Щанцоване

МашиниСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2013

Щанцоването е широко разпространен метод за обработка на листови материали, при които материалът се обработва посредством пластична деформация в студено състояние. Използва се в редица отрасли на промишлеността за производство на разнообразни детайли като например детайли за автомобилостроенето, самолетостроенето, за медицинско оборудване, за електроуреди и изделия за бита. Често бива предпочитан пред други подобни методи поради постигането на висока производителност и възможността за производство на голям брой заготовки и детайли за относително кратък период от време. Възможността за серийно производство позволява производството на изделия с невисока себестойност.

Произвеждат се сложни детайли с висока точност
Посредством щанцоване обикновено се обработват листови материали със сравнително неголяма дебелина. Те обикновено са под формата на отделни листове, ивици или ленти. Размерите на листовете обикновено са стандартизирани, а дебелината им варира в определени граници. Сред често обработваните са листовите материали с дебелина до 4 mm, но е възможно обработката на материали със значително по-голяма дебелина. Лентите обикновено се доставят навити на рула и процесът на подаване за обработка лесно може да се автоматизира.

Обикновено при щанцоването разликата в дебелината на стената на готовото изделие и дебелината на изходния материал е незначителна. Основно изискване към материала на заготовката е добрата пластичност, тъй като в процеса на обработка той е подложен на значителна деформация. Също така листовите материали е необходимо да са с добри механични свойства, подходящ химичен състава и т. н.

Добре е да се има предвид, че обработката на листовите материали посредством студено деформиране е съпроводено с появата на уякчаване, което оказва влияние върху пластичността на материала, която намалява. Това води и до ограничаване на възможностите на материала за последващо изменение на формата на заготовката в други производствени операции. Възможността за обработка на материала чрез студена пластична деформация може да бъде подобрена чрез създаване на оптимални условия за протичане на процеса. Това може да се постигне, като се вземат предвид методите на силово въздействие, конструкцията на щанцата, рационалната конфигурация на работния инструмент, скоростта на деформиране и други.

Отличителна особеност на щанцоването е и фактът, че деформациите, протичащи в заготовката, не са еднородни. На практика това означава, че техните стойности се различават в различните участъци, което води до възникването на различна степен на уякчаване в тях.

При щанцоване листовият материал също така има изявена склонност към загуба на устойчивост, което може да причини нежелани деформации като например изкривяване при рязане. С оглед на предотвратяването на подобни явления се препоръчва да се предвиди допълнително притискане при щанцоването на относително тънки ламарини.

Посредством щанцоване могат да се произвеждат плоски и пространствени детайли със сложна форма. Получените заготовки и детайли се характеризират и с висока точност. В процеса на обработка могат да се извършват една или няколко еднотипни операции, както и да се извършват няколко различни операции едновременно или последователно. Този метод на обработка се счита за подходящ и за изработването на тръбни изделия, както и за обработването на неметални материали.

При обработването на материалите посредством щанцоване към тях се предявяват редица изисквания. Наред с традиционните изисквания за устойчивост, еластичност, твърдост, проводимост, електрически и магнитни свойства, обработваният материал е необходимо да е с ниска себестойност и да позволява обработка, без това да оказва влияние върху качествата му. Влияние оказват и микроструктурата на материала, качеството на повърхността, предварителното термично обработване или деформационно уякчаване и други.

Разделителни и формоизменящи операции
Като цяло щанцоването може условно да бъде разделен на две основни групи операции. Едната включва разделителни операции, които се заключават в пълно или частично разделяне на обработвания материал като например отрязване, изрязване, пробиване и др. Втората група обработващи операции включва формоизменящи операции, целта на които е изменение на формата на материала посредством пластична деформация като огъване, усукване, дълбоко изтегляне, студено пресоване и др. Също така е възможно обединяването на няколко операции като например рязане и огъване, изтегляне и пробиване и други.

Важен параметър при извършването на разделителни операции е коефициентът на използване на материала, които се дефинира като отношение на лицето на изделията изрязвани от заготовката към лицето на цялата заготовка (лента, ивица или лист). Колкото стойността на коефициента е по-близко до единица, толкова по-икономично и по-ефективно се използват заготовките. Този коефициент е добре да се вземе предвид при определяне на вида на разделителните операции и конструкцията на използвания инструмент за щанцоване. Самият коефициент зависи от начина на рязане на материала.

Принципно изрязването и пробиването са две операции, извършвани по един и същ начин – с щампи, чиито работни части са поансон и матрица. Разликата е в крайния продукт, който при изрязването е готово изделие а при пробиването отпаден продукт. Начинът на взаимно разположение на изрязваните детайли върху изходния материал определя начина на разкрояване, ефективността на което се оценява чрез коефициентът на използване на материала.

За операцията отрязването се използват предимно механични ножици с успоредни или наклонени ножове или дискови ножици. В механичните ножици с наклонени ножове горният нож е наклонен спрямо долния под определен ъгъл в диапазона 2-6°. Това е причината с тях да се отрязва само определена част от обработвания материал, съответно силата на отрязване е по-малка. Като недостатък на тези ножици обикновено се посочва факта, че отрязваната ивица се огъва по посока на движението на горния нож и се налага тя да бъде изправяна.

Отрязването с дискови ножици се извършва от двойка дискови ножове, които се въртят в противоположни посоки. Под действието на силите на триене обработваният материал се увлича между дисковете и постепенно се отрязва подобно на отрязването с гилотинни ножици. С дисковите ножици отрязването може да се извърши по права или крива линия.
Макар щанцоването да е подходящо за обработване както на различни метали, така и на неметални материали, добре е да се има предвид, че за обработка посредством формоизменящи операции са подходящи материали притежаващи необходимата пластичност.

При обработка на материалите посредством щанцоване получаването на крайният детайли е свързано с извършването на поредица от няколко операции. При използването на щанцоващи инструменти с по-проста конструкция се налага поотделно извършване на операциите и използването на различни инструменти за щанцоване. Поради значителното усложняване на производствения процес и съответно снижаването на производителността подобна организация на производството са избягва, като предпочитано решение е използването на по-сложни инструменти за щанцоване позволяващи извършването на няколко или всички необходими обработващи операции. Това е и предпочитаният вариант при серийно и масово производство.

Богата гама от обра-ботващи инструменти
Произвежданата богата гама от различни по форма, сложност и размери детайли обуславя голямото разнообразие от инструменти за щанцоване, които се класифицират в зависимост от извършваните операции на щанци за рязане, огъване, дълбоко изтегляне и др.; в зависимост от вида на заготовката - щанци за единични или сдвоени заготовки, щанци за ивици и ленти; според принципа на действие щанците биват с просто действие и комбинирани.

Щанците често се подразделят и спрямо някои конструктивни признаци като начин на водене, брой работни позиции съответно едно- и многопозиционни, степен на унификация и т. н. Щанците могат да бъдат с непосредствено, посредствено или смесено водене на поансона към матрицата. Щанци без водене се срещат сравнително рядко. Обикновено щанците са предназначени за производството на конкретен детайл. Универсални щанци са по-рядко срещани.

Като цяло щанците се характеризират със сложна конструкция и високи изисквания по отношение на точност на изработването и сглобяването им. Конструкцията им до голяма степен се определя в зависимост от формата и размерите на изработвания детайл и използваната технология на щанцвоне. От друга страна, възможностите за конструиране и изработване на подходящия инструмент за щанцоване оказва влияние върху избора на технологичен вариант за щанцоване.

Щанците, особено тези, използвани за масово производство, са подложени на сериозно механично натоварване. По тази причина за производството им се използват предимно специални легирани стомани, характеризиращи се с повишена износоустойчивост и здравина. От друга страна, използването на конструкционни стомани се счита за не особено подходящо.

Независимо от голямото разнообразие от щанцови инструменти, високите изисквания към тях като точност на изработване, дълготрайност и добри експлоатационни качества определят някои изисквания с оглед на производството на изделия с високо качество. Сред тях са съответствие на конструкцията и габаритните размери на щанцата с техническата характеристика на избраната преса, бързо подаване и точно ограничаване на обработваните заготовки, точно центроване на матрицата и поансона както при сглобяването, така и при експлоатацията на щанцата и други.

Машини за щанцоване
Разнообразието от използвани машини също не е малко. Едни от най-разпространените преси обикновено работят с една или няколко сменяеми матрици и се използват за производството на многосерийно производство. При първоначалното разкрояване на изходния материал и за получаване на заготовки и детайли с големи размери щанцоването може да се извършва на специализирани машини, например рязане с гилотини и дискови ножици, огъване между валове и ролки или на огъващи преси и др., като в такива случаи деформиращите инструменти са част от машината.

Съвременните координатно-щанцови машини обикновено са със сервозадвижване и цифрово-програмно управление. Използването на линейни задвижвания, честотни управления, на вграден в машината хардуер и софтуер са част от факторите, допринасящи за по-голямата гъвкавост и по-висока производителност на машините, като не само се увеличават максималния брой удари в минута, но се дава възможност и за извършването на множество операции.

Програмирането на машината обикновено е посредством пулт за управление. С оглед на повишаване на производителността при обработването на материала се използват многопозиционни глави с различен брой инструменти. Преместването на обработвания листов материал се базира основно на използването на вакуумна технология. Към стандартното оборудване на машината обикновено се включва и автоматичен плъзгач за отвеждане на готовите детайли, автоматично препозициониране и проверка на държачите, автоматично смазване на машината. Машините се предлагат и с различни възможности за защита на работната зона.

За получаването на сложни форми се предлагат и машини, даващи възможност за извършване както на щанцоващи операции, така и на лазерно рязане. По този начин, когато обработването на детайла е свързано с рязане, се дава възможност да се избере най-подходящият вид рязане.

Детайлите, изработени посредством щанцоване, по редица показатели превъзхождат детайли, получени чрез леене, рязане или горещо щамповане. Сред предимствата на щанцоването са отсъствието на нагряване на материала, повърхностният слой на материала не се окислява, получават се детайли с много точни размери и ниска повърхностна грапавост. Съща така значително се намалява разходът на метал поради липсата на стружки.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top