивая самолетостроением.

Рабочие части прессов – штампы – изготавливаются под конкретные задачи и состоят из двух элементов: пуансона (верхней детали, закрепляемой на рабочей части пресса или пневматического молота) и матрицы (нижней детали, играющей роль упора). Зажатая между ними листовая заготовка, подвергающаяся воздействию прессового оборудования, деформируется: прорубается, надрубается, прошивается и т. д. В результате она приобретает форму рабочих поверхностей. Многие специальные штампы или штампы последовательного действия включают в себя не 2 простые детали, а большое количество элементов. Принцип же их работы остается неизменным.

Этапы проектирования

Во время разработки макета будущего штампа в обязательном порядке решается целый ряд задач, позволяющих не только исключить ошибки в конструкции (и, как следствие – в конструкции всех производимых с помощью изделия деталей), но и сделать его использование безопасным. В число таких вопросов входят:

• изучение рабочих характеристик используемого пресса либо молота;
• выбор будущей схемы штамповки;
• анализ заданной конструкции пуансона и матрицы, расчет возможных погрешностей;
• изучение механических характеристик материалов, которые будут использоваться при штамповке, подбор стали, расчет ее твердости;
• составление технологической схемы штампа;
• расчет максимально допустимого усилия штамповки;
• определение точки наибольшего воздействия (центра давления) пуансона;
• расчет прочностных характеристик элементов штампа;
• проектирование конструкции штампа, составление принципов его сборки и функционирования после установки на прессовое оборудование.

Такой комплексный подход позволяет исключить появление трещин, вмятин и сколов на матрице и пуансоне при их работе с заранее заданными усилиями и даже превосходящими таковые, а также получать с их помощью изделия, не отличающиеся друг от друга по форме, толщине и другим параметрам.

Приведены сведения о штампуемых материалах и рекомендации по их рациональному раскрою, методики расчета технологических параметров большинства операций листовой штамповки, исчерпывающие справочные данные для конструирования штампов. Рассмотрены особенности конструирования штампов для чистовой и скоростной штамповки, твердосплавных штампов, вопросы штамповки неметаллических материалов, ускоренного и автоматизированного проектирования штампов. Для инженеров-конструкторов штампов листовой штамповки и технологов листоштамповочного производства, может быть полезен инженерно-техническим работникам, занятым изготовлением и эксплуатацией штампов.

Размер: 15,4 Мб Формат: djvu Скачать книгу с depositfiles.com Скачать книгу с yadi.sk Не работает ссылка? Напишите об этом в комментарии.

Оглавление:

Глава 1. Общие положения по конструированию штампов. Раскрой материала. Общие требования к конструкции и изготовлению штампов. Выбор материалов для изготовления деталей штампов. Расчеты общего характера, выполняемые при конструировании штампов.

Глава 2. Штампы для разделительных операции. Характеристика разделительных операций. Требования к технологичности штампуемых деталей. Расчет параметров, необходимых для выполнения разделительных операций, и выбор пресса. Расчет исполнительных размеров рабочих деталей штампа. Конструирование и расчет на прочность рабочих деталей штампа. Размещение основных элементов штампа в его рабочей зоне. Конструирование направляющих и фиксирующих элементов штампов. Некоторые особенности конструирования штампов.

Глава 3. Штампы для гибки. Характеристика операции гибки. Требования к технологичности деталей, изготовляемых гибкой. Расчет размеров заготовки для гибки. Расчет размеров и конструирование рабочих деталей штампа Учет пружинения при гибке. Расчет усилий, необходимых для гибки, и выбор пресса. Типовые конструктивные схемы штампов и их элементов. Глава 4. Штампы для вытяжки. Характеристика операции вытяжки. Требования к технологичности деталей, изготовляемых вытяжкой. Расчет технологических параметров вытяжки. Основные сведения о вытяжке конических деталей. Вытяжка в ленте. Расчет и конструирование основных деталей штампа. Типовые конструктивные схемы штампов. Особенности конструирования штампов для вытяжки деталей из металлических материалов с особыми свойствами и неметаллов.

Глава 5. Штампы для отбортовки, проколки, рельефной формовки, раздачи, обжима, завивки, закатки, правки, калибровки и чеканки. Отбортовка и проколка. Рельефная формовка. Закатка. Раздача и обжим. Правка и калибровка. Чеканка.

Глава 6. Особенности конструирования штампов с рабочими элементами из твердых сплавов. Требования к штампам с элементами из твердых сплавов и особенности конструкции рабочих деталей. Выбор и расчет основных и вспомогательных деталей штампов. Особовысокостойкие твердосплавные штампы. Особенности технологии изготовления твердосплавных штампов и ее влияние на их конструирование. Глава 7. Обеспечение повышенной производительности штамповки, высокой эксплуатационной надежности и эффективности производства штампов. Особенности конструирования штампов для скоростной штамповки. Особенности конструирования штампов с рабочими элементами, изготовленными методом электротехнологии в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Конструкции устройств, повышающих эксплуатационные качества и стойкость штампов.

Глава 8. Ускоренное и автоматизированное проектирование штампов. Основные системы ускоренного проектирования штампов. Сокращенное проектирование с применением нормативных документов (СПНД). Ускоренное проектирование с выполнением КД на одном листе. Ускоренное проектирование штампов с использованием бланк-чертежей. Система ускоренного проектирования «СУПРШТАМП-2». Автоматизированное проектирование штампов.

Глава 9. Узлы и детали общего назначения. Блоки и направляющие узлы. Прочие узлы и детали общего назначения.

Приложение. Список литературы. Перечень использованных государственных стандартов. Предметный указатель.

Метки: Гибка, Калибровка, Конструирование штампа, Материал для штампа, Металл для штампа, Отборотовка, Расчет штампа, Формовка, Чеканка, Штамп, Штамп для вытяжки, Штамп для гибки

Производство штампа

Само изготовление штампа также включает в себя несколько крупных этапов, обеспечивающих максимально точное соблюдение всех требований к готовому изделию. Выглядят они следующим образом:

• проведение расчетов и составление эскиза;
• занесение всех параметров в программу компьютерного моделирования, создание схемы будущего штампа;
• определение точек максимальных нагрузок, проверка рациональности готового изделия. При необходимости – корректировка формы штампа (без внесения изменений в форму рабочих частей);
• разметка мест для будущих технологических отверстий, расчет их наиболее оптимальных размеров;
• согласование готового проекта с заказчиком. В случае одобрения – изготовление.

Последняя процедура осуществляется на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), что позволяет исключить человеческий фактор, сократить время на производство и одновременно с этим максимально увеличить точность будущего изделия. Применяются такие типы операций, как точение, фрезерование, сверление и развертывание отверстий.

Готовые штампы проходят термическую обработку, включающую закалку и отпуск, в результате приобретают твердость, соответствующую расчетной. Материалами, служащими для изготовления рабочих элементов, чаще всего служат углеродистые и легированные стали (например, 30ХГСА), хотя в некоторых случаях могут применяться и специальные сплавы (в том числе – цветных металлов).

Суть технологии

Горячая штамповка металла заключается в нагревании изделия и давлением заданного штампа формируется деталь. При этом изменение температурного режима производится до состояния, который бы образовался при ковке.

Чтобы не было вытекания металла, в конструкции штампа предусматриваются специальные полости в виде выступов. Так формируется поверхность в виде ручья соответствующая замкнутому типу, а конфигурация выполненного изделия соответствует его форме.

Исполнение горячей штамповки производиться из разнопрофильных брусков сечения: прямоугольного, квадратного или круглого. В исключительных случаях технологический процесс штамповки изделий выполняется из прутка. Для начала производят поковку с заданными размерами, а после ее делят на части. Заготовки для штампов выполняют обычно из металлического прутка.

Эффективность технологического процесса заключается в том, что ее можно применять в производстве серийных заготовок.

При применении этой технологии предприятия имеют множество преимуществ:

1. Снижается процент образования металлических отходов.
2. Производительность труда растет.
3. Возможность выполнения сложных конструктивных элементов.
4. Обеспечение точности геометрических размеров.
5. Заготовки отличаются высоким качеством поверхности.

Технология изготовления детали объемной штамповкой следующая:

• резка заготовки в размер;
• нагревание в печи;
• 1 переход;
• 2 переход;
• 3 переход;
• устранение облоя и обработка металла.

По технологии штамповки выполняется огромный перечень действий от загрузки болванки в обрабатываемую зону, завершая изыманием из печи. Алгоритм подразумевает выполнение работ:

1. Штампы используются с закрытым или открытым ручьями.
2. Выполнить конструкторскую документацию на разработку поковки.
3. Продумать за какое количество переходов выполняется заготовка.
4. Выбрать подходящее оборудование, продумать, какие использовать штампы.
5. Произвести нагрев поковки, выбирая способ нагрева штампа и режимов работы оборудования.
6. Исходя из требований качества обработки детали, произвести оценку, какие завершающие операции проводить.
7. Подсчитать технико-экономические показатели заданного техпроцесса.

По отношению к ковке метод горячего штампования обладает своими достоинствами и недочетами:

Для горячей штамповки металла применяется несколько известных технологий, зависимых от следующих параметров:

• выбора оборудования;
• геометрических размеров;
• материала заготовки.

Выбор технологии

По выбранной технологии можно производить несколько типов деталей:

► Удлиненные – к ним относятся рычаги, валы, воротки и иные. Обработка производится плашмя при использовании штамповочного пресса. Последним этапом этой работы является фасонирование, исполняемое в заготовительных вальцах для ковки.

► Дисковые – к ним относятся кольца, диски, шестерни, крышки и иные изделия. При выполнении данной операции используется метод осадки, производимый в торец заготовки. Для этого процесса применяются штамповочные переходы.

Таблица типовых изделий для разной формы поковок с подробным описанием:

► Штамповочные ручьи, которые в свою очередь подразделяются на:

1. Протяжные (увеличивается длина отдельных элементов на обрабатываемой заготовки, именно по этой части производится нанесение ударов с кантованием детали).
2. Заготовительные (выполнение фасонирования детали или равномерное перераспределение металлической массы с минимальными потерями).
3. Пережимные (при этом одновременно уменьшается высота и увеличивается ширины обрабатываемой заготовки).
4. Подкатные (диаметр отдельных участков увеличивается при распределении металла по оси заготовки).
5. Гибочные (производится формирование поковки заготовки с изгибом по оси под 90 0).

► Разновидности штамповочных ручьев:

• Черновые – конфигурация обрабатываемого материала в большей степени приближена к форме поковки. К особенностям относятся увеличенная глубина, радиусы и уклоны по отношению к параметрам изделия, выполненного начисто.
• Чистовые – при приобретении требуемой формы увеличиваются размеры на ту величину, на которую увеличиваются усадки металлической заготовки. Металлопрокат располагают в центральной оси штампа, так как на его оказываются максимальные усилия.

Применяемое оборудование

Даже если обрабатываемый материал имеет мягкую структуру, использование оборудования для придания заданной формы обязательно. К этому оборудованию можно отнести:

1. Гидравлические прессы.
2. Гильотины.
3. Кривошипно-шатунные механизмы.

Также нужно правильно выполнять расчеты по расходу материалов и выполнять чертежи, с учетом требований государственных стандартов.

Если рассматривать штамповочный станок, то в его состав входят следующие конструктивные элементы:

• исполнительный механизм, соответствующий типу станка;
• мотор для приведения оборудования в движение;
• передачи, обеспечивающей движение от одного механизма к другому.

Видео: горячая штамповка металла – автоматизированные линии.