Урок 4.2ДеформироватьГлава 4 · Формовка листа и труб

Штамповка и глубокая вытяжка

Парные штампы режут и прессуют лист в форму, часто за секунду

Штамповка формует листовой металл между парными штампами в прессе, одна деталь за ход. Глубокая вытяжка — штамповочная операция, которая втягивает плоскую заготовку в штамп, чтобы сделать бесшовную полую деталь. Банки для напитков, кухонные мойки, аккумуляторные стаканы и панели кузовов автомобилей — всё это вытянуто именно так.

Фото: Pressteck S.p.A, CC BY-SA 2.0, через Wikimedia Commons

глубокая вытяжка стакана · 3 стадииТри панели показывают разрез через середину круглого стакана, пока он вытягивается; номера в кружках соответствуют шагам ниже.

Штамповка и глубокая вытяжка за минуту от MecMade

Как это работает

Загрузите заготовку. Плоскую заготовку (кусок, вырезанный из листа, здесь диск) кладут на матрицу — блок с отверстием, кромка которого закруглена. Эта закруглённая кромка называется радиусом матрицы.
Зажмите край. Прижим заготовки — кольцо вокруг пуансона — давит на край с контролируемым усилием. При слишком малом усилии край образует складки; при слишком большом стенка рвётся.
Вытяните. Пуансон проталкивает центр вниз в отверстие. Край скользит внутрь под прижимом и изгибается через радиус матрицы, становясь стенкой.
Вытолкните и обрежьте. Пуансон и прижим поднимаются, выталкиватель выталкивает стакан, а неровный край обрезают. Более глубокие детали вытягивают снова на последующих стадиях (повторные вытяжки), каждая уже и глубже.

При крупносерийной штамповке последовательный штамп выполняет несколько операций на позициях вдоль ленты из рулона: вырезку, пробивку (выбивание отверстий), гибку и вытяжку. Лента продвигается на одну позицию за ход, поэтому готовая деталь выпадает с каждым ходом.

Ключевые факты

Материалы: Пластичный лист: малоуглеродистая и нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь; обычно толщиной около 0,2–6 мм
Типичные детали: Банки, стаканы, мойки, посуда, топливные баки, панели кузовов автомобилей, аккумуляторные стаканы, кронштейны
Размер детали: От оболочек в несколько миллиметров в поперечнике до боковых панелей кузовов автомобилей длиной в несколько метров
Точность: Около ±0,1 мм на небольших деталях; менее точно на больших панелях
Качество поверхности: Гладкая, близкая к собственной поверхности листа; достаточно хороша для окрашиваемых автомобильных панелей
Подходящая партия: Большие объёмы: от тысяч до миллионов деталей, потому что штампы окупаются только в масштабе
Стоимость оснастки и оборудования: Штампы — от около $10 000 для небольших простых деталей до более $1 млн за комплект штампов кузова автомобиля; прессы — от около $100 000 до многих миллионов за линию для автомобильных панелей
Скорость: Одна деталь за ход: крупные автомобильные панели около 10–15 в минуту; небольшие детали в последовательных штампах — от десятков до сотен в минуту

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Очень быстро и дёшево на деталь при больших объёмах
Бесшовные герметичные полые детали без сварных швов
Прочные лёгкие детали; металл упрочняется при обработке
Очень повторяемо от детали к детали

Ограничения

Штампы дороги, и на их изготовление и настройку уходят недели и месяцы
Глубина за одну стадию ограничена: заготовка может быть лишь примерно вдвое больше диаметра пуансона
Дефекты, которые нужно контролировать: складки на краю, разрывы у угла пуансона, волнистый край
Изменение конструкции означает новые или переделанные штампы

Где применяется

АвтомобилестроениеДвери, капоты, крыши, крылья, топливные баки, масляные поддоны
УпаковкаБанки для напитков и еды, аэрозольные баллоны, крышки бутылок
Кухня и бытовая техникаМойки, кастрюли, сковороды, корпуса бытовой техники
Электроника и аккумуляторыЦилиндрические аккумуляторные стаканы, корпуса разъёмов, экранирующие стаканы
Оборонная промышленностьГильзы патронов

Как узнать процесс

Бесшовные полые формы, такие как банки, стаканы и мойки, без линии сварки.
Скруглённые внутренние и наружные углы у дна, скопированные с радиусов пуансона и матрицы.
Чистый обрезанный край у отверстия, часто завальцованный или загнутый.
Слабые вертикальные линии царапин на наружной стенке, где металл скользил по матрице.

Сравните с

Гибка листового металла4.1дешёвые инструменты, но только прямые сгибы; штамповка формует полную 3D-форму за один ход.Давильные работы4.3делает похожие круглые полые детали с дешёвой оснасткой, подходит для малых партий, но медленнее на деталь.Гидроформовка4.5давление жидкости заменяет один твёрдый инструмент, позволяя получать сложные формы за меньшее число стадий.

Смотрите

Toledo Metal Spinning · Обзор глубокой вытяжки для начинающих

Hubert Stüken GmbH & Co. KG · Как деталь вытягивается в несколько стадий, объясняет производитель

Gut Metallumformung AG · Настоящая глубокая вытяжка стакана в прессе

ANDRITZ Schuler · Линия прессов для кузовов автомобилей, на которой роботы перемещают панели между штампами

Смотреть реальные фото

Википедия: Deep drawing — схемы процесса и линия глубокой вытяжки
Википедия: Stamping (metalworking) — обзор штамповочных операций
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Парные штампы формуют лист за один ход пресса; глубокая вытяжка втягивает плоскую заготовку в бесшовный стакан.
Прижим заготовки не даёт краю образовывать складки, пока он скользит внутрь.
Штампы дороги, поэтому штамповка окупается при больших объёмах.