ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.12.2021
Просмотров: 2382
Скачиваний: 3
Найефективнішим об’ємне штампування є у великосерійному і масовому виробництвах.
Залежно від типу штампа розрізняють штампування у відкритих, закритих штампах і в штампах для витискування.
Штампування у відкритих штампах характеризуються тим, що зазор між верхньою і нижньою частинами штампа є змінним і зменшується в процесі деформування металу (рис.14, а) – д). У зазор випливає надлишок металу, що утворює облой. Останній є небажаним відходом, однак він необхідний для забезпечення повного заповнення рівчака штампа.
Штампування в закритих штампах відрізняються тим, що невеликий зазор між верхньою і нижньою частинами штампа забезпечує лише їх взаємне переміщення і в процесі деформування металу залишається постійним (рис.14, є) – к). Відсутність облою у закритих штампах зменшує витрату металу, виключає необхідність в обрізанні облою. Однак цей тип штампів застосовується для порівняно простих деталей, в основному тіл обертання, і вимагає використання точних заготовок з каліброваного прокату чи попередньо оброблених.
При штампуванні в штампах для витискування (рис.15, а), б) витрата металу на виготовлення поковок знижується (до 30%), поковки виходять точні і максимально наближаються за формою і розмірами до готових деталей, продуктивність праці при механічній обробці збільшується в 1,5...2,0 рази. Поковки мають високу якість поверхні, щільну мікроструктуру. Точність розмірів досягає 12-го квалітету. Однак вимагаються ретельна підготовка вихідних заготовок під штампування, висока точність виготовлення і налагодження штампів, використання спеціальних змащувальних сумішей. Цим способом одержують заготовки з вуглецевих і легованих сталей, алюмінієвих, мідних і титанових сплавів. Широке застосування стримується високими питомими зусиллями деформування, великими енерговитратами і низькою стійкістю штампів.
Рисунок 14 – Стадії штампування у відкритому (а – д) і закритому
(
е
– л) штампувальних
рівчаках
Рисунок 15 – Схеми штампування в штампах для прямого (а) і зворотного (б) витискування: 1 – пуансон; 2 – матриця; 3 – поковка;
4 – виштовхувач
Перспективним є застосування штампування рідкого металу і штампування витискуванням у рознімних матрицях.
Штампування рідкого металу займає проміжне положення між звичайним штампуванням і литтям під тиском. Цим способом одержують тонкостінні заготовки, різні за складністю і за масою (до 10 кг), з високою щільністю металу і підвищеними механічними властивостями: заготовки зубчастих коліс, фланці, корпусні деталі і кришки, прес-форми для переробки пластмас, барабани і т.п.
П
ри
штампуванні витискуванням у рознімних
матрицях остання має одну чи кілька
площин роз’єднання, по яких її частини
прилягають одна до одної (рис.16). Загальною
особливістю штампованих заготовок є
те, що вони складаються з двох частин:
центральної у вигляді суцільного чи
пустотілого циліндра, призми і периферійної
у виді фланців, відростків, виступів,
ребер і ін. До переваг штампування в
рознімних матрицях у порівнянні з
відкритими штампами відносяться:
відсутність облою; можливість одержання
поковок без штампувальних нахилів чи
з незначними нахилами (до 1...30); максимальне
наближення форми поковок до форми
готової деталі за рахунок формування
внутрішніх порожнин; можливість одержання
поковок з більш високою точністю розмірів
за рахунок сталого зусилля деформування.
Рисунок 16 – Схеми штампування витискуванням у рознімних матрицях:
поперечний (а), подовжній (б), змішаний (в) роз’єми
Однак штампування в рознімних матрицях вимагає складнішого і дорожчого устаткування і технологічного оснащення, декількох штампувальних переходів із проміжними нагрівами, через інтенсивніше охолодженням заготовки в штампі, підвищеного зусилля деформування.
Поковки простої форми штампують в однорівчакових штампах – з однією порожниною (рис.17, а – б). Складні поковки з різкими змінами перерізу по довжині виготовляють у багаторівчакових штампах з послідовним деформуванням заготовки в декількох рівчаках та поступовим наближенням її до остаточної форми поковки (рис.17, е – и).
Р
исунок
17 –
Схеми
гарячого об’ємного штампування і
заготівельних рівчаків
Рівчаки штампів у багаторівчакових штампах розділяють на заготівельні і штампувальні.
Заготовочні рівчаки призначені для одержання фасонної заготовки, і в них метал перерозподіляється для підготовки до остаточного штампування. У заготовочних рівчаках виконують: осаджування (звичайно на плоскій площадці штампа); протягування – подовження частини заготовки 3 (рис.17, д); підкатування – місцеве збільшення перерізу заготовки за рахунок зменшення товщини сусідніх ділянок (рис.17, е); перетискання – розширення заготовки поперек її осі; формування – для надання заготовці форми, що наближається до форми поковки в площині рознімання (рис.17, ж); згинання (рис.17, и); а також відрубування заготовок при штампуванні з прутка.
Штампувальні рівчаки бувають чорнові (попередні) і чистові (остаточні). Чорновий рівчак не має облойної канавки. Його призначення – охороняти чистовий рівчак від зношування. Форма чорнового рівчака така ж, як у чистового, але радіуси заокруглень і штампувальні нахили трохи більші. Чистовий рівчак – точне відображення деталі, але з розмірами, більшими на величину усадки при остиганні (близько 1,5%), По периметру чистового рівчака розташовується канавка для облою. Вона складається з вузького містка 1 (рис.17, а) і магазина 2. Призначення містка – утруднити вихід металу із рівчака, щоб створити в порожнині штампа високий тиск, і полегшити обрізання облою.
7.2 Обладнання для гарячого об’ємного штампування
Гаряче об’ємне штампування виконують на штампувальних молотах, пресах, горизонтально-кувальних машинах і спеціалізованих машинах вузького призначення.
Штампувальні молоти призначені для штампування поковок різноманітної форми, переважно в багаторівчакових відкритих штампах.
Основним типом штампувальних молотів є пароповітряні штампувальні молоти з масою падаючих частин 630...25000 кг. За принципом дії вони подібні до пароповітряних кувальних молотів, але мають конструктивні відмінності, обумовлені підвищеними вимогами до точності переміщення частин штампів. Станина 4 (рис. 18) і шабот 2 мають загальний фундамент 1. Стояки станини 4 установлені безпосередньо на шаботі і з’єднані з ним за допомогою болтів із пружинами. Маса шабота в 20...30 разів більша маси падаючих частин. Баба 5 із прикріпленою до неї верхньою частиною штампа переміщається по встановленим на стійках направляючим 3, що мають пристрій для регулювання зазору. Штампувальні молоти мають педально-автоматизоване керування. Якщо педаль 9 не натиснута, то баба робить зворотно-поступальне переміщення, витримуючи зазор між частинами штампа 200...300 мм. Ця холоста робота молота забезпечується шаблеподібним важелем 8, поворот якого визначається положенням баби і який керує через золотникове пристосування 7 подачею пару в силовий циліндр 6. При натисканні на педаль 9 збільшується розмах коливань баби і верхня половина штампа вдаряє по заготовці.
Застосовуються також молоти гідравлічні, фрикційні з дошкою і безшаботні пароповітряні. В останніх замість шабота встановлена нижня рухлива баба, з’єднана з верхньою бабою механічним чи гідравлічним зв’язком.
Вони призначені переважно для штампування великих поковок в однорівчакових штампах.
Штампування поковок на молоті відбувається, зазвичай за 3...5 ударів. При останньому ударі обидві частини штампа стуляються по площині роз’єднання. Середня маса поковок при масі падаючих частин 1000 кг складає 0,5...2 кг, при 10000 кг – 40...100 кг.
Штампувальні преси. Для об’ємного штампування застосовують гвинтові фрикційні, гідравлічні і кривошипні гарячештампувальні преси.
Гвинтові фрикційні преси зусиллям до 6,3 МН застосовують для штампування у відкритих і закритих штампах дрібних поковок (до 20 кг). Вони малопродуктивні і використовуються, в основному, в дрібносерійному виробництві.
Гідравлічні преси для штампування аналогічні кувальним гідравлічним пресам, але мають більш жорстку конструкцію, велику швидкість переміщення рухливої поперечини і виштовхувачі для видалення із штампа поковок. Ці преси з зусиллям до 750 МН застосовують для штампування великих поковок у відкритих і закритих штампах з однією і двома площинами рознімання.
Рисунок 18 – Пароповітряний штампувальний молот
Штампування на кривошипних гарячештамувальних пресах – найбільш прогресивний метод об’ємного штампування. Такі преси з зусиллям 6,3...100 МН використовують для одержання поковок різної форми із сортового чи періодичного прокату у відкритих і закритих штампах, у тому числі видавлюванням. На рисунку 19 подано схему кривошипного гарячештампувального преса. Від електродвигуна 1 через клинопасову передачу рух передається великому зубчастому колесу 2, що вільно обертається на колінчастому валі 4. За допомогою фрикційної дискової муфти 3 зубчасте колесо 2 може бути з’єднане з валом 4, який передає рух шатунові 5, а той передає зворотно-поступальний рух повзуну 7. Для зупинки колінчастого вала у верхньому положенні після вимикання муфти служить гальмо 6. До повзуна 7 і столу 14 преса кріпляться відповідно верхня 10 і нижня 13 плити штампа із рівчаковими вставками 11 і 12, сполучення верхньої і нижньої частин штампа забезпечується напрямними колонками 9. Коли повзун преса піднімається нагору, виштовхувачі 8 виштовхують деталі з чистового рівчака.
На кривошипних пресах деформування металу в кожному рівчаку відбувається за один хід повзуна. Велика кількість ходів у хвилину (35...90) забезпечує високу продуктивність. Сталість ходу повзуна і застосування штампів з напрямними колонками дає можливість досягти вищої точності поковок порівняно із штампуванням на молотах. Наявність виштовхувачів дозволяє зменшити штампувальні нахили. До недоліків штампування на кривошипних пресах відносяться: необхідність точного визначення маси заготовок; заготовки не повинні мати окалини; не можна застосовувати протяжний і підкатний рівчаки; вартість пресів у 3...4 рази вища, ніж молотів.
Горизонтально-кувальні машини (ГКМ) призначені для штампування висаджуванням деталей, що не вимагають штампування по всій довжині (рис.20, а), а також для прошивання (рис.20, б).
Штампування на ГКМ здійснюється в штампах із двома площинами рознімання, що складаються з трьох частин: нерухомої 6 (рис.20, в) і рухомої 7 матриць та пуансона 4. Подвійний роз’єм штампів дає можливість штампувати більшість поковок без штампувальних нахилів і облою. Заготовку (пруток) встановлюють в нерухому матрицю до упора 5. Головний повзун 3 з пуансоном 4 приводиться в рух від кривошипно-шатунного механізму. Перш ніж пуансон 4 стикнеться з торцем заготовки, рухлива матриця 7 притискає її до нерухомої матриці 6, а упор 5 відходить убік. Затискний повзун 8 з рухомою матрицею 7 переміщається від бокового повзуна 9, який, у свою чергу, приводиться в рух від кулачків 7, що сидять на головному валу 2. За продуктивністю ГКМ не поступаються кривошипним гарячештампувальним пресам, але вартість їх у 1,5 рази вища і вони менш універсальні, ніж молоти і преси. ГКМ виготовляють із зусиллям на головному повзуні 5...31,5 МН; на них можна обробляти прутки діаметром до 270 мм.
7.3 Розробка технологічного процесу об’ємного штампування
Технологічна
підготовка виробництва штампованих
поковок включає розробку креслення
заготовки, розробку технологічного
процесу її виготовлення, конструювання
і виготовлення штампа. Технологічний
процес об’ємного штампування складається
з наступних операцій:
1)
одержання
вихідних заготовок; 2)
нагрівання
заготовок; 3)
штампування
поковок; 4)
обрізання
облою; 5)
завершальна
обробка поковок.
Рисунок
19 –
Схема
кривошипного Рисунок 20 –
Штампування
гарячештампувального поковок на горизонтально-
преса кувальній машині
Конструювання заготовок. Форму і розміри штампованих заготовок (рис.21) визначають згідно з кресленням деталі з урахуванням припусків на механічну обробку, допусків на штамповку і напусків.
При конструюванні поковок, що штампують на молотах, необхідно забезпечити вільне виймання поковок із рівчака штампа. Тому площину рознімання відкритих штампів вибирають так, щоб глибина порожнини була мінімальною. Вертикальні стінки поковок повинні мати штампувальні уклони (3...7° – для зовнішніх стінок, 5...10° – для внутрішніх). Переходи від однієї площини до іншої повинні мати заокруглення. Радіуси заокруглення (1...6 мм) для внутрішніх поверхонь більші, ніж для зовнішніх. Площину рознімання закритих штампів вибирають за найбільшою торцевою поверхнею деталі. Оскільки при штампуванні на молотах рівчак у верхньому штампі заповнюється витискуванням легше, ніж у нижньому, то важкозаповнювані частини поковки (ребра, бобишки і т. п.) потрібно формувати у верхній частині штампа.
Ш
тампуванням
у відкритих штампах не можна прошити
наскрізні отвори, а виконують тільки
позначку отвору з внутрішнім
облоєм-перемичкою (рис.21,
в).
Остаточне
прошивання (видалення перемички)
виконують у спеціальних штампах.
Рисунок 21 – Креслення деталі (а) і штампованої
заготовки для неї (б, в)
Одержання вихідної заготовки. Обсяг і масу вихідної заготовки визначають згідно з кресленням з урахуванням зовнішнього і внутрішнього облою, кліщовини (для захоплення заготовки кліщами при штампуванні) і угару (2% на нагрівання в полум’яних печах і 1% на кожен підігрів). Штамповані заготовки простої форми одержують із круглого чи квадратного сортового прокату.
Ріжуть прокат на мірні заготовки найчастіше на кривошипних прес-ножицях (у холодному чи підігрітому до 450...650° стані), дисковими пилками і газовим різанням.
При штампуванні складних заготовок необхідно застосовувати фасонні профілі, за формою наближені до поковок. Їх одержують на молотах і кувальних вальцях, але найефективніше використання періодичного прокату, що дозволяє заощадити 15% металу і на 30% зменшити трудомісткість виготовлення поковок.
Перед штампуванням заготовки нагрівають до заданої температури в камерних чи методичних печах.