Технология холодной объемной штамповки (стр. 2 из 3)
Резка ножницами и резка на металлорежущих станках может быть использована, но и от этих методов так же откажемся, ввиду большого количества неровностей, сколов и деформаций на торце отрезанного прутка. Рассмотрим резку кручением.
Резка кручением заключается в проворачивании одной части прутка относительно другой, зажатой с постоянным усилием [1]. При массовом производстве деталей экономически целесообразно получать заготовки на холодновысадочных однопозиционных автоматах. Кроме резки на этих машинах можно осуществлять калибровку заготовок с образованием фасок. Будем использовать автомат для резки кручением РФЖ 40056.
Рис. 3 Схема резки
Пруток (рис. 3) и его отделяемая часть зажаты при помощи зажимов. На поверхности прутка по плоскостям раздела нанесены концентраторы в виде круговых V-образных канавок (рис. 4). Зажим S может поворачиваться вокруг оси и перемещаться вдоль нее. При повороте зажима S с зажатой в нем отрезаемой частью прутка происходит отрезка кручением. Возможность отрезки кручением и качество поверхности раздела определяются механическими свойствами разрезаемого металла.
Рис. 4 Схема нанесения V-образных канавок
Отрезаемая заготовка изображена на рисунке 5:
Рис. 5 Заготовка детали «Палец»
5.2 Структура технологического процесса
Технологический процесс изготовления детали состоит из следующих операций:
1) контроль исходного материала;
2) очистка;
3) правка, калибровка по диаметру Ø14,5 мм;
4) нанесение канавок (рис. 4);
5) отрезка (рис. 5);
6) прямое выдавливание с высадкой головки (рис.7);
7) накатка (рис. 8);
8) прямое выдавливание рифленой поверхности (рис.10);
9) нарезание резьбы.
Прямое выдавливание с высадкой головки
Данная операция является комплексной, т.к. в данном случае на заготовке мы получаем головку и ступень во втрой части. Следовательно, расчет будет вестись поэтапно.
Высадка головки осуществляется пуансоном в сомнкнутой неподвижной матрице. После соприкосновения пуансона с торцевой поверхностью матрицы, начнется процесс деформации металла с заполнением цилиндрической полости в пуансоне. Параллельно заготовка начнет поступательное движение в матрице и начнется прямое выдавливание, в результате которого диаметр поперечного сечения станет равен 12 мм [2].
Рассчитаем геометрические размеры заготовки после операции.
1) Условно разделим объем на две части. Объем 1 известен, т.к. в, результате выдавливания, верхняя часть заготовки будет такой, какой она должна быть по заданию (см. рис. 1):
.Объем заготовки равен сумме двух объемов:
.Выразим объем второй части:
.Зная формулу объема цилиндра, найдем длину второй части заготовки:
Рис. 6 Расчет длины второй части заготовки
Определение силы высадки
Найдем логарифмическую и относительную деформацию (
и 
соответственно) [2]: 
Для нахождения напряжения течения
воспользуемся эмпирической формулой [2]: 
, где 
Подставив значения, получим
Достаточно точные значения силы, необходимой для высадки деталей типа тел вращения, обеспечивет уравнение, представленное ниже [2].
где
- коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений, обусловленную сложностью формы высаживаемой детали, для симметричных деталей 
-коэффициент, учитывающий влияние механической схемы деформации, 
- коэффициент трения при холодном деформировании со смазочным материалом, 
D – диаметр заготовки, h – высота заготовки, F – площадь поперечного сечения, равная 
.Подставив соответствующие значения, получим:
2) Операция является комплексной, следовательно необходимо рассчитать объем 2
(рис. 6), так как он также будет обработан. Суть расчета аналогична пункту 1.
Для упрощения расчетов, верхнюю часть заготовки рассматривать не будем, т.е рассматриваемый объем равен
.Объем 1:
.Найдем объем 2:
.Зная формулу объема цилиндра, найдем длину второй части заготовки:
Рис. 7 Прямое выдавливание с высадкой головки
Определение силы выдавливания
Изначально, на обработку поступил откалиброванный пруток, диаметром 14, 5 мм, далее диаметр стал 12 мм (под резьбу).
Найдем логарифмическую и относительную деформацию (
и соответственно) [2] при переходе Ø14,5 мм – Ø12 мм: 
Давление, передаваемое на пуансон при прямом выдавливании:
Подставив соответствующие значения в формулы, получим:
Таким образом, получим усилие пуансона на операции прямого выдавливания с высадкой головки:
Накатка
Накатка – это образование на заготовке резьбы или мелких рифлений непрерывным воздействием инструмента. Деформационное упрочнение поверхностного слоя при накатке и волокнистое строение структуры металла повышают циклическую прочность резьбовых соединений примерно в 1,6 раза по сравнению с нарезкой.
Накатку будем производить при помощи роликов, имеющих равную частоту вращения, так при использовании данного метода повышается долговечность накатанных изделий, производительность труда выше в 12-15 раз по стравнению с фрезерованием.
Рис. 8 Накатка
Прямое выдавливание
В данной операции получаем зубчатую поверхность, для этого, пользуясь принципом равенства объемов (рис. 9), назначим соответствующий диаметр матрицы, равный
. Описание процесса выдавливания приведено выше. 
Рис. 9 Схема части заготовки
Рис. 10 Прямое выдавливание
В случае, когда прямое выдавливание применяется с целью формообразования, необходимо воспользоваться следующей формулой [2]:
Подставив соответствующие значения, получим
Ниже приведены оперционные эскизы процессов, указанных в разделе 5.2.
Рис. 11 Схема операции прямого выдавливания с высадкой головки
Рис. 12 Схема операции накатки
Рис. 13 Схема операции прямого выдавливания
7. Смазка
Для холодной объемной штамповки и высадки стальных деталей на автоматах наиболее эффективно и часто применяют фосфатирование с последующим омыливанием. Однако фосфатирование имеет ряд недостатков (сложность и токсичность процессов, загрязнение полостей штампа, невозможность фосфатирования заготовок из лигированных сталей и сплавов и т.д.), следовательно, следует использовать жидкие технологические смазки.