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

2 — в верхнем штампе для предварительного ручья и в нижнем

штампе для окончательного ручья.

Монтаж вставок производится в державках 3 и 4. Для прошив-

пуансона предусмотрен кольцевой сбрасыватель 5, который при­ водится в движение через шайбу 6 тремя штифтами, верхним или нижним выталкивателем 7 и возвращается в исходное положение при помощи пружин. Вкладыши крепятся в державке с помощью

Фиг. 102. Штамп для точной штамповки поковки сателлита с зубьями.

болтов. Аналогичная конструкция штампов принята и для калиб­ ровки.

Отштампованная поковка сателлита с зубьями проходит сле­

дующую механическую обработку. Вначале растачивается цент­

ральное отверстие на пятишпиндельном автомате в размер, с припуском 0,5—0,6 мм под протягивание и калибрование.

Базирование поковки производится по профилю отштампован­

ного зуба в специальном патроне с электромеханическим зажимом.

Конструкция патрона обеспечивает точность установки по биению

в пределах 0,1 мм. Учитывая, что невозможно достигнуть прилега­ ния всех зубьев шестерни к соответствующим зубьям патрона и

достаточно неточности одного зуба для увеличения общей неточ­ ности установки, центрирование принято производить только по трем зубьям. Остальные зубья патрона и контршестерни сфрезеровываются. Дальнейшая обработка зуба предусматривается по

технологическому процессу, принятому на автомобильном заводе

им. Лихачева.

Новый процесс дал возможность за счет большей точности уменьшить расход металла на 35—40%.

Баварский завод легких сплавов (ФРГ) точную штамповку шестерен с зубьями осуществляет в закрытых штампах (т. е. без облоя) на фрикционных или эксцентриковых^прессах. Исходным материалом принимается круглая заготовка, которая по объему

190

(весу) точно соответствует объему отштампованной поковки. За­ готовка предварительно обтачивается, чтобы иметь чистую, глад­ кую и неокисленную поверхность. Нагрев заготовки под штампов­ ку производится в печи с защитной атмосферой. После отштампов­ ки за 2—3 удара поковка проходит охлаждение в камере без

доступа воздуха и затем слегка протравливается. Шестерни штампуются из бронзы и стали. Как правило, отштампованные

зубья шестерен дальнейшей ме­ ханической обработке не подвер­ гаются.

Точность поковок шестерен. Точность отштампованной шестерни

прежде всего зависит от точности штампа. Степень точности штампа должна соответствовать точности контрольной шестерни

(эталона), размеры которой учитывают влияние тепловой усадки при охлаждении. Практически не всегда точность отштампованной шестерни совпадает с точностью эталона. Малые конические шес­ терни дифференциала (фиг. 103) могут быть отштампованы с от­

носительно высокой точностью. Зубчатый венец с зубьями и перед­ няя внутренняя лицевая сторона механической обработки не тре­ буют. Обтачиваются лишь втулка, шейка* опорная поверхность и срез втулки, как показано на фиг. 103. У отштампованной с зубья­ ми конической шестерни, показанной на фиг. 104, обточке подвер­

гается только втулка и лицевая сторона. В результате штамповки зубчатого колеса с прямым цилиндрическим зацеплением с моду­ лем 5 и числом зубьев 15 полученная поковка имела конфигураци­

онную точность и размерную точность, показанные на фиг. 105. Поковка в результате штамповки имела венец с зубьями и отвер­ стием в центре. Обработке подлежала лишь втулка. Для большей точности изготовляемого штампа было приготовлено

191

закаленное контрольное колесо с шлифованными боковыми по­ верхностями зубьев. После закалки целесообразно прошлифовать не только поверхность зубьев, но и наружный диаметр, если зажим

Было также отштамповано цилиндрическое зубчатое колесо со шлицевым отверстием с числом зубьев 30, модулем 3,5 из легиро­

Фиг. 106. Зубчатое колесо, изготовленное со штампованными зубьями (США).

ванной стали (20% Мп и 5% Сг) [2]. К качеству поковки предъяв­ лялись следующие требования: припуск по наружной поверхности и отверстию должен быть около 2 мм, после штамповки — оконча­ тельная отделка только шевингованием, зуб при штамповке дол­ жен быть округлен с торца, стороны зубьев должны быть перпен-

192

дикулярны торцам колеса. Изменения формы и размеров вследст­ вие тепловой усадки учитывались опытным путем. Зубчатое коле­ со показано на фиг. 106. Для обеспечения точных размеров после штамповки матрица была получена с помощью пуансона, пред­ ставляющего из себя зубчатое колесо, изготовленное механической обработкой с точно выдержанными размерами. В матрице была отштампована пробная поковка шестерни, и по отклонениям е?

Фиг. 107. Результаты измерения отклонений впадин А и отклонений шага Б:

-----------после штамповки;-------------------------- после шевингования.

размеров от чертежа был изготовлен новый пуансон, причем на­ ружный диаметр был увеличен на 1,6 мм. Отштампованные в новой матрице пробные поковки шестерен были расточены по начальной окружности колеса. Дальнейшая обработка зубьев и все промеры

производились при установке колеса на оправку. Результаты из­ мерения впадин и шага приведены на фиг. 107. При шевингова­ нии снималась стружка толщиной 0,065—0,075 мм, причем у ос­ нования зуба срезаемая стружка была толще, чем у вершины. Для окончательного устранения отклонений формы и размеров впадин при штамповке было изготовлено новое колесо с необходимыми поправками, с помощью которого была отштампована матрица.

Новая матрица позволила штамповать колеса с припуском для шевингования 0,03—0,04 мм. Закалка шевингованных зубчатых колес на твердость Re =61 (с нагревом в соляной ванне) привела лишь к незначительному изменению размеров зубьев, и шлифова­ ния отверстия зубчатых колес не потребовалось.

Многочисленными опытами установлено, что при правильно выбранных размерах поковки точные размеры зубьев и высокий

класс зацепления могут быть достигнуты одним лишь шевингова­ нием отштампованных поковок. Вместо шевингования отделка штампованных зубьев может производиться и путем шлифования, причем припуск на шлифование может быть больше, чем это не­

тельным.

^3(W-

0 32,5(83)

033(36)—

1t/,5

ж

большое распространение находят кривошипные ковочно-штампо­ вочные прессы. Штамповка поковок на кривошипных ковочно­ штамповочных прессах имеет ряд преимуществ по сравнению с

штамповкой на молотах. На кривошипных ковочно-штамповочных прессах представляется возможным получать поковки с большей

точностью за счет относительно стабильных допусков на размеры и с большей конфигурационной точностью главным образом за счет уменьшения штамповочных уклонов и получения полостей в теле поковок. На фиг. 109 показаны поковки подшипника, отштам­

194

пованные на молоте и на кривошипном ковочно-штамповочном прессе. Благодаря меньшему полю рассеивания размеров при штамповке на прессах поковки получаются с меньшими (по срав­ нению с штампованными на молотах) размерами, за счет меньших фактических припусков. Вес поковок, отштампованных на прессах,

по сравнению с отштампованными на молотах (по данным Мос­ ковского завода малолитражных автомобилей) в среднем меньше: по поковкам, штампуемым в торец—на 16%; по поковкам, штам­ пуемым плашмя — на 12%.

Вотдельных случаях разница в весе поковок, отштампованных на молоте и прессе, достигает 30—40% и больше. На фиг. 110 по­ казаны две поковки фланца шлицевого конца промежуточного карданного вала автомобиля МАЗ-200: одна (а) отштампована на молоте 2 т, а другая (б) — на кривошипном ковочно-штамповочном

прессе 1500 т. Поковка, отштампованная на прессе, весит на 30%

меньше отштампованной на молоте. Уменьшение веса достигается большей точностью формы поковки, некоторым уменьшением нор­ мативных припусков и уменьшением поля рассеивания размеров

поковки.

Внастоящее время выпуск кривошипных ковочно-штамповоч­ ных прессов производится по ГОСТу 6809-53 с номинальными уси­

лиями в г. 630, 1000, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000.

Ввиду относительно большого удельного веса фрикционных прессов в общем парке кузнечно-штамповочных машин в нашей

промышленности представляет практический интерес использова­ ние этих прессов для целей точной штамповки.

Точная штамповка небольших поковок возможна также на обычных прессах эксцентрикового типа.

На механических прессах существуют, в основном, два метода точной штамповки — в открытых и закрытых штампах.

Штамповка в открытых штампах. Под открытыми штампами

следует понимать такие, в которых в процессе штамповки избы­ точный металл имеет возможность вытекать в открытую заусенеч-

ную полость. Прессовые открытые штампы являются сборными,

т. е. состоящими из пакета с набором ковочных ручьевых вставок. Точность поковок, отштампованных на кривошипном ковочно­ штамповочном прессе, определяется правильной настройкой пресса и точностью размеров и чистотой поверхности вставок окончатель­ ного ручья (см. табл. 30) [44].

Все элементы поверхности и выходные радиусы завала оконча­ тельного и предварительного ручьев должны быть выполнены и отделаны весьма тщательно, полированы крокусом, без следов рисок, прижогов, задиров, местных выемок и прочих искажений, хотя бы эти искажения лежали в пределах допустимых отклонений. Поверхность заготовительного ручья должна быть шлифована с чистотой VW 8. Заварка дефектов в окончательных и заготови­

тельных ручьях не допускается. Размеры заусенечной канавки: глубина а, ширина мостика б, глубина и радиус магазина h и 7? и радиус закругления кромки и перехода от мостика к магазину Г\

должны выполняться с точностью, указанной в табл. 30. На участке шириной А = 20 ч- 30 мм (табл. 30) вокруг фигуры по* верхность верхнего и нижнего штампов окончательного и предва* рительного ручьев, независимо от наличия магазина для заусенца; должна быть шлифована, без следов инструмента. За пределами этого участка чистота поверхности штампа должна быть: при на­

носительно главных осей пакета должна быть выдержана в пре­

делах ±1,0 мм, но с обязательным обеспечением соосности путем

совместной обработки нижней и верхней плит. Оси колонок вту­ лок должны быть строго перпендикулярны опорным плоскостям,

причем отклонение верхнего конца колонки от вертикальной оси Нё должно превышать 0,25 мм.

Расположение фигуры в верхней и нижней ручьевой вставке

должно быть очень точно согласовано, а наружная цилиндрическая

поверхность ручьевых вставок должна быть выполнена с точно­ стью 0,05—0,08 мм. В противном случае крепление вставок ста­ новится ненадежным, и вставки начинают смещаться, что ведет к перекосам поковок.

Для получения высокой точности поковки большое значение Имеет правильно сконструированный и изготовленный оконча­ тельный ручей. При проектировании окончательного ручья су­ щественное значение имеет правильно выбранный размер заусен­ ца. Заусенец создает в окончательном ручье дополнительное

сопротивление вытеканию металла в стороны, что приводит к чет­ кому заполнению всей полости ручья. Кроме того, он служит свое­

образной буферной подушкой, предупреждающей распор пресса.

197

Последнее обстоятельство вынуждает 'при конструировании прес­ совых штампов предусматривать (по сравнению с молотовыми штампами) относительно толстый заусенец. Поэтому для получе­ ния при штамповке на прессах качественной и стабильной по весу поковки высокой точности для таких деталей как шатун мотоцикла, шатун автомобиля, вилки, кулачка переключения скоростей и т. п.

необходимо предусматривать двойное штампование, т. е. после первой штамповки с обрезкой толстого заусенца производить вто­

рую, чистовую штамповку с повторной обрезкой уже тонкого

заусенца.

Для более четкого заполнения металлом формы ручья при

штамповке поковок, имеющих участки с высокими выступами, с бобышками, ребрами, необходимо учитывать влияние газов, ко­ торые, будучи на дне выемок ручья запертыми металлом, препят­ ствуют четкому заполнению фигуры ручья. Для выхода газов на дне глубоких выемок в ручьях предусматриваются газоотводящие каналы диаметром до 1,5 мм. Важнейшим преимуществом штам­ повки на кривошипных ковочно-штамповочных прессах является возможность получения на поковках меньших штамповочных ук­ лонов, что достигается применением на прессах автоматически действующих выталкивателей.

В зависимости от сложности формы поковки минимальный

штамповочный уклон при штамповке на прессах может быть принят 1,5—2°. Известно, что при штамповке на молотах штамповочные уклоны обычно принимаются 7 и 10°.

Общий принцип выталкивающего механизма состоит в том, что

действует на соответствующий элемент поковки. В исходное по­

ложение толкатель возвращается обычно под действием пружины.

Ручьевые толкатели выталкивают поковку, действуя или на зау­ сенец (образующийся при штамповке), или на внутренний заусе­ нец-пленку, или, наконец, на различные элементы самой поковки. При воздействии толкателя непосредственно на тело поковки рекомендуется толкатели располагать таким образом, чтобы ме­ сто их воздействия на поковку было возможно ближе к участкам поковки, которые подвержены застреванию (у бобышек, ребер, выступов и пр.), или ближе к базовым местам последующей ме­ ханической обработки. Для того, чтобы предупредить получение на поковках вмятин или отпечатков от толкателя, рекомендуется толкатель изготовлять на 0,5—1,0 мм выше расчетной высоты, чтобы после сборки ручьевых вставок в пакете выступающую часть его возможно было зачистить заподлицо с основанием полости ручья.

Поковки, имеющие форму тонкостенных высоких стаканов с

малыми штамповочными уклонами, рекомендуется выталкивать кольцевыми толкателями и путем воздействия на торец поковки.

На фиг. 111 показана вставка окончательного ручья для штам­ повки поковки вилки карданного вала [44]. Выталкивание поковки

198

из верхнего штампа производится кольцевым толкателем 1, кото­

рый приводится в движение от траверсы 3 с помощью трех штиф­ тов 2. Кольцо-толкатель 1 имеет буртик, с помощью которого он

фиксируется в верхней вставке 4. В исходное положение кольцевой толкатель возвращается под воздействием металла заготовки. Выталкивание отштампованной поковки из нижнего ручья произво­

£ид по стрелке fl

Фиг. 111. Кольцевой выталкиватель 1 в верхней ручьевой вставке 4 и ниж­ ние выталкиватели 5, действующие на заусенец при штамповке вилки кар­ данного вала (МЗМА).

дится двумя выталкивателями 5, которые действуют на наружный заусенец поковки.

Наличие выталкивающих устройств на фрикционных прессах

также позволяет осуществлять на них штамповку поковок с умень­ шенными уклонами.

Ввиду отсутствия удара при деформировании металла на криво­ шипных прессах необходимо, чтобы нагретая заготовка поступала в штамп без окалины или с минимальным слоем окалины; в против­ ном случае она будет заштамповываться в тело поковки. Это при­ водит к необходимости увеличения припусков на обработку, чтобы гарантировать получение качественных деталей при механической обработке.

При осуществлении протяжки или подкатки заготовок на прес­ сах с многоручьевой штамповкой пользуются заготовкой в виде пе­

199