Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Вытяжной штамп — специализированный инструмент для операции глубокой вытяжки, превращающий плоскую листовую заготовку в полую деталь: стакан, корпус, крышку или панель. Конструкция штампа определяет точность геометрии, качество поверхности и ресурс инструмента в серийном и массовом производстве.
Вытяжной штамп реализует процесс пластического формообразования, при котором материал заготовки принудительно перетекает из фланцевой зоны в стенки формуемой детали. В отличие от разделительных операций металл не разрушается, а деформируется — утончаясь и вытягиваясь по высоте. Предельная глубина, достижимая за один переход, определяется пластичностью материала и соотношением его толщины к диаметру заготовки.
Область применения охватывает производство корпусов электронной аппаратуры, посуды, автомобильных панелей, корпусов аккумуляторов, медицинских изделий, а также элементов трубопроводной арматуры. Операцию выполняют на кривошипных прессах простого и двойного действия, а также на гидравлических прессах.
Любой вытяжной штамп включает рабочие детали, непосредственно формирующие изделие, и конструктивные узлы, обеспечивающие точность взаимного положения элементов. К конструктивным относят верхнюю и нижнюю плиты, хвостовик, направляющие колонки с втулками, пуансонодержатель и матрицедержатель.
Пуансон — рабочий элемент, внедряющийся в матрицу и формирующий внутреннюю поверхность детали. Торцевое скругление пуансона для промежуточных переходов принимается равным радиусу скругления матрицы. На финишном переходе радиус пуансона берётся равным внутреннему радиусу готовой детали, но не менее (2–3) × S для материала толщиной до 6 мм.
Материал пуансона — инструментальные стали У8А, Х12МФ, 9ХС по ГОСТ 5950-2000 с закалкой до твёрдости 58–62 HRC. Для деталей со значительной высотой вытяжки в осевой части пуансона предусматривают вентиляционный канал диаметром 3–6 мм для предотвращения вакуумного удержания детали при подъёме ползуна.
Матрица формирует наружную поверхность детали. Ключевой параметр — радиус рабочего скругления Rм. Его значение устанавливают в зависимости от материала, толщины листа и номера перехода:
Для стали при толщине листа S менее 3 мм: Rм = (6–10) × S
Для меди, латуни, алюминия при S менее 3 мм: Rм = (5–8) × S
Для первого перехода и тонкого листа принимают значение ближе к верхнему пределу; для последующих переходов и более толстого материала — ближе к нижнему. При толщине листа от 3 до 6 мм диапазоны снижаются: для стали Rм = (4–6) × S.
При заниженном радиусе резко возрастают напряжения изгиба — поверхность детали надрывается или царапается. При завышенном радиусе фланец не удерживается прижимом и образуются складки. После рабочего радиуса матрица имеет цилиндрический калибрующий поясок длиной 3–5 мм, за которым выполняется обратный конус для облегчения съёма детали. Заходная кромка матрицы оформляется в виде фаски с углом 10–15° для плавного захода кромки фланца. Твёрдость рабочей поверхности матрицы — 60–64 HRC.
Прижим удерживает фланец заготовки между собой и торцом матрицы, препятствуя образованию складок при перетекании металла. Усилие прижима Q рассчитывают по формуле:
Q = Fпр × q, где Fпр — площадь контакта прижима с фланцем (м2), q — удельное давление прижима (МПа).
Справочные значения удельного давления прижима q (по данным технической литературы по холодной штамповке):
Алюминий, сплавы АМц и АМг: 0,78–1,13 МПа Дюралюминий: 1,18–1,76 МПа Мягкая сталь (S более 0,5 мм): 2,45–2,94 МПа Мягкая сталь (S менее 0,5 мм): 1,96–2,45 МПа Нержавеющая сталь аустенитного класса: 3,0–5,0 МПа Латунь, медь: 1,47–1,98 МПа
Выбор типа прижима определяется серийностью производства, требуемым постоянством усилия по ходу пуансона и конструкцией используемого пресса.
Буферный прижим — наиболее распространённое решение в серийном производстве. Усилие создаётся подпрессовым буфером (газовым или тарельчатыми пружинами), встроенным в стол пресса. При движении ползуна вниз буфер сжимается, обеспечивая практически постоянное прижимное усилие на протяжении всего рабочего хода. Конструкция допускает регулировку усилия прижима без разборки штампа, что особенно важно при освоении нового изделия.
Пневматический прижим применяется на прессах двойного действия, где внешний ползун приводится от пневмосистемы. Давление воздуха поддерживается стабильным регулятором, что обеспечивает постоянное усилие прижима с отклонением не более 3–5% от заданного значения. Этот тип эффективен при вытяжке тонкостенных деталей (S менее 0,5 мм), где пружины не обеспечивают достаточной точности удельного давления.
Гидравлический прижим позволяет задавать переменный закон изменения усилия в зависимости от положения пуансона, что важно при вытяжке деталей сложной формы из анизотропных материалов с переменной пластичностью по направлениям прокатки.
Глубокая вытяжка, как правило, требует нескольких переходов. Необходимое их число определяется через коэффициент вытяжки m — отношение диаметра детали после данного перехода к диаметру заготовки (на первом переходе) или к диаметру до перехода (на последующих):
Первый переход: m1 = d1 / D, где d1 — диаметр пуансона после первого перехода, D — диаметр исходной заготовки. Последующие переходы: mn = dn / dn-1
Чем меньше значение m, тем более глубокую вытяжку реализует данный переход. Для материалов толщиной менее 1,5 мм принимают значения ближе к верхнему пределу, для материалов толще 1,5 мм — к нижнему.
Если требуемое суммарное уменьшение диаметра не достигается при соблюдении предельного m, назначают промежуточный рекристаллизационный отжиг для снятия наклёпа. Для малоуглеродистых сталей рекомендуемая температура отжига составляет 600–680 °C.
Односторонний рабочий зазор Z при вытяжке без утонения стенки определяется по формуле:
Z = Smax + C × S где Smax — максимальная толщина листа с учётом допуска на прокат, S — номинальная толщина, C — коэффициент: 0,3 для первого перехода и 0,1 для второго и последующих.
В практических расчётах это соответствует: первый переход — Z ≈ (1,2–1,4) × S; второй и последующие — Z ≈ (1,1–1,2) × S.
Зазор, равный номинальной толщине листа (Z = S), применяется только при вытяжке с преднамеренным утонением стенки и требует значительно большего усилия пресса.
Применение технологической смазки снижает контактное трение между фланцем заготовки и торцом матрицы, уменьшает износ инструмента и предотвращает налипание металла. Смазку наносят только на поверхность заготовки, контактирующую с матрицей. Нанесение смазки на пуансон нежелательно: трение между пуансоном и дном заготовки удерживает опасное сечение у торца пуансона от разрыва.
Вытяжной штамп с правильно подобранными радиусами матрицы, типом прижима и рассчитанным числом переходов обеспечивает стабильное формообразование без разрывов и складок. Ключевые параметры: радиус матрицы Rм = (6–10)S для стали тонкого листа; расчётный зазор Z = Smax + C × S; удельное давление прижима от 0,78 МПа для мягкого алюминия до 5,0 МПа для нержавеющих сталей. Правильный выбор технологической смазки и нанесение её только на фланец заготовки дополнительно продлевают ресурс инструмента и снижают процент брака по поверхностным дефектам.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.