3.7. Оборудование для накатывания

Холодное накатывание резьб, червяков, шлицев, зубьев и других элементов (рис. 3.50) по сравнению с резанием позволяет достичь экономии металла, повысить производительность труда, увеличить долговечность изделий, сократить производственные площади. Оно может осуществляться методами копирования (профиль инструмента копирует профиль впадины между зубьями, выдавливаемой в заготовке) и огибания (в процессе накатывания имитируется зацепление накатываемой шестерни с накатником, т. е. происходит обкатка шестерни накатником, что и дало второе название этому методу — метод обкатки).

Методом копирования накатывают зубья и шлицы способом импульсного планетарного накатывания на станках швейцарской фирмы "Э. Гроб" (рис. 3.50, а).

Рис. 3.50. Схемы накатывания профилей: 1 — изделие, 2 — инструмент

На метизах (болтах, винтах, шпильках) резьбы от М4 до М24 накатывают на станках с плоскими плашками по схеме, представленной на рис. 3.50, б с производительностью 500–185 шт./мин. Точность накатанной резьбы не превышает 6-й степени ГОСТ 16093–81. Для этой же цели служат резьбонакатные автоматы, работающие по схеме ролик-сегмент (рис. 3.50, г), накатывающие резьбы до М16 с производительностью 600–40 шт./мин. Двухроликовые профиленакатные отечественные полуавтоматы (рис. 3.50, в) нашли широкое применение на машиностроительных заводах для накатывания резьб, червяков, других профилей, рифлений, мелкомодульных зубчатых колес на изделиях диаметром до 200 мм. Накатывание на двухроликовых станках может производиться с радиальной или осевой подачей. Имеется много других накатных станков.

Резьбонакатные головки (рис. 3.50, д) позволяют выполнять накатывание как один из переходов при изготовлении деталей на токарных и револьверных станках и автоматах. Универсальные самораскрывающиеся резьбонакатные головки московского завода "Фрезер" типа ВНГН позволяют накатывать профили с наружным диаметром до 52 мм и с шагом до 3,175 мм с полем допуска 6g по ГОСТ 16093–81. Головки ТНГС тангенциальные с синхронизацией вращения роликов применяются для накатывания резьб диаметром 6–48 мм. Головки ГУР позволяют накатывать резьбы диаметром 12–90 мм с шагом 1,5–10 мм. Для накатывания резьб на трубах разработаны головки РНГТ и малогабаритные — РНГТМ.

3.8. Оборудование для листовой штамповки

Основные операции листовой штамповки:

1. Разделительные:

• вырубка (например, кружков из полосы);

• пробивка отверстий (например, в номерке гардероба);

• резка;

• надрезка;

• разрезка одной детали на несколько;

• обрезка (краев деталей после вытяжки колпачков, кастрюль и др.)

2. Формоизменяющие:

• гибка;

• вытяжка (кастрюли, фляги, гильзы патронов и снарядов);

• листовая формовка.

Инструмент для листовой штамповки — штамп.

В штампах простого действия выполняется одна операция, которой соответствует название штампа: вырубной, гибочный, пробивной и т. д. При необходимости изготавливать детали за несколько операций листовой штамповки их выгодно выполнять в одном штампе. Если эти операции выполняются на разных позициях штампа, то штамп называется комбинированным последовательным. Схематически последовательный штамп можно представить в виде последовательности простых штампов (рис. 3.51). Основанием для низа штампа служит нижняя плита 1, для верха (совершающего движение вверх и вниз) — верхняя плита 2. Хвостовик 3 вставляется в отверстие ползуна пресса и верхняя плита к ползуну крепится прихватами (не показаны). Вырубной пуансон 4 и пробивной пуансон 5 крепятся к верхней плите пуансонодержателем 6. Съемник 7 стаскивает материал 8 с пуансонов при их движении вверх. Матрицедержатель 9 (применяется редко) крепит матрицы 10 к нижней плите. Упор 11 фиксирует шаг подачи материала. Направляющие планки 12 ограничивают смещение материала 8 в поперечном направлении. Направляющие колонки 13 и втулки 14 величиной зазора между ними ограничивают взаимное смещение пуансонов и матриц, обеспечивая постоянство зазора Z между матрицами и пуансонами по периметрам срезов. Нижние 1 и верхние 2 плиты, направляющие колонки 13 и направляющие втулки 14 составляют блок штампа.

Рис. 3.51. Схема последовательного штампа

Блоки штампов бывают с задним (рис. 3.52, а), диагональным (рис. 3.52, б) и осевым (рис. 3.52, г) расположением колонок, а также многоколонные (рис. 3.52, в); первые три стандартизованы.

Рис. 3.52. Типы блоков

Остальные детали (кроме хвостовика) составляют пакет штампа (рис. 3.52, д), а т. к. их форма определяется конфигурацией штампуемой детали, то стандартизованы не они сами, а заготовки для деталей штамповых пакетов.

Если две или три операции производятся на одной позиции, то такой штамп называется комбинированным совмещенным. На рис. 3.53 изображен совмещенный штамп для вырубки и вытяжки. Пуансон-матрица 9 (далее — ПМ) служит пуансоном при вырубке и матрицей при вытяжке. При рабочем ходе вниз ползуна пресса с прикрепленной к нему верхней плитой 11 ПМ вырубает кружок из полосы 13. Вырубка осуществляется между наружной кромкой ПМ и острой кромкой вырубной матрицы 5, установленной на нижней плите 14, прикрепленной к столу пресса.

Рис. 3.53. Совмещенный штамп

При дальнейшем ходе вниз пуансон 1 на внутренней скругленной кромке ПМ вытягивает деталь 17, отжимающую вверх верхний выталкиватель 8 и опускает вниз нижний выталкиватель 3, играющий при вытяжке роль прижима. При обратном (холостом) ходе ПМ вверх съемник 6 под действием пружин 10 стаскивает с ПМ полосу 13. Ограничители 7 не позволяют пружинам 10 скинуть съемник 6 с ПМ и являются направляющими. Выталкиватель 8 выталкивает деталь (колпачок) из полости ПМ, а выталкиватель 3 под действием толкателей 2 (приводимых пневмоподушкой) стаскивает колпачок с пуансона 1. Когда ПМ находится вверху, материал перемещается на шаг подачи и производится штамповка следующей детали. Упор 4 и перемычки между деталями в полосе фиксируют шаг подачи. Пуансоны и матрицы крепятся к плитам винтами (например, 16). Для предотвращения взаимного смещения пуансонов и матриц (из-за наличия зазоров в винтовом соединении) их фиксируют штифтами (например, 15), устанавливаемыми без зазора. Это обеспечивает равномерность зазора между матрицей и пуансоном по всему их периметру. Шпильки 12 не позволяют полосе 13 смещаться в поперечном направлении (на читателя и от него).

Совмещенный штамп по конструкции сложнее последовательного, однако, обеспечивает более точное взаимное расположение внутреннего и наружного контура у детали. Поэтому совмещенные штампы используются, если необходима высокая точность расположения отверстий относительно наружного контура, а также при штамповке крупных деталей, когда один сложный крупный штамп дешевле двух простых.

Полная стойкость штампов равна числу деталей, отштампованных до полного изнашивания пуансона и матрицы. Стойкость между переточками (которых в среднем бывает 20–25) определяется числом деталей, отштампованных между переточками. Стойкость зависит в основном от вида выполняемой операции (вырубка, гибка), материала заготовки, пуансона, матрицы, обработки последних и условий штамповки (пресса, технологической смазки и др.)

В табл. 3.2 показано как зависит стойкость между переточками матриц из стали У10А меняется от материала изготавливаемой детали толщиной 1 мм.

Таблица 3.2. Зависимость стойкости матриц от материала изготавливаемой детали

Материал	АМцМ	АМцП	Амг6-БМ	Сталь 10
Стойкость, тыс. дет.	13,3	12,8	11,5	6,1

Зависимость стойкости от толщины материала, материала и вида штампа можно уяснить из табл. 3.3.

Стойкость стальных штампов может быть повышена рационализацией конструкции, электроэрозионным легированием рабочих поверхностей, поверхностным пластическим деформированием (ППД), электроэрозионной обработкой, поверхностным упрочнением режущих кромок лазером.

Стойкость штамлов со вставками из ВК15, ВК20 при вырубке может достигать 1млн. между переточками и 60 млн.-полная.

Таблица 3.3 Плановая стойкость рабочих частей штампов до полного износа[11].

Тип штампа	Толщина материала, мм	Стойкость (тыс. нагружений) в зависимости от материала рабочих частей
		Углеродистая сталь (У10А, У11А)	Легированная сталь (Х12М, Х12Ф1)
Вырубной (с наплавляющими колонками)	До 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0	800 — 1000 600 — 800 450 — 600 350 — 500 300 — 400	1100 — 1400 800 — 1100 600 — 850 500 — 700 400 — 600
Пробивной	s/d = 0,3 ¸ 0,5 s/d = 0,5 ¸ 0,7 s/d = 0,7 ¸ 1,0	120 — 200 70 — 120 40 — 80	300 — 400 200 — 300 150 — 200
Гибочный: Простой Сложный Вытяжной простой Формовочный	До 3	1000 — 1200 600 — 700 1200 — 1600 400 — 500	1400 — 1700 800 — 1000 1800 — 2400 600 — 800
Примечание. Наименьшие значения стойкости относятся к штамповке более твердых материалов (стали 30, 40), а наибольшие — к штамповке более мягких материалов (стали 10, 20, Ст2). Для выполнения операций листовой штамповки (а также обрезки облоя после горячей штамповки) выпускают кривошипные прессы (подавляющая часть оборудования цехов листовой штамповки), а также электромагнитные, гидравлические, пневматические и винтовые прессы.

В зависимости от числа ползунов кривошипные прессы могут быть: простого (один ползун), двойного (два ползуна), тройного (три ползуна) действия. По числу кривошипов, приводящих в действие ползун: однокривошипные, двухкривошипные, четырехкривошипные. Прессы могут быть наклоняемыми (рис. 3.54, а) и ненаклоняемыми (рис. 3.54, б). Наклон пресса при работе на штампе с выталкивателем позволяет удалить изделие из штампа в тару скольжением по наклонной плоскости под действием веса. Стол ненаклоняемых прессов может быть непередвижным и передвижным. Последний позволяет устанавливать на прессе штампы разной высоты без применения подкладных плит. У наклоняемых прессов столы непередвижные. У открытых прессов доступ в рабочую зону возможен с трех сторон: спереди, справа, слева (рис. 3.54, а), что создает удобства в эксплуатации и оснащении прессов средствами автоматизации и позволяет производить на них штамповку из рулонной, полосовой и штучной заготовок. У закрытых прессов, обладающих повышенной жесткостью, доступ в рабочую зону возможен спереди и сзади, однако в боковых стойках часто выполняются окна 5 для работы с автоматической подачей ленты. У одностоечных прессов станина выполнена в виде единой стойки, у двустоечных (рис. 3.54, б) между стойками имеется пространство, через которое могут удаляться изделия и отходы. Прессы однокривошипные простого действия открытые ненаклоняемые могут иметь механизированную регулировку штампового пространства или механизированную смену штампов.

Рис. 3.54. Кривошипные прессы для листовой штамповки: 1 — стол, 2 — ползун, 3 — планка выталкивателя. 4 — наклоняемая часть

Однокривошипные прессы (к ним относятся все названные ранее) имеют усилие до 40 МН и применяются при штамповке некрупных деталей, когда не может возникнуть больших эксцентричных (по отношению к ползуну) нагрузок.

Двухкривошипные прессы простого действия — двустоечные. Они могут быть открытыми усилием до 6,3 МН и закрытыми усилием до 40 МН, ненаклоняемыми и наклоняемыми, но всегда с непередвижным столом. Они применяются при штамповке средних по величине деталей для более равномерного распределения нагрузки во избежание возникновения больших опрокидывающих моментов.

Четырехкривошипные прессы простого действия, ненаклоняемые, с непередвижным столом усилием до 63 МН служат для штамповки крупногабаритных деталей.

Прессы закрытые двойного действия могут быть однокривошипными с усилием главного ползуна до 10 МН, прижимного — до 6,3 МН, двухкривошипными с усилием 6,3 МН и 6,3 МН соответственно и четырехкривошипными с усилием 10/6,3 МН и применяются для глубокой вытяжки с прижимом. При работе этих прессов (рис. 3.55) под действием кулачков 7 сначала опускается наружный ползун 1, с прижимом 4, обеспечивая прижим заготовки 5, а затем внутренний ползун 2 с вытяжным пуансоном 3 осуществляет вытяжку колпачка через матрицу 6. Прижим препятствует образованию складок при вытяжке изделий с тонкими стенками под действием сжимающих тангенциальных (направленных по окружностям) напряжений.

Рис. 3.55. Схема работы пресса двойного действия [7]

Прессы тройного действия позволяют получать сложные детали, требующие обратной вытяжки.

Кривошипные прессы для листовой штамповки имеют верхние выталкиватели, работающие от упоров. Выталкивание из нижней части штампа может производиться подушками (гидравлическими и пневматическими цилиндрами) или выталкивателями, предусмотренными конструкцией штампа. У некоторых крупных прессов для облегчения смены штампов подштамповая плита может быть выдвижной.

Гидравлические листоштамповочные прессы простого действия рамные предназначены для формования и глубокой вытяжки, вырубки, отбортовки, гибки и т. д. Гидравлические прессы двойного действия выполняют многооперационную вытяжку, формовку, калибровку и гибку. Прессы гидравлические одностоечные монтажно-запресовочные предназначены для гибки, прошивки, запрессовки, выпрессовки и др. штамповочных и монтажных работ. Прессы гидравлические одностоечные осуществляют различные штамповочные операции.

Автоматы листоштамповочные многопозиционные предназначены для последовательной многопереходной штамповки изделий из металлической рулонной ленты с автоматическим переносом штампуемой детали с позиции на позицию. Производительность их от 12 (для крупных автоматов) до 150 шт./мин (для мелких).

Автоматы листоштамповочные с нижним приводом производят многопереходную штамповку деталей в ленте с отделением готового изделия на последней позиции штамповки. Их производительность от 80 до 800 шт./мин. Автоматы этих двух типов — кривошипные.

Прессы-автоматы гидравлические (тройного действия) для чистовой вырубки предназначены для изготовления деталей за один рабочий ход пресса с параметром шероховатости поверхности контура детали Ra1,25 и точностью размеров 7–11-го квалитетов. Напомним, что обычная вырубка дает 10–13-й квалитет и Rа20.

Для поэлементной штамповки созданы специальные прессы номинальным усилием 160 кН, оборудованные столами с регулируемыми упорами, держателями инструмента и быстросъемным инструментом, требующим в процессе эксплуатации замены только отдельных изношенных элементов.

Револьверные прессы имеют револьверную головку с 24–32 комплектами матриц и пуансонов для пробивки отверстий и пазов разных форм и размеров при изготовлении плоских деталей типа панелей и шасси радиоэлектронной аппаратуры в серийном и единичном производстве. Отсчет координат производится вручную (при помощи микроскопов), по шаблону, или автоматически — при помощи системы ЧПУ. Точность координат около ±0,15 мм.

Вырезка деталей и отверстий сложного профиля в единичном и мелкосерийном производстве может проводиться на лазерных установках, оснащенных штамповочной головкой, в которую из магазина автоматически устанавливаются сменные пакеты. Заготовка перемещается по программе.