Вербицкий Е.И. Добровольский И.Г. Курсовое проектирование по горячей штамповке

Подождите немного. Документ загружается.

2. Меньший диаметр полости ик принимается из ус-

ловий лучшего ее заполнения несколько большим диа-

метра исходной заготовки, й

={ 1,02—1,05)й. При увели-

чении объем конической полости возрастает, но уве-

личивается возможность изгиба исходной заготовки.

Поэтому значения с1

, превышающие указанные пределы,

высадке

могут быть приняты только при относительно малых зна-

чениях т.

Объем конической полости глубиной /

устанавливается

из выражения У

= (зх/12) 1

{р\ + + Дг^

а ее

глу-

бина— из условия равенства объемов высаживаемой части

заготовки и конической полости пуансона с учетом увеличе-

ния объема последней (коэффициент ~ 1,06), которое необ-

ходимо во избежание переполнения ручья вследствие темпе-

ратурно-весовых колебаний размеров Заготовки.

Размеры конических пуансонов могут быть опреде-

лены по методике А. Д. Томленова (см. рис. 5.4). На

приведенной номограмме по оси абсцисс отложена вели-

чина е

)

кМ а по оси ординат

—

относительная вели-

чина осадки

а/й=(1—/

)<1

Необходимость в дальнейших наборных переходах

(конических) определяют по величине отношения полу-

ченной длины конуса к его среднему диаметру. Если по-

131

лученное значение указанного отношения больше 2,5, то

производят следующий набор в конической полости, ко-

торый рассчитывают по средним размерам полученного

предварительного конуса. В отдельных случаях число на-

борных ручьев может достигать четырех.

Формовочно-прошивные переходы. Формовку утол-

щений сплошного сечения, как правило, осуществляют

за один переход либо непосредственно от прутка при ма-

лой длине высаживаемой части заготовки, либо после

предварительного набора металла. Только при штампов-

ке поковок очень сложной формы формовку утолщений

сплошного сечения выполняют за два и большее коли-

чество переходов.

Формовка в разъемной матрице позволяет штампо-

вать без уклонов, однако получаемая при этом точность

меньше, чем при штамповке в пуансоне. Формовка в от-

крытых штампах поковок сложной формы из прутков

обычной точности сопровождается появлением облоя в

плоскости разъема, который можно удалить с помощью

обрезного ручья.

При оформлении утолщения на некотором расстоянии

от торца заготовки предусматривают соответствующую

полость в пуансоне для размещения ее конца (при малом

расстоянии от торца) или применяют подвижные матри-

цы.

Если поковка имеет несколько утолщений, то в обыч-

ных матрицах их оформляют последовательно. При этом

в каждом ручье поковка должна получить форму и раз-

меры, способствующие ее свободному размещению и на-

дежному центрированию в матрице следующего ручья.

Образование заусенца при этом не допускается, поэтому

формовка в каждом ручье, кроме окончательного, долж-

на производиться с гарантированным незаполнением по-

лости у кромки ручья, т. е. разъем следует устанавливать

у той кромки, которая заполняется металлом в самую

последнюю очередь.

Формовка обеспечивает получение окончательных

размеров и формы поковок, поэтому объем и размеры по-

лостей формовочных ручьев соответствуют размерам го-

рячей поковки. Обычно формовку успешно сочетают с

прошивкой, особенно при оформлении сравнительно не-

глубоких полостей. В этом случае одновременно может

осуществляться и значительная высадка металла.

132

Глубокую прошивку отверстий (если глубина проши-

ваемой полости значительно превышает диаметр заго-

товки) следует сочетать лишь с незначительной высад-

кой, в основном за счет раздачи металла в радиальном

направлении, предотвращая течение последнего навстре-

чу прошивному пуансону.

При глубокой прошивке рекомендуется выполнять

следующие правила (рис. 5.5): длина свободной части

заготовки должна соответствовать основным условиям,

принятым ранее для высадки (1

^3с1); глубокие полости

следует прошивать за несколько переходов, чтобы избе-

жать прогиба деформируемого прутка; глубина прошив-

ки в каждом ручье не должна превышать трех-четырех

диаметров прошивного пуансона (3—4)^

; при

прошивке плоским пуансоном с недостаточно округлен-

ными кромками его диаметр не должен превышать 0,6—

0,7 наружного диаметра прошитой поковки; отверстия

диаметром менее 20 мм обычно не прошиваются из-за не-

достаточной стойкости прошивного пуансона ввиду его

разогрева; в момент начала прошивки надо производить

центрирование пуансона в направляющей части каждого

ручья на величину пространство ручьев для

предварительной прошивки из-за несовершенств их за-

полнения следует несколько завышать против расчетно-

го; с учетом неизбежной утяжки металла с краев проши-

ваемого отверстия вместо плоского торца прошиваемой

заготовки предусматривают конусообразный, ком-

пенсирующий своей выпуклостью образующуюся утяжи-

к.

Рис. 5.5. Схема штамповки методом глубокой

прошивки на ГКМ

133

ну; при получении поковок с очень тонкими стенками

предварительно прошитую заготовку протягивают сквозь

кольцо пли применяют прямое выдавливание в одном из

ручьев штампа.

Пробивные и обрезные переходы. При штамповке по-

ковок со сквозными отверстиями осуществляют пробив-

ку донкой части предварительно прошитых заготовок,

одновременно происходит отделение поковки от прутка,

который выталкивается на рабочего.

При обратном ходе главного ползуна поковка сни-

мается с пробивного пуансона заплечиками, предусмот-

ренными для этой цели в матрице пробивного ручья, и

после раскрытия матриц скатывается в приямок, нахо-

дящийся под машиной справа.

Для нормальной пробивки поковок необходимо, что-

бы диаметр прутка был меньше диаметра полости на

величину нормального зазора при резке металла ножа-

ми (~5% от толщины перемычки). На практике часто

не удается выдерживать это соотношение, в связи с чем

прибегают к следующим приемам. При формовке из

прутка меньшего диаметра, чем размер полости, приме-

няют подъем прутка у заднего торца поковки. Если.необ-

ходимо штамповать поковку из прутка большего диамет-

ра, чем диаметр полости, применяют пережим последне-

го. Только при изготовлении поковок со сквозным отвер-

стием, диаметр которого намного меньше диаметра ис-

ходного прутка, последний переход выполняется за один

ход машины в совмещенном отрезном-пробивном ручье,

где от прутка поковку отделяют ножами матриц (без

участия главного ползуна), после чего она зажимается

между ними и подвергается пробивке.

В открытых штампах горизонтально-ковочных машин

из-за малого объема облоя не применяются специаль-

ные заусенечные канавки. Образующийся плоский зау-

сенец удаляется в обрезном ручье, конструкция которого

не отличается от обычного обрезного инструмента.

Обрезку облоя и отделение поковки от прутка произ-

водят последовательно в обрезном и пробивном ручьях

за два рабочих хода ГКМ. Поковка вместе с прутком

проталкивается обрезным пуансоном через режущие

кромки обрезных вставок. При втором ходе в последую-

щем ручье происходит пробивка отверстия. Обрезной и

пробивной пуансоны, а также обрезные и пробивные

134

вставки неподвижно крепятся соответственно в пуансоно-

держателе и блоках матриц.

Для более полного использования мощности ГКМ и

повышения производительности труда в конструкцию

обычного пробивного ручья вводятся подвижные обрез-

ные вставки с передними торцовыми стенками и выемка-

ми, обеспечивающими как снятие поковки с пробивного

2 3

Г-Э-

1 1

—Н

! 1

—"«Г

Ы (

! 1

1...

—"«Г

1—

Рис. 5.6. Схема совмещенной обрезки облоя и пробивки в

штампе ГКМ:

а—исходное положение рабочего инструмента и не отделенной от прут-

ка поковки вместе с облоем; б—положение рабочего инструмента, по-

ковки, облоя и прутка в конце рабочего хода ГКМ

пуансона, так и удаление заусенца с наружных поверх-

ностей пробивных вставок (рис. 5.6). В блоки матриц 4

неподвижно закрепляют пробивные вставки 7 и подвиж-

но обрезные вставки 5 с пружинами сжатия 6. В пуансо-

иодержателе 1 неподвижно закрепляют пробивной 3 и

толкающий 2 пуансоны.

В исходном положении не отделенная от прутка по-

ковка вместе с заусенцем фиксируется по пробивной

вставке правого блока матриц, облой свободно разме-

щается в выемках обрезных вставок. В конце рабочего

хода главного ползуна ГКМ пробивной пуансон отделяет

поковку от прутка, а обрезные вставки под воздействием

135

толкающего пуансона обеспечивают отделение облоя от

поковки. К моменту раскрытия блоков матриц поковка

снимается с пробивного пуансона, удаляется облой с на-

ружных поверхностей обрезных вставок и при раскрытии

блоков поковка и облой скатываются в тару, а пруток

перемещается на очередную операцию. Пружины сжатия

служат только для возврата подвижных обрезных вста-

вок в исходное положение. Применение подобного сов-

мещения операций в кузнечном цехе Минского завода

шестерен позволило увеличить производительность тру-

да при штамповке полых поковок на ГКМ в открытых

штампах (с пережимом или подъемом прутка) до 25%.

При пережиме прутка, если его диаметр превышает

диаметр отверстия в 1,2 раза, вводится дополнительный

переход-отделение отхода («высечки») от прутка, произ-

водимый в специальном ручье боковой матрицей.

Особенности штамповки из трубных заготовок. На го-

ризонтально-ковочных машинах выполняют одноручье-

вую и многоручьевую штамповки поковок из трубных

заготовок. Этот процесс в большинстве случаев является

единственно возможным способом получения фланцев

и утолщений на конце труб особенно большой длины.

Утолщение можно получить высадкой за счет внут-

реннего и наружного диаметра трубы как при ее утол-

щении, так и без него. Возможно также осуществление

обжима конца трубной заготовки или, наоборот, его раз-

дачи. При штамповке из труб необходимы более надеж-

ный зажим заготовки матрицами, опора внутренних по-

верхностей трубной заготовки на пуансон или на оправку

и строгое соблюдение правил высадки трубных заго-

товок.

При высадке на концах трубы (рис. 5.7, а) фланца

высотой Нф, равного 0,25—0,5 толщины исходной стенки

трубы б, можно получить фланцы диаметром /)ф= (2—

—2,5 й

При й

<0,75 с1

и <1^ + 0,75 а

вн

утолщения на

концах труб можно высаживать за две операции: первая

внутрь трубы до й

~^с1

вп

12 (рис. 5.7, б) и вторая

—

увели-

чение внутреннего диаметра до исходного и наружного

диаметра до заданного размера О

При Л

>0,75 4 Уй\ + 0,75 4н трубу выса-

живают за три операции, две из которых наборные.

136

Уменьшать внутренний диаметр и увеличивать на-

ружный можно одновременно. Однако последовательная

высадка

—

сначала внутрь, а затем снаружи (рис. 5.7, в)

— протекает в более благоприятных условиях.

При двусторонней высадке трубных заготовок следу-

ет нагревать только деформируемую часть последней.

Это необходимо для того, чтобы сохранить прочность

и устойчивость недеформируемой части заготовки, осо-

бенно, если внутри нее нельзя разместить оправку пуан-

сона или заднего упора.

Определение необходимого усилия и выбор ГКМ.

Горизонтально-ковочную машину подбирают по необхо-

димому усилию с учетом возможности размещения всех

ручьев в одном штампе.

Усилие ГКМ обычно определяется по ручьям с

наибольшей площадью осадки заготовки по формуле

КвъР,

где Р

—

площадь проекции поковки на плос-

кость, перпендикулярную к направлению движения

главного ползуна;

оь

— предел прочности штампуемого

металла при температуре штамповки; К—опытный коэф-

фициент, учитывающий форму и размеры элементов по-

ковки и определяемый для случаев 1—IV соответствую-

Рис. 5.7. Высадка трубных заготовок

137

щими графиками (рис. 5.8); для наборных переходов

К= 1.

Следует иметь в виду, что если для заполнения ручья

приходится применять открытый штамп и осуществлять

штамповку с облоем, то это приводит к повышению уси-

лия. В подобных случаях рекомендуется выбор ГКМ

ьа 5/й

[ч

П 5, им

Рис. 5.8. Схема высадки (к определению усилия ГКМ)

производить, ориентируясь на габаритные размеры поко-

вок с учетом заусенца.

Если требуемое количество ручьев не укладывается в

габаритный размер высоты штампового пространства,

для штамповки данной поковки используется большая

машина, имеющая достаточные для размещения всех

ручьев габариты штампов.

Высоту штампа ориентировочно можно определить из

следующего выражения, приближенно учитывающего раз-

меры переходов, их количество и толщину стенок между

ручьями штампа: Я = ^ °к + °>

2 ('4т У +

(к + 1),

138

где О

—

наибольший диаметр перехода соответственно в

каждом ручье; /

—

длина перехода соответственно в каж-

дом ручье; к

—

количество переходов (без обрезки, высечки.)

Сравнивая полученную величину Я с допускаемой

максимальной высотой штампа, по характеристике ГКМ

устанавливают, удовлетворяет ли выбранная машина

указанному выше условию.

5.2. Конструирование штампов ГКМ

Конструирование наборных, формовочных и формо-

вочно-прошивных ручьев. Рабочая часть основных ручь-

ев: наборного, формовочного и прошивного,— соответст-

вующая по форме конфигурации переходов штамповки,

может быть расположена целиком в пуансоне, в матрице

или одновременно в пуансоне и матрицах. В последнем

случае соосность полостей ручья обеспечивается направ-

лением пуансона матрицами, для чего в них растачива-

ются участки, направляющие пуансон. Зажимная часть

указанных ручьев предназначается для удержания заго-

товки.

При штамповке в закрытом ручье диаметр такого

направляющего участка обусловливается размером фор-

муемой заготовки, в открытом ручье

—

размером облоя.

При этом, а также в случае набора металла в пуансоне,

на направляющих участках матриц выполняют канавку

для сброса окалины. В наборных пуансонах с глубокими

полостями у самого дна последних засверливаются от-

верстия для выхода воздуха.

Длину направляющих участков в матрицах устанав-

ливают из расчета обеспечения 5—8 мм захода в них со-

ответствующих пуансонов на момент соприкосновения с

деформируемой заготовкой пуансона, имеющего наи-

большую величину рабочего хода. Зазоры между пуан-

соном и матрицей при этом выдерживают из расчета

обеспечения 0,15—0,3 мм на сторону при оформлении

поковки одновременно в пуансоне и матрице; 0,3—0,6 мм

на сторону при формовке только в матрице без образо-

вания облоя; 0,6—0,12 мм на сторону при формовке пол-

ностью в матрице или в пуансоне с образованием облоя.

Наибольшая величина приведенных зазоров соответст-

вует большему усилию ГКМ.

На практике часто формовку сочетают с прошивкой.

139

При этом прошивные пуансоны выполняют с углом за-

острения 60, 90 или 120°, скругленным радиусом, равным

0,2—0,3 диаметра пуансона. По длине противников пре-

дусматриваются штамповочные уклоны 30'—2°, причем

большая величина принимается для глубоких отверстий

при малой толщине стенки поковки.

Профиль зажимной части вышеприведенных ручьев

должен обеспечивать надежное сжатие прутка при смы-

кании матриц без образования заусенца между ними.

Часто используются гладкие зажимные ручьи при доста-

точной длине зажима и рифленые, обеспечивающие луч-

шее удержание прутка. Профиль и тех и других имеет

овальное сечение. Большая ось овала расположена в

плоскости разъема матриц. Длину малой оси выбирают

исходя из условия надежного зажима прутка.

При наличии в штампе нескольких зажимных ручьев

целесообразно рифления в них располагать в шахматном

порядке. Применение рифленой полости ручья позволяет

сократить размер зажимной части (величину концевого

отхода) на 20—25,% по сравнению с длиной гладкой по-

лости, принимаемой обычно по следующему соотноше-

нию:

2й

мм. В случае пережима прутка под про-

бивку при гладкой поверхности зажимной части и ис-

пользовании рифленой поверхности (без пережима)

длина зажимной части /=1,5с(+60 мм, при применении

рифленой поверхности одновременно с пережимом

1,2^+55 мм.

Длину зажимной части ручья можно уменьшить, при-

меняя задние упоры различной конструкции: упор в пра-

вую матрицу; обе матрицы; в планку, привернутую к

правой матрице; сбоку; реечный; упор в клещи.

Наименьшая длина зажимной части ручья (Кс1)

обеспечивается при использовании упора в клещи, когда

точеные клещевые губки точных размеров зажимаются

вместе с заготовкой между матрицами в специальных

гнездах.

Пробивные и обрезные ручьи. Рабочие части этих

ручьев выполняются в сменных вставках, крепящихся в

блоках матриц. На практике часто перед отделением по-

ковки от прутка применяется пережим последнего. Пе-

режимную часть ручьев, как наиболее изнашиваемую,

также выполняют в сменных вставках [6, 12].

При большой разнице диаметров исходной заготовки

140