3 Розробка технологічного процесу штампування на ковальсько – пресових автоматах

Ковальсько - пресові автомати підбирають з урахуванням розмірів виробів, потрібного числа переходів штампування, типу матриць (цільні або роз'ємні) і виду вихідного матеріалу. У характеристиках існуючих автоматів вказані розміри виробів, які можна на них штампувати. Основні параметри вітчизняних автоматів стандартизовані. На обрізних автоматах за ГОСТ 5626-70 обрізають головки виробів, що мають стержень діаметром 4-20 мм. На різьбонакатних автоматах з плоскими плашками за ГОСТ 6283-67 накочують різьби діаметром 2,5-24 мм при довжині стрижня вироби відповідно до 25-200 мм. На дротяно-гвоздильних автоматах штампують цвяхи діаметром 0,7-6 мм при довжині 6-200 мм. Спеціалізовані кульковисадочні автомати призначені для штамповки кульок діаметром 6-25 мм, холодновисадочні чотирьох - позиційні гайкові автомати з ГОСТ 6414-68 - для гайок до М20.

При розрахунку зусиль холодної висадки часто вдаються до емпіричних формул, в яких, зокрема, замість площі проекції висаджуваного виробу на площину, перпендикулярну напрямку руху головного повзуна, враховують зазвичай діаметр вихідного матеріалу і використовують ряд досвідчених коефіцієнтів, враховуючи: форму висаджуваної головки, штампованість матеріалу і т.д. Допустиме зусилля при висадці на вітчизняних одноударних автоматах визначають з умов висадки виробів з напівкруглою головкою діаметром 1,8d і висотою 0,6d; при висадці на двоударних автоматах - з умов висадки виробів з циліндричною головкою діаметром 2d і висотою 0,75d (d - діаметр стержня вироба в мм із сталі з межою міцності 600 Н/мм² (60 кгс/мм²). Перевіривши вибраний автомат по зусиллю висадки, виробляють у міру потреби перевірочні розрахунки зусиль подачі, різу, витягування і т.д. При багатоперехідному редукуванні потрібне зусилля внаслідок зміцнення матеріалу зростає від переходу до переходу на 15-25%. Зусилля виштовхування заготівок з матриць становить 15-25% від номінального зусилля редуціювання.

Збільшення розмірів штампуючих виробів проти зазначених пов'язано з необхідністю підвищення зусилля штампування і черезмірної громіздкістю необхідних ковальсько - пресових автоматів. Зниження необхідного зусилля можна досягти застосуванням нагріву під штампування. Однак у цьому випадку штампують з нагрівом тільки до 600-800 ° С (напівгарячому штампуванні), щоб не зіпсувати поверхню заготівок і виробів.

При напівгарячій висадці точність розмірів і шорсткість поверхні знижуються.

Крім висадочних пуансонів, цілісних або роз'ємних висадочних матриць, що подають роликів і направляючих втулок, в комплект штампа холодновисадочного автомата (відповідно з пристроєм автомата) входять також або відрізна матриця, або відрізний ніж і виштовхує палець. При конструюванні штампів всі габаритні розміри цих деталей (за винятком розмірів їх робочих частин) беруть з характеристики автомата. Радіуси канавок у подаючих роликах і у ріжучої кромки відрізного ножа визначають за найбільшим діаметром оброблюваного матеріалу з додаванням верхнього відхилення на неточність виготовлення цих канавок. Діаметр робочого отвору відрізний матриці приймають приблизно на 0,6% більше найбільшого діаметра оброблюваного матеріалу. Діаметр вхідного отвору відрізної матриці приймають приблизно на 20% більше діаметру оброблюваного матеріалу. При цьому перехід від вхідного отвору до робочого отвору роблять конічним з кутом 20-30° при вершині конуса. Діаметр робочого отвору цільної висадочної матриці роблять по діаметру стержня висаджуваного виробу. Отвір для редуціювання стержня виконують (рисунок 2.11) з конічним входом (з кутом 10-12° при вершині конуса), циліндричною робочою стрічкою шириною 0,8 - 2 мм і конічним виходом (з кутом 24-30° при вершині конуса). Процес редуціювання протікає більш стійко, якщо перед входом у матрицю заготівка проходить через циліндричний направляючий контейнер з посадкою в ньому А/Х або А/Х₃. Для зменшення перехідного конічного ділянки на виробі вхідний кут в матриці може бути збільшений з 10 до 25-30°, однак при цьому зусилля на редуціювання зростає на 30-50%. Подальше збільшення вхідного кута призводить до осаджування нередуційованної частини заготівки. Величина викривлення скороченої частини заготівки зменшується зі збільшенням діаметра заготовки, не залежить від інших факторів і може бути трохи знижена тільки при усуненні вихідного конуса в матриці, тобто при заміні його плоскою сходинкою.

Щоб мати на рознімних висадочних матрицях досить щільне затискання оброблюваного матеріалу і в той же час уникнути утворення задирки по роз'єму, діаметр затискної частини матриць слід виконувати по найбільшому діаметру оброблюваного матеріалу або трохи менше. Розміри потовщеною частини остаточного струмка в пуансоні і матрицях роблять за відповідними розмірами висаджуваного виробу. Мінімальний зазор між торцями пуансона і матриці призначають рівним 0,2 мм. При двопереходному штампуванні щоб уникнути утворення задирки між пуансоном і матрицею при наборі обсяг потовщеною частини набірного струмка роблять із запасом приблизно на 8% більше обсягу висаджується частини виробу.

Штампи для ковальсько - пресових автоматів виготовляють переважно із сталей У8-У 10А, ШХ15, Х12М і 35ХГСА із вставками, зробленими з твердих сплавів типу ВК10 і ВК15, для найбільш зношуваних частин матриць. Вставки запресовують у корпус матриці. Стійкість матриць можна підвищити також хромуванням робочих отворів і застосуванням струминного гарту до RС 62 і вище. Стійкість інструменту різко коливається в залежності від його призначення, а також від розмірів і матеріалу штампуючих виробів і складати: у відрізних матриць 10000-600000, висадочних 5000 - 50000 і обрізних 22000-150000; у пуансонів набраних 35000 - 400000, формувальних 32000-480000 і обрізних 3500-2000 шт. виробів.

Продуктивність найважчих сучасних автоматів становить 35-50, найлегших близько 400-500 і більше (до 800) виробів на хвилину. За відповідних такої продуктивності швидкостях деформації, висадка супроводжується інтенсивним виділенням теплоти. Охолодження штампів поєднується з мастилом і здійснюється рясною струменевою подачею в струмок мильної емульсії або інших змащувальних і охолоджуючих рідин.