4.3.6. Устаткування для об'ємного штампування

Об'ємне штампування виконують на пароповітряних штам­пувальних молотах, кривошипних гарячоштампувальних і гід­равлічних штампувальних пресах.

Пароповітряні штампувальні молоти за принципом дії по­дібні до кувальних, але мають деякі конструктивні особливос­ті. Зокрема, в станині є точні напрямні для переміщення баби, а сама станина закріплена безпосередньо на шаботі за допомо­гою болтів. Ці конструктивні особливості забезпечують співпадання половин штампа. Щоб не допустити руйнування болтів від ударів, між гайками й шаботом ставлять пружини. Маса шабота штампувальних молотів у 20...30 разів перевищує масу рухомих частин, а маса останніх становить 0,63...25 т. Молот має спільний фундамент для станини й шабота. Експлуатацій­ний ККД молота становить 2...5 %.

Кривошипні гарячоштампувальні преси успішно замінюють пароповітряні молоти. Зусилля преса від 6,3 до 100 МН. Прес складається зі станини 4 (рис. 4.3.10), стола 1, повзуна З і при­воду. Від шківа 9 електродвигуна Д рух передається клинови­ми пасами 8 на шків 7, а від нього на проміжний вал 11 з шестернею 12, яка з'єднана з зубчастим колесом 13, що вільнопосажене на кривошипному валі 10. Вмикаючи багатодискову фрикційну муфту 14, закріплюють зубчасте колесо 13 на валі 10, рух від якого передається через шатун 5 повзунові. Кривошипно-шатунний механізм перетворює обертання криво­шипного вала в зворотно-поступальний рух повзуна. Повний

Рис. 4.3.10. Кривошипний

прес:

1 — стіл; 2 — нижня половина

штампа; 3 — повзун;

4 — станина; 5 — шатун;

б — гальмо; 7,9— шків;

8 — пас; 10 — кривошипний

вал; // — проміжний вал; 12 — шестерня; ІЗ — зубчасте

колесо; 14 — муфта;

15 — верхня половина штампа;

Д — електродвигун

хід повзуна дорівнює подвійному радіусу кривошипа. Щоб зу­пинити повзун у верхньому положенні, вимикають муфту 14 і одночасно вмикають гальмо 6.

Верхню половину штампа 15 закріплюють на повзуні, а ниж­ню 2 — на столі.

Прес характеризується високою жорсткістю. Він має виштов­хувані для кованок у столі та в повзуні, у зв'язку з чим нахили бічних стінок кованок можна зменшити до 2,..3°. Виштовхувачі спрацьовують під час руху повзуна вгору. Обробка в кожному рівчаку вимагає лише одного ходу повзуна на відміну від кіль­кох ходів баби молота, тому преси продуктивніші від молота. На відміну від молотів вони не вимагають масивних фундамен­тів з огляду на відсутність ударів. Проте вартість кривошип­ного преса більша, ніж молота.

Гідравлічні штампувальні преси використовують для виго­товлення дуже великих кованок або кованок з малопластичних матеріалів, які треба деформувати з малою швидкістю, а також для операцій, що вимагають великого ходу інструменту. Ці преси принципово не відрізняються від кувальних. їх зусилля — до 750 МН. Порівняно з кувальними пресами вони мають виштов-

372

хувачі, жорсткішу конструкцію і трохи більшу швидкохідність. Порівняно з кривошипними гідравлічні преси тихохідніші й дорожчі.

4.3.7. Листове штампування та його операції

Листове штампування — спосіб виготовлення тиском у штампі плоских і об'ємних деталей з листового матеріалу, стріч­ки або штаби. Воно більш поширене, ніж об'ємне штампування. Товщина виготовлених деталей мало відрізняється від товщини вихідної заготовки. Матеріалом для листового штампування служать маловуглецеві сталі, пластичні леговані сталі, мідь, алюміній, титан і сплави на їх основі. Листовим штампуван­ням виготовляють шайби, втулки, посуд, ковпаки, гільзи, баки, облицювання автомобілів, автобусів, літаків, ракет, кораблів тощо.

Операції листового штампування поділяють на:

• роздільні, коли відокремлюють частину матеріалу від лис­та, стрічки або штаби за заданим контуром;

• формозмінні, шляхом яких утворюють об'ємну конфігу­рацію деталі;

• штампо-складальні, що використовуються для з'єднання кількох деталей в один вузол запресуванням, клепанням, зако­чуванням, гнуттям та ін.

До роздільних належать операції відрізування, вирізування і пробивання.

Відрізування — це відокремлення від вихідної заготовки частини матеріалу по незамкненому контуру. Цю операцію ви­користовують переважно для виготовлення штаб або листових заготовок. її виконують ножицями з плоскими або дисковими ножами і в штампах. Вістря плоских ножів можуть бути пара­лельні або скісні. Ножиці з паралельними ножами застосову­ють для тонкого матеріалу. Щоб зменшити зусилля різання, вістря плоских ножів розташовують під кутом 1...5°. Ножиці зі скісними ножами називаються гільйотинними. Дискові ножі, обертаючись, відрізують матеріал по прямій або по кривій лі­нії. Сили тертя між заготовкою і обертальними ножами перемі­щують її відносно ножів.

Зазор z між вістрями ножів залежно від властивостей мате­ріалу та його товщини t визначають за формулою

Перед відрізуванням лист 2 (рис. 4.3.11) кладуть на стіл / і нерухомий (нижній) ніж 7 й пересувають до обмежувача 6. При­тискач З пружиною 4 затискає лист, після чого опускається верхній ніж 5, закріплений на повзуні.

Вирізуванням називається відокремлення від заготовки час­тини матеріалу у вигляді виробу по замкненому зовнішньому контуру. Для цього використовують штамп. Пуансон 4 (рис. 4.3.12) і матрицю 2, які виконують роль ножів, прикріплюють до верхньої та нижньої плит штампа. Стрічку 2 періодично пе­ресувають між напрямними лінійками 5. Пуансон, опускаю­чись вниз, своїми гострими краями відокремлює деталь і про­штовхує її в отвір матриці. Стрічку з пуансона зсуває знімач 3. Нижню частину штампа кріплять до стола преса, а верхню його частину — до повзуна.

Пробивання — отримання отвору в заготовці шляхом ві­докремлення матеріалу по замкненому контуру. Величина зазора z між пуансоном і матрицею для вирізування і про­бивання:

Сила, необхідна для вирізування і пробивання, прямо про­порційна периметрові зрізу, товщині матеріалу й границі його міцності на розтяг.

Головними формозмінними операціями є гнуття, витяган­ня, відбортовування і обтискання.

Гнуття — операція, що змінює кривизну заготовки прак­тично без зміни її лінійних розмірів. Гнуття відбувається в штампі. У місці згину зовнішні шари заготовки розтягуються, а внутрішні — стискаються. Між ними є нейтральний шар, що не зазнає ні розтягу, ні стиску. По ньому розраховують довжи­ну вихідної заготовки. Оскільки зігнутий матеріал пружинить, то кут згину заготовки відрізняється від кута штампа. Кут пружинення залежно від радіуса згину та властивостей матеріалу становить 1...8⁰. Його враховують під час конструювання штам­па. Мінімальний радіус г_тіп пуансона, що виключає руйнуван­ня заготовки, вибирають з умови:

Витягання — це виготовлення з листової заготовки порож­нистої просторової деталі. Розрізняють витягання без стоншу­вання стінки та з її стоншуванням.

У випадку витягання без стоншування стінки заготовку 2 (рис. 4.3.13) кладуть на матрицю 2 з заокругленими краями і затискають притискним кільцем 3. Після цього опускають

пуансон 4, що також має заокруглені краї. Він затягує матері­ал заготовки в зазор між пуансоном і матрицею. Величина зазо­ру на 10...ЗО % більша за товщину заготовки. Притискне кіль­це запобігає утворенню складок на краях деталі. Формозміну матеріалу оцінюють коефіцієнтом видовження k„, який визна­чають як

де X) — діаметр вихідної заготовки, mm; d — зовнішній діаметр виробу, мм.

Залежно від механічних властивостей матеріалу й умов ви­тягання допустимі значення k_B становлять 1,8...2,1, Якщо по­трібно отримати діаметр деталі менший, ніж d, то цього досяга­ють за кілька переходів. З огляду на наклепування матеріалу між переходами застосовують проміжний рекристалізаційний відпал.

Витягання зі стоншуванням стінки застосовують для виго­товлення деталей, у яких товщина бічної стінки повинна бути меншою, ніж товщина вихідної заготовки, а товщина дна зали­шається незмінною. Товщину стінки за один перехід можна зменшити в 1,5...2 рази.

Відбортовуванням утворюють борт навколо отвору або по зовнішньому контуру. Пуансон 3 (рис. 4.3.14) втискає в матри­цю 1 частину заготовки 2, утворюючи борт.

Обтискання — зменшення діаметра відкритої порожнистої заготовки 2 (рис. 4.3.15) заштовхуванням її частини у профіль­ний отвір верхньої частини матриці 4.

Товщина стінки заготовки в зоні деформації збільшується. Щоб не допустити утворення поздовжніх складок, коефіцієнт

обтискання «о ⁼ —f не повинен перевищувати за один перехід

1,2-1,4.

Розрізняють холодне й гаряче листове штампування.

Гаряче листове штампування застосовують для матеріалів недостатньо пластичних або для таких, що товстіші за 5...6 мм. З нагрівом виготовляють деталі корпусів корабля, днища цис­терн, котлів тощо.

Переваги листового штампування:

• високі точність розмірів і якість поверхні, що дає змогу відмовитись від подальшої механічної обробки виробів або звес­ти її до мінімуму;

• висока продуктивність праці (до 4000 штук деталей за зміну) й ощадна витрата металу;

• можливість просто механізувати й автоматизувати виго­товлення штамповок;

— низька кваліфікація робітників. Недолік: висока вартість штампів.