книги из ГПНТБ / Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие

Многоручьевая штамповка с выделением заготовительных опе­ раций дает возможность получать более совершенные поковки и рационально использовать оборудование. Основные операции про­ изводятся на паровоздушных штамповочных молотах и прессах, а заготовительные — на более приспособленном для этих целей обо­ рудовании (ковочных вальцах, ГКМ, ротационно-ковочных машинах ИТ. д.).

Штамповочные молоты. Штамповка на молотах — наиболее ши­ роко применяемый метод горячей объемной штамповки. Для ее

Рис, 126. Паровоздушный штамповочный молот двойного действия

выполнения используются главным образом паровоздушные моло­ ты двойного действия с педальным управлением (рис. 126, а), позво­ ляющим регулировать скорость бабы и энергию ее удара в больших пределах. Основными частями молота являются: рабочий цилиндр /, шток 2, баба 3, педаль'4, шабот 5, стойки 6. Вес падающих частей (поршень, шток, баба и верхний штамп) 0,5—16 т.

Рассмотрим схему механизма управления молотом (рис. 126, б). Баба 6, выводимая из среднего по высоте положения легким нажатйем педали 7, переходит на автоматическое качание. Саблеоб­ разный рычаг 5, прижимаясь, к наклонному скосу бабы, качается вокруг точки 4 вправо и влево, передавая движение золотнику 2,

2 2 Ѳ

который, перемещаясь вверх и вниз, попеременно открывает доступ пара в нижнюю или верхнюю полость цилиндра 1. При нажатии на педаль 7 точка 4 саблеобразного рычага идет вверх, и так как последний остается прижатым к бабе, происходит резкий подъем золотника. Одновременно на полное сечение открывается дроссель 3 и происходит удар. Если отпустить педаль, то положение сабле­ образного рычага приводит к подъему бабы и переходу ее на авто­ матическое качание.

Кроме описанных молотов, для горячей штамповки применя­ ются паровоздушные молоты простого действия. Однако они менее распространены из-за более низкой производительности и меньшей энергии удара, которая при том же весе падающих частей на 35— 40% ниже, нем у молотов двойного действия. В отличие от молотов для свободной ковки у штамповочных молотов станина скрепляет­ ся с шаботом, что обеспечивает большую жесткость и точное совпа­ дение нижнего и верхнего штампов при ударе.

У фрикционных молотов, к которым относятся молоты с доской, ремнем и цепные молоты простого действия, подъем бабы осущест­

соприкосновения роликов с гибким штоком. Фрикционные молоты относительно тихоходны и поэтому применяются для штамповки поковок простбй формы и правки поковок. Эти молоты просты по конструкции и легки в управлении. Однажо низкая стойкость гибкой связи, доски или ремня снижает их достоинство. В последнее время появились синтетические заменители досок и ремней, что дало воз­ можность повысить их стойкость, сделаны попытки автоматизиро­ вать их работу путем создания командоаппаратов с программным управлении, регулирующих подъем бабы, т. е. силу удара и коли­ чество ударов в каждом ручье.

У бесшаботных паровоздушных молотов шабот заменен под­ вижной бабой, соединенной с верхней бабой механической связью. Соударение верхней и нижней баб развивает значительную энер­ гию. При энергии удара 40 000—100 000 кГм эти молоты эквива­ лентны паровоздушным штамповочным молотам в 16—40 т. Штам­ повка на бесшаботных молотах менее производительна. Кроме того, ввиду подвижности обоих штампов многоручьевая штамповка на них затруднена. Конструкция бесшаботных 'молотов более компакт­ на, динамическая нагрузка на фундамент незначительная, поэтому они могут устанавливаться на слабых грунтах и далее на верхних этажах зданий.

Технология штамповки на молотах. Технологический процесс штамповки на молотах зависит от формы и размеров поковки. Раз­ работка его включает составление чертежа поковки, определение формы и размеров заусенечной канавки, выбор переходов штампов­ ки и размеров заготовки, конструирование штампа и отдельных его элементов, определение веса падающих частей молота.

Чертеж поковки составляется на основании чертежа детали.

221

Поверхность разъема должна обеспечить свободное удаление поковки из штампа. Таким образом, наличие каких-либо углубле­ ний в поковке определяет положение поверхности разъема. Если конфигурация детали не предопределяет положение поверхности разъема, то следует учитывать, что заполнение штампа за счет осад­ ки целесообразнее, чем выдавливанием. Разъем, как правило, сле­ дует устанавливать в плоскости двух наибольших взаимно перпеи-

Рис. 127. Чертежи поковок и заусенечные канавки

дикулярных размеров (рис. 127, а). Однако от этого правила следу­ ет отступить, если при ином разъеме достигается экономия металла (за счет наметки отверстий, упрощения обрезного штампа) (рис. 127, б), если одни из поверхностей не должны иметь напусков и если возможно упрощение переходов штамповки.

222

При штамповке в закрытых штампах поверхность разъема следует устанавливать на боковой поверхности по максимальному размеру, заполнение которого происходит в последнюю очередь. Наиболее целесообразно поверхность разъема располагать в верх­ ней части штампа (рис. 125), однако в этих случаях необходимы выталкиватели для удаления поковки из штампа.

Припуски на обрабатываемые размеры назначаются в зависи­ мости от веса поковки и типа производства. Допуски зависят от веса и линейных размеров поковки.

Штамповочные уклоны в молотовых штампах служат для пред­ отвращения застревания поковок в ручьях. Величина их зависит от относительной глубины полости, от веса поковок, от способа запол­ нения штампа (осадкой или выдавливанием). По внутренним укло­ нам поковки при остывании прижимаются к выступающим частям штампа, по наружным — отходят от стенок штампа. По ГОСТ 7505—55 наружные штамповочные уклоны аа должны быть не более 7°, внутренние ав — не более 10° (рис. 127, в).

Все переходы от одной поверхности к другой выполняются по радиусам. Внешние радиусы закругления штампа г берутся меньше внутренних R. Поковки со сквозными отверстиями не могут быть получены в молотовом штампе, поэтому производится только намет­ ка отверстий с оставлением пленки под прошивку, выполняемую на обреадых прессах.

При составлении чертежа поковки следует проверить целесооб­ разность изготовления ее из двух или нескольких частей с после­ дующей сваркой, чтобы сократить расход металла.

Заусенец, образование которого при штамповке в открытых штампах предусматривается в плоскости разъема, создает вокруг полости штампа сопротивление, препятствующее вытеканию метал­ ла из штампа, и тем самым способствует заполнению последнего. Давление в штампе зависит от высоты заусенечной канавки. Заусе­ нец выполняет роль буфера, смягчающего удар. Магазин заусенеч­ ной канавки (наиболее высокая ее часть) служит для размещения избыточного металла заготовки, который появляется вследствие неточности резки заготовок и износа штампа. Высота щели заусе­ нечной канавки h3 (рис. 127,г) рассчитывается исходя из размеров поковки:

Аз =.(0,07-^0,10)^-,

где Fn— площадь поковки в плане; РП— периметр поковки в плане.

Все остальные размеры (b, bь hu R) выбираются по таблице.

В зависимости от формы и сложности поковок применяют раз­ личные заусенечные канавки.

При штамповке на паровоздушных молотах в качестве загото­ вок применяют сортовой прокат круглого или квадратного сечения. В зависимости от размера и веса поковок, а также способа их изго­ товления возможны различные варианты штамповки. Мелкие поков­ ки рекомендуется штамповать по нескольку штук одновременно,

223

при этом возможна штамповка от ирутка, длина которого должна быть не более 1200 мм, с последовательным отделением готовых поковок (одной или нескольких) в отрубном ручье штампа. Средние поковки весом до 3,0 кг и длиной до 400 мм штампуют из заготовки на две поковки с поворотом: при штамповке первой поковки заго­ товку удерживают за свободный конец, при штамповке второй — за готовую поковку. Тяжелые поковки штампуют из штучной заготов­ ки. Поковки круглые и квадратные в плане, штампуемые в торец, независимо от размеров штампуются из заготовки на одну поковку.

Размеры заготовки определяют в зависимости от ее формы и способа штамповки. Объем заготовки Ѵзг определяют как сумму объемов поковки Ѵп, заусеница Ѵ3 и отходов на угар Ѵу.

Вес падающих частей молота определяют исходя из наибольше­ го усилия и максимальной работы деформации при штамповке в окончательном штамповочном ручье, когда поковка имеет макси­ мальную площадь, заусенец заполнил весь мостик заусенечной ка­ навки и температура поковки минимальная. Иными словами, тре­ буемый вес падающих частей определяют исходя из работы дефор­ мации за последний удар молота. Приближенно вес падающих частей

GM= a(Fn + F3) кг,

FJ H FJ — площадь поковки и заусенца в плане, см2. Молотовые штампы. При многоручьевой штамповке на молотах

применяются массивные штампы, изготовленные из легированной инструментальной стали, для одноручьевой штамповки — массивные штампы из конструкционной стали со вставками из легированной инструментальной стали. Верхний штамп крепится в бабе с по­ мощью ласточкина хвоста и клина. Перемещению штампа вдоль клина препятствует шпонка. Нижний штамп таким же образом кре­ пится в подштамповой плите молота.

Ручьи молотового штампа разделяются на штамповочные и заготовительные (рис. 128, а). К штамповочным относится оконча­ тельный (чистовой) ручей, предварительный (черновой) и заготови­ тельно-предварительный. Позиции б — л на рис. 128 показывают возможное выполнение ручьев.

Окончательный ручей (рис. 128, б) служит для получения поковки с заусенцем и представляет собой точный отпечаток горя­ чей поковки.

Предварительный ручей (рис. 128, в) служит для снижения износа окончательного ручья. В предварительном ручье осуществля­ ется большая часть работы по формоизменению поковки. Он отли­ чается от окончательного ручья большими радиусами закругления, штамповочными уклонами и отсутствием заусенечной канавки. '

Заготовительно-предварительный ручей (рис. 128, г) применя­ ют взамен предварительного при штамповке поковок сложной фор­

224

мы (с отростками, с развилинами и т. д.). В местах, где поковка имеет сложную форму, этот ручей значительно отличается от пред­ варительного. Заготовительные ручьи служат для предварительного формоизменения заготовки в соответствии с размерами сечения поковки, формой и размерами поковки в плане.

Пережимной ручей (рис. 128, д) служит для уширения заготов­ ки и незначительного перераспределения металла вдоль оси. В этом ручье по заготовке наносят удар и без кантовки подают в штампо­ вочный ручей.

Подкатной ручей (рис. 128, е) служит для увеличения попереч­ ных сечений заготовки в одних местах за счет уменьшения в других и перераспределения объемов металла вдоль оси заготовки. В ручье

Штампованный

по заготовке наносят 6—10 ударов, после каждого удара заготовку кантуют на 90° вокруг оси. Из подкатного ручья заготовку подают в гибочный или штамповочный ручей.

Протяжной ручей (рис. 128, ж) служит для увеличения длины заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения. Из протяжного ручья заготовку подают в другие заготовительные или штамповочные ручьи.

Формовочный ручей (рис. 128, з) служит для перераспределе­ ния металла заготовки в соответствии с формой поковки в плане. Из формовочного ручья заготовку подают в окончательный штам­ повочный ручей с поворотом на 90° вокруг оси.

Гибочный ручей (рис. 128, и) служит для изгиба заготовки в соответствии с формой поковки в плане. В нем по заготовке нано­ сят 1—2 удара и подают ее в штамповочный ручей с поворотом на 90° вокруг оси.

Площадки для осадки (рис. 128, к), т. е. для увеличения диамет­ ра заготовки за счет уменьшения ее высоты, применяют при штам­ повке поковок, круглых и квадратных в плане.

Отрезной ручей (нож) (рис. 128, л) служит для отделения по­ ковки от прутка при многоштучной штамповке.

Ручьи на зеркале штампа располагаются в порядке технологи­ ческого процесса. Изменение направления движения заготовки вдоль штампа при переносе из ручья в ручей допускается не более одного раза. Расположение ручьев увязывают с расположением нагревательного устройства так, чтобы первый ручей был со сторо­ ны печи. После первого удара по заготовке и в течение всей штам­ повки предусматривают сдувание окалины сжатым воздухом.

Рис. 129. Расстановка оборудования при штамповке на мо­ лотах

Производительность штамповочного молота зависит от распо­ ложения оборудования в агрегате и средств механизации. Рассмот­ рим одну из схем расположения оборудования (рис. 129). Нагретая заготовка из полуметодической печи 2 подается цепным транспорте­ ром 1 к штамповочному молоту 3. Отштампованная поковка сталки­ вается на транспортер 4, который доставляет ее к обрезному прес­ су 5. После обрезки заусенца поковка транспортером 7 подается в тару, заусенец по склизу 6 сталкивается в ящик.

Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах.

Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) создают уси­ лие от 630 до 8000 т. Обладая повышенной жесткостью и строго ' фиксированной величиной хода ползуна, они дают возможность получать поковки точных размеров.

Рассмотрим кинематическую схему КГШП (рис. 130, а). Вра­ щательное движение от электромотора 3 через клиноременную пере­ дачу 2 и маховик / передается на промежуточный вал 4 и зубчатой передачей 5, 6 на эксцентриковый вал 8. От вала 8 через шатун 9 движение передается ползуну 10. Включение пресса на рабочий ход осуществляется муфтой 7, смонтированной в зубчатом колесе 6. Для остановки ползуна в верхнем положении предназначен тормоз 13. Стол пресса 11, установленный на наклонной поверхности, может перемещаться клином 12 и тем самым в незначительных пределах

226

регулировать высоту штампового пространства. Для автоматическо­ го удаления поковки из штампа прессы оборудуют выталкивателями в столе и ползуне.

КГШП обеспечивают более высокую производительность, чем молоты, за счет сокращения числа ударов в каждом ручье до од­ ного. Постоянство хода при достаточной жесткости и применение штампов с направляющими колонками обеспечивают большую точ­ ность поковок. Высокая жесткость и отсутствие ударов при штам­ повке повышает стойкость штампов, позволяет применять сборные штампы, благоприятствует комплексной механизации и автоматиза­ ции штамповки. КГШП более дешевы в эксплуатации, имеют к. п. д. выше, чем у штамповочных молотов. Для их установки требуются

пе. При штамповке на мо­ лоте образование заусенца

происходит за несколько ударов, в промежутке между ударами за­ усенец подстывает и тем самым создает большее сопротивление истечению металла в заусенечную канавку, что способствует ско­ рейшему заполнению полости штампа. При штамповке на КГШП образование заусенца и заполнение ручья происходит за один ход (удар) пресса, в заусенец поступает наиболее нагретый металл, и поэтому гравюра заполняется хуже. Таким образом, для хорошего заполнения прессового штампа следует смещать плоскости разъема или изменять размеры заусенечной канавки.

На КГШП возможна штамповка всех видов поковок, штампуе­ мых на молотах. Однако наиболее удобны поковки круглые и квад-

ратные в плане и близкие к ним по форме, штампуемые в торец. Поковки с удлиненной осью и сложной формой поперечного сечения требуют перед штамповкой на прессе предварительного профилиро­ вания на других видах оборудования (ковочных вальцах, ГКМ) или штамповки из проката периодического профиля.

Использование КГШП для штамповки выдавливанием (рис. 130, б) дает возможность получать поковки с длинными стержнями простого, сложного и переменного сечения, глубокие стаканы и даже выдавливать отростки в плоскости, перпендикуляр* ной направлению движения ползуна. Кроме того, она позволяет значительно сократить отходы металла, повысить производитель­ ность за счет значительных деформаций за один переход и увели­ чить точность поковок.

На КГШП, как и на молотах, возможна штамповка в закрытых штампдх. Наличие выталкивателей в прессовых штампах позволяет

вставке). Часто ручьевые вставки изготовляются сборными: вставка из конструкционной стали, а вкладыш, в котором размещается ручей,— из инструментальной штамповой стали. Изготовление каж­ дого ручья в отдельной вставке дает возможность заменять изно­ сившиеся ручьи, не меняя годных, т. е. экономить инструментальную сталь и время на ремонт.

При штамповке на КГШП широко применяются средства меха­ низации. Это, как и при штамповке на паровоздушных молотах, цепные и пластинчатые транспортеры для подачи заготовок от нагревательного устройства к прессу и отбора поковок, автоматиче­ ские устройства для сдувания окалины и смазки штампов. Отсут­ ствие ударных нагрузок дает возможность автоматизировать про­ цесс подачи заготовки из ручья в ручей даже при многоручьевой штамповке. На рис. 131 приведена кинематическая схема участка штамповки в трехручьевом штампе КГШП, оснащенного пневмоэлектрическим манипулятором и грейферным устройством. Нагре­ тая в индукторе 2 заготовка толкателем 1 по склизу 3 подается на 1 приемную площадку штампа, захватывается клещами манипулято­ ра 9 и укладывается в первый ручей штампа 5. Клещи манипулято­ ра 9 возвращаются в начальное положение, ползун 4 совершает рабочий ход. После остановки ползуна в верхней мертвой точке вилки 7 грейферного механизма 6 перемещаются с помощью ци­ линдра 8, захватывают поковку, переносят ее в следующий ручей и возвращаются в начальное положение и т. д. Из третьего ручья заготовка по склизу подается на транспортер обрезного пресса.

Этот механизм дает возможность штамповать поковки одновремен­ но в трех ручьях

228

В настоящее время на базе КГШГТ, работающих по автоматиче­ скому циклу, созданы автоматические линии для производства таких поковок, как клапан, шатун двигателей внутреннего сгорания и др.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. Горизонталь­ но-ковочные машины (ГКМ) относятся к кривошипно-шатунным ме­ ханизмам, у которых главный высадочный ползун движется в гори­ зонтальной плоскости и штампы которых имеют разъем в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Такая конструкция дает возможность штамповать детали сложной конфигурации и произво-

Рис. 131. Схема участка штамповки на КГШП

дить местную деформацию на длинных заготовках. ГКМ изготовляются усилием от 100 до 3150 т.

Рассмотрим кинематическую схему машины (рис. 132). Вра­ щательное движение от электродвигателя 1 клиноременной переда­ чей 2 через маховик 3 передается на приводной вал 4 и далее через зубчатую пару 6 ,7 — коленчатому (кривошипному) валу 8, уста­ новленному на трех разъемных опорах. От кривошипного вала дви­ жение при помощи шатуна 9 сообщается главному ползуну 10, несу­ щему блок пуансонов 11. Кулачками 21, жестко посаженными на кривошипный вал, приводится в движение боковой ползун 20, кото­ рый через рычаги 17, 18, 19 перемещает зажимной ползун 16. В гнезде ползуна устанавливается подвижная матрица 15, в станине 13 — неподвижная матрица 14. Внутрь маховика 3 встроена фрик­ ционная пневматическая муфта, обеспечивающая плавное включе­ ние машины, и на приводном валу — тормоз 5. В плоскости движения пуансонов установлен передний упор 12, ограничивающий подачу металла.

229