Elemente de bază ale proceselor tehnologice de ștanțare a tablelor metalice

Forjarea tablelor este forjarea produselor sau a lingourilor din tablă sau din produse laminate profilate fără redistribuirea semnificativă a metalului în secțiunea transversală a lingourilor originale. Oțelul, metalele neferoase deformabile și aliajele acestora, precum și unele materiale nemetalice sunt prelucrate prin forjarea foilor. Materialul din tablă subțire (până la 4 mm grosime) este ștanțat în principal la rece, iar cel din tablă groasă (peste 4 mm grosime) — atât la rece, cât și la cald.

Esența ștanțării tablelor metalice

Ștanțarea la rece a tablelor metalice este un set complex de diverse etape tehnologice, inclusiv tăierea materialelor, selectarea secvenței de operațiuni, proiectarea matrițelor etc. Acest tip de deformare a metalelor este utilizat pe scară largă în construcția de mașini, producția de bunuri de larg consum, metalurgie și alte industrii. Ștanțarea tablelor metalice este utilizată pentru producerea a peste 70 % din piesele auto, aproximativ 95 % din bunurile de consum metalice etc., precum și pentru prelucrarea materialelor metalice și nemetalice (carton, plastic, piele etc.). În același timp, are avantaje tehnice și economice față de alte metode de prelucrare a metalelor prin presiune și tăiere, care fac posibilă

• obținerea de piese cu forme foarte complexe, a căror fabricare prin alte metode este imposibilă sau dificilă;
• realizarea de piese rezistente și rigide cu masă redusă;
• de a ștanța piese interschimbabile, menținând precizia fabricării lor în limitele toleranțelor stabilite;
• să atingă o productivitate ridicată, cu o largă posibilitate de mecanizare și automatizare a procesului de ștanțare
• au un procent relativ scăzut de deșeuri și resturi (rata de utilizare a metalului atinge în medie 75 %).

Tehnologiile de forjare a tablelor permit dezvoltarea designului unei piese astfel încât să fie necesar un număr minim de matrițe — instrumente pentru deformarea metalului — în timpul producției acesteia.

Cerințele tehnologice generale pentru proiectarea pieselor ștanțate din tablă sunt următoarele:

1. Proprietățile mecanice ale materialului din tablă trebuie să îndeplinească cerințele de rezistență și rigiditate ale produsului, precum și eficiența schimbării formei în timpul deformării plastice, astfel încât ar trebui să acordați prioritate unui material mai plastic pentru fabricarea pieselor cu forme complexe.
2. Grosimea semifabricatului pentru piesă trebuie selectată nu numai în funcție de rezistența materialului și de gradul de întărire obținut de acesta în procesul de deformare, ci și ținând seama de posibilitatea de a crea elemente de rigiditate în structura piesei (laturi, nervuri, falduri etc.).
3. Configurația piesei trebuie să maximizeze rata de utilizare a metalului în timpul tăierii.
4. Materialele utilizate pentru piese ar trebui să fie unificate în funcție de grosimea tablei și de calitate.
5. Se recomandă reducerea la minimum a numărului de piese ștanțate într-o structură ștanțată-sudată prin complicarea proiectării volumetrice a fiecărei piese.

Toleranțele dimensionale ale pieselor ștanțate sunt stabilite astfel încât să asigure interschimbabilitatea majorității pieselor ștanțate.

Toate operațiunile de ștanțare a tablelor metalice sunt împărțite în operațiuni de separare, formare, presare și asamblare a ștanțelor. Deoarece există varietăți de operații în cadrul fiecărei grupe, precum și discrepanțe în diferite surse cu privire la denumirile acelorași operații, pentru a concretiza terminologia în practica internă de deformare a tablei, denumirile operațiilor trebuie să fie conforme cu GOST 18970-84.

Operații de forjare a tablei

Operații de separare la forjarea tablelor

Toate operațiile de separare ale forjării tablelor constau în separarea totală sau parțială a unei părți a piesei de prelucrat de alta, pe un contur închis sau închis.

Următorii termeni sunt utilizați în mod curent în ștanțarea tablelor metalice.

Operația este o parte a procesului tehnologic efectuată de unul sau mai mulți lucrători (echipă) pe o mașină și cuprinde toate acțiunile consecutive de prelucrare a unei anumite piese (de exemplu, perforare, tragere, îndoire etc.). La ștanțarea în matrițe combinate, operația se realizează în mai multe tranziții. De exemplu, într-o matriță combinată sau secvențială este posibil să se efectueze două sau mai multe operații într-o singură operație, de exemplu perforare și ștanțare, perforare și îndoire etc.

O tehnică este o acțiune completă a unui lucrător (de exemplu, așezarea piesei în matriță, mutarea piesei într-o altă poziție în matriță etc.).

În ștanțare, operațiunile sunt împărțite în tranziții, iar tranzițiile pot consta din mai multe tehnici.

Procesul de producție constă în operațiuni: tehnologice, de control și de transport (deplasarea pieselor de prelucrat sau a produselor semifabricate de la o mașină la alta).

Un lingou este un material destinat primei operații tehnologice, iar un produs semifabricat este un lingou parțial prelucrat destinat prelucrării ulterioare.

În forjarea tablelor se folosesc operații de separare, ale căror scheme sunt prezentate în fig. 10.1.

1. Tăiere — separarea completă a piesei de prelucrat de-a lungul unui contur neînchis prin forfecare.
2. Tăiere — separarea piesei de prelucrat în părți de-a lungul unui contur nedefinit prin forfecare.
3. Crestare — separarea incompletă a unei părți a piesei de prelucrat prin forfecare.
4. Tăiere — îndepărtarea excesului de metal prin forfecare.
5. Tăiere — separarea completă a unei piese sau a unui produs de piesa originală de-a lungul unui contur închis prin forfecare.
6. Perforare — formarea unei găuri sau a unei caneluri în piesa de prelucrat prin forfecare cu îndepărtarea unei părți din metalul din rest.
7. Tăiere — separarea completă a unei piese sau a unui produs de piesa originală de-a lungul unui contur închis prin introducerea unei unelte.
8. Tăiere în matriță — formarea unei găuri în piesa de prelucrat prin introducerea unei unelte cu îndepărtarea unei părți din metalul din deșeu.
9. Punzonare — formarea unei găuri în piesa de prelucrat fără îndepărtarea metalului din deșeuri.
10. Debavurare — îndepărtarea toleranțelor tehnologice cu ajutorul unei matrițe cu formare de așchii pentru îmbunătățirea preciziei dimensionale și reducerea rugozității suprafeței piesei ștanțate.

În plus față de operațiunile deja enumerate, ștanțarea tablelor metalice include operațiuni derivate din cele principale.

1. Ștanțarea de finisare este ștanțarea în condiții de compresie neuniformă în toate părțile în zona de separare a materialului.
2. Puncționarea de finisare este puncționarea în condiții de compresie neuniformă totală în zona de separare a materialului.

Metalul este livrat clientului în ambalaje sau în bobine din atelierele de laminare ale uzinelor metalurgice. În atelierele de ștanțare, foile și benzile sunt tăiate în benzi sau în piese brute pe foarfece cu cuțite paralele sau înclinate, pe foarfece cu disc cu una sau mai multe perechi de cuțite sau pe alte echipamente. Tăierea, perforarea, zgârierea, tăierea și crestarea sunt efectuate în matrițe pe prese.

Piesele din tablă sunt ștanțate din piese brute, conform următoarelor scheme:

• o piesă brută — o piesă;
• o piesă brută — mai multe piese;
• bandă pe o rolă — mai multe piese.

Prin urmare, operațiunile de separare trebuie să fie în conformitate cu schemele de ștanțare specificate. Cea mai frecventă modalitate de tăiere a tablelor brute de tablă în producția individuală, în serii mici și în serie este tăierea pe foarfeci cu manivelă.

Separarea tablei metalice în matrițe este similară cu procesul de tăiere prin forfecare. În acest caz, suprafața de separare poate fi rectilinie sau curbilinie și, în majoritatea cazurilor, închisă. Pentru a separa o parte dintr-o piesă de prelucrat de alta de-a lungul unui contur închis, se utilizează în principal operațiile de perforare și poansonare.

Puncționarea și perforarea convenționale produc o suprafață tăiată, care în majoritatea cazurilor oferă o precizie satisfăcătoare din punct de vedere calitativ. Piesele din tablă subțire obținute prin perforare sunt utilizate pentru asamblarea componentelor utilizate, de exemplu, în industria tractoarelor și a automobilelor. Aceste piese nu necesită prelucrarea ulterioară a suprafețelor de tăiere.

Pentru piesele mai mici, perforarea convențională produce o suprafață aspră curbată cu așchiere. Din acest motiv, aceste suprafețe necesită o prelucrare suplimentară pe mașini mecanice, care au o productivitate mult mai scăzută în comparație cu presa.

În multe cazuri este posibilă îmbunătățirea suprafeței de tăiere printr-o operațiune suplimentară în matrițe speciale de decapare. Esența tehnologiei constă în îndepărtarea unui strat mic de metal de pe suprafața de tăiere cu ajutorul unui pumn sau al unei matrițe.

Calitatea suprafeței decapate depinde în mare măsură de grosimea stratului care urmează să fie tăiat sau de toleranța de decapare. Cu cât grosimea stratului care trebuie tăiat este mai mică, cu atât calitatea operației de decapare este mai mare.

Operația de decapare pentru găuri mici este prezentată în Fig. 10.2.

Pentru operațiile de separare, o mare importanță o are tăierea rațională, care este înțeleasă ca o astfel de dispunere pe foaie a semifabricatelor pentru ștanțarea ulterioară (carduri, benzi) sau a pieselor, care asigură utilizarea maximă a metalului. Sunt utilizate diverse metode matematice pentru optimizarea așezării, ceea ce permite creșterea economiilor de metal, în special în cazul producției de masă și de volum mare. Un indicator care caracterizează cuibăritul economic este coeficientul de cuibărit K_р — este o valoare adimensională determinată în forjarea tablelor prin raportul dintre masele produselor obținute din eboșa inițială și masa eboșei inițiale. În forjarea tablelor, piesa inițială este o foaie, o bandă sau o panglică, care ajunge la operația de ștanțare. În practica calculelor K_рAvând în vedere grosimea constantă a tablei, raportul de suprafață este adesea utilizat în locul raportului de masă.

Operații de modelare în formarea tablelor metalice

Operațiile de deformare a tablei sunt utilizate pentru a modifica forma pieselor de prelucrat prin deformare plastică.

În forjarea tablelor se folosesc următoarele operații de deformare, ale căror diagrame sunt prezentate în fig. 10.3.

Îndoire — formarea sau modificarea unghiurilor dintre părțile piesei de prelucrat sau conferirea unei forme curbe (fig. 10.3, a).

Îndoirea foilor de material se realizează prin rotirea unei părți a piesei în raport cu alta în jurul unei anumite linii, care se numește linie de îndoire. În acest caz, se asigură o anumită dispunere a părților piesei în două sau mai multe planuri la anumite unghiuri și rotunjiri de-a lungul arcului de cerc sau de-a lungul arcului unei alte curbe. Există tipuri de îndoire cu un singur unghi, cu două unghiuri și cu mai multe unghiuri (fig. 10.4). De asemenea, se disting ca tipuri de încovoiere rularea (fig. 10.3, k) și curbarea (fig. 10.3, l). Dacă este posibil, îndoirea se combină cu alte operații (tăiere, perforare, ștanțare).

În timpul procesului de îndoire, deformarea elastică, elasto-plastică și plastică are loc secvențial în partea îndoită a piesei, desfășurându-se diferit pe fiecare parte a piesei îndoite. Straturile metalice din interiorul unghiului de îndoire (partea cu pumnul) sunt comprimate și scurtate longitudinal și întinse transversal. Straturile exterioare (partea matriței) sunt întinse longitudinal și comprimate transversal. Între straturile întinse și scurtate există un strat neutru a cărui lungime este egală cu lungimea piesei de îndoit. Acest strat poate fi reprezentat de o suprafață curbilinie convențională care separă straturile metalice deformate.

Pentru a determina dimensiunile (maturația) unei piese plate supuse îndoirii, se utilizează egalitatea dintre lungimea piesei și lungimea stratului neutru al piesei îndoite.

Tragerea — formarea unui produs gol dintr-o foaie inițială plată sau goală (fig. 10.3, b).

Piesele produse prin tragere pot avea forma de corpuri de rotație, forma de cutie și forma complexă.

Piesele cu formă de corpuri de rotație pot fi cu flanșă, fără flanșă, cu fund plat și profilat.

Piesele în formă de cutie sunt produse cu pereți laterali pătrați, dreptunghiulari, curbați, cu sau fără flanșă, iar fundul lor poate fi plat sau profilat.

Piesele cu forme complexe sunt realizate semisimetrice, având un singur plan de simetrie, și asimetrice.

Un grup special include strângerea (Fig. 10.3, h), care se realizează prin întinderea materialului și strângerea acestuia în jurul unui șablon special.

Tragerea poate fi fără subțierea peretelui (Fig. 10.3, c) și combinată (Fig. 10.3, p).

Trasare cu subțiere — trasarea unui lingou gol cu reducerea condiționată a grosimii peretelui lingoului gol inițial, fără a-i modifica diametrul interior. În această metodă, tragerea se realizează datorită unei reduceri predeterminate a peretelui semifabricatului tras, cu o reducere nesemnificativă a diametrului său.

Tragerea combinată — tragerea unui lingou plat sau gol cu o reducere predeterminată a grosimii peretelui sau cu o modificare a diametrului lingoului gol.

Tragerea prin rotație este tăierea în condiții de compresie neuniformă în toate părțile în zona de separare a materialului (fig. 10.3, o).

Flambarea este formarea unei flanșe de-a lungul conturului interior și/sau exterior al piesei (fig. 10.3, d).

Flambajul este utilizat ca substitut pentru operațiile de ambutisare cu tăierea ulterioară a fundului pentru a obține paralelismul dintre capătul și fundul piesei ambutisate, pentru a forma o flanșă pentru piese tubulare și pentru a crea flanșe pentru filete. În plus, flanșarea este utilizată pentru îmbinarea pieselor în timpul operațiunilor de asamblare a matrițelor. În funcție de natura deformării, schema stării de tensiune și a scopului disting între flanșarea internă (în jurul găurii) și flanșarea conturului exterior. Esența celei de-a doua metode este formarea de flanșe sau flanșe pe marginea exterioară a piesei.

Sertizare în matriță (sertizare) — reducerea dimensiunilor secțiunii transversale a unei părți dintr-o piesă goală prin impactul simultan al unui instrument de-a lungul întregului său perimetru (fig. 10.3, e).

Crimparea este utilizată pe scară largă în producția de garnituri. Pentru a efectua această operație, capătul deschis al țaglelor sau tuburilor goale este împins în partea de lucru a matriței, care are forma produsului finit sau a semifabricatului intermediar.

Desfacere — mărirea dimensiunilor secțiunii transversale a unei părți a unui lingou gol prin impactul simultan al sculei de-a lungul întregului perimetru (fig. 10.3, e).

Zdrobirea lingourilor goale se realizează cu ajutorul unui pumn conic. Această operație este utilizată, în special, pentru rularea marginilor în matriță.

Răsucire — întoarcerea unei părți a piesei în jurul axei longitudinale (Fig. 10.3, g).

Strângerea — formarea de cioburi de o anumită formă prin aplicarea de forțe de tracțiune pe marginile acestora (fig. 10.3, h).

Turnare în relief — formarea de reliefuri într-o placă brută datorită întinderii locale, fără modificarea rezultată a grosimii metalului (fig. 10.3, i).

Rularea — formarea de margini rotunjite pe marginile unui lingou gol (Fig. 10.3, k).

Curbare — formarea de rotunjimi la capetele unui lingou plat sau ale unui lingou de sârmă (Fig. 10.3, l). Calibrare — îmbunătățirea preciziei dimensionale a unei piese brute ștanțate și reducerea rugozității suprafeței acesteia (Fig. 10.3, m).

Dresarea prin presiune — eliminarea distorsiunilor în forma piesei (Fig. 10.3, n).

Operații de presare și asamblare a matrițelor

Operațiile de presare ale ștanțării tablelor metalice se bazează pe redistribuirea și deplasarea unei părți sau a întregului volum metalic al piesei în timpul procesului de ștanțare. Ele se caracterizează prin caracterul comun al schemei stării de tensiune (comprimarea neuniformă a volumului).

În forjarea tablelor, există operații de presare precum ștanțarea și scobitura, ale căror scheme sunt prezentate în fig. 10.5.

Chasing — formarea de imagini în relief pe suprafața piesei datorită redistribuirii metalului (Fig. 10.5, a).

Coring — formarea de depresiuni punctiforme pe piesa de prelucrat (Fig. 10.5, b).

Imprimarea în relief a produsului se realizează pornind de la o piesă brută, care are de obicei o formă plată. Ca urmare, materialul își modifică grosimea și umple toate adânciturile de pe suprafețele rigolelor celor două jumătăți ale matriței pentru a forma un relief convex-curbat.

Ștanțarea în ștanțarea foilor este utilizată în principal pentru producția de monede, medalii, precum și de produse artistice și bunuri de consum: piese de ceasuri, tacâmuri și altele. De asemenea, ștanțarea este utilizată în combinație cu alte operații (trasare, flanșare etc.).

Pentru a îmbunătăți calitatea produselor, piesele brute destinate ștanțării trebuie curățate prin decapare, debavurare în tamburi sau curățare în camera de sablare. Precizia realizabilă a dimensiunilor grosimii în cazul ștanțării convenționale este de ± 0,1 mm, iar în cazul ștanțării îmbunătățite este de ± 0,05 mm. Dimensiunile semifabricatului pentru ștanțare sunt determinate prin metoda egalității volumelor semifabricatului și ale produsului finit, ținând seama de toleranța pentru tăiere.

În majoritatea cazurilor, embosarea se realizează în matrițe închise, fără deplasarea metalului din cavitatea de lucru a matriței. Părțile principale ale matriței de ștanțare — pumnul și matrița cu adâncituri și proeminențe — sunt realizate prin gravură. Sculele pentru ștanțarea în relief necesită o pregătire specială și sunt foarte scumpe.

Ștanțarea cu suprafață deschisă este utilizată pentru ștanțarea artistică a obiectelor relativ mari (tacâmuri etc.).

O variație a ștanțării este marcarea (Fig. 10.6), dar adâncimea de propagare a deformării în metal în timpul acestei operații este mai mică, astfel încât marcarea necesită un efort specific mai redus. Marcarea este utilizată pentru a aplica inscripții în relief, numere, denumiri etc. pe suprafața pieselor.

Kerning-ul, sau marcarea în matrițe, este utilizat pentru aplicarea puțurilor — centre de găurire a găurilor mici în prelucrarea pieselor de precizie în producția de masă și de mare volum. Marcarea este utilizată pe scară largă în orologerie și în fabricarea instrumentelor. Pentru operațiile de carotaj se utilizează aceleași echipamente ca și pentru ștanțare.

Operațiile de asamblare a diferitelor piese sunt foarte răspândite în ștanțarea tablelor metalice, în special în instrumentație, mecanică de precizie, electrotehnică și radiotehnică, precum și în fabricarea produselor de larg consum.

Îmbinarea (asamblarea) pieselor din tablă prin ștanțare se bazează pe îndoire, încovoiere, sertizare și combinația acestora. Majoritatea acestor operații produc o îmbinare neseparabilă destul de rezistentă (fig. 10.7).

Formele pieselor și modalitățile de conectare a acestora pot fi diferite: conectarea a două piese plate, îndoite sau alungite între ele; conectarea unei piese din tablă cu o tijă prin nituire sau cu un manșon strunjit prin evazare etc.

Formarea metalelor și condițiile de forță ale operațiilor de forjare a tablelor

Tăierea pe foarfece și matrițe

Principalele tipuri de foarfece utilizate în atelierele de ștanțare a tablelor (fig. 10.8) sunt: foarfece cu cuțite paralele; foarfece cu cuțite înclinate (ghilotină); foarfece cu discuri și vibratoare. Primul tip de foarfece este utilizat pentru tăierea benzilor înguste și groase și a nemetalelor. Metoda de tăiere pe foarfece cu cuțite înclinate (foarfece ghilotină) este cea mai comună metodă pentru tăierea tablelor metalice. Foarfecele cu disc se utilizează pentru tăierea metalului bobinat și pentru tăierea marginilor benzilor. Foarfecele cu vibrații sunt utilizate mult mai rar, în special pentru obținerea pieselor de prelucrat cu formă curbilinie.

În procesul de tăiere, o piesă cu grosimea S₀este expusă cuțitelor superior și inferior, asupra piesei acționând forța P. Sub acțiunea momentului format de perechea de forțe, piesa începe să se rotească și apasă pe suprafața laterală a cuțitelor, rezultând o forță de presiune laterală T. Pentru a împiedica rotirea piesei și a reduce valoarea lui T, se utilizează prinderea. Cuțitul superior, pătrunzând în piesă până la valoarea h, determină apariția unor fisuri de desprindere orientate la un unghi θ față de planul vertical. La valoarea corect aleasă a distanței z = (0,05-0,10) S₀ fisurile de forfecare de pe latura cuțitelor superioare și inferioare coincid, formând o suprafață de separare. Valoarea înfundării cuțitelor poate fi determinată prin formula h =ψS₀unde ψ=F_о/F_ш — este valoarea contracției relative constatată în urma experimentelor de tracțiune; F_о, F_ш— sunt aria inițială și, respectiv, aria secțiunii transversale a epruvetei în momentul formării colului. Adâncimea de penetrare până la apariția fisurilor variază de la 0,1 la 0,5 grosimea piesei, crescând odată cu creșterea plasticității metalului. În conformitate cu mecanismul descris de deformare a metalului în timpul tăierii, se disting trei etape principale ale procesului: deformarea elastică, deformarea plastică și spalling. Durata etapelor depinde de plasticitatea metalului care este ștanțat, de starea suprafeței sculei și de rata de deformare. În funcție de aceste etape, forța de deformare P se modifică.

Forța P pentru diferite tipuri de foarfece poate fi determinată folosind următoarele formule:

— pentru foarfece cu lamele paralele

— pentru foarfeci ghilotină

— pentru foarfece cu disc

— pentru perforare (crestare) în matrițe

unde k = 1,0-1,3 — coeficient, ținând seama de condițiile de tăiere; B — lățimea piesei; S_о — grosimea piesei de prelucrat; σ_ср — rezistența la forfecare a metalului (valoare tabelară); γ — unghiul de înclinare a lamei; α — unghiul de prindere a lamei discului; L_Д — perimetrul conturului ștanțat al piesei (deșeuri).

Încovoiere

În cazul îndoirii cu un singur unghi (fig. 10.4, a), straturile metalice din interiorul unghiului de îndoire (partea cu pumnul) sunt comprimate și scurtate longitudinal și întinse transversal. Straturile exterioare (partea matriței) sunt întinse și alungite longitudinal și comprimate transversal. Între straturile alungite și scurtate există un strat neutru, care este o suprafață curbilinie convențională care separă straturile de fibre comprimate și întinse. Secvența procesului de curbare cu un singur unghi include trei etape: curbarea elastică, curbarea elasto-plastică și calibrarea. Raza de curbură și umărul de încovoiere sunt reduse treptat.

Razele de curbură minime admise sunt valori importante care determină modul în care poate fi realizată îndoirea tablei. Acestea trebuie să corespundă proprietăților plastice ale metalului și să prevină formarea de fisuri. Aceste valori pot fi calculate prin formula

unde ψ este valoarea contracției relative a metalului. Razele minime de încovoiere relativă γ_min/S depind de material, de starea acestuia și de localizarea liniei de îndoire și sunt date în tabelele de referință.

Un alt parametru care caracterizează schimbarea formei este elasticitatea — schimbarea unghiului de îndoire sub influența deformărilor elastice după încheierea celei de-a doua etape de îndoire. Valoarea elasticității în timpul îndoirii libere depinde de metoda de îndoire, tipul și grosimea metalului, gradul de deformare și este determinată pentru îndoirea cu un singur unghi prin formula

unde β — unghiul de elasticitate (unilateral); k — coeficient care determină poziția stratului neutru; L — distanța dintre suporturile matricei; E — modulul de elasticitate al materialului; σ_T — limita de curgere a metalului.

Forța de încovoiere poate fi determinată prin următoarele formule:

— pentru încovoiere cu un singur unghi

— pentru încovoiere în unghi dublu

unde σ_в — este rezistența la rupere a materialului; b, S — respectiv lățimea și grosimea benzii, k₁ = 0,05-0,23, k₂ = 0,07-0,27 — coeficienți de tabel.

Tragerea

Modificarea formei în timpul tragerii depinde de numărul de tranziție, de forma piesei și de alți factori. În cazul pieselor axisimetrice, se face o distincție între prima tranziție de tragere, care transformă o piesă brută plană într-o piesă spațială sau într-un semifabricat, și tranzițiile ulterioare, în care semifabricatul gol este modelat în continuare, adică înălțimea sa este mărită, în timp ce secțiunea transversală este redusă.

Secvența de formare la prima tranziție de tragere este următoarea. Pumnul, acționând asupra părții centrale a piesei, provoacă deformarea acesteia prin crearea unui moment de încovoiere pe partea matriței și a pumnului. O coborâre suplimentară a pumnului duce la apariția unor tensiuni radiale de tracțiune suficiente pentru a transfera partea de flanșă a piesei într-o stare plastică. În acest moment, piesa începe să se retragă în matrice pentru a forma suprafețele laterale ale produsului tras, cu o reducere simultană a diametrului piesei. Acțiunea tensiunilor radiale de tracțiune conduce la tensiuni de compresiune în flanșă în direcția tangențială (latitudinală). Acțiunea combinată a acestor tensiuni asigură că flanșa este trasă în orificiul matriței și se obține o piesă goală deschisă în partea superioară. La tranzițiile ulterioare de tragere, semifabricatul cilindric este tras de la un semifabricat cilindric la altul, cu o creștere în înălțime și o scădere în diametru, până la obținerea produsului finit.

Gradul admisibil de deformare în timpul tragerii pieselor rotunde în plan este estimat prin coeficientul de tragere t. Pentru tragerea cu mai multe tranziții trebuie să fie îndeplinită următoarea condiție

unde: D — diametrul bilei; d — diametrul produsului; m₁, m₂, m₃, m_n — coeficienții de trasare pe tranziții; n — numărul de tranziții.

Numărul de tranziții de tragere poate fi determinat prin formula

unde d_n — este diametrul piesei după a n-a tranziție.

Pentru a calcula forța de tragere, se recomandă utilizarea următoarei formule

unde k_в — coeficient, care ia în considerare forma piesei și metoda de tragere; L_д — perimetrul piesei; S — grosimea; σv — rezistența la tracțiune a metalului.

Turnare și ștanțare

La turnare se obține un relief convex-concav datorită deformațiilor locale de întindere, ceea ce crește rigiditatea globală a piesei cu 100-200 %, reduce elasticitatea și permite reducerea grosimii necesare a metalului. Piesele cu modele, întăritori etc. sunt produse în acest mod. Procesul constă în etape consecutive de deformare a secțiunii piesei și de întindere a metalului în spațiul dintre pumn și matriță. În cazul în care deformarea la tracțiune depășește deformarea admisibilă, are loc ruperea metalului.

Prin urmare, pentru a preveni rupturile, este necesar să se îndeplinească condiția

unde L₀, L₁ — lungimea nervurilor înainte și după deformare; δ — alungirea relativă a metalului.

Forța de turnare a rigidizărilor poate fi calculată prin formula

unde k_р = 0, 7-1 — coeficient în funcție de lățimea și adâncimea nervurii.

Procesul de ștanțare, deși este însoțit de o mică mișcare a metalului, necesită o presiune foarte mare pentru a produce un relief clar. Forța necesară pentru batere poate fi determinată prin formula

unde F — suprafața de proiecție a piesei, mm 2 ; q — presiunea (pentru monedele din aur 1.200-1.500 MPa; pentru tacâmurile din oțel inoxidabil 2.500-3.000 MPa).

Echipamente pentru forjarea tablelor

Echipamentele de forjare a tablelor sunt de obicei împărțite în două grupe: principale și auxiliare. Principalul, sau tehnologic, este echipamentul pe care sunt fabricate piesele, iar cu ajutorul echipamentelor auxiliare se realizează pregătirea materialului în foi pentru ștanțare, deplasarea acestuia prin zona de lucru și supunerea la prelucrarea deșeurilor.

Foarfecele (fig. 10.8), precum și presele cu manivelă și cele hidraulice sunt utilizate ca echipamente principale.

Cel mai comun tip de mașini de deformare pentru ștanțarea tablei metalice sunt presele cu manivelă, în care mișcarea alternativă este comunicată cursorului cu matrița superioară prin intermediul unui mecanism cu manivelă. Pentru piesele de dimensiuni mici și medii, se utilizează în principal prese cu acțiune simplă, care au un singur cursor și sunt concepute pentru operațiuni simple, cum ar fi perforarea, tragerea superficială, îndoirea etc.

Parametrii principali ai unei prese cu manivelă sunt forța nominală, lungimea cursei pistonului, numărul de curse ale pistonului pe minut, spațiul dintre ștanțe și dimensiunile mesei (utilizate pentru a determina dimensiunile matrițelor care pot fi instalate pe o anumită presă).

Presele cu o singură manivelă cu acțiune simplă sunt fabricate cu paturi neinclinabile și înclinabile.

În figura 10.9 este prezentată schema unei prese cu o singură manivelă, cu acțiune simplă și cu pat basculant.

Acest tip de prese se fabrică în trei variante: cu dimensiuni reduse, normale și mărite ale mesei. Viteza de rotație a preselor poate, de asemenea, varia. Presele cu mișcare rapidă au o transmisie principală simplă, în care de la motorul electric 7 mișcarea este transmisă volantului 5, care este montat direct pe arborele principal 17 pe rulmenți situați în suporturile patului 2. Un ambreiaj de fricțiune 15 este încorporat în volant, iar o frână de fricțiune 13 este instalată la celălalt capăt al arborelui principal.

Ambreiajul și frâna sunt echipate cu un sistem de control electropneumatic cu receptor individual 14. La pornirea presei, frâna este decuplată, eliberând arborele principal, și abia apoi ambreiajul este cuplat, asigurând transmiterea mișcării către arborele principal al presei. În procesul de oprire a alunecării presei, mai întâi ambreiajul este dezactivat și abia apoi este activată frâna. Această succesiune a funcționării unităților de fricțiune este necesară pentru a exclude posibilitatea funcționării lor simultane.

Presa utilizează, de asemenea, mecanisme auxiliare pentru modificarea înclinării patului, tensionarea curelei, ejectorul superior 8, egalizatorul glisorului. Patul este format din baza 7 și partea în formă de C înclinată 2. Înclinarea patului facilitează îndepărtarea produselor finite și a deșeurilor prin rulare pe planul înclinat.

Pentru piesele din tablă de dimensiuni mari, se utilizează prese cu două și patru manivele cu acțiune simplă.

Presele cu acțiune dublă sunt concepute pentru fabricarea pieselor din tablă care necesită ambutisare profundă. Acestea sunt fabricate sub formă de prese cu o, două și patru pârghii.

Presele cu triplu efect au un al treilea cursor (inferior) suplimentar destinat tragerii în direcția opusă celei a cursorului superior interior. Astfel de prese sunt utilizate pentru a efectua operații tehnologice de desenare a pieselor de dimensiuni mari, de formă complexă, de exemplu acoperișuri de caroserie cu deschideri pentru ferestre, desenate în direcția opusă desenului principal.

Mașinile cu manivelă includ, de asemenea, prese de ștanțare a foilor cu poziții multiple — mașini automate, în timpul funcționării cărora mai multe piese brute sunt mutate periodic dintr-o poziție în alta, iar ștanțarea are loc simultan în toate pozițiile pe matrița corespunzătoare. Piesele de prelucrat pentru acest echipament pot fi bucată sau sub formă de bandă sau bandă.

Presele hidraulice pentru formarea tablei metalice funcționează pe același principiu ca și presele hidraulice pentru ștanțarea volumelor la cald. Acestea deformează tablă la o viteză constantă. Aceste prese nu sunt supuse suprasolicitării, ceea ce nu este permis în cazul preselor cu manivelă.

Presele hidraulice pentru formarea tablelor sunt subdivizate în prese cu acțiune simplă, dublă și triplă în funcție de scopul lor tehnologic. Presele cu acțiune simplă (cu un singur glisier de lucru) sunt concepute pentru operații de formare a tablelor: perforare, perforare, îndoire, formare superficială și tragere cu presarea flanșelor cu ajutorul unei perne hidraulice încorporate în masă. Presele cu dublu efect (cu două glisiere — glisiere de ambutisare externă și internă) sunt concepute pentru operațiuni de ambutisare profundă care necesită presarea cu flanșă a tablei brute. La presele cu triplu efect, pe lângă cele două glisiere, ca și la presele cu dublu efect, există un al treilea glisier suplimentar în masa presei pentru operațiunile de ambutisare profundă cu contrapresiune.

Acționarea preselor pentru formarea la rece a semifabricatelor de tablă se face preponderent prin pompare cu pompe cu debit constant și reglabil. Pentru ștanțarea la cald a tablei, se utilizează o acționare cu pompă și acumulator, care asigură o viteză sporită a cursei de lucru.

Presele cu un singur stand, cu facilități de mecanizare și automatizare, au o gamă largă de capacități tehnologice. Acestea sunt utilizate pentru operațiuni de asamblare și presare, forjare a tablelor, îndoire, flanșare și tragere, străpungere, broșare sau calibrare a găurilor; prelucrarea materialelor nemetalice și presarea pulberilor metalice. Presele sunt echipate cu o pernă hidraulică, care îndeplinește funcțiile de ejector inferior și de prindere a piesei în timpul tragerii, precum și cu mese rotative de divizare și dispozitive de poartă pentru piesele de prelucrat.

Presele sunt concepute pentru a efectua diverse operațiuni de deformare a tablei: îndoirea tablei în diferite planuri și la diferite unghiuri în matrițe închise și deschise (îndoire universală); flanșarea secvențială a țevilor și a pieselor de tip fund; îndoirea diferitelor profile; ștanțarea fundurilor; flanșarea flanșelor și a carcaselor cilindrice.

Presele de ambutisare cu cremalieră dublă cu acționare simplă sunt concepute pentru ambutisarea la rece a produselor goale din tablă. În partea din față a presei există un mecanism de încărcare a piesei de prelucrat. Eboșele sunt încărcate orizontal, iar mecanismul le întoarce în poziție verticală și le transportă în zona matriței. Mecanismele de încărcare și descărcare sunt proiectate astfel încât presa să poată funcționa cu unul sau două perforatoare.

La tragerea cu tăiere a părții superioare a produsului semifabricat, în spatele presei este instalat un mecanism de eliminare a deșeurilor. Presele sunt echipate cu o macara cantilever pentru montarea și schimbarea sculelor.

Presele de tablă cu dublu efect (prese cu coloană) sunt concepute pentru tragerea la rece și la cald din tablă groasă a unor piese precum funduri, vase, rezervoare, cazane și alte piese.

Presele de aglomerare sunt concepute pentru compactarea deșeurilor metalice ușoare (deșeuri din producția de ștanțare a tablelor).

Ambalarea constă în compactarea deșeurilor ușoare cu o densitate în vrac de 0,2-0,35 t/m 3 în pachete de 20-4 000 kg. Construcțiile preselor hidraulice de balotat, în funcție de metoda de balotare, sunt împărțite în următoarele grupe principale: continue; cu comprimare pe două fețe a ambalajelor cu capac de închidere; cu comprimare pe două fețe în etapa finală de presare; cu comprimare pe trei fețe a ambalajelor în planuri reciproc perpendiculare. Compactarea deșeurilor se realizează în trei sau patru etape de presare.

Prese hidraulice de brichetare — mașinile automate sunt concepute pentru brichetarea la rece a fontei și a așchiilor de oțel fin zdrobite și pentru pregătirea acestora pentru retopire.

Presele pot fi utilizate și pentru brichetarea așchiilor de metale neferoase fin zdrobite, cu schimbarea corespunzătoare a sculelor.

Unelte pentru ștanțarea tablelor metalice

Clasificarea matrițelor

Matrițele pentru ștanțarea tablei metalice sunt clasificate în funcție de trei caracteristici: tehnologice, structurale și operaționale.

În funcție de caracteristica tehnologică, matrițele sunt împărțite în grupe în funcție de tipul de operații efectuate.

În funcție de combinația de operații, matrițele sunt simple (monooperatoare) și combinate (multioperatoare), efectuând simultan mai multe operații.

Matrițele combinate se împart în funcție de natura combinației de operații (tranziții) în timp în următoarele tipuri

• acțiune secvențială, în care producerea piesei se realizează în mai multe tranziții sub diferite perforatoare la o mișcare secvențială a piesei;
• acțiune combinată, în care piesa este produsă într-o singură trecere a presei prin pumnii concentrați la o poziție constantă a piesei
• acțiune secvențială combinată, în care piesa este produsă printr-o combinație de perforări secvențiale și combinate.

Matrițele cu o singură operație ar trebui utilizate numai în cazul producției la scară mică sau atunci când este imposibil să se combine tehnologic operațiile.

Cele mai tipice tipuri de matrițe combinate combină operații precum perforarea și perforarea, tăierea și perforarea, tăierea și îndoirea, perforarea și tragerea, tragerea și perforarea, tăierea și formarea, perforarea, tragerea și perforarea, perforarea și tragerea dublă etc. Există, de asemenea, modele de matrițe pentru combinarea a patru sau mai multe operațiuni. Principalele tipuri de matrițe secvențiale combinate permit o astfel de combinație de operații: perforare și perforare, perforare, ștanțare și perforare, perforare, crestare, îndoire și tăiere, tragere secvențială și perforare, tragere secvențială, perforare, flanșare și perforare etc.

După caracteristicile constructive, matrițele (fig. 10.10) se împart în matrițe fără ghidaje și matrițe cu dispozitive de ghidare.

Divizarea după metoda de ghidare se referă la diferite tipuri de matrițe din punct de vedere tehnologic: perforare, tragere, îndoire, precum și combinate. Numărul de ștanțe individuale poate fi diferit în funcție de proiectarea și tehnologia de fabricație a piesei.

Ștanțele fără ghidaje sunt mai ușor de fabricat și au o greutate și dimensiuni de gabarit reduse, dar sunt incomod de instalat, nesigure în funcționare și au o durabilitate redusă. Ștampilele fără ghidaje sunt utilizate numai în producția la scară mică și în producția pilot.

Ștampilele cu ghidaje sunt simple și fiabile în funcționare, ușor de instalat, au o durabilitate mai mare, dar sunt mai dificil de fabricat. Dispozitivele de ghidare din matrițe sunt coloane de ghidare (Fig. 10.10, e), plăci de ghidare (Fig. 10.10, d) sau un piston de ghidare. Astfel de matrițe sunt utilizate în producția de serie, de volum mare și de masă.

Cele mai răspândite sunt matrițele cu coloane de ghidare, care în majoritatea cazurilor sunt echipate cu un extractor fix sau mobil.

Ștampilele cu acces liber la zona de aliniere a pumnului și matriței se numesc deschise (Fig. 10.10, a), iar dacă această zonă este închisă, atunci închise (Fig. 10.10, b-e). Ambele modele pot avea sau nu ghidaje. Matrițele închise împiedică pătrunderea mâinilor lucrătorului între perforator și matriță, deci sunt considerate mai sigure.

În funcție de caracteristica operațională determinată de metodele și tehnicile de lucru, matrițele se diferențiază: prin metoda de alimentare și instalare a pieselor de lucru, metoda de îndepărtare a pieselor și metoda de eliminare a deșeurilor.

După metoda de alimentare și de instalare a pieselor de prelucrat, se face distincție între matrițele cu alimentare manuală și matrițele cu alimentare automată, care este un accesoriu al matriței sau al presei.

Matrițele cu alimentare manuală se deosebesc între ele doar prin designul opritorului sau clemei utilizate, în timp ce matrițele cu alimentare automată se deosebesc prin tipul de curea sau piesă de alimentare.

În funcție de metoda de îndepărtare a pieselor, se disting următoarele tipuri de matrițe:

• cu rupere prin deschiderea matriței;
• cu introducerea înapoi în bandă și îndepărtarea împreună cu aceasta;
• cu ejecție înapoi pe suprafața matriței și îndepărtare manuală;
• cu ejecție înapoi și îndepărtare automată (resetare).

Ejectarea inversă se realizează cu ajutorul unui ejector sau al arcurilor de ejecție, cu ajutorul unui tampon sau al unei prese. Aceste diferențe în modul de îndepărtare a pieselor sunt, de asemenea, constructive, deoarece determină în mare măsură proiectarea matrițelor.

Matrițe de separare pentru operațiile de formare a tablelor metalice

Ștampilele pentru operațiile de separare prin deformare a tablelor metalice pot fi clasificate în funcție de următoarele caracteristici principale:

• după natura lucrării (operațiilor) de executat — debitare, ștanțare (decupare), perforare, ștanțare (tăiere) etc;
• după metoda de operare — simplă, secvențială și combinată;
• în funcție de tipul dispozitivelor de ghidare — fără ghidare (deschise), cu placă de ghidare, cu coloane de ghidare, cu ghidaje cuplate;
• prin metoda de restricționare a alimentării cu material — cu opritor fix, cu opritor mobil, cu prinzătoare, cu cuțite laterale etc.

Unele dintre tipurile de matrițe menționate mai sus, la rândul lor, sunt împărțite după următoarele caracteristici.

După tipul de fixator — perforare cu fixator deschis, semi-închis, închis.

După metoda de acțiune a ejectoarelor și extractoarelor — combinate: cu arcuri, cu tampon de cauciuc sau poliuretan, cu dispozitive pneumatice și hidropneumatice etc.

Alegerea naturii procesului tehnologic pentru operațiunile de separare a forjării tablelor determină în mare măsură nu numai schema de proiectare a matriței, ci și forma și dimensiunea părților sale de lucru și auxiliare. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, multe matrițe au un număr mare de piese cu același scop și dispozitiv.

Lista principalelor părți incluse în proiectarea matrițelor este prezentată în Fig. 10.11.

Fig. 10.12 prezintă un desen al unei matrițe de perforare. Părțile obligatorii ale matriței sunt pumnul 1 și matrița 2, care intră în contact direct cu piesa de prelucrat și formează piesa. Pumnul prin suportul 3 este fixat rigid pe placa superioară 4. Prin tija 5 partea superioară mobilă a matriței este fixată pe glisiera presei. Matrița este legată rigid de placa inferioară, care este fixată pe masa presei. Alinierea pumnului și a matriței este asigurată de două coloane de ghidare 7 și de bucșe 8. Îndepărtarea resturilor de pe perforator se realizează cu ajutorul unui extractor rigid 9. Etapa de deplasare a piesei de prelucrat este fixată de opritorul 10. Îndepărtarea piesei tăiate din zona de lucru a matriței se realizează „la eșec”.

Materialul perforatoarelor și matrițelor este oțelul carbon pentru scule și oțelurile aliate: U8A, U10A, 7X3, X12M.

Punctele și matrițele de dimensiuni mari și cu o configurație deosebit de complexă se realizează prefabricate, în care conturul de lucru este realizat din oțel carbon pentru scule și oțeluri aliate, iar cea mai mare parte a pumnului (suportul pumnului) și a matricei (suportul matricei) din oțel obișnuit 45 sau chiar din oțel St 3 și St 5. Motivul pentru care acestea sunt prefabricate este reprezentat de doi factori principali: costul ridicat al oțelurilor aliate; pericolul de deformare în timpul tratamentului termic, care foarte adesea nu sunt eliminate.

Matrițele combinate și secvențiale pot fi utilizate pentru separarea operațiunilor de ștanțare a tablelor metalice.

Cerințele producției moderne vizează reducerea numărului de operații tehnologice, prin urmare, de exemplu, tăierea semifabricatelor fără efectuarea simultană a oricăror alte operații este rar utilizată. Cea mai răspândită metodă de ștanțare a pieselor într-o schemă combinată într-o singură poziție de lucru. Fig. 10.13 prezintă un exemplu de matriță combinată de perforare-puncționare.

Baza acestei matrițe este o matrice de perforare, care corespunde perimetrului și găurilor piesei de ștanțat prin planul conturului său de lucru. De-a lungul perimetrului conturului de lucru, matricea de perforare este îmbrățișată de matrița 9. Între acestea se formează un spațiu de tăiere tehnologic uniform. Punctajul 7, care este utilizat pentru a obține o gaură în piesă, cu același decalaj, este cuplat cu gaura corespunzătoare din matricea de perforare. Extractorul 3 acționează de la un amortizor elastic. Pe placa superioară 5 sunt instalate și fixate cu șuruburi 17 matricea 9, suportul de perforare 4 cu perforatorul 7 presat în acesta. În interiorul matricei 9 se află un ansamblu ejector care acționează de la glisiera presei. Tija ejectoare 15 trece prin tija 14, fixată pe placa superioară cu șuruburi 22.

În timpul funcționării acestei matrițe, perforatorul 7 face o gaură în piesa de prelucrat, în timp ce împinge prin gaura din matricea de perforare 11. Simultan, matricea de perforare 11 taie piesa de-a lungul conturului exterior. Piesa tăiată este scoasă din matrița 9 și, simultan, scoasă din pumnul 7 de către ejectorul 8. Banda este scoasă din matricea de perforare 11 de către extractorul 10.

Operația de perforare a semifabricatelor cu găuri în ele în conformitate cu modelul secvențial este utilizată de obicei în cazurile în care această operație nu poate fi efectuată într-o matriță combinată din următoarele motive: pereți foarte mici în matricea de perforare, amplasarea apropiată a găurilor, conturul piesei de prelucrat sau găurile practic nu pot fi tăiate sau perforate într-un canal de lucru într-o singură cursă de presare. În plus, este mai convenabil să se efectueze perforarea pe mai multe rânduri cu utilizarea de procese cu consum redus de deșeuri în matrițe succesive. Pentru ștanțarea tablelor groase, astfel de matrițe sunt realizate în principal cu un extractor rigid, iar pentru ștanțarea tablelor subțiri se utilizează atât extractoare rigide, cât și cu arc. Spre deosebire de ștanțarea combinată, în care precizia operațiilor de separare depinde de precizia dispunerii reciproce a piesei de prelucrat și a matricei de perforare, în ștanțarea secvențială calitatea pieselor rezultate este afectată nu numai de precizia dispunerii reciproce a elementelor relevante, ci și de gradul de precizie atins în etapa de alimentare cu material. Din acest motiv, matrițele secvențiale sunt echipate cu mijloace suplimentare de reținere a benzii, de exemplu prinzătoare, cuțite pas cu pas etc. Matrița combinată cu acțiune secvențială este prezentată în fig. 10.14. Construcția acestei matrițe include perforarea 2 și perforarea 3, iar matrița 7 are două orificii, respectiv, pentru efectuarea operațiilor de perforare întâi și perforare apoi.

Matrițe de formare pentru operațiunile de formare a tablelor metalice

Matrițele pentru operațiunile de deformare se împart în îndoire, tragere, broșare, flanșare, formare, turnare etc. Aceste matrițe pot fi deschise sau închise, simple sau combinate.

Figura 10.15 prezintă o vedere generală a unei matrițe de ambutisare. În matrița prezentată, dispozitivul de presare cu arc este plasat în partea superioară a matriței. În cazul ștanțării produselor de dimensiuni și grosimi mari, pentru care este necesar să se creeze o presiune de strângere ridicată, fiind necesare arcuri mai puternice, amplasate în afara matriței, sub placa inferioară. Atunci când glisiera presei se deplasează în jos, matrița 3 presează cu capătul său piesa de prelucrat la dispozitivul de îndepărtare a presei 5. Cu continuarea coborârii glisierei, piesa de prelucrat este extrasă. Piesa de prelucrat este împinsă afară din matriță de ejectorul cu arc 7.

Matrițele combinate pot combina diferite operații de formare sau pot combina operații de formare cu operații de separare. Matrița prezentată în fig. 10.16 este concepută pentru perforare și tragere.

Structura matriței conține, în partea superioară a matriței, o parte — matricea de perforare 10, care îndeplinește mai întâi funcția de perforator și apoi de matriță de tragere. În partea inferioară a matriței, în afară de pumnul de tragere 17 și de inelul de presiune 16, care se deplasează de la dispozitivul tampon cu ajutorul tijelor 18, există o matriță de perforare 3 fixată pe placa inferioară 2.

Banda este așezată pe suprafața matriței 3 și adusă de-a lungul ghidajelor până la stopurile 15. La coborârea părții superioare a matriței, matricea de perforare 10 taie mai întâi piesa, apoi o apasă pe inelul 16, iar apoi, cu adâncirea ulterioară a perforării, piesa este scoasă treptat de sub inel și, înconjurând strâns pumnul de tragere 17, ia forma produsului. La cursa de întoarcere a cursorului, inelul 16 scoate piesa ștanțată din pumnul 17.

Astfel de matrițe sunt utilizate pe scară largă pentru ștanțarea pieselor goale de diferite forme.

Alegerea materialului pentru piesele matrițelor de ștanțare a tablelor metalice depinde în principal de producția în serie, de tipul operației de ștanțare, de materialul, dimensiunea și forma piesei care urmează să fie ștanțată.

În cazul în care matrițele sunt concepute pentru operații de separare, pumnii și matrițele acestor matrițe sunt supuse anumitor cerințe, dintre care principalele sunt: capacitatea acestor piese de a rezista la sarcini ridicate de presiune și șocuri, rezistență ridicată la uzură, menținerea ascuțimii marginilor tăietoare fără distrugere și încețoșare pentru o perioadă lungă de timp în combinație cu un cost scăzut al matriței.

Luând în considerare condițiile de lucru și costul oțelurilor de diferite clase utilizate pentru producția de perforatoare și matrițe de separare a matrițelor, următoarele date pot fi utilizate la selectarea unui material pentru acestea în producția de masă.

La perforarea (perforarea, tăierea) pieselor de configurație simplă din material cu grosimea de până la 3-4 mm este posibil să se utilizeze pentru perforatoare scule din oțel carbon U8A și U10A. Pentru perforarea pieselor de configurație complexă, precum și cu o grosime a materialului mai mare de 4 mm ar trebui să se utilizeze unelte din oțel aliat de calitate X I2, X12M, 9XVG. Pentru matrițe în primul caz pot fi recomandate tipurile de oțel U8A, U10A; în al doilea caz — X12, X12M, 5ХВ2С, 9ХВГ, Х12Ф1, precum și 7ХГ2ВФМ.

Principiile de bază ale tehnologiei de forjare a tablelor

Procedura de dezvoltare a procesului de ștanțare a tablei metalice include analiza designului piesei, selectarea operațiunilor principale ale procesului tehnologic de fabricare a piesei, determinarea formei și dimensiunilor piesei, selectarea opțiunii optime de cuibărire, calcularea tranzițiilor și a operațiunilor de ștanțare, selectarea tipului și modelului de echipament, precum și a tipului de echipament tehnologic. În același timp, sunt dezvoltate sau convenite tipuri suplimentare de prelucrare a pieselor — sudare, lipire, vopsire etc.

Proiectarea procesului tehnologic și a uneltelor începe cu analiza desenului produsului dat. Principala sarcină care trebuie rezolvată în această etapă este de a asigura fabricabilitatea designului produsului în ceea ce privește aplicarea proceselor tehnologice progresive și realizarea costului optim de producție.

La selectarea parametrilor optimi de ștanțare, se iau în considerare cerințele privind precizia tuturor elementelor formei piesei. În funcție de volumul de producție specificat al piesei, se specifică designul acesteia, tehnologia de fabricație, precum și tipul de echipamente și instrumente.

Posibilitatea de fabricare a unui proiect depinde de tipul de producție. Proiectele pieselor care sunt avansate din punct de vedere tehnologic pentru producția de loturi mici pot să nu fie avansate din punct de vedere tehnologic pentru producția de masă. De obicei, designul piesei se modifică de la un volum de producție mai mic la unul mai mare. Dacă diferența de volum de producție este mai mare, proiectarea piesei este reproiectată radical.

În cazul producției de volum mare și de masă, piesele primesc o formă mai favorabilă pentru a asigura un număr minim de operațiuni și un consum minim de metal, precum și costuri reduse și o durată de viață mai mare a matriței.

În producția de loturi mici, costul sculelor afectează în mod semnificativ costul de producție, astfel încât costul de proiectare și fabricare a sculelor trebuie redus la minimum. În aceste cazuri este necesar să se aplice ștanțarea prin elemente, în matrițe simplificate și universale.

Atunci când se elaborează proiectarea piesei în vederea fabricării, obiectivul este de a reduce masa acesteia. Se recomandă utilizarea secțiunilor curbate, iar atunci când se introduc elemente precum rigidizatori, flanșe etc. în proiectarea piesei, grosimea piesei originale este redusă și, prin urmare, se economisește metal.

Alegerea corectă a metalului inițial în ceea ce privește grosimea și proprietățile fizice și mecanice poate reduce semnificativ costul pieselor; în special, utilizarea oțelului laminat la cald în locul oțelului laminat la rece poate reduce costurile metalului.

Analiza și evaluarea diferitelor variante de proces trebuie să fie însoțite de un calcul economic cu determinarea costului piesei. Fabricabilitatea proiectului trebuie să asigure nu numai disponibilitatea contururilor piesei care urmează să fie tăiată pentru tăierea fără deșeuri sau cu deșeuri reduse, ci și perforarea, îndoirea, asamblarea ulterioară cu piese și o serie de alte operațiuni de înaltă calitate.

Proiectarea piesei trebuie să aibă performanțe ridicate. Dacă producția unei piese care funcționează cu succes în proiectarea unei mașini sau a unui dispozitiv este asociată cu un randament ridicat de deșeuri, o rezistență scăzută a matriței, atunci o astfel de piesă nu este tehnologică.

Configurația conturului piesei care urmează să fie tăiată și forma găurilor trebuie să fie simplă, cu un număr minim de dimensiuni. Laturile conturului care urmează să fie tăiat trebuie să fie contigue, cu curbe netede. Atunci când o piesă este un produs finit, aceasta trebuie să fie produsă cu toleranțe mai puțin stricte decât o piesă care urmează să fie asamblată cu alte piese. Este important să știți ce funcție îndeplinește piesa în produs și la ce sarcini este supusă.

Ar trebui să vă străduiți să obțineți găuri rotunde, care sunt mai ușor de obținut decât găurile ovale, pătrate sau de formă neregulată. Fantele alungite permit aplicarea unor toleranțe mai puțin strânse la piesele curbe.

În cazul în care trebuie perforate mai multe găuri, este de dorit ca acestea să fie de aceeași formă și dimensiune, ceea ce reduce nomenclatura părților de lucru ale matrițelor. Este important să se ia în considerare poziționarea reciprocă a găurilor. Reducerea distanței dintre găuri poate duce la ruperea punților dintre ele, la bombarea sau la eversiunea marginii piesei.

La proiectarea operațiilor de deformare trebuie să se țină seama de următoarele aspecte. În timpul îndoirii, straturile exterioare ale piesei metalice sunt întinse, straturile interioare sunt comprimate, iar în zona de îndoire materialul este subțiat, cu atât mai mult cu cât raza de îndoire este mai mică. Reducerea razei de îndoire duce la creșterea tensiunilor în straturile interioare și exterioare ale metalului, ceea ce poate fi cauza cedării piesei la îndoire. Principalii factori care asigură o ambutisare optimă, absența rebuturilor și durabilitatea ridicată a sculei sunt materialul corect selectat al piesei și proiectarea rațională a piesei. Materialul determină în mare măsură calitatea piesei, deoarece raportul de ambutisare admisibil și adâncimea maximă a produsului ambutisat sunt limitate de valoarea rezistenței la tracțiune a materialului. Piesele produse prin tragere trebuie să aibă o formă simplă: cilindrică, în trepte, sub formă de corpuri de rotație, dreptunghiulară, iar latura mai mare a piesei dreptunghiulare nu trebuie să depășească trei lungimi ale laturii mai mici.

Adâncimea piesei și configurația secțiunilor sale individuale ar trebui să fie stabilite pe baza condițiilor de trasare. Trebuie evitate piesele adânci cu flanșă largă, care nu pot fi produse decât prin mai multe operații de tragere.

În cazul pieselor goale produse prin ambutisare, se acordă o importanță deosebită razei interfețelor dintre fund, perete și flanșă, raportului dintre dimensiunile care caracterizează secțiunea transversală și înălțimea piesei ambutisate. De raza de rotunjire a marginilor de ambutisare depind tensiunile din materialul ambutisat, raportul de ambutisare admisibil, ondulația și probabilitatea de rupere a metalului piesei.

Piesele de placare de dimensiuni mari, în special panourile frontale ale caroseriei, trebuie să fie transportabile. Pentru a reduce intensitatea muncii de asamblare și sudare, piesele precum întăriturile capotei, capacele portbagajelor, panourile pereților laterali, panourile ușilor ar trebui să fie ștanțate dintr-o singură bucată (fără sudură). Panourile, piesele caroseriei și ale șasiului trebuie să aibă, ori de câte ori este posibil, găuri tehnologice și proeminențe în relief, margini turnate și alte elemente necesare pentru instalarea și fixarea reciprocă a pieselor asamblate fără echipamente tehnologice suplimentare. În desenele pieselor de fațadă se enumeră dimensiunile suprafeței, găurile care trebuie controlate.

După modificarea proiectului piesei, se determină forma și dimensiunile tablei (rolei) brute și consumul de metal pentru cel mai bun caz de utilizare. În acest stadiu, se pot face, de asemenea, modificări la proiectarea piesei pentru a asigura o cuibărire optimă. După aceea, se selectează cel mai rațional proces tehnologic de fabricare a piesei, care ar trebui să prevadă tipul, numărul și succesiunea principalelor operațiuni de ștanțare, operațiuni suplimentare (recoacere, gravură), finisare (debavurare, finisare, prelucrare, filetare), galvanizare, operațiuni de asamblare și sudare, operațiuni de control și numirea instrumentelor de măsurare.

La elaborarea procesului tehnologic se calculează forța de ștanțare pe tranziții și se stabilesc tipurile, forța, puterea și dimensiunea spațiului de lucru al echipamentelor tehnologice. În plus, determinați proiectarea matrițelor, a mijloacelor de mecanizare și automatizare, dezvoltați măsuri pentru a asigura siguranța muncii.

Proiectarea procesului tehnologic include măsuri de organizare a locurilor de muncă, de determinare a intensității forței de muncă pentru fabricarea pieselor, a numărului și a gradului de calificare a principalilor lucrători din producție.

Criteriul pentru selectarea optimă a variantei procesului tehnologic este costul minim al piesei. După selectarea unei variante a procesului tehnologic de fabricare a unei piese, se realizează documentația de proces — documente grafice și text care definesc procesul tehnologic de fabricare a produsului și traseul trecerii acestuia prin magazinele întreprinderii. Principalele documente tehnologice — harta traseului, harta procesului tehnologic împreună cu alte documente tehnologice — harta schiței, lista uneltelor și altele, definesc complet și fără echivoc procesul tehnologic de fabricare a piesei.

În foaia de parcurs este descris procesul tehnologic de fabricare a produsului pentru toate operațiunile (inclusiv controlul și transportul) din secvența tehnologică. Aceasta conține informații privind echipamentele utilizate, uneltele, materialele (greutatea piesei inițiale, greutatea piesei, rata consumului de materiale) și standardele de muncă (timp și rate).

Harta procesului tehnologic conține o descriere a procesului tehnologic de fabricare a unui produs pentru toate operațiile unui singur tip de lucrare (tăierea și decuparea semifabricatelor sau ștanțarea la rece), efectuate într-un singur atelier în secvența tehnologică. Cartea conține date privind sculele, materialele și normele de muncă. Documentele tehnologice sunt întocmite în conformitate cu USTD.

Carnetul de schițe conține schițe, diagrame și tabele necesare procesului și operației (tranziției) de fabricație a piesei. Se precizează datele necesare procesului tehnologic — dimensiuni, abateri limită, cerințe tehnice etc. sub formă de schițe, scheme și tabele.

Pe baza diagramelor de flux se elaborează dispunerea echipamentelor, a mijloacelor de mecanizare și automatizare în atelier (șantier).

După aprobarea documentelor tehnologice, se emit sarcini pentru achiziționarea de echipamente și comenzi pentru scule și materialele necesare.

Atunci când se selectează un model de mașină, se utilizează următoarele date: volumul de producție, dimensiunile pieselor, forța de ștanțare.

Alegerea modelului de echipament și a tipului de scule depinde de volumul de producție. La alegerea unui model de presă, pe lângă forță și putere, se iau în considerare și alți factori care, în anumite condiții, pot fi decisivi, cum ar fi dimensiunea cursei, numărul de curse pe minut la o presă cu manivelă sau viteza de deplasare a cursorului la o presă hidraulică, înălțimea de închidere, dimensiunile cursorului și ale mesei de presă, dimensiunea găurii din masa de presă a mașinilor etc.

Pentru a defini mai precis dimensiunea sau modelul presei, forțele sau parametrii nominali sunt stipulați în specificațiile tehnice.

Utilizarea echipamentelor selectate în mod competent asigură o producție de înaltă calitate a pieselor. Acesta joacă unul dintre rolurile cheie în activitatea întreprinderilor de prelucrare a metalelor. Deținerea unui utilaj CNC modern optimizează procesul de producție, reducând influența factorului uman asupra calității produselor, precum și timpul necesar pentru fabricarea pieselor. Activitatea Centrului modern de prelucrare a metalelor Metalcut Pro se bazează pe utilizarea de echipamente de calitate, materiale certificate și controlul proceselor în fiecare etapă a fabricării produselor. Compania implementează o abordare cuprinzătoare pentru rezolvarea problemelor în fabricarea produselor metalice. Specialiștii companiei efectuează întreaga gamă de servicii, de la elaborarea documentației de proiect până la emiterea unui produs complet finit