Презентация к урокам по профессии "Штамповщик"

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬН ЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПУ-117 ФИЛИАЛ №4 КУЗНЕЧЕНКОВА С.В.

• Импульсные методы обработки металлов Особенностьдавлением импульсных методов заключается в высокой скорости выделения энергии и передачи ее заготовке через передающую среду, которая одновременно выполняет роль одного из элементов штамповой оснастки (матрицы или пуансона). • При помощи импульсного деформирования листового металла можно выполнять глубокую вытяжку, пробивку, бортовку, формовку, клепку и др. • Различные способы импульсной обработки имеют свою область применения и не предназначены для полной замены традиционных методов обработки металлов давлением.

• Способы импульсной обработки Штамповка взрывом применяется в основном для изготовления деталей большого габарита, когда применение прессового оборудования и штампов практически невозможно или экономически невыгодно. • Электрогидравлическая штамповка чаще всего используется для изготовления сложных деталей среднего габарита из труднодеформируемых металлов. • В этих же условиях, но когда нецелесообразно в качестве передающей среда применять воду, используется магнитно-импульсная обработка металлов. • Ударная штамповка эффективна при изготовлении небольших партий деталей из листовых и цилиндрических заготовок сравнительно малого габарита.

Штамповка взрывом Штамповка взрывом может осуществляться в газообразных"жидких и твердых средах. Штамповка деталей посредством взрыва в герметичной камере (рис.1). Взрывчатое вещество (ВВ) и сжатый воздух подаются в смесительную камеру, откуда образовавшаяся взрывчатая смесь поступает в камеру сгорания, дном которой служит резиновая диафрагма. Штампуемую заготовку помещают между диафрагмой и матрицей. Более эффективен способ гидровзрывной листовой штамповки, при котором необходимое давление в рабочей жидкости обеспечивается в результате взрыва заряда взрывчатого вещества.    Для реализации данного способа контейнер 1 (рис.2) с зарядом 2 устанавливают на заготовке 4 и заполняют рабочей жидкостью 3. В качестве уплотнителя 5 может быть применен обычный резиновый шнур. Возможно применение матрицы 6 как цельной, так и комбинированной. Процесс гидровзрывной штамповки состоит из следующих стадий: взрыв в воде; нагружение заготовки; скоростное ее деформирование; многократное ударное нагружение оснастки. Обработка металлов взрывом может осуществляться либо с помощью указанных установок, либо с помощью машин, в которых энергия взрыва преобразуется в кинетическую энергию их подвижных частей.

Электрогидравличес кая штамповка • Принципиальная схема электрогидравлической штамповки (а) и развальцовки труб (б) • Сущность электрогидравлического эффекта заключается в том, что при высоковольтных импульсных разрядах в жидкости создаются мощные гидравлические давления. Возникающие при этом ультразвуковые и кавитационные явления могут быть использованы для различных технологических целей и, в первую очередь, для штамповки сложных деталей из высокопрочных материалов.

Детали, получен ные электрогидравлической штамповкой На установке "Удар-5" была применена схема, предусматривающая одновременно с внутренним радиальным давлением осевое сжатие цилиндрической заготовки. Как видно из рисунка, деформируемую заготовку 4 устанавливают в полости матрицы 5. Подвижной контейнер 3, связанный с рабочей камерой 2, вводят одним концом в матрицу и с помощью подвижного упора 1 перемещают до соприкосновения с торцом штампуемой заготовки. С другой стороны заготовки вводят заглушку 6.

Магнитно-импульсная обработка металлов Основные схемы магнитно-импульсного формоизменения: 1 индуктор; 2 - заготовка; 3 - матрица (оправка) Магнитно-импульсная обработка металлов (МИОМ) основана на непосредственном преобразовании предварительно накопленной электрической энергии в работу пластической деформации. Вокруг витков индуктора возникает переменное магнитное поле высокой напряженности. При этом в размещенной в непосредственной близости от витков индуктора металлической заготовке в силу закона электромагнитной индукции наводятся вихревые токи, имеющие противоположное току в индукторе направление. Взаимодействие между противоположно направленными токами приводит к электродинамическому воздействию - возникновению механических сил отталкивания.

Достоинствами МИОМ являются : Относительная несложность оборудования и оснастки (по сравнению с механическими прессами и станками аналогичной производительности) и большая технологическая гибкость (отсутствие передаточной среды, возможность совместить формообразование с нагревом, возможность соединения различных материалов). Характеризуется высокой производительностью, возможностью легкой автоматизации и механизации технологического процесса, возможностью получения высоких давлений, высокой культурой производства и простотой обслуживания, положительным влиянием на характеристики отдельных обрабатываемых материалов и др. Представляется возможной штамповка листовых и трубчатых заготовок толщиной до 5 мм. Наиболее эффективно магнитно-импульсным методом обрабатываются заготовки из меди, алюминия, магния и их сплавов. По типу применяемого инструмента и по характеру деформации обрабатываемой заготовки все операции, выполняемые на МИУ, можно разделить на три схемы: раздача, листовая формовка и обжим.

Ударная штамповка Сущность ударной штамповки заключается в деформировании заготовки импульсом давления, созданного в ограниченном объеме жидкости ударом по ней твердого тела (бойка), предварительно разогнанного до высокой скорости. В качестве передающей среды возможно использование эластичного материала. Принципиальная схема ударной штамповки при помощи пресс-пушки, использующей энергию пороховых газов, показана на рисунке. В верхней части ствола 3 расположен патрон 1 и боек 2. В нижней части над заготовкой 4 возвышается столб жидкости 5. При срабатывании патрона пороховые газы разгоняют боек до определенной скорости и бьют им по жидкости, создавая мощный импульс давления" который деформирует заготовку Принципиальная схема ударной штамповки на пресспушке: 1 - патрон; 2 - боек; 3 - ствол; 4 - заготовка; 5 - жидкость

В двух следующих схемах энергоносителем является сжатый газ. Схема процесса ударной штамповки, в котором в качестве передающей среды используется жидкость, показана на рис. а. На матрицу 1 установлена камера 2, внутренний объем которой заполнен водой. На камере крепится ствол 3 гидроударного пресса так, чтобы внутренние диаметры ствола и матрицы совпадали. Внутри ствола перемещается боек 4. Соосно стволу расположен аккумулятор 5, в котором размещен сжатый газ. Заготовка 6 уложена на матрице и прижимается сверху камерой. Накопленный в аккумуляторе 5 сжатый газ, расширяясь, разгоняет по стволу 3 боек 4. Скорость движения бойка достигает 150 м/с. В результате боек создает мощный импульс давления, который штампует заготовку на матрице. Энергия удара регулируется изменением давления сжатого газа в аккумуляторе.

На рисунке б показана схема процесса ударной штамповки, где роль передающей среды выполняет эластичный материал, например полиуретан. От предыдущей схемы она отличается только передающей средой По сравнению с традиционной ударная штамповка имеет следующие преимущества: возможность получения деталей сложной формы из трудно деформируемых материалов за один переход; легкость управления формой импульса давления; простота конструкции и низкая себестоимость оснастки; низкая металлоемкость оборудования и др.

  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Губарева Э.М. Высокопроизводительные методы обработки металлов давлением. Учеб. пособие. Пермь: Пермский государственный технический университет. 1996. Коликов А.П., Подухин П.И., Крупин А.В. Новые процессы деформации металлов и сплавов: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1986. Петров А.П., Масловский П.А., Ершов С.В. Прогрессивные технологические процессы ковки и объемной штамповки. М.: Высшая школа. 1988.

ЛИСТОВАЯ ХОЛОДНАЯ ШТАМПОВКА ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПУ-117 ФИЛИАЛ №4 КУЗНЕЧЕНКОВА С.В.

Гибка Гибка листового металла осуществляется в результате упругопластической деформации, протекающей различно с каждой из сторон изгибаемой заготовки. Слои металла внутри угла изгиба (со стороны пуансона) сжимаются и укорачиваются в продольном и растягиваются в поперечном направлении. Наружные слои (со стороны матрицы) растягиваются и удлиняются в продольном и сжимаются. Минимально допустимые радиусы гибки должны соответствовать пластичности металла и не допускать образования трещин.

Завивка В холодной штамповке часто приходится встречаться с изготовлением деталей из проволоки. Эти детали изготовляют или обычной гибкой, или завивкой. На рис. а - изображен геликоидальный штамп для изготовления проволочных деталей завивкой вокруг пуансона. Заготовка, установленная до упора 1, захватывается кольцевым уступом пуансона 3 и вдавливается в отверстие приемника (матрицы) 2. Края заготовки скользят по геликоидальному скосу приемника и постепенно огибают пуансон. На рис.- б изображены проволочные детали, изготовляемые на штампе указанного типа.

Вытяжка Вытяжка представляет собой процесс превращения плоской заготовки в полую деталь любой формы (или дальнейшее изменение ее размеров) и производится на вытяжных штампах. Вытяжка происходит за счет пластической деформации, сопровождаемой смещением значительного объема металла в высоту. Вытяжкой изготовляется большое количество полых деталей самой разнообразной формы, отличающихся друг от друга как очертанием в плане, так и формой боковых стенок. По геометрической форме все полые детали могут быть разделены на три группы: 1) осесимметричной формы (тела вращения); 2) коробчатой формы; 3) сложной несимметричной формы. Основное направление рационального построения или улучшения процесса вытяжки заключается в создании наиболее благоприятных условий деформирования металла с целью снижения растягивающих напряжений в опасном сечении.

Закатка Закатка соединительных швов применяется главным образом в жестяничном производстве и консервной промышленности для соединения двойным швом (в «замок») донышек и крышек с боковыми стенками сосудов, коробок и банок круглой, прямоугольной и овальной формы. Закаточные работы (соединение двойным швом), выполняемые на специальных закаточных станках и автоматах. На рис. а - приведен комплект роликов для накатного станка, а на рис. б - способ закатки двойного шва на простых накатных станках.

Растяжка (раздача) Операция растяжки (раздачи) представляет собой расширение пустотелых деталей или трубчатых заготовок, производимое за счет растяжения материалов изнутри в радиальном направлении. Растяжка, как правило, требует применения штампов с разъемной матрицей. Для растяжки применяют следующие типы штампов: 1) с резиновым пуансоном; 2) с жидкостью вместо пуансона (гидравлическая штамповка); 3) с разжимными секциями, раздвигаемыми клиновой вставкой. Более просты и производительны штампы с резиновым или полеуретанновым пуансоном, прикрепленным к внутреннему ползуну пресса. Такие штампы применяются для штамповки бидонов, кофейников и прочих подобных изделий. В гидравлическом штампе рабочая полость имеет горизонтальный разъем. Уплотнение производится специальной манжетой. Пуансон работает как плунжер, производя давление на налитую в заготовку жидкость (масло, вода). Для впуска и выпуска воздуха снабжен воздушным каналом с шаровым клапаном. Недостатком гидравлических штампов является неудобство и сложность ручного разъема матрицы и вынимания готовой детали.

Рельефная формовка Рельефная формовка представляет собой изменение формы заготовки, заключающееся в образовании местных углублений и выпуклостей за счет растяжения материала. Следовательно, рельефная формовка является частным случаем неглубокой местной вытяжки, при которой материал подвергается главным образом растяжению. Типовыми примерами рельефной формовки являются: - штамповка ребер жесткости и выдавок; - штамповка рельефных (выпукло-вогнутых) деталей и художественных украшений; -штамповка-формовка деталей несимметричной конфигурации открытой формы. Установлено также, что возможная глубина вытяжки достигается в первой стадии; вторая стадия, осуществляемая за счет небольшого растяжения и утонения пластического участка, мало увеличивает глубину вытяжки.

Чеканка Чеканка представляет операцию, при которой происходит образование выпукло-вогнутого рельефа на поверхности изделий за счет местного изменения толщины материала и заполнения им рельефной полости штампа. Наиболее распространенным и типовым примером является чеканка монет, значков, медалей, а также художественная чеканка, применяемая на часовом производстве, ювелирной промышленности и т. п. Заготовками для них является листовой металл. В большинстве случаев чеканка производится в закрытых штампах без вытеснения металла из рабочей полости штампа. Для художественной чеканки сравнительно крупных изделий (столовые приборы и т. п.) применяется открытая поверхностная чеканка. Процесс чеканки хотя и сопровождается небольшим перемещением металла, но для получения четкого рельефа требует большого давления.

Отбортовка отверстий Отбортовка отверстий представляет собой образование бортов вокруг предварительно пробитых отверстий (иногда без них) или по краю полых деталей, производимое за счет растяжения металла. Отбортовка отверстий широко используется в штамповочном производстве, заменяя операции вытяжки, с последующей вырубкой дна. Особенно большую эффективность дает применение отбортовки отверстий при изготовлении деталей с большим фланцем, когда вытяжка затруднительна и требует нескольких переходов. Отбортовка производимая при большой величине зазора между пуансоном и матрицей, характеризуется большим радиусом закругления, но малой цилиндрической частью борта, что вполне приемлема в случаях, когда она производится для увеличения жесткости конструкции при малой ее массе. Отбортовка с малым радиусом закруглений и большой цилиндрической частью борта может применяться лишь при отбортовке небольших отверстий под резьбу или запрессовке осей или когда конструктивно необходимо иметь цилиндрические отбортованные стенки.

Отбортовка контура Отбортовка наружного контура криволинейных очертаний является распространенной операцией в автомобильной и авиационной промышленности. Отбортовка наружного контура представляет собой образование невысоки» бортов по наружному криволинейному краю заготовок, производимое за счет растяжения или сжатия материала. Наружная отбортовка разделяется на отбортовку выпуклого контура и отбортовку вогнутого контура. Отбортовка выпуклого контура по характеру деформаций и по виду напряженного состояния аналогична неглубокой вытяжке без прижима. Отбортовка вогнутого контура аналогична отбортовке отверстий.

Обжимка Обжимка представляет операцию, при которой происходит сужение поперечного сечения прутков и труб, а также концевой части полых или объемных изделий путем обжатия материала снаружи и уменьшения диаметра. В обработке листовых металлов давлением применяются два вида обжимки: -обжимка трубчатых сечений, производимая на ротационно-обжимной машине (редуцирование); -обжимка полых деталей, производимая вертикальным давлением на механических прессах. Обжимка полых деталей применяется для изготовления горловин и деталей типа патронных гильз. Обжимка применяется при изготовлении толстостенных конических ступенчатых деталей из отрезков труб. Обжимка осуществляется путем давления на торец заготовки и заталкивания ее в коническое отверстие матрицы.

Выдавливание Процесс холодного выдавливания, заключается в следующем: заготовка, имеющая объем равный объему детали с припуском на обрезку, помещается в гнездо матрицы; давлением пуансона металл приводится в весьма пластичное состояние и выдавливается в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей. Применение холодного выдавливания в массовом производстве дает снижение трудоемкости в пять—десять раз и уменьшение стоимости инструмента в три раза. В настоящее время холодным выдавливанием изготовляют детали из алюминия, меди, томпака, латуни и цинка (последний с нагревом до 200° С), а также из малоуглеродистой стали (меньшей высоты но большей толщины). Существуют три способа холодного выдавливания: прямой способ (рис а), когда течение металла направлено в сторону рабочего движения пуансона; обратный способ (рис. б), когда течение металла идет в направлении, обратном рабочему ходу пуансона; комбинированный способ (рис. в), представляющий сочетание прямого и обратного способа.