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

Подождите немного. Документ загружается.

прохода через них клиньев. В свою очередь концы тра-

версы входят в отверстия серег 13, удерживаемых при

помощи пружин 14 в вертикальном положении. Нижний

башмак и верхняя плита связаны между собой направля-

ющими колонками 12 и втулками 10.

При ходе ползуна пресса и нажиме на прорезь серьги

верхним или нижним скосом клиньев она отходит в сто-

рону, поворачиваясь вокруг оси, закрепленной на ниж-

Рис. 6.11. Штамп совмещенного действия с рычажным

выталкивающим устройством

нем башмаке штампа. Поскольку с нижней стороны кон-

цы траверсы имеют такие же скосы, как и клинья, то

при ходе ползуна вниз траверса, отклоняя серьгу, сво-

бодно возвращается в нижнее положение. При обратном

же ходе она задерживается серьгами и выталкивает по-

ковку. После этого верхний скос клина отводит серьгу и

освобождает траверсу, которая поднимается вместе со

всей верхней половиной штампа.

При использовании указанного штампа перемычка

после пробивки удаляется сквозь провальное окно, что

является существенным преимуществом.

Все более широкое распространение получают штам-

пы совмещенного действия для одновременной обрезки,

пробивки и правки поковок. Ниже приведена конструк-

171

ция подобного штампа с пружинным буфером (рис.6.12),

разработанная на Минском заводе шестерен.

При работе штампа с пружинным буфером (на чер-

теже не показан) поковка укладывается в выемку фикса-

тора, соответствующую ее конфигурации, что обеспечи-

вает хорошее центрирование и качественный срез. Про-

бивной пуансон и обрезная матрица соприкасаются с

горячей поковкой только в момент обрезки и пробивки,

это существенно увеличивает их стойкость.

Для удобства укладки поковки и более надежного

ее зажима перед обрезкой и пробивкой фиксатор выхо-

дит из матрицы на 20—30 мм выше уровня ее режущих

5 б 7 Ь 9 10 11

Рис. 6.12. Штамп совмещенного действия с пружинным буфером:

/—пробивной пуансон; 2, 8, 10, 22, 26—болт; 3—прижим; 4—пружина; 5—плита

верхняя; 6—упор; 7—шайба; 9—штифт; //—пластина; 12—штуцер; 13—съемник;

14—пуансон; 15—втулка; 16—колонка; 17—матрица; 18—фиксатор; 19—плита

опорная; 20—штифт; 21—выталкиватель; 23—стойка; 24—плита нижняя; 25—

втулка; 27—толкатель

172

кромок. При дальнейшем опускании пуансона происхо-

дит сжатие пружин буфера и зажим поковки, исключаю-

щий ее коробление.

Таким образом, начиная с момента соприкосновения

пуансона с поковкой, последняя оказывается все время

зажатой между пуансоном и фиксатором пружинным

буфером, сохраняя свои конфигурацию и размеры.

Поковки шестерен с наметками под отверстие в сту-

пицах обычно имеют большие напуски за счет внутрен-

них уклонов. Практика МТЗ показывает, что экономиче-

ски выгодно производить снятие уклонов на обрезных

прессах с одновременным выполнением обрезки облоя,

пробивки перемычки и правки поковки. Ниже (рис. 6.13)

приводится совмещенный штамп для осуществления этих

операций за один ход пресса.

Работает штамп следующим образом. Отштампован-

ная поковка укладывается на фиксатор-пуансон, обеспе-

чивающий хорошую фиксацию контура поковки по от-

ношению к режущим кромкам матрицы. Пуансон, входя

Рис. 6.13. Штамп совмещенного действия для одновременной об-

резки, пробивки, снятия уклонов и правки:

I -верхний башмак; 2—тарельчатая пружина; 3—кольцо; 4—опорная плита;

5—коромысло; 6—державка; 7—пробивной пуансон; 8—кольцевой выталки-

ватель; 9—обрезная матрица; 10—тяга; //—накидная гайка; 12—внутренняя

втулка; 13—наружная втулка; 14—съемник; 15—фиксатор; 16—пружина;

17— направляющий болт; 18—нижний башмак

173

в наметку поковки, пробивает перемычку и одновременно

срезает внутренние уклоны. При дальнейшем опускании

ползуна матрица обрезает облой по наружному контуру

поковки и, надавливая на него и на съемник, опускает

их вниз. После обрезки облоя в конце рабочего хода

пресса выталкиватель своей опорной поверхностью плот-

но прижимает поковку к пуансону и производит ее прав-

ку. Вмонтированная в верхнюю плиту мощная тарельча-

тая пружина предотваращает при этом заклинивание

пресса.

Когда ползун движется вверх, застрявшая в матрице

поковка поднимается вместе с ней, пробивным пуансо-

ном и выталкивателем до тех пор, пока не выберутся за-

зоры между головками тяг и накидными гайками, а так-

же между телескопическими Втулками. При выборе этих

зазоров начинается выталкивание поковки из матрицы

и снятие ее с пуансона. С завершением съема поковки

коромысло свободно опустится на матрицу, при этом

между упорными буртами внутренней и наружной вту-

лок образуется зазор, равный оставшемуся ходу ползу-

на до его верхнего крайнего положения. Данная конст-

рукция совмещенного штампа является универсальной

и широко распространенной.

В описанных конструкциях совмещенных штампов не-

возможно удаление готовых поковок на провал. Этого

недостатка лишен комбинированный штамп для совме-

щенной обрезки и пробивки конструкции Минского

СКБ-3. Штамп (рис. 6.14) содержит обрезную матрицу

4, зафиксированную прижимной обоймой 5 к нижней

плите 1, в которой в специальных пазах перемещается

разъемная опора 3, удерживаемая в раскрытом положе-

нии пружинами 2. Смыкание опоры осуществляется

клиньями 6, закрепленными на верхней плите 9, к кото-

рой крепятся пробивной пуансон 7 и пуансон-толкатель

8, подпружиненный пружинами повышенной жесткости 10.

Штампованная поковка, подлежащая обрезке и про-

бивке, укладывается в соответствующее гнездо в матри-

це и облоем ложится на ее поверхность. При ходе ползу-

на вниз пуансон-толкатель касается поковки и останав-

ливает свое движение, сжимая пружины 10, а пробивной

пуансон, продолжая опускаться, пробивает перемычку

в отверстии поковки, опирающейся на облой. Обрезка

уже частично срезанного облоя произойдет после того,

174

как основание пуансон-толкателя упрется в верхнюю

плиту.

При достаточно жестком буфере и небольших усили-

ях на обрезку скол облоя может произойти одновремен-

но с пробивкой или несколько раньше. Тогда поковка

проваливается в гнездо матрицы и ложится на разъем-

ную опору, которая к этому времени сошлась при по-

Рис. 6.14. Штамп для одновременной обрезки и пробивки с удале-

нием поковки на провал

мощи клиньев. Окончательное отделение перемычки про-

исходит на разъемной опоре. Далее, при подъеме ползу-

на клинья освобождают разъемную опору, которая рас-

ходится при помощи пружин 2, обрезанная и пробитая

поковка, снятая с пробивного пуансона пуансон-толка-

телем, проваливается в отверстие в штампе.

Организация рабочего места. Производительность го-

рячей обрезки в значительной мере зависит от располо-

жения обрезного пресса относительно ведущего штампо-

175

Рис.

6.15.

Варианты расположения обрезных прессов

в агрегатах горячей штамповки:

У—тара для заготовок; 2—нагревательная печь; 3—штампо-

вочный молот; 4— тара для поковок; 5—обрезной пресс; 6—

тара для облоя; 7—подвесной монорельс; 8—стол; 9—конвей-

ер; 10—индукционный нагреватель непрерывного действия;

11—кривошипный горячештамповочный пресс; 12—нагрева-

тель прерывистого действия

вочного оборудования и обеспечивается: 1) при обрезке

крупных поковок установкой оборудования по фронту

в линию с подачей поковок к обрезному прессу по моно-

рельсу (рис. 6.15, а); 2) при штамповке мелких и сред-

них поковок

—

установкой оборудования в линию с раз-

воротом фронта обрезного пресса к штамповочному мо-

лоту (прессу) на угол 45° при подаче поковок вручную

(рис. 6.15, б) и валетом при использовании транспорте-

ров (рис. 6.15,в); 3) при штамповке на КГШП выдачей

поковок через боковое окно в станине пресса, что опре-

деляет рабочее место прессовщика при обрезке; по от-

176

ношению к штамповочному обрезной пресс может быть

установлен фронтом на противоположную сторону (рис.

6.15, г), по фронту уступом (рис. 6.15, (?) или, что осо-

бенно удобно с точки зрения автоматизации и создания

современных поперечных планировок кузнечных цехов,

в одну линию с учетом подачи поковок на обрезку не-

посредственно в окно обрезного пресса (рис. 6.15, е).

При холодной обрезке тара с поданными поковками

устанавливается в непосредственной близости от рабоче-

го места прессовщика. Если средства механизации от-

сутствуют, под стол пресса ставят тару для обрезанных

поковок, а рядом с прессом тару для облоя. При меха-

низации участков холодной обрезки транспортер для

поковок проходит под столами прессов, а для облоя —

рядом с ним.

6.2. Термообработка поковок

Термическая обработка поковок является завершаю-

щей операцией горячей штамповки. Как правило, на тер-

мообработку поковки поступают непосредственно после

обрезки облоя.

Термообработка поковок преследует следующие це-

ли: устранение отрицательных последствий нагрева и об-

работки давлением (снятие остаточных напряжений, ис-

правление перегрева и т.д.), улучшение обрабатывае-

мости материала поковки, подготовку металла к после-

дующей термообработке, и наконец, получение требуе-

мых механических характеристик металла поковки.

В массовом производстве поковки по целям их тер-

мообработки подразделяются на поковки, подвергающие-

ся разупрочняющей термообработке (первичной), и по-

ковки, подвергающиеся упрочняющей термообработке

(окончательной).

Первичная термообработка понижает твер-

дость для последующей механической обработки и под-

готавливает структуру к окончательной термообработке.

Подобную термообработку проходят поковки, изготовля-

емые из цементируемой углеродистой и легированной

стали, а также поковки подшипниковых колец. Обычны-

ми операциями в этом случае являются отжиг, нормали-

зация с высоким отпуском или просто нормализация.

Целью окончательной термообработки,

12. Зак. 548

177

которую проходят поковки второй группы, является под-

готовка структуры, обеспечивающей требуемые прочно-

стные свойства при умеренной твердости для обеспече-

ния экономических условий механической обработки на

металлорежущих станках. Поковки этой группы под-

вергаются улучшению и изготовляются из улучшаемой

среднеуглеродистой и легированной стали.

Термообработка поковок производится в агрегатах

трех типов. К первому типу относятся агрегаты с про-

талкиванием поковок на поддонах, отличающиеся, не-

смотря на их широкое распространение, низким уровнем

механизации.

Агрегаты второго типа (с проталкиванием поковок

на подвесках) принадлежат к числу узкоспециализиро-

ванных и применяются для термообработки коленчатых

валов, балок передней оси и других крупногабаритных

деталей.

Наиболее совершенны агрегаты третьего типа (кон-

вейерные). Передача поковок от операции к операдии в

них осуществляется непрерывно и автоматически. Авто-

матизированы также загрузка и разгрузка. Эти агрега-

ты используются для нормализации, закалки с отпуском

и нормализации с высоким отпуском вместо отжига, что

практически охватывает всю номенклатуру операций

термической обработки поковок. Конвейерные агрегаты

приспособлены для обработки поковок как по размерам,

так и по маркам стали.

Совершенствование технологии термообработки поко-

вок в крупносерийном и массовом производстве осущест-

вляется за счет: внедрения безокислительных методов

нагрева; применения изотермической обработки поковок

непосредственно после штамповки за счет использования

остаточного ковочного тепла; механизации и автоматиза-

ции процессов термической обработки поковок; создания

автоматизированных комплексных агрегатов.

В случае упрочняющей технологии поковки после об-

резного пресса подаются траковым транспортером к тер-

мическому агрегату, состоящему из конвейерной камеры

охлаждения, закалочной печи, закалочного бака, печи

для отпуска и бака для охлаждения после отпуска. В ка-

меру охлаждения поковки попадают от обрезного прес-

са при 800—850 °С, где они охлаждаются до 400—450 °С.

Затем поковки попадают в термическую печь с контро-

178

лируемой атмосферой, нагреваясь до требуемой темпе-

ратуры. Незначительная окалина, образующаяся в мо-

мент передачи горячей поковки в камеру охлажде-

ния и затем в термическую печь, восстанавливается,

поскольку в печи и камере охлаждения создается

восстановительная атмосфера. После нагрева в термиче-

ской печи поковки конвейером передаются в закалочный

бак, а из него

—

в печь с контролируемой атмосферой,

где они подвергаются высокому отпуску. Такая техноло-

гия требует использования электрических или газовых

печей безокислительного нагрева.

При разупрочняющей технологии (нормализации или

отжиге) горячие поковки попадают в специальный агре-

гат, состоящий из камеры охлаждения и нормализацион-

ной или отжигательной печи. После отжига или норма-

лизации поковки передаются в камеру охлаждения с

контролируемой атмосферой.

Затем поковки очищают с целью удаления окалины

и выявления брака по вмятинам от нее и по другим по-

верхностным дефектам. Очистка обеспечивает товарный

вид поковок и подготавливает их поверхности к покры-

тию или механической обработке. Если поковки подвер-

гаются холодной правке или калибровке, то очистка их

от окалины осуществляется перед этими операциями.

Глава 7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ШТАМПОВ

В цехах горячей объемной штамповки применяется

сложная и дорогостоящая штамповая оснастка, стои-

мость которой составляет 10—30% общей стоимости по-

ковок. Снижение затрат на штампы достигается в основ-

ном за счет повышения их долговечности.

Штампы для горячей штамповки на молотах, КГШП

и ГКМ работают в крайне тяжелых условиях. Наряду

со значительными напряжениями от воздействия внеш-

них сил они испытывают весьма существенные термиче-

ские напряжения, возникающие вследствие повторных

нагревов и охлаждений.

12*

179

Выход из строя штампов обусловливается в основном

их поломкой (до 10% от числа эксплуатируемых штам-

пов), необратимой деформацией формообразующих эле-

ментов, износом и образованием разгарных трещин.

Представление о доминирующих факторах разрушения

гравюры штампа и их важнейших связях дает рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема доминирующих факторов разрушения штампов го-

рячей объемной штамповки

Однако в реальных условиях строгое разделение указан-

ных факторов сделать невозможно, так как они очень

взаимосвязаны.

Согласно данным распределения штампов по призна-

ку разрушения (табл. 7.1), стойкость молотовых штам-

пов можно увеличить главным образом путем повышения

конструктивной прочности. Для штампов ГКМ требуют-

ся технические решения, направленные на торможение

процесса образования разгарных трещин. Прессовые

штампы нуждаются в защите одновременно по всем трем

разновидностям разрушения [10].

Основные причины выхода штампов из строя в свою

очередь можно подразделить на три группы: 1) эксплуа-

180