Штампы для горячей штамповки, страница 2

Очень часто горячую калибровку выполняют в чис­товом ручье ковочного штампа, устанавливаемого на штамповочном молоте или фрикционно-винтовом прессе. Лучшие результаты получаются при выполнении калиб­ровки на кривошипном горячештамповочном прессе в специально для этой операции изготовленном штампе.

Холодную калибровку (как плоскостную, так и объемную) выполняют на чеканочных кривошипно-коленных прессах в специальных чеканочных штампах.

Полугорячую калибровку применяют для по­ковок из низкопластичных сталей или при недостаточной мощности калибровочного пресса. Полугорячую калиб­ровку выполняют и на чеканочных прессах при темпера­туре поковок не ниже 600° С.

Оборудование для горячей штамповки

Для горячей штамповки применяют штамповочные моло­ты, гидравлические, механические и фрикционные штам­повочные прессы, горизонтальноковочные машины, ко­вочные вальцы.

Штамповочные молоты делятся на паровоздушные и механические—фрикционные (с доской).

Паровоздушные молоты являются молотами двойного действия, так как в них деформация металла при штам­повке происходит как за счет энергии падающих частей, так и за счет работы сжатого воздуха или пара. Моло­ты с фрикционным приводом являются молотами просто­го действия, так как деформация металла при штампов­ке на этих молотах происходит только за счет работы свободного падения бабы.

Паровоздушные штамповочные молоты двойного действия выпускаются с массой падающих ча­стей от 0,6 до 10 т и более.

В зависимости от массы падающих частей молот мо­жет совершать до 60 ударов в минуту.

На паровоздушных штамповочных молотах могут из­готовляться детали машин массой от 0,5 до 100 кг.

Штамповка выполняется преимущественно в многоручь­евых открытых штампах.

Фрикционные штамповочные молоты с доской и падающей бабой современных конструкций (масса падающих частей от 0,5 до 1,5 т) имеют устрой­ство для регулирования силы ударов бабы в процессе штамповки. Эти молоты используются для штамповки мелких поковок преимущественно в открытых штампах, а также для холодной правки отштампованных поковок после обрезки облоя. Молоты делают 40—60 ударов в минуту.

Помимо фрикционных молотов с доской, в горячештамповочных цехах применяют фрикционные винтовые прессы для штамповки в открытых и за­крытых штампах (преимущественно одноручьевых) не­больших деталей из пруткового и полосового материа­ла. На этих же прессах выполняют горячую калибровку и холодную чеканку деталей, отштампованных на моло­тах. Фрикционные винтовые прессы выпускаются уси­лием от 63 до 250 Т, а в некоторых случаях — и до 600 Т.

Эти прессы делают 11—25 ударов в минуту и по производительности уступают штамповочным молотам.

Кривошипные горячештамповочные прессы работают по тому же принципу, что и холодно-штамповочные кривошипные прессы.

В отличие от последних у них более жесткая конст­рукция станины, усиленные направляющие и более мощ­ный привод. Стол пресса имеет клиновое устройство. Верхняя плоскость стола, как обычно, горизонтальная, а нижняя плоскость имеет уклон под углом 10 или 14° и лежит на такой же скошенной плоскости станины. Благодаря скосу стол может опускаться и подниматься, что позволяет устанавливать разные по высоте штампы и регулировать положение нижней части штампа относи­тельно верхней. Выталкиватели в столе и ползуне обес­печивают автоматическое извлечение поковки из ручьев штампа, что позволяет уменьшить штамповочные укло­ны.

На кривошипных горячештамповочных прессах мож­но выполнять штамповку в штампах с образованием об­лоя в плоскости разъема, штамповку выдавливанием, прошивкой и различные комбинированные штамповоч­ные работы. В расчете на различные условия работ горячештамповочные кривошипные прессы выпускаются усилием от 630 до 8000 Т с числом ходов ползуна в ми­нуту от 90 (для пресса усилием 630 Т) до 35 (для прес­са 8000 Т).

По сравнению со штамповкой на молотах штамповка на прессах имеет следующие преимущества: большая точность поковок, меньшие по величине штамповочные уклоны, большая производительность (в 3 раза выше по сравнению со штамповкой на молотах), возможность механизации и автоматизации подачи заготовок в штамп и удаления поковок из штампа, меньший расход энергии, большая безопасность в работе и отсутствие сильных со­трясений в момент удара.

Гидравлические горячештамповочные прессы применяют для выполнения следующих работ:

штамповки в закрытых штампах (часто с разъемной мат­рицей), штамповки прошивкой, протягивания прошитых заготовок через кольца, штамповки в штампах с образо­ванием облоя в плоскости разъема.

В основном гидравлические прессы используют для штамповки сложных крупных поковок в многоручьевых штампах. Поэтому их делают на четырех колоннах с боль­шой площадью нижней и верхней плиты и усилием от 500 до 15000 Т. Прессы усилием более 800 Т имеют подвижные столы, позволяющие передвигать поковку под верхним бойком вперед и назад. На таких прессах изготовляют поковки массой до 1000 кг и более.

Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) по конструкции аналогичны кривошипным горячештамповочным прессам, но установлены горизонтально.

Машины предназначены для горячей высадки и про­шивки поковок из прутка диаметром от 13 до 250 мм в многоручьевых штампах. В основном на них изготов­ляют детали, имеющие стержень и утолщение на конце или в середине стержня, с отверстием в торце или без отверстия (например, болты, пальцы, тяги, оси, клапа­ны), а также гайки, втулки, заготовки зубчатых колес и т. п.

По сравнению с молотами и прессами горизонтально-ковочные машины обеспечивают наиболее высокую про­изводительность. Поковки на этих машинах получаются с более точными размерами, без облоя и с незначитель­ными штамповочными уклонами.

В СССР изготовляются ГКМ с рабочим усилием в конце хода ползуна от 100 до 3000 Т.

УСТРОЙСТВО ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

Общие требования к конструкции поковок и штампов на них

Проектирование и изготовление штампов выполняется по кузнечному чертежу поковки, который разрабатывается на основании чертежа готовой детали с учетом: припус­ков на механическую обработку детали, допусков на размеры поковки, напусков, если такие необходимы, ра­диусов закруглений, и штамповочных уклонов. При кон­струировании поковки также должен быть решен вопрос о плоскостях разъема штампов.

В зависимости от группы точности изготовления штампованных поковок и шероховатости обрабатывае­мых поверхностей в обработанных деталях, припуски на обработку на сторону устанавливают по табли­цам. Наименьшие припуски назначают при штамповке на прессах, более значительные припуски назначают при штамповке на молотах и на горизонтально-ковочных машинах. Кроме того, при повышенных требованиях к шероховатости обработанных поверхностей готовой детали припуск увеличивают дополнительно на 0,3— 0,8 мм на сторону, чтобы обеспечить достаточный слой металла под шлифование.

В чертежах поковок чистовые размеры обработанной детали часто проставляют в скобках (рис. 2,а).

Допуском на размер поковки называется величина допустимого отклонения от номинального размера по­ковки, проставленного в чертеже (с учетом припуска). Согласно ГОСТ 7062—67 допуски должны распростра­няться на все размеры штампованных поковок, получен­ных в закрытых штампах, в том числе и на те размеры, которые относятся к поверхностям, не подвергающимся механической обработке. В зависимости от предъявляе­мых требований к обработанным деталям ГОСТ преду­сматривает четыре группы точности изготовления штам­пованных поковок из черных металлов.

К первой группе относятся поковки с наименьшим припуском и наименьшими допусками.

Точность поковок второй и третьей групп соответст­венно понижается.

Поковки четвертой группы обладают наивысшей точ­ностью, которая достигается применением горячей че­канки к поковкам первых трех групп.

При установлении допусков на размеры поковок при­нимают во внимание возможный износ штампа, который отражается на соблюдении данного размера.

Напуском называется оставляемый на поковке в мес­тах, трудно доступных для ковки, слой металла, выходя­щий за пределы контура готовой детали (см. рис. 2, а). К напускам прибегают при необходимости упростить форму поковки, чтобы облегчить ее изготовление. Напу­ски удаляют последующей обработкой резанием.

Рис. 2. Схема разработки чертежа поковки:

а — напуски, припуски и допуски, б, в — формы перемычек, г, д, е -радиусы закругления, ж — формы облойной канавки

Детали, имеющие сквозные отверстия, не могут быть получены при штамповке под молотом или прессом с от­верстием, прошитым насквозь. Поэтому делают только наметку отверстия, оставляя пленку (перемычку), про­шиваемую при обрезке облоя (рис. 2,6). На рис. 2, в показана форма перемычки при большом диаметре от­верстия.

Радиусы закруглений. При разработке черте­жа поковки все переходы с одной поверхности на другую выполняют по закруглениям, так как острые переходы в углах недопустимы. Номинальные радиусы закруглений выбирают по таблицам ГОСТ, в зависимости от веса и точности изготовления штампованных поковок. Для снижения брака при штамповке и повышения стойкости штампов радиусы закруглений R наружных углов берут больше радиусов внутренних закруглений г (рис. 2,г). Радиусы закруглений выбирают по ГОСТ 7505—55.

У острых кромок деталей радиус закругления г дол­жен быть равен величине припуска а, причем здесь учи­тывают фаски и радиусы закруглений на чистовом чер­теже детали (рис. 2, д). Не допускается делать радиус меньше размера припуска на сторону (рис. 2, е).

Штамповочные уклоны делают на всех поверх­ностях деталей, располагающихся параллельно движе­нию ползуна пресса или бабы молота. Это облегчает за­полнение рабочего объема ручьев штампа металлом и удаление отштампованной поковки.

В молотовых штампах применяют штамповочные уклоны от 3 до 10°. Величина уклонов зависит от типа штампа, высоты ребер и материала поковки и выбирает­ся по ГОСТ 7505—55. Для поковок из цветных сплавов применяют меньшие штамповочные уклоны, чем для стальных.

В типовых характеристиках поковок часто встречают­ся названия отдельных участков поковок: бурт, уступ. выступ, выемка.

Бурт — участок поковки увеличенного поперечного сечения, у которого длина равна или меньше 0,3 D (D — диаметр или большая сторона бурта прямоугольного се­чения).

Уступ представляет собой участок поковки с мень­шим поперечным сечением, чем смежный с ним участок.

Выступ — участок поковки с большим поперечным сечением, чем смежный с ним участок.

Выемка—участок поковки, диаметр или сторона которого меньше диаметра или стороны двух смежных с ним участков.

Разъем. Плоскость разъема штампа выбирают при конструировании поковки. Основное требование к выбору плоскости разъема—обеспечение свободного удаления поковки из полости штампа. Для сложных поковок, разъ­ем штампа которых не может быть выполнен в одной плоскости, а будет представлять собой сложную поверх­ность, состоящую из горизонтальных и наклонных пло­скостей, наклон фигуры поковки относительно горизон­тальной плоскости устанавливают с учетом самоуравно­вешивания сдвигающих усилий при штамповке.

Облойные канавки. Объем заготовки всегда больше объема готовой поковки (отштампованной дета­ли). Излишек металла компенсирует неточность при от­резке заготовки, погрешность установки штампа и смяг­чает удары при смыкании штампа. Кроме того, избыток металла способствует лучшему заполнению полости штампа: вытекая в просвет между половинками штампа, он образует заусенец, который быстро остывает и пре­пятствует дальнейшему вытеканию массы металла в про­свет. Для размещения металла в заусенец предусматри­вается облойная канавка (рис. 2, ж).

Участок канавки, прилегающий к полости ручья (мостик), имеет минимальную высоту. Расширенную часть канавки (магазин), как правило, делают в верх­ней части штампа (форма 1). Если поковка имеет такую фигуру, что ее при обрезке облоя переворачивают на 180°, то магазин делают в нижней части штампа (фор­ма 2). Когда нужно усилить торможение металла (для лучшего заполнения полости ручья), то мостик канавки изготовляют с барьером (форма 3). Если ожидается большой отход металла в облой, то делают увеличенный магазин (по форме 4). Клинообразная канавка (фор­ма 5) уменьшает отход металла в облой.

Классификация штампов для горячей штамповки

По видам оборудования и выполняемым операциям различают штампы:

для молотов — молотовые, правочные, калибровоч­ные;

для горячештамповочных прессов — штамповочные, правочные, калибровочные;

для фрикционных прессов — высадочные, штамповоч­ные, правочные, калибровочные;

для горизонтально-ковочных машин — высадочные, гибочные, просечные;

для ковочных вальцов—вальцовочные (секторы);