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

женtie, при котором нижний торец колонн вытяжного устройства находится выше высоких подпятников ползушки. Заготовка удерживается на поднятом пуансоне, ползушка передвигается вправо (рис. 106, д). Затем ползуну дается повторный ход вниз, колонны упираются в высокие подпятники в более ранний момент, и благодаря этому происходит отбортовка кромки патрубка (рис. 106, е).

г)

Рис. 106. Принцип действия универсального штампа для штамповки цельноштампованных тройников

На этом заканчивается формовка тройника. Ползун поднима­ ется в исходное верхнее положение, стол пресса выдвигается, и отводится в сторону передняя стойка штампа. Отштампованный тройник вынимается из штампа при помощи крана. Штамп очи­ щают от окалины, и пуансон вновь устанавливают на оправку.

Рассмотренный технологический процесс и конструкция уни­ версального штампа разработаны в ЦНИИТМАШе и внедрены в производство на Белгородском котлостроительном заводе.

Штамповка тройников 80 типоразмеров обеспечивается на четырех штампах со сменными вкладышами матрицы и пуансонами. Три штампа, в соответствии с описанной конструкцией, запроекти-

210

рованы к гидравлическому прессу простого действия усилием 800 тс,

В заключение можно отметить, что применение групповых методов штамповки и универсальных штампов открывает большие перспективы для эффективного применения более рациональных, в том числе достаточно сложных способов штамповки крупногаба­ ритных деталей из листовых заготовок и получения этих деталей наиболее оптимальной формы.

3. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК, СНЯТИЯ ИХ С ПУАНСОНА И У Д А Л Е Н И Я ИЗ ШТАМПА

Для установки заготовки на матрице должны быть предусмот­ рены специальные устройства, которые выполняются в большин­ стве случаев в виде жестких или регулируемых упоров.

Следует иметь в виду, что при неправильной установке заго­ товки на матрице, например неправильно сцентрированной круг­ лой заготовки, в процессе штамповки возникают боковые смещения дополнительный перекос заготовки, что часто приводит к браку.

Ввиду того, что окончательные размеры заготовки часто уточ­ няются после штамповки первых опытных заготовок, целесо­ образно предусматривать регулируемые упоры. Обычно регули­ руемые упоры выполняют в виде планок с овальными отверстиями под болты (см. рис. 78). На рабочей кромке планки делают скос для более удобной установки заготовки, если ее закладывают сверху.

на упорные планки, поэтому в таких случаях площадь их в плане должна быть достаточной, чтобы не произошло смятия рабочих поверхностей прижима или планок.

Отштампованные заготовки полузакрытой формы, например днища, половинки штампо-сварных отводов, зависают на пуансоне, и поэтому их необходимо удалять.

При штамповке с верхним прижимом штампованную заготовку снимают с паунсона прижимным кольцом, для чего диаметр его внутреннего отверстия выполняют по диаметру пуансона с неболь­ шим зазором.

При штамповке без верхнего прижима для снятия днища с пуансона в матрице или корпусе штампа предусматриваются откидные крюки или другие аналогичные простейшие устройства (выдвижные стержни и т. п.).

Чтобы облегчить снятие днища, цилиндрический участок пуансона, по которому обтягивается цилиндрический борт днища, изготовляют с небольшой конусностью (3°).

После снятия с пуансона днище падает на матрицу и затем удаляется краном. При этом днище подцепляют к крану посред­ ством крюков за специально предусмотренные в заготовке уши или специальные зажимы, закрепляемые на борту днища.

Если заготовка застревает в матрице, то.ее выталкивают при помощи нижнего цилиндра — выталкивателя.

Часто днища и другие аналогичные детали предпочитают штамповать в кольцевой матрице «на провал», что особенно удобно на прессах без выдвижного стола. Заготовку протягивают сквозь матрицу. Над кромкой заготовки вводят штыри, с помощью кото­ рых при обратном ходе ползуна пресса заготовка снимается с пуан­ сона и затем падает на подкладную плиту, помещенную внутри

охватывает пуансон. При снятии ее посредством штырей наблю­ дается смятие и порча кромки и образование овальности. В таких случаях для снятия заготовки с пуансона вынуждены применять более сложные устройства.

Одним из известных устройств для снятия с пуансона тонко­ стенных днищ является составной пуансон с клинообразными вкладышами (рис. 107). К конической или пирамидальной части пуансона прижаты кольцом три вкладыша, имеющие наружную поверхность в соответствии с формой днища. Вкладыши могут перемещаться вдоль оси пуансона по наклонным плоскостям на небольшую величину. При штамповке вкладыши прижимаются верхними торцами к пуансону, а при движении пуансона вверх под действием собственного веса и веса днища они смещаются вниз; наружный диаметр пуансона уменьшается, и пуансон свободно выходит из днища. Уклон конической части пуансона выполняется равным 10—12°. Зазор между вкладышами в рабочем положении должен быть небольшой (не более 5 мм), чтобы на днище не оставалось заметных отпечатков.

212

Несколько более простую конструкцию составного пуансона представляет собой пуансон с поперечным разъемом, состоящий из собственного пуансона и кольца. Такой пуансон впервые был

цилиндрического пояска. При штамповке заготовка обтягивается по рабочим поверхностям собственно пуансона и кольца. После формообразования днища кольцо упирается фланцем в матрицу или в кольцевой выступ верхнего съемника и выходит из сопри­ косновения со штампованным днищем. Тогда днище свободно падает на подкладную плиту штампа. Для уменьшения овальности штампованного днища эту конструкцию пуансона применяют для крупногабаритных днищ с несколько большей толщиной стенки : (до 30—40 мм).

К наиболее серьезным авариям штампов при толстолистовой штамповке можно отнести следующие.

1. «Раздавливание» штампа. Под действием усилия, развива­ емого прессом, наиболее слабый элемент штампа, которым в боль­ шинстве случаев являются стойки матрицы или пуансонодержателя, осаживается в результате пластической деформации и разру­ шается.

2.«Заклинивание» штампа. Из-за недостаточного зазора между пуансоном и матрицей при штамповке полузакрытых заготовок (днищ) начинает происходить принудительное утонение стенки, вследствие чего усилие штамповки резко возрастает и усилие пресса оказывается недостаточным для дальнейшего протягивания заготовки сквозь матрицу. Для раскрытия штампа и перемещения пуансона вверх также не хватает усилия подъемных цилиндров пресса.

3.Раздача матрицы. Помимо вертикального усилия на матрицу

ипуансон действуют распорные боковые усилия, которые могут превосходить вертикальное усилие, особенно,, если происходит принудительное утонение стенки заготовки. Тангенциальные напря­ жения в матрице могут достичь предела текучести, и ее диаметр увеличится.

М .тодических указаний по расчетам штампов для толстолисто­ вой штамповки в технической литературе крайне мало 126, 49]. Мало также экспериментальных данных по прочности крупнога­ баритных штампов.

В связи с этим на практике в целях обеспечения прочности вынуждены выполнять штампы с излишней прочностью, что ведет к значительному их утяжелению и удорожанию.

213

Основной задачей при расчете элементов штампа является правильный выбор расчетных величин усилий, воспринимаемых основными элементами штампа, — наибольшего вертикального усилия и распорных боковых (преимущественно горизонтальных) усилий.

На практике часто за наибольшую вертикальную нагрузку на штамп при его расчете на прочность принимают усилие штамповки, для определения которого известны расчетные формулы. Однако это усилие во многих случаях представляет собой далеко не макси­ мальное вертикальное усилие, передающееся на штамп.

По подсчитанному усилию штамповки должен выбираться

при вытяжке с калибровкой днищ и других аналогичных про­ цессах, при которых ход пуансона вниз ограничивается матрицей, т. е. при так называемой «штамповке на дно», штамп будет вос­ принимать все усилие, развиваемое прессом, которое равно пол­ ному усилию или усилию одной из ступеней пресса. Следовательно, в этом случае при выборе расчетной нагрузки на штамп следует исходить из усилия пресса, а не из усилия штамповки.

По величине усилия штамповки можно рассчитывать штамп только в случае, если гарантировано отсутствие превышения нагруз­ ки выше усилия, затрачиваемого на формовку заготовки, например, при вытяжке днищ «на провал». Однако и в этом случае, если зазор между пуансоном и матрицей окажется недостаточным (из-за использования заготовки несколько большей толщины или по другой причине) и произойдет вытяжка с заготовки принуди­ тельным утонением стенки, то усилие резко увеличивается.

При штамповке с применением верхнего прижима следует учитывать также усилие на штамп (корпус штампа) прижимного ползуна.

Распорное усилие, которым в первую очередь нагружается матрица, при нормальном протекании процесса формоизмене­ ния заготовки относительно небольшое. Например, при штамповке .. днищ и других куполообразных заготовок наибольшее распор­ ное усилие (усилие, действующее в диаметральном сечении мат­ рицы) возникает на завершающей стадии формовки, когда в мат­ рицу начнет затягиваться кромка заготовки.

За расчетное распорное усилие приближенно можно принять усилие, необходимое для поперечного обжима заготовки с попереч­

214

Г л а в а V I I

ЛИСТОШТАМПОВОЧНЫЕ ПРЕССЫ

Штамповка крупногабаритных деталей из толстолистового проката, как правило, осуществляется на гидравлических прес­ сах, тогда как крупногабаритные тонколистовые детали, например облицовочные детали кузова легковых автомобилей, штампуют преимущественно на механических кривошипных или эксцентри­ ковых прессах.

Применение при толстолистовой штамповке гидравлических прессов объясняется тем, что условиям штамповки в большей мере соответствуют конструктивные особенности гидравлических прес­ сов (по сравнению с механическими). Основные особенности гидравлических прессов в отношении технологии штамповки следующие.

1. Гидравлические прессы могут развивать наибольшее усилие на любом участке хода ползуна, тогда как механические прессы — только в конце" хода на весьма малом участке.

Эта важная особенность гидравлических прессов отвечает

отбортовка), так и в конце хода (формовка, вытяжка с калибров-

ляют выполнять их с ходами вытяжного и прижимного ползу­ нов значительной величины (до 2000—2500 мм), которые требуются

при каждом его ходе зависит от сопротивления штампуемой детали или определяется машинистом пресса. Это имеет существенное значение, так как толстолистовой прокат имеет большие допуски (в несколько миллиметров) на толщину и при. горячей штамповке с заготовки осыпается много окалины, которая сползает в наиболее углубленные места матрицы.

В случае использования для осуществления штамповки с калиб­ ровкой механических прессов, имеющих заранее жесткое уста­ новленное нижнее положение ползуна, часто возникали бы недо-

216

штамповка детали или чрезмерные перегрузки (заклинивание) прессов.

4. Гидравлические прессы обеспечивают возможность проведе­ ния штамповки с выдержкой в конце хода даже в течение.относи­ тельно длительного времени, например, нескольких минут.

На гидравлических прессах можно выполнять разнообразные процессы толстолистовой штамповки.

Гидравлические прессы, предназначаемые для толстолистовой штамповки, выпускают, как правило, универсальными, т. е. в их конструкции предусматривается возможность проведения несколь­ ких процессов штамповки деталей разной формы, отличающихся размерами в широком диапазоне.

Универсальные листоштамповочные прессы изготовляют двух основных разновидностей—для малопереходной (одно- и несколько

Листоштамповочные гидравлические прессы для серийного производства крупногабаритных деталей, в которых штамповка осуществляется в горячем и холодном состояниях за один или не­ сколько совмещенных или раздельных переходов, выполняют пре­ имущественно четырехколонными с верхним расположением при­ вода. Эти прессы изготовляют серийно усилием от 500 до 2500— 3000 тс.

В прессах современных конструкций стол выполняется вы­ движным и предусматривается дополнительно два нижних силовых цилиндра — центральный и боковой.

Выполнение стола выдвижным значительно упрощает монтаж и демонтаж штампа на прессе, а также загрузку заготовки в штамп и удаление ее из штампа.

Нижний центральный цилиндр служит для проведения отбортовки и местной вытяжки внутрь днища и для возможности осу­ ществления штамповки с применением нижнего прижима,.а ниж­ ний боковой цилиндр предназначен для выталкивания отштам­ пованной заготовки из штампа.

Прессы выпускаются двух основных групп — простого и двой­ ного действия.

Прессы простого действия (прижимной ползун отсутствует) имеют менее сложную конструкцию и предназначаются для штам­ повки сферических и других криволинейных элементов и для вы­ тяжки без применения верхнего прижима разнообразных деталей типа днищ. Однако на производстве часто из-за отсутствия пресса двойного действия используют прессы простого действия для штам­ повки с применением верхнего прижима, хотя в этом случае усло­ вия работы на прессе значительно усложняются (см. гл. VI).

217

Прессы двойного действия имеют помимо основного вытяжного ползуна второй ползун, называемый прижимным ползуном, и посредством которого осуществляется верхний прижим заготовки в штампе. Обычно в конструкции пресса предусматривается воз­ можность жесткого скрепления вытяжного и прижимного ползунов. Тогда оба ползуна синхронно перемещаются, как в прессе простого действия, и пресс может развивать суммарное усилие штамповки.

Конструкции прессов двойного действия существенно сложнее,

две или три ступени усилия на вытяжном ползуне, а в некоторых конструкциях прессов также на прижимном ползуне. Это обеспе­ чивает более экономный расход жидкости высокого давления при штамповке деталей, требующих усилия штамповки, значи­ тельно меньшего номинального усилия пресса.

Усилие, развиваемое прижимным ползуном, может непрерывно регулироваться в широком диапазоне, а при наличии у пресса ступеней усилия — внутри каждой ступени. Непрерывная регу­ лировка усилия прижима дает возможность установить расчетное (оптимальное) усилие прижима.

При работе на прессах, не имеющих непрерывную регулировку усилия прижима, часто возникают большие трудности в осущест­ влении вытяжки той или другой детали, так как не представляется возможным осуществлять штамповку в соответствии с расчетным усилием прижима.

Привод гидравлических листоштамповочных прессов осущест­ вляется преимущественно от индивидуальных масляных насосов. Применение насосно-аккумуляторной станции экономически вы­ годно при групповой установке мощных прессов.

Листоштамповочный четырехколонный пресс с верхним при­ водом усилием 4500 тс, представленный на рис. 3, изготовлен УЗТМ по проекту ЦНИИТМАШа.

Станина пресса включает в себя верхнюю и нижнюю траверсы и четыре колонны, посредством которых траверсы закреплены на определенном расстоянии друг от друга. Колонны одновременно являются направляющими для ползуна.

Нижняя траверса служит основанием пресса для установки его на фундаменте, а также столом или в ней располагается выдвижной стол. Ход ползуна вниз ограничен ограничительными втулками колонн.

Привод пресса состоит из одинаковых главных цилиндров плунжерного типа. Пресс может развивать усилие 1500, 3000 и 4500 тс в зависимости от включения давления в один, два или три цилиндра.

Наибольший ход ползуна 1700 мм' при высоте штампового пространства 4000 мм. Подъем ползуна осуществляется четырьмя обратными цилиндрами, расположенными на боковых сторонах верхней траверсы.

218

У пресса предусмотрен нижний цилиндр усилием 500 тс с ходом 1400 мм. Корпус цилиндра подвижной, а плунжер закреплен на неподвижной траверсе. Нижний цилиндр может быть использован при помощи установки центрального стержня или четырех боко­ вых стержней.

Для упрощения технологии литья верхняя и нижняя траверсы, а также ползун выполнены составными и стянуты болтами.

Расстояние в свету между ограничителями колонны составляет 4400 мм, что обеспечивает возможность штамповки днищ диаметром до 2700—3200 мм в зависимости от их формы.

Привод пресса осуществлен от насосно-аккумуляторной стан­ ции.

Листоштамповочные прессы усилием до 1000—1500 тс иногда выполняются с нижним приводом. Основное' технологическое преимущество таких прессов — возможность выполнения регу­ лируемой высоты штампового пространства пресса. Это позволяет использовать штампы разной высоты без применения подставок. Прессы с нижним приводом имеют также существенно меньшую высоту над уровнем пола, основные трубопроводы располагаются под полом.

Существенный недостаток прессов с нижним приводом в том, что нельзя выполнить стол выдвижным, так как в этих конструк­ циях прессов ползун одновременно представляет собой и стол пресса.

На рис. 108 показан пресс с нижним приводом несколько усложненной конструкции — с дополнительными нижними и верх­ ними цилиндрами.

Колонны пресса имеют резьбу на большой длине, благодаря чему верхняя траверса может устанавливаться на высоте над уровнем ползуна (стола), равной 1800—4250 мм. С целью облегчения

и два вспомогательных цилиндра. Вспомогательные цилиндры, имеющие небольшой диаметр, служат для подъема ползуна и штампа при холостом ходе.

В центре стола установлен цилиндр, плунжер которого может выходить над рабочей плоскостью ползуна, что позволяет исполь­

менением прижима. В ползуне имеются четыре боковых цилиндра . аналогичной конструкции, предназначаемые для отбортовки боко­ вых отверстий и для прижима заготовки.

В редких случаях в прессе предусматривается также верхний цилиндр, предназначаемый для отбортовки отверстий в обрат­ ную сторону и для выталкивания штампованной заготовки, если она застревает в верхней половине штампа.

219