Серийное производство деталей, применяемых в сборке технических изделий и приборов, предусматривает воздействие экстремальных температур и прессования. Исходя из этих требований и подбираются оптимальные технологии обеспечения механической обработки. Например, в производствах объемных и плоских тонкостенных элементов распространено применение листовой штамповки. Данный метод позволяет с небольшими затратами справиться с выпуском большого количества деталей за одну рабочую смену с минимальной загрузкой по ресурсам. Кроме этого, операция листовой штамповки выгодна и по качеству конечного результата. Дело в том, что массовое изготовление технических элементов с использованием металла на высоких частотах редко характеризуется получением высококачественной продукции на выходе. В данном же случае особые условия изготовления обеспечивают и наделение материала оптимальными для будущей эксплуатации свойствами.
Общие сведения о процессе штампования
Для получения тонкостенных осесимметричных деталей применяются современные способы формообразования. В частности, такие методы позволяют работать с изделиями сужающейся и усеченной формы. Чаще всего эти способы подразумевают применение инструментов пластического деформирования тонкостенных заготовок в особых средах. Например, штамповка листового металла может выполняться в условиях всестороннего воздушного растяжения. То есть, помимо средств механического воздействия, технологи предусматривают и благотворные с точки зрения формования физико-химические процессы воздействия на исходный материал.
Что касается непосредственно штампования, то данный процесс позволяет работать с металлами, обеспечивая на выходе различные формообразования в соответствии с задачами проекта. Собственно листовая штамповка является лишь разновидностью общей технологии пластической деформации. В отличие от оборудования для объемной обработки, данная методика предполагает работу с тонкостенными заготовками, что определяет и менее высокие трудозатраты в процессе обеспечения механического усилия. Впрочем, на этом особенности метода не заканчиваются.
Особенности листового штампования
Поскольку технические средства, за счет которых обеспечивается процесс штампования такого типа, предполагают работу с тонкими листами заготовок, то основной упор делается на операции формования. То есть операторы выполняют работы по сгибу, скручиванию и зажиму материала, позволяя образовать на выходе изделие необходимой формы. С такими действиями не справится оснастка для объемной штамповки – или, по крайней мере, выполнит такую работу менее качественно. Есть и другая особенность, которой обладает листовая штамповка в традиционном понимании. Опять же, если объемная обработка делает акцент на силовое воздействие, то в данном случае оно не является главным. Этим объясняется и разнообразие материалов, с которыми работает метод листового штампования. Так, помимо металла, производители обрабатывают также картон, эбонит, пластики, кожу, резину, фибру и заготовки из другого сырья.
Технология холодного листового штампования
Практически все альтернативные способы штампования делятся на холодные и горячие методики. В случае с листовым штампованием подразумевается в основном холодная обработка. В качестве заготовки применяется металлопрокат в виде ленты или полосы, которая изначально может быть свернута в рулон. Далее через специальную подающую оснастку или без нее материал поступает на рабочую площадку, на которой производятся основные технологические процессы. Если речь идет о металле, то заготовка может подвергаться значительной пластической деформации. То есть желательно, чтобы исходный материал сам по себе располагал достаточными качествами пластичности. На выходе холодная штамповка листового металла позволяет формировать пространственные и плоские детали высокого качества. Готовая продукция такого рода используется во многих отраслях промышленности, среди которых приборостроение и электротехническое производство.
Операции листового штампования
Несмотря на высокую эффективность выполнения формовочных действий, все же основу рабочего процесса на большинстве предприятий составляет механическая обработка посредством резки, пробивки и вырубки. В частности, распространено отделение части заготовки по кривой или прямой линии. Резка осуществляется различными видами ножничных установок. Данная техника позволяет обеспечивать раскрой металлических пластов с получением полос нужных размеров. Кстати, если объемная обработка дает возможность работы с твердыми и толстыми металлами, то листовая штамповка в плане механической резки отличается высокой точностью. На практике это означает получение изделий с параметрами, оптимально подходящими для использования в дальнейшей сборке. Это же относится к операциям рубки и пробивки.
Механизм процесса формовки
Метод изготовления осесимметричных элементов нередко предусматривает деформирование секционными разжимными пуансонами. При этом формируемые детали после процесса штампования по окружности могут иметь недопустимую с точки зрения дальнейшего использования продукции огранку. То есть при выполнении операций по сгибу, закручиванию и сжатию также стоит задача максимального исключения дополнительной доработки. Иными словами, готовая к конечному применению деталь должна выпускаться за один производственно-формовочный цикл. Добиться высокого качества в образовании деталей помогают штампы для листовой штамповки, параметры которых соответствуют требованиям проектного решения. Технически рабочий процесс выполняется с применением матрицы, активного пуансона, раздвижных секторов и вспомогательной оснастки, посредством которой осуществляется воздействие на заготовку.
Применяемое оборудование
Чаще всего используются небольшие производственные комплексы, представляющие собой многофункциональные линии обработки листового металлопроката. Но даже рядовой частный мастер может организовать в небольшом помещении аналогичную линию из отдельных компонентов. Для рабочего процесса потребуется упомянутый штамп, выполненный из инструментальной стали. Важно именно применение оснастки из высокопрочных сталей, иначе она не прослужит долго. Основой для операционной функции выступит пресс, который обеспечит базовые операции резки, раскроя и формовки. Иногда в целях удешевления технической организации производства некоторые компоненты линии изготовления заменяются подручными приспособлениями. К примеру, процесс листовой штамповки можно выполнять и с применением контейнера с водой, который заменит собой базовую нишу пуансона.
Характеристики получаемой продукции
Метод позволяет формировать изделия высокого качества, что выражается в точных размерах и ровных геометрических линиях. Специалисты отмечают, что только эта технология формирует плоские металлические детали, толщина которых практически не изменяется по сравнению с заготовками. Изделия, которые выпускает листовая штамповка, отличаются магнитной и электрической проводимостью. Это значит, что детали могут использоваться в электротехнической промышленности, выполняя и функции проводников тока. В зависимости от исходного материала производители могут наделять конечные детали высокой прочностью, оптимальными показателями вязкости и теплостойкостью.
Преимущества метода
Кроме выгодных технико-эксплуатационных качеств производимых данной методикой изделий, такой подход к обработке материалов целесообразно использовать по экономическим соображениям. Дело в том, что широкое разнообразие материалов, которые могут подвергаться такой обработке, обуславливает универсальность метода. Хотя есть очевидные ограничения по использованию твердотельных и объемных заготовок, спектр того же металлопроката довольно широк. Вместе с этим штамповка деталей из листового металла относится к традиционным средствам механической обработки, не требующей высоких вложений. Организовать мощный и производительный штамп не составит труда при наличии базовых навыков работы в сфере металлообрабатывающей отрасли.
Заключение
При оценке эффективности того или иного метода обработки металлов показатели эксплуатационных качеств получаемой продукции все реже выходят на первый план. Это связано с тем, что плазменные, гидроабразивные и лазерные станки практически устранили все барьеры в достижении высокоточной резки. И понятно, что по качеству выпускаемой продукции им заметно уступает обычный металлообрабатывающий станок. Тем не менее листовая штамповка деталей существенно минимизирует этот разрыв, позволяя сохранить и достоинства традиционного оборудования. Эти преимущества во многих случаях имеют большое значение для предприятий, поскольку выражаются и в снижении финансовых затрат на обработку, и в упрощении самого процесса организации производства. Достаточно отметить, что штамповка в отличие от абразивной резки не нуждается в подаче расходных материалов в виде песка и воды.
