Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Заготовка для штамповки — это исходный элемент из металла или другого деформируемого материала, который в процессе обработки давлением приобретает заданную форму детали. От правильного выбора типа заготовки и способа её раскроя напрямую зависят точность готового изделия, расход металла и производительность штамповочного передела.
В теории обработки металлов давлением (ОМД) под заготовкой понимают тело из деформируемого материала, которому предстоит придать требуемую геометрию при помощи штампа и пресса. Заготовка характеризуется тремя параметрами: формой, размерами и состоянием материала (отожжённый, нагартованный, термообработанный).
Правильно подготовленная заготовка обеспечивает заполнение рабочей полости штампа без дефектов — трещин, складок и утяжин. Несоответствие размеров исходного элемента расчётным значениям приводит к браку или к повышенному износу инструмента.
Ключевой принцип: объём заготовки должен быть равен объёму готовой детали с учётом технологических припусков на облой, угар при нагреве (в горячей штамповке) и механическую обработку.
Штамповочные заготовки делят на две большие группы — для листовой и для объёмной штамповки. Внутри каждой группы выделяют несколько разновидностей в зависимости от формы исходного проката.
Листовая заготовка — это плоский элемент из холоднокатаного или горячекатаного листа. Холодная листовая штамповка применяется при толщинах материала, как правило, до 6–8 мм; при толщинах свыше 8–10 мм переходят к горячей листовой штамповке. Заготовки получают вырубкой на прессах, резкой на гильотинных ножницах или лазерной раскройкой. Основная область применения — кузовные детали в автомобилестроении, корпуса приборов, детали бытовой техники.
Ключевой признак листовой штамповки: толщина материала значительно меньше размеров детали в плане, что позволяет применять методы гибки, вытяжки, вырубки и пробивки в холодном состоянии.
Полоса — это прокат прямоугольного сечения. Согласно ГОСТ 103-2006 («Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент»), ширина составляет от 10 до 200 мм, толщина — от 4 до 80 мм. Полосы нарезают из листа или поставляют мерными длинами. Полосовая заготовка удобна для серийного производства: её подают в штамп шаговой подачей с постоянным шагом.
Точность ширины полосы определяет стабильность перемычек между вырубаемыми деталями. Отклонение ширины за пределы допуска по ГОСТ приводит к смещению контура вырубки и увеличению отходов.
Лента отличается от полосы тем, что поставляется в рулонах (бобинах), что позволяет применять автоматическую рулонную подачу. По ГОСТ 503-81 («Лента холоднокатаная из низкоуглеродистой стали. Технические условия»): ширина — от 4 до 500 мм, толщина — от 0,05 до 4,0 мм. Ленточные заготовки применяются в высокопроизводительных автоматических линиях при штамповке мелких и средних деталей: контактов, пружин, шайб, кронштейнов.
Рулонная лента сокращает долю вспомогательного времени цикла. Скорость подачи на высокоскоростных прессах-автоматах достигает 600–1200 ходов в минуту.
Для объёмной штамповки применяют прутки, а также катаные заготовки круглого, квадратного или шестигранного сечения. Их нарезают на мерные длины пилами, пресс-ножницами или абразивным кругом. Длина мерной заготовки рассчитывается из условия равенства объёмов исходного тела и готовой поковки с учётом угара и объёма облоя. Угар в камерных нагревательных печах на газовом или мазутном топливе составляет 1,5–2,5 % от исходной массы; в электрических камерных печах — 0,5–1,0 %.
Раскрой — это схема расположения контуров вырубаемых деталей на листе, полосе или ленте, обеспечивающая наиболее полное использование материала. Схема раскроя определяет количество деталей из одного листа и величину технологических отходов.
При продольном раскрое длинная сторона детали ориентирована вдоль направления подачи полосы или ленты. Такая схема применяется для деталей с удлинённой формой. Шаг подачи t равен длинному размеру детали плюс ширина торцевой перемычки.
Продольный раскрой проще в наладке и обеспечивает стабильную ориентацию волокон металла относительно контура детали, что важно при последующей гибке или вытяжке.
При поперечном раскрое длинная сторона детали ориентирована поперёк направления подачи. Этот вариант выгоден для деталей с соотношением сторон, близким к единице, когда поперечный размер не превышает ширину полосы.
Наклонный раскрой предполагает расположение контура детали под углом к оси полосы. Его применяют для деталей несимметричной или Г-образной формы: наклонное расположение позволяет уменьшить ширину полосы и сократить расход материала на 5–15 % по сравнению с прямым раскроем.
Недостаток наклонного раскроя — усложнённая конструкция штампа: угловое расположение пуансона или наклонный упор-фиксатор. Оптимальный угол наклона подбирают графически или расчётным перебором вариантов.
При многорядном раскрое детали располагаются в несколько рядов по ширине полосы. Это повышает КИМ: при переходе от однорядного к двухрядному шахматному раскрою круглых деталей экономия металла составляет до 20–25 %. Многорядный раскрой применяется преимущественно в автоматических прогрессивных штампах.
Для деталей, получаемых гибкой, определяют развёртку — эквивалентный плоский контур, длина которого равна длине нейтрального слоя готовой детали. Нейтральный слой — слой в зоне изгиба, не испытывающий ни растяжения, ни сжатия при пластическом деформировании.
Формула длины развёртки при гибке (по нейтральному слою):
L = Σlпр + Σ(α × ρ)
где lпр — суммарная длина прямых участков, мм; α — угол гибки в радианах; ρ — радиус нейтрального слоя, мм.
Радиус нейтрального слоя: ρ = r + x × s, где r — внутренний радиус гиба, мм; s — толщина материала, мм; x — коэффициент положения нейтрального слоя.
Значения коэффициента x по Романовскому В.П. («Справочник по холодной штамповке», 6-е изд., 1979):
при r/s ≤ 0,5: x = 0,32–0,38 | при r/s от 1 до 5: x = 0,42–0,50 | при r/s ≥ 5: x = 0,50
Диаметр плоской (дисковой) заготовки для вытяжки осесимметричной детали определяется из условия равенства площадей: суммируют площади всех элементарных поверхностей готовой детали и вычисляют диаметр равновеликого круга. К расчётному значению добавляют припуск на обрезку неровного края: 2–10 % от высоты детали в зависимости от числа переходов вытяжки (меньшие значения — при однопереходной, большие — при многопереходной).
Ширину полосы B определяют по формуле: B = D + 2a + Δ, где D — максимальный поперечный размер детали, мм; a — ширина боковой перемычки, мм; Δ — допуск на ширину полосы по ГОСТ.
При толщине материала s = 1–2 мм боковая перемычка a принимается равной 1,5–2,0 мм. Ширину перемычки между деталями в одном ряду принимают не менее 0,8–1,5 толщины материала. При многорядном раскрое ширина полосы увеличивается пропорционально числу рядов с добавлением межрядных перемычек.
Шаг подачи t = D + b, где D — размер детали вдоль направления подачи, мм; b — ширина перемычки между деталями вдоль полосы, мм. Стабильность шага обеспечивают упоры, ловители или сервоприводы подачи.
КИМ (коэффициент использования металла) — безразмерная величина, показывающая долю металла, вошедшего в готовые детали, от общей массы исходного материала. КИМ является ключевым показателем эффективности раскроя и технологии в целом.
Формула расчёта КИМ:
КИМ = (n × Fд) / Fл
где n — число деталей из одного листа (или расчётного участка полосы); Fд — площадь одной детали, мм²; Fл — площадь листа или расчётного участка полосы, мм².
Ориентировочные значения КИМ в зависимости от типа раскроя:
Повышение КИМ достигается переходом на многорядный или встречный раскрой, применением комбинированного расположения деталей, а также конструктивными изменениями формы детали — переносом отверстий, корректировкой радиусов углов.
Выбор вида заготовки определяется серийностью производства, толщиной и маркой материала, а также наличием соответствующего оборудования в цехе.
При проектировании раскроя технолог обязан выбрать схему, обеспечивающую КИМ не ниже норматива предприятия или отраслевого стандарта. Для кузовных деталей автомобилей из холоднокатаного стального листа ориентировочный нижний норматив КИМ составляет 70–75 %.
Заготовка для штамповки — фундаментальный элемент всего технологического процесса ОМД. Правильный выбор её вида (лист, полоса, лента, объёмная мерная заготовка), грамотная схема раскроя и точный расчёт развёртки позволяют обеспечить требуемое качество детали при минимальном расходе металла.
Контроль КИМ на этапе проектирования раскроя — обязательная задача технолога. Переход от однорядного к многорядному или малоотходному раскрою обеспечивает реальную экономию материала от 10 до 25 %, что существенно при крупносерийном выпуске деталей.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.