К числу важнейших характеристик формоизменения относятся схема главных деформаций и симметрия течения металла. В производстве заготовок и деталей холодной объёмной штамповкой наибольшее распространение имеют процессы с осевой симметрией течения металла. Более простые схемы формоизменения, например плоская деформация (главные деформации ех = е3; &2 =0), характерная для ряда операций листовой штамповки (осадка широкой полосы, выдавливание через клиновую щель и т. п., а также более сложные объемные, широко применяемые в горячей штамповке), при холодной объемной штамповке используют весьма ограниченно.
Наиболее полную характеристику формоизменяющих операций холодной объемной штамповки дает их классификация по кинематике относительного движения металла и инструмента. Все формоизменяющие операции по кинематике относительного движения металла и инструмента делят на простые и комбинированные. Простые операции — это операции, в которых перемещение металла однозначно задано кинематикой движения инструмента, т. е. металл имеет возможность двигаться относительно инструмента только в одном направлении.
При комбинированных операциях металл имеет два или несколько возможных направлений движения. Комбинированные операции могут быть последовательные и совмещенные. При последовательных операциях в общем случае на первом этапе реализуется одно число движений, а затем другое. Наиболее простой и частный случай, когда на первом этапе реализуется движение в одном направлении, а затем на следующем — движение в этом направлении прекращается и металл движется в другом направлении, т. е. процесс состоит из нескольких простых операций, осуществляемых последовательно по времени. На каждом этапе расчет силовых, энергетических, деформационных и других параметров процесса осуществляют как для данной простой операции. Совмещенная операция — частный случай комбинированной, при которой движение металла в двух или нескольких направлениях осуществляется одновременно. Величина перемещения металла в каждом из направлений строго не регламентирована перемещением деформирующего инструмента (пуансона). Формирование очагов деформации при совмещенных и простых операциях, обеспечивающих ту же геометрическую форму, при последовательном применении, может быть различным. Для совмещенной операции определение силовых, энергетических, деформационных параметров и другие технологические расчеты следует проводить с учетом конкретных условий формоизменения. Общее преимущество всех комбинированных операций — уменьшение числа штамповочных операций, а соответственно сокращение технологического цикла, уменьшение номенклатуры штамповой оснастки, и, как правило, увеличение точности размеров получаемых изделий.
Все простые формоизменяющие операции целесообразно в некоторых случаях дополнительно делить на открытые и закрытые. Открытые операции иногда называют свободными. При открытой операции перемещение металла в радиальном направлении (перпендикулярном движению деформирующего инструмента) не ограничено боковыми стенками инструмента. Форма изделия в плане, т. е. в направлении движения рабочего инструмента, не задана инструментом, определяется анизотропией металла, анизотропией трения, правильностью геометрической формы заготовки, а в общем случае — правилом наименьшего сопротивления. При закрытой операции перемещение металла в радиальном направлении ограничено боковыми стенками инструмента. Обычно процесс состоит из двух этапов: открытого, который постепенно переходит в закрытый. Принятое название закрытая операция — условно, поскольку контакт с боковыми стенками по мере движения инструмента увеличивается, но не может достигнуть полного по всей площади, так как в этом случае наступит всестороннее сжатие, т. е. О > стх = а2 = а3, при котором Т = 0, процесс пластической деформации прекратится, а необходимое усилие (удельное и технологическое) теоретически достигнет бесконечности. В реальных условиях по мере движения инструмента происходит практически мгновенно нарастание упругой деформации инструмента и силовых деталей машины-орудия (пресса), упругая деформация переходит в пластическую, а пластическая в разрушение наиболее слабого звена инструмента или машины. Таким образом, как правило, следует реализовать полузакрытые операции, которые должны на некотором этапе по мере приближения к закрытой операции прекращаться, что достигается наладкой технологического узла машины. Если наладка технологического узла машины не обеспечивает необходимой точности, то в конструкции инструмента предусматривают предохранитель (компенсатор) — полость, в которую металл выдавливается при превышении заданного значения усилия (/?, р, Р).
При технологических расчетах |и анализе процессов холодной объемной штамповки сопротивление деформированию характеризуют как абсолютной ру так относительной р величиной удельного усилия. Относительное удельное усилие в данный момент штамповки, где pt и Si — удельное усилие и напряжение текучести материала в тот же момент штамповки. Значение St определяют по кривым упрочнения для суммарной деформации, накопленной в металле к данному моменту штамповки. Осадка и высадка. Рассмотрим наиболее распространенные простые формоизменяющие операции холодной объемной штамповки с осевой симметрией, на схемах которых показаны основные этапы формоизменения заготовки. Примерные контуры очага пластического течения на данном этапе формоизменения ограничены пунктиром. Стрелкой показаны направления действия технологического усилия. Конкретные направления движения инструмента не показаны, поскольку не имеет принципиального значения, движется ли деформирующий инструмент навстречу заготовке или наоборот. Существенна только показанная на схемах кинематика относительного движения металла и инструмента.
