Материаловедение и технология конструкционных материалов

ся на клиновидной плите 15, верхний штамп 13 — на ползуне 12 пресса. Клиновидная плита 15 служит для регулирования поло­ жения нижнего штампа по вертикали. Ползун 12 приводится

вдвижение через шатун 11 от кривошипного вала 10. Последний вращается электродвигателем 4 через клиноременную передачу 3, шкив 2, промежуточный вал 6 и шестерни 7 и 8. Шестерня-ма- ховик 8 может свободно вращаться на валу 10.

Вмомент включения пресса на рабочий ход пневматическая муфта 9 соединяет шестерню-маховик 8 с валом 10. Вал совер­ шает один оборот, муфта выключается, а тормоз 1 останавливает вал в верхней мертвой точке. За один оборот вала ползун совер­ шает один рабочий ход, опускаясь и поднимаясь по направляющим

встанине 5. В столе и ползуне пресса имеются выталкиватели для удаления поковок из штампов. Они позволяют уменьшить штамповочные уклоны на поковках, а также широко применять штамповку выдавливанием и штамповку в закрытых штампах.

На гидравлических прессах штампуют крупногабаритные поковки, которые невозможно получить на другом кузнечном оборудовании из-за его недостаточной мощности, и поковки, для штамповки которых необходим большой рабочий ход (при глубокой прошивке). Тихоходность гидравлических прессов соз­ дает тяжелые условия работы штампового инструмента из-за более продолжительного контакта с поковкой. Гидравлические штам­ повочные прессы применяют для штамповки поковок из легких сплавов и из стали в условиях массового производства (напри­ мер, колес подвижного состава железных дорог).

Штамповочные гидравлические прессы могут создавать усилие 12,5...650 МН. Принцип их действия не отличается от принци­ па действия ковочных гидропрессов, но штамповочные прессы имеют более жесткую конструкцию, снабжены выталкивателя­ ми, механизмами для установки и смены штампов и др.

На горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) производят штам­ повку поковок без облоя и штамповочных уклонов в разъемных матрицах. При штамповке от прутка отпадает необходимость

впредварительной разделке последнего на мерные заготовки, так как штампы ГКМ имеют отрезной ручей. Машина имеет же­ сткую конструкцию, что увеличивает точность поковок.

Привод ГКМ осуществляется от электродвигателя 8 (рис. 17.35), который через клиноременную передачу 9 разгоняет маховик

сфрикционной муфтой 10. При включении муфты движение

Рис. 17.35. Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины

через шестерни 7 передается коленчатому валу 4, который через шатун 5 обеспечивает возвратно-поступательное движение глав­ ного ползуна 11 с пуансоном 12.

В момент отключения муфты 10 включается тормоз 6, оста­ навливающий коленчатый вал в нужном положении. Немногим раньше главного ползуна срабатывает механизм сжатия заготов­ ки. Осуществляется это следующим образом. Боковой ползун 2 приводится в возвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система рычагов 1 приводит в движение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период высадки пуансоном 12. Исходная заготовка продвигается перед штамповкой до убирающегося упора 13, чем обеспечивается точное дозирование металла на одну поковку.

ГКМ выпускают с усилием 500...31 500 кН, на них можно штамповать поковки из круглых прутков диаметром 20...270 мм. Примеры поковок, штампуемых на ГКМ, даны на рис. 17.36.

Схема штамповки на ГКМ представлена на рис. 17.37. Штам­ пы ГКМ состоят из неподвижной 3 и подвижной 5 матриц, а также пуансона 1. Нагретый в торцевой части пруток 4 круглого сече­ ния подают до упора 2, который впоследствии при рабочем ходе машины отводится в сторону, а заготовка зажимается между матрицами 3 и 5. Затем пуансон деформирует выступающую часть заготовки, отходит назад, матрицы раскрываются и осво-

1

Ш)

2 rrmwHiuA

Рис. 17.36. Примеры поковок, штампуемых на ГКМ

Н И З

Рис. 17.37. Схема штампоэки на ГКМ:

а— подача заготовки; б — смыкание матриц; в — штамповка;

г— размыкание матриц

бождают заготовку. В соседнем отрезном ручье штампа поковка отделяется от заготовки при следующем ходе машины.

Штампы ГКМ обычно бывают многоручьевыми. В зависимо­ сти от сложности поковок матрицы могут иметь до шести ручьев. Каждому ручью соответствует свой пуансон. Пример конструк­ тивного выполнения штампа Г*КМ приведен на рис. 17.38. В от­ личие от штампов для штамповки на молотах и КГШП матрица штампа ГКМ делается разъемной; она состоит из двух полови­ нок — 3 и 4. Пуансоны 2 крепятся в блоке 1 и, входя в ручьи 5 и б, придают заготовке требуемую форму. Точность поковок и произ­ водительность штамповки на ГКМ не ниже, чем в случае приме­ нения КГШП. Однако, несмотря на указанные преимущества, ГКМ менее универсальны по сравнению с молотами и прессами и имеют более высокую стоимость.

Операции, которые производят с поковкой после ее штампов­ ки, называют отделочными. К ним относятся обрезка облоя,

Рис. 17.38. Трехручьевой штамп ГКМ

Рис. 17.39. Схема обрезки облоя (а) и пробивки отверстий (б)

пробивка отверстий, термическая обработка, очистка от окали­ ны., правка, калибровка и контроль качества.

Обрезку облоя после штамповки в открытых штампах и про­ бивку отверстий производят с помощью штампов на кривошип­ ных прессах, аналогичных по принципу действия кривошипным штамповочным прессам. Схема обрезки облоя и пробивки отвер­ стий представлена на рис. 17.39. Для удаления облоя (рис. 17.39, а) поковку 4 укладывают на обрезную матрицу 5 и продавливают пуансоном 2, закрепленным на ползуне 1 пресса. Облой при движении поковки вниз срезается режущими кромками матри­ цы, а поковка падает в паз нижней плиты 6 и выталкивается в металлический контейнер или на конвейер. Съемник 3 слу­ жит для сброса оставшегося на пуансоне облоя. Обычно облой обрезают сразу после штамповки, пока поковка имеет достаточно высокую температуру (700...950 °С). В этом случае обрезной пресс

вую штамповки. В первом случае заготовкой служит сортовой прокат, а во втором — листовой. Характер деформирования, ос­ новные операции и конструкции штампов при холодной объем­ ной и листовой штамповке значительно отличаются.

Разновидностями холодной объемной штамповки являют­ ся холодная высадка, холодное выдавливание и холодная объ­ емная формовка.

Холодная высадка применяется для формования местных утол­ щений на заготовках (например, при производстве заклепок, бол­ тов, винтов, гвоздей, гаек, шариков, роликов, звездочек и т.д.). Ее выполняют на холодновысадочных автоматах (рис. 17.40). В первом переходе ролики 2 подают пруток 1 до упора 4, после чего матрица 3 перемещается на позицию высадки, отрезая от прутка мерную заготовку. Во втором переходе ударом высадоч­ ного пуансона 5 производится высадка головки. После возвра­ щения пуансона в исходное положение изделие выталкивается толкателем 6, который также возвращается в исходное положе­ ние, а матрица вновь уходит на позицию подачи заготовки. Вы­ садку осуществляют на одно-, двух- и трехударных автоматах, производительность которых достигает 400 деталей/мин. Высад­ ка позволяет сэкономить до 30...40 % металла по сравнению с изготовлением на металлорёжущих станках и автоматах.

Рис. 17.40. Схема штамповки на холодновысадочном автомате

Выдавливание осуществляют в штампах на механических и гидравлических прессах прямым, обратным и комбинирован­ ным способами (рис. 17.41). При прямом выдавливании направ­ ление течения металла заготовки (показано на рисунке стрелками) совпадает с направлением действия усилия выдавливания Р дви-

Рис. 17.41. Схемы способов Холодного выдавливания:

а — прямой; б — обратный; в — комбинированный; 1 — пуансон; 2 — мат­ рица; 3 — заготовка; 4 — упор; 5 — съемник

жения пуансона, а при обратном — противоположно движению пуансона. При комбинированном способе часть металла заготов­ ки течет по направлению движения пуансона, а другая часть — навстречу ему.

Выдавливание обеспечивает высокую производительность и точность изготовления разнообразных деталей. Однако из-за высокой стоимости штампов выдавливание целесообразно при­ менять в крупносерийном и массовом производстве.

Листовая штамповка — способ изготовления плоских и объ­ емных изделий из листа, полосы, ленты без существенного изме­ нения толщины металла. Листовая штамповка характеризуется высокой производительностью, обеспечивает точность и стабиль­ ность размеров изготавливаемых деталей и позволяет получить значительную экономию металла. Операции листовой штамповки можно полностью механизировать и автоматизировать.

Различные фазы процесса изготовления детали, при которых происходит изменение формы заготовки, называются операциями. Все основные операции листовой штамповки делятся на раздели­ тельные, в которых этап пластического деформирования завер­ шается разрушением заготовки, и формообразующие, в которых заготовка в процессе деформирования не разрушается, а только изменяет свою форму.

Вытяжка — образование полой заготовки или детали из плоской или полой листовой заготовки. При вытяжке без утоне­ ния стенки предварительно вырубленную заготовку пуансоном протягивают через отверстие матрицы (рис. 17.45, а). По шири­ не фланца, равной D - d (где d — диаметр отверстия в матрице, D — диаметр исходной заготовки), возникают радиальные растя­ гивающие и тангенциальные сжимающие напряжения. Послед­ ние уменьшают диаметральные размеры заготовки, приводят иногда к некоторому утолщению материала верхнего торцевого края изделия, а при D - d > (18...20)S — к образованию скла­ док, т.е. появлению брака. Чтобы утолщенный край изделия не утонялся, между поверхностями пуансона и матрицы предусмат­ ривают зазор 2 = (1,1...1,3)5. Для предотвращения образования складок применяют прижим фланца заготовки к плоскости мат­ рицы.

Рис. 17.45. Схемы вытяжки без утонения (а) и с утонением стенки (б): 1 — матрица; 2 — деформируемая заготовка; 3 — пуансон; 4 — изделие; 5 — прижим; 6 — исходная заготовка; гм, га — радиус закругления матрицы и пуансона; а — угол штамповочного уклона матрицы

При вытяжке с утонением стенки (рис. 17.45, б) зазор между матрицей и пуансоном Sj меньше толщины стенки исходной заго­ товки, которая, сжимаясь между поверхностями пуансона и мат­ рицы, утоняется и одновременно удлиняется. Толщина дна оста­ ется при этом неизменной. За один переход толщина стенки мо­ жет быть уменьшена в 1,5...2 раза. Размер заготовки определяют из условия равенства объемов металла заготовки и изделия.

Отбортовка (рис. 17.46, а) — образование борта по внутренне­ му или наружному контуру листовой заготовки. При отбортовке отверстия металл в зоне деформации растягивается и утоняется.