Детали кузова для вторичного рынка

На первый взгляд, кузовные детали может выпускать любой механический завод, имеющий прессовое производство. Но такое впечатление обманчиво. Кому из производителей можно доверять ?

«Кузовщина» – дама капризная

Да, капризная. И мастера кузовного ремонта знают это лучше других. Жестянщик не всякое крыло возьмется ставить, а если и возьмется, предупредит: изделие не «родное», вот тут зазор будет увеличенным.

Или, положим, у этого капота «родовая травма», он деформированный. К правому брызговику прилегает нормально, а у левого образует горб. А на двери, которую вы привезли, пятна ржавчины и щелевая коррозия в отбортовках. Почему? А потому, что металл просто «черный», не защищенный фосфатированием и грунтованием. Полежала деталь под открытым небом и «зацвела».

Ладно, скрепя сердце соглашается мастер, поставлю вашу деталь, покрашу, но претензий не принимаю. Адресуйте их тому, кто эту «жестянку» выпускает.

Что делать владельцу битой «Лады»? Искать кузовные детали, выпущенные АВТОВАЗом? Вовсе необязательно, и мы постараемся это доказать в следующих разделах статьи.

Альтернатива «оригиналу»

Координатно-измерительное оборудование

Обратим взор на производителя, чья продукция не уступает тольяттинской. Это ПО «Начало» из Набережных Челнов. Вот уже более двух десятилетий эта компания снабжает наши автомобили тормозными колодками, дисками сцепления, шаровыми опорами, рычагами подвески и другими автокомпонентами.

Есть в ассортименте предприятия и кузовные детали. Впрочем, есть – это слабо сказано. По данной продукции ПО «Начало» безусловный лидер вторичного рынка. Судите сами: ежегодно предприятие выпускает около миллиона кузовных деталей, охватывая большинство марок и моделей российских автомобилей и рестайлинговых модификаций.

Ассортимент насчитывает более 100 наименований – это двери, капоты, крылья, панели крыши, разнообразные защиты картера, рамки радиатора, балки и другие изделия и комплектующие (например, усилители капота).

Внушительно. Впрочем, широтой да размахом нашего читателя не удивишь. Он человек прагматичный, а потому сразу поинтересуется: а как там с качеством? Чтобы ответить на этот вопрос, определимся со слагаемыми этого самого качества. Применительно к деталям кузова они таковы: – высококачественная листовая сталь с «правильной» микроструктурой; – точная штамповая оснастка, мощные прессы и неукоснительное соблюдение технологических требований; – контроль качества изделий, гибкая обратная связь с производством.

А теперь пройдем по означенным пунктам.

Металл

Сталь, применяемая в листовой штамповке, должна быть достаточно пластичной, чтобы «течь» в штампе и не рваться даже при глубокой вытяжке. В ней недопустимы посторонние включения, выходящие за рамки ТУ, – это изначальное условие коррозионной стойкости будущей детали. Ведь примеси порождают гальванические пары, а коррозии это на руку.

Требуемым условиям полностью отвечает холоднокатаный листовой прокат из низкоуглеродистой качественной стали по ГОСТ 9045-93. Именно такая сталь поставляется для производства кузовов на автозаводы. Она же поступает в цеха ПО «Начало». Это – первая причина, по которой кузовные детали, выпускаемые под торговой маркой «Начало», полностью соответствуют оригинальным запасным частям производителя автомобилей. Первая, но не единственная.

Усилитель капота

Штамповая оснастка

Штамп – точнейший инструмент. То, что он призван обеспечивать размеры и геометрию изделия, понятно. Но это еще не все. Важно, чтобы по окончании штамповки в детали не возникали паразитные остаточные напряжения. Тогда крыло, встав на кузов, не пойдет винтом, а капот не станет «горбить». Как учесть эти тонкости?

Начнем с того, что кузовные детали марки «Начало» производятся по оригинальным ТУ и чертежам. Для большей части ассортимента предприятие изготавливает штампы самостоятельно, в собственном инструментальном цехе.

Разработка и проектирование штампов ведется с помощью систем автоматизированного проектирования – САПР.

Впрочем, сегодня в ходу англоязычная аббревиатура CAD – Computer Aided Design. Но сути это не меняет.

Для обеспечения идеальной «стыковки» детали с заводским кузовом (да простят меня читатели за «космические» термины) применяется математическое моделирование рабочих поверхностей штамповой оснастки.

И вот цифровая модель штампа в памяти компьютера. Наступает этап ее «материализации». Это поручается высокоточному фрезерному станку с ЧПУ (по-английски – Computer Numeric Control, сокращенно CNC). В итоге точность полученного штампа – идеальная, время освоения новых изделий – минимальное, человеческий фактор практически отсутствует.

Но что важно: на стадии подготовки производства штамповал и сварочная оснастка проходит многократные проверки на соответствие 30-модели, созданной по заводскому чертежу детали.

Для контроля используется современное координатноизмерительное оборудование HERA SP 12-9-7 (Италия) и КИМ FARO Platinum 10 с лазерной сканирующей головкой (Швейцария). Так что любые отклонения формы и размеров штампа от 30-модели отслеживаются буквально «до рождения». И, понятно, своевременно устраняются.

В итоге форма и размеры штампуемых кузовных деталей в точности соответствуют оригинальным изделиям. Так что со штамповой оснасткой в ПО «Начало» полный порядок.

Прессы и технологии

Для штамповки кузовных деталей на заводе ПО «Начало» используются немецкие и отечественные кривошипные прессы усилием от 400 до 1000 тс, установленные в три линии. Во главе каждой – прессы двойного действия усилием 500 и 1000 тс, позволяющие получать сложные детали, в том числе требующие операции глубокой вытяжки. Подобную «тяжелую артиллерию» может себе позволить далеко не каждое предприятие.

Сама схема кривошипно-шатунного механизма позволяет получать выгодные кинематические характеристики ползуна, в частности – скорость инструмента, называемую еще скоростью деформирования. А она тесно связана с другой характеристикой – скоростью деформации самого материала изделия, чрезвычайно важной для правильного «течения» металла.

Кинематика, точная настройка оборудования плюс прецизионный штамп, о чем уже говорилось, – вот главные условия, чтобы в момент окончания штамповки деталь не имела остаточных напряжений – тогда ее точно не поведет.

Едет крыша

Скажем и о новинках – ведь ассортимент предприятия непрерывно расширяется.

Как ни странно, при авариях нередко повреждается крыша автомобиля. Да настолько, что требует замены. Идя навстречу пожеланиям рынка ремонтных услуг, ПО «Начало» в мае 2013 года освоило производство панели крыши для автомобилей «десятого» семейства (каталожный номер 2110-5701012-10).

А в этом году предприятие начало выпускать панель крыши для автомобилей 2108 (каталожный номер 2108-5701012). Е1овые изделия являются полными аналогами панелей заводского производства, что подтверждено многочисленными испытаниями.

При освоении указанных панелей возникла интереснейшая задача – обеспечение точных сопряжений с остовом заводского кузова. Flo если вы внимательно прочитали предыдущие разделы, то уже поняли – задача эта была успешно решена. Интеллект специалистов, электроника и новейшее измерительное оборудование и не такое могут.

И вот деталь изготовлена – в допуске, без паразитных напряжений. Перед отправкой потребителю ее надо оградить от внешних воздействий, прежде всего атмосферных. Для этого на предприятии имеются цеха гальванопокрытий и окраски.

Например, для защиты от коррозии деталь обезжиривают в щелочном растворе, фосфатируют, покрывают грунтовкой BMЛ и подвергают горячей сушке при температуре 180°С. Для обработки используется метод окунания, благодаря чему грунтовка ложится ровно, без подтеков, заполняя все полости, недоступные для кисти и распылителя.

Говоря о контроле, отметим, что на заводе давно действуют системы качества ISO. Это означает, что отслеживание качества изделий происходит на всех производственных этапах, вплоть до упаковки, транспортировки и анализа отзывов потребителей.

Эпилог

Надеемся, что читатели убедились в привлекательности кузовной продукции, выпускаемой героями нашего рассказа. Впрочем, если кто-то считает иначе – высказывайтесь. Только имейте в виду – факты вещь упрямая.

А мы отметим, что ПО «Начало» намерено и дальше расширять ассортимент деталей. И поскольку это предприятие все делает самостоятельно, в строгом соответствии с нормативами автозавода, и к тому же применяет новейшие технологии, можно не сомневаться: качество «началовских» изделий всегда будет идентично оригинальным «вазовским», а стоимость – существенно ниже, что по достоинству оценено рынком запчастей.

Так что мастер, упомянутый в начале нашего рассказа, ворчал на другую «жестянку». Не ту, что выпускает ПО «Начало».

Штамповка деталей из алюминия

Технология штамповки деталей из листового металла. Оборудование

Изготовление деталей с помощью штамповки занимает ведущее место в технологии обработки металлов давлением и используется в разных отраслях промышленности.

Особое значение имеет штамповка металлических изделий из листового проката. В ее основе лежит пластическое деформирование металла без его нагрева с помощью специальных штампов. Такой способ пластической деформации деталей широко применяется для изготовления деталей разных размеров и сложных форм с большой точностью, что невозможно осуществить с помощью других способов обработки.

Они используются для сборки крупногабаритных изделий машиностроительной отрасли, в автомобилестроении и судостроении, а также в приборостроительной сфере и быту, где часто требуются различные миниатюрные детали.

Технология штамповки деталей из металлических листов и ее виды

Штамповкой называют процесс придания деталям нужной формы и получение определенного документами размера путем механического воздействия на них с помощью давления. Основное направление штамповки – это производство деталей из заготовок, в качестве которых используется листовой прокат. Под действием сдавливающего усилия заготовка подвергается деформации и приобретает нужную конфигурацию.

Различают штамповку, выполненную горячим способом с нагревом заготовки и холодным способом без ее предварительного нагрева. Штамповка деталей из листового металла осуществляется без их предварительного нагрева.

Деформацию давлением с нагревом заготовки используют при изготовлении деталей из металла, не обладающего достаточной пластичностью, и в основном применяют при производстве небольших партий объемных изделий из металлического листа, имеющего толщину в пределах 5 миллиметров.

Технологический процесс горячей штамповки металла во многом совпадает с последовательностью операций холодной обработки заготовок. Отличие состоит в предварительном нагреве исходных заготовок в печах до температуры, обеспечивающей пластичность металла.

При этом учитывается степень коробления детали при остывании, а также ее утяжка при деформационной обработке, влияющая на ее размер. Чтобы исключить отклонения от требуемых размеров для деталей, полученных горячей штамповкой, делают большие допуски.

При производстве штампованных деталей из листового металла в основном используют метод холодной штамповки.

Холодная штамповка листового металла

Технология холодной деформации листового проката с помощью штампов подразумевает изменение формы и размеров изделия с сохранением их первоначальной толщины.

В качестве материала для получения штампованных изделий холодным способом используют полосы, листы или тонкую ленту в основном из низкоуглеродистых и легированных пластичных сталей, а также медных, латунных (содержащих свыше 60% меди), алюминиевых, магниевых, титановых и других пластичных сплавов. Применение для штамповки сплавов, обладающих хорошей пластичностью, связано с тем, что они легко поддаются деформационному изменению.

Для осуществления холодной штамповки листового металла используют различные операции, которые зависят от поставленной задачи достижения определенной формы заготовки. Их подразделяют на разделительные и формоизменяющие воздействия.
При разделительных деформациях материал заготовки частично отделяют по заданному контуру. Отделение осуществляется путем сдвига части металла по отношению к основной заготовке. Такими операциями являются резка, вырубка, пробивка и другие.
Рассмотрим, как осуществляются некоторые операции разделительного характера.

Резка

При проведении резки от детали отделяется определенная часть путем ее разрезания по фигурной или прямой линии. Такая разделительная операция выполняется с помощью пресса, выполненного в виде ножниц разной конструкции.

Такая операция предназначена в основном для подготовки заготовки к другим способам обработки.

Пробивка

Операцию, называемой пробивкой, используют для создания в заготовке отверстия разной формы. Часть металла при пробивке из заготовки удаляется совсем, и ее вес уменьшается.

На рисунке показана схема процесса пробивки.

Вырубка

С помощью процесса вырубки металлической детали придают готовый вид изделия, имеющего замкнутый контур.

На рисунке показана схема изготовления детали с помощью вырубки.

Формообразующие деформации включают изменение формы и размеров изделия при перемещении его отдельных областей, не приводящем к его общему разрушению. К ним относят вытяжку, гибку, рельефную формовку, скручивание, обжим и другие операции.

Рассмотрим некоторые виды операций, не приводящие к физическому разрушению формы.

Вытяжка

С помощью вытяжки из листовых плоских заготовок получают полые объемные изделия. Например, таким способом изготавливают детали, имеющие форму полусферы, цилиндра, конуса, куба и других видов. На рисунке показаны разные варианты выполнения вытяжки.

Гибка

С помощью операции гибки листовому изделию придается заданная форма его изгиба. В зависимости от вида гибки такая операция дает возможность получать изогнутые изделия разной конфигурации. Некоторые из них показаны на рисунке.

Рельефная формовка

Этот вид операции подразумевает видоизменение локальных частей изделия, его внешняя конфигурация остается без изменения. На рисунке изображена схемы некоторых операций формовки:

Возможно также применение комбинированных операций, включающих разделение и формообразование одной детали.

Технологический процесс проведения холодной штамповки состоит из этапов, которые связаны с характером деформационной операции и зависят от вида используемого штампового оборудования.

Разработка техпроцесса проводится в следующей последовательности:

• Обозначается структура основных операций, включающая их характер, количество и последовательность выполнения.
• Выполняется расчет первоначальных, промежуточных и готовых размеров детали, а также необходимых деформационных усилий для достижения нужного результата.
• Проводится документальное оформление технологического процесса.

В техпроцесс могут быть внесены дополнительные операции, с помощью которых заготовка приводится к виду, удобному для обработки. К ним относятся очистка, правка листов, нанесение смазки и другие операции.

Штамповочный пресс для металла

Все операции холодной штамповки можно осуществлять при наличии специального оборудования, главным из которых является штамповочный пресс. Его устройство может быть на основе механики, либо с использованием гидравлики.

К механическим видам относят:

• эксцентриковые прессы;
• прессы с использованием кривошипно-шатунного механизма.

Для осуществления операций пробивки, вырубки и вытяжка используется штамповочный пресс кривошипного типа.

Устройство и принцип работы пресса кривошипного типа

Любой пресс, предназначенный для штамповки изделий, включает основные узлы, к которым относится: механизм, приводящий его в действие и устройство, осуществляющее непосредственную штамповку.

Действующий механизм – это кривошипный вал, который приводится в движение с помощью электропривода. Для этого электродвигатель при вращении маховика передает вращение кривошипному механизму с помощью зубчатой передачи.

Совершая возвратно-поступательные действия, ползун кривошипа приводит в работу штамповое устройство, которое с усилием давления осуществляет пластическую деформацию.

Основные детали такого пресса выполнены из высокопрочных сталей и дополнительно укреплены с целью придания необходимой жесткости.

Устройство гидравлического пресса

Штамповочный пресс для металла гидравлического типа применяется для создания объемных форм с помощью продавливания металла.

Принцип действия такого механизма основан на давлении жидкости, помещенной в двух резервуарах, которые снабжены поршнями. Резервуары соединены трубопроводом. В результате давления в жидкости, возникающего в момент ее нагнетания в цилиндр из другого резервуара, оно передается на ползун и приводит его в движение. При перемещении ползун с большим усилием продавливает заготовку.

Изготовление штампов для холодной штамповки металла

Рабочим устройством любого прессового станка является сам штамп. Он включает две рабочие части, называемые матрицей и пуансоном. В процессе работы подвижной является только верхняя деталь штампа – пуансон, закрепленный на ползуне. Матрица расположена снизу и остается неподвижной.

Деформирование листа осуществляется во время прижимания пуансона к матрице с расположенной на ней заготовкой.

Разработке чертежей и изготовлению штампов для пресса предъявляются повышенные требования, т. к. от их точности зависит правильность формирования изделия.

Выполняются такие работы поэтапно в следующей последовательности:

• составляется эскиз штампа;
• с помощью компьютерной схемы штампа, составленной по специальной программе, проводится проверка рационального раскроя материала;
• при необходимости эскиз корректируется, и уточняются размеры штампа;
• обозначаются места расположения отверстий и их размеры, которые затем будут нанесены на поверхность штампа;
• после окончательного согласования чертежей приступают к изготовлению самого штампа.

Современные станки для штамповки изделий оснащены штампами, изготовленными с большой точностью при помощи компьютерных технологических программ.

Особенности и технология холодной штамповки деталей из листового металла

Холодная штамповка деталей из листового металла представляет собой процесс обработки при помощи специального оборудования. Такой способ металлообработки производится под высоким давлением, что дает возможность изготавливать детали любой конфигурации.

Немного истории

О холодной обработке металла было известно еще очень много столетий тому назад, но на то время она не имела такого широкомасштабного производства. В основном ее применяли для изготовления домашней утвари, различных украшений и оружия.

Но благодаря техническому прогрессу такой вид металлообработки, начиная со второй половины XIX века, встал на новый уровень. В результате совершенствования начали изготавливаться новые детали и элементы для промышленности, что, в свою очередь, способствовало стремительному развитию данной отрасли.

Уже в начале XX столетия изготовление штампов для холодной штамповки металла сыграли большую роль в таких отраслях, как автомобилестроение, авиа- и судостроение, а в 50-х годах этого же столетия их стали применять и в ракетостроении.

Изготовление различных деталей путем холодной штамповки – это процесс, что позволяет увеличить прочность изделия, уменьшая его пластичность, тем самым не давая ему возможность в последующем деформироваться под воздействием внешних факторов. В результате заготовки приобретают высокую прочность. Кроме этого, применяемая технология позволяет делать детали высокого качества и точности, при этом существенно экономя затраты на производство.

Холодная штамповка металла (ХШ) представляет собой соответствующие действия, в ходе которых из предоставленного материала изготавливаются изделия нужной формы путем высокого давления, что в результате дает возможность сделать необходимую конфигурацию.

Суть такого процесса заключается в том, что листовые заготовки помещаются на специальное оборудование, которое состоит из неподвижной и подвижной части, что в результате сближения производят деформацию.

Что касается листового металла, из которого делаются заготовки, то в промышленности применяются различные сплавы и виды стали, что без затруднений поддаются деформированию, это, к примеру, такие, как:

1. Углеродистая сталь.
2. Легированная сталь.
3. Медь.
4. Латунь (с содержанием более 60% меди).
5. Титан.
6. Алюминий.

В качестве заготовки используется прокатный лист, полосы и ленты, что имеют толщину металла от 0,2 до 4 мм и хорошо поддаются деформированию.

В зависимости от типа изготавливаемых деталей в промышленном производстве выделяют несколько видов штамповочных машин. Это такие, как:

• механический молот;
• прессы, представленные гидравлическими и кривошипными модификациями;
• кузнечно- штамповочные автоматы;
• горизонтально-ковочные машины.

Учитывая, что производство в основном ведется в больших масштабах, то практически все оборудование, автоматизированное. Также применяется и обычный пресс, который полностью контролируется оператором. Но такой вид ХШ применяется в изготовлении небольших партий и не может конкурировать с промышленными аналогами относительно скорости проводимых работ. Хотя это никоим образом не влияет на качество готового изделия.

Кроме этого, стоит отметить, что конструкции прессов можно разделить на:

1. Однокривошипные.
2. Двухкривошиные.
3. Четырехкривошмпные.
4. В случае если листовой металл имеет небольшую толщину, то применяется фрикционный пресс.
5. Что касается гидравлического штамповочного оборудования, то оно применяется для крупного производства заготовок, что изготавливаются из более толстого металлического листа.

С этого следует, что делать это в домашних условиях не целесообразно и маловероятно, поскольку потребуется для этого специальное оборудование. К тому же осуществление готового изделия на заказ будет намного выгодней, а также качество предоставляемых услуг будет намного выше.

Принцип работы

Пресс ХШ состоит из механизма, который повергает его в работу и устройство, что выполняет непосредственно сам процесс штампования.

Кривошипный пресс. Что касается работающего механизма, то это кривошипный вал, который вращается при помощи электропривода. В результате вращения маховика происходит цепочная передача вращения на кривошипный механизм.

Совершая возвратно-поступательное действие, имеющийся ползун кривошипа повергает в работу непосредственно само устройство. В ходе такого воздействия возникает соответствующее высокое давление, что позволяет осуществлять пластичную деформацию такого металла.

Гидравлический пресс. Принцип работы такого устройства заключается в том, что формирования происходит в ходе придавливания материала с помощью жидкости, что находится в специальных резервуарах, соединенные специальными трубопроводами. В ходе создания давления в одном цилиндре происходит давление на другой, что, в свою очередь, передается на ползун, приводя его в действие. В результате таких усилий продавливается заготовка.

Относительно самого штампа, то он заключает в себя две основные рабочие части, это матрица и пуансон.

Матрица располагается в нижней части оборудования и является неподвижной, а вот пуансон, его движущая часть, что в ходе деформирования прижимается к матрице, на которой располагается соответствующий материал. Таким способом осуществляется формирование на металлической поверхности.

Прогрессивные способы штамповки листового металла

В силу того, что прогресс не стоит на месте, все чаще в производство внедряются инновационные технологии, что существенно упрощают процесс холодной штамповки листового металла. Среди них можно выделить такие, как:

• Штамповка резиной. Такой вид формирования подразумевает собой применение резины в качестве матрицы или пуансона. Зачастую ее используют, когда необходимо изготовить заготовки, что имеет толщину металла не более 2-х миллиметров.
• Штамповка жидкостью. В данном случае формирование происходит за счет, создаваемого давления жидкости. Его в основном применяют для производства деталей с вытянутыми полыми элементами.
• Штамповка взрывом. Этот способ подразумевает собой применение взрывчатых веществ, что в ходе работы образовывают высокое давление, а в результате заготовка становится соответствующей формы. Используется, когда необходимо сделать более сложную форму или же штампованные изделия большого размера.
• Электрогидравлическая штамповка. Формирование происходит в результате возникновения ударной волны, когда используется заряд высокого напряжения, подведенный к жидкости.

Такие методы обработки применяются в зависимости от вида деталей и соответственно изготавливаются на предназначенных для этого машинах. Но для производства более крупных деталей из металла, имеющий большую толщину используется еще один вид формирования – горячая штамповка.

В зависимости от предназначения штамповка представлена многообразными видами операций, это:

1. Разделительные – формирование таким способом осуществляется путем отъединения одной части заготовки от другой при помощи операций в виде резки, пробивки, надрезки, просечки, вырубки и зачистки.
2. Формообразующие – в этом случае формирование изделий происходит с наибольшими его изменениями, при этом сохраняя целостность, это, к примеру, кузов автомобиля. Основными действиями являются гибка, закатка краев, отбортовка, вытяжка, формовка, чеканка, обжим, правка.
3. Комбинированные – суть операции заключается в том, что при изготовлении одного изделия происходит одновременно несколько действий сразу. Это такие, как гибка и отрезка, вырубка и вытяжка, отбортовка и формовка.
4. Штампосборочные – такой метод позволяет в ходе работы соединять несколько заготовок в одну деталь. Примером этого может послужить запрессовка, холодная мягкая сварка, клепка и вальцовка.

Для таких операций на производстве используются гидравлические электромеханические прессы, где применяется усилие не более 100 тонн.

Штамповка деталей из листового металла сегодня является очень распространенной технологией, по которой производят изделия практически для всех отраслей промышленности. Благодаря применению такой технологии из плоского металлического листа можно получать как миниатюрные, так и габаритные детали даже сложной геометрической формы.

Листовые заготовки, изготовленные на координатно-револьверном прессе

Что собой представляет листовая штамповка

Говоря о штамповке деталей, изготовленных из листового металла, имеют в виду технологическую операцию, при выполнении которой на заготовку оказывается значительное давление. Под воздействием такого давления заготовка деформируется, приобретает требуемую конфигурацию и размеры.

Использовать такую операцию (правда, в значительно упрощенном виде) начали еще наши далекие предки. Именно при помощи воздействия на металл давлением они изготавливали сельскохозяйственные орудия, оружие, предметы домашнего обихода и различные украшения.

Современный пресс для штамповки кузовных деталей

Активное развитие штамповка как технология производства изделий из листового металла получила в конце XIX века. Именно в тот период (начиная с 1850-х годов) данная технология активно совершенствовалась, а для ее реализации специалисты создали мощное оборудование. Штампованные детали, которые в то время можно было уже производить серийно, отличались достойным качеством и обладали хорошими эксплуатационными характеристиками.
На совершенно новый уровень развития как горячая, так и холодная штамповка вышла уже в начале XX века.
Именно благодаря совершенствованию технологии штамповки листового металла стал возможен серийный выпуск автомобилей, для которых с помощью данного метода производились кузовные детали.

Начиная с 1930-х годов данную технологию начали активно применять предприятия, работающие в авиа- и судостроительной отрасли, а чуть позже (спустя всего пару десятков лет) при помощи штамповки стали производить детали космических аппаратов.

Высокая популярность, которую штамповка завоевала за относительно долгий период своего развития, объясняется возможностями:

• производства изделий различных геометрических форм и размеров, качество и точность изготовления которых позволяют сразу использовать их по прямому назначению;
• полной механизации и автоматизации производственных процессов, что достигается, в частности, путем оснащения производства роторно-конвейерным оборудованием для штамповки листового металла;
• серийного производства изделий, геометрические параметры которых отличаются особо высокой точностью (такие изделия могут быть легко заменены друг на друга, если в этом возникает необходимость).

Холодная штамповка на гидравлическом прессе

Использование такой технологической операции, как объемная штамповка, позволяет превратить металлический лист в геометрически сложное и небольшое по массе изделие, прочностные характеристики которого находятся на высоком уровне.

Применение методов штамповки деталей из листового металла позволяет изготавливать как очень массивные изделия, используемые при производстве машиностроительной продукции, водных и воздушных судов, так и миниатюрные детали для электронных устройств и часовых механизмов.

Горячая и холодная штамповка часто используется в качестве подготовительной операции. Например, по таким технологиям производят детали, которые затем обрабатываются другими методами – сваркой, резкой и др.

Особенности технологии

В качестве исходного сырья для штамповки может выступать металлический лист, стальная полоса или тонкая лента. Наибольшее распространение по целому ряду причин получила холодная листовая штамповка.

Технологию горячей штамповки применяют в тех случаях, когда мощности используемого оборудования не хватает для деформирования металла в холодном состоянии или когда обработке необходимо подвергнуть деталь из металла, отличающегося невысокой пластичностью.

Как правило, по технологии горячей штамповки выполняют обработку листовых заготовок, толщина которых не превышает 5 мм.

В зависимости от того, что в процессе выполнения штамповки необходимо сделать с листовым металлом, различают разделительные и формоизменяющие технологические операции. В результате выполнения первых от заготовки отделяется часть металла, что может происходить по прямым или кривым линиям, а также по определенному контуру. Отделение металла в таких случаях происходит из-за сдвига его частей относительно друг друга.

Существует целый ряд разделительных штамповочных операций, для выполнения которых используется пресс, оснащенный специальным инструментом. Резка

В процессе резки части металлической детали отделяются друг от друга по прямой или фигурной линии. Пресс, при помощи которого выполняется такая операция, правильнее называть ножницами, которые могут быть дисковыми, вибрационными или гильотинными. При помощи резки получают готовые к дальнейшей эксплуатации изделия или формируют заготовки для их дальнейшей обработки другими методами.

Схемы резки листового металла ножницами

Эта операция используется для того, чтобы сформировать в листовой заготовке отверстия различной конфигурации.

В процессе пробивки часть материала удаляется в отход

При помощи вырубки из металлической детали формируют готовое изделие с замкнутым контуром.

Пример детали, изготовляемой из полосы вырубкой

Формоизменяющие штамповочные операции в полном соответствии со своим названием используются для того, чтобы без механического разрушения изменить форму листовой металлической заготовки, а также ее размеры. Отбортовка

Это технологическая операция штамповки листового металла, в результате выполнения которой вокруг отверстий в металлической заготовке, а также по ее контуру формируются бортики требуемых размеров и формы. Чаще всего отбортовке подвергают концы труб, на которых впоследствии планируется фиксировать фланцы.

Схема отбортовки детали вокруг заранее пробитого отверстия

Это по-настоящему объемная штамповка, целью которой является получение из плоского металлического листа полых пространственных изделий. При помощи такой технологической операции можно изготавливать предметы коробчатой, полусферической, цилиндрической, конической и других форм.

Инструментальные способы вытяжки

Данная операция выполняется при помощи матрицы конического типа. Целью обжима является сужение торцов полых деталей, изготовленных из листового металла.

При обжиме конец заготовки вталкивается в воронкообразное отверстие матрицы

Гибка
При помощи такой технологической операции штамповки заготовкам из листового металла придают требуемый изгиб.
Гибка позволяет получать детали разнообразных форм, в зависимости от которых различают типы гибки

Это такое изменение формы и размеров локальных участков заготовки, при котором внешний контур изделия остается неизменным.

Обработке по технологии холодной штамповки могут подвергаться не только листы из углеродистых и легированных сталей, но также детали из меди, алюминия и их сплавов. Более того, используя пресс и соответствующие штампы листовой штамповки, можно выполнять обработку таких материалов, как кожа, картон, резина, полимерные сплавы.

Детали, для производства которых была использована холодная штамповка, отличаются не только точностью своих геометрических параметров, но и высоким качеством поверхности. Чистота последней в отдельных случаях может соответствовать 8-му классу. В среднем чистота поверхности штампованных изделий находится в интервале 2–6 классов, что вполне устраивает потребителей такой продукции.

Производственный цех, в котором ведется процесс листовой штамповки

Следует иметь в виду, что выполнение холодной штамповки листового металла сопровождается увеличением его прочностных показателей.

Выбирая пресс для выполнения такой технологической операции, а также занимаясь проектированием штампов листовой штамповки, следует учитывать целый ряд параметров исходного сырья. Только так можно обеспечить высокое качество готовых изделий. К таким параметрам, в частности, относятся:

• электрическая и магнитная проводимость материала, который будет подвергаться обработке;
• твердость и механическая прочность металла;
• масса заготовки;
• ударная вязкость, которой обладает обрабатываемый металл;
• теплопроводность металла, а также его теплостойкость;
• степень устойчивости металла к коррозии и его износостойкость, что будет оказывать влияние на долговечность, которой будет обладать штампованный лист.

Оборудование, инструменты и приспособления

Для штамповки деталей, изготовленных из листового металла, необходимы пресс и сам рабочий орган такого оборудования – штамп. В свою очередь рабочими органами штампа, элементы конструкции которого изготавливаются из инструментальных сталей, являются матрица и пуансон. Деформирование обрабатываемого листа как раз и осуществляется матрицей и пуансоном, а происходит это в тот момент, когда они сближаются друг с другом.

В процессе обработки двигается только верхняя часть штампа, которая фиксируется на ползуне пресса. Нижняя часть рабочего инструмента, являющаяся неподвижной, устанавливается на рабочем столе оборудования. В отдельных случаях, когда штамповке подвергают не листовую сталь, а более мягкий материал, рабочие элементы штампа могут изготавливаться из древесины или полимерных сплавов.

Штамповая оснастка для вырубки

Когда методом штамповки необходимо изготовить крупногабаритную единичную деталь, нередко используют не пресс, а несложное приспособление, состоящее из бетонной или чугунной матрицы и контейнера, наполненного жидкостью, в качестве которой выступает вода. Обрабатываемый металлический лист укладывают на матрицу, а жидкий пуансон располагают над ним.

Чтобы создать в жидкости давление, которое деформирует лист металла по форме матрицы, в ней подрывают пороховой заряд или создают электрический разряд требуемой мощности. Для выполнения такой технологической операции, как резка, используют не пресс, как уже говорилось выше, а ножницы, отдавая предпочтение моделям вибрационного типа.

Классификация прессовых машин по кинематической схеме

Собираясь выполнить штамповку изделия из листового металла, следует уделить особое внимание выбору пресса. Чаще всего в качестве такого оборудования выбирают устройства кривошипного типа, которые могут быть оснащены одним, двумя или четырьмя кривошипными механизмами. Принцип работы этого устройства достаточно прост и заключается в следующем.

• Приводной электродвигатель передает движение на кривошипный вал через кинематическую цепочку, состоящую из клиноременной передачи и фрикционной муфты.
• Чтобы сообщить движение ползуну кривошипного механизма, используется шатун, длина которого может регулироваться.
• Чтобы запустить рабочий ход пресса, используют ножную педаль.

Штамповочное оборудование, которое применяется для изготовления изделий сложной конфигурации, может быть оснащено не одним, а несколькими ползунами.

Какие виды штамповки применяются для обработки деталей из листового металла

Штамповка деталей из листового металла позволяет формировать изделия разной конфигурации в течение небольшого отрезка времени. В качестве исходного материала используется полоса или лента. Разнообразная технология раскроя позволяет получать за 1 удар пресса от 1 до нескольких деталей.

Существуют автоматические линии, которые работают без участия человека. В оборудование устанавливается штамп последовательно действия. Подача ленты осуществляется на 1 шаг в течение определенного отрезка времени. Быстроходные прессы совершают более 100 ударов в минуту, и готовые изделия с такой же скоростью поступают в контейнер.

Что собой представляет листовая штамповка

В процессе листовой штамповки идет подача плоской листовой стали в пространство штампа. За один удар пресса можно получить не каждую конфигурацию детали. Существуют сложные изделия, которые формируются за несколько операций. В каждом случае разрабатывается своя технология. Для этого изготавливаются разные штампы. Часто операции совмещаются. Для этого существуют штампы последовательного или совмещенного действия.

В первом случае деталь получается за несколько шагов и на выходе выпадает готовое изделие. В оснастке совмещенного действия несколько операций формируется за один удар. Готовая деталь падает в провальное окно плиты пресса, а отходы остаются на поверхности.

При штамповке простых металлических изделий в работе используются стандартные нормы. Если же идет формоизменение оцинкованного листа, наблюдается повышенный износ рабочего инструмента. Связано это с наличием на поверхности листа цинкового наклепа. Чтобы предотвратить его оседание на рабочем инструменте, при штамповке используется эмульсия. Это значительно увеличивает стойкость штампа.

При проектировании штампов для алюминиевых полос между пуансоном и матрицей закладываются уменьшенные зазоры. Связано это с мягкостью цветного металла.

Изготовление штампов для холодной штамповки металла

Штампы для листовой штамповки представляют собой кубик, состоящий из 2 половинок. Центрирование обеих частей идет через колонки и втулки. Изготовление оснастки состоит из нескольких этапов:

1. Разрабатывается проект. Подготавливаются чертежи со всеми размерами.
2. Начинается изготовление деталей штампа. Многие размеры на чертеже имеют жесткий допуск, который нужно выдержать до 0,01 мм. Такую точность можно получить только на координатных станках: расточном и шлифовальном. Особенно это касается рабочего инструмента: пуансона и матрицы.
3. Некоторые изделия, изготовленные из конструкционной и инструментальной стали, подвергаются термической обработке.
4. Затем закаленные детали шлифуются. Наивысшую чистоту поверхности имеют режущие части рабочего инструмента. Шлифовка ведется до получения 10 класса шероховатости поверхности или по новому обозначению 0,16√. Все плоские части деталей: верхних и нижних плит, пуансонодержателя, прокладок, направляющих планок и съемника шлифуются до 8 класса. Согласно новому обозначению — 1,25√.

Некоторые штампованные детали получаются на оснастке, которая изготавливается по новейшей технологии. Согласно новым разработкам в них отсутствуют колонки и втулки. Обе половинки штампа ничем не связаны.

К новинке относится встроенный в пуансонодержатель ловитель с фаской 15 мм, сделанной под углом 15 градусов. В матрице существует отверстие, куда ловитель входит по скользящей посадке в конце хода пресса. Это происходит до того, как рабочий инструмент не коснется металла.

В итоге совершается совмещение обеих половинок и получается качественная деталь.

Технология штамповки

Штамповка листовая представляет собой формоизменения металла. При проектировании штампов ведется расчет усилий по операциям. Часто мощности пресса хватает для получения готового изделия в холодном состоянии. Обычно толщина листа, подающегося в пространство штампа, составляет не более 1 мм.

Если пластичность металла невысокая, то для такого материала необходим подогрев.

Холодная штамповка

В холодном состоянии проводится штамповка листового металла из стали 08 кп, алюминия и неметаллических изделий.

Выполняются следующие операции:

1. Резка. Проводится она на специальных гильотинных ножницах. Материал разрезается на мерные заготовки для последующей штамповки.
2. Вырубка или пробивка. Относится к разделительным операциям. Для этого специально изготавливаются вырубные и пробивные штампы.
3. Гибка. Бывает V- образная и П-образная. При совершении таких операций важно учесть пружинение металла. Для этого заготовка гнется на больший угол. Тогда в свободном состоянии она получается нужного размера.
4. Отбортовка. Заранее изготовленное отверстие отбортовывается пуансоном большего размера. Важно выдержать правильный зазор между ним и матрицей, который должен равняться толщине металла.
5. Вытяжка. Идет вытягивание круглой заготовки в стакан. Если требуется большая высота, то достигается она за несколько переходов. Для этого изготавливают разные штампы.

Горячая штамповка

Обычно используется при штамповке листа металла толщиной 3–5 мм. Применяется в том случае, когда усилия пресса не хватает для формирования деталей. Таким же способом получается объемная штамповка изделий.

Процесс горячей штамповки принципиально не отличается от холодной. Особенность заключается в том, что предварительно металл подогревается до температуры 1200 градусов. Для этого применяются специальные печи, которые устанавливаются рядом с прессовым оборудованием.

Существуют автоматические линии, работающие без участия человека. На первом этапе идет разогрев заготовки, которая дальше самостоятельно передвигается по конвейеру.

Альтернативные и прогрессивные способы штамповки листового металла

Штамповка изделий листового металла может проходить не только традиционными методами. Существует ряд способов обработки материала, когда отсутствует стандартный инструмент:

1. Формоизменение метала резиной. Для этого пуансон и матрица изготавливаются из резины. Несмотря на мягкие рабочие части, удается совершить: гибку, вытяжку, вырубку и пробивку. К преимуществам такого способа относится невысокая цена рабочего инструмента.
2. Использование жидкости. Принцип основан на том, что матрица изготавливается из обычного металла. В ней формируется необходимый ручей. Под давлением жидкости ведется заполнение ручья металлом. Его форма соответствует размерам изделия.
3. Взрывом. В данном случае, толкающей силой является взрыв, который направляет металл в форму. Применяется для работы с крупногабаритными изделиями, для получения деталей сложной конфигурации.
4. Магнитно-импульсный вариант. Принцип основан на создании магнитного поля вокруг заготовки. В итоге такое же поле формируется в самой детали. В результате возникает толкающая сила, которая направляет металл в нужное направление.

Станки и пресса для штамповки

Оборудование для горячей и холодной штамповки имеет много разновидностей:

1. Фрикционные прессы. Передача движения происходит за счет трения, возникающего между маховиком и дисками. Такое оборудование используется для листовой штамповки как в горячем, так и в холодном состоянии.
2. Кривошипные пресса. Основу составляет кривошипно-шатунный механизм. Работающий электродвигатель передает движение на ползун, закрепленный в направляющих. Он совершает возвратно-поступательные движения. Здесь же встроенный маховик обеспечивает необходимую инерцию. Оборудование не отличается сложностью, легко настраивается и обслуживается. Применяется в холодной штамповке как для небольших, так и для кузовных деталей. Имеет встроенную регулировку частоту ударов. Поэтому, при необходимости, скорость работы меняется. К недостаткам способа относится жесткость удара рабочего инструмента о поверхность заготовки.
3. Гидравлические пресса. Основная движущая сила создается жидкостью. Учитывая то, что она несжимаема, идет ее давление на поршень. Дальше оно передается на ползун. К положительным качествам оборудования относится мягкость и большая величина хода. Это сказывается на длительности эксплуатации штампов. Рабочий инструмент не испытывает перегрузок и реже подвергается переточке. К недостаткам относится низкая скорость движения ползуна.
4. Станки вальцевого типа. В качестве рабочего инструмента применяются вальцы. Заготовка пропускается сквозь них и приобретает необходимую форму.

Процесс листовой штамповки относится к операциям, в процессе которых за небольшой промежуток времени получается большое количество деталей. Как правило, это не окончательная продукция. В дальнейшем она подвергается другим видам обработки.

Изготовление штампованных изделий из металла

Изготовление деталей с помощью штамповки занимает ведущее место в технологии обработки металлов давлением и используется в разных отраслях промышленности.

Особое значение имеет штамповка металлических изделий из листового проката. В ее основе лежит пластическое деформирование металла без его нагрева с помощью специальных штампов. Такой способ пластической деформации деталей широко применяется для изготовления деталей разных размеров и сложных форм с большой точностью, что невозможно осуществить с помощью других способов обработки.

Они используются для сборки крупногабаритных изделий машиностроительной отрасли, в автомобилестроении и судостроении, а также в приборостроительной сфере и быту, где часто требуются различные миниатюрные детали.

Источник http://https://abs-magazine.ru/article/detali-kuzova-dlya-vtorichnogo-rinka
Источник http://https://delfaservice.ru/blog/shtampovka-detalej-iz-alyuminiya/