Проектирование и расчет технологических процессов холодной объемной штамповки

Основные этапы формоизменения
 Процесс формоизменения заготовки при штамповке как на прессах, так и на автоматах, в общем случае состоит из четырех этапов: 1) калибровка; 2) фасонирование исходной заготовки; 3) основные штамповочные операции; 4) калибровка после штамповки. Некоторые из этих этапов, кроме третьего, могут отсутствовать. Например, на однопозиционных холодновысадочных автоматах, где штампуются крепежные и другие ступенчатые сплошные детали относительно простой формы (заклепки, болты и др.), операция калибровки и другие формоизменяющие операции, кроме одной штамповочной, отсутствуют. Калибровка и фасонирование заготовки. Калибровку заготовки, как правило, необходимо применять перед выдавливанием полости. Перед высадкой, редуцированием и иногда перед прямым выдавливанием сплошного стержня калибровку не проводят. Примерные схемы калибровки приведены на рис. 2.26. На рис. 2.26, а показано формоизменение, при котором достигают размеров периметра сечения заготовки, близких к размерам периметра инструмента. Одновременно устраняются несоответствие поперечных размеров и допусков на них исходного проката по действующему стандарту, и заготовки для первого перехода (эллипсность сечения, продольная кривизна и отклонения от параллельности торцов). На рис. 2.26, б показана калибровка поперечного сечения с деформацией е = 0,03—0,05, которая не увеличивает наибольшего усилия при штамповке, но создает более плавное нагружение пуансона, образующего полость, сокращает неоднородность деформации и разностенность при выдавливании, повышает устойчивость процесса пластического деформирования при редуцировании. Там же показано образование фаски на одном из торцов, что необходимо для механизации подачи заготовки в штамп. Кроме того, если заготовка не имеет фасок на торцах, то при штамповке образуются заусенцы, а при толщине дна менее 1—1,5 толщины стенки полости (т. е. примерно 5 мм и менее) фаска самопроизвольно образуется путем скола. Сколовшийся металл и заусенцы, загрязняя полости штампа, ухудшают качество продукции и вызывают преждевременный выход из строя инструмента.
На рис. 2.26, в показано образование наметки, на рис. 2.26, г — кернение торцов заготовки под пуансон для выдавливания полости. Наличие неглубокой полости, соответствующей по форме и размерам рабочей части пуансона, сокращает эксцентричность установки пуансона в начальный момент выдавливания полости. Уменьшение эксцентричности прямо пропорционально отношению длин незакрепленных частей пуансонов для выдавливания и калибровки (при прочих равных условиях). Наличие наметки сокращает разностенность выдавленной полости и уменьшает нагрузку на пуансон от поперечного изгиба. Полость наметки может быть заполнена смазочным материалом необходимой вязкости, при которой обеспечивается гидродинамическое трение при выдавливании полости. При калибровке редуцированием с уменьшением диаметра на 0,3 мм и более улучшается качество поверхности заготовки.
При фасонировании получают форму заготовки, которая способствует течению металла во все элементы полости штампа при наименьших нагрузках на инструмент, минимальной суммарной деформации как локальной, так и по всему объему тела. Фасонирование заготовки должно обеспечить на штамповочных операциях возможно более равномерную деформацию, исключить возможность потери устойчивости пластического деформирования, локализации деформации, следствием которой может быть разрушение. Форма полученной заготовки должна способствовать удержанию смазочного материала, а при операциях, связанных со значительным скольжением контактных поверхностей (прямое выдавливание, редуцирование и др.), захвату смазочного материала. Выбор формы исходной заготовки должен исключить возможность разрыва слоя покрытия носителя смазочного материала при штамповке.
 При выборе формы и размеров заготовки, поступающей на основные штамповочные позиции, необходимо исходить из того, что процесс формоизменения при заполнении полости штампа — результат движения инструмента. Создание напряженного состояния без предоставления возможности рабочим частям инструмента значительного перемещения в процессе деформации не может обеспечить заполнения сложного элемента полости штампа. Для снижения удельных и технологических усилий, накопленной деформации и ее неравномерности по объему тела при оформлении сложных элементов конструкции поковки необходимо иметь: а) два или несколько направлений течения металла; б) определенный запас объема металла («аккумулятор»), который при перемещении под воздействием движущегося рабочего инструмента частично или полностью пойдет на образование заданного элемента конструкции поковки.