Технология конструкционных материалов

В момент отключения муфты /^включается тормоз 6, останавли­ вающий коленчатый вал в нужном положении. Немногим раньше главного ползуна срабатывает механизм сжатия заготовки. Осуще­ ствляется это следующим образом. Боковой ползун 2 приводится

ввозвратно-поступательное движение кулачком 3, закрепленным на валу 4. При перемещении ползуна 2 система рычагов / приводит

вдвижение зажимный ползун 17 с подвижной матрицей 16, которая прижимает заготовку 15 к неподвижной матрице 14 на период вы­ садки пуансоном 12. Исходная заготовка продвигается перед штам­ повкой до убирающегося упора 13, чем обеспечивается точное дози­ рование металла на одну поковку.

ГКМ выпускают с усилием 500...31 500 кН, на них можно штампо­ вать поковки из круглых прутков диаметром 20...270 мм. Примеры поковок, штампуемых на ГКМ, даны на рис. 16.34.

Рис. 16.34. Примерыпоковок, штампуемых на ГКМ

Схема штамповки на ГКМ представлена на рис. 16.35. Штампы ГКМ состоят из неподвижной 3 и подвижной 5 матриц, а также пуан­ сона /. Нагретый в торцевой части пруток 4 круглого сечения подают до упора 2, который впоследствии при рабочем ходе машины отво­ дится в сторону, а заготовка зажимается между матрицами 3 и J. Затем пуансон деформирует выступающую часть заготовки, отходит назад, матрицы раскрываются и освобождают заготовку. В соседнем отрез­ ном ручье штампа поковка отделяется от заготовки при следующем ходе машины.

Рис, 16.35. Схемаштамповкина ГКМ:

а — подачазаготовки; б — смыканиематриц; в —штамповка; г —размыкание матриц

Штампы ГКМ обычно бывают многоручьевыми. Взависимости от сложности поковок матрицы могут иметь до шести ручьев. Каждому ручью соответствует свой пуансон. Пример конструктивного выпол­ нения штампа ГКМ приведен на рис. 16.36. В отличие от штампов для штамповки на молотах и КГШП матрица штампа ГКМ делается разъ­ емной; она состоит из двух половинок — 3 и 4. Пуансоны 2 крепятся в блоке 1 и, входя в ручьи 5 и 6, придают заготовке требуемую форму. Точность поковок и производительность штамповки на ГКМ не ни­ же, чем в случае применения КГШП. Однако, несмотря на указанные преимущества, ГКМ менее универсальны по сравнению с молотами и прессами и имеют более высокую стоимость.

Рис. 16.36. Трехручьевой штамп ГКМ

Операции, которые производят с поковкой после ее штамповки, называют отделочными. К ним относятся обрезка облоя, пробивка от­ верстий, термическая обработка, очистка от окалины, правка, калиб­ ровка и контроль качества.

Обрезку облоя послештамповки в открытых штампах и пробивку от­ верстий производят с помощью штампов на кривошипных прессах, аналогичных по принципу действия кривошипным штамповочным прессам. Схема обрезки облоя и пробивки отверстий представлена на

рис. 16.37. Для удаления облоя (рис. 16.37, а) поковку 4 укладывают на обрезную матрицу 5 и продавливают пуансоном 2, закрепленным на ползуне 1 пресса. Облой при движении поковки вниз срезается режу­ щими кромками матрицы, а поковка падает в паз нижней плиты 6 и выталкивается в металлический контейнер или на конвейер. Съем­ ник 3 служитдля сброса оставшегося на пуансоне облоя. Обычно облой обрезают сразу после штамповки, пока поковка имеет достаточно вы­ сокую температуру (700...950 °С). В этом случае обрезной пресс входит в состав штамповочного комплекса. Мелкие поковки с тонким облоем обрезают в холодном состоянии на прессах, расположенных на отдель­ ном участке.

Рис. 16.37. Схема обрезки облоя (о) и пробивки отверстий (б)

Объемной штамповкой в поковке нельзя получить сквозные отвер­ стия. Получение сквозных отверстий выдавливанием нецелесообразно в связи с возникновением больших усилий и быстрым разрушением выступов-бобышек штампа. Вместо них штампуют наметки под отвер­ стия, и то при условии, что диаметр отверстий превышает 30 мм. Пере­ мычку, образующуюся в поковке при формировании наметок под от­ верстия, прорезают в пробивном штампе (рис. 16.37, б), состоящем из нижней плиты 6 с закрепленной на ней матрицей 5 и жестким съемни­ ком 3, а также пуансона 2. Поковку 4 укладывают в матрицу 5. При движении ползуна 1 вниз пуансон 2 пробивает в поковке отверстие. Отход (выдра) проваливается на склиз. После прошивки поковка оста­ ется на пуансоне и при его движении вверх снимается съемником 3. Пробивка отверстий может производиться одновременно с обрезкой облоя в комбинированных штампах совмещенного действия.

344 Раздел IV. Обработка металлов давлением

Термическую обработку поковок осуществляют после обрезки об­ лоя и пробивки отверстий.

Очистку поковок от окалины производят для облегчения условий работы режущего инструмента при последующей обработке резанием в галтовочных барабанах, дробеструйных и дробеметных установках, травлением в растворах кислот и другими способами.

Правку штампованных поковок выполняют для устранения ис­ кривлений осей и искажения поперечного сечения, которые могут образовываться при извлечении поковок из ручья, обрезке облоя, прошивке или транспортировке.

Калибровку осуществляют для повышения точности размеров и уменьшения шероховатости поверхности поковок. Она выполняет­ ся после термической обработки поковок и их очистки от окалины, обычно в холодном состоянии. Различают плоскостную и объемную калибровку поковок.

16.5.2. Холодная штамповка

Холодную штамповку обычно проводят без предварительного нагре­ ва заготовки. Различают холодную объемную и листовую штамповки. В первом случае заготовкой служит сортовой прокат, а во втором — листовой. Характер деформирования, основные операции и конст­ рукции штампов при холодной объемной и листовой штамповке зна­ чительно отличаются.

Разновидностями холодной объемной штамповки являются холод­ ная высадка, холодное выдавливание и холодная объемная формовка.

Холодная высадка применяется для формования местных утолще­ ний на заготовках (например, при производстве заклепок, болтов, винтов, гвоздей, гаек, шариков, роликов, звездочек и т. д.). Ее выпол­ няют на холодновысадочных автоматах (рис. 16.38). В первом перехо­ де ролики 2 подают пруток 1до упора 4, после чего матрица 3 переме­ щается на позицию высадки, отрезая от прутка мерную заготовку. Во втором переходе ударом высадочного пуансона 5 производится высадка головки. После возвращения пуансона в исходное положе­ ние изделие выталкивается толкателем 6, который также возвращает­ ся в исходное положение, а матрица вновь уходит на позицию подачи заготовки. Высадку осуществляют на одно-, двух- и трехударных ав­ томатах, производительность которых достигает 400 деталей/мин.

выдавливает отделяемую часть материала в отверстие матрицы 3. Оп­ тимальная величина зазора зависит от толщины заготовки 2 и пласти­ ческих свойств материала. Зазор при вырубке назначают за счет умень­ шения размеров поперечного сечения пуансона, при пробивке — за счет увеличения отверстия в матрице.

Из условия экономии металла величина технологических перемы­ чек между вырубаемыми изделиями примерно соответствует толщине металла.

Усилие разделительных операций при использовании инструмен­ та с параллельными режущими кромками определяют по формуле

P=LS<yB,

где L —длина линии реза; S — толщина металла; о в — временное со­ противление металла.

Гибка (рис. 16.42) — образование или изменение углов между частя­ ми заготовки или придание ей криволинейной формы. В местах изгиба наружные слои заготовки растягиваются, а внутренние — сжимаются.

Рис. 16.42. Схема гибки:

1 —матрица; 2 — заготовка; 3 — пуансон; NN — нейтральный слой; а — угол,

на который сгибается заготовка

Между ними расположен нейтральный слой, не испытывающий ни сжатия, ни растяжения. По развернутой длине нейтрального слоя оп­ ределяютдлину заготовки до гибки. Гибка осуществляется в результате упругопластической деформации, в связи с чем после гибки растяну­ тые и сжатые слои стремятся возвратиться в исходное положение под действием упругих сил. Вследствие этого форма детали после гибки не будет соответствовать форме штампа и будет отличаться на величину угла пружинения, который необходимо учитывать при изготовлении инструмента. При свободной V-образной гибке усилие определяют по формуле

0,7B S 2a s R + S ’

где В — ширина заготовки; R — радиус пуансона; S — толщина заго­ товки.

Вытяжка — образование полой заготовки или детали из плоской или полой листовой заготовки. При вытяжке без утонения стенки предварительно вырубленную заготовку пуансоном протягивают че­ рез отверстие матрицы (рис. 16.43, а). По ширине фланца, равной D - d (где d — диаметр отверстия в матрице, D — Диаметр исходной заготовки), возникают радиальные растягивающие и тангенциальные сжимающие напряжения. Последние уменьшают диаметральные раз­ меры заготовки, приводят иногда к некоторому утолщению материа­ ла верхнего торцевого края изделия, а при/) - d > (18...20)5— к обра­ зованию складок, т. е. появлению брака. Чтобы утолщенный край изделия не утонялся, между поверхностями пуансона и матрицы пре­ дусматривают зазор z = ( 1,1 1,3)S. Для предотвращения образования складок применяют прижим фланца заготовки к плоскости матрицы.

При вытяжке с утонением стенки (рис. 16.43, б) зазор между мат­ рицей и пуансоном S{ меньше толщины стенки исходной заготовки, которая, сжимаясь между поверхностями пуансона и матрицы, уто­ няется и одновременно удлиняется. Толщина дна остается при этом неизменной. За один переход толщина стенки может быть уменьшена в 1,5...2 раза. Размер заготовки определяют из условия равенства объ­ емов металла заготовки и изделия.

Отбортовка (рис. 16.44, а) — образование борта по внутреннему или наружному контуру листовой заготовки. При отбортовке отвер­ стия металл в зоне деформации растягивается и утоняется. Во избе­

жание образования продольных трещин необходимо, чтобы коэффи­ циент отбортовки

где d0и d6 — диаметр отверстия до и после отбортовки.

Рис. 16.43. Схемы вытяжки без утонения (а) и с утонением стенки (б): 1— матрица; 2 —деформируемая заготовка; 3 — пуансон; 4— изделие; 5— при­ жим; 6 —исходная заготовка; гм, гп— радиусзакругления матрицы и пуансона;

а — угол штамповочного уклона матрицы

Рис. 16.44. Схемы формообразующих операций:

а — отбортовки; б —обжима; в — формовки; 1—изделие; 2 — заготовка; 3 — пуансон; 4 — матрица; 5 —подставка-упор; 6 — резиновая подушка

Значение к0 зависит от механических свойств металла и относи­ тельной толщины заготовки.

Диаметр отверстия под отбортовку определяют по формуле

d0 - Dx - n ( r M+ 5 /2 )-2 А,

где Z), — наружной диаметр борта; гм — радиус закругления матрицы; S — толщина заготовки; h — высота борта.