 |
Оборудование и приспособления, применяемые при операциях давления
|
|
|
|
Достоинства и недостатки метода получения деталей и заготовок давлением
Этот метод является наиболее распространенным. В некоторых конструкциях число деталей, получаемых этим методом, составляет 65–75%. К ним относятся пластины якоря и статора, щиты подшипниковые, детали щеткодержателя и коллектора.
Достоинствами данного метода можно считать:
- высокую производительность процесса;
- высокую точность и стабильность размеров в партии деталей, зависящих от точности инструмента (штампы, пресс-формы) и в меньшей степени от искусства рабочего; это облегчает и удешевляет контроль и обеспечивает взаимозаменяемость;
- простоту выполнения операций, что не требует высокой квалификации рабочего;
- благоприятные условия для механизации и автоматизации техпроцесса;
- относительно малую себестоимость изготовления деталей из-за экономичного расхода материала;
- возможность получения деталей окончательной или максимально близкой к ней формы, исключающей или уменьшающей объем механической обработки.
Применяются для изготовления деталей почти все металлы, изоляционные материалы и пластмассы.
Недостаток метода – очень дорогое оборудование (пресса и штампы). Поэтому для малых партий может быть и невыгодно применять их.
Наиболее распространенным методом получения деталей и заготовок является штамповка, включающая в себя несколько десятков наименований операции. Эти операции делятся на две группы: разделительныеи формоизменяющие.
Разделительные операции характеризуются тем, что одна часть материала отделяется от другой в процессе выполнения операции. Формоизменяющие характеризуются тем, что заготовка превращается в деталь законченной пространственной формы сразу.
|
|
|
Разделительные операции
Отрезка – операция отделения заготовки по незамкнутому контуру. Это резка листа на полосы, полосы на детали.
Операция производится ножницами с поступательным (параллельные или гильотинные) или же вращательным движением (дисковые, роликовые).
Роликовые – наиболее производительные (одновременно можно резать много полос с точностью ±0.5 мм по ширине).
Ручные, рычажные – в мелкосерийном производстве можно резать с точностью ±1 мм, на гильотинных – ±(0,2…0,3) мм при ширине полос 30…40 мм.
Резку листов волокнистых изоляционных материалов (текстолит, гетинакс) толщиной до 8 мм производят на рычажных ножницах с подогревом листа до 70-80°С для предупреждения выкрашивания и расслоения. Более толстые листы разрезают дисковой пилой без подогрева материала.
Возможно выполнять резку и на штампах (рис. 6.1).
а)
| 
б)
|
Рис.6.1. Обрезка на штампах
а – без упора, б – с упором
Вырубка является операцией получения заготовок по замкнутому контуру. Для вырубки необходимо, чтобы между матрицей и пуансоном был зазор в 0,05…0,10 (на сторону) толщины материала. У штампа с цилиндрической матрицей зазор должен быть 0,10…0,20 толщины штампуемого материала (рис. 6.2).
| |
| а) | б) |
Рис.6.2. Вырубка на штампах
а – штамп с конической матрицей, б – штамп с цилиндрической матрицей
Эффективность вырубки определяется раскроем листа (рис. 6.3).
 ,
где n – количество вырубок,
F загот – площадь вырубки,
F полосы – площадь полосы
|  
| |
| или | 
К =50% К =76% К =81%
|
Рис.6.3. Примеры раскроя полосы
Отходы также можно использовать. Перемычки назначаются всегда при выполнении деталей цилиндрической формы по замкнутому контуру и в случаях, когда точность лежит в пределах 6-7 класса или механизм подачи имеет низкую точность.
Пробивка отличается от вырубки только назначением операции. С помощью пробивки получают различные по форме и размерам отверстия (рис. 6.4).
|
|
|
Рис.6.4. Пробивка отверстий
Надрезка есть частичное отделение материала по незамкнутому контуру. Эту операцию применяют для получения на изделиях различного вида упоров, язычков, лапок. Частичное отделение материала достигается соответствующей заточкой пуансона. Так получают жалюзи на крышках изделий ЭЛА (рис. 6.5)
Рис.6.5. Надрезка для получения выступа
Обрезка применяется для отделения излишков материала или неровных краев снаружи плоских или объемных изделий. После вытяжки, например.
Просечка используется для получения плоских деталей с отверстием или без неметаллических материалов (кожа, бумага, картон, слюда). При просечке снизу подкладывают плотный материал: фибру, пресс-шпон или иногда чугунные плиты гладкие. Это для того, чтобы не затуплялся пуансон, так как конструкция просечного штампа не предусматривает матрицы (рис.6.6).
Калибровка применяется для окончательной отделки отверстий или пробивки. Операцию можно выполнять как со снятием слоя металла, так и без. Калибровка без снятия стружки производится за счет уплотнения металла поверхности отверстия.
Калибровка обеспечивает точность в пределах 0,02…0,05 мм и качество поверхности 8–10 класса чистоты.
Рис.6.6. Просечной штамп с выталкивателем
1 – пружина, 2 – пуансон, 3 – выталкиватель
Формоизменяющие операции
К формоизменяющим операциям давления можно отнести следующие операции:
Гибка – процесс получения детали определенной формы, происходящий параллельно с пластической деформацией. Гибка выполняется на специальных гибочных штампах.
При расчете размеров детали размеры заготовки выбираются по нейтральной линии (рис.6.7).
Рис.6.7. Гибка полосы
Желательно иметь минимальный радиус гиба, но его трудно получить, так как может произойти разрыв материала, а во внутренней части металл может выдавиться (рис. 6.8). Радиус гиба зависит от толщины материала, а также от направления волокон металла по отношению к линии гиба. Минимальный радиус гиба получается при гибке поперечных волокон, и максимальный – при гибке параллельных волокон металла.
|
|
|
Процесс гибки сопровождается упругой деформацией, которая зависит от свойств материала, его толщины и радиуса изгиба. Наименьшую деформацию длины имеет Al – (1–2)°С, а наибольшую – сталь – 12° (рис.6.8).
Рис.6.8. Пластическая деформация при гибке
Гибка применяется при изготовлении корпуса из полосы, изготовлении коробок для корпусов преобразователей или крышек к регуляторным коробкам.
Вытяжка – это процесс получения полой детали из плоской заготовки. Это процесс пластической деформации детали. Выполняется на вытяжных штампах. Применяется для получения тонкостенных цилиндров, стаканов, крышек.
Для предотвращения складкообразования по краям детали при вытяжке применяют прижим (рис.6.9).
Рис.6.9. Вытяжка с прижимом
применение прижима возможно при
К = (D/ D загот).100 £ 1,5
|
Рис.6.10. Вытяжка тонкостенных стаканов
|
Вытяжку можно производить и за несколько операций. Число операций определяется расчетом диаметра изделия после каждой операции.
За один удар нельзя выполнить такую длинную деталь – заклинит. Поэтому количество операций можно рассчитать, зная коэффициент вытяжки m.
m = (d 1/ D) £ 0,5…0,6 для одной операции, поэтому зная D и m можно найти число переходов (рис. 6.10).
Вытяжку обычно выполняют со смазкой, которая уменьшает трение между материалом и рабочими частями штампа, снимает напряжения в материале и предохраняет поверхности штампов от зазоров и царапин. В качестве смазки применяются минеральные масла, в них могут добавляться порошкообразные графит, тальк или мел.
В процессе холодной вытяжки пластические свойства материала ухудшаются. Поэтому при изготовлении изделия за несколько вытяжек для восстановления пластических свойств материала заготовки подвергают межоперационному рекристаллизационному отжигу с последующим травлением для снятия окалины, промывкой и сушкой.
Зазор выбирают в диапазоне: (0,7…0,8)D – с утонением; (1,0…1,2)D – без утонения, где D - толщина материала.
Размеры заготовки определяют следующим образом: без утонения – по равенству площадей, с утонением – по равенству объемов.
|
|
|
Рельефная формовка – процесс образования на заготовке выпуклого или вогнутого рельефа в результате местного растягивания материала заготовки (рис. 6.11). Выполняется на спецштампах.
Рис.6.11. Рельефная формовка
1 – выпуклая, 2 – вогнутая
Отбортовка и разбортовка – это процессы изготовления на плоских или цилиндрических полых деталях бортиков (рис. 6.12).
Отбортовку отверстий применяют для образования на плоской или полой заготовке с предварительно пробитым отверстием борта по замкнутому криволинейному контуру.
Борт часто служит для повышения жесткости изделий или увеличения длины отверстия под резьбу.
Наименьшая высота отбортовки обычно составляет 1,5…2 толщины материала заготовки.
|
| ||
| Рис.6.12. Отбортовка | Рис.6.13. Закатка |
Закатка – это образование кольцевого замка на краю полых изделий. Выполняется на специальных штампах или на токарно-доделочных станках со специальной оснасткой (рис. 6.13).
Правка или рихтовка – устранение прогиба или кривизны поверхности, или создание определенного прогиба и кривизны поверхности детали. Вследствие наклепа, который сопутствует этой операции, повышается жесткость изделия. Если же образование наклепа нежелательно (например, для пластин магнитной цепи), то необходимо после правки подвергать деталь отжигу.
Правку можно производить с помощью штампов различного вида (рис. 6.14):
| 
| 
| 
|
| а | б | в | г |
Рис.6.14. Конструкции штампов для правки
а – гладкий; б – точечный; в – вафельный; г – профильный
Плоские штампы применимы для небольших изделий из тонких пластичных материалов (алюминий, медь, латунь, мягкая сталь). Точечные и вафельные – для более крупных изделий из более твердых материалов. Зубцы верхней и нижней половины штампа следует смещать на ползуба – что позволяет улучшить напряженно-деформационное состояние. Можно у штампов одну часть делать гладкой, тогда на одной поверхности получается определенный рисунок.
Высадка. Это образование местных утолщений любой формы в результате перераспределения металла заготовки. Участок, который необходимо изменить, нагревают и прикладывают усилие встречно с двух концов. После обработки получают необходимую форму.
Рис.6.15. Высадка материала для получения утолщения
1 – нагрев
Так получают детали в виде винтов, болтов, заклепок. Так изготавливается гибкий валик.
Ударное выдавливание – это получение небольших деталей из цветных металлов или сплавов в замкнутом объеме. Операция может быть проведена с нагревом и без, с полностью замкнутым объемом и не полностью (рис. 6.16).
|
|
|
Детали получаются за счет истечения материала в зазор между пуансоном и матрицей (рис. 6.17).
| 
| 
|
Рис.6.16. Изготовление пистонов различного типа ударным выдавливанием
Рис.6.17. Истечение металла при ударе
Толщина деталей составляет 0,2…0,5 мм. Вес заготовки равен весу изготовляемой детали. В результате удара материал приобретает полужидкое состояние и начинает двигаться навстречу пуансону и облегает его. Время операции 1/30…1/50 с. Скорость истечения материала»500 м/с.
Минимальная толщина стенки из алюминия равна 0,2 мм, из меди – 0,5 мм, из латуни – 1 мм;
Точность изготовления стенки детали ±0,05 мм, дна – ±0,1 мм; чистота поверхности 6–7 класс.
Чеканка – обжатие заготовки для получения гладких или рельефных поверхностей. Пуансон штампа имеет свой рисунок, а матрица – свой. Можно получать и надписи. Чеканка дает 8–9 кл. точности. Например, изготовление пластин коллекторов. На пластинах чеканкой получают сетчатую накатку с глубиной сот 0,5…0,8 мм. При обжатии пластин коллектора в соты поступает связующая смола из изоляционных пластин и после затвердевания смолы получается монолитный узел.
Оборудование и приспособления, применяемые при операциях давления
Пресса
Пресса – это оборудование прессовых цехов. Для изготовления больших деталей применяются кривошипные, шарнирно-рычажные и эксцентриковые пресса. Это очень громоздкие, тяжелые и дорогостоящие станки, развивающие усилия прессования до 1000 т.
Для штамповки небольших деталей (например, для получения пластин ротора и статора) применяют фрикционные, гидравлические или пневматические пресса. Это тихоходные пресса меньшей мощности. Применяются они также при операциях гибки или вытяжке.
Третий тип прессов – реечные и винтовые. Это легкие пресса настольного типа. Применяются для операций сборки. Например, для напрессовки подшипников на вал. Это пресса ручные, действующие по принципу домкрата у автолюбителей.
Инструментом при работе на прессах являются штампы. Штампы выполняются вручную и бывают очень дороги. Инструментом являются также всевозможные ножницы при вырубке или отрезке.
Приспособлениями называются различные подставки, механизмы подачи заготовок, а также различные приспособления и механизмы удаления деталей и отходов материалов.
Штампы
Штампы, используемые в процессе получения деталей давлением, бывают трех типов:
1) Простой однопозиционный штамп, применяемый при выполнении одной операции в мелкосерийном или единичном производстве (рис. 6.18).
Такой штамп прост по конструкции, обеспечивает невысокую точность повторяемости размеров, дешев по сравнению с другими.
| Рис. 6.18. Однопозиционный штамп 1 – полоса материала; 2 – матрица штампа; 3 – плита основания; 4 – пуансон; 5 – сбрасыватель (при ходе пуансона вверх, силой упругих пружин 6 сбрасывает детали с пуансона); 6 – пружина сбрасывателя; 7 – пуансонодержатель; 8 – хвостовик штампа (для закрепления верхней части штампа в ползуне пресса) |
Штамп может давать или готовую деталь или заготовку. S – зазор между матрицей и пуансоном должен иметь ³10% толщины обрабатываемого материала.
Достоинства: простота, возможность выполнения на материале до 6 мм толщиной и даже более.
Недостатки: малая производительность, невысокая точность размеров (9–10 квалитет точности), низкая чистота поверхности среза, непостоянство класса точности.
Штамп – дорог, так как материал рабочих частей штампа высококачественный, штампы выполняются вручную опытными слесарями-лекальщиками.
К недостаткам можно еще отнести необходимость наличия делительного механизма, например, при пробивке пазов в пластинах якоря.
2) Совмещенный штамп (компаундный) производит одновременно несколько операций за один ход ползуна пресса (рис.6.19).
Зазор между матрицей и пуансоном S = (3…5)% D на сторону, где D – толщина материала.
Достоинства:
- высокая точность по отношению к однопозиционному штампу (7–9 кв. точности);
- штамп обеспечивает полную взаимозаменяемость деталей;
- производительность штампа намного выше производительности однопозиционных штампов.
Недостатки:
- сложность и дороговизна изготовления штампа;
- штампы не рекомендуется применять для очень больших деталей (£ 250 мм) и очень малых размеров (менее 15 мм), так как при очень больших требуется очень большая мощность пресса, а для малых появляется трудность размещения пуансонов;
- вырубки или готовые детали, а также отходы необходимо удалять из штампа, что замедляет работу.
| Рис.6.19. Совмещенный штамп 1 – основание штампа; 2 – направляющие колонки, обеспечивающие соосность штампа; 3 – плита – основание матрицы; 4 – матрица с внутренней и наружной рабочими поверхностями; 5 – сбрасыватель матрицы; 6 – пуансон внешний; 7 – сбрасыватель пуансона; 8 – пружины сбрасывателя пуансона; 9 – внутренний пуансон; 10 – пуансонодержатель; 11 – хвостовик | 
|
Одним из путей автоматизации удаления деталей является установка штампа под углом 45°. Тогда вырубленная деталь соскальзывает. Чтобы деталь не задерживалась из-за трения, создают продув воздухом.
3) Последовательный штамп – является наиболее прогрессивным, так как за один ход ползуна может выполнить несколько операций, но операции в нем сдвинуты во времени.
Рассмотрим рабочую часть штампа для пробивки, разрезки и гибки (рис. 6.20).
Изготовление изделия производится за два хода ползуна пресса. При первом ходе пробивные пуансоны 4 образуют отверстия, а разрезной пуансон 5 оформляет край детали.
После этого полоса подается до упора 7. При втором ходе отрезной пуансон 5 отделяет изделие от полосы, гибочный пуансон придает окончательную форму уголку и пробиваются отверстия пуансонами 4.
Рис.6.20. Штамп последовательного действия
1 – матрица с двусторонними рабочими частями для пробивки и отрезки материала заготовки; 2 – материал заготовки, полоса; 3 – сбрасыватель; 4 – пробивные пуансоны; 5 – отрезной пуансон; 6 – гибочный пуансон; 7 – упор подачи материала; 8 – матрица для гибки; 9 – механизм подачи
Так же как и совмещенный, этот штамп выполняет несколько операций, но последовательно. Последовательный штамп наиболее производительный – он может изготовить до 350 изделий в минуту. Это достигается за счет провала деталей в основании штампа. Последовательный штамп более прост, дешев, более надежен, но проигрывает по точности совмещенному.
Достоинства:
- проще совмещенного в изготовлении;
- прочнее и дешевле совмещенного;
- более высокая производительность (до 350 ед/мин).
Недостатки:
- невысокая точность (10–12 кв. точности);
- дороже компаундного, а, иногда, сравним с ним по стоимости.
|
|
|
