4.1.2. Конструирование штампов

Штампы кривошипных горячештамповочных прессов состоят из штампового блока и закрепленных в нем ручьевых вставок. Количество ручьев может колебаться от одного до четырех в зависимости от сложности поковок и характера деформирования исходной заготовки. Как правило при открытой штамповке на КГШП применяются универсальные блоки, в которых могут быть установлены три пары ручьевых вставок. При переходе с изготовления одной поковки на другую заменяются только ручьевые вставки, штамповые блоки при этом с пресса не снимаются и не заменяются.

Существует два основных типа конструкции блоков: для призматических и цилиндрических вставок. Блоки для цилиндрических вставок из-за присущих недостатков применять не рекомендуется. Для штамповки поковок, круглых в плане, широко используют цилиндрические вкладыши, монтируемые в призматических державках, которые в свою очередь закрепляют в блоках для призматических вставок (рис. ).

Штамповые блоки состоят из верхней 1 и нижней 2 литых стальных плит. Для устранения сдвига верхней половины штампа относительно нижней в нижнюю плиту запрессовываются массивные направляющие колонки 3, а в верхнюю – бронзовые направляющие втулки 4.

Для предохранения плит блока от износа между плитами и ручьевыми вставками устанавливаются кованые каленые подкладные плиты 5 из легированной стали. С левой и задней стороны вставки опираются на опорные пластины 6 и 7, причем обращенные к вставкам боковые поверхности задних пластин имеют уклон 7^о к вертикали. С передней и правой стороны штампового блока вставки крепятся с помощью прихватов 8 и 9. Передние прихваты 8 со стороны вставок имеют уклон 7^о, а с противоположной – 15^о к вертикали. Боковые прихваты 9 со стороны, противоположной вставкам, имеют уклон 10^о. Передние и боковые прихваты опираются на прокладки 10 и 11.

Опорные пластины, прокладки, прихваты изготавливаются коваными из легированных сталей и обязательно термообрабатываются (закалка с отпуском).

Для фиксации и закрепления штампового блока от усилий сдвига с помощью клиньев в нижней плите предусмотрены наклонные плоскости А, а в верхней – фиксационный паз В, сделанный в соответствии с размерами штампового пространства пресса.

Крепление верхней и нижней плит блока на прессе производится болтами. Направляющие колонки располагаются на блоке сзади, чтобы не мешать кузнецу оперировать с поковкой.

Между колонкой и втулкой имеется зазор, величина которого определяется непараллельностью плоскостей плит блока, нижней опорной плоскости ползуна относительно стола пресса в пределах допусков на изготовление, а также нагревом колонок в процессе работы.

В нижней и верхней плитах штампового бока вмонтированы выталкивающие устройства. Рекомендуется применять выталкивающие механизмы рычажно-кулачкового типа, которые универсальны, работают при любых условиях выталкивания поковок и позволяют беспрепятственно снимать и устанавливать вставки.

Рычажно-кулачковый выталкивающий механизм (рис. ) состоит из следующих основных деталей: двух- или трехплечного рычага 1, на который воздействует выталкиватель 2 пресса. Ось рычага закреплена в подшипниках 7. Сверху на рычаге опирается стакан 3, который ходит в направляющей втулке 4. На дне стакана опирается толкатель 5, который воздействует на выталкиватель 8 ручьевой вставки. Для возврата выталкивающего механизма в исходное положение служит пружина 6.

Выталкиватели ручьевых вставок должны опираться на подкладные плиты и ни в коем случае усилие штамповке не должно передаваться через выталкиватели вставок на выталкивающий механизм блока во избежании его интенсивного износа и поломки. Поэтому между выталкивателем 8 и толкателем 5 необходимо предусматривать зазор 2 – 4 мм.

Поскольку первый ручей служит обычно для осадки, гибки и подобных операций, не требующих выталкивания, то универсальные блоки снабжают как правило двуплечими рычагами. В тех случаях, когда требуется выталкивание из трех ручьев, используются трехплечие рычаги. В штамповых блоках для штамповки длиноосных поковок как правило применяются выталкивающие механизмы с двумя парами трехплечих рычагов (рис. ). В этом случае в каждой вставке может быть до трех выталкивателей.

Выталкивающие механизмы рычажно-кулачкового типа имеют небольшой ход (20 – 40 мм). Такой ход вполне достаточен при штамповке в открытых штампах, но мал для штамповки выдавливанием и штамповки в закрытых штампах. Поэтому для этих процессов применяются блоки со специальными конструкциями выталкивающих механизмов.

В ручьевых вставках выталкиватели следует располагать так, чтобы они воздействовали непосредственно на поковку. Выталкивание поковок действием на облой не рекомендуется, так как облой под действием выталкивателей часто отгибается и поковка застревает в ручье, кроме того отверстия под выталкиватели в этом случае сверлятся в непосредственной близости от стенки полости ручья, что снижает стойкость штампов.

При штамповке длинноосных поковок выталкиватели нужно располагать на тех участках поковки, где наиболее вероятно застревание в ручье, например, у бобышек, выступов, ребер.

При штамповке поковок типа колец и шестерен не следует помещать выталкиватели, действующие на перемычку внутри прошивника, особенно если он имеет небольшой диаметр. Обычно прошивники воспринимают большие нагрузки, отчего отверстие для выталкивателя может искривиться и он заклинится.

В таких случаях рекомендуется использовать прошивник как выталкиватель, в этом случае уклон боковых стенок прошивника должен быть не менее 7^о.

При штамповке поковок с глубокой полостью рекомендуется применять кольцевые выталкиватели, уклоны на внутренних поверхностях поковки при этом могут быть уменьшены до 3 – 5^о.

Общие рекомендации по конструированию ручьевых вставок следующие.

1. В штамповом блоке должно располагаться три пары ручьевых вставок. В тех случаях, когда для штамповки необходимы только один или два ручья, в блок добавляют до комплекта гладкие вставки (пустышки) по размерам недостающих вставок с зазором между полостями разъема 30 – 50 мм.

2. Расположение ручьев слева направо – площадка для осадки, чистовой ручей, черновой ручей. В тех случаях, когда усилие штамповки в чистовом ручье не превышает 60 – 70% номинального усилия пресса, расположение ручьев, исходя из удобства работы штамповщика делается последовательным (осадка, черновой и чистовой ручьи). При автоматической перекладке заготовки из ручья в ручей расположение ручьев всегда последовательное.

3. Для удобства перекладки заготовок из ручья в ручей высота всех нижних вставок должна быть одинаковой.

4. Поверхности разъема вставок при штамповке не должны соприкасаться. Минимальный зазор равен толщине облоя по мостику облойной канавки.

5. На каждой ручьевой вставке располагается только один ручей (за исключением спаренной и многоштучной штамповки).

6. Для вставок с кривой линией разъема необходимо предусматривать на наружных боковых гранях прострожку лысок глубиной 2 – 3 мм с наименьшей шириной 5 – 10 мм. Это необходимо, чтобы избежать зарубки рядом стоящей вставки при горизонтальной регулировке.

7. На вставках без выталкивателей необходимо предусматривать гнезда для свободного движения толкателей блока.

8. На каждой вставке должно быть по два транспортировочных отверстия.

9. Для выхода газов в атмосферу на дне глубоких полостей ручьев необходимо делать газоотводные каналы, диаметр которых не следует делать больше 1,2 – 1,5 мм, иначе в них будет затекать металл.

10. Размеры ручьев надо взаимно увязывать так, чтобы в чистовом ручье деформация шла осадкой, а не выдавливанием. С этой целью полость предварительного ручья в каждом сечении делают по горизонтальным размерам на уровне плоскости разъема штампа несколько уже, чем в окончательном ручье. Для создания же необходимого избытка металла для четкого заполнения окончательного ручья глубину полости у предварительного ручья делают больше, чем у окончательного. Радиусы закруглений в черновом ручье в 2 – 3 раза больше, чем в чистовом.

11. При штамповке поковок пильчатой формы в предварительном ручье предусматривают рассекатель, как при штамповке на молоте, а в окончательном канавку, куда вытекает избыточный металл.

12. В предварительных ручьях, если процесс заполнения полости протекает осадкой с незначительным количеством избыточного металла, канавку для облоя с магазином делать не обязательно (зазор необходим во всех случаях). При штамповке выдавливанием для облегчения условий работы пресса и штампа в черновом ручье необходимо предусматривать мостик. Ширина и высота мостика у черновых ручьев делается в 1,5 раза больше, чем у чистовых ручьев.

13. Габаритные размеры вставок следует выбирать в первую очередь с учетом их прочности. Условия прочности можно принять аналогичными с условиями прочности молотовых штампов.

14. Размеры штамповых блоков, ручьевых вставок, направляющих узлов и выталкивающих механизмов определяют по нормалям машиностроения МН 4808-63, МН 4810-63, МН 4811-63, МН 4812-63.