Штампы – это разновидность технологической оснастки, предназначенная для проведения процесса листовой штамповки. По своему назначению они разделяются на гибочные, чеканочные, вырубные, комбинированные, вытяжные, надрубные, рельефные, специальные и последовательного действия.
Изделия, получаемые с помощью штампов, отличаются максимальной однородностью поверхности, небольшими внутренними напряжениями и высокой точностью формы. Благодаря этому, а также низкой себестоимости производства по сравнению с другими видами обработки металла, холодная штамповка (осуществляемая без предварительного нагрева заготовки) применяется в целом ряде отраслей промышленности, начиная с изготовления электроники и заканчивая самолетостроением.
Рабочие части прессов – штампы – изготавливаются под конкретные задачи и состоят из двух элементов: пуансона (верхней детали, закрепляемой на рабочей части пресса или пневматического молота) и матрицы (нижней детали, играющей роль упора). Зажатая между ними листовая заготовка, подвергающаяся воздействию прессового оборудования, деформируется: прорубается, надрубается, прошивается и т. д. В результате она приобретает форму рабочих поверхностей. Многие специальные штампы или штампы последовательного действия включают в себя не 2 простые детали, а большое количество элементов. Принцип же их работы остается неизменным.
Этапы проектирования
Во время разработки макета будущего штампа в обязательном порядке решается целый ряд задач, позволяющих не только исключить ошибки в конструкции (и, как следствие – в конструкции всех производимых с помощью изделия деталей), но и сделать его использование безопасным. В число таких вопросов входят:
- изучение рабочих характеристик используемого пресса либо молота;
- выбор будущей схемы штамповки;
- анализ заданной конструкции пуансона и матрицы, расчет возможных погрешностей;
- изучение механических характеристик материалов, которые будут использоваться при штамповке, подбор стали, расчет ее твердости;
- составление технологической схемы штампа;
- расчет максимально допустимого усилия штамповки;
- определение точки наибольшего воздействия (центра давления) пуансона;
- расчет прочностных характеристик элементов штампа;
- проектирование конструкции штампа, составление принципов его сборки и функционирования после установки на прессовое оборудование.
Такой комплексный подход позволяет исключить появление трещин, вмятин и сколов на матрице и пуансоне при их работе с заранее заданными усилиями и даже превосходящими таковые, а также получать с их помощью изделия, не отличающиеся друг от друга по форме, толщине и другим параметрам.
Производство штампа
Само изготовление штампа также включает в себя несколько крупных этапов, обеспечивающих максимально точное соблюдение всех требований к готовому изделию. Выглядят они следующим образом:
- проведение расчетов и составление эскиза;
- занесение всех параметров в программу компьютерного моделирования, создание схемы будущего штампа;
- определение точек максимальных нагрузок, проверка рациональности готового изделия. При необходимости – корректировка формы штампа (без внесения изменений в форму рабочих частей);
- разметка мест для будущих технологических отверстий, расчет их наиболее оптимальных размеров;
- согласование готового проекта с заказчиком. В случае одобрения – изготовление.
Последняя процедура осуществляется на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), что позволяет исключить человеческий фактор, сократить время на производство и одновременно с этим максимально увеличить точность будущего изделия. Применяются такие типы операций, как точение, фрезерование, сверление и развертывание отверстий.
Готовые штампы проходят термическую обработку, включающую закалку и отпуск, в результате приобретают твердость, соответствующую расчетной. Материалами, служащими для изготовления рабочих элементов, чаще всего служат углеродистые и легированные стали (например, 30ХГСА), хотя в некоторых случаях могут применяться и специальные сплавы (в том числе – цветных металлов).
