Листовая штамповка — листовое штампование, изготовление полуфабрикатов, деталей и готовых изделий из листовых металлических заготовок деформированием их под действием давления.
Листовая штамповка возникла много столетий назад как способ изготовления одинаковых по форме и размерам деталей домашней утвари, украшений, оружия. Техническое и производственное совершенствование листовой штамповки получила во 2-й половине 19 в. в связи с массовым производством деталей вооружения, посуды (керосиновых ламп) и других предметов. Совершенствование технологии листовой штамповки обеспечивало значительное увеличение производительности и улучшение эксплуатационных показателей деталей. В начале 20 в. листовая штамповка сыграла исключительную роль в автомобилестроении (особенно и изготовлении кузовов); в 30-е гг. — в авиа- и судостроении и производстве бытовых машин; в 50-е гг. — в ракетостроении.
Горячая штамповка
Холодная штамповка
Детали, полученные листовой штамповкой, обладают высокой прочностью при относительно небольшой массе и отличаются рациональностью форм. Благодаря использованию пластических материалов листовая штамповка позволяет получать и сложные по форме тонкостенные детали, и массивные прочные детали, которые не могут быть получены иным способом (например, листовой штамповкой можно изготовить стрелку ручных часов и пятиметровый лонжерон грузового автомобиля). Листовая штамповка деталей в сочетании со сваркой позволяет производить неразъемные узлы практически неограниченных размеров (в вагоностроении, судостроении).
В качестве заготовок используют ленту, полосу, лист. Штампуют обычно холодные заготовки. При малой пластичности материала или при недостаточной мощности оборудования штампуют горячие заготовки. Основные операции листовой штамповки — разделительные и формоизменяющие.
- В результате разделительных операций деформируемая часть заготовки разделяется при сдвиге материала по заданному контуру. К ним относятся отрезка, разрезка, вырубка, пробивка, проколка, обрезка, надрезка и зачистка.
- В формоизменяющих операциях деформированная часть заготовки изменяет свои формы и размеры, материал перемещается без разрушения. К ним относятся гибка, скручивание, навивка, раздача, обжим, отбортовка, вытяжка, рельефная формовка и др.
Листовую штамповку осуществляют в штампах, состоящих, как правило, из неподвижной и подвижной половин, несущих рабочие части (матрицу и пуансон), при сближении которых помещенная между ними заготовка деформируется (рис.). Половины штампов закреплены в прессе. Неподвижная половина — на столе, подвижная — в ползуне (исполнительном механизме). Рабочие части штампов изготовляют из инструментальных сталей; при мелкосерийной штамповке деталей из алюминия и других мягких материалов применяют различные заменители (пластмассы, прессованную древесину и др.).
Вырубной штамп. Схема установки заготовки.
1 — штамп; 2 — матрица; 3 — пуансон; 4 — пуансонодержатель; 5 — верхняя плита; 6 — заготовка; 7 — вырубленная деталь
Для удешевления производства при малом объёме листовой штамповки деталей (особенно крупногабаритных) матрицу изготовляют из чугуна, стали или бетона, а пуансон заменяют водой или др. жидкостью, находящейся в контейнере, расположенном на матрице над заготовкой. В результате взрыва порохового заряда в воде создаётся давление на листовую заготовку и происходит её деформация по форме матрицы. Этот метод назван взрывным штампованием (см. Штамповка взрывом). Используют также электрический разряд, действие которого на воду передаётся заготовке, — метод электролитической штамповки. Заготовки можно штамповать в штампе, который имеет одну рабочую часть (матрицу или пуансон). В этом случае для создания давления на заготовку используют разряд высоковольтных конденсаторов, в результате которого создаётся мощное быстроменяющееся магнитное поле, — метод электромагнитной штамповки.
Кузнечно-прессовое оборудование
Точность деталей, полученных листовой штамповкой (по большинству операций), оценивается 3-4-м классом, отдельные операции — зачистка, специальные приёмы вырубки и пробивки, вытяжка с утонением, калибровка обеспечивают 2-й класс. При холодной листовой штамповке качество поверхности листовых заготовок в большинстве случаев сохраняется, поэтому при штамповке из холоднокатаных материалов чистота поверхностей деталей — 6-8-го класса. Удельная прочность, характерная для заготовок из проката, после листовой штамповки не понижается, а, напротив, в результате некоторых формоизменяющих операций вследствие сопутствующего им упрочнения (см. Наклеп. Наклеп металла. Сущность явления наклепа.) материала повышается.
Стоимость деталей в основном слагается из стоимости материала и издержек на их изготовление. При листовой штамповке стоимость металлов в среднем составляет 80-85%, а издержки на изготовление — 15-20%. Разнообразие методов штамповки, применение различных по конструкции штампов (специальных и универсальных) и использование соответствующих материалов для их изготовления обеспечивают рентабельное производство одних и тех же деталей листовой штамповкой при любом объёме выпуска. Листовая штамповка — высокопроизводительный процесс, например на прессах с усилием 1 Мн (100 тс) при работе с ручной подачей заготовок из ленты часовая производительность составляет 600-800 деталей, а с валковой подачей — 3000-4000 и более.
Горячая штамповка
Холодная штамповка
Таким образом, листовая штамповка обеспечивает сведение сложных процессов производства к более простым, стабильную точность штампуемых деталей, изготовление деталей небольшим числом операций и переходов, низкие издержки производства, сохранение и в отд. случаях увеличение удельной прочности материала заготовки, низкую стоимость инструмента-штампа. Методами листовой штамповки получают детали и готовые изделия для многих отраслей народного хозяйства: приборостроения и судостроения, автомобильной и авиационной промышленности, часового производства и т. д.
Для дальнейшего совершенствования листовой штамповки необходимы: более полная механизация и автоматизация мелкосерийного производства, применение автоматических линий прессов в массовом производстве, повышение стойкости и быстросменности штампов, повышение эффективности использования прессового оборудования, увеличение скорости деформирования в формообразующих операциях, снижение расхода металла.