title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине

Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине

Поковки на г.к.м. могут изготовляться основными методами: высадкой и прошивкой. Этим операциям сопутствуют обрезка заусенца на поковке, просечка отверстия, гибка, правка.
В зависимости от длины поковок, их можно штамповать из заранее нарезанных на пиле или ножницах мерных заготовок и из целых неразрезанных прутков или штанг металлопроката. Наиболее экономично штамповать детали непосредственно из прутков, так как в этом случае значительно выше производительность труда, не требуется оборудование для резки, и металл не расходуется в стружку при резке на пилах. Высокая производительность труда объясняется тем, что пруток или штанга нагревается сразу на несколько поковок, при этом упрощается загрузка и выгрузка металла из печи, транспортировка к машине и сам процесс штамповки. Однако длинные поковки приходится штамповать из мерных заготовок, так как сложен и неудобен нагрев прутка на большую длину, неудобна также и штамповка.
Для выполнения перечисленных операций матрицы устраиваются таким образом, чтобы надежно зажимать заготовку и особенно длинный пруток в процессе штамповки. Поэтому ручьи на значительной своей длине имеют так называемую зажимную часть 2 (фиг. 205). Поверхности этой части для штамповки из коротких заготовок с задним упором делаются гладкими, а для штамповки из прутков и штанг с передним упором — рифлеными. Рифления 3 хорошо противодействуют силам, стремящимся вытолкнуть пруток из ручья 1 при ударе пуансона в торец. Правда, рифления не всегда желательны. Врезаясь в нагретый металл, они оставляют на заготовке вмятины. Поэтому они применяются только для поковок, не имеющих стержневой части, и там, где вмятины не приведут к увеличению припуска на механическую обработку.

Диаметр зажимной части ручья должен быть очень хорошо подогнан под диаметр заготовок. Эта часть ручья должна быть на несколько десятых миллиметров меньше диаметра нагретой заготовки. И она должна так зажимать заготовку, чтобы не оставалось большого зазора в разъеме матриц, в противном случае в высадочной или зажимной частях ручья будет образовываться продольный заусенец. Хорошая подгонка зажимной части ручьев и своевременное устранение износа имеют важное значение в обеспечении высокой производительности труда и требуемого качества поковок.
Длину зажимной части считается достаточным делать от 2,5 до 3,5 диаметров заготовки. Большая длина увеличивает концевые отходы металла. Между прочим, кузнецу-штамповщику лучше, чем технологу и конструктору по штампам, видно, какую нужно иметь минимально необходимую длину зажимной части. Он лучше чувствует в процессе штамповки, хорошо или плохо держат матрицы штангу (или заготовку), и может внести предложения для экономии металла. Кузнец-штамповщик Куйбышевского шарико-подшипникового завода В. Косицин на штамповке колец обнаружил такие возможности. Он предложил укоротить зажимные части и блоки матриц. Внедрение предложения в производство позволило сократить концевой отход на 80—100 мм, и теперь из каждого прутка изготовляется на 3 кольца больше.
Разберем процесс высадки заготовок.
Высадка может выполняться двумя способами: первый способ — это высадка в матрице, второй — высадка в пуансоне. Иначе говоря, если полость или ручей по форме поковки 3 сделать в матрице 2, то будет применен первый способ высадки (фиг. 206, а), а если в пуансоне 1, то второй способ (фиг. 206, б). В настоящее время применяются тот и другой способы, причем часто в одном штампе применяются оба способа, например, сначала идет высадка в пуансоне, а потом в матрице или одновременно в пуансоне и в матрице. Сказать, какой из них лучше, не всегда возможно — вое зависит от конфигурации и размеров детали. Однако считают, что если паковка небольшая и ее возможно штамповать и тем и другим способом, то лучше выбирать штамповку в пуансоне — поковка может быть получена точнее по допускам и с меньшими припусками.
Три правила высадки. Штамповка — высадка на горизонтально-ковочной машине и устройство штампов, т. е. пуансонов и матриц для них, основаны на трех правилах высадки. Эти правила выработаны практикой и исследованиями в связи с рядом затруднений, возникающих в процессе высадки. Эти затруднения почти все сводятся к одному: высадку нельзя производить, не учитывая длину заготовки, так как длинная заготовка может изогнуться и поковка или не получит нужную форму, или будет иметь дефекты в виде зажимов.
Первое правило: за один удар без изгиба заготовки высадку возможно произвести только тогда, когда длина незажатой, т. е. высаживаемой части заготовки не превышает 3,2 ее диаметров d (фиг. 207, а). Например, если заготовка имеет диаметр 50 мм, то ее можно будет осадить за один удар, если незажатый конец будет иметь длину не более 3,2з50=160 мм. Если незажатый конец будет больше 160 мм, то заготовка изогнется и возникнет брак по зажиму (фиг. 207, б). Как же подсчитать эту длину?
Длина незажатого конца подсчитывается по объему головки поковки, которую нужно высадить. Допустим, нам требуется произвести высадку поковки, показанной на фиг. 207, г. Для этого надо определить, какая должна быть длина незажатой части у заготовки диаметром 50 мм.
Подсчитываем объем головки по известной формуле геометрии для объема цилиндра:

где Vпок — объем головки поковки;
D — диаметр головки;
h — высота головки в см.
Затем подсчитываем площадь сечения заготовки диаметром d=50 мм=5,0 см по формуле площади круга:

После этого определяем длину незажатой части прутка, исходя из соображения, что объем незажатой заготовки должен быть равен объему высаживаемой головки поковки, т. е. Vпок = Vзаг = Fзагl, а отсюда длина незажатой части заготовки будет

Очевидно, высадка возможна без искривления заготовки, так как:

В расчетах по первому правилу высадки учитывают еще состояние торца заготовки и наличие в пуансоне наметки под прошивку. Если торец заготовки неровный, например, если заготовка обрезана на ножницах, то длину заготовки принимают не более 2,5 диаметра, а если высадка при этом будет производиться с наметкой под прошивку, то длину заготовки часто принимают даже не более 1,5 d. Несоблюдение этого ведет к браку по зажимам, по незаполнению фигуры ручья; на поковке может появиться при этом большой односторонний заусенец (фиг. 207, в).

Второе правило: высадку за один удар без изгиба заготовки возможно произвести при длине незажатой части заготовки больше 3,2 ее диаметра d, если диаметр ручья в штампе не превышает 1,5 диаметра, заготовки (фиг. 208, а). Иными словами, если стенки ручья в пуансоне или в матрице недалеко отстоят от заготовки, то они помешают ей изогнуться, и высадка даже при большой длине незажатого конца произойдет нормально. Несоблюдение этого правила ведет к такому же браку по зажимам, как показано на фиг. 207, б.
Третье правило (фиг. 208, б): если длина высаживаемого незажатого конца заготовки превышает 3,2 ее диаметра, а высадка производится на диаметр, равный 1,5 диаметра заготовки, то промежуток между пуансоном и матрицей в момент начала высадки не должен быть больше одного диаметра заготовки (K = d). Это основное правило дополняется еще следующим. При высадке в конической полости пуансона с меньшим диаметром конуса, примерно равным одному диаметру d заготовки, а большим — 1,5 диаметра заготовки промежуток может быть увеличен до 2 диаметров d заготовки, т. е. K = 2 d (фиг. 209). Если же больший диаметр конуса равен 1,25 d, то промежуток между пуансоном и матрицей можно увеличить до 3d (К = 3 d).
Способы штамповки на горизонтально-ковочной машине

Основываясь на рассмотренных правилах, определяют размеры заготовки и наименьшее количество ручьев для высадки. Так, если заготовку выбранного диаметра нельзя осадить без изгиба ее за один удар или за один переход, а иначе говоря, в одном ручье, который в этом случае будет называться формовочным, то назначается несколько переходов, и в штампах делается несколько заготовительных ручьев. Такие ручьи называются наборными, а полуфабрикат поковок, полученных в них — наборными переходами (фиг. 210). Количество наборных переходов рассчитывается по правилам высадки, исходя из равенства объемов поковки и заготовки с учетом различных особенностей заполнения ручьев и принятых способов высадки. Если -высадка ведется в пуансоне, то форма наборного перехода будет конической. Такая форма легче набирается, и благодаря уклону пуансон легче освобождается от поковки. Для некоторых поковок с большой разницей в сечениях головки и стержня приходится применять 4—5 наборных конических переходов. Например, так штампуются клапаны автомобильного и тракторного двигателей (фиг. 210).

Высадка утолщений может быть выполнена также и в середине стержня; для этого в матрицах 5 делаются специальные ползушки 3, играющие роль второго пуансона 2 (фиг. 211, а). Эти ползушки отжимаются назад вставленными в матрицу пружинами 4 (фиг. 211, б). Для того чтобы ползушки не выпадали при разъеме матриц, они удерживаются круглыми шпонками. В такой конструкции штампов пуансон может непосредственно не участвовать в высадке. Он только воздействует на ползушку, которая и производит высадку. Если деталь имеет два и более утолщения и одно из них на конце, а другие в середине, то пуансон сам производит высадку на конце стержня.

Обрезка и отрезка. Нужно отметить, что высадка часто сопровождается образованием заусенца, так как заготовка по сечению и по длине может иметь некоторый избыток металла, например, за счет плюсовых допусков, пружинения упоров, смещения матриц и пуансонов. Заусенец может быть радиальный (фиг. 212, а) и торцовый (фиг. 212, б); первый чаще всего образуется при высадке в пуансоне, а второй — в матрице Малый заусенец может оставаться на поковке и будет снят при механической обработке, большой же нужно обязательно обрезать здесь же на ковочной машине или на обрезном прессе.
Обрезка радиального заусенца производится в специальном обрезном ручье матрицы. Конструкция его может быть очень простой (фиг. 212, в). Здесь поковка помещается на торец матрицы; пуансон же, нажимая на поковку, продавливает ее сквозь матрицу; заусенец остается и, как только пуансон уйдет в исходное положение, падает в приямок машины. Таким образом, если деталь имеет простую форму, которую можно получить только высадкой и обрезкой, в штампах предусматриваются высадочные или наборные и обрезкой ручьи.

Многие поковки, изготовляемые высадкой непосредственно из прутка или штанги, требуют отрезки их от этого прутка. Это делается усилием зажимного ползуна машины в тех же высадочных или формовочных ручьях или же в специальных отрезных ручьях ножами, встроенными в матрицу. На фиг. 213 представлен ручей для высадки и одновременной отрезки поковки от прутка. Высадка производится в полости 1, а отрезка выполняется вставным ножом 2. B подвижной матрице он выступает за плоскость разъема, а в неподвижной нож 3 сделан заподлицо с ней. Штамповщик подает пруток до упора, прижимая его к ручью в правой неподвижной матрице. После нажатия педали левая матрица начинает двигаться, и нож ее врезается в металл, но зажатие прутка матрицами не происходит до тех пор, пока нож не отрежет заготовку. Затем уже происходит зажим и высадка. После раскрытия матриц готовая поковка выпадает из ручья в приямок.

Прошивка поковок. Операция прошивки на горизонтально-ковочной машине применяется при изготовления поковок, имеющих сквозные и несквозные отверстия, т. е. при штамповке втулок, гаек, шестерен, роликов, деталей, имеющих форму стаканов, гильз и т. д. Прошивка обычно ведется не в одном, а в нескольких ручьях (фиг. 214). В первом ручье часто вместе с набором металла делается наметка, во втором ручье пуансон больше углубляется в заготовку, в последующих ручьях — еще больше. При этом второй пуансон имеет острый конический носок, а все последующие пуансоны более тупые, и последний может иметь угол заострения до 70°. Для коротких деталей типа колец шарикоподшипников прошивка может выполняться и в двух ручьях.
При прошивке металл в ручье обычно стремится течь в стороны и навстречу пуансону. Последнее нежелательно, поэтому прошивные ручьи делают так, чтобы дать возможность металлу течь только в стороны. При этом качество металла получается лучшим, дефектов при прошивке меньше.
При изготовлении поковок со сквозными отверстиями прошивке обязательно сопутствует просечка, т. е. получение сквозного отверстия (см. фиг. 214). Для просечки поковка должна быть хорошо подготовлена в предыдущих ручьях с тем, чтобы; 1) размеры отверстия соответствовали чертежу; 2) усилие, потребное для просечки, не выходило за пределы возможностей машины; 3) не возникало поломок пуансона; 4) толщина просекаемого металла была минимально необходимой; 5) не оставалось большого заусенца на поковке. Важное значение для правильного выполнения просечки имеет диаметр заготовки. Если диаметр заготовки равен диаметру просекаемого отверстия, то просечка осуществляется очень легко и просто. Пуансон, вдавливаясь в металл, сдвигает оставленную для просечки пленку вместе с заготовкой на рабочего. А поскольку диаметр пуансона равен диаметру отверстия, а значит, и диаметру заготовки, то между заготовкой и поковкой снаружи не остается металла, и она отрывается от заготовки. Внутренний металл, т. е. пленка, образует «выдру».
Таким образом, конструктор при проектировании штампа подбирает заготовку диаметром, равным диаметру отверстий в поковке. Если же это практически невозможно, то зажимная часть наборных ручьев делается с таким расчетом, чтобы при штамповке пережать заготовку до нужного диаметра или, наоборот, поднять металл, т. е. увеличить диаметр. Пережимная и подъемные части делаются в месте отделения прутка от поковки.
Хуже обстоит дело с просечкой поковок, отверстия в которых меньше диаметра заготовки. Тогда приходится в заготовке делать пережим, начиная с первого ручья. В первом ручье на ширине 10—20 мм ручей делается узким (фиг. 215, с), так что при зажиме заготовка расплющивается и превращается из круга по сечению в эллипс. Излишек металла уходит в полость высадки. Во втором ручье сужение в том же месте еще больше увеличивается; оно обычно делается равным диаметру просекаемого отверстия. Если теперь штамповщик переложит заготовку из первого ручья во второй с кантовкой на 90° (фиг. 215, б), то при зажиме она пережимается до диаметра, равного диаметру просекаемого отверстия. Просечка может быть выполнена так же, как и в предыдущем случае, с той только разницей, что суженный участок заготовки (фиг. 215, в) придется потом отрезать в специальном отрезном ручье. Таким образом, наиболее рационально подбирать заготовку, пруток, штангу, ориентируясь на диаметр просекаемого отверстия.

Многие поковки имеют очень большой диаметр отверстия и тонкие стенки, и для них часто бывает нежелательно применение больших диаметров прутков, так как требуется большая мощность машины, более громоздкие подъемно-транспортные средства и т. д. В этих случаях принимают диаметр заготовки меньше диаметра отверстия, но для предотвращения появления большого заусенца на поковке в ручьях, предшествующих просечке, делают конический переход. Заготовка при высадке принимает его форму, и условия просечки значительно улучшаются (фиг. 216).
Очень важно готовить поковку к просечке в последнем прошивном ручье. Этот ручей должен быть правильно сконструирован с таким расчетом, чтобы пленка под просечку не была чрезмерно толстой, а пуансон имел достаточную прочность. Наладка штампов для прошивки и просечки должна быть выполнена с особой тщательностью, чтобы не допустить разностенности поковки и появления торцовых и радиальных заусенцев.
Технолог, разрабатывая технологический процесс штамповки детали на горизонтально-ковочной машине, а конструктор по штампам, проектируя штампы, ставят перед собой цель: штамповать с наименьшим количеством ручьев в штампах; чем меньше ручьев, тем выше производительность труда и тем дешевле штампы. Однако это по условиям правил высадки не всегда оказывается возможным, и в блоках матриц часто не хватает места для размещения всех необходимых ручьев. В этом случае деталь приходится переводить на более мощную машину, где габариты штампового пространства больше, или же штамповать на двух машинах. Как тот, так и другой вариант нежелателен, и нужно находить более рациональные конструкции штампов и технологию штампов. В этом вопросе большую помощь может оказать кузнец-штамповщик, который, наблюдая за работой машины и заполнением ручьев, может подсказать очень важные изменения диаметра заготовки, размеров конического набора, прошивки, отрезки и т. д.
Сокращают количество ручьев, например, следующими способами: 1) увеличением сечения заготовки; 2) увеличением большого диаметра конуса при наборе в пуансоне; 3) применением высадки одновременно в пуансоне и в матрице, взамен высадки только в пуансоне пли только в матрице; 4) набором и формовкой в пуансоне вместо отдельного набора в пуансоне и затем формовки в матрице; 5) применением по возможности больших наметок в первых ручьях при прошивке глубоких отверстий и выбором рационального угла заострения пуансонов; 6) использованием свободной площади с переднего края матриц между ручьями для размещения отрезного ручья при отрезке пережима; 7) использованием хода подвижной матрицы для расплющивания высаженных головок.

title-icon Подобные новости