Что такое штамп металла

Обновлено: 17.05.2024

Мы проконсультируем вас по любым вопросам!

Если на производстве требуется большое количество металлических изделий или заготовок одинакового образца, целесообразно использовать метод штамповки. Штамповка металла осуществляется из листового материала, который особым образом деформируют до нужной формы давлением. Штамповка изделий из металла используется издревле: много веков назад таким способом наши предки делали украшения, оружие и предметы быта. Тогда это делалось вручную и с гораздо меньшей скоростью, сейчас же процесс автоматизирован, и производство одной детали занимает значительно меньше времени.

История возникновения процесса

Механизация процесса началась в 1850-е гг. Тогда к процессу штамповки металла начали подключать станки, что значительно ускорило процесс производства и повысило качество изделий.

А в ΧΧ веке произошёл новый подъём в области изготовления металлических деталей методом штамповки, что дало начало эре автомобилестроения. С помощью этого метода стали создаваться кузова машин и некоторые детали механизмов.

С 1930-х гг. штамповка деталей из листового металла стала применяться на заводах по производству летательных аппаратов и плавательных судов. А уже через 20 лет её внедрили в отрасль ракетостроения.

Метод штамповки металла стал популярен из-за ряда причин:

процесс производства механизирован и автоматизирован при помощи роторно-конвейерных линий, что позволяет максимально ускорить производство;
возможно изготовления деталей любой формы и параметров, которые могут быть как заготовкой, так и готовым изделием;
существует высокая точность изготавливаемых деталей, позволяющая заменять их друг на друга без доработки инструментом или на оборудовании;
возможно изготовление лёгких изделий высокой прочности.

Штамповка металлических деталей применяется и для массивных изделий, которые используются в качестве заготовок при строительстве автомобилей, судов, летательных аппаратов, и для маленьких лёгких деталей вроде часовых стрелок. Своей популярности штамповка обязана высокой скорости производства таких изделий и почти безграничным возможностям производства неразборных деталей любых размеров, что так важно при строительстве судов и поездов.

Технология штамповки

Для изготовления деталей методом штамповки используют металлический лист, тонкую стальную ленту или полосу.

Чаще всего детали изготавливают методом холодной штамповки листового металла. При этом виде производства деталей, металл приобретает дополнительную прочность, что увеличивает срок службы изделия.

Горячую штамповку используют тогда, когда оборудование не может выдать мощность, нужную для деформации в нужную форму холодного металла. Или при выполнении изделия из непластичного металла. Листы для изготовления деталей горячим методом берутся толщиной менее 5 мм.

Дальнейший выбор технологии производства зависит от того, каким образом нужно воздействовать на металл, то есть технология изменения формы изделия отличается от той, что используют для разделения. В результате разделительных операций от детали отделяется часть.

Это можно делать по кривой или по прямой линии или по контуру. Металл отделяется путём сдвига частей заготовки в разные стороны. Для разделения применяется несколько операций, при которых используется пресс со специальным инструментарием.

Виды разделительных операций:

Отрезка – части металлической заготовки разделяются по фигурной линии или по прямой. Пресс для этого вида операций называют ножницами. С помощью этой операции производят готовые к эксплуатации детали и заготовки, которые затем дорабатываются иными способами.
Надрезка – операция по неполному отрезанию части заготовки под давлением с сохранением целостности детали.
Обрезка – убирается небольшая деталь заготовки, при этом часть металла идёт в отходы.
Пробивка – в листе металла формируются отверстия различной формы. Часть металлической основы будет считаться отходами и подлежать удалению.
Вырубка – формирует из заготовки изделие, контур которого замкнут.
Зачистка – позволяет убрать неровные края и придать изделию аккуратный вид, выровняв его грани.
Проколка (просечка) – в изделии делается углубление конусообразным инструментом.

Формоизменяющая штамповка деталей также имеет несколько видов. Операции этого типа используют для изменения формы и размера заготовки из листа металла, не разрушая материала.

Виды формоизменяющих операций:

Отбортовка отверстий – формирование вокруг отверстий заготовки бортиков нужной формы и размера.
Отбортовка контура – формирование по контуру изделия бортиков нужной формы и размера. Обычно этот метод применяют для обработки концов труб для фиксации фланцев.
Вытяжка – объёмная штамповка, в результате которой из плоского листа металла получаются пространственные изделия, полые внутри. Таким способом изготавливают детали полусферической, коробчатой, конической, цилиндрической и других форм. Вытяжка может быть последовательной, с плоским прижимом в плоской матрице или с крюком.
Обжим – сужение торцов деталей из листа металла, полых внутри с помощью конической матрицы. Конец детали вставляется с большой силой в воронку матрицы.
Гибка – металлическим заготовкам придают нужный по конструкции изгиб. Различают несколько типов гибки, в зависимости от конечной формы изделия: V-образная или одно угловая, U-образная или двух угловая, много угловая, трубная и криволинейная.
Формовка – при неизменном контуре изделия, изменяются размеры и форма его участков. Видов формовки несколько: она может быть с предварительным набором, а может выполняться цилиндрическим пуансоном с плоским концом.

Особенности холодной штамповки

Холодная листовая штамповка подойдёт не только для изделий из легированных и углеродистых сталей, но и для алюминия, меди и сплавов этих металлов. При этом методе выбор штампуемых материалов может выходить за рамки металлов. Штампы для этого вида можно применять для изготовления деталей из картона, кожи, полимерных сплавов и резины.

Изделия, для изготовления которых применялась холодная штамповка металла, отличаются высокой прочностью, точностью параметров и форм, а также качеством поверхности.

В некоторых случая чистота поверхности соответствует 8 классу. Обычно чистота поверхности детали имеет от 2 до 6 класса, что является средним показателем. Но здесь нужно учитывать скорость производства, которая находится на самом высоком уровне.

Но одновременно с этим, при обработке металла методом холодной штамповки снижается пластичность материала. Из-за увеличения прочности металл становится хрупким, что относится к неоспоримым минусам этого вида обработки металла.

Для предотвращения этих негативных моментов между операциями, которые выполняются в ходе холодной штамповки, заготовка подвергается термической обработке. Это называется рекристаллизационный отжиг.

Готовые изделия, сделанные по этой технологии, сочетают в себе повышенную прочность штампованного холодным методом изделия и пластичность, которую металл имел до обработки.

Для выбора используемого пресса и проектирования штампов, нужно знать и учесть большое количество свойств сырья, из которого будет изготавливаться продукция. Иначе может пострадать качество изделий или само оборудование.

Для выполнения операций штамповки для каждого вида изделия изготавливается индивидуальный штамп по нужным параметрам. Это делается в несколько шагов:

Составляется эскиз штампа нужной конфигурации.
Изучается схема раскроя материала и проверяется в специализированной программе на компьютере.
Если программа или человек выявили несоответствие эскиза с реальными требованиями, эскиз редактируется.
Разработка проверяется на соответствие размеров.
На эскизе обозначаются точные размеры и расположение отверстий на рабочей стороне штампа.

На подготовительном этапе штамповки учитывается:

Электропроводность и магнитная проводимость используемого материала.
Прочность к механическим воздействиям и твёрдость металла.
Ударная вязкость используемого металла.
Вес заготовки.
Износостойкость металла и его устойчивость к коррозии, что влияет на срок службы штампованного изделия.
Теплостойкость и теплопроводность обрабатываемого металла.

Оборудование

Штамповка листового металла производится с помощью пресса и штампа. Пресс применяется для создания давления, то есть самого процесса штамповки, а штамп придаёт изделию нужную форму. Штамп выполнен из инструментальных сталей и состоит из пуансона и матрицы.

Процесс деформации происходит при помощи пуансона и матрицы в момент их сближения. Движимой является верхняя половина штампа, зафиксированная на прессе, а именно на его ползуне.

Нижняя половина остаётся недвижимой и находится на рабочей поверхности оборудования. Если штампуется не сталь, а материал мягкий, то рабочие части штампа могут быть сделаны из полимерных сплавов или дерева.

При изготовлении штамповкой единичного изделия особо крупного размера обычно применяется не пресс, а особое приспособление из чугунной или бетонной матрицы и контейнера с жидкостью (обычно водой). Лист металла располагают на матрице, а над ним жидкий пуансон.

Приспособление из бетонной матрицы

Для создания давления в жидкости, нужное для деформации металла по нужной форме, в контейнере подрывают заряд на основе пороха или сообщают воде электрический разряд достаточной мощности.

Для резки по листовому металлу применяют не пресс, а ножницы. Они бывают нескольких видов:

с параллельными ножами;
дисковые;
гильотинные;
вибрационные.

Чаще всего используют ножницы вибрационного типа.

Для качественного изготовления изделий нужно внимательно выбирать пресс для каждого вида операции и обрабатываемого материала. Существует несколько видов прессов:

Молот (максимальная скорость до 20 м/с).
Гидравлический пресс (максимальная скорость до 0,3 м/с);
Кривошипная машина (максимальная скорость до 0,5 м/с);
Машина ротационного типа (максимальная скорость 8 м/с);
Импульсная штамповочная машина (максимальная скорость до 300 м/с).

Для большинства видов операций подходят кривошипные машины. Они могут иметь от одного до четырёх кривошипных механизмов. Принцип работы кривошипной механизмы можно описать по схеме:

На кривошипный вал передаёт движение приводной электрический двигатель через кинематическую цепочку, которая состоит из фрикционной муфты и клиноременной передачи.
Шатун с регулируемой длиной приводит в движение ползун кривошипного механизма.
Ножная педаль через муфту запускает рабочий ход пресса.

Оборудование для штамповки сложных по конфигурации изделий может иметь несколько ползунов.

Основные нюансы и технология штамповки металла

Штамповка металла — это формоизменение материала под действием внешней силы с целью получения нужной детали. Для обработки заготовки таким способом требуется большое усилие. Для этого существует оборудование, которое выпускается усилием от 16 до 500 тонн. Оснастка, устанавливаемая в пресс, носит название штамп. В ней происходит непосредственное соприкосновение рабочего инструмента с металлом. За 1 ход машины получается деталь высокой степени точности.

Штамповка изделий из металла впервые начала проводится в XVI в. Связано это было с развитием оружейного производства, где требовалось получение большого количества одинаковых деталей. В XIX веке началось бурное развитие штамповочного производства. Выпускаются предметы домашнего обихода. Возникает потребность изготовления качественных серийных изделий.

С появлением автомобилестроения и судостроения, обработка металлов давлением заняла ключевую позицию в развитии этих отраслей. С помощью штамповки начали производиться габаритные детали.

Сферы использования

Промышленное производство не обходится без холодной и горячей штамповки. С помощью этих методов за небольшой промежуток времени можно создать как мелкие, так и крупные детали. Горячая штамповка применяется там, где нужно получить объемные детали.

При штамповке фланцев применяются 2 метода:

В процессе ковки используются гидравлические прессы. Здесь под действием давления идет затекание металла в полость, которая изготовлена в бойке. Это пространство соответствует форме получаемой детали.
При использовании листового металла в качестве заготовки применяются кривошипно-шатунные прессы. В них вставляется штамп и подается листовой металл. Под давлением происходит вытяжка фланца.

Технология изготовления деталей штамповкой как горячим, так и холодным способом предполагает наличие оснастки. Для обоих видов изготавливаются штампы, которые имеют определенные отличия. Применяются они для металла, который имеет разную степень толщины.

Заготовки большого размера предварительно нагреваются, а затем идет процесс ковки. В холодном состоянии толщина листа редко превышает 1 мм. С таким материалом проводятся разные операции, например, штамповка значков.

Холодная штамповка

В процессе холодной штамповки листового металла нагрев не проводится. Усилия пресса хватает, чтобы проводить разделительные или формоизменяющие операции. Как результат полученная деталь, не подверженная процессу усадки. Для экономии материала штамповку проводят согласно правилам раскроя листа, которые регламентируются ГОСТом.

К холодной штамповке относятся такие операции:

Вырубка-пробивка. В процессе вырубки готовая деталь падает в контейнер, а снаружи остаются отходы. При пробивке, наоборот, отход падает в контейнер, а деталь формируется снаружи. Конструкция штампов одинаковая. В процессе работы проводится разделительная операция, в которой участвует пуансон и матрица штампа.
Гибка. Относится к несложной операции. Деталь укладывается между упорами на матрицу и давится сверху пуансоном.
Вытяжка. Часто получается за несколько переходов. Для этого изготавливаются отдельные штампы. В процессе работы из круглой заготовки получается стакан, конус или полусфера. Получается это за счет перераспределения металла в исходной заготовке.
Отбортовка. Пуансон ловит фиксатором отверстие в детали и расширяет его, отбортовывая стенки.

Важным моментом является правильный выбор зазора между пуансоном и матрицей. Эта величина зависит от толщины и вида материала. Чем толще металл, тем больше зазор. Для алюминия и других мягких материалов этот размер уменьшается. В противном случае будут образовываться заусенцы.

Горячая штамповка

В процессе изготовления деталей из металла путем горячего прессования заготовки поступают в камеру нагрева. Горячая объемная штамповка металла начинается после достижения ими температуры 1200°С. Нагретые изделия закладываются в штамп, где имеются специальные ручьи, для предварительной и окончательной штамповки.

Если нужно осадить нагретую поковку, то она ставится в пространство между двумя плоскими бойками. Оборудование запускается, и заготовка осаживается на нужный размер.

Альтернативные методы штамповки

Штамповка металла может происходить и под действием других сил:

Взрывом. Процесс проводится в воде. Материал располагается на матрице, в которой сделано углубление нужной формы. Сверху производится взрыв. В результате заготовка заполняет ручей и приобретает нужную форму.
Электрогидравлическая. В водной среде подается напряжение. Происходит нагрев воды. Под действием высокой температуры возникает ударная волна, которая формирует заготовку.
Протяжка металла через валки. Этот метод позволяет придать заготовке нужную форму.

Штампованные значки изготавливаются в штампе, где в углубление пуансона закладывается эмаль.

Изготовление штампов по металлу

Для изготовления штамповки из заготовки конструируются штампы по металлу. На первом этапе идет разработка чертежей со спецификацией и деталировкой.

Штампы состоят из следующих деталей:

Рабочие части — пуансон и матрица. Изготавливаются из инструментальной стали У8а, У10а, Х12М. После термообработки получают закалку до 60 единиц по Роквеллу.
Пуансонодержатель. Материал — Ст.3
Прокладки. Изготавливаются из конструкционной стали со степенью закалки 45 единиц по Роквеллу.
Съемник. Делается из Ст.3
Верхняя и нижняя плиты. Их толщина зависит от усилия, затрачиваемого на штамповку.
Колонки и втулки. Материалом является Сталь 20. По поверхности ведется цементация на глубину 1–1,5 мм. Затем проводится закалка этого слоя.
Хвостовик. Вставляется в ползун пресса.

Оборудование и инструменты

Для формирования металлических изделий изготавливаются штампы, вставляющиеся в прессах, которые бывают 2 типов:

Обработка металлов давлением позволяет получить за короткое время большое количество деталей. При этом они все будут иметь одинаковую форму. Точность их изготовления регламентируется ГОСТом.

Виды и способы современной штамповки металла

Штамповка металла: особенности технологии. Альтернативные методы пластичной деформации металла. Холодная и горячая листовая и объемная штамповка. Технологические операции холодной штамповки. Используемое оборудование прессы и автоматические линии.

Штамповка металла – это технологическая операция, которая представляет собой контролируемый процесс изменения формы и размеров заготовки под действием давления. Процесс отличается высокой производительностью, а потому широко используется в различных отраслях промышленности.

Технология имеет богатую историю, однако ее механизация началась в 50-х годах XIX века: к процессу стали подключать станки, что увеличило производительность и повысило качество изделий. Современное штамповочное оборудование позволяет изготавливать различные детали: от мелких элементов часового механизма до составных частей летательных аппаратов.

В серийном производстве активно применяется листовая штамповка. С помощью данной технологии обрабатывают металл, пластик и другие материалы. Процесс отличается высокой производительностью, стабильностью и точностью.

Холодная штамповка считается наиболее прогрессивным методом обработки давлением. Как следует из названия, это производственные операции без предварительного нагрева заготовки. Такой подход позволяет повысить прочность и чистоту поверхности изделия.

Виды штамповочных технологий

За время своего существования появилось немало методов штамповки. Массовое производство требует особого подхода, где на первое место ставится скорость и качество изготовления изделий. Ручная штамповка сейчас используется исключительно в частном порядке, для создания единичных экземпляров.

Прежде чем рассматривать способы обработки давлением, рассмотрим прочие виды штамповки:

Магнитно-импульсная. Для изменения формы деталей используются кратковременные импульсы электрического тока.
Изотермическая штамповка деталей. Используется для деформирования легированных и жаропрочных сортов стали. Особенность изотермического процесса заключается в том, что контактную форму нагревают до температуры деформации заготовки. В качестве рабочего оборудования используют гидравлические прессы.
Штамповка взрывом. Разновидность импульсного способа. Активно используется в сфере производства летательных аппаратов. Принцип работы основан на передаче воздействия взрывной волны через воздух или воду. В результате заготовка деформируется, приобретая очертания используемой матрицы.

Помимо производственных функций, энергию взрыва используют в качестве привода подвижных частей оборудования. Метод был разработан в Харьковском авиационном институте в 1949 году.

Технологический процесс, при котором изделие получают путем давления на расплавленный металл, называют жидкой штамповкой. Ввиду высокой стоимости матриц и пунсонов метод целесообразно использовать только в массовом производстве.

Листовая штамповка

Штамповку деталей из листового металла используют в массовом производстве для изготовления объемных или плоских конструкций. Процесс формирования готового изделия происходит с применением специального инструмента, который называется штамп. Технологию листовой штамповки использовали еще древние люди. С ее помощью изготавливали посуду, украшения и сельскохозяйственные принадлежности.

Процесс обработки заготовок делят на две категории, которые отличаются рабочей температурой:

Холодная штамповка. Данный метод считают наиболее эффективным. Его применяют для изготовления кузовных деталей транспорта. Грамотная разделка помогает рационально использовать основной материал. Наилучших показателей можно добиться, используя углеродистые и легированные стали, а также листовую медь и алюминий.
Горячая штамповка. Как следует из названия, данный метод подразумевает предварительный нагрев заготовки. Для этого используют пламенные или электрические печи. Технологические операции данного метода абсолютно не отличаются от холодного способа производства. Единственный нюанс заключается в толщине листового металла: данный показатель не должен превышать 5 мм. С помощью данного метода производят элементы корпуса в судостроительной промышленности.

Объемная штамповка

Разновидность обработки деталей давлением. Особенность процесса заключается в использовании заготовок простейшей геометрической формы. Данная технология позволяет получить в результате объемной пластической деформации более сложное изделие.

Горячая штамповка характеризуется повышенной температурой, при которой протекает процесс. Степень нагрева зависит от используемых материалов. В отличие от штамповки жидкого металла агрегатное состояние заготовки остается неизменным.

Рассмотрим особенности каждого процесса.

Технология горячей объемной штамповки (ГОШ)

Горячую объемную деформацию деталей выполняют под воздействием температуры и давления на заготовку. Для получения необходимой формы материал нагревают и помещают в закрытые штампы. Между используемыми пресс-формами отсутствует зазор. Таким образом, готовое изделие формируется в закрытой полости, которая называется ручьем или гравюрой. Подход характеризуется низким процентом облоя, однако требует внимания на стадии заготовок.

Готовые изделия отличаются точностью размеров и качеством поверхности.

Определяется тип штампа.
Разрабатывается подробный чертеж.
Технологи рассчитывают количество переходов от заготовки до готового изделия.
Для каждого промежуточного этапа готовят индивидуальный чертеж.
Подбирают пресс-формы для переходов.
Определяют параметры и способ нагрева заготовки.
Исходя из требований к детали определяют необходимые финишные процедуры.

По завершении разработки проекта экономисты рассчитывают себестоимость выполнения работ.

По сравнению с горячей ковкой ГОШ обладает гораздо большей производительностью и точностью работ. Требования к подготовке оператора оборудования не отличаются строгостью: среднее время обучения специалиста составляет 6 месяцев. К недостаткам относят ограничение по массе конечного изделия и высокую стоимость штамповочного оборудования.

Метод холодной объемной штамповки

В качестве заготовок для холодной объемной штамповки используют калиброванные прутки или проволочный материал. Технология позволяет получить изделия высокой точности и чистоты поверхности. Кроме того, благодаря отсутствию рекристаллизации металла, такие детали отличаются высокой устойчивостью к механическим повреждениям.

Основным недостатком технологии считают чрезмерные усилия, которые необходимо прилагать для получения готового изделия. По сравнению с ГОШ этот показатель выше в 10–15 раз. Высокие механические нагрузки негативно влияют на продолжительность эксплуатации штампов.

Суть и назначение холодной штамповки листового металла

Холодная штамповка – самая популярная технология изготовления различных деталей из металла и полимеров. Универсальность метода заключается в том, что он позволяет производить конструкции любой величины: от кухонных принадлежностей до элементов крупных судов.

Холодную листовую пластичную деформацию ценят за следующие преимущества:

Безграничные возможности для механизации и автоматизации процесса.
Низкая себестоимость производства.
Высокий коэффициент использования материала.
При изготовлении тонкостенных элементов не снижается прочность конструкции.
Отсутствует необходимость в финишной обработке готовой продукции.

Высокое качество и технологичность имеют обратную сторону: для наладки оборудования требуются квалифицированные специалисты. Кроме того, проектирование процесса является трудоемкой операцией.

Операции холодной штамповки

Любую рабочую операцию листовой штамповки можно отнести к группе разделительных или формоизменяющих действий. Рассмотрим основные процедуры:

Резка. Операция подразумевает разделку материала по прямой или сложной линии. В качестве рабочего оборудования используют различные типы ножниц или гильотин. Резку можно выполнять как на начальной, так и на финишной стадии производства.
Пробивка. Получение отверстия произвольной формы.
Вырубка. Разделка конструкции по замкнутому контуру. При этом отделенная часть является деталью, а не отходом, как при пробивке.
Отбортовка. Операция создания бортика по наружному или внутреннему контуру. Чаще всего процедуру проводят на торцевой части труб, в местах установки фланцев.
Вытяжка. Преобразования плоского изделия в полую объемную деталь. Процесс может сопровождаться изменением толщины стенок.
Обжим. Уменьшение размеров торцевой части путем обжатия в конической матрице.
Гибка. Придание изогнутой конфигурации плоским деталям. Наиболее распространенной является V- и U-образная гибка.
Формовка. Изменение локальной формы детали с сохранением размеров наружного контура.

Классификация оборудования для штамповки

Штамповочный пресс представляет собой станок с кривошипным или гидравлическим приводом. На рынке имеется широкий выбор оборудования. Характеристики штамповочных линий отличаются по прочности и размерам обрабатываемых материалов. Для мягких металлов не требуются станки высокой мощности.

Штамповочное производство и оборудование для него регламентированы требованиями межгосударственных стандартов. Кроме того, ГОСТ устанавливает предельно допустимый расход материалов и утверждает правила разработки проектов.

Рассмотрим оборудование, которое применяется на производственных предприятиях.

Кривошипно-шатунные прессы

Принцип действия оборудования основан на преобразовании кривошипно-шатунным механизмом крутящего момента в возвратно-поступательное движение ползуна.

Подобное оборудование относят к механизмам простого типа. Они могут быть двойного или тройного действия.

Гидравлические прессы

Наиболее мощное оборудование, способное развивать усилие до 2 тыс. тонн. Принцип действия основан на перемещении двух гидравлических цилиндров разного диаметра. Величина отличия в размерах определяет степень воздействия на поверхность. Жидкость приводится в движение с помощью специальных насосов с электрическим приводом.

Радиально-ковочные прессы

Представляют собой формовочный пресс для изготовления деталей цилиндрической конфигурации. В комплектацию станка входит индукционная печь для предварительного нагрева болванок.

Оборудование используется для получения поковок квадратного, круглого или прямоугольного сечения.

Электромагнитные прессы

Продукт современных технологий. В качестве движущей силы используется энергия электромагнитного поля, которая давит на сердечник с проволочной обмоткой. В процессе перемещения он воздействует на исполнительную часть станка.

Автоматические штамповочные линии

Современные станкостроительные предприятия предлагают широкий выбор автоматических штамповочных линий и комплексов для решения различных задач. Станки представляют собой высокотехнологичное оборудование, изготовленное под руководством квалифицированных инженеров-технологов.

Современные комплексы оснащают системами ЧПУ с центральным сенсорным дисплеем, что сводит функции оператора к минимуму.

Штамповка металла – востребованная технология, которая позволяет производить детали с высокими эксплуатационными характеристиками. Как вы считаете, могут ли полуавтоматические станки конкурировать с числовым программным управлением или такое оборудование является устаревшим? Поделитесь вашим мнением в блоке комментариев.

Технология вырубки металла штампом

Вырубка штампом представляет собой операцию обработки, при которой происходит полное отделение части железа от цельного листа. Вырубка металла штампом проводится вручную или посредством специальной аппаратуры.

Тонкости технологии

В зависимости от нормативов и требований технологического процесса, штамповка деталей может отличаться. Штамповочные процедуры:

Резка. Область металлической заготовки отделяется. В качестве приспособлений выступают ножницы. Они бывают дисковыми, вибрационными, гильотинными. Задача подготовить к работе или сделать заготовки для последующего обрабатывания.
Пробивка. При обработке в материале заготовки формируются отверстия.
Вырубка. Из металлического элемента формируется закрытая деталь.

Штамповочные процессы необходимы, чтобы без механического воздействия создать форму детали из металлического листа.

Отбортовка. В результате процедуры около размеров отверстий и по контуру заготовки формируются бортики. Обычно ей подвергаются торцы труб, где подразумевается установка фланцев.
Вытяжка. Объемное штампование служит для создания плоского цельного листа. Позволяет изготовить модели различной формы: коробчатой, сферической, цилиндрической, конической.
Обжим. Сужает торцы полых деталей, разработанных из цельного листового железа.
Гибка. Технологическая операция обеспечивает заготовке изгиб.
Формовка. Изменяет форму и габариты отдельных участков.

Существует два метода штамповки — горячая и холодная. Технология горячей штамповки применяется на крупносерийном производстве при изготовлении котлов, всевозможных элементов: полушарий, буев.

При горячем методе используется специальное оборудование: пламенные, электрические печи, другие нагревательные приборы. При холодном процессе пресс определяется давлением, поэтому приспособление не требуется.

Холодная обработка металлов давлением более удобна, дает возможность изготавливать изделия в законченном виде. Они не нуждаются в дополнительной резке. Благодаря этому можно создать объемную, плоскую деталь любых размеров.

Сферы применения

Вырубные штампы — это высокопроизводительные экономичные приспособления. Повышенное качество элементов для вырубки, технологические процессы изготовления, которые подразумевают вырубные устройства, позволяют эксплуатировать продукцию в разных областях:

автомобилестроении;
строительстве;
полиграфии;
в производстве крупногабаритных деталей.

Используются для пробивки отверстий в заготовке на начальной или на конечной стадии технологической операции. При эксплуатации оборудования не образовывается стружка, остается немного отходов.

Виды оснастки

Определение разновидности оснастки зависит от типа технологии производства. Вырубные штампы для металла бывают нескольких видов.

Ручные

Оснастку применяют на мелкосерийном предприятии. Штампы по металлу имеют небольшие размеры, маленький вес. Могут применяться в работе с листовым железом.

Гидравлические

Востребованы на производствах, где вырубание является преимущественным технологическим процессом. Примером выступает гидравлический прибор для моек на кухне.

Закрытого типа

Приборы закрытого вида служат для работы с металлическими полосами. Главным достоинством выделяют специальный съемный элемент, закрепляемый на матрице.

Открытого типа

Приспособления открытого типа разработаны для различных отверстий или углового вырубания деталей из железа. Вырубной штамп востребован в крупных строительных компаниях, производстве и ремонтных мастерских.

Этапы производства

Составляющей частью вырубных запчастей считается матрица, пуансон, функционирующие с увеличенной нагрузкой. Поэтому металл должен обладать некоторыми свойствами:

повышенной твердости, придающей четкость обработки режущим кромкам;
вязкости, исключающей окрашивание металла.

Вырубное приспособление подразумевает точное следование технологическим процессам, потому что используется массовое производство аналогичных металлических элементов. Для обеспечения твердости применяется два способа изготовления штампов для вырубки: закаливание и цементирование.

Закаливание значительно повышает устойчивость заготовок. Однако рекомендуется обрабатывать только матрицу в целях экономии на расходниках. Цементация насыщает поверхность углеродом, что увеличивает стойкость и срок эксплуатации заготовок.

Проведение работ

В процессе функционирования оборудования подвижной остается верхняя поверхность штампа — пуансон, которая прикреплена на ползунке. Матрица располагается в нижней части и остается неподвижной. Деформация осуществляется путем прижима заготовкой пуансона и матрицей.

Разработке чертежей и созданию штампов предъявляются особо высокие требования. От них зависит корректность формирования продукции.

Работы проводятся в несколько этапов:

Создается эскиз.
Посредством компьютерной схемы осуществляется проверка раскроя листа.
Эскиз поддается корректировке и уточняются необходимые размеры.
Отражаются области нахождения отверстий, которые далее наносятся на поверхность штампа.
На заключительном периоде согласуются чертежи и изготавливается приспособление.

На современное оборудование для обрабатывания металла устанавливаются вырубные штампы, которые наделены усовершенствованной точностью посредством компьютерных технологических программ.

Преимущества

Неоспоримые преимущества вырубных приспособлений:

повышенная устойчивость и прочность материалов;
отсутствие ограничений по размерам;
вырубка в прочном железе с коэффициентами требуемой глубины.
оборудование с мерной шкалой, что делает процедуру считывания удобной.

Компактные размеры и относительно малый вес характеризуют штампы в качестве оборудования, комфортного для транспортирования. Они гарантируют аккуратный срез, безопасность, высокую производительность и износоустойчивость конструкции.

Виды вырубных штампов, технология изготовления

Штампы для работы с листовым металлом. Виды и назначение штампов. Изготовление штампов для холодной штамповки металла, разработка чертежей и основные этапы производства.

Изготовление изделий холодной штамповкой – один из основных способов в технологии холодной металлообработки, применяющийся в различных отраслях промышленности. При реализации метода осуществляется пластическая деформация ненагретых заготовок с использованием специальных штампов: гибочных, формовочных, вырубных и иных. Применение специальной оснастки позволяет выпускать продукцию любых размеров и формы. Изготовление штампов для холодной штамповки металла – процесс не из простых, требующий не только тщательной разработки технологической документации, но и неукоснительного следования им на каждом этапе производства.

Что такое штамп

Штамп – это один из видов технологической оснастки, используемый для придания заготовке из листового металла формы и объема на специализированном оборудовании.

Существует два способа обработки металла штампованием:

горячий, подразумевающий предварительный нагрев заготовки;
холодный, выполняемый без температурной обработки материала.

Горячий способ используется для металлов и сплавов, обладающих низкой пластичностью при толщине заготовок от 5 мм. Процесс подразумевает наличие значительных размерных допусков, так как при остывании материал коробится, меняет форму.

Холодная штамповка позволяет создать продукцию с минимальными отклонениями от назначенных параметров.

При холодном штамповании материал теряет пластичность, но при этом дополнительно упрочняется. Для предотвращения увеличения хрупкости по окончании технологического цикла изделия подвергаются рекристаллизационному отжигу.

Виды штампов и их назначение

технологическому;
конструктивному;
способу подачи заготовок.

По технологическому признаку оснастка относится к одной из двух основных групп, предназначенных для выполнения операций с листовым металлом:

К первой группе отнесены штампы для вырубки металла, отрезки, нарезки, обрезки, пробивки, зачистки. Для изменения геометрических параметров заготовок применяется оснастка для вытяжки, формования, гибки, объемной штамповки.

Помимо этого, классификация инструмента по технологическому признаку подразумевает их разделение по степени совместимости операций на одно- и многооперационные (комбинированные). Последние также разделяются на приспособления последовательного и совмещенного действия.

По типу конструкции штампы делятся на модели:

без направляющих элементов;
блочные (с колонками);
пакетные (с плитой).

В зависимости от реализованного метода подачи заготовки оснастка для холодной штамповки разделяется на ручную и автоматическую.

Изготовление штампов

Определяющим моментом для достижения качества продукции, соответствия ее заданным геометрическим параметрам является проектирование и процесс изготовления штампов для холодной штамповки металла.

Разработка рабочего чертежа оснастки и последующее ее производство осуществляется в несколько стадий:

выполнение эскиза;
проработка технологической схемы, в соответствии с которой производится раскрой металла, проверка работоспособности принятого варианта в специальной программе;
внесение корректив в предварительно составленный рисунок (при необходимости);
проверка параметров;
нанесение размеров и позиций отверстий, выполняемых на поверхности оснастки.

При разработке инструмента для штамповки металла важно определить «золотую середину» между качеством изготавливаемой продукции и ее минимальной стоимостью.

Производство штампов следует начинать после тщательного изучения чертежей. Отдельного внимания требуют условия, предъявляемые к характеристикам готовой продукции из металла. Для каждой стадии технологического процесса должна быть разработана маршрутная карта, учитывающая срок осуществления операций и параметры заготовок на различных этапах сборки.

Точность инструмента для штамповки металла во многом определяет качество создаваемой продукции.

Изготовление изделий в условиях поточного производства в большинстве случаев включает в себя множество операций:

резание;
вырубку;
формовку;
вытяжку;
холодную высадку;
обжим.

По завершении штамповки изделия обычно подвергаются дополнительным операциям: травлению или отжигу, – придающим необходимые эксплуатационные характеристики. Для повышения износостойкости поверхности на металл наносятся разнообразные защитные покрытия.

А вы когда-нибудь работали со штампами для холодной штамповки на производстве или в домашних условиях? Поделитесь, пожалуйста, своим опытом в комментариях.

Читайте также: