книги из ГПНТБ / Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей

Продолжение табл. 13

Тарельчатое днище

Узкий фланец

Коническая обечайка

*-°y'('+w.+(£)'=

Коническое днище

Коническое днище с фланцем

т - т + ( 4 ) '

Продолжение табя. 13

Внутренняя четверть тора (кольца)

Используя условия постоянства площади поверхности заго­

Формулы для определения. диаметра плоской заготовки для наиболее часто штампуемых деталей приведены в табл. 13.

При определении диаметра плоской заготовки для детали со сложной образующей пользуются правилом Гульдена, согласно которому поверхность тела вращения равна произведению длины окружности центра тяжести образующей на ее длину. Для упро­ щения нахождения длины и положения центра тяжести образую­ щей последняя может быть разделена на несколько участков. Тогда

сферических и других неглубоких элементов длина диагоналей плоской заготовки может быть приравнена к длине развертки соответствующих диагоналей штампуемой детали.

При отбортовке без принудительного утонения стенки прибли­ женно считают; что образующая в процессе деформирования не укорачивается.

Во всех приведенных рекомендациях по подсчету размеров плоской заготовки размеры детали принимались по срединной окружности.

13 Е . Н . Мошнии

Г л а в а V I

КОНСТРУКЦИЯ ШТАМПОВ

Конструкция штампов определяется многими факторами тех­ нологического процесса, в первую очередь исходной и конечной формами заготовки, способами штамповки, совмещенным или раз­ дельным проведением переходов при штамповке за несколько переходов, необходимостью предупреждения появления побочных деформаций — чрезмерных местных утонений, складок, выпучин и перекосов, а также типом пресса, для которого проектируется штамп.

Возможность или целесообразность применения того или иного варианта запроектированного технологического процесса, в свою очередь, во многом определяется удачной конструкцией штампа, обеспечивающего стабильность протекания технологического про­ цесса и не требующего больших затрат ручного труда. Последнее имеет большое значение, так как заготовки крупногабаритные и тяжелые и штамповка осуществляется преимущественно в горя­ чем состоянии.

В связи с этим далее при анализе технологии штамповки были одновременно рассмотрены и принципиальные конструкции штам­ пов, являющиеся типовыми для_ отдельных способов штамповки. Здесь же приводятся некоторые представляющие общий интерес конструкции штампов.

Существуют также общие задачи, которые необходимо решать при конструировании штампов. Они относятся как непосредственно к конструкции штампов; так и технологии, например, заведение заготовки в штамп и ее центрирование, снятие (одергивание) штампованной заготовки с пуансона и матрицы, удаление заго­ товки из штампа. Кроме того, представляют интерес вопросы кон­ струирования и расчета основных деталей штампа.

В связи со значительным увеличением объема выпуска крупно­ габаритных листовых заготовок, специализацией заводов на изго­ товление определенных типоразмеров изделий и разработкой групповых методов штамповки все большее применение получают универсальные штампы, которые позволяют значительно снизить (в некоторых случаях в несколько раз и даже десятки раз) расходы на изготовление технологической оснастки. Основные положения

194

1.КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ШТАМПОВ

Штампы для крупногабаритных листовых деталей выполняют преимущественно литыми, так как конфигурация их относительно сложная. Детали, воспринимающие растягивающие и изгибающие нагрузки, изготовляют из стали литыми и реже (матричные кольца) коваными, а детали, работающие на сжатие, изготовляют также из серого или высокопрочного чугуна. В отдельных случаях це­ лесообразно изготовлять штампы сварными из толстолнстового металла, что способствует снижению стоимости изготовления. Иногда по производственным возможностям наиболее тяжелые детали штампа выполняют скрепленными болтами или сварными из нескольких литых деталей.

В штампах для горячей штамповки обычно размеры рабочих поверхностей устанавливают с учетом температурной усадки отштампованной заготовки при остывании. Коэффициент усадки принимают равным 0,5—1,0% в зависимости от толщины заго­ товки. Меньшее значение для тонкостенных заготовок (толщиной до —15 мм) и большее-—для толстостенных (толщиной больше 60 мм). При штамповке с выдержкой в конце рабочего хода при­ нимается меньший коэффициент температурной усадки или в не­ которых случаях его не учитывают.

Для удобства смены штампов и их центрирования на столе и ползуне пресса необходимо предусматривать для подъема и транс­ портировки их краном крюки, бобышки, рым-болты или отвер­

в горячем состоянии круглых, прямоугольных или трапециевид­ ных сферических элементов (рис. 92). Рабочие поверхности пуан­ сона и матрицы сферические по радиусу детали.

Пуансон крепится к ползуну пресса болтами, входящими в проушины его фланца, а матрица устанавливается на столе пресса свободно или для. ее предохранения от боковых смещений при перемещении, выдвижного стола или ударов при установке заго­ товки ставятся упорные планки, прикрепляемые только к столу пресса.

Для транспортировки штампа в матрице предусмотрены четыре бобышки, так как такой штамп обычно устанавливают в сборе. На случай, если потребуется отдельный подъем пуансона (при механической обработке или при необходимости проведения за-, чистки рабочей поверхности), в его ребрах сделаны отверстияПуансон может быть также поднят тремя-четырьмя крюками, заведенными под фланец.

Упоры для установки заготовки на матрице не предусмотрены, так как при штамповке сферических элементов небольшие боко­ вые смещения заготовки допустимы. Для удобства снятия отштам­ пованной заготовки с матрицы в штампе выполнено центральное отверстие, в которое проходит стержень выталкивателя пресса. После окончания штамповки и выдвижения стола из штампового пространства пресса заготовку приподнимают и под ее края под­ водят захваты или крюки чалочных приспособлений мостового крана.

Рис. 92. Штамп для штамповки сфери­ ческих элементов с размером в плане 2100 мм, со стенкой толщиной 20 мм и радиусом сферы 1750 мм

Рис. 93. Штамп для штамповки круг­ лой детали с отбортованной кромкой

Несколько отличную конструкцию имеет штамп для крупно­ габаритных деталей с двойной отбортовкой кромки (рис. 93). В зонах рабочих поверхностей пуансона и матрицы, где действуют наибольшие удельные усилия, предусмотрены кольцевые вставки. В'случае износа или изменения конструкции борта детали вставки можно заменить.

Стержень выталкивателя имеет верхнюю плиту большого диа­ метра, чтобы при выталкивании из матрицы средняя часть отштам­ пованной детали не выгибалась.

Установочные упоры выполнены в виде планок, прикреплен­ ных к боковым поверхностям корпуса матрицы. Для более удоб­ ного заведения заготовки верхние концы планки отогнуты.

Для подъема и транспортировки штампа -в боковых стенках корпуса матрицы просверлены отверстия, в которые вставляют штыри.

Конструктивные разновидности типовых штампов различного назначения приведены на рис. 59, 60, 68, 70, 72, 77, 78 и 80.

196 '

В соответствии с общей тенденцией в машиностроении в послед­ нее время стремятся изготовлять детали все больших размеров, поэтому остановимся несколько более подробнее на конструкциях штампов для наиболее крупногабаритных деталей.

На рис. 94 показан штамп к листоштамповочному гидравли­ ческому прессу усилием 3000 тс для получения особо крупнога­ баритных прямоугольных и трапециевидных сферических эле­ ментов размером 3200x4200x90 мм. Габаритные размеры штампа

Рис. 94. Штамп для штамповки сфе­ рических элементов размерами 3200Х X 4200X 90 мм

в плане больше габаритных раз­ меров стола и ползуна пресса (3175X3480 мм). Ввиду этого опорная плоскость пуансона и матрицы меньше их рабочих поверхностей, а болты для креп­ ления штампа к столу и ползуну размещены в карманах отливок.

По технологическим возможностям цехов-изготовителей пуан­ сон и матрицы выполнены разъемными из двух половин, которые стягиваются восемью болтами диаметром 64 мм. Распорное уси­ лие, раскрывающее половинки матрицы, незначительно, так как радиус рабочей поверхности весьма большой.

Чтобы получить штампуемые заготовки с большой точностью, штамповку ведут с выдержкой под давлением. Для предупрежде­ ния чрезмерного нагрева рабочих поверхностей штампа в нем предусмотрена водяная охладительная система. В пуансоне и ма­ трице выполнено по четыре изолированных отсека, в каждый из которых по одной трубе подается от водопровода вода, а по другой трубе вода отводится в канализацию. Диаметр труб 83 мм. Концы отводящих труб помещены в верхних точках отсеков. Для герме­ тизации литейные отверстия в пуансоне и матрице закрыты листо­ выми заглушками, приваренными по кромкам.

Опытные работы показали, что при серийной штамповке с вы­ держкой толстостенных заготовок толщиной более 80 мм стенки

197

рабочей поверхности штампа разогреваются до 400—450° С, если заготовки охлаждать в штампе до 500—600° С. Применение водя­ ной охладительной системы обеспечивает интенсивное отведение тепла, благодаря чему продолжительность выдержки заготовки

вштампе до заданной температуры может быть снижена в 2—3 раза

иштамп предохраняется от чрезмерного разогрева. При этом температура отводимой из штампа воды повышается на 20—40°.

Рис. 9?. Штамп для штамповки сфе­

вым краном в ребрах пуансона и матрицы выполнены выемки для заведения в них троса.

При штамповке деталей за несколько переходов стремятся

выбрать такую конструкцию штампа, чтобы на нем можно было осуществлять все или несколько переходов. На рис. 95 показан один из таких штампов для получения отбортованного сфериче­ ского элемента с размерами в плане до 5000 мм и со стенкой тол­ щиной 160 мм. Штамповка элемента осуществляется за три пе­ рехода: формовка сферы, предварительная вытяжка патрубка и отбортовка патрубка. Штамп предназначается для гидравличес­ кого пресса простого действия.,

Основной деталью штампа является корпус матрицы /, на которой монтируются формовочная 3 и вытяжная 2 матрицы. Формовочный пуансон 4, служащий одновременно прижимом при

198

вытяжке и отбортовке, выполнен в виде низкого кольца. После' подачи нагретой заготовки в штамп кольцо опускается мостовым краном на заготовку и направляется штырями 6, которые одно­ временно являются элементами зажимных механизмов клинового типа.

Затем на формовочный пуансон устанавливаются две стойки 5 и нажимом ползуна осуществляется придание заготовке сфери­

трубка (рис. 95, б). Вытяжной пуансон 7 и пуансонодержатель 8

Таким образом, при проведении всех трех переходов штамповки используются все основные детали штампа, что является преи­ муществом описанной конструкции штампа.

Штампы для вытяжки днищ имеют несколько другую конст­ рукцию. Штамп для вытяжки без прижима толстостенных эллип­ тических днищ состоит из пяти основных деталей (рис. 96): коль­ цевой матрицы 2, пуансона 4, корпуса или стоек матрицы 5, пуансонодержателя 1 и выдвижного съемника 3.

Кольцевую матрицу обычно выполняют отдельно от корпуса или стоек, так как она представляет собой наиболее изнашива­ ющуюся деталь штампа. В случае штамповки днищ одного диа­ метра (номинальным диаметром является внутренний диаметр днища), но с разной толщиной стенки используют несколько сменных кольцевых матриц.

Пуансон изготовляют в виде пустотелой ребристой отливки. Чтобы упростить отливку, пуансон выполняют наименее воз­ можной высоты по размеру днища и применяют пуансонодержатель.

Высота кольцевой матрицы относительно небольшая, поэтому чтобы обеспечить возможность вытяжки днища, матрицу устанав­ ливают на подставке — корпусе или стойках. Применять корпус целесообразно в том случае, когда вытяжную матрицу часто

199