книги из ГПНТБ / Повышение точности поковок С. И. Ключников. 1960- 23 Мб

печи; высадки второго конца ib пятиручьевом штампе; контроля

бокового контура и общей длины, наружного диаметра поковки,

толщины стенок на высаженном конусе; заточки заусенца по бо­ ковому контуру на отбракованных поковках; проверки качества

заточки наружным осмотром; отжига поковок в методической пе­

в)

Фиг. 79. Переходы при высадке шестерни коробки скоростей автомобиля:

а — высадка за 5 переходов без сквозного отверстия; б — высадка точных поковок за 10 пе­ реходов, с прошивкой отверстия; в — точная поковка, полученная за 10 переходов.

чи; выборочного контроля твердости; очистки поверхности поковок от окалины травлением; очистки наружной поверхности песко­ струем; контроля по внешним дефектам, проверки кривизны за­

готовок согласно базам механической обработки, с отбраковкой на правку; правки кривых поковок на эксцентриковом прессе усилием 35 т; проверки кривизны правленых поковок; клеймения принятых заготовок.

Примером более резкого увеличения количества переходов при замене обычной высадки более точной является поковка автомо­ бильной шестерни коробки скоростей. На фиг. 79 приведен техно­

логический процесс обычной и многопереходной высадки шестерни

160

но трех переходов для первого конца и двух переходов — для вто­ рого конца, т. е. всего пять переходов, как показано на фиг. 79, слева.

Для высадки поковок повышенной точности требуется десять переходов — по пять на каждый конец, как показано на фиг. 79,

справа. Получающаяся при этом поковка имеет более вы­

сокую конфигурационную точ­

ность, выражающуюся в на­ личии сквозного отверстия и кольцевой выемки по фланцу.

личением количества ручьев

вштампе на один переход (фиг. 80), с образованием при высадке

иподголовка объем стружки уменьшится до 87°/о.

Во всех случаях увеличения переходов должны быть произве­ дены экономические расчеты снижения технологической стоимо­ сти поковки в части кузнечного и механического цехов для сопо­

ставления получаемой экономии с дополнительными затратами на

штампы.

Высадка в пуансоне. По старой технологии штамповка подшип­ никовых колец производилась на горизонтально-ковочной машине

в двух полуматрицах (неподвижной правой и подвижной лево,й)

с помощью пуансона, формующего верхнюю плоскость кольца. При таком способе штамповки искажалась форма кольца, так как при высоком напряжении в металле правая и частично левая по­

луматрицы при недостаточной жесткости основных узлов машины расходились, нарушая соосность пуансона и гнезда матрицы. Это

приводило к образованию разностенности, овальности, боковых

заусенцев и одностороннему износу штампов. Большая разностенность не всегда выправлялась при последующей раскатке и при­ водила к необходимости увеличения припусков, т. е. к снижению результирующей точности. Образование боковых заусенцев при по­

следующей раскатке приводило к вкатыванию заусенца в тело поковки на глубину 2—3 мм, что выходило за пределы разрешен­ ных припусков. Попытки предупредить образование боковых зау­ сенцев с помощью прокладок при наладке штампов способствова­ ли возникновению в матрицах еще больших напряжений, вели к перегрузке зажима, к повышению его износа и к более частым переналадкам. Из фиг. 81, а (второй переход) видно, что при та­ ком способе штамповки на поковках получался как боковой, так и

Фиг. 81. Два способа штамповки колец:

а — в двух полуматрицах; б — в пуансоне.

торцовый заусенцы, требовавшие последующего удаления их за­

чисткой на станках.

В настоящее время подшипниковые заводы переходят на штам­ повку колец в штампах новой конструкции [И] с формированием фигуры кольца не в матрице, а в пуансоне, как показано на фиг. 81,6. Принципиальное отличие нового способа штамповки колец от прежнего состоит в том, что при штамповке в пуансоне все поверхности кольца, за исключением одной (торцовой), оформляются одним цельным инструментом (пуансоном) в отли­ чие от оформления их разными рабочими деталями штампов — при старом способе. Выточка в пуансоне полости для формования кольца обеспечивает при высадке получение неискаженной кон­ фигурации кольца, без разностенности и бокового заусенца. По­ ковки, отштампованные в пуансоне, имеют стабильные размеры

(жесткие допуски), так как колебания сечения исходного прутка

(вследствие допусков на диаметр проката) не могут влиять на ко­ лебание диаметра кольца, точно соответствующего диаметру выточки в пуансоне. Незначительные колебания размеров отштам­ пованных в пуансоне колец возможны лишь в случае нарушения

теплового режима штамповки. Опыт показывает, что колебания

веса поковок в отштампованной партии с 10—12% снижаются при

162

новом способе штамповки на 3—5%. На 80% снижается брак по­ ковок. Стабильность наладки штампов и размеров поковок дала

возможность применить раскатку поковок с образованием более совершенного и постоянного по размерам профиля.

Вместе с тем, при новом способе штамповки возможно обра­ зование на поковке заусенца по образующей, так называемого «венчика». Причиной образования венчика является подача на вы­ садку увеличенного (против требуемого для образования кольца)

а)

Ь)

Фиг. 82. Схема устройства высадочного штампа со скользящими матрицами (б) для высадки утолщений в поковке (<z):

1 — матрица; 2 — штемпель.

объема металла. Венчик при последующей прошивке вдавливает­ ся в тело поковки поддерживающими матрицами. Для предупреж­ дения указанного дефекта следует по возможности точно дозиро­ вать подачу металла на высадку или в крайнем случае—увеличи­ вать радиус закругления до двух раз против радиусов на готовой раскатанной поковке.

В настоящее время новым способом штамповки заготовок ко­ лец в пуансоне изготовляется свыше 90% всех заготовок колец диаметром до 200 мм и высотой до 90 мм. Штамповка в пуансоне создает условия для дальнейшего уменьшения номинальных раз­ меров поковок за счет снижения припусков.

Применение скользящих матриц. Для получения деталей, имею­ щих утолщения на большом расстоянии от концов (валики, тяги

и пр.), применяются специальные штампы со скользящими матри­ цами. На фиг. 82 показана поковка и матрица для изготовления данной поковки. Наружная обойма Е заключает в себе неподвиж­ ную в горизонтальном направлении часть А и подвижные части

Ви С. Часть А прочно закреплена в обойме Е. Подвижные части

Ви С расположены последовательно, причем каждое из указан­

ных на чертеже поковки расстояний Ц равно той длине прутка, которая соответствует объему сферического утолщения v2, а ши­ рина подвижных частей В и С соответственно равна длинам ци­

линдрических частей /2 и /3, увеличенным каждая на высоту го­ ловки v2. При нажатии пуансона на конец прутка металл прутка начинает осаживаться там, где он встречает наименьшее сопро­ тивление, т. е. между подвижными и неподвижными частями мат­ рицы (между F и С, С и В, Ви Л). Пуансон, нажимая на матри­

Z7J

Фиг. 83. Переходы (а) при изготовлении распорной тяги (б) на горизонтально-ковочной машине с применением скользящих матриц для высадки фланцев 1 и утолщения 2.

С, С и В, В и А утолщения увеличиваются по мере продвижения пуансона. В конце хода все подвижные матрицы будут сдвинуты

вправо и плотно прижаты к неподвижной матрице А. После от­ хода пуансона в свое крайнее левое положение левая половина штампа отходит вправо, и поковка освобождается из правой (не­ подвижной) части штампа. После освобождения поковки пружи­ ны, находящиеся между подвижными матрицами, приводят по­ следние в исходное положение, показанное на фиг. 82. При сжатии матриц пружины помещаются в соответствующие гнезда М, кото­ рые имеются в подвижных матрицах С, В и неподвижной А. Расстояние между подвижными и неподвижной матрицами регули­ руется болтами N. Применение скользящих матриц позволяет из­

164

готовлять поковки с большей точностью, как это видно на примере изготовления вала конической шестерни (см. фиг. 14). Примене­ ние скользящих матриц было также показано на фиг. 70, на при­ мере штамповки концов автомобильной полуоси перед штампов­ кой на молоте.

На Сталинградском тракторном заводе изготовление распорной тяги производится высадкой утолщения на горизонтально-ковоч­ ной машине с применением скользящих матриц с последующей гибкой на горизонтальном гибочном прессе (фиг. 83). Работа про-

Фиг. 84. Штамп со скользящим пуансоном для штамповки на горизонтально-ковочной машине поковок с глухой (или сквозной)

полостью.

изводится следующим образом. После резки заготовки в меру на­

гревают один конец ее и высаживают фланец в матрице, состоя­ щей из неподвижной (зажимной) и подвижной секции матриц.

Затем нагревают среднюю часть заготовки и высаживают ее во

втором ручье штампа, также в ручье со скользящей матрицей.

И, наконец, нагревают второй конец и высаживают в первом ручье второй фланец (аналогично первому высаженному). После четвер­ того нагрева поковка проходит гибку.

Скользящие матрицы усложняют конструкцию штампа и удо­

рожают его стоимость, поэтому применение их целесообразно в массовом и крупносерийном производстве, где повышение точно­

сти поковок экономически оправдывает применение более дорогих штампов. Наряду со скользящими матрицами могут применяться и скользящие пуансоны. На фиг. 84 [33] показан штамп со скользя­ щим пуансоном для изготовления полого тонкостенного элемента

165

поковки с глухой полостью. Указанный штамп позволяет произво­

дить высадку поковки с повышенной точностью, ввиду получаемой

концентричности поковки и отсутствия заусенцев по плоскости разъема матриц. Повышенная точность поковки обеспечивается тем, что процесс деформации металла протекает все время в за­ крытой (цельной) полости пуансона. Это позволяет применить глу­

бокую прошивку за счет встречного истечения металла ( на пуан-

Фиг. 85. Штампы и переходы при штамповке кожуха дифференциала с большой конфигурационной точностью.

166

сон). Отмечено, что явление выдавливания металла в последней

фазе штамповки способствует отчетливому заполнению заданной формы передней части поковки.

Отвод скользящей части пуансона и его прижим к блоку мат­ риц может быть произведен с помощью сжатого воздуха или силь­ ной пружины.

Высадка со скользящим пуансоном успешно может быть при­ менена для изготовления на горизонтально-ковочных машинах колец, втулок и муфт.

Другие способы повышения точности поковок при высадке.

Кожух дифференциала представляет из себя (фиг. 85, снизу) сложную пустотелую деталь, состоящую из цилиндрической части, примыкающей к ней конической части и фланца с четырьмя углуб­

лениями с тыльной стороны. Раньше кожух дифференциала изго­ товлялся в виде стальной отливки; за последние годы его изготов­ ление переведено на горячую высадку из прутка с воспроизведе­ нием как внешнего, так и внутреннего контуров изделия. Большой наружный диаметр фланца — 256 мм требует для высадки приме­ нения мощной горизонтально-ковочной машины. Исходным мате­ риалом для высадки служит прокатная сталь диаметром 96 мм.

Порядок переходов при высадке кожуха следующий: высадка во­ ронки с диаметром в широкой ее части 220 мм в верхнем ручье штампа (см. фиг. 85, ручей I); прошивка дыры с незначительной раздачей конуса и некоторым уменьшением его высоты против полученной в первом ручье (фиг. 85, ручей И); предварительная формовка цилиндрической и конической частей дифференциала (фиг. 85, ручей III); прошивка дыры в цилиндрической части и окончательная формовка фланца (фиг. 85, ручей IV).

Высадка из прутка почти без потерь металла и получение вы­ сокой конфигурационной и размерной точности позволили резко сократить объем последующей механической обработки и обеспе­ чили сравнительно быстрое вытеснение литого кожуха дифферен­ циала.

Для получения поковок ступенчатой формы и с двумя буртами

А. В. Ребельский рекомендует применять штампы с конструктив­ ными элементами, обеспечивающими получение двусторонней

штамповки с использованием операций выдавливания и высадки металла (фиг. 86). В случае штамповки подобных поковок на мо­

лоте отходы металла в кузнечном цехе и при обработке в механи­ ческом цехе в стружку обычно превосходят отходы, получаемые

при изготовлении поковок высадкой по указанному способу. При этом стойкость молотовых штампов значительно ниже стойкости высадочных.

В том случае, когда бурты в поковках расположены относи­ тельно близко друг к другу, изготовление поковки целесообразно производить выдавливанием металла в стороны от оси поковки.

В этом случае отрезка заготовки совмещается с высадкой и вы­

давливанием металла в осевом и перпендикулярном к оси поков­ ки направлении, и поковка получается за один ход машины. До-

167

полнительным преимуществом данного процесса является отсут­ ствие операции резки штучной заготовки, так как процесс произ­ водится из прутка в состоянии поставки.

Наличие в горизонтально-поковочной машине главного выса­

дочного и поперечно-зажимного ползунов позволяет, в отличие от

кривошипных прессов вертикального типа, производить высадку поковок сложной формы с отростками (типа крестовин). В разра-

а)

один ход пресса по следующей схеме. В первом ручье ходом под­ вижной матрицы производится отрезка заготовки, которая по же­ лобу штампа соскальзывает в направляющую часть второго ручья;

ватем, по мере продвижения главного ползуна, подходит пуансон, увлекающий заготовку в ручей штампа, где и происходит ее оса­ живание, сопровождаемое выдавливанием металла в боковые по­ лости ручья.

Холодная высадка. Изготовленные холодной высадкой детали отличаются от таких же деталей, изготовленных обточкой на то­ карных автоматах, во многих случаях более точными размерами с допусками порядка 0,03—0,04 мм (вдоль оси штамповки). Точ-

168

ность линейных размеров и формы в плоскости, перпендикулярной направлению движения пуансона, определяется точностью изго­

товленных штампов и правильностью взаимного положения пуан­ сона и матрицы. Г. А. Навроцкий [22] квалифицирует холодную

•высадку по 2—3-му классам размерной точности и 6—8-му клас­ сам микрогеометрии поверхности. Исходным материалом для хо­

лодной высадки крепежных деталей служит калиброванная сталь диаметром от десятых долей мм до 25 мм с допусками по диамет­

ру от 0,025 до 0,15 мм.

Для холодной высадки могут применяться стали марок 10, 20, 30, 40, 50, а также легированные стали 35Г, 35ХН, 40Х, 15ХФ и др. Применение сталей с бо­

высадка металлов» Г. А. Навроцкого «Холодновысадочные автома­ ты». Поэтому в данной книге будут рассмотрены только вопросы и примеры типичных случаев холодной высадки с точки зрения до­ стигаемой высокой точности деталей и устранения последующей ме­ ханической обработки.

дочном автоматическом прессе. По данным К. К. Преображенского заводом «Красная Этна» при изготовлении 3/8" гайки затрачи­ вается станочное время:

169