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

Рабочие полости фигурных ручьев калибровочных штампов поли­ руются крокусом, что обеспечивает при обжиме равномерное те­ чение металла по всем направлениям. Для большей точности кали-

Фиг. 206. Калибровочный штамп для вкладыша головки поперечной рулевой тяги:

1 — державка; 2 — болт диаметром 5/8"х80, Zo=40; 3 — пуансон; 4 — втулка 100, № 5; 5 — ко­

бровки в штампах предусматриваются четыре направляющие ко­

лонки. Все болты, гайки, втулки и колонки в указанном штампе нормализованы и, таким образом, легко взаимозаменяемы.

В машиностроительной промышленности СССР применяется

381

холодная объемная штамповка мелких деталей, являющаяся по существу калибровочной штамповкой. В процессе холодной кали­ бровочной штамповки исходная заготовка в виде прутка, полосы,

деталей (в пределах 0,03—0,05 мм по толщине), с хорошей чисто­ той поверхности, соответствующей 6—8-му классам по ГОСТу

2789-51.

Примером холодной объемной калибровочной штамповки может служить технологический процесс изготовления конических колец роликоподшипников из полосовой цементуемой стали марки 18ХГТ, взамен ранее применявшейся горячей штамповки колец на

горизонтально-ковочной машине. Достигаемая при этом точность

приближается к точности, получаемой при чистовой токарной об­ работке, в связи с чем механическая обработка колец может быть исключена. В качестве заготовки берется вырубленная из листа

(или полосы) шайба. Способ штамповки состоит в холодном вы­ ворачивании шайбы с калибровочной опрессовкой в конце хода пресса.

Конструкция штампа для калибровочной штамповки кониче­ ского кольца роликоподшипника № 7203—7204 показана на фиг. 207, заготовочная шайба укладывается в загрузочное кольцо 5

382

штампа. В начале процесса пуансон 6 выворачивает заготовку в виде конической чаши с одновременной растяжкой внутреннего отверстия заготовки. По мере опускания пуансона усилие для де­

формации начинает интенсивно возрастать вследствие сжатия на­ ружного диаметра заготовки и увеличения высоты кольца (за счет обжима, т. е. утонения свернутой заготовки). Когда пуансон

достигает нижней мертвой точки, сопротивление деформации до­ стигает максимума. Этот момент соответствует конечному момен­ ту калибровки кольца. При обратном ходе ползуна тяги 4 своими гайками 15 поднимают нижнюю траверсу 14, которая, действуя на палец толкателя 13, выталкивает отштампованное кольцо из гнезда.

Для большей надежности в получении соосности матрицы и за­ готовки целесообразно предусмотреть в штампе направляющие колонки. Со стороны открытой части матрицы предусматривается раструб, необходимый для укладки шайб и облегчения условий де­ формирования. Угол конуса матрицы принимается равным конусу

уменьшения трения в процессе деформирования также пользуются смазкой в виде мыльной пасты с содержанием 0,1% щелочи. Ко­

нус пуансона точно соответствует конусу готового кольца. Вытал­ киватель наряду с толкателем выполняет роль (со стороны широ­

кого торца) опоры при калибровке в момент нахождения пуансо­ на в мертвой нижней точке.

При калибровочной штамповке кольца по рассмотренному спо­ собу достигается следующая точность: овальность по наружному диаметру от 0,01 до 0,12 мм, по внутреннему диаметру от 0,01 до

0,14 мм, эксцентричность внутреннего диаметра от 0,03 до 0,27 мм. Для обеспечения точных допусков наружного и внутреннего

диаметров кольца необходимо, чтобы диаметр цилиндрической части матрицы был на 0,5 мм меньше наружного минимального диаметра точеного кольца. Это необходимо вследствие упругого расширения матрицы в процессе работы. После холодной калиб­ ровочной штамповки кольцо имеет размеры по чертежу с припу­ ском на шлифовку наружного и внутреннего диаметров. Токарной обработке кольцо подвергается лишь по высоте со стороны узкого торца.

При расчете необходимого для калибровочной штамповки уси­ лия пресса рекомендуется пользоваться формулой (ЭНИИПП)

— то же со стороны широкого торца.

383

В табл. 74 приведены сравнительные данные по трудоемкости механической обработки холоднокалиброванных и горячевысаженных колец.

Из таблицы видно, что с переходом на холодную калибровоч­ ную штамповку количество операций механической обработки со­ кращается с 16 до 9, трудоемкость обработки уменьшается соот­ ветственно с 20,886 до 4,56 станко-минут, или в 4,5 раза. Точная штамповка конических колец сокращает на 80% объем механиче­ ской обработки, полностью устраняет горячую кузнечную обработ­ ку, уменьшает норму расхода металла до 25%, сокращает цикл обработки, численность рабочих и количество производственных площадей.

Холодная калибровочная штамповка может быть в открытых штампах с вытеснением избыточного металла в облой и в закры­ тых штампах.

При калибровочной штамповке в закрытых штампах допусти­

мая степень деформации выше, чем при открытой калибровочной

384

штамповке, так как закрытия полость обеспечивает объемное на­ пряженное состояние без растягивающих напряжений, что повы­ шает пластичность металла.

Допуск на изготовление рабочих элементов и сборку калибро­ вочных штампов должен быть таким, чтобы величина износа до первой шлифовки составляла 0,7—0,8 величины допуска на штам­ пуемую деталь. Таким образом размер штампа определяется по формуле

Аш = Ад ± (0,7 —0,8) А + 5,

где Аш— размер калибровочного штампа;

устанавливается на пресс и при смене штампов с пресса не сни­ мается. При установке штампа в универсальном блоке матрица

вставляется в гнездо нижней плиты 9 и закрепляется при помощи конусного кольца. Пуансон крепится к верхней плите 2 при помо­ щи пуансонодержателя /. Предохранение от поворота предусмот­

рено: матрицы—шпонкой, пуансона — лысками на заклепках.

Штифты 5 выполнены по системе вала, что обеспечивает удобство перестановки пуансона. Для удаления отштампованной детали из матрицы универсальный блок имеет устройство, состоящее из

траверсы 10, тяг 3, толкателя 8, втулок 6 и гаек 4. Выталкивание

детали происходит в момент подхода ползуна пресса к верхнему

мертвому положению: втулки 6 через тяги 3 приподнимают тра­ версу 10 и толкатель 8, последний действует на выталкивающую

шпильку 7, которая выходит над нижней полостью ручья матрицы,

выталкивая из него отштампованную деталь. Направляющие ко­ лонки и втулки обеспечивают центрирование верхней и нижней частей универсального блока.

Горячая калибровка используется преимущественно как дово­ дочное объемное обжатие. Нагрев перед объемной калибровкой

производится до температуры не выше температуры фазовых превращений и окалинообразования. Рекомендуются следующие температуры нагрева: для углеродистых сталей не выше 780°, для высокоуглеродистых не выше 750°, для жаропрочных и нержавею­

щих не выше 850°.

Горячая, калибровка шатунов (США) производится со штам­ повочного нагрева, т. е. после штамповки и обрезки заусенца, когда поковки шатунов уже охладились до температуры ниже верхней критической точки. Горячую калибровку автомобильных шатунов производят в спаренных поковках, состоящих из двух по­ ковок шатунов, расположенных в штампе «валетом». В трехручь­ евом штампе вначале производится пережим заготовки и распре­

деление металла на две спаренные поковки. После штамповки в предварительном и окончательном ручьях производится обрезка

заусенца, и между головками спаренных шатунов оставляется перемычка. Такая «пара» шатунов подвергается горячей ка­ либровке на, другом прессе в калибровочном штампе.

При вторичной обрезке заусенца производится разрезка перемыч­ ки между головками шатунов. Достигаемая в результате горячей калибровки точность составляет 0,15 мм по высоте малой и боль­ шой головок. Производительность агрегата, состоящего из штам­

повочного и калибровочного прессов, 400 шт. поковок в час. Технологический процесс горячей калибровки шатунов имеет сле­

быть хорошо доштампована, т. е. иметь .минимальный припуск на

калибровку;

386

г) калибровка должна производиться за одно нажатие пресса или один удар молота.

Горячая (точнее полугорячая) калибровка шатунов позволяет точно регулировать черный вес поковок шатунов с отклонением от номинального не более +12 г. В результате этого отпадает необходимость в контрольном взвешивании всех шатунов. Поверх­ ность головок шатунов также калибруется с высокой точностью в отношении параллельности верхней и нижней плоскостей и тол­

КалиброВка

изготовления заготовок подшипниковых колец методом горячего калибрования заготовок, предварительно отштампованных на гори­

зонтально-ковочных машинах [12]. Этот процесс применен для изготовления кольцевых изделий с внутренней конической поверх­ ностью. Последовательность операций следующая: штамповка

кольцевой заготовки в закрытом штампе на горизонтально-ковоч­ ной машине, отжиг заготовок, очистка заготовок от окалины,

нагрев заготовок в индукционном нагревателе т. в. ч. до темпера­ туры не выше 720° и горячая калибровка на прессе в закрытом штампе. Схема техпроцесса штамповки на горизонтально-ковочной машине и калибровки на прессе показана на фиг. 209. Важным условием получения после калибровки точных размеров является оптимальная форма и размеры горячевысаженной заготовки. Наи­ лучшей является заготовка цилиндрической формы с небольшой внутренней фаской, обеспечивающей заполнение полости штампа и плавное течение металла при калибровке. Рекомендуется вы­ держивать следующее соотношение между диаметрами заготовки

и калиброванного кольца:

d3 “ dKg +(1,5 -+ 2 мм)

и

D3 = dKfi — (\,Ь-^2мм),

где d3 — внутренний диаметр высаженной на горизонтально­ ковочной машине заготовки;

D3 —наружный диаметр высаженной на горизонтально-ко­

личие от обычной штамповки перед калибровкой (после высадки)

Фиг. 210. Две схемы горячей калибровки колец.

заготовки проходят отжиг для получения структуры пластинчато­ го перлита, обеспечивающей равномерное течение металла при ка­ либровке. После отжига поковки проходят очистку от окалины в

барабанах с одновременной смазкой их графитовым раствором.

Нагрев заготовок перед калибровкой производят до температуры

680—720°.

Данная температура нагрева является предельной, так как критическая точка превращения аустенита у стали марки ШХ15

лежит при температуре 745°. Калибровка кольца производится на прессе усилием 1500 т. Для горячей калибровки могут быть при­ менены два вида штампов (фиг. 210). Штамп а предназначен для калибровки колец типа 7610/01 диаметром ПО мм со средней толщиной калиброванного кольца от 10 до И мм. Для получения хороших результатов в данном случае требуется, чтобы отклоне­ ние заготовки от расчетных размеров не превышало 4%. Штамп б применяется для колец типа 7815/01 диаметром 135 мм, со сред­ ней толщиной стенки кольца 12 мм. В этом случае объем заготов­ ки может иметь отклонения до 7%. Штамп б обеспечивает полу­ чение кольца с более точными размерами, так как независимо от величины колебаний размера заготовки избыточный металл имеет

возможность вытекать в заусенец, в зазор между торцом пуансо­ на и плоскостью выталкивателя. Правда, в этом случае для удале­

388

ния заусенца требуется вводить дополнительную операцию про­ сечки заусенца по внутреннему контуру кольца. При получении более качественных высаженных заготовок горячей калибровкой

молоте; г) обрезка заусенца; д) полирование пера до полного

удаления поверхностных дефектов; е) вторая штамповка на моло­ те (или механическом прессе) с получением толщины профиля пе­

ра с отклонениями в пределах от 0,4 до 0,8 мм; ж) горячая объемная калибровка с обжатием от 0,3 до 1 мм на прессах, с

Весьма важным условием холодной калибровки является со­ блюдение точного температурного режима закалки, имея в виду,

что нагрев при закалке свыше 510° создает структуру явно выра­ женного пережога. С другой стороны сплав ВД-17 имеет лучшую пластичность непосредственно после закалки, поэтому макси­ мальный разрыв времени между закалкой и калибровкой не дол­ жен превышать 5 час..

Заслуживает внимания опыт горячей калибровки отштампо­ ванных с зубьями тракторных шестерен. Заготовка весом 0,41 кг (малая шестерня) или 0,95 кг (большая шестерня) нагревается до ковочной температуры в нефтяной печи с безокислительной

атмосферой и подается на штамповку в трехручьевой штамп для штамповки на механическом горячештамповочном прессе. После­

довательность переходов следующая: 1) подсадка заготовки; 2) предварительная штамповка с формовкой зубьев и 3) оконча­ тельная штамповка с допрессовкой зубьев. Штампы устроены та­ ким образом, что ручьи с зубьями выфрезерованы в нижней по­ ловинке штампов второго и третьего переходов. Для каждого перехода предусмотрена отдельная круглая вставка с креплением трех вставок (для трех переходов) и четвертой вставки, дублиру­ ющей третий переход, в общем пакете. Наличие дублера позво­ ляет работать на третьем переходе попеременно, чем достигается

затем следует очистка поковок от окалины травлением с допол­ нительной пескоструйной очисткой. После этого производится нагрев поковки под горячую калибровку до температуры ниже температуры окалинообразования стали (800°). Горячая калиб­

3§9

ровка .производится за два перехода в штампах, состоящих из двух круглых вставок. Экспериментальная отработка процесса горячей калибровки потребовала своеобразной особенности в

конструкциях применяемых калибровочных штампов. Расчленение процесса калибровки на два перехода вызвано следующими со­ ображениями. Первый переход необходим для предварительной калибровки, когда достигается углубление с задней стороны зубь­

ев шестерни благодаря выступам, предусматриваемым на пуан­ сонах верхней половинки штампа. Эти выступы создают течение металла вдоль зубьев. Размеры и форма выступов соответствуют

точному профилю зуба при втором переходе — окончательной ка­ либровке. Это происходит потому, что полученные углубления дают излишнему металлу место для заполнения во время окончатель­

Полученный после окончательной калибровки небольшой заусе­ нец обрезается в холодном состоянии, после чего шестерни прохо­ дят термическую обработку.

Отштампованные и горячекалиброванные шестерни проходят лишь незначительную механическую обработку: доводку профиля зубьев, сверление и шлифование отверстия и возможную зачистку заусенца. Раньше нарезка зубьев производилась на специальных зуборезных станках, причем каждому типу шестерни соответство­ вал свой специализированный станок. По данным завода метод точной штамповки с горячей калибровкой шестерен дал возмож­ ность заменить 19 специальных станков одним механическим го­ рячештамповочным прессом, печью с контролируемой атмосферой и обрезным прессом, с уменьшением единовременных затрат в два-три раза и сокращением производственной площади в два

раза. С помощью нового технологического процесса, наряду с точ­

ным воспроизведением профиля зубьев достигается идентичность размеров деталей в отштампованной партии и повышение проч­ ности благодаря направлению волокон металла по контуру зуба

(без их перерезания), как это имеет место при обработке на металлорежущих станках.

Новый метод точного изготовления тракторных шестерен по­

зволил снизить себестоимость обработки малых шестерен на 10,2% по сравнению с нарезными шестернями и больших шесте­

рен — на 18,5%. Металлоемкость процесса также значительно снижена, расход металла по большим шестерням уменьшен с 2,15 до 0,95 кг, а по малым—с 0,74 до 0,41 кг.

Объемная калибровка, как правило, сопровождается образова­ нием небольшого заусенца, удаляемого холодной обрезкой или за­ точкой на специальных станках. Для получения большей точности отдельных плоскостных элементов поковка после объемной ка­ либровки может быть подвергнута плоскостной калибровке на ограниченных параллельными или косыми плоскостями участках, как это было рассмотрено выше при комбинированной калибровке шатуна. При объемной калибровке круглых стержневых частей

.390