3.5. Горизонтально-ковочные машины (гкм)

ГКМ — кривошипные машины с движением ползуна в горизонтальной плоскости. Главная их особенность — наличие автоматически разъемной матрицы (рис. 3.27). Блок матриц (БМ) состоит из неподвижной матрицы (МН) 6 и подвижной (МП) 12. Главный ползун несет блок пуансонов (БП) 1. Штамповка производится последовательно в нескольких ручьях (I, II, III, IV — в данном случае). Наличие разъемной матрицы позволяет извлекать из штампа заготовку (ЗГ) 9 не в направлении штамповки (как на прессах и молотах), а в направлении перпендикулярном разъему матриц РМ (по стрелке А), что дает возможность для поковок круглого поперечного сечения избежать наружных штамповочных уклонов (а большинство штампуемых на ГКМ поковок являются круглыми). Внутренние уклоны в отверстиях и углублениях поковок, штампуемых на ГКМ гораздо меньше, чем при штамповке на молотах и прессах, т. к. в штампах ГКМ возможно наличие заплечиков 17, удерживающих поковки при извлечении из их полостей пуансонов (тоже благодаря возможности извлекать поковки в направлении разъема матрицы). Для коротких полостей (l£d) уклоны могут отсутствовать (равны нулю). Уклоны необходимы на торцевых поверхностях выступов или углублений, оба торца которых формуются в матрице, а также на элементах, штампуемых в пуансоне , но не выдавливанием (т. к. пуансоны неразъемные — см.3 и 4 на рис.3.27).

Однако, наличие разъема матрицы приводит к образованию на поковке заусенца в плоскости разъема матриц, создающего неудобства при обработке резанием.

Рис. 3.27. Штампы ГКМ для кольца

На рис. 3.27 представлен штамп ГКМ для кольца. Рабочий, находясь со стороны цифр I, II, III, IV вынимает заготовку (пруток диаметром d) — 9 из нагревательного устройства (конец заготовки нагрет) и вставляет ее в первый ручей I до упора (переднего упора 5, в данном случае), после чего нажимает педаль. Включается фрикционная муфта машины и МП (двигаясь по стрелке Б) смыкается с МН, пережимая пруток на овал с осями d и d_пd_о и зажимая пруток гладкой зажимной частью 8 первого ручья. Затем блок пуансонов, двигаясь вправо, откидывает передний упор 5, и наборный пуансон 4 производит набор (высадку, в данном случае в пуансоне) конического утолщения "У" на конце прутка. Пройдя крайнюю правую точку (положение изображено на рис. 3.27, слева), БП отходит влево, а МП отходит от МН (положение изображено условно справа). После остановки БП в крайнем левом положении заготовка вынимается в направлении стрелки А, кантуется на 90 (поворот вокруг оси прутка) и перекладывается в ручей II — формовочный. Осевое положение заготовки фиксируется уступом 7, после чего снова нажимается педаль, МП смыкается с МН, пережимает овал на круг d_п=d_о–0,5 мм (d_о — диаметр отверстия) и зажимает пруток. БП идет вправо, при этом пуансон формовочный (ПФ) 3 формует полость под пробивку и наружные очертания кольца во II ручье. После остановки БП в крайнем левом положении и отхода МП по стрелке А рабочий вынимает заготовку и перекладывает ее в ручей III — пробивной, после чего нажимает педаль. МП смыкается с МН, пробивной пуансон (ПП) 2 вместе с другими идет вправо и выталкивает из поковки перемычку П вместе с прутком 13. При обратном ходе ПП кольцо, cидящее на конце ПП упирается в заплечик 17 и стаскивается с ПП. После этого МП отходит от МН и поковка 16 (в данном случае — кольцо) вываливается по стрелке В вниз, в тару для готовых изделий. Поскольку пережим был значительным (d/d_п>1,2), то пруток 13 переносят в IV ручей и нажимают педаль. МП, смыкаясь с МН, отрезает высечку 15, т. к. при значительном пережиме высечка не заштамповывается и образуется брак.

Затем все начинается сначала. Причем, если пруток остыл, то его конец 14 помещают в нагревательное устройство, а из нагревательного устройства берут новый пруток. Мелкие прутки перемещают из ручья в ручей вручную, а крупные — перекладчиком ГКМ или манипулятором. МП закреплена на боковом ползуне, перемещающемся под действием кулачков.

Отметим, что поковки на ГКМ получаются сразу со сквозным осевым отверстием, тогда как при штамповке на прессах и молотах в отверстии остается перемычка, требующая пробивки на обрезных прессах и идущая в отход.

ГКМ имеют вертикальный или горизонтальный разъем матриц. Горизонтальный разъем облегчает штамповку из штучной заготовки.

Главный ползун (ГП) выполняет следующие переходы.

• Высадка (набор) может осуществляться как в пуансоне (см. ручей I на рис. 3.28), так и в матрицах (рис. 3.28). Предельные размеры Н и D утолщений, получаемых за одну высадку (в одном ручье) подчиняются правилам высадки (см. далее).

• Формовка служит для образования в поковках полости и придания окончательной формы. Может производиться как в матрицах, так и в пуансоне (см. ручей II на рис. 3.28).

• Пробивка выполняется в матрицах (см. ручей III на рис. 3.28) и предназначена для образования в поковке сквозного отверстия. В процессе пробивки происходит отделение поковки от прутка (заготовки). При штамповке поковок со сквозным отверстием пробивка является последним переходом, т. к. после нее поковка выпадает в тару. При штамповке с поперечным заусенцем (облоем) пробивке предшествует обрезка облоя.

Рис. 3.28. Высадка в матрице: 1 — пуансон, 2 — матрица, 3 — полость под высадку

Рис. 3.29. Обрезка облоя

• Обрезка облоя (рис. 3.29) проводится в матрицах. Обрезке подлежит поперечный облой, которого нельзя избежать при штамповке из неточной заготовки (некалиброванного проката или заготовки большой длины, штампуемой от заднего упора) или при штамповке поковок со сложной несимметричной формой головки. Пуансон обрезной 1 (рис. 3.29) ударяет по поковке 2, которая под действием его уходит вправо, а облой 4 срезается кромками обрезных вставок 5 полуматриц 3 и 6. Заплечики 3 полуматриц стаскивают облой кольцевой формы с пуансона 1 при его обратном ходе.

• Прошивка (рис. 3.30) выполняется пуансоном 1 в матрицах 2 и служит для получения длинных полостей в поковках за счет раздачи металла в стороны от оси заготовки 3. При этом выдавливание металла в направлении оси заготовки должно быть минимальным.

• Подъем прутка (рис. 3.31) — увеличение диаметра заготовки образованием конического перехода от d к d_о, например, при штамповке колец и втулок, когда диаметр прутка d меньше диаметра отверстия d_о.

Рис. 3.30. Прошивка: 1 — пуансон, 2 — матрица, 3 — заготовка в процессе прошивки

Рис. 3.31. Подъем

• Гибка — конфигурация ручья определяется поковкой. Гибка может проводиться как ходом ГП, так и ходом БП.

• Протяжка гильзы — уменьшение толщины ее стенки от S₀ до S₁ (рис. 3.32).

Рис. 3.32. Протяжка гильзы: П — пуансон, М — матрица, В — вставка

Ход бокового ползуна с закрепленной на нем подвижной матрицей выполняет следующие переходы.

• Отрезка (рис. 3.33) — последний переход для поковок, штампуемых от прутка и не имеющих сквозного отверстия. Серьга (боковой упор) 7 удерживает заготовку 6 от поворота по часовой стрелке.

Рис. 3.33. Отрезка: 1 — матрица подвижная, 2 — пуансон, 3 — отрезанная часть, 4 — матрица неподвижная, 5 — ножи; 6 — заготовка; 7 — серьга

• Зажим прутка служит для удержания его от выскальзывания из штампа под действием усилия штамповки главным ползуном. Зажимная часть ручья может быть гладкой (см. зажим в ручье I на рис. 3.27; недостаток — большая длина ее, достоинство — не портит поверхность прутка), или рифленой (длина меньше, но на поверхности заготовки образуются вмятины; если зажатая часть впоследствии подвергается штамповке, то это допустимо). Длину зажимной части уменьшает наличие пережима на прутке. Нужно помнить, что чем меньше длина зажимной части, тем меньше концевые отходы при штамповке колец и втулок. Размеры зажимной части определяют по справочнику.

• Пережим прутка (рис. 3.34) служит для местного уменьшения его диаметра d (например, когда его диаметр при штамповке кольца или втулки больше диаметра отверстия d_о в поковке). Пережим возможен при наличии набора (утолщения); производится в двух или трех ручьях, причем после каждого ручья пруток кантуется на 90. Если d/d_п<2 (d_п — диаметр пережима), то пережим проводится в двух ручьях.

Рис. 3.34. Пережим

На рис. 3.34, а изображена пережатая заготовка, на рис. 3.34, б схема пережима в трех ручьях (1,2,3 — соответствующие сечения). Рекомендуемые размеры овалов — по справочнику. Возможен пережим с круга на круг в одном ручье, если d/d_п£1,05.

Ход подвижной матрицы (т. е. боковым ползуном) осуществляет также гибку, протяжку конца заготовки, пробивку перемычки в отверстии, ось которого параллельна ходу бокового ползуна.

Упоры ГКМ обеспечивают дозирование требуемого объема металла в полости штампа.

Передний упор обязательно применяется при штамповке поковок от прутка или при штамповке из штучной заготовки и необходимости точного дозирования металла в штампе; убирается и устанавливается автоматически главным ползуном.

Задний упор используется при штамповке из штучной заготовки, однако при этом на колебание объема металла в полости штампа сказывается большая погрешность длины заготовки. Задний упор конструктивно может быть образован выступом матрицы (рис. 3.35, а); прикреплен к ней винтами; при большой длине стержня изделия (полуось автомобиля) установлен на приставной опоре; в виде упор-клещей (рис. 3.35, б).

Рис. 3.35. Задний упор в выступ матрицы (а) и упор-клещи (б): 1 — заготовка, 2 — клещи, 3 — упор, 4 — упор-клещи