5.6 Штамповка поковок с применением операций выдавливания
В общем случае горячее выдавливание представляет собой часть техпроцесса штамповки включающую: заготовительные операции (переходы), выдавливание, промежуточные операция (переходы) и штамповку. Все четыре вида операций в совокупности встречаются в наиболее сложных случаях. Чем проще деталь, тем больше заготовительных, промежуточных и штамповочных операций исключается, и в самых простейших случаях имеет место одна операция — выдавливание.
Рассмотрим типовые технологические варианты горячего выдавливания приведенных в классификаторе поковок, применяемые в производстве. Для наглядности варианты сведены в таблицу 5.3, где указаны также группы и подгруппы классификатора поковок, для которых можно применять каждый вариант. В последующем тексте рассмотрены особенности вариантов и даны рекомендации по их практическому применению.
В таблице 5.3 автор [4] стремился дать полную классификацию типовых вариантов процесса, основанную на разработанных к на стоящему времени или наметившихся решениях. В совокупности с классификатором поковок (таблица 5.1) и дальнейшими пояснениями в тексте, эта таблица может служить методической основой при проектировании технологических процессов горячей штамповки выдавливанием. Для этого по таблице 5.1 определяют место поковки в классификаторе, т.е. группу и подгруппу, которым поковка наиболее близко соответствует по своей форме. В таблице 5.3 указаны номера рекомендуемых технологических вариантов, найдя которые в таблице 5.3 и пользуясь пояснениями к ней, выбирают наиболее подходящий вариант, сообразуясь с особенностями формы данной конкретной поковки и с условиями производства. На основе выбранного варианта намечают целесообразные операции (переходы), внося при необходимости коррективы в рекомендуемую таблицей схему. Затем определяют размеры заготовки и поковок по операциям и переходам, а также исполнительные размеры ручьев и рабочих элементов штампа.
Размеры заготовок и поковок рассчитывают по обычной методике, исходя из объемов метала с учетом потерь на угар и отходы (облой, высечку). Размеры ручьев штампа назначают по размерам горячей поковки, которые больше соответствующих размеров холодной поковки на величину теплового расширения при температуре штамповки (для стали 1,5%).
В таблице 5.3 «нулевые» номера перед наименованием операций или переходов (№ 0, 00, 000) означают, что эти операции (переходы) либо необязательны для данного варианта и при определенных условиях не включаются в процесс, либо обязательны лишь для некоторых поковок или групп классификатора, для которых предназначен данный вариант технологии. Так, например, осадка заготовки часто вводится с целью удаления окалины с поверхности заготовки и становится необязательной при применении безокислительных способов нагрева или надежных средств очистки нагретых заготовок от окалины. В других случаях осадку используют для придания наиболее благоприятной для дальнейшей обработки формы заготовке, размеры которой были выбраны оптимальными, с точки зрения резки, па универсальном заготовительном оборудовании.
Таблица 5.3 – Типовые варианты технологического процесса горячего выдавливания
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
1 |
|
I |
1 |
|
2 |
|
I I |
1 2 |
|
3 |
|
I |
3 |
|
Продолжение таблицы 5.3 |
||||
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
4 |
|
I |
4 |
|
5 |
Подрезка стержня (при d≤25 мм)
|
II |
5 |
|
6 |
|
II II II |
5 6 7 |
|
7 |
|
II |
7 |
|
Продолжение таблицы 5.3 |
||||
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
8 |
|
III |
8 |
|
9 |
|
III |
9 |
|
10 |
|
III |
9 |
|
Продолжение таблицы 5.3 |
||||
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
11 |
|
III |
9 |
|
12 |
|
III III |
9 11 |
|
Продолжение таблицы 5.3 |
||||
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
13 |
|
III |
10 |
|
14 |
|
III |
10 |
|
15 |
|
IV IV |
12 14 |
|
Окончание таблицы 5.3 |
||||
№ Варианта |
Операции (переходы) |
Область применения по классификатору |
Схема основных формообразующих операций |
|
Группа |
Подгруппа |
|||
16 |
|
IV IV |
13 14 |
|
17 |
|
IV |
15 |
|
Если же имеется возможность путем резки проката соответствующего профиля получить исходную заготовку необходимых для штамповки размеров, осадка может оказаться необязательной. Таким образом, для различных поковок одной и той же группы классификатора могут потребоваться технологические варианты, отличающиеся между собой только наличием или отсутствием операции осадки заготовки, которая поэтому включена в большинство технологических вариантов под условным номером 0, как необязательная.
Операция (переход) «подрезка стержня» в вариантах № 1 и 5 также дана с нулевыми номерами (00), так как необходимость ее применения зависит от конкретных условий производства. Например, применение этой операции для поковок с массивным стержнем (диаметром свыше 20–25 мм) не всегда обеспечивает необходимое качество поверхности среза и ее заменяют подрезкой на металлорежущих станках.
Часть вариантов в таблице 5.3 содержит несколько разновидностей, отличающихся отдельными операциями. Это вызвано тем, что подгруппы классификатора содержат разновидности поковок, требующие различных способов штамповки. Такие двойные решения содержатся, например, в вариантах № 2 и 6, где под нулевыми номерами (000 и 00) введены операции подрезки стержня или обрезки облоя, выбор которых зависит от применяемого способа окончательной штамповки (закрытой или открытой), так как оба они входят как возможные разновидности в указанные варианты.
Разновидностью варианта № 2 является процесс с применением операции 00 расплющивания утолщения полуфабриката. Применение этой операции при изготовлении поковок с овальным утолщением позволяет использовать при выдавливании более простую матрицу с цилиндрическим контейнером.
На рисунке 5.15 и 5.16 представлены примеры переходов штамповки поковок выдавливанием.
В отличие от обычной штамповки на КГШП в открытых штампах на них применяют штамповку в разъемных матрицах – как общий случай процесса выдавливания, когда происходит истечение металла под углом к направлению движения инструмента.
Рисунок 5.15 – Переходы при штамповке выдавливанием поковки цапфы поворотного кулака грузового автомобиля
Рисунок 5.16 – Переходы при штамповке поковки поворотного кулака комбинированным выдавливанием
В зависимости от метода удаления поковок из штампа могут применяться два варианта технологического процесса: плоскость разъема матриц перпендикулярна направлению приложения усилия деформирования (рисунок 5.17 а) и плоскость разъема матриц параллельна направлению приложения усилия деформирования (рисунок 5.17 б).
а) плоскость разъема перпендикулярна оси штамповки |
б) плоскость разъема параллельна оси штамповки |
Рисунок 5.17 – Штамповка в разъемных матрицах
При штамповке поковок в разъемных матрицах в конструкции инструмента должны быть предусмотрены компенсационные полости, так как применяются заготовки обычной точности (рисунок 5.18)
Рисунок 5.18 – Компенсаторы