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

ление твердости, ультрадефектоскопию, окончательный контроль, испытания на прочность и макроструктуру.

Последовательная штамповка. Метод последовательной штам­

повки крупногабаритных поковок состоит в том, что поковка изго­ товляется из прокатанной или кованой заготовки штамповкой од­ ной части за другой. При таком методе возможно штамповать длинные поковки с повторяющимися сечениями смежных фигур­ ных частей. Для примера рассмотрим метод последовательной штамповки большого коленчатого вала. Раньше среднюю часть

6)

В)

Фиг. 159. Схема технологического процесса изготовления большого коленчатого вала по старому способу:

а — предварительная форма поковки; б — поковка с вырубленными стенками и обточенными шейками; в — поковки с разведенными коленами.

вала штамповали или ковали в виде плоской заготовки формы, по­ казанной на фиг. 159. Для того чтобы получить колена, в заготов­ ке вырубались выемки, после чего начерно обтачивали шатунные и коренные шейки. После этого из механического цеха вал возвра­ щался снова в кузнечный цех для разводки колен (фиг. 159, в). Вал с разведенными коленами подвергался термической обработ­

ке, после чего проходил окончательную механическую обработку. В результате такой обработки коленчатый вал в нескольких ме­ стах имел перерезанные волокна металла и, кроме того, в самом

ответственном месте — возле каждой шатунной шейки, металл

наиболее рыхлой осевой зоны оказывался вскрытым и выведенным на поверхность.

При изготовлении коленчатого вала по методу последователь­ ной штамповки применяется специальное приспособление, в кото-

281

ром заготовку для получения каждого колена подвергают гибке и одновременной высадке. В этом случае металл из осевой части заготовки всегда будет находиться в центре поперечного сечения в любом участке вала, а наиболее ценный по качеству металл бу­ дет располагаться по поверхности отдельных сечений вала.

При изготовлении валов последовательной штамповкой одной

из фирм в г. Сен-Шамон (Франция) заготовка вначале проходит механическую обработку отдельных участков, имеющих увеличен­

ный диаметр для образования щек. Приспособление имеет гидрав­ лический привод, однако оно не является неотъемлемой частью гидравлического пресса и может быть установлено на любом ко-

9 я

Фиг. 160. Схема приспособления для последовательной штамповки крупного коленчатого вала.

вочном прессе, имеющем необходимое усилие, высоту и рабочий

ход.

Конструкция приспособления показана на фиг. 160. Основную плиту 12 можно, в случае необходимости, выдвинуть из-под прес­ са с помощью выдвижного механизма. Верхние плоскости этой плиты обработаны и служат направляющими для двух боковых ползунов 5, предназначенных для высадки щек. В ползунах уста­ новлены нижние половины 7 двух штампов для обжима коренных шеек. Один из этих штампов, кроме того, удерживает последнее изготовленное колено в таком положении, чтобы оно оказалось на требуемом расстоянии от колена, которое будут штамповать, и под требуемым углом к нему. Головка 2 приспособления, соединенная с траверсой 1, имеет угловые выступы, скользящие по наклонным направляющим плоскостям 4 на наружных поверхностях боковых

ползунов 5. В головке укреплены верхние половины 6 штампов

для коренных шеек и установлены вспомогательные гидравличе-

282

ские цилиндры 3, закрывающие эти штампы при изготовлении оче­ редного колена. Возврат ползунов 5 в первоначальное положение в конце рабочего хода и подъем верхних половин штампов произ­ водится также с помощью гидравлических цилиндров. В центре

основной плиты помещены вертикальный гидравлический цилиндр 8, на котором установлена нижняя половина 9 захвата для обжи­ ма и перемещения шатунной шейки. Цилиндр снабжен пружинным клапаном. Величину хода его плунжера можно установить заранее в соответствии с размерами колена.

Для образования колена захват, преодолевая постоянное со­ противление гидроцилиндра 8, должен двигаться вниз до тех пор,

пока плунжер не будет остановлен. Если приспособление пред­ назначено для работы без высадки, то верхнюю половину 10 за­ хвата укрепляют непосредственно в головке 2. При работе с высадкой захват монтируют на конце плунжера 11 гидроцилинд­ ра. Ход плунжера в зависимости от требований может быть изменен. Когда верхняя головка начинает опускаться и произво­

дить высадку, плунжер 11 входит в цилиндр, благодаря чему за­ хват остается неподвижным. Если приспособление отрегулировано правильно, плунжер подойдет к упору в тот момент, когда будет высажено требуемое для образования щек количество металла. Так как после этого ход пресса вниз будет продолжаться, захват начнет теперь также двигаться вниз, преодолевая сопротивление

эллиптической формы, но при установлении специальных закры­ тых штампов они могут быть получены и более круглой формы.

Если на одном из концов вала имеется фланец, то его изготов­ ляют в первую очередь. Для этого нужно удалить нижнюю и верхнюю часть захвата и установить в боковых ползунах специаль­

ные штампы.

Во время переналадки приспособления для изготовления сле­ дующей части коленчатого вала заготовка подвергается повторно­

му нагреву. Все описанные выше движения происходят одновре­ менно. Когда ход траверсы вниз будет закончен и одно из колен вала изготовлено, траверсу поднимают кверху. Затем приступают к переустановке вала в нижней части штампа, закрепляя только что полученную шатунную шейку на необходимом расстоянии и под должным углом к колену, которое будут изготовлять, и опера­ цию повторяют. На практике за один нагрев можно получить не более чем два колена, так как обычно приходится заменять штамп,

фиксирующий положение вала.

Длинные коленчатые валы требуют нагрева заготовки частями. В этом случае удобными и экономичными являются щелевые печи

со съемным сводом. Значительным преимуществом метода последо­ вательной штамповки является возможность получения большой экономии металла, так как для изготовления даже очень больших валов можно брать прокатную заготовку и тем самым избежать

283

больших отходов металла. При этом время изготовления вала при последовательной штамповке также резко снижается по сравнению

собычным методом ковки вала из слитка. Однако более важным достоинством нового метода является получение коленчатых валов

сразмерной и конфигурационной точностью, значительно превос­ ходящей точность валов, откованных из слитка. Точность поковок коленчатых валов, изготовленных последовательной штамповкой,

наряду с дополнительной экономией металла обеспечивает резкое сокращение объема последующей механической обработки вала.

Последовательной штамповкой представляется возможность изго­

товлять коленчатые валы для тихоходных двигателей со щеками,, контурная поверхность которых, а иногда и вся поверхность, мо­ жет идти без механической обработки.

Опыт работы показывает, что методом последовательной штам­

повки можно изготовлять коленчатые валы со штучным весом 8 г и выше, что при обычном методе штамповки потребовало бы боль­ ших усилий прессов. Имеются примеры изготовления новым мето­ дом коленчатых валов длиной 10 м с девятью коленами радиусом

300 мм. Новый метод дает также возможность изготовлять круп­ ные полые коленчатые валы из трубной заготовки.

Заслуживает внимания метод секционной штамповки крупнога­ баритных коленчатых валов, разработанный Всесоюзным проектно­ технологическим институтом тяжелого машиностроения и внедрен­ ный на Уральском заводе тяжелого машиностроения [1]. В отличие

от рассмотренного метода последовательной штамповки, при сек­ ционной штамповке применяются штампы специальной конструк­ ции, состоящие из нескольких частей (секций), вводимых последо­ вательно в работу при помощи специальных приспособлений. Если для штамповки коленчатого вала длиной 3 м требуется гидропресс усилием 30 000 т, то при штамповке такого вала в штампах, состоя­ щих из трех последовательно вводимых в работу секций, требуется пресс усилием 10 000 т. Для изготовления коленчатого вала мето­ дом свободной ковки требуется слиток весом 9 т, а при секционной

штамповке всего лишь 2,5 т. Вес коленчатого вала, откованного

из слитка, составляет 5 т, а штампованного 1,1 т.

Рассмотрим технологический процесс изготовления методом секционной штамповки коленчатого вала двигателя 6423/30, имею­ щего длину 2940 мм, диаметр коренных шеек 160 мм, диаметр мо­ тылевых шеек 155 мм, с шестью коленами, расположенными по­

парно под углом 120°. Материал вала — сталь марки 34ХМ. Техни­

по высоте — не более 25 мм, залегание поверхностных дефектов —

284

Схема технологического процесса приведена в табл. 46. Слиток весом 2,5 т, рассчитанный на одну заготовку, куют до размера диа­

метром 325 мм в средней части и 230 мм по концам, на общую дли­ ну 4120 мм. После повторного нагрева заготовка штампуется в спе­

циальном заготовительном штампе на гидропрессе усилием 10 000 т, в результате чего по длине набираются 8 объемов металла,

из которых 6 — для колен и 2 — для маслоотражательных фланцев. Отштампованные заготовки накапливаются (консервируются) в пе­ чи с температурой 600°. Накопленную партию заготовок пересажи­ вают в нагревательную печь с температурой 1220°. Нагретые до ковочной температуры заготовки подаются под пресс на вновь уста­ новленный (взамен заготовительного) ковочный штамп. Рядом с ковочным штампом в линии на выкатном механизме установлен об­ резной штамп. Схема расположения ковочного и обрезного штам­ пов показана на фиг. 161. Нижняя половина 1 штампа имеет три

секции, помещенные и закрепленные внутри литого корпуса 3. Верхняя половина 2 штампа также состоит из трех секций, соеди­ ненных двумя металлическими балками 4. На верхней подвижной траверсе пресса, на переходной подушке укреплен гладкий боек 5. Боек установлен параллельно ходу нижнего выдвижного стола пресса, вместо обычно применяемого крепления — перпендикулярно

ходу стола. Все три секции верхнего ковочного штампа могут, в

случае необходимости, подвешиваться к гладкому бойку, прикре­ пленному к переходной подушке траверсы.

На нижнем подвижном столе пресса укреплен корпус штампа с секциями. Рядом с ковочным штампом на столе помещается обрез­ ной штамп 6, оснащенный ползуном с рольгангами, с помощью которых (после обрезки облоя) поковка коленчатого вала извле-

жается из штампа.

Плавающая накладка перемещается на роликах и выдвигается из-под бойка на специальные консоли. Ширина накладки меньше

каждой секции половины штампа. В момент штамповки средней секции вала, когда траверса опускается, накладка свободно входит

между крайними секциями верхнего штампа.

Коленчатый вал штампуют в четыре приема. Процесс штампов­

ки осуществляется следующим образом. Стол с нижней половиной ковочного штампа выдвигается из-под пресса, и нагретая заготовка укладывается на штамп. Обратным ходом стола нижний штамп с заготовкой подается под траверсу пресса. Тразерса пресса с верх­ ними секциями штампа опускается и вводит все три секции в кор­ пус нижнего штампа, где уложена нагретая заготовка. После этого

производят нажатие на все три секции штампа полным усилием

тем открепляют верхнюю половину штампа от бойка и траверсу вместе с ним поднимают вверх. Плавающую накладку задвигают под боек, и траверса снова опускается вниз, надавливая, с исполь­

зованием всего усилия пресса, только средней секцией штампа на среднюю часть вала, отштамповывая среднюю часть с образовани-

290