Технология конструкционных материалов
.pdf3 5 0 |
Раздел IV. Обработка металлов давлением |
Обжим (рис. 16.44, б) — уменьшение периметра поперечного сече ния полой заготовки. В очаге деформации толщина стенки изделия не сколько увеличивается. Во избежание образования продольных скла док в обжимаемой части необходимо соблюдать коэффициент обжима
дет
где DaT, d KT — диаметр заготовки и детали.
Рельефная формовка (рис. 16.44, в) —образование рельефа в листо вой заготовке путем ее местного деформирования.
Холоднуюлистовую штамповку осуществляют в основном на криво шипных прессах. По технологическому признаку механические прессы разделяют на прессы простого, двойного и тройного действия (соот ветственно одно-, двух- и трехползунные). Кинематическая схема кривошипного листоштамповочного пресса простого действия во мно гом аналогична схеме кривошипного горячештамповочного пресса.
Пресс двойного действия (рис. 16.45) предназначен для глубокой вытяжки крупных деталей. Он имеет два ползуна — внутренний 3 с приводом от кривошипа и наружный 2 с приводом от кулачков 1, закрепленных на валу. Вначале наружный ползун обгоняет внутрен ний и прижимает фланец заготовки к матрице. Во время вытяжки пу ансоном, закрепленным на внутреннем ползуне, наружный ползун неподвижен. По окончании вытяжки ползуны поднимаются.
Рис. 16.45. Схема однокривошипного пресса двойного действия
Глава 16. Виды обработки металлов давлением |
351 |
Для холодной штамповки крупногабаритных изделий используют гидравлические прессы.
Вкачестве инструмента при холодной листовой штамповке ис пользуют штампы. Они состоят из блоков деталей и рабочих частей — матриц и пуансонов. Рабочие части непосредственно деформируют заготовку. Детали блока (верхняя и нижняя плиты, направляющие ко лонки и втулки) служат для опоры, направления и крепления рабочих частей штампа. По технологическому признаку различают штампы простого, последовательного и совмещенного действия.
Вштампе простого действия (рис. 16.46) за один ход ползуна вы полняется одна операция, поэтому его называют однооперационным. Нижней плитой штамп устанавливают на стол пресса и крепят
кнему болтами и скобами, верхнюю плиту небольших штампов крепят
кползуну с помощью хвостовика, а верхнюю плиту крупных штам пов крепят к ползуну так же, как и нижнюю плиту к столу пресса. Полосу или ленту подают в штамп между направляющими линейка ми до упора, который ограничивает шаг подачи полосы или ленты. Для снятия высечки с пуансона служит съемник.
Рис. 16.46. Штамп простого действия для вырубки:
1 — съемник; 2 — направляющие линейки; 3 — упор; 4 — матрица; 5 — мат рица-держатель; 6 и 10—нижняя и верхняя плиты; 7 — направляющая ко лонка; 8 — направляющая втулка; 9 —пуансонодержатель; 11 —хвостовик;
12—пуансон
Вштампе последовательного действия за один ход ползуна выполня
ют одновременно две или больше операций в различных позициях, а заготовка после каждого хода пресса перемещается на шаг подачи.
352 |
Раздел IV. Обработка металлов давлением |
На рис. 16.47 представлена схема штампа последовательного действия для пробивки и вырубки. За каждый ход пресса происходит подача за готовки до упора 1, затем пуансон 3 пробивает отверстие в заготовке,
апуансон 2 при следующем ходе пресса производит вырубку детали.
Вштампе совмещенного действия (рис. 16.48) за один ход ползуна пресса две и более операции выполняются в одной позиции без пере мещения заготовки в направлении подачи. При движении ползуна вниз пуансон 5 и матрица 8 производят вырубку заготовки из поло
сы б, а пуансон 7 — одновременно вытяжку изделия в матрице 5.
5 4
Рис. 16.47. Ш тамп последовательного действия для пробивки и вырубки:
1—упор; 2 —пуансон вырубки; 3 —пуансон пробивки; 4 —матрица пробивки; 5 — матрица вырубки
7
Рис. 16.48. Схема штампа совмещ енного действия для вырубки и вытяжки:
1—упор; 2 —прижим; 3 — съемник; 4 — выталкиватель; 5 — пуансон вырубки и матрица вытяжки; б — полоса; 7 — пуансон вытяжки; 8 ~ матрица вырубки;
9 —отход; 10 — вырубленная заготовка; 11 —начало вытяжки; 12 — изделие
Глава 16. Виды обработки металлов давлением |
353 |
П о сл ед о в а т ел ь н о ст ь о п е р а ц и й вы тяж ки о б о зн а ч е н ы |
н а р и су н к е п о |
зи ц и я м и 10... 12. |
|
Штампы последовательного и совмещенного действия называют многооперационными. Они производительнее однооперационных, но сложнее и дороже в изготовлении. Их используют в крупносерий ном и массовом производстве.
16.6. Специализированныепроцессы ОМД
Кроме рассмотренных выше процессов штамповки на универсальных кузнечно-штамповочных машинах применяются специализирован ные процессы штамповки на машинах узкого технологического на значения. Основные из них — штамповка на ротационно-ковочных машинах; вальцовка (штамповка на ковочных вальцах); поперечная, поперечно-клиновая, поперечно-винтовая прокатки; раскатка коль цевых заготовок; накатка зубчатых колес и звездочек.
Ротационно-ковочные машины предназначены для протяжки пу тем обжатия в холодном и горячем состоянии сплошных круглых и квадратных заготовок и труб периодически сходящимися (пульси рующими) бойками. По длине изделия можно получать переменны ми по форме и размерам. Высокие точность и качество поверхности во многих случаях исключают необходимость в последующей обра ботке изделий резанием. Принцип действия машины (рис. 16.49) ос нован на том, что при вращении шпинделя 4 бойки 2 благодаря роли кам 3, помещенным в обойме 5, скользят в пазах шпинделя и ударяют по заготовке 1. После каждого удара бойки отбрасываются от заготов ки центробежной силой.
Вмашинах другого типа бойки не вращаются и приводятся в со ударение с заготовкой от вращающейся обоймы с роликами. Бойки возвращаются в исходное положение под действием возвратных пру жин. Эти машины применяют для протяжки квадратных заготовок. Современные машины работают автоматически по заданной про грамме и совершают до нескольких тысяч ударов в минуту.
Вковочных вальцах (рис. 16.50) деформирование заготовки 1 осу ществляется во вращающихся секторных штампах 4 и 6, закреплен ных на валках 3 и 7. В момент расхождения секторных штампов заго товку 1 подают до упора 2 клещами 5. При вращении валков заготовка обжимается в соответствии с профилем штампов и выдается из валь
354 |
Раздел IV. Обработка металлов давлением |
цов в сторону вальцовщика. Вальцовка по такой схеме называется формовочной и служитдля предварительного профилирования загото вок удлиненной формы (шатунов, рычагов, гаечных ключей) перед последующей штамповкой на другом оборудовании. Достигаемое при этом перераспределение металла по длине заготовки с учетом формы и сечений поковки позволяет существенно снизить отходы металла и повысить производительность труда при штамповке. Профилирова ние заготовок на вальцах и их штамповку производят с одного на грева.
В э Оз=ш
~f — [---------------- IH -
c j ~ ~ t Z 3 с Е Г Т Р э
77Т/7/7& -ЕЕНВя
Рис. 16.49. Схема штамповки на ротационно-ковочной машине (а) и примеры типовых деталей, получаемых ротационной ковкой (б)
' 3
Рис. 16.50. Схема вальцовки {а) и примеры получаемых заготовок (б) и поковок (в)
Глава 16. Виды обработки металлов давлением |
355 |
При поперечной прокатке инструмент придает заготовке вращатель ное движение, поэтому ее разновидности — поперечно-винтовая и попе речно-клиновая — служат только для обработки тел вращения. Данный процесс более чем в десять раз производительнее обработки на токар ных автоматах и при этом расход металла уменьшается на 30...60 %. Поперечно-винтовая прокатка рассмотрена выше (см. рис. 16.6). По перечно-клиновая прокатка (рис. 16.51) может осуществляться в раз личных станах: валковых, валково-сегментных, двухсегментных и ста нах с плоскими плитами.
Рис. 16.51. Поперечно-клиновая прокатка
Раскатка кольцевых заготовок осуществляется в процессе дефор мирования валками на специализированных кольцераскатных маши нах и применяется при изготовлении кольцевых деталей диаметром 60...7000 мм и шириной, соответственно, 5... 1200 мм и массой от не скольких десятков граммов до 12,5 т. В зависимости от поставленных задач, габаритов и материала изделий раскатку выполняют в горячем или холодном состоянии.
Существуют различные схемы раскатки. Наиболее распространен ной является открытая раскатка (рис. 16.52, а). Исходная заготовка 5 помещается между валками 1 и 3, один из которых, обычно наружный, является приводным, а второй вращается за счет сил трения от контакта с заготовкой. Один из валков (/) совершает возвратно-поступательное перемещение, воздействуя на заготовку с усилением, необходимым для ее деформирования. Увеличиваясь в диаметре, заготовка в течение всего процесса деформирования соприкасается с двумя свободно вра щающимися направляющими валками 2 и 6, которые прижимаются к ней с определенным усилием. Одновременно с заготовкой контак тирует контрольный ролик 4, который при достижении заданного на ружного диаметра подает сигнал на отвод нажимного валка 1 в исход ное положение, после чего заготовка может быть удалена с валка 3. Формы основных сечений кольцевых заготовок, полученных на рас катных машинах, представлены на рис. 16.52, б.
35 6 |
Раздел IV. Обработка металлов давлением |
ш .
JL
Рис. 16.52. Схема открытой раскатки (а) и формы сечений получаемых раскаткой заготовок (б)
Накатка — образование на заготовке резьбы или мелких рифлений непрерывным воздействием инструмента. Деформационное упрочне ние поверхностного слоя при накатке и волокнистое строение структу ры повышают прочность резьбовых соединений примерно в 1,6 раза по сравнению с нарезкой.
Накатку зубчатых колес и звездочек используют как окончатель ную операцию обработки зубчатого венца при производстве зубча тых колес. Схема процесса показана на рис. 16.53. Заготовка 1 нагре вается током высокой частоты с помощью секторных индукторов 2. Зубчатый валок 4 получает принудительное вращение и радиальное перемещение от гидравлического устройства, благодаря чему он по степенно деформирует заготовку 1, образуя на ней зубья. Ролик 3, свободно вращаясь на валу, обкатывает зубья по наружной поверх ности.
Рис. 16.53. Схема накатывания зубчатых колес с радиальной подачей валков
Глава 16. Виды обработки металлов давлением |
357 |
Наиболее распространенным способом накатки резьбы на сплош ных и полых заготовках является накатка плоскими плашками.
На рис. 16.54, а приводится схема накатки резьбы двумя плоскими плашками. Заготовку 3 вставляют между подвижной 1 и неподвиж ной 2 плашками, на рабочих поверхностях которых имеется резьба соответствующего профиля.
Производительность накатки можно увеличить в два раза, приме нив схему с тремя плашками: двумя неподвижными 2 и одной под вижной 1 (рис. 16.54, б). За один рабочий ход подвижной плашки на катывается резьба на двух заготовках.
а |
1 |
Рис. 16.54. Схемы накатки резьбы:
а — двумя плашками; б — тремя плашками
Методы накатки находят широкое применение не только при фор мообразовании резьб, но и для получения различных профилей на де талях типа валов и осей, шлицевых соединений, червяков и винтов, зубчатых зацеплений, а также для упрочнения поверхности деталей, полученных обработкой резанием.
В единичном и мелкосерийном производстве экономически не вы годно применять сложные штампы, вследствие чего листовую штам
358 |
Раздел IV. Обработка металлов давлением |
повку выполняют на специальных установках. Рассмотрим некоторые из специальныхвидовлистовойштамповки, широко применяемых в про мышленности.
Вырубку и пробивку с помощью эластичной среды (резины и поли уретана) экономически выгодно применять для получения деталей из материалов толщиной 0,01...1,0 мм, для которых очень сложно изго товить штамп с требуемым минимальным зазором между пуансоном и матрицей.
Эластичная среда при вырубке служит матрицей, а при пробивке — пуансоном. Обычно применяют штампы с нижним и верхним распо ложением контейнера с эластичным блоком (рис. 16.55). На плиту 5 устанавливается шаблон 4, форма и размеры которого должны точно соответствовать конфигурации вырубаемой детали. По наружному и внутреннему контурам боковые стороны шаблона имеют скосы под углом 3...40. На шаблон устанавливают заготовку 3, которая воспри нимает давление эластичной среды 2, расположенной в контейнере 1 при его перемещении вниз. По такой схеме производят пробивку от верстий. Односторонний зазор между боковой поверхностью плиты 5 и внутренними стенками контейнера 1составляетдля резины 0,5 мм, для полиуретана — 0,1 мм. Такие зазоры исключают выдавливание ре зины и предохраняют от разрушения примыкающие к стенкам кон тейнера края полиуретанового блока.
Рис. 16.55. Схемавырубки (пробивки) эластичной средой
Схема вытяжки обжатием эластичной матрицей по жесткому пу
ансону показана на рис. 16.56. При вытяжке по этой схеме листовая заготовка 5 подвергается давлению, передаваемому эластичной по
Глава 16. Виды обработки металлов давлением |
359 |
душкой 2, заключенной в контейнер 1. Резина или полиуретан обжи мают вытягиваемую деталь по всей поверхности. Во избежание гофрообразования на фланце и стенке детали применяют прижим 3 по фланцу. При вытяжке эластичной матрицей по жесткому пуансону между пуансоном 4и заготовкой 5 возникают полезные силы трения, а вредное трение между заготовкой и матрицей отсутствует. Преиму ществом процесса является простая оснастка. К недостаткам отно сятся необходимость высоких удельных усилий и специального обо рудования, склонность к гофрообразованию.
1
2
3
Рис. 16.56. Схема вытяжки эластичной матрицей
При гидромеханической вытяжке на внешнюю (нижнюю) часть вытягиваемой заготовки (рис. 16.57) давит жидкость, подаваемая из гидропневмоаккумулятора в рабочую полость контейнера.
Рис. 16.57. Схема гидромеханической вытяжки:
1— пуансон; 2 — прижим; 3 — заготовка; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — мат рица; 6 — контейнер; 7— гидропневмоаккумулятор; 8, 9 — клапаны; 10— вода