Процессы холодной штамповки с локальным деформированием

Все процессы штамповки с локальным деформированием характеризуются двумя основными признаками: деформирующий инструмент в данный момент времени действует на поверхность давления, значительно меньшую (в десятки и сотни раз), чем при обычных процессах штамповки; соответственно принудительно при выборе конструкции инструмента и кинематики его движения относительно заготовки уменьшают очаг деформации;
очаг деформации непрерывно перемещается, охватывая за период деформации заданный объем заготовки, обеспечивая по? лучение изделия необходимой формы и размеров. При любом процессе обработки давлением технологическое усилие Р = pFa. Поскольку площадь давления по сравнению с обычными процессами уменьшается, то уменьшаются и реактивные силы трения, уменьшается и значение р^. Таким образом, уменьшаются величины P и р, а соответственно значительно улучшаются условия работы инструмента, повышается его стойкость, резко снижаются затраты на инструмент. Применение процессов с локальным деформированием позволяет, как правило, отказаться от применения дорогостоящего мощного прессового оборудования и в то же время — изготовлять сложные, особенно полые изделия, которые при штамповке на прессах получить практически невозможно.
К числу особенностей процесса относятся: малые сроки и небольшие затраты на подготовку производства; универсальность оборудования и инструмента; гибкость технологического процесса; возможность эффективного применения при различной серийности производства и большой номенклатуре деталей. Процессы штамповки с локальным деформированием весьма разнообразны по технологии, инструменту и оборудованию. Их конкретный выбор зависит от постановки задачи (форма и размеры детали, материал, требования к качеству, объем выпуска и т. д.). К числу наиболее перспективных процессов холодной деформации с локальным деформированием относятся ротационная вытяжка, торцовая раскатка и сферодвижная штамповка. К процессам с локальным деформированием относится также накатка резьб и профилей, шлицев и других продольных канавок. Ротационная вытяжка. Ротационная вытяжка — процесс последовательного изменения формы и размеров плоских или полых вращающихся заготовок приложением локализованного деформирующего усилия. Локализованное деформирующее усилие передается на заготовку с помощью рабочего инструмента, перемещающегося по заданной траектории, с целью получения изделия (оболочки) в соответствии с заданными требованиями (размеры и их точность, шероховатость поверхности, механические свойства). Ротационная вытяжка, так же как и обычная может проводиться без преднамеренного или с заданным утонением стенок. Ротационная вытяжка оболочек без утонения стенок делится на однопереходную и много переходную. При однопереходной .вытяжке получают из плоской круглой заготовки полое изделие (оболочку), либо предварительно полученное полое тело увеличивают по длине, используя простые траектории движения инструмента, аналогичные форме образующей готовой оболочки. При много переходной вытяжке используют сложные траектории движения инструмента, поэтапно приближающиеся к форме образующей готовой оболочки. При одно переходной вытяжке очаг деформации в процессе формоизменения заготовки перемещается по траектории идентичной форме образующей вытягиваемой оболочки. На рис. 2.63 показаны схемы однопереходной вытяжки цилиндрических деталей, где 1 — исходная заготовка; 2 — оправка; 3 — прижим заготовки к оправке (с силой Q); 4 — ролик.
Однопереходную ротационную вытяжку без преднамеренного утонения стенок осуществляют при условии, если зазор Д между давильным инструментом (роликом) и оправкой несколько больше толщины заготовки t, т. е. где k — коэффициент, учитывающий увеличение толщины изделия вследствие возникновения тангенциальных сжимающих напряжений (аналогично обычной вытяжке на прессах); k = 1,1-4-1,2; бх — допуск на толщину исходной заготовки.
 Тангенциальные сжимающие напряжения увеличиваются с увеличением глубины изделия (т. е. диаметра фланца исходной заготовки). При превышении допустимых напряжений происходит продольный изгиб фланца, вследствие которого образуются складки (гофры). Складки практически не образуются при штамповке из толстого листа заготовок небольшой глубины. Для предупреждения образования складок устанавливают прижимы (складкодержатели), как показано на рис. 2.64, с помощью роликов с прямолинейной (а), криволинейной рабочей поверхностью (б) и роликом, установленным под углом (в). По схемам, показанным на рис. 2.64, а и б, необходимо создавать усилие прижима Рдр, значение которого должно автоматически регулироваться по мере вытяжки. Это позволяет увеличить коэффициент вытяжки за один переход по сравнению со схемой, показанной на рис. 2.64, в, где задается некоторый зазор. Установка прижима усложняет процесс. Кроме того, прижим может создавать при недостаточно эффективном смазывании дополнительное сопротивление, что приводит к увеличению растягивающих напряжений, действующих в зоне очага деформаций, и соответственно повышает вероятность утонения и даже обрыва стенки. Поэтому в мелкосерийном производстве целесообразнее процесс делить на несколько переходов (см. рис. 2.63), исключив прижимы.
 Исследования показали, что изменение частоты вращения оправки в широких пределах (100—1200 об/мик) существенно не влияет на значение технологического усилия (и его составляющих), а соответственно и на величину вытяжки. Устойчивость против складкообразования с повышением частоты вращения несколько увеличивается. Наиболее оптимальный интервал, в котором минимальны вибрации системы станок—приспособление— инструмент—деталь (СПИД) и системы оправка—заготовка— ролик. Обычно наиболее ограничивающий фактор—допустимая частота вращения ролика, превышение которой приводит к его вибрации, сокращению срока службы узла его крепления. Подача за один оборот заготовки обычно берется (0,25—0,50) t0 при радиусе ролика R = (6-r8) t0. Для того чтобы обеспечить наиболее оптимальный режим вытяжки, необходимо: задавать необходимый зазор между роликом и оправкой; шлифовать рабочие поверхности роликов (шероховатость Ra =§ = 0,16 мкм), а предна-^ значенные для тяжелых работ полировать (шероховатость Ra=(0,1-70,04) мкм;
задавать необходимые радиусы переходов оправки и профилей рабочих частей роликов; строгое соответствие траектории перемещения ролика геометрическим особенностям процесса;
применять смазочный материал, обеспечивающий стабильно низкий коэффициент трения и хорошо удерживающийся на поверхности; наиболее эффективно заготовки предварительно очищать от окалины и загрязнений и покрывать носителем смазочного материала (фосфатировать и т. д.). Однопереходной вытяжкой без утонения могут быть получены цилиндрические детали с фланцем, ступенчатой, конической, куполообразной и других сложных форм. Пример схемы получения куполообразной детали показан на рис. 2.65.