Метод изготовления вырубных штампов в условиях гибкого производственного процесса

Наиболее распространенной операцией листовой штамповки (до 95% от всего объема) является вырубка деталей. Поэтому вопрос совершенствования технологии изготовления штампов для этой операции (особенно при вырубке по сложному контуру) в настоящее время является наиболее актуальным.

Известен способ изготовления вырубных матриц и пуансонов из цельной прокованной заготовки из инструментальной стали заключающийся в комплексе слесарных и фрезерных работ по формированию их режущего контура и опорной поверхности. Недостатками этого способа являются:

1. Весьма высокая трудоемкость из-за необходимости применения ручного труда при слесарной подгонке матрицы к пуансону;

2. Затрудненность и, в ряде случаев, невозможность использования при формообразовании режущего контура новых высокоэффективных электофизических методов обработки заготовок из-за их большой толщины;

3. Высокий расход дорогостоящей инструментальной стали, особенно при изготовлении сложноконтурных матриц, характеризующихся низкой стойкостью.

Известен также способ изготовления вырубных матриц и пуансонов, заключающийся в сборке пластины с режущим контуром, выполненной из инструментальной стали, с опорной частью, сделанной из конструкционной стали. Недостатками данного способа являются следующие:

1. Низкая точность матрицы после сборки, в ходе которой вероятно смещение режущего контура пластины относительно базовых поверхностей опорной части матрицы;

2. Высокая трудоемкость, вследствии необходимости ручной слесарной доводки режущего контура закаленной пластины для обеспечения равномерного зазора между матрицей и пуансоном.

Для преодоления этих недостатков, а следовательно для повышения точности и производительности процесса получения вырубных штампов, предложено опорную часть инструмента изготавливать из тонких пластинок контурной резкой с последующей их сборкой в пакет и фиксацией друг относительно друга (Рис.1).

Применение предлагаемого способа изготовления вырубных штампов позволяет по сравнению с применяемыми ранее повысить производительность труда в 1,5...4 раза (в зависимости от сложности получаемого контура), а также добиться экономии инструментальной стали до 40 %.

Рис. 1. Схема пластинчатой вырубной матрицы:

1 - обойма; 2- пластинки из инструментальной стали.

Повышения стойкости такого пластинчатого вырубного штампа можно добиться не только используя конструктивные особенности инструмента (замена верней пластины на нижние), но и за счет применения новых высокоэффективных методов обработки режущих кромок.

Наиболее распространенным является исполнение матриц, при котором рабочая кромка завершается цилиндром высотой h с выходом на конус.

Обычно, h = 3...5 мм для сложных контуров (Рис.1.1) или с равномерным высвобождением на величину «а» - для круглых (Рис.1.2).

a

h

Рис.1.1. Схема вырубной матрицы с цилиндрическим рабочим пояском и коническим выходом.

а

Рис.1.2. Схема вырубной матрицы высвобождением провального отверстия.

Оптимальным углом резания при штамповке металлов является угол a =90°, обеспечивающий высококачественный рез и остроту кромки. Небольшие отклонения угла резания (±15°) существенно не влияют на проведение процесса и стойкость инструмента.

В процессе эксплуатации матрицы режущая кромка затупляется, образуя некоторый обратный угол j, что увеличивает технологический зазор и способствует возвращению детали вверх (Рис.1.3).

j

1.3. Схема износа режущей кромки вырубной матрицы.

Форму рабочего окна матрицы считают более совершенной, когда рабочий поясок выполнен с поднутрением g₁ или вся стенка выполнена с общим уклоном (рис. 1.4 и 1.5).

g₁

Рис. 1.4 Схема вырубной матрицы с поднутрением.

g

Рис. 1.5 Схема вырубной матрицы с общим уклоном.

Последний конструктивный вариант (Рис.1.5) является наиболее экономичным, так такую матрицу можно сошлифовывать на значительную глубину (до 20 мм) и тем самым значительно увеличить ресурс ее службы. Дело в том, что в процессе эксплуатации штампа верхний слой металла матрицы возле режущих кромок осаживается, вызывая некоторое уменьшение зазора.

Кроме того, в случае применения матрицы с постоянным уклоном требуется значительно меньшее усилие для проталкивания детали или отходов. Это,безусловно, положительно сказывается на стойкости матрицы.

Матрицы с общим уклоном пригодны для вырубки всех видов материалов: как мягких, так и твердых.

Максимальные нагрузки на режущие кромки вырубной матрицы можно оценить с помощью следующей зависимости:

p_max = 3,6 (4s/d)s_в ; (1.1)

где s - толщина листовой заготовки (мм);

d- диаметр или максимальная ширина детали (мм);

s_в - предел прочности материала детали (МПа).

В соответствии с найденным значением р_max [28 ] для изготовления вырубных матриц следует применять следующие стали (Табл.1.1):

Таблица 1.1

Инструментальные стали применяемые для вырубных матриц.

Р_max (МПа) Материал

2000 У10А, У11А

2000....4000 Х12Ф1, Х6ВФ

5000 7ХГ2ВФМ

7000 Р6М5, Р12

Поверхности рабочего контура вырубных штампов деталей обычной точности обычно выполняют по 9...11 классу точности с шероховатостью менее Ra =0,32...0,64 мкм.

Допуски на изготовление режущего контура вырубной матрицы выполняемого по 10 классу точности обычно соответствуют следующим значениям (табл. 1.2):

Таблица 1.2

Допуски на изготовление вырубных матриц.

S дет. (мм) d (мм)

0,3 0,015

1,0 0,06

6,0 0,12

10 0,2

Таким образом, предметом исследования будет процесс получения пластинчатых вырубных матриц с общим уклоном сложноконтурного рабочего отверстия (Рис.1.6), выполняемых по 10 классу точности и служащих для штамповки малогабаритных (максимальный линейный размер до100...150 мм) деталей из цветных сплавов или малоуглеродистых сталей толщиной до 2...4 мм.

Рис.1.6 Схема вырубного пластинчатого штампа с общим уклоном режущей кромки рабочего отверстия.

Широкое применение в промышленности получили различные механические методы разделения металлов, в первую очередь резка ножовочными полотнами, ленточными пилами, фрезами и др. В производстве используются разнообразные станки общего и специального назначения для раскроя листовых, профильных и других заготовок из различных металлов и сплавов. Однако при многих достоинствах этого процесса существуют значительные недостатки, связанные с низкой производительностью, высокой стоимостью отрезного инструмента, трудностью или невозможностью раскроя материалов по сложному криволинейному контуру.

В промышленности получил распространение ряд процессов разделения материалов, основанных на электрохимическом, электрофизическом и физико-химическом воздействиях. Ацитилено-кислородная резка, плазменная резка проникающая дугой и другие физико-химические методы разделения обеспечивают повышение производительности по сравнению с механическими методами, но не обеспечивают высокой точности и чистоты поверхностей реза и требуют в большинстве случаев последующей механической обработки. Электроэрозионная резка позволяет осуществлять процесс разделения материалов с малой шириной и высоким качеством реза, но одновременно с этим характеризуются малой производительностью.

В связи с этим возникла производственная необходимость в разработке и промышленном освоении методов резки современных конструкционных материалов, обеспечивающих высокую производительность процесса, точность и качество поверхностей получаемого реза. К числу таких перспективных процессов разделения материалов следует отнести лазерную резку металлов, основанную на процессах нагрева, плавления, испарения, химических реакциях горения и удаления расплава из зоны резки [34-60].

При лазерной резке отсутствует механическое воздействие на обрабатываемый материал и возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствии этого лазерную резку можно осуществлять с высокой степени точностью, в том числе легкодеформируемых и нежестких заготовок или деталей. Относительно толщины разрезаемых пластин место лазерной резки определено в диапазоне до 6...8 мм.

В этом диапазоне лазерная резка обеспечивает высокое качество реза, достаточное для того, чтобы в большинстве случаев считать эту операцию финишной, исключающей последующую обработку режущей кромки. Учитывая, что режущие пластины вырубной матрицы толщиной до 8 мм обладают достаточно высокой прочностью и жесткостью, то этот метод можно принять в качестве основного.

Благодаря большой плотности мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса. Эти особенности лазерной резки наглядно демонстрируют несомненные преимущества процесса по сравнению с традиционными методами обработки.

Преимущества лазерной резки становятся неоспоримыми в условиях получения сложноконтурных резов в условиях снижения серийности производства и быстрой смены типоразмеров получаемых изделий, т.е. в условиях гибкого автоматизированного производства. Все это делает лазеры и лазерную резку наиболее удачным компонентом гибких автоматизированных производств именно благодаря их высокой гибкости.

Последние достижения в применении процессов лазерной резки связаны с использованием автоматизированных лазерных технологических комплексов, включающих наряду с надежным лазерным излучателем технологическую оснастку с автоматизированной системой управления и компьютером [42].

Это позволяет:

· сочетать непрерывный режим генерации излучения и импульсно - периодический при вырезке одной детали;

· управлять положением вектора поляризации излучения в соответствии с изменением направления резки;

· добавить к трем степеням свободы перемещения луча или детали еще двух и перейти к обработке объемных полостей.

Среди применяемых процессов лазерной технологии лазерная резка занимает сейчас ведущее место. Особенно увеличился масштаб применения этого процесса с появлением непрерывных СО2- лазеров мощностью около 1 кВт. Обеспечивая высокую плотность мощности излучения в зоне обработки, лазеры этого типа позволили достигнуть высоких скоростей резки.

Среди лазерных технологических процессов резка является наиболее сложно аппаратно и технологически насыщенной. Именно к лазерам для резки предъявляются повышенные требования к обеспечению временной и пространственной стабильности излучения. Лазерный пучок должен обладать минимальной расходимостью и гауссовым распределением плотности мощности по сечению.

Помимо собственно лазерного излучателя в состав комплекса для резки должна входить система управления и координатное устройство, обеспечивающее относительное перемещение луча и детали в 2-х или 3-х мерном пространстве.

Множество технологических задач контурной резки металлов может найти свое решение при увеличении степени интеграции различных процессов на основе их автоматизации.

Актуальными задачами сегодняшнего дня в совершенствовании технологии лазерной резки является расширение диапазона толщины разрезаемых материалов с сохранением высокого качества кромки реза. По видимому эта задача в основном будет решаться на основе разработки мощных (более 5 кВт) лазерных излучателей, генерирующих излучение на моде ТЕМ00 [35].

Таким образом, лазерная резка, уже обеспечившая себе промышленное признание, непрерывно развиваясь и совершенствуясь, ищет новые возможности использования.

В качестве такой новой задачи и является поставленная нами задача контурной вырезки рабочих отверстий в матрицах пластинчатых вырубных штампов с общим уклоном режущей кромки [30].. Схема такого процесса имеет следующий вид (Рис. 1.7).

3

1 2

4

5

Рис. 1.7. Схема лазерной вырезки режущего контура в пластине матрицы вырубного штампа.

1 - излучатель; 2 - объектив; 3 - зеркало, 4 - обрабатываемая пластинка;5 - стол с ЧПУ.

Помимо высокой точности и качества поверхности получаемые рабочие элементы вырубного штампа должны обладать достаточной стойкостью и ремонтопригодностью.

В общем случае стойкость штампов зависит от следующих факторов [18].:

1. сорта и механических свойств штампуемого металла;

2. конфигурации детали;

3. относительной толщины материала;

4. конструкции штампа;

5. величины зазора между матрицей и пуансоном;

6. применяемой инструментальной стали и способа обработки рабочих кромок режущих элементов штампа;

7. состояния пресса на котором производят вырубку;

8. способа и типа смазки.

Очевидно, что в условиях конкретного производства одним из наиболее применимых и эффективных методов повышения стойкости вырубных штампов являются новые методы обработки их режущих кромок.

Главное место среди этих методов занимают электронно-ионные технологии [31 ], которые находят все более широкое внедрение в силу ряда достоинств, присущих им:

- высокая степень устойчивости и воспроизводимости;

- относительно низкая энергоемкость;

- экологическая чистота;

- относительная простота автоматизации.

Особенного внимания заслуживают электронно-ионные методы финишной обработки поверхностей изделий из инструментальных сталей [31…33 ] заключающиеся в распылении поверхности твердых тел с целью удаления слоя адсорбированных газов, технологических загрязнений, дефектов поверхности и снижения шероховатости. Последнее особенно актуально в случае применения процесса лазерной резки для формообразования режущего контура пластинки вырубного штампа, так как лазерная резка, к сожалению, не обеспечивает получение устойчиво- низкой шероховатости (Ra =0,32...0,63 мкм) необходимой для обеспечения качественного процесса разделения листового материала при высокой стойкости инструмента. Применение в качестве финишной операции следующего за газолазерной резкой контурного шлифования во многих случаях (особенно при сложном контуре вырубаемой детали) сводит к минимуму достигаемый при лазерной резке экономический эффект.

Кузнечно-прессовое оборудование.

Машины кузнечно-штамповочного производства различаются по конструкции, размерам и принципу действия.

КПМ

Молоты Прессы Ротационные Импульсные Статы

паровоздушные Кривошипные

гидравлические гидравлические

взрывные винтовые

Молоты являются машинами ударного действия. в которых энергия привода перед ударом преобразуется в энергию линейного движения рабочих масс с закрепленным на них инструментом, а во время удара – в полезную работу деформирования.

Главным параметром молота является энергия запасенная массой падающих частей молота к концу их хода:

Тэv = Мv² /2;

где М- масса падающих частей молота; v – скорость перемещения подвижных частей в конце холостого хода.

Подвижные части (1,2,3,4) приводятся в движение паром или сжатым воздухом при давлении (0,7…0,9) Мпа, подаваемым в цилиндр 8. На нижний боек 5, закрепленный на массивном основании – шаботе 6, помещается деформируемая заготовка.Масса шабота превышает массу падающих частей в 15….25 раз. Скорость удара составляет 6…8 м/с.

В высокоскоростных молотах, где в качестве энергоносителя используют взрывчатые вещества или высоковольтные разряд в жидкости скорость падающих частей может достигать 25 м/с. По технологическому назначению молоты подразделяют на:

Молоты

ковочные штамповочные листоштамповочные

8

2

3

7

5

1 – поршень; 2 – шток; 3 – баба; 4 – верхний боек;5 - нижний боек; 6 – шабот; 7 – направляющие; 8 - цилиндр.

Ковочные молоты наиболее пригодны для проведения процесса ковки небольших быстро остывающих поковок. Ковку крупных поковок более успешно можно выполнять на прессах.

Обычно выпускают паровоздушные молоты молоты с массой падающих частей 1000….8000 кг.

Для получения быстро остывающих поковок массой до 0,5 кг успешно используют гидравлические и механические штамповочные молоты простого действия.

Крупные заготовки массой 60…100 кг обрабатывают двусторонними ударами на бесшаботных импульсных молотах с энергией удара ло 1500 кДЖ.

Паровоздушные штамповочные молота двойного действия изготавливают с массой падающих частей 630….25000 кг.

Листоштамповочные молоты являются наиболее подходящими при изготовлении облицовочных и других деталей летательных аппаратов из труднодеформируемых сплавов, где требуется специфический режим обработки.

Кривошипным прессом называют машину преобразующую вращательное движение привода в в прямолинейное движение рабочего органа (ползуна).В кривошипных машинах заготовка деформируется за счет усилия, замыкающегося через исполнительный механизм и стол на станину.

Выполнение технологической операции осуществляется в основном за счет кинетической энергии, накопленной в маховике:

Тэω = I(ωо² – ωк²)/2,

где I – момент инерции маховика; ωо, ωк – начальная и конечная скорости вращения маховика.

Кривошипные прессы различаются по назначению, особенностям конструкции, развиваемым усилиям и т.д.

На горячештамповочных прессах производят штамповку в открытых и закрытых штампах. КГШП в настоящее время являются самыми мощными кривошипными прессами и выпускаются усилием от 6,3 до 120 Мн.

2 1

М

3 4 5

15 7 8

10 9 11

16 12

13 14

1- электродвигатель; 2 – малый шкив; 3 – маховик; 4- приемный вал; 5- шестерня; 6 – зубчатое колесо; 7 -муфта фрикционная; 8 – пневмоцилиндр; 9 – главный вал; 10 – шатун; 11 – уравновешиватель; 12 – ползун; 13 - клин – стол;14 – нижний выталкиватель; 15 -тормоз; 16 - направляющая ползуна.

Вращение от электродвигателя 1 через клиноременную передачу передается на маховик 3, расположенный на приемном валу 4, а затем через шестерню 5 на зубчатое колесо 6. Зубчатое колесо 6 свободно вращается на главном валу 9 пресса и крутящий момент может передаваться на него лишь при включенной муфте 7.Благодаря кривошипно-шатунному механизму получаем поступательное движение ползуна 12, на котором крепится рабочий инструмент. Нижняя половина штампа расположена на клин-столе 13, в котором устроен нижний выталкиватель 14. Останов машины осуществляется тормозом 15.

Листоштамповочные прессы предназначаются для гибки, вытяжки, пробивки, вырубки и т.д., и выпускаются усилием от 250 КН до 20 МН.

Выпускаются также пресса двойного действия, имеющие два ползуна и предназначенные для глубокой вытяжки деталей из листа и имеющие усилие от 40 КН до 16 МН.

Чеканочные прессы служат для осуществления чеканки монет, медалей, узоров и надписей, а также калибровки поковок и выпускаются усилием от 0,6 до 40 МН.

На горизонтально-ковочных машинах из заготовок типа прутков изготавливают различные изделия путем осадки, прошивки, гибки и отрезки. Они выпускаются усилием от 1 до 31, 5 МН.

Листовой металл режут на кривошипных ножницах: высечных, вибрационных, гильотинных, а сортовой на рычажных.

Обрезные прессы предназначены для обрезки заусенцев в холодном и горячем состоянии. Их обычно изготавливают однокривошипными двухстоечными с усилием 1,6…16 МН.

Гидравлические пресса имеют важнейшие преимущества:

– возможность создания больших усилий – до 750 МН;

– легкость регулирования скорости хода;

– независимость усилия от положения поперечины с инструментом;

– возможность изменения направления движения поперечины в любой момент времени.

– Скорость гидропресса составляет 0,05…0,2 м/с и эффективная энергия, превращаемая в работу пластической деформации, определяется как:

Sp

Тэр = ∫pFdS,

где Sp – ход плунжера; р – давление в рабочем цилиндре; F – площадь поперечного сечения плунжера.

В качестве гидропривода используют насосно-безаккомуляторный, насосно-аккомуляторный и мультипликаторный. Рабочей жидкостью является минеральное масло или эмульсия.

Гидравлические прессы выпускают:

- для ковки выпускают усилием 5…150 МН;

- для штамповки усилием 10…750 МН;

- прошивные – 0,75…15 МН;

- для выдавливания 0,4…200 МН;

- листоштамповочные 0,5…10 МН;

- гибочные).5…200 МН.

4

1

3

6

2

1- гидравлический пресс; 2 – гидропривод; 3 – золотниковый распределитель; 4 – трубопроводы; 5 – приемный бак 6- энергетическая установка.

Винтовые прессы имеют в составе главного исполнительного механизма винтовой шпиндель с несамотормозящей резьбой.

Принцип действия их заключается в разгоне подвижных частей (винта с маховиком, ползуна и верхнего штампа) с помощью передаточного механизма - вовремя хода вниз для получения кинетической энергии винтового и вращательного движения:

Тэ vω = Тэv +Тэω = Мv² /2 + Iω²/2,

где М, v – масса и скорость поступательно движущихся част ей;

I, ω – момент инерции и угловая скорость вращающихся частей.

1 2

3

5

7

1 -,2 – диски фрикционные; 3 – вал; 4 – маховик; 5 – винтовой шпиндель; 6 – гайка; 7 –ползун; 8 – станина с направляющими.

Привод исполнительного механизма может быть механическим (фрикционным), гидравлическим (поршневым) и электрическим(дугостаторным).

Особенно заметно преимущество винтовых прессов при штамповке поковок с большой площадью соприкосновения со штампом, высокими и тонкими ребрами, а иакже деталей сложных профилей, изготавливаемых из труднодеформируемых сталей, конических колес с зубьями без последующей механической обработки, точной штамповки турбинных лопаток из титана, клапанов, поршней, фланцев, коленвалов.

наиболее экономично применение этих прессов в серийном и мелкосерийном производстве, где часто меняется оснастка. Именно в этих условиях их производительность выше чем у кривошипных прессов.

В импульсных машинах способ приложения нагрузки отличается от обычных прессов, поэтому в качестве основной характеристики принята энергия в импульсе.

3

4

5 6

1- гидроцилиндр; 2 – станина; 3 – подвижная поперечина; 4 – матрица; 5 – заготовка; 6 - технологическая камера; 7 – заряд ВВ.

Наиболее распространены следующие операции: вытяжка, формовка, отбортовка, разделительные операции.

Достоинство этих машин: отсутствие громоздкого привода, широкое совмещение технологических операций, выполняемых в одном штампе, высокое качество поверхности штампуемых деталей, упрощение технологической оснастки.

Процессы штамповки обкатыванием позволяют деформировать наружные, внутренние и торцевые поверхности полых и сплошных металлических заготовок. При их реализации можно осуществлять формоизменяющие операции высадки, обратного и прямого выдавливания.
Эти процессы могут осуществляться на установках торцевой раскатки или на сферодвижных прессователях.

На торец вращающейся заготовки 1 усилием Р воздействует цилиндрический свободно вращающийся валок 2. В результате за каждый оборот заготовки происходит осадка выставленной из матрицы части заготовки на некоторую величину единичного обжатия (0,2…1,0 мм). Окончательное оформление детали происходит за 10…30 оборотов. Ограничение радиального течения материала в сторону центра или перефирии с помощью оправки 4 или матрицы 3 обеспечивает получение деталей только с наружными или внутренними буртами.

Большие технологические возможности штамповки обкатыванием обеспечивает деформирующий инструмент выполненный в виде конического валка, расположенного под углом к оси вращения заготовки.Этот валок позволяет производить не только операции высадки но и обратного выдавливания, а также прямого выдавливания и раздачи. в установках для торцевой раскатки угол наклона оси вращения валка к оси вращения заготовки ψ составляет 5….15 град.

2 γo 2

4 1

2 3

1- заготовка; 2- раскатной валок (ролик); 3- матрица; 4 – оправка.

При дефомировании заготовок на сферодвижном прессователе заготовка устанавливается в неподвижной матрице, а деформирующий валок обкатывает заготовку. Угол наклона оси пуансона к оси заготовки составляет до 3 град. Процессы штамповки обкатыванием по сравнению с традиционными процессами штамповки позволяют в 10..15 раз снизить усилие деформирования. Особенно это эффективно при изготовлении низких заготовок (диаметр/высоту = 10 и более) или для заготовок с тонкостенными элементами. В этом случае значительно снижается напряжение на контакте инструмента и заготовки.

Обычно рср = (2,5….4,0)σs; а площадь контакта с кольцевой заготовкой:

Fк= 0,5αк (Rн²-Rвн²);

где αк= {2Δhitg (π/2-γo)/[Rн(1+δ/Rн)]}½+ рср/ tg (π/2-γo)/χ;

δ- смещение центра валка относительно оси заготовки;

γo – начальный угол наклона оси валка к оси заготовки;

χ = πЕ/[16(1 +ν²)];

Е – модуль упругости;

ν- коэффициент Пуассона.

Низкая стоимость оснастки, незначительное время подготовки производства, использование оборудования небольшой мощности для изготовления крупногабаритных деталей дают возможность применять эти процессы и в мелкосерийном производстве.

Технологические переходы внедренного процесса получения полой детали с дном и фланцем имеют следующий вид:

По старой технологии деталь выполнялась точением из медного прутка диаметром 75 мм на универсальном металлорежущем оборудовании. По новой технологии исходным материалом служит труба из меди марки МОб диаметром 65 мм с толщиной стенки 7,5 мм. На мерные заготовки трубы разрезают на пилах либо на токарных автоматах резцом или роликом. Затем заготовки отжигают, промывают, смазывают и направляют на операцию холодного выдавливания. Формообразование дна и фланца детали производится после холодного выдавливания без промежуточного отжига методом сферодвижной штамповки

По следующему режиму: усилие штамповки – 90 КН,;

число колебаний пуансона – 16.

При данном процессе можно достигнуть полного закрытия в дне стакана увеличив количество колебаний до 20.

Приданной технологии экономится до 1 кг меди на одно изделие, а трудоемкость токарных работ – на 46%.

Гидравлическая штамповка трубчатых заготовок.

Это процесс пластического формоизменения форы трубчатой заготовки, при корой часть силовой схемы создается высоким гидростатическим давлением, воздействующим на внутреннюю поверхность трубчатой заготовки.В этих процессах жидкость играет роль универсального формообразующего инструмента. Это дает возможность получать высококачественные цельноштампованные детали, в том числе и весьма сложной δ/Rпространственной формы (типа крестовин, тройников, гофр, корпусов задних мостов автомобилей), которые ранее изготавливались сваркой из нескольких элементов литьем ли вообще не могли быть изготовлены в их современном виде (полые коленвалы).

2 1 Fc

Fa Fa

3

4

Fs

В данной схеме заготовка подвергается одновременному нагружению внутренним давлением жидкости и деформированию жесткими пуансонами в осевом направлении. Заготовку 1 помещают в полость жесткой разъемной матрицы 2. Форма и размеры этой полости соответствуют таковым у штампуемой детали. Матрицы смыкают и сжимают некоторым усилием Fc, предотвращающим ее раскрытие при штамповке. Полость заготовки заполняют рабочей жидкостью. К торцам заготовки подводят осевые пуансоны 3, которые вдавливают в торцы заготовки и уплотняют ее полость. Затем осуществляют осевое сжатие заготовки пуансонами, подавая одновременно в полость заготовки жидкость высокого давления р.

Под действием внутреннего давления р и усилия осевого сжатия Fa материал заготовки переходит в пластическое состояние. Стенка трубы прогибается и заполняет полость матрицы формируя деталь. В отдельных случаях растягивающие напряжения могут превзойди допустимые и разрушить стенку в зоне формообразования. В таких случаях вводят подпор стенки в зоне возможного разрушения. Подпор производят с помощью жесткого инструмента 4, воздействующего на стенку усилием Fs. Возможен также подпор жидкой и эластичными средами или пластичным металлом.

Точность и шероховатость поверхности изделия, получаемого гидроштамповкой завися от соответствующих параметров штамповой оснастки, материала заготовки, условий штамповки (со смазкой или без ее) и находятся в пределах 8…11 квалитета и шероховатость 2,5…10 мкм.

После гидравлической штамповке деталь подвергается механической обработке (подрезка торцев, отрезка дна отвода, нарезание резьбы).

Используемый для гидроштамповки инструмент несложен в изготовлении. материалом для него служат стали широко применяемые в штампах холодной листовой штамповки:

- пуансоны – из сталей типа Х12М;

- матрицы – из сталей У10…У12.

Шероховатость рабочих поверхностей матриц и пуансонов Rа= 1,25 мкм, а их твердость 52…56 НRС.

Стойкость инструмента при этом равна или больше стойкости инструмента для холодной листовой штамповки.