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

При холодной калибровке поковок из хромистых сталей следу­

трудно калибруются вхолодную. У таких поковок получение хоро­

шей микрогеометрии поверхности затруднено. Такие поковки (для

клапанов, деталей насосов, вентилей, хирургического инструмента) после калибровки требуют длительного отжига при 900°.

Влияние химического состава и структуры стали на точность

поковок при финишной доводке требует исследований для установ­ ления не только качественной, но главным образом количественной

зависимости между ними.

На величину отклонений размеров поковок также влияют коле­ бания размеров исходного материала. Горячекатаный металл по­ ставляется металлургическими заводами по ГОСТ с определенными отклонениями от номинального диаметра (толщины) прокатного прутка. Так, например, прокатной пруток диаметром 50 мм может

поставляться с размерами диаметром от 49,0 до 50,4 мм, т. е. с до­ пуском Отклонения объемов металла в заготовках, отре­

занных на одну и ту же длину, в связи с разными отклонениями по диаметру достигают величин, графически показанных на фиг. 5 [13].

где I — номинальная длина заготовки.

Указанная формула подтверждается тем, что штучная заготов­ ка, отрезанная на длину, рассчитанную по номинальному диамет­ ру, фактически имеющая отрицательные отклонения по диаметру, оказывается достаточной по объему металла для получения добро­ качественной поковки. Избыточный в заготовке металл обычно идет на увеличение кузнечного отхода (например, заусенца) или обусловливает получение поковки с положительными отклонения­ ми размеров или отрицательными, если вес заготовки меньше но­ минального. На кузнечных машинах, работающих в распор, и в особенности при штамповке в закрытых (безоблойных) штампах избыточный объем металла в заготовке создает угрозу поломки штампов, машины, заклинивания поковки, образования заусенца там, где нормально его не должно быть (например, при штамповке

на горизонтально-ковочных машинах).

При работе с изношенными штампами избыточный металл идет

главным образом на увеличение объема и веса поковки. При нор­

мальном состоянии ручьев штампов вес поковки является величи­

ной относительно постоянной, а вес заусенца увеличивается или уменьшается в соответствии с увеличением или уменьшением избы­ точного металла.

При штамповке на кривошипных горячештамповочных прессах влияние точности исходного проката также имеет место, но оно ме­

нее ощутимо, так как здесь нет зажимных закрытых матриц и фор­

мообразование 'поковки происходит со свободным истечением из­

быточного металла в магазинную полость для заусенца. При штам­ повке на молоте это влияние еще меньше, так как штамповщик до­ полнительными ударами имеет возможность доштамповать поковку, вытесняя избыточный металл в заусенец.

Для предупреждения в заготовке избыточного металла за пос­ ледние годы начинают применять метод (раскроя прокатных штанг по весу. Сущность раскроя по весу заключается в том, что штанга режется на штучные заготовки не по заранее установленной ста­ бильной для каждой поковки длине, а по весу заготовки, зафикси­

рованному в технологической карте. Это значит, что резчик метал­

ла устанавливает передний упор ножниц в соответствии с резуль­ татами выборочного (контрольного) взвешивания каждой 50-й или 100-й заготовки.

В мелкосерийном производстве, где преобладающим является метод свободной ковки, в особенности при изготовлении поковок из крупносортного проката (блумы, болванки), представляется це­

лесообразным правильный раскрой производить методом обмера полученных в цех профилей. В самом деле, в блумах утяжка кро­ мок уменьшает от 2 до 5% поперечное сечение и вес заготовки, рассчитанный по замеренным отвесным сторонам заготовки. Для такого рода заготовок необходимо предварительно взвешивать по­ лученную в цех болванку (блум), с тем чтобы по полученному ве­ су и замеренной общей длине болванки определить длину руба штучной заготовки. Количество избыточного металла в заготовке

для вагонной оси, против разрешенных чертежом минимальных размеров поковки оси, составляет: при номинальном сечении блума (допуск ± 0 мм) 25 кг; при максимальном сечении блума (до­ пуск + 4 мм) 45 кг.

Этот избыток 'металла при ковке оси рассредоточивается в при­ пусках, увеличивая последние против, минимально возможных, или частично уходит в кузнечный отход, увеличивая последний против средней нормы.

Для штамповки большой тракторной шестерни из проката диа­

метром 130 мм, в соответствии с разрешенными техническими усло­

виями допусками на прокат, на одном заводе установлена следую­ щая градация длин реза штучных заготовок в зависимости от фактического диаметра предварительно замеренной штанги: для диа­ метра 128 мм — 381 мм; для диаметра 128,5 мм— 378 мм; для диа­ метра 129 мм— 376 мм; для диаметра 130 мм— 370 мм; для диа­ метра 130,5 мм — 367 мм; для диаметра 131 мм— 364 мм; для диа­

метра 132 мм — 358 мм.

На предприятиях подшипниковой промышленности в указанных целях пользуются предварительной сортировкой полученной партии прутков данного номинального диаметра, с тем чтобы на каждую

металла) необходимо применять точный (калиброванный или прес­

20

сованный) прокат, позволяющий получать точное дозирование объ­ ема металла в заготовке при резке, а следовательно, и повышен­ ную точность поковок. Изыскание способов точной дозировки

объема металла при резке горячекатаного металла для точной закрытой штамповки является актуальной задачей научно-исследо­

вательских институтов и технологических лабораторий заводов.

В некоторых случаях более простым и экономичным решением при закрытой штамповке является применение заготовок горячека­ таного металла с обычной степенью точности дозирова­ ния объема, но с применением в штампе небольших техноло­ гических каналов. Обычно эти каналы расположены верти­ кально сверху или снизу по­ ковки, с тем чтобы полученные после штамповки технологиче­ ские отростки можно было сре­

женными на фиг. 6, для изготовления поковок шатуна по трем спо­ собам: свободной ковкой, штамповкой на молотах и штамповкой на кривошипных прессах. Согласно ГОСТам 7505-55 и 7829-55 ми­

нимальные допуски на размеры поковок установлены: а) при сво­ бодной ковке ^мм; ПРИ штамповке на молотах ±0,5jot; при штам­ повке на горизонтально-ковочных машинах мм. Допуски на

смещение штампов в плоскости разъема штампов имеют следующие минимальные значения: при штамповке на молотах 0,30 мм, при штамповке на кривошипных прессах и горизонтально-ковочных ма­ шинах 0,20 мм.

Возможность получения на механических прессах (вертикаль­ ных и горизонтальных) поковок более высокой ковочной точности объясняется их конструктивными особенностями, которые отлича­ ют их от молотов. Эти особенности обеспечивают равно-мерный ход ползуна, постоянную скорость хода ползуна, постоянство времени деформации для всех поковок данного наименования. Указанные

особенности создают стабильный режим деформации, выражающий­ ся в постоянстве степени обжатия и скорости деформации, приво-

21

дящих к постоянным механическим и геометрическим параметрам поковок.

Конструктивные особенности механических кузнечных прессов дополняются также конструктивными особенностями применяемых на них штампов. В кривошипных горячештамповочных прессах эти особенности дополняются также наличием в штампах направля­

ющих колонок, .выталкивателей, системы пакетировки штампа с применением ручьевых вставок и более совершенной системы

охлаждения штампов. Применительно к горизонтально-ковочным машинам особенности штампов состоят в наличии разъема штам­ пов в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Благодаря постоянству хода и работе в распор в моменты деформирования металла поковки отдельные части механических прессов испыты­ вают упругие деформации: вал получает изгиб, ползун — сжатие, станина на участке между столом и осями вала подвергается рас­ тяжению.

Величина упругих деформаций в сочетании с устраняемыми за­ зорами в сочленениях деталей и узлов пресса приводят к недо-

штамповке, т. е. к превышению установленного при наладке раз­ мера поковки (при холостом ходе). Очевидно, что величина «отда­ чи» Д пресса будет

Д = Б— А,

где А — расстояние между зеркалами верхнего и нижнего штам­ пов в крайнем нижнем положении ползуна при ненагруженном прессе;

Б — то же при нагруженном прессе.

Если упругая деформация пресса изменяется закономерно в за­

висимости от усилия, развиваемого прессом в процессе деформи­ рования металла, то изменение «люфтов» (зазоров в сочленениях)

определенной зависимости не подчиняется. Отдача особенно на­ растает в первый момент нагрузки пресса, когда ликвидируется «люфт», после чего начинается упругая деформация пресса.

В табл. 5 приведены данные о величине отдачи чеканочного пресса усилием 1000 т в процессе плоскостной калибровки. Для достиже­ ния точности поковок учет величины отдачи при настройке пресса является необходимым условием. Практически это выполняется следующим образом. При установке штампов зазор между ними делают меньше на величину отдачи. При пробной штамповке за­ усенец обычно получается толще, чем требуется, после чего зазор между штампами несколько уменьшают, до тех пор пока толщина заусенца не будет совпадать с заданной. Толщина заусенца долж­ на быть равна или больше величины отдачи пресса; в противном случае штампы будут соударяться, что может повредить их и при­

вести к заклиниванию пресса в нижней мертвой точке.

Упругие деформации, возникающие при штамповке на горизон­ тально-ковочных машинах, исследованы Я. М. Охрименко [24]. Вы­

яснилось, что в процессе деформирования металла заготовки про­ исходит упругая деформация и отдельных деталей машины. Так,

22

Таблица 5

Величина «отдачи» чеканочного пресса усилием 1000 т при плоскостной чеканке

краем испытывает деформацию растяжения; передняя часть ста­ нины с установленным в ней блоком матриц испытывает деформа­ цию изгиба; коленчатый вал испытывает деформацию кручения и изгиба, а главный ползун и шатун испытывают деформации сжа­ тия и изгиба.

Опыты, проведенные Я. М. Охрименко на горизонтально-ковоч­ ных машинах 4" со стальной и с чугунной станиной, при высадке

?Леньшие значения растяженияотносятся к стальным, а боль­ шие к чугунным станинам.

Наряду с влиянием растягивающих упругих деформаций, дей­ ствующих в направлении увеличения высоты поковки, следует учи­ тывать также влияние тепловой усадки колец, действующей в на­

правлении уменьшения высоты поковки.

С учетом указанных двух факторов, результирующая высота поковки может быть определена по формуле

при остывании от температуры конца высадки.

При увеличении температуры конца высадки упругая деформа­ ция машины уменьшается, а величина тепловой усадки поковки увеличивается. При определенной температуре конца высадки ал­ гебраическая сумма значений того и другого влияния может ока­ заться равной нулю, что является наиболее благоприятным с точки зрения получения высокой точности поковок.

23

Роль упругих деформаций машины и штампов выражается в недоштамповке, которая особенно сказывается при пользовании

прокатными заготовками обычной точности.

На фиг. 7 показано влияние отклонений по диаметру прокатной заготовки на точность высаживаемых поковок.

Чистоту поверхности точных поковок следует учитывать в от клонениях размеров, так как численное значение чистоты поверх­

точностью, при надле­ жащем химико-физическом качестве поверхностного слоя металла,

смогут частично или полностью миновать механическую обработку только в том .случае, если высота микрогребешков поверхности (класс чистоты поверхности) поковки не будет превышать вели­ чин, установленных для этих деталей техническими условиями.

точность поковок ПО ОТНОШЕНИЮ к НОМИНАЛЬНЫМ РАЗМЕРАМ ДЕТАЛЕЙ

Эта точность наиболее реально выражает физический смысл действительной точности поковок.

Точность получается тем выше, чем: меньше контактных по­ верхностей у детали; проще конфигурация детали (меньше на­ пуски); меньше номинальные припуски на данный размер детали; меньше отклонения от минимального (по чертежу) размера поков­ ки; ниже класс чистоты обработки поверхности детали; ниже раз­ мерная точность детали.

Вывести какие-либо зависимости между результирующей точ­

24

ностью и указанными факторами аналитически не представляется возможным.

Уровень существующих в промышленности средних точностей

Данная таблица говорит о том, чтодля машин крупносерийного и -массового производства точность выше, чем для машин серийно­ го и мелкосерийного производства, что объясняется более совре­

менными способами изготовления поковок в массовом и крупносе­ рийном производствах.

Средние коэффициенты точности поковок Кмех в комплектах машин являются достаточными для сравнения точности в процессе совершенствования технологии -изготовления данной поковки или

поковок, -входящих в комплект данной машины; увеличение коэф­ фициента точности во времени будет показывать повышение техни­ ческого уровня производства по изготовлению поковок для данной или однотипной машины. Сравнение коэффициентов точности по­ ковок для разных машин является условным, так как отличие кон­ струкции и размеров поковок для разных машин искажает цену эквивалентности сравниваемых Кмех. Так, например, одинаковый

коэффициент точности комплекта поковок для автомобиля, мото­

цикла и швейной машины не говорит еще об одинаковой точности для всех трех случаев. Как указывалось выше, точность зависит от ряда важнейших факторов, удельный вес которых различен в различных машинах. Поэтому при сравнении коэффициентов точ­

ности поковок Кмех для разных машин необходимо анализировать

конструктивные и прочие особенности, типичные для каждой из сравниваемых машин, и только на основе этого анализа делать оценку технических уровней производства в том и другом случае. Идеальная сопоставимость меняющихся коэффициентов точности возможна только для одной и той же детали. Универсальность

коэффициентов точности постепенно уменьшается по мере перехо­ да от рассмотрения точности только одной детали к точности комп­ лекта поковок на данную машину, к точности комплекта поковок

однотипных машин и так далее, кончая рассмотрением точности самых различных (разнотипных) машин.

25

Таблица 6

Точность поковки втулки, изготовленной различными способами кузнечной обработки, и коэффициент использования металла К

Эскиз детали и поковок Способ изготовления

кольца

Штамповка на

кривошипном ково­ 2,60 0,481 0,413 чно-штамповочном

прессе

26

Продолжение табл. 6

Действующие по отраслям технико-экономические показатели кузнечных цехов исчисляемые на 1 т веса поковок приходят в про­

тиворечие с задачей внедрения новой техники и поэтому нуждают­

ся в коренном пересмотре на базе новой методики их исчисления на 1 т готовых деталей.

Нормативные коэффициенты точности поковок целесообразно установить по отраслевому признаку, по одинаковым и конструк­ тивно близким машинам. Очевидно, что, например, для поковок сельскохозяйственных машин, детали которых имеют сравнитель­ но мало трущихся и чистых поверхностей и относительно боль­ шие допуски, нормативные коэффициенты точности численно бу­ дут выше, чем, например, для поковок автомобилей и тракторов, несмотря на более прогрессивную технологию кузнечного произ­ водства в автотракторной промышленности. Поэтому нормативные коэффициенты точности являются важнейшими отраслевыми тех­ нико-экономическими показателями кузнечного производства.

Решающими факторами, влияющими на результирующую точ­ ность, являются напуски и припуски.

Втабл. 6 показано, как увеличивается точность с уменьшением кузнечных напусков и припусков на обработку поковки втулки по мере перехода от грубых к более точным способам ее изготовле­

ния.

Втабл. 7 показано влияние напусков и допусков на точность поковки ступицы при разных способах ее изготовления.

Втабл. 8 показано колебание точности ряда крупных прессо­ вых поковок в пределах отклонений номинальных размеров по ГОСТу. Колебания точности в зависимости от колебаний допусков

достигают значительных размеров не только на кованых, но и на штампованных поковках. Так, в примере, приведенном в табл. 2, максимальный перепад значений Кмех для штампованного валика

27

28