Штамповка на гидравлических и винтовых прессах. Специализированные процессы штамповки. (Лекции)

Штамповка на гидравлических прессахШтампуют крупные поковки, которые невозможно изготовить надругом кузнечном оборудовании из-за его недостаточной мощности.Поковки, для штамповки которых необходим большой рабочий ход, асила деформирования не имеет максимального значения в началеили в конце хода деформации (например, при глубокой прошивке) ипоковки, требующие специальных физико-химических условийгорячей деформации.Тихоходность гидравлических прессов предопределяет тяжелыеусловия работы штампового инструмента из-за болеепродолжительного контакта с поковкой.Гидравлические штамповочные прессы применяют для штамповкипоковок из легких сплавов и из стали в условиях массовогопроизводства, например, колес подвижного состава железных дорог.Штамповка на гидравлических прессахОсновные технологические операции и классификация поковокНаиболее целесообразно выполнять следующие операции:- выдавливание — обратное (прошивка в закрытой матрице);- прямое (прессование) и боковое;- вытяжку с утонением стенки (протяжку);- осадку в закрытой матрице и высадку;- гибку;- штамповку в открытых и закрытых штампах.Эти операции могут проводиться в любых сочетаниях друг с другом(комбинированная штамповка).Наиболее распространенными способами комбинированнойштамповки являются сочетания выдавливания, вытяжки с утонениемстенки и осадки в закрытых штампах.Штамповка на гидравлических прессахДля выполнения перечисленных технологических операцийприменяют открытые и закрытые штампы, а также многопуансонную(многоплунжерную) штамповку в цельных и разъемных матрицах.В качестве исходных заготовок используют прокат, слитки, поковки иотливки.Поковки, в зависимости от применяемых для их изготовленияопераций, подразделяют на группы:I — поковки типа стаканов с гладкими стенками или сложной формыс глухими или сквозными отверстиями (корпуса снарядов, гильзы,втулки, муфты, цилиндры и т.

п.);II — поковки типа дисков (невысокие чашки и втулки с фланцами,роторы турбин, диафрагмы и т. п.);III — поковки с вытянутой осью (коленчатые валы и т. п.);IV — поковки типа крестовин (втулка авиационного винта и т. п.);V — поковки типа панелей.Штамповка на гидравлических прессахГруппапоковокIIIIIIПоковкиМетодыштамповкиОбратноевыдавливание споследующейвытяжкой сутонением стенкиОсадка ивыдавливание воткрытых,закрытых исекционныхштампахГибка с высадкойв сложныхсекционных ираздвижныхштампахШтамповка на гидравлических прессахГруппапоковокПоковкиМетодыштамповкиIVКомбинированнаяштамповка вразъемныхштампахVПолучениепоковок вблочных исекционныхштампахШтамповка на гидравлических прессахСоставление чертежа поковки.При назначении припусков и допусков на поковки, необходимоучитывать их конструктивные особенности.Для старых прессов с направлением подвижной поперечины поколоннам припуски на размеры поковок должны быть увеличены на50 % по сравнению с припусками, назначаемыми по ГОСТ 7505—85на размеры поковок.Для новых прессов с направляющими для ползуна пресса,обеспечивающими высокую точность изготовления поковок, припускии допуски назначают в соответствии с ГОСТ 7505—85.Допуски на разностенность выбирают по ГОСТ 7505—85 с возможнымувеличением их на 25…50 % в зависимости от глубины полости.Штамповочные уклоны назначают в зависимости от оснащенностипресса выталкивателями, глубины полостей и толщины стенокпоковки.

Уклоны внутренних стенок равны 2…4 °, уклоны наружныхстенок — 1…2 °. Для поковок, штампуемых выдавливанием,назначают небольшие наружные уклоны (до 30 ') для облегченияудаления их из штампа с помощью выталкивателя или съемника.Штамповка на гидравлических прессахРазработка технологического процесса.При разработке технологических процессов необходиморуководствоваться следующими правилами:-формообразование полости в поковке целесообразнее проводитьраздачей металла в стороны; так, например, обратное выдавливаниепоковок типа стакана с глубокими полостями целесообразноосуществлять из заготовок с квадратным поперечным сечением сзакругленными углами;- обратное выдавливание применять для изготовления неглубокихполостей с отношением диаметра к глубине полости, меньшимединицы, а затем производить вытяжку с утонением стенки;- при выдавливании и вытяжке с утонением массу заготовкиопределять с учетом припуска на неровность краев;- необходимо проводить очистку нагретой заготовки от окалины илииспользовать методы нагрева без окисления поверхности.Штамповка на гидравлических прессахПоковки 1 группы.

Пример 1. Штамповка поковки корпуса типастаканаРис. Схемы последовательных штамповдля выдавливания и вытяжки с утонением:а — двухпозиционный штамп; б — трехпозиционный штампШтамповка на гидравлических прессахПример 2. Штамповку тонкостенного удлиненного цилиндрическогостаканаРис. Схемы вытяжки с утонением на горизонтальном прессе:а — вытяжка в кольцах; б — роликовая матрица;1 — ролики; 2 — кронштейны; 3 — корпус; 4 — пуансон; 5 — поковкаШтамповка на гидравлических прессахПоковки II группы. Пример 1. Штамповку дискаРис.

Переходыштамповки дискаРис. Схемы штамповки диска вштампе с секционным пуансоном:1 — регулировочные кольцаШтамповка на гидравлических прессахПример 2. Штамповкапоковки ступицыРис. Переходы штамповкиступицы:а — заготовка; б — высадкаконуса; в — высадкаутолщения; г — выдавливаниеотверстияРис. Схемы штампов для получения ступицы:а — штамп для первой операции штамповки ступицы: 1 — нижняя часть матрицы; 2— матрица; 3 — направляющее кольцо; 4 — дно; 5 — выталкиватель; 6 — пуансонвторой высадки; 7 — пуансон первой высадки; б — штамп для второй операцииштамповки ступицы: 1 — подставка; 2 — нижняя часть штампа; 3 — верхняя частьштампа; 4 — прошивной пуансон; 5 — матрица для пробивки; 6 — кольцо; 7 —пуансон для пробивкиШтамповка на гидравлических прессахПоковки III группы.

Пример 1. Штамповку крупных коленчатых валовосуществляют в раздвижных штампах.Рис. Схема секционной штамповки крупных коленчатых валов методом гибки свысадкой:а — укладка заготовки в штамп; б — высадка фланца: 1 — клин; 2 — ползушка;в — перемещение заготовки: 1 — нажимной пуансон; г — высадка первогоколена; д — перемещение заготовки; е—з — высадка остальных коленШтамповка на гидравлических прессахОсобенности конструкций штампов, их основные узлы, детали иматериалы.При проектировании штампов и рабочего инструмента учитываютособенности процессов деформирования на гидравлических прессахи тяжелые условия работы инструмента.Штампы гидравлических прессов подразделяют:по методу штамповки — на открытые и закрытые;по числу поверхностей разъема — одной, двумя или несколькимиповерхностями разъема;по монтажному признаку — на блочные и сборные;по назначению и конструкции — для выдавливания, вытяжки,двухручьевые, комбинированные и т.

п.Монтажными узлами сборных штампов гидравлических прессовявляются верхняя и нижняя плиты, корпус штампа, деталикрепления; направляющими — прижимные и центрирующие кольца иколонки со втулками; удаляющими — выталкиватели, съемники;деформирующими — пуансоны, матрицы, роликовые матрицы.Штамповка на гидравлических прессахВ штампах необходимо предусматривать водяное охлаждение исмазку пуансонов и матриц. Крупные детали штампов делаютпустотелыми. Для повышения их прочности приваривают ребражесткости.Штамповка на винтовых прессахВинтовые фрикционные и дугостаторные прессы изготовляют сноминальной силой (0,4…16) МН и кинетической энергией движущихсячастей (0,8…320) кДж, а гидровинтовые прессы — более 16 МН.У винтовых прессов скорость ползуна в момент удара по заготовкесоставляет (0,5…1) м/с.Благодаря этому динамические нагрузки на фундамент снижены (присравнении с паровоздушными молотами), а продолжительностьконтакта горячей заготовки со штампом уменьшена (при сравнении сгидропрессами).Использование винтовых прессов улучшает условия работы вкузнечных цехах, обеспечивает более высокую стойкость идолговечность использования рабочего инструмента, а такжевозможность штамповать поковки из труднодеформируемыхмалопластичных сталей и сплавов.Штамповка на винтовых прессахТехнико-экономические показатели винтовых прессов:- возможность штамповки поковок в открытых и закрытых штампах;- возможность штамповки точных поковок;- наличие выталкивателей для удаления поковок из полости штампа,что позволяет уменьшить штамповочные уклоны (по сравнению соштамповкой на молотах).ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ И КЛАССИФИКАЦИЯПОКОВОКВинтовые прессы наиболее широко применяют для выполнениятехнологических операций: осадки и высадки; выдавливания(прямого, обратного, бокового и радиального), гибки, правки икалибровки.Комбинации этих технологических операций позволяют штамповать воткрытых и закрытых штампах самые разнообразные по формепоковки из черных и цветных металлов и их сплавов.Поковки, изготовляемые в открытых штампахШтамповка на винтовых прессахПоковкиКруглые в планеС прямой осьюудлиненные в планеС изогнутой осьюудлиненные впланеС отростками иразвилинамиили произвольнойформыЭскизПоковки, изготовляемые высадкой и выдавливаниемв закрытых штампах с неразъемной и разъемной матрицамиШтамповка на винтовых прессахПоковкиСтержневые с фланцамиили буртамиС глухими или сквознымиполостямиС боковыми отросткамиСложной формыЭскизШтамповка на винтовых прессахПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВШТАМПОВКИВозможна штамповка поковок из жаропрочных, титановых,медных и алюминиевых сплавов, углеродистых илегированных конструкционных сталей.Наиболее распространена одноударная штамповка водноручьевых штампах.Возможна многоударная штамповка в открытых штампах, атакже штамповка в многоручьевых штампах.Штамповка на винтовых прессахШтамповка поковок в открытых штампах.Размеры заготовок и переходы для штамповки поковок в открытыхштампах следует определять по методике, разработанной длямолотов с учетом особенностей винтовых прессов.Последовательность разработки технологического процесса состоитв построении расчетной заготовки и эпюры сечений с учетоммногоштучной штамповки (если ее применяют) и определении числапереходов по соотношению размеров элементов эпюры.Если в технологическом процессе необходимы операции протяжки иподкатки, то используют ковочные вальцы, поскольку винтовыепрессы, как и КГШП, не пригодны для выполнения таких операций.Облойные канавки конструируют согласно рекомендациям,приведенным для молотов.Толщину облоя при штамповке на винтовых прессах определяют повыражениюh0 = 0,02 FпШтамповка на винтовых прессахРис.

Универсальный переналаживаемый блок штампа для штамповки взакрытых штампах (может быть использован для открытых штампов)Штамповка на винтовых прессахРис. Универсальныйпереналаживаемыйблок штампа с однимштамповочнымручьем (а) дляштамповки поковок судлиненной осью исменная вставкаштампа (б).Штамповка на винтовых прессахРис. Блок штампа сразъемными матрицами ипневматическим устройствомдля раскрытия и закрытияматриц с выталкивателямипоковокШтамповка на винтовых прессахСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ШТАМПОВКИОБРАБОТКА НА РОТАЦИОННО-ОБЖИМНЫХ И РАДИАЛЬНООБЖИМНЫХ МАШИНАХРадиальное обжатие — деформирование заготовки на относительнонебольшом участке ее длины периодически сходящимисяпульсирующими бойками.Рис.

Схема процесса радиального обжатия:а — сечение в направлении продольной оси заготовки перед обжатием;б — то же, в конце обжатия; в — поперечное сечение (цикл одногообжатия); 1 — заготовка; 2 — бойки; 3 — смещаемый объем металлаСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ШТАМПОВКИРис. Схемы действия ротационно- и радиально-обжимных машин:а — ротационно-обжимная машина; б — радиально-обжимнаямашина (шатунная);в —радиально-обжимная машина (рычажная) (е — регулируемыйэксцентриситет)СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ШТАМПОВКИРис.