книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

Штамповка в открытых штампах обеспечивает 7—• 9-й класс точности и 3-й класс чистоты.

На рис. 21 показана заготовка резьбового калибракольца после штамповки. Обрезку облоя и пробивку перемычки в отверстии производят в обрезных штампах на эксцентриковых прессах. Исходной заготовкой для полу­

Для определения длины заготовки диаметром прутка d обычно задаются, исходя из условий возможности рубки или отрезки, способа штамповки и т. д. Правильность выбора диаметра проверяют по соотношению диаметра к длине. Для нормального хода процесса штамповки длина заготовки L не должна быть более (2,5 ч-З) d.

Заготовки очищают от окалины обдувкой дробью, ме­ таллическим «песком» или травлением. Отжиг заготовок

60

производят в зависимости от марки стали и способов дальнейшей механической обработки.

Штамповку заготовок, представляющих собой тела вра­ щения, с расположением оси перпендикулярно движению ползуна пресса, производить в открытых штампах нерацио­ нально, так как имеющиеся смещения верхней и нижней частей штампа на величину е приводят к искажению формы заготовки (рис. 22), а следова­ тельно, к увеличению припу­ сков и затруднениям при вы­ полнении токарной обработки (работа на удар).

Наиболее рациональным спо­ собом изготовления заготовок

типа тел вращения с большим соотношением длины к диа­ метру является горячее прессование по методу «исте­ чения» (штамповка выдавливанием). На рис. 23 показана схема прессования заготовок цилиндрической формы. Про­ цесс происходит следующим образом: нагретую заго-

\ Р

Рис. 23. Схема горячего прессования по методу выдав­ ливания:

а — н а ч а л о ш т а м п о в к и ; б — о к о н ч а н и е

товку I (рис. 23, а) предварительно обжимают для разру­ шения и удаления окалины, а затем закладывают в спе­ циальный штамп, матрица 1 (рис. 23, б) которого непре­ рывно охлаждается водой. При перемещении пуансона 2 металл плавно истекает и заполняет полость матрицы, соответствующую форме заготовки II.

61

Разновидностью штамповки выдавливанием является прессование по методу «прошивки». При этом методе ме­ талл течет через зазор между пуансоном и матрицей и заполняет полости матрицы. Очевидно, метод удобен для изготовления пустотелых заготовок типа стаканов, гильз и т. п.

Основными преимуществами штамповки выдавлива­ нием являются: достижение высокой точности (примерно (7—9-й класс), обеспечение концентричности диаметров и отсутствие облоя. Эти преимущества позволяют значи­ тельно сократить припуски и обеспечить плавную, без­ ударную обработку деталей на токарных станках.

Штамповку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) применяют для изготовления деталей высадкой в штампах с разъемными матрицами. Многоручьевые матрицы по­ зволяют получать детали сложного профиля (валы с утол­ щениями в середине и на концах, фланцы с буртами, втулки с глухими и сквозными отверстиями, причем без штамповочных уклонов по наружным поверхностям).

Одним из современных способов получения заготовок ступенчатых валов является ротационная ковка. Способ обеспечивает высокую точность и правильную геометри­ ческую форму заготовки, но из-за необходимости приме­ нения специальных машин для ротационной ковки широ­ кого распространения в инструментальной промышлен­ ности пока не получил.

Чеканка, т. е. калибровка штампованных или механи­ чески обработанных заготовок применяется для повыше­ ния точности размеров, уменьшения шероховатости по­ верхности и в частном случае для образования рельефных рисунков, окантовок и т. п.

Чеканочные работы делят на три вида: а) плоскостная чеканка, т. е. обжим параллельных плоскостей заготовки; точность, достигаемая при плоскостной чеканке, состав­ ляет 0,1—0,4 мм; б) объемная чеканка, т. е. обжим заго­ товки по всем поверхностям заготовки; объемную чеканку стальных заготовок производят в открытых штампах, за­ готовок из цветных металлов — как в открытых, так и в закрытых штампах; в) комбинированная чеканка, т. е. чеканка по объему с последующим обжатием по плоскостям.

В основе всех видов чеканочных работ лежит обжатие заготовки в холодном состоянии, но при этом, даже при сравнительно небольших припусках и соответственно де­ формациях (0,1—0,6 мм), требуется применение больших

62

усилий и прессов большой мощности. Величину усилия, необходимого для выполнения чеканочных работ, опре­ деляют по формуле

q — удельное давление в Н/м2.

Величина удельного давления зависит от пластических свойств металла и ориентировочно принимается: для пло­ скостной чеканки стали от 1300 до 2000 МН/м2 и объем­ ной от 2000 до 4000 МН/м2. ,

Для уменьшения усилий чеканку заготовок в некото­ рых случаях выполняют в нагретом состоянии. Стальные заготовки нагревают до 500—550° С, т. е. до момента на­ чала интенсивного образования окалины.

Для обеспечения требуемого класса чистоты поверх­ ности заготовки перед чеканкой должны быть тшательно очищены от окалины путем обдувки металлической дробью, галтовкой или травлением.

Холодная штамповка является одним из самых высоко­ производительных методов получения заготовок для дета­ лей измерительных инструментов и приборов.

Наиболее распространенными способами холодной штамповки являются вырубка и пробивка, которые при­ меняются также в качестве окончательной обработки де­ талей, не требующих механической обработки, например шайб, фурнитуры к футлярам и т. д. Дальнейшая обра­ ботка таких деталей заключается в удалении заусенцев и зачистке поверхностей путем галтовки или подводного шлифования.

Вырубные штампы независимо от их конструкции со­ стоят из двух основных частей: матрицы 1 и пуансона 2 (рис. 24, а). Для уменьшения износа пуансона и исклю­ чения возможности его заклинивания в процессе штам­ повки между матрицей и пуансоном всегда должен быть зазор. Величина зазора зависит от толщины и механиче­ ских свойств металла. Чем больше толщина и твердость металла, тем больше должен быть зазор, и, наоборот, чем тоньше и мягче металл, тем меньше должен быть зазор.

Из-за зазоров при штамповке возникают сложные де­ формации и вырубаемые детали (рис. 24, б) имеют ряд дефектов (искривление плоскостей, сколы на боковых по­ верхностях и утяги).

63

Искривление вырубленных заготовок небольших раз­ меров может быть устранено правкой их в холодном со­ стоянии на фрикционных прессах между гладкими правочными бойками.

Правка тонких заготовок больших размеров между пло­ скими бойками не обеспечивает плоскостности, так как даже при применении больших усилий металл заготовки за счет пружинных свойств стремится сохранить свое со­ стояние и стрела прогиба f остается почти без изменения

ф

ров применяют рифленые бойки (рис. 25, б), обеспечи­ вающие за счет перераспределения деформаций значи­ тельно более высокую плоскостность, чем плоские бойки. Остающиеся на поверхностях заготовки вмятины от риф­ лей, имеющие глубину примерно 0,05—0,1 мм, вполне компенсируются величиной припуска и удаляются при последующем шлифовании.

При механической обработке (в основном шлифованием) плоскостей штампованных заготовок необходимо учиты­ вать, что утяги всегда находятся на стороне заготовки, обращенной к матрице. Поэтому припуск на сторону, имеющую утяг, должен быть больше припуска на сторону, не имеющей утяга.

На стойкость вырубных штампов, кроме указанных за­ зоров, большое влияние оказывает конфигурация выру­ баемой заготовки, т. е. ее размеры и наличие плавных сопряжений поверхностей.

64

На рис. 26, а показана деталь, которую желательно получить вырубкой из полосы. Практически указанную форму детали получить невозможно вследствие быстрого износа острых' кромок пуансона. Поэтому наличие радиу­ сов, скругляющих острые кромки, является обязатель­ ным, и форма заготовки, которую можно практически по­ лучить штамповкой, примет вид, показанный на рис. 26, в. На рис. 26, б показана форма детали—штанги штанген­ циркуля 125 мм, которую желательно получить штампов­ кой. Очевидно, в точках Л и Б износ пуансона произойдет очень быстро и дорогостоящий вырубной штамп придет

Рис. 26. Холодная штамповка:

а и б — д е т а л и ; в и г — з а г о т о в к и , п о л у ч а е м ы е ш т а м п о в к о й

в негодность. Использование высокопроизводительного ме­ тода штамповки для получения указанной заготовки воз­ можно только при изменении ее формы, обеспечивающей экономически выгодную стойкость штампов. Например, форму заготовки можно изменить путем введения допол­ нительного припуска (рис. 26, г), что позволяет ввести необходимые закругления.

Изготовление заготовок из проката. Несмотря на боль­ шое количество разнообразных способов получения заго­ товок, наибольшее применение при изготовлении деталей приборов и инструментов находят заготовки из прокатан­ ного металла.

Г о р я ч е к а т а н ы й п р о к а т поставляется по стандарту в прутках длиной 4—8 м обычной и повышенной точности. Поверхность горячекатаного проката грубая и по стандарту может иметь обезуглероженный слой, ве­ личина которого устанавливается в зависимости от диа­ метра или размеров проката.

Горячекатаный прокат является основным исходным материалов для изготовления поковок и штамповок, а также находит широкое применение при изготовлении деталей на металлорежущих станках. Наиболее рацио-

нально использование горячекатаного проката для изготов­ ления деталей, форма которых приближается к принятому профилю проката. Обработку такого проката обычно осу­ ществляют на металлорежущих станках, имеющих уни­ версальные зажимные устройства (патроны, тиски и т. п.). Использование горячекатаного проката для изготовления деталей на токарных автоматах всех типов недопустимо, так как грубые допуски не позволяют правильно устанав­ ливать цанги на требуемый размер, что может привести к поломке механизма подач станка или к поломке инстру­ мента и расстройке станка.

Ка л и б р о в а н н ы й ( х о л о д н о т я н у т ы й )

пр о к а т выпускается круглого, квадратного и шести­ гранного профиля в прутках длиной 4—8 м.

По ГОСТ 7417—57 круглую калиброванную сталь из­

готовляют с точностью 2а класса (диаметрами 3—30 мм), 3 и За классов (диаметрами 3—65 мм) и 4 и 5-го классов (диаметрами 3—100 мм). Поверхность калиброванной стали чистая, обезуглероженный слой допускается зна­ чительно меньший, чем для горячекатаной стали.

Калиброванную сталь 4 и 5-го классов точности исполь­ зуют для изготовления деталей на автоматах и револьвер­ ных станках, а также для изготовления деталей с разме­ рами, близкими к размерам калиброванной стали. Ка­ либрованную сталь классов точности 2а—За применяют для изготовления деталей без обработки или только с по­ следующим шлифованием.

К р у г л а я с т а л ь повышенной отделки поверх­ ности и повышенной точности поставляется в прутках длиной до 3 м. Поверхность таких прутков после бесцен­ трового шлифования или дополнительного полирования имеет блестящий серебристый блеск и поэтому называется серебрянкой. Серебрянка по стандарту изготовляется 3 и 4-го классов точности, а по качеству отделки поверх­

точности.

Торговые сорта серебрянки изготовляют металлурги­ ческие заводы из стали У7—У13А. Серебрянку из других сталей изготовляют только по отдельным заказам.

Серебрянку используют в основном для изготовления деталей без обработки по диаметру или с применением только шлифования после термической обработки.

66

Для осуществления устойчивого технологического про­ цесса горячекатаный и калиброванный прокат перед его разрезкой или непосредственно механической обработкой необходимо править. Серебрянка в правке не нуждается, так как кривизна ее в состоянии поставки незначительна, а упаковка исключает искривление прутков при транс­ портировке.

Правку осуществляют на правильных станках, прин­ цип работы которых заключается в следующем: пруток проталкивают между несколькими роликами, при этом

Рис. 27. Схемы правки прутко­ вого материала

ролики устанавливают так, чтобы вызвать остаточную де­ формацию за счет перегиба оси заготовки в направлении кривизны.

Правка проволоки, поступающей на завод в мотках (бунтах), может быть выполнена на станке с вращающимся барабаном, в котором установлены ролики для правки по указанному ранее принципу. Правку осуществляют следующим образом: во время вращения барабана (рис. 27, а) направление изгиба проволоки беспрерывно меняется, и при осевом перемещении проволоки происходит ее правка. При отсутствии специального станка проволоку в мелкосерийном производстве правят, протягивая ее через изогнутую трубку (рис. 27, б), вращение которой передается от шпинделя токарного станка.

Правку пруткового материала производят на правйльных станках. На рис. 27, в показана схема правки, осу­ ществляемой между роликами, при этом прутку сообщают поступательное движение. Правящие ролики устанавли­ вают в двух перпендикулярных друг к другу плоскостях. На рис. 27, г показана схема правки роликами, имею-

щими форму гиперболоида вращения. Ролики устанавли­ вают в раме, при вращении которой они выпрямляют пруток и одновременно перемещают его в осевом направ­ лении. Данный способ не нашел широкого распростране­ ния из-за сложности наладки и недостаточной жесткости станка для правки прутков крупных диаметров.

Сварка. Из существующих способов сварки наиболее

риала толщиной примерно до 6 мм. К недостатку способа следует отнести небольшие провары на поверхности де­ тали, что требует последующей механической обработки

для соединения заготовок типа валиков или труб из оди­ наковых и различных сталей. Для сварки (рис. 28, а) соединяемые части заготовки закрепляют в контактных губках сварочной машины и после нагрева осаживают в осевом направлении с помощью механизма подач. При осадке часть металла под давлением выжимается и обра­ зует по окружности облой (грат). При сварке заготовок разного сечения вследствие разного сопротивления разо­ грев свариваемых заготовок происходит неодинаково, по­ этому на заготовке большого сечения обтачивают шейку

68

на длину 5—20 мм диаметром, равным диаметру второй заготовки (рис. 28, б).

С в а р к а т р е н и е м . Сущность сварки трением за­ ключается в нагреве за счет трения поверхностей соединяе­ мых частей заготовки и осадки их после нагрева, при этом происходит диффузия металла и образуется прочное со­ единение.

Тепло, необходимое для нагрева свариваемых поверх­ ностей, образуется за счет трения при быстром вращении одной части заготовки относительно другой. Осадку про­ изводят после нагрева и останова вращения шпинделя с деталью. Усилие осадки составляет «^200 МН/м2. Сварку трением применяют для соединения как стальных, так и цветных металлов и осуществляют на специальных ма­ шинах, а в отдельных случаях -— на обычных токарных станках.

На рис. 28, в показана заготовка круглого калибрапробки, сваренной из двух частей: измерительной части 1 из стали X; ШХ15, полученной отрезкой абразивными

штампа.

В а к у у м н а я с в а р к а обеспечивает безокислительный нагрев и применяется для соединения ответствен­ ных деталей приборов и измерительных инструментов, например для соединения твердосплавных пластин со сталью при изготовлении концевых мер длины, армиро­ ванных твердым сплавом.

8.ПОНЯТИЕ О ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

Трудоемкость изделия, так же как и величина затрат на материалы, используемые для его изготовления, опре­ деляется технологическим процессом. Технологический процесс, в свою очередь, в большой степени зависит от технологичности изделия, т. е. соответствия его кон­ струкции и отдельных деталей требованиям и возмож­ ностям производства.

Под технологичностью изделия следует понимать кон­ струкцию, состоящую из простых сборочных единиц, удоб­ ных для выполнения работ по их сборке, и деталей, форма которых является наиболее простой и позволяющей при изготовлении использовать высокопроизводительные спо­ собы получения заготовок и механической обработки.

69