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

При выполнении первой операции штанга укладывается в ручей до упора, который системой кулачков, расположенных на главном ползуне, отводится в стороны в начале штамповки и возвращается в рабочее положение перед матрицами после окончания штамповки.

Плоскость разъема матриц может быть вертикальной и гори­

сложной формы, симметричных относительно плоскости разъема матриц. Это поковки типа стержня с утолщением, у которых диаметр стержня совпадает с диаметром исходного прутка (рис. 133, а) ; по­ ковки со сквозными отверстиями простого и сложного контура типа колец, втулок с буртами и фланцами различной формы (рис. 133, б);

поковки с глухой полостью разлипной формы (рис. 133, в); поков­ ки, штампуемые из труб (рис. 133, г).

В зависимости от отношения длины стержня к диаметру lc/d и

наличия сквозных отверстий поковки на ГКМ штампуются следую­ щими способами.

Если отношение lc/d невелико, то рационально штамповать от прутка, из которого можно получить большое количество поковок. Способ отделения поковок от прутка зависит от его диаметра. При незначительном диаметре отделяют методом сдвига, используя ход Подвижной матрицы (рис. 134, а). Поковки со сквозными отвер­ стиями отделяют при просечке отверстия (рис. 134,6). В этих слу­

230

чаях фиксацию необходимой длины высаживаемой части прутка производят по переднему упору.

Если !c/d велико, но при нагреве невозможно избежать подо­ грева стержня, то штамповку ведут из мерной заготовки, а для фик­ сации применяют упор-клещи (рис. 134, в), если же стержень не прогревается, то фиксацию заготовки производят по заднему упору, расположенному в штампе или вне его (рис. 134, г).

Рис. 133. Поковки, штампуемые на ГКМ

При большой длине стержня /с штамповку ведут из мерной заготовки, фиксируя по переднему упору. Неподвижность заготовки

впроцессе штамповки достигается применением зажимного ручья

вматрицах (рис. Г34, д).

Чертеж поковки составляют по тем же правилам, которые применяются при штамповке на молоте или механическом ковочном прессе. Штамповочные уклоны и радиусы закругления устанавли­ вают, руководствуясь следующими правилами:

231

1.Если поковка не имеет выступов и фланцев и целиком штам­ пуется в матрице, то по наружной поверхности поковки штамповоч­ ные уклоны не предусматриваются.

2.Если на наружной поверхности поковки, штампуемой в матрице, имеются выступы и фланцы, расположенные перпендику­ лярно движению пуансона и образующие замкнутые матрицей по­

верхности, то предусматривается уклон а, величина которого зави­ сит от высоты фланца А (рис. 133, б).

3.Если поковка штампуется в пуансоне, то предусматривается

уклон не более 1° в зависимости от отношения D /H (рис. 133, а).

б8

Рис. 134. Варианты штамповки на ГКМ

4. При прошивке глухих и сквозных отверстий предусматрива­

5. Радиусы закруглений внешнего контура назначаются в зави­ симости от размеров припуска (г,) или от величины уступа А (г2),

внутренние R x и R2— в зависимости от размеров полости (рис. 133, в).

Диаметр исходной заготовки (прутка) зависит от формы и раз­ меров поковки. При штамповке поковок типа стержня с утолщением диаметр заготовки равен диаметру стержня.

Во избежание продольного изгиба, при высадке, проектируя

232

1. Вне зависимости от формы поковки за один ход машины может быть проведена высадка на любой диаметр только в том случае, если высаживаемая часть прутка /в не превышает по длине трех его диаметров с? (рис. 135, а).

2.Если высаживаемая часть прутка больше трех его диаметров

ивысадка производится в матрице на диаметр DM= 1,5 d, то высту­ пающая за пределы матрицы часть прутка не должна превышать

одного диаметра (a = d) (рис. 135,6).

3. Наиболее благоприятные условия набора обеспечиваются высадкой в пуансоне с конической поверхностью (рис. 135, б).

Рис. 135. Правила высадки на ГКМ

Если высаживаемая часть прутка /в больше трех его диаметров и высадка производится в коническом пуансоне с диаметром мень­ шего основания dj( = d, то допускаются следующие условия высад­ ки: 1) диаметр большего основания DK=l,5d, а свободная часть прутка между матрицей и пуансоном a*£2ef; 2) диаметр большего основания D„=l,25d, а свободная часть прутка а^ЗД, 3) при рас­ чете последующих конических наборов за диаметр следует прини­ мать средний диаметр предшествующего перехода:

л_du -\-DK

“c p — 2

Штампы горизонтально-ковочных машин состоят из пуансонов, закрепленных в блоке пуансонов, и матриц, расположенных в бло­ ках матриц. Блоки пуансонов изготовляются сплошными и состав­ ными. Они крепятся в^седле ползуна планками, прижатыми к ползу­ ну болтами, и регулируются клином. Блок матриц состоит из двух частей: неподвижная крепится к станине машины, подвижная — к зажимному ползуну. Обе части могут быть цельными и составны­ ми, состоящими из блоков, соединенных между, собой шпонками. Блоки матриц и пуансонов изготовляются из углеродистой конструк­ ционной стали типа стали 45. В них болтами и гайками крепятся ручьевые вставки.

Для облегчения передачи заготовки из ручья в ручей при штамповке на ГКМ применяются подъемные столы и пневматиче­ ские подъемники.

233

В большинстве случаев штамповка на ГКМ ведется без заусен­ ца, что значительно сокращает расход металла. Поковки со сквозным отверстием штампуют от прутка, исключая операцию резки заготовки. Конструкция штампов ГКМ дает возможность широко применять вставки и тем самым экономить штамповую сталь. Создание ГКМ с горизонтальным разъемом матриц открыва­ ет широкие возможности для полной автоматизации процесса штамповки.

Для штамповки на ГКМ требуется прокат повышенной точно­ сти. Ввиду возможности заштамповки окалины следует применять очистку заготовок или специальные методы нагрева.

Другие виды объемной штамповки. На гидравлических прессах

штампуют поковки из стали и цветных сплавов в открытых и закры­ тых, одноручьевых и многоручьевых штампах. Для такой штампов­ ки наиболее характерны следующие операции: закрытая прошивка для получения тонкостенных с глубокими отверстиями поковок за одну операцию; протяжка через кольцо (матрицу) для утонения стенок ранее прошитой заготовки; протяжка через роликовую матрицу для получения поковки сложного профиля; выдавли­ вание.

Принцип работы гидравлических штамповочных прессов такой же, как и ковочных. От молотов они отличаются наличием выталки­ вателей, облегчающих удаление поковки из штампа. Пресс не имеет жесткого хода, поэтому отсутствует опасность поломки узлов вслед­ ствие отклонения размеров заготовки.

На винтовых фрикционных прессах с номинальным усилием 40—630 г штампуются мелкие поковки, главным образом из цвет­ ных сплавов. Используются открытые и закрытые штампы, штампы с двумя плоскостями разъема. Прессы оснащаются выталкивателя­ ми, действующими от ползуна пресса, что расширяет круг штампуе­ мых поковок. Кроме непосредственной штамповки, на этих прессах производят гибку, правку и калибровку поковок.

На ротационно-ковочных машинах изготовляются стержневые поковки в виде конусных или ступенчатых валов. В качестве заго­ товки применяют сортовой прокат круглого и квадратного сечения и трубы. Широкое распространение получили два типа ротационно­ ковочных машин: с вращающимся шпинделем (вращающимся инструментом) при одной или двух парах бойков и с вращающимся барабаном (неподвижным инструментом).

На рис. 136, а приведена схема ротационно-ковочной машины. В кольцевой обойме 6 установлены свободно вращающиеся нажим­ ные ролики /. При вращении шпинделя 5, в радиальных пазах кото­ рого установлены ползуны 3 со штампами (бойками) 4, опорные ролики 2 ползунов, набегая на ролики обоймы, толкают ползуны и смыкают штампы. При дальнейшем вращении, когда ролики ползу­ нов выходят из соприкосновения с роликами обойм, под действием центробежной силы штампы размыкаются, возвращаясь в исходное положение. Поковки, полученные на этих машинах, могут быть только телами вращения.

234

Если шпиндель 5 остается неподвижным, а вращается обойма 6 с роликами 1, то для разведения бойков устанавливаются пружи­ ны. Это машины второго типа, на них можно получать поковки раз­ личных сечений (квадратного, прямоугольного и др.).

Процесс ротационной ковки обладает высокой производитель­ ностью, отсутствие заусенца дает возможность применять его на завершающих операциях, с нагревом и без нагрева. При обработке вхолодную возможно получение изделий с размерами по 2-му клас­ су точности и поверхностью по 7—8-му классу чистоты.

Рис. 136. Ротационная ковка, вальцовка и раскатка

Вальцовка — вытяжка заготовки продольной прокаткой в сек­ торных штампах на ковочных вальцах — служит для получения заготовок фасонного профиля из сортового проката, используется как завершающая операция по доводке отдельных частей поковки до заданных размеров и как независимая операция — для получе­ ния поковок из сортового проката.

Ковочные вальцы (рис. 136, б) представляют собой двухвалко­ вый стан продольной прокатки, на валках 1 которого закреплены секторные штампы 2, охватывающие лишь часть окружности вал­ ков. Заготовку 3 подают в вальцы до упора 4 в момент расхожде­ ния штампов. Вращаясь, штампы захватывают заготовку и затяги­ вают ее в ручей.

235

В связи с увеличивающимся применением для горячей штам­ повки кривошипных горячештамповочных прессов возросло значе­ ние предварительной вальцовки заготовок. Вальцовка стала необхо­ димой технологической операцией взамен подкатки и протяжки, выполнять которые на прессах невозможно.

На ковочных вальцах штампуются сравнительно несложные поковки весом до 1 кг (корпус гаечного ключа, штифт молотилки и т. д.) за один переход. Поковка располагается одновременно в нижнем и в верхнем штампах или только в верхнем, при этом ниж­ ний валок гладкий. Во втором случае качество штампованных поковок выше, так как устраняется возможность смещения верхней части поковки относительно нижней.

На горизонтально-гибочных машинах изготовляют поковки гиб­ кой в горячем и холодном состоянии. В зависимости от конфигура­ ции поковки гибка выполняется за один или несколько переходов. Заготовка может быть в виде прутка, профильного проката и труб. Горизонтально-гибочная машина представляет собой кривошипный горизонтальный пресс с большими размерами штампового простран­ ства, со значительным ходом ползуна. Ползун имеет большую опор­ ную поверхность для крепления к нему подвижной части штампа. Неподвижная часть крепится к столу машины.

Раскатка применяется для изготовления колец диаметром от 60 до 1000 мм. Ею получают поковки более сложного профиля и более точные, чем штамповкой.

Применяют две схемы раскатки — открытую и закрытую. При раскатке по открытой схеме (рис. 136, в) заготовку 1 устанавливают на профилирующий ролик 2 и подводят быстро вращающийся ролик 3 большого диаметра. Заготовка, ролик 2 и направляющий ролик 4 начинают вращаться. При дальнейшем сближении роликов 2 и 3 увеличивается диаметр заготовки за счет уменьшения толщины до соприкосновения с сигнальным роликом 5. При раскатке по закры­

горизонтально-ковочной машине или свободной ковкой. В качестве заготовки можно применять кольца, отлитые центробежной отлив­ кой или гнутые и сваренные стыковой сваркой.

Электровысадка (рис. 137, а) совмещает контактный нагрев заготовки с высадкой. Заготовку устанавливают между двумя ра­ диальными 3 и одним торцевым 1 контактами, к которым подводит­ ся электрический ток. Свободный конец заготовки подвергается давлению силой Р\, создаваемой гидравлическим или пневматиче­ ским цилиндром. На радиальные контакты действует сила Р2, обес­ печивающая надежный электрический контакт, но позволяющая перемещать заготовку в контактах. После нагрева участка заготов­ ки, находящегося между контактами 1 и 3, производится высадка.

Применяются две схемы злектровысадки: со свободной дефор­ мацией металла и с принудительным формообразованием, при кото­ ром деформация производится в замкнутой полости (штампе) 2.

236

Методом электровысадки можно получить готовые поковки и заго­ товки для последующей штамповки в один переход.

Накатка применяется для горячей и холодной накатки зубьев шестерен, шлицев на валах и крупных резьб. Выполняется она на специальных накатных станах, действующих по принципу попереч­ ной прокатки принудительным вращением заготовки и пары накат­ ных роликов (накатников). Существует два способа накатки— штучная и стержневая.

Рис. 137. Накатка и высадка

При штучной накатке (рис. 137, б) ранее отштампованная заго­ товка 2 зажимается между фланцами 3, препятствующими растека­ нию металла вдоль зуба. Накатка зубьев происходит при постепен­ ном приближении осей валков 1 к оси заготовки.

При стержневой накатке (рис. 137, в) стопку заготовок 4 уста­ навливают на центрирующее основание 5 и прижимают делительной шестерней 3. По делительной шестерне устанавливают накатные ролики 1, расстояние между которыми и осью стопки 4 не меняется в течение всей накатки. Накатка производится путем вращения стопки 4 и валков 1 и подачи стопки через кольцевой индуктор 2 и далее между накатными валками. Накаткой можно получить прямо-

237

•зубые, косозубые и шевронные зубчатые колеса, конические и даже конические со спиральным зубом. Точность зуба после накатки — 3—4-го класса, чистота соответствует 6—7-му классу.

Холодная высадка применяется для производства метизов (за­ клепок, винтов, болтов, гаек), шаров и роликов подшипников каче­ ния и т. д. Заготовкой служит калиброванная проволока или кали­ брованные прутки диаметром от 0,6 до 40 мм.

Холодную высадку производят главным образом на горизон­ тальных кривошипных прессах-автоматах, которые, кроме высадки, выполняют отрезку от прутка, вдавливание углублений, прошивку

исквозную пробивку отверстий, расплющивание, выдавливание и гибку, обрезку и калибровку стержней. Холодная высадка может осуществляться в один и несколько переходов (на одно-, двух- и трехударных холодновысадочных автоматах).

Удвухударного автомата (рис. 137, г) в отличие от ГКМ линия подачи не совпадает с линией штамповки. Заготовка 1 подается пре­ рывисто вращающимися роликами через отверстие отрезной матри­ цы 2 до упора 7. Ножом 8 штучная заготовка отрезается от прутка

испециальным захватом переносится на ось штамповки. Пуансон 6 заталкивает заготовку в матрицу 3 до упора в выталкиватель 4 и далее производит высадку. После отхода пуансона 6 назад на линию штамповки выдвигается пуансон 5 второго перехода и выса­ живает заготовку. При отходе его назад выталкиватель 4 выталки­ вает изделие из матрицы.

Как и при штамповке на ГКМ, длина заготовки должна быть не более 2,5 ее диаметра. Производительность холодновысадочных автоматов зависит от размера изделий: для самых тяжелых состав­ ляет 35—50, для самых мелких — 400—500 изделий в минуту.

Редуцированием называется процесс холодной обработки, при котором необходимая форма поперечного сечения изделия получа­ ется проталкиванием заготовки через сплошную роликовую или шариковую матрицу. Редуцированию подвергаются сплошные и пустотелые заготовки. Обработке можно подвергать часть заготов­ ки, в этвм случае предусматриваются выталкиватели или захваты,

обеспечивающие удаление заготовки из матрицы.

Форма сплошной матрицы соответствует форме и размерам поперечного сечения получаемого изделия (рис. 138, а). При реду­ цировании в роликовых матрицах рабочая поверхность роликов может охватывать не всю поверхность заготовки, часть металла за­ готовки выдавливается в зазор между роликами, например при накатке шлиц (рис. 138, б). Точность редуцирования — 2—3-го клас­ са, чистота поверхности — 7—10-го класса.

в этом случае состоят из пуансона и матрицы, причем разъем проис­

238

вольным взаимным расположением плоскостей разъема (рис. 139, о).

Рис. 138-Редуцирование и высадка на электровысадочной ма­ шине

Штамповка жидкого металла имеет ряд преимуществ: не тре­ буется мерная заготовка, в качестве шихты могут быть использова­ ны отходы собственного производства. Применять можно как литей ные, так и деформируемые сплавы. Отсутствие литниковой системы значительно повышает выход годного. Изготовление деталей не требует специального оборудования и может быть осуществлено на

Рис. 139. Жидкая штамповка

обычных гидравлических, фрикционных, винтовых и пневматических прессах.

Этот метод применяется для изготовления арматуры из цвет­ ных сплавов, сепараторов, подшипников качения, изделий ширпот­ реба из алюминиевых сплавов, пресс-форм, а также деталей машин взамен литья из ковкого чугуна и стального литья. Штамповка жидкой стали находит место в машиностроении и при производстве инструмента.

239