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

Комоинированное выдавливание наконечника шприца [51 По

■форме наконечник шприца представляет грибовидную деталь, в головке которой имеется кольцевая полость. Материал поковки —

латунь ЛС59-1, вес заготовки 0,027 кг. Размеры поковки: диаметр

наружный 20 мм, средний диаметр кольцевой полости в головке 13,75 мм, диаметр стебля у основания головки 6 мм, длина 20 мм.

С помощью тяг 8, соединенных с верхней плитой штампа, произ­ водится выталкивание поковки из матрицы через толкатель 7 и

выталкиватель 6. Наиболее подверженные износу части штампа: пуансон 2, матрица 4, вставка 5 и выталкиватель 6 — предусмот­ рены сменными.

На фиг. 146 приведен эскиз штампа и схема процесса комбини­ рованного выдавливания деталей С двухсторонней полостью [30]. Степень деформации в нижней части матрицы (со стороны малой

251

полости детали) всегда должна быть меньше степени деформации в верхней части, чтобы обеспечить надлежащее заполнение метал­ лом. Комбинированный процесс обеспечивает более высокую про­ изводительность, но при этом требуется более высокая стойкость нижнего пуансона, что вынуждает иногда дифференцировать про­ цесс выдавливания на обратный и прямой, с выполнением их со­

жимную втулку 4. Выталкивание поковки производится с помощью двух выталкивающих штоков 5, действующих на трубчатый вытал­

киватель; последний имеет подвижную посадку на стержень-пуан-

соне 3 и снабжен расширенной опорной частью. Рабочая часть 6 трубчатого выталкивателя бывает или слегка конусообразной с

кольцевой площадкой, или имеет такую форму, что ее кольцевая рабочая поверхность при крайнем нижнем положении опускается на 2 мм ниже дна матрицы.

Комбинированное выдавливание бывает двух видов: I — совме­

щенное, когда прямое и обратное выдавливание протекают одно­

временно или в течение одного хода пресса и II — последователь­ ное, когда прямое и обратное выдавливание протекают последова­ тельно, каждое за свой ход пресса. Последовательное комбиниро­ ванное прямого и обратного выдавливания является наиболее распространенным. В особенности широки возможности комбини-

252

рования выдавливания с другими видами кузнечно-штамповочных операций: высадкой, протяжкой, штамповкой, осадкой и др.

Рассмотрим несколько примеров комбинирования выдавлива­ ния с другими кузнечно-штамповочными операциями.

Поворотный кулак автомобиля. Изготовление поворотного кула­ ка обычным способом на штамповочных молотах является опера­ цией трудоемкой и металлоемкой. Размер заготовки на одну деталь составляет квадрат 115 мм длиной 217 мм, весом 22,1 кг, при весе поковки 1/ кг. 1ехнологическиипроцесс изготовления поковки со-

ручьев в штампе предусмотрены три выталкивателя.

Данный технологический процесс позволил уменьшить расход стали на один поворотный кулак на 4,1 кг, высвободить два штам­

повочных молота по 3 т каждый и один обрезной пресс 280 т. Было достигнуто увеличение производительности в 2 раза и сни­ жение себестоимости изготовления поковок на 20%.

Метод комбинирования выдавливания со штамповкой может быть применен для оси колеса трактора ХТЗ-7, кронштейна про­ дольной тяги, втулки кронштейна трактора ДТ-35, цапфы пово­ ротного кулака автомобиля ЗИЛ-151 и др.

Специальные болты и валики. Комбинирование выдавливания и высадки позволяет получать детали с отношением поперечного сечения стержня детали к головке равным 1 : 15, что в несколько раз превышает обычные нормы соотношения стержня и головки.

На фиг. 147 показана схема изготовления в четыре перехода специального болта с отношением сечения стержня к головке, равным 1 : 15. Комбинированный процесс осуществляется на

253

прессах-автоматах в четырехручьевом штампе. В первом ручье исходная заготовка диаметром 13,8 мм, длиной 35 мм редуцирует­ ся способом прямого выдавливания до диаметра 8,7 мм. Во втором ручье производится обжатие стержня до диаметра 7,45 мм и

предварительная осадка головки. В третьем ручье — вторичная осадка головки до диаметра 25 мм. В четвертом ручье — оконча­ тельное формирование головки диаметром 29,4 мм. Так, у стержня

Пресс-автоматы оборудованы выбрасывателями для удаления отштампованных поковок.

В настоящее время на многих заводах ФРГ и США производит­

ся широкая замена металлорежущих станков-автоматов многоопе­ рационными пресс-автоматами. В одной из последних конструкций этих прессов для использования в мелкосерийном производстве предусмотрены простота и удобство наладки пресса при переходе на штамповку другой детали, универсальный инструмент (матри­ цы) для изготовления сложных деталей, надлежащая мощность и надежность пресса в работе, позволяющие достигать высокой степени точности.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ШТАМПОВ ДЛЯ ВЫДАВЛИВАНИЯ

Материал для штампов. Штампы для выдавливания, в отличие от обычных штампов, ввиду испытываемых ими высоких напряже­ ний, должны рассчитываться на прочность. Штампы должны выдер-

254

живать статические давления, развивающиеся в процессе дефор­ мирования металла в замкнутом пространстве. Наибольшие

напряжения штампы испытывают вследствие трения, возникающе­

го между металлом и поверхностью пуансона и матрицы. Для

предупреждения задиров (уменьшения трения) рабочие поверх­

ности штампов должны иметь высокий класс доводки.

В качестве материала для штампов могут быть применены мно­ гие стали от высокоуглеродистых до быстрорежущих и карбидо­ вольфрамовых твердых сплавов. Согласно В. Е. Фаворскому, для выдавливания цветных металлов и сплавов рекомендуются следу­ ющие стали:

а) для прямого выдавливания: марки У12А, ЗХВ8, 7X3, Х12 — для пуансонов и марки 9ХС, ШХ15, ХВ5, Х12М — для матриц;

б) для обратного выдавливания: марки ХВ5, Х12М, Р9, Р18 — для пуансонов и марки У10А, 9ХС, ХВ5, Х12М. — для матриц.

Поверхность рабочих частей штампов после термической обра­ ботки должна находиться в пределах 60—62 и 60—64 /?с .

В табл. 41 представлены материалы о штамповых сталях и ре­ жимах их термической обработки для выдавливания стальных по­ ковок. Как видно из таблицы, глубина закаленного слоя стали, указанной под № 1, незначительна; мягкая же сердцевина ее обладает достаточной прочностью и вязкостью. Сталь под № 2 прокаливается неглубоко, но имеет более вязкую сердцевину, благодаря мелкозернистости. Сталь под № 3 обладает небольшой прокаливаемостыо, однако карбиды хрома и вольфрама повыша­

под № 4 только наличием 1% ванадия, обычно не считается штам­

повой сталью, однако ванадий вызывает дальнейшее повышение износоустойчивости, почему и этот тип стали включен в таблицу. Замечательным свойством стали под № 8 является отсутствие у нее склонности к короблению. Хромомарганцевольфрамовая сталь (№ 9 и № 10) также относится к недеформирующимся при закал­

Из высоколегированных сталей богатая карбидами хрома сталь под № 11 обладает очень высокой износостойкостью. В небольших ■сечениях она закаливается на воздухе. Наибольшее содержание хро­ ма имеется у высокоуглеродистых высокохромистых сталей (№ 12 и 13), причем сталь под № 12 обладает чрезвычайно высоким сопро­ тивлением истиранию, но незначительной ударной вязкостью; она с трудом поддается механической обработке и шлифованию ввиду ■большого содержания в ней твердых карбидов. Поэтому иногда

предпочитают применять вместо нее сталь под № 13 с меньшим

•содержанием углерода и незначительными добавками молибдена и ванадия. Быстрорежущие стали под № 14 и 15 широко применя­ ются для штампов для выдавливания, поскольку в процессе вы-

25Б

давливания изделия разогреваются до 300°. В быстрорежущей ста­ ли под № 15 содержится меньше вольфрама и больше ванадия, чем в стали под № 14, и ее износостойкость выше.

Штамповые стали для холодного выдавливания должны обла­

дать большей твердостью, чем большинство других типов сталей (порядка 62—67 /?сили 790—975 ед. по Виккерсу). Большой твердости штамповые стали обязаны главным образом присутст­ вию в них значительного количества хрома и ванадия в виде кар­ бидов. Микротвердость карбидов в сталях после полной термиче­ ской обработки составляет: стали под № 1 —1000 кГ/мм2-, стали под № 13—1500—1800 к.Г1мм2\ стали под № 15, богатой карбидами

ванадия, 2300—2800 кГ/лш2.

Штампы для холодного выдавливания подвергаются обычно низкотемпературному отпуску для снятия внутренних напряжений без снижения твердости. Однако при недостаточной или неправиль­ ной смазке может произойти быстрый разогрев рабочих частей штампов. Стали под № 1, 2 и 3 быстро снижают твердость при температурах выше 250°; сталь под № 11 сохраняет твердость при

более высоких температурах, а сталь под № 15 — даже при разо­ греве до 600°.

По данным Л. В. Прозорова [29], для прессования труб и про­ филей из стали рекомендуется применять для матричных колец, воронок, обойм, внутренних втулок контейнеров и др. следующие марки штамповых сталей: 4ХВ2С, 4Х8В2, ЗХ2В8, Р9, Р18, 5ХНВ и 40Х.

По данным ЗИЛа для выдавливания стальных поковок приме­ няются: для матриц — стали ЭИ 103 и 5ХНТ, для пуансонов ЗХВ8.

Обработка штамповых сталей резанием затруднительна. Высо­ колегированные стали после отжига несколько хрупки и при об­ работке могут давать выкрашивание, особенно при выходе резца. После закалки и отпуска штампы подвергаются шлифовке и по­ лировке до окончательных размеров. Инструментальные стали, особенно высоколегированные, трудно поддаются шлифовке. Во избежание образования трещин и предупреждения ожогов следует применять более мягкие пористые шлифовальные круги.

В целях уменьшения трения необходимо производить притирку пуансона и матрицы.

Для увеличения стойкости штампов применяются различные способы термохимической обработки: цементация, хромирование,

азотирование. За последнее время начинает находить применение изготовление рабочих частей штампов для выдавливания из метал­ локерамических сплавов. В последнем случае стойкость матриц повышается в 4—5 раз против стальных. Лучшими свойствами об­ ладают металлокерамические сплавы с содержанием карбидов хрома до 50%. Такие сплавы мало чувствительны к частым изме­ нениям температуры, менее хрупки, чем сплавы на основе карби­ дов вольфрама и стойки против окисления при нагреве до темпе­ ратуры 1000—1050°. Вставки из металлокерамического сплава мо­ гут быть закреплены в обойме горячей посадкой. Глубина азоти-

рования штамповых сталей для выдавливания в аммиаке при тем­ пературе 510° в течение 80 час. составляет около 0,25 мм. Твер­ дость азотированного слоя — 900—1100 ед. по Виккерсу. Азотиро­ вание применяют также в жидких ваннах.

Гальваническое хромирование целесообразно применять не только как восстановление изношенных частей штампов, но и как

средство значительного увеличения износостойкости нового ин­

струмента.

Особенности конструкций штампов. К конструктивным особен­ ностям штампов для выдавливания относятся:

а) высокая прочность рабочих частей штампов, соответствую­

примерно на 0,1—0,25 мм больше, чем диаметр заготовки, и дли­ ну на 25—75% большую, чем длина заготовки. Это условие обеспечивает наличие пространства, требующегося для центриро­

вания пуансона и матрицы.

Матрица у основания должна иметь конус для облегчения те­

чения металла в процессе выдавливания. В табл. 42 указано, как изменяется силовой" режим выдавливания при прессовании сталь­ ных профилей в матрицах с различными углами конуса. При вы­ давливании стальных пустотелых изделий оптимальным считается угол матрицы, равный 126°. Радиус закругления между широкой частью (гнездо) отверстия матрицы и фаской в месте перехода гнезда в суженную часть (очко) принимается равным приблизи­ тельно 0,5 разности между обоими диаметрами (гнезда и очка). Радиус закругления между переходной фаской и очком матрицы принимается от 0,8 до 2,4 мм за исключением случая, когда мате­

риал, остающийся на переходном выступе, подлежит выдавлива-

нию при следующей операции, в этом случае радиус должен быть принят большим. Ширина матрицы у очка составляет от 3,2 до 9,5 мм. За фаской следует кольцевая поверхность диаметром на 0,8 мм больше диаметра очка. Внизу у матрицы часто имеется на­

—0,25 мм больше диамет­

ра очка матрицы.

Закругления у пере­ ходного выступа должны

быть хорошо сглажены и отполированы, чтобы устранить царапание по­ верхности заготовкой при выдавливании. Практика показала, что при тонких стенках матрицы служат дольше, чем при толстых. На внешней поверхности матрицы делается уклон в 1°, соединяющийся на

горячей посадке со сбор­ кой из посадочных (сжи­

мающих) колец. Матрица от самого низа заключена

в опорный блок. Послед­ ний в свою очередь поко­ ится на нескольких под­

кладных плитах, которые передают нагрузку на станину пресса. В отвер­ стия подкладных плит

вставляются выталкиваю­ щие штыри. ,В опорном блоке предусматривается место для установления направляющего кольца или втулки, используемой при выдавливании длин­ ных частей. Эта втулка

иногда заменяет направ­

ляющее кольцо матрицы, уменьшая таким образом

ее длину. Однако глубина (высота) матрицы ниже прессовочного кольца или очка не должна быть меньше толщины стенки выдавли­

ваемого изделия в этом месте. Вся сборка матрицы закрепляется

с помощью фиксируемой плиты, скрепленной болтами с башмака­

ми матрицы.

Пуансон состоит из двух частей: верхней пластины с заплечи­ ком и стержня. Длина верхней пластины примерно равна 0,5 ее

диаметра. Эта пластина входит в отверстие матрицы с зазором 0,05—0>25 мм. Заплечики пластины, передающие давление на заго­ товку, могут быть расположены под углом 90° к оси пуансона или меньшим углом (до 45°). Более низкие матрицы (втулки) исполь-

■ - д'- -

принципе они аналогичны описанным выше втулкам, но направля­ ющее кольцо в опорном блоке делается длиннее, в некоторых

случаях настолько длинным, что может быть использовано в ка­ честве направления для выталкивающего штыря. В этом случае пуансон имеет трубчатую форму и наверху имеет конусную часть для закрепления к ползуну пресса.

Штамп для прямого выдавливания мелких стальных изделий по­ казан на фиг. 149 [30]. Гнездо матрицы имеет максимальный диа­ метр 25 мм. Пуансон 7 вмонтирован во втулку 1, которая центри­

руется конической вставкой и зажата гайкой. В основание штам­ па 8 вставлена обойма 3, в которую запрессована матрица 2 с

коническими боковыми стенками. Направляющая втулка 4 обес­ печивает вертикальность стенок длинных выдавливаемых изделий.

260