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

Подождите немного. Документ загружается.

поковку с клещевиной. В первом закрытом протяжном

ручье производится протяжка центральной части заго-

товки, во втором — закрытая несимметричная подкатка,

далее предварительная штамповка в ручье с рассекате-

лем и окончательная штамповка. Так как поковка с

изогнутой линией разъема, для уравновешивания сдви-

гающих усилий в штампе изготовлен контрзамок. Штам-

повочные ручьи расположены по обе стороны от центра.

Заусенечная канавка окончательного штамповочного

ручья частично открытая в предварительный и протяж-

ной ручьи. Для размещения избыточного металла в цен-

тре развилины изготовлен магазин для внутреннего зау-

сенца, общая клещевая выемка на два штамповочных

ручья.

Ввиду того что при формировании стержня вилки в

предварительном штамповочном ручье возможно обра-

зование облоя значительных размеров, предусмотрена

полость для его размещения глубиной 1,5 мм в верхнем

и нижнем штампах. Этот штамп допускает и другую

технологию штамповки, при которой протяжка стержня

на всю длину протяжного ручья удерживает заготов-

ку за большую головку, разворот поковки на 180° и зах-

ват клещами за протянутый конец, подкатка и далее

штамповка, как и в первом варианте. В этом случае

можно добиться экономии металла на клещевине, но

снизить производительность.

Штамповка с поворотом из заготовки на две поков-

ки весьма затруднительна, так как сложно разместить

отштампованную поковку в клещевой выемке при штам-

повке второй поковки. Для держания за поковку необ-

ходимо сменить клещи.

Глава 3. ШТАМПОВКА НА КРИВОШИПНЫХ

ГОРЯЧЕШТАМПОВОЧНЫХ ПРЕССАХ

Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП)

имеют закрытую стальную станину, жесткий кривошип-

но-шатунный механизм с надежными направляющими

ползуна, верхний и нижний выталкиватели и регулиро-

вание закрытой высоты штампового пространства, изго-

товляются усилиями (630—6300 тс) 6,3—63 МН, основ-

ные их параметры приведены в ГОСТ 6809—70.

В отличие от паровоздушного штамповочного молота

ползун кривошипного горячештамповочного пресса име-

ет жесткий график скорости, фиксированные нижнее и

верхнее положения. Скорость ползуна в момент начала

деформации в 10—15 раз меньше скорости бабы молота

при приблизительно одинаковом числе рабочих ходов в

минуту. Высокая жесткость КГШП и отсутствие удар-

ных нагрузок позволяют использовать сборные штам-

пы с направляющими колонками и втулками, открыва-

ют широкие возможности для механизации и автомати-

зации процесса штамповки. Указанные конструктивные

особенности КГШП определяют ряд существенных их

преимуществ перед молотами, которые подробно рас-

смотрены в [6, 16].

3.1. Особенности штамповки на кривошипных

горячештамповочных прессах

Жесткий ход пресса значительно изменяет кинема-

тику течения металла в штампе. Заполнение ручья про-

исходит за один ход пресса, в облой поступает наиболее

нагретый металл центральной части заготовки, который

не успевает остыть и не создает достаточного подпора,

необходимого для заполнения углов штампа. В связи с

этим многие поковки, штампуемые на молоте в одном

ручье, нельзя отштамповать на прессе в том же ручье,

а приходится или вводить дополнительный переход-фа-

сонирование, или изменять положение плоскости разъ-

ема [6].

Несмотря на высокую жесткость пресса, при разра-

ботке технологического процесса штамповки и наладке

штампов необходимо учитывать упругую деформацию

его деталей, которая зависит от сопротивления дефор-

мации металла в штампе. Снижение температуры штам-

повки вследствие недогрева или переохлаждения заго-

товки в предыдущих ручьях, а также избыток металла

(больше расчетного) заготовки ведут к увеличению

упругой деформации пресса, а следовательно, к увели-

чению размеров поковки и облоя по высоте. Снижение

температуры штамповки вызывает уменьшение линей-

ной усадки поковки, поэтому отклонения по высоте мо-

гут достигать 2—3 мм [16].

Меньшая по сравнению с паровоздушным молотом

скорость деформирования, малый градиент скорости

при деформировании и наличие выталкивателей дают

возможность применять штамповку выдавливанием.

Выдавливание позволяет получать поковки с длин-

ными цилиндрическими, коническими и ступенчатыми

стержнями без заусенца вдоль периметра стержня, по-

ковки с глубокими сквозными и глухими полостями, на-

конец, при изготовлении штампа с двумя плоскостями

разъема выдавливанием можно получать поковки с

отростками с двумя и более утолщениями и минималь-

ным расходом металла на облой. Этот способ позволяет

пересмотреть ранее приведенную для молотовых поко-

вок классификацию с целью интенсификации штампов-

ки, расширить номенклатуру поковок, штампуемых на

КГШП.

Все поковки разбиты на два класса: класс А—-по-

ковки, при изготовлении которых преобладающим про-

цессом является осадка или расплющивание, и класс

Б — поковки, которые производятся в основном выдав-

ливанием. Поковки класса А, как и молотовые, разби-

ты на две группы.

Поковки класса Б разбиты на три группы: III — по-

ковки типа стержень с утолщением, IV — поковки со

сквозными и глухими полостями, V —поковки с отрост-

ками и двусторонним утолщением, штампуемые в штам-

пах с двумя плоскостями разъема. Дальнейшая раз-

бивка на подгруппы несколько отличается от классифи-

кации молотовых поковок и для поковок I группы может

быть представлена следующим образом: а) поковки,

каждая из которых может быть получена в ручье одного

штампа КГШП, не прибегая к спариванию; б) поковки,

при штамповке которых в одном штампе КГШП, с

целью упрощения формы сечения и способа штамповки,

необходимо прибегать к спариванию (штамповке «ва-

летом»); в) поковки, требующие предварительного про-

филирования исходной заготовки на других видах обо-

рудования.

В соответствии с классификацией может быть приня-

та следующая индексация поковок: класс, номер груп-

пы, номер подгруппы.

Для того чтобы при штамповке на кривошипном

горячештамповочном прессе штамп не работал в распор,

магазин заусенечной канавки изготовляется открытым,

при этом минимальный зазор между верхним и нижним

штампами равен высоте облоя Л

Форма и размеры заусенечной канавки (рис. 3.1)

выбираются в зависимости от номинального усилия

пресса по табл. 3.1. Тип

I является основным

(рис. 3.1, а), тип II (рис.

3.1, б) применяется для

уменьшения механиче-

ской обработки, когда

ручей находится на зна-

чительном расстоянии от

края штампа, III (рис.

3.1, в) —на участке, где

ожидается значительный

выход металла в облой,

IV (рис. 3.1, г) —при го-

рячей калибровке, тип V

(рис. 3.1, д) не преду-

смотрен нормалями, мо-

жет быть рекомендован

для малоотходной штам-

повки круглых в плане

поковок простой формы.

При штамповке поко-

вок сложной формы с

развилинами и отростка-

ми в труднозаполняемых

частях штампа размеры

заусенечной канавки ме-

няют с целью создания

«зоны торможения», пре-

пятствующей вытеканию

металла. Для этого еле-

У/Ж/У/У/Л\

Не менее

Рис. 3.1. Типы заусенечных кана-

вок штампов КГШП

дует или увеличить ширину мостика Ъ на 50—70% или

уменьшить его высоту Н

на 40—50%; первый способ

более простой и применяется чаще, поскольку обычно

высота облойного мостика является вполне определен-

ной величиной для выбранного КГШП.

Объем металла, идущего в облой, определяется по

Табл. 3.1. Размеры канавки для заусенца [12]

Номинальное уси-

лие пресса, тс(МН)

Размеры, мм

Номинальное уси-

лие пресса, тс(МН)

1 *

630 (6,3)

1,0—1,5 0,6—1,0

4—5

15 1—3 0,5

1000 (10,0)

1,5—2,0

1,0—1,5

4-6 6

3—8

1,0

1600 (16,0)

2,0—2,5 1,2—1 ,6 5-6

6 20

8—20

1,5

2000 (20,0)

2,5—3,0

1,4—1,8

6 6—8 20 20—30

2,0

2500 (25,0)

2,5—3,0

1,6—2,0

6—8

20 30—60 3,0

4000 (40,0)

3,5—4,0

2,0—2,5 6—8 8 25 60—80

3,5—40

6300 (63,0)

4,5—5,0

3,0—3,5 8—12 9—12 30 >80 5-6

формуле

=р(Ыг

2Н

В),

где р — периметр поковки,

мм;

Ь —

ширина мостика заусенечной канавки, мм;

—

высота мостика заусенечной канавки, мм; В — ши-

рина облоя, мм: для поковок массой до 0,5 кг 5=10 мм,

до 2 кг— 15, свыше 2 кг — 20 мм. Если поковка слож-

ной формы, величину В следует удвоить.

3.2. Разработка технологического процесса

штамповки поковок класса А.

Выбор переходов штамповки

Общие сведения. Чертеж поковки класса А состав-

ляется в соответствии с общими правилами. Построение

расчетной заготовки и ее эпюры сечений, определение

размеров исходной заготовки, а также конструирование

замков, выемки под клещевину и литниковой канавки,

составление технологической карты производится так

же, как и при штамповке на молотах.

Группа I. Для определения переходов штамповки

необходимо построить расчетную заготовку и ее эпюру

сечений. При спаривании поковок и многоштучной штам-

повке вычерчивается общая расчетная заготовка и ее

эпюра сечений для всех одновременно штампуемых по-

ковок. Спаривание поковок допускается только в тех

случаях, когда масса одной поковки не более 3 кг.

При штамповке поковок «валетом» (рис. 3.2) рас-

стояние между стержнями поковок 1\ должно быть не

менее 4Ь (четырехкратной ширины мостика заусенеч-

ной канавки) с внутренним магазином в центре шири-

ной 2Ь и высотой к—( 1,5—2)Н\, наименьшее расстояние

между поковками при спаривании Перемычка

учитывается при построении расчетной заготовки.

Поковки первой подгруппы несложной формы с не-

значительной разницей площадей поперечных сечений

отдельных участков штампуются по следующим вари-

антам: а) без предварительной подготовки в предвари-

тельном и окончательном штамповочных ручьях; б) при

значительной разнице размеров на различных участках,

Рис. 3.2. Штамповка «валетом»

при этом применяется пережимной, предварительный и

окончательный штамповочные ручьи.

Поковки первой подгруппы сложной формы с не-

значительной разницей в площадях поперечных сечений,

достигаемой спариванием поковок (штамповка «вале-

том»), рекомендуется штамповать: а) без предваритель-

ной подготовки в предварительном и окончательном

штамповочных ручьях; б) в пережимном, предваритель-

ном и окончательном штамповочных ручьях.

Поковки с большой разницей в поперечных сечени-

ях и масса которых более 3 кг подвергаются предвари-

тельному формоизменению на других кузнечных ма-

шинах (ковочных вальцах, ГКМ, электровысадочных

машинах и т. д.) и штампуются на кривошипных горя-

чештамповочных прессах в предварительном и оконча-

тельном штамповочных ручьях.

Штамповка поковок с изогнутой осью (I группа, 2-я

подгруппа) в зависимости от формы и размеров попе-

речного сечения производится таким образом: а) про-

стой формы с незначительной разницей поперечных

сечений — в гибочном и окончательном штамповочных

ручьях; б) сложной формы—в гибочном, предвари-

тельном и окончательном штамповочных ручьях; в)

гибка сложной формы со значительной разницей попе-

речных сечений требуется предварительное профилиро-

вание заготовки на других кузнечных машинах, предва-

рительная и окончательная штамповка на КГШП.

Штамповка поковок с развилинами и отростками в

зависимости от формы и размеров осуществляется по

следующим вариантам: а) при незначительной разнице

размеров поперечных сечений в заготовительно-предва-

рительном или предварительном штамповочном ручье

с рассекателем и окончательном штамповочном ручье;

б) при значительной разнице поперечных сечений требу-

ется предварительное профилирование заготовки на

других типах оборудования и штамповка в заготовитель-

но-предварительном или предварительном штамповоч-

ном ручье с рассекателем и окончательном штамповоч-

ном ручье.

Группа II. При выборе переходов штамповки следу-

ет учитывать, что наилучшее заполнение ручья проис-

ходит в том случае, когда диаметр заготовки близок к

наружному диаметру поковки; для поковок с высокими

ступицами или хвостовиками диаметр заготовки выби-

рается так, чтобы она свободно входила в полость сту-

пицы; при штамповке поковок сложной формы в загото-

вительных ручьях (площадке для осадки) предусматри-

вается образование неглубоких наметок или выступов

для лучшего центрирования в штамповочных ручьях.

В зависимости от формы и размеров поковок второй

группы рекомендуются следующие варианты штампов-

ки: а) поковки простой формы с плавными переходами

и небольшой разницей диаметров, без выступов и ребер,

с неглубокими наметками при нагреве с минимальной

окалиной или предварительной очисткой окалины штам-

пуются в одном окончательном штамповочном ручье;

б) для поковок простой формы, штамповка которых про-

изводится из заготовки диаметром значительно меньшим

диаметра поковки, применяется осадка и окончательная

штамповка; в) поковки сложной формы с высокой сту-

пицей или хвостовиком при диаметре заготовки меньше

диаметра ступицы штампуются в предварительном и

окончательном штамповочных ручьях; г) для поковок

сложной формы при значительной разнице в диаметрах

заготовки и поковки используют осадку, предваритель-

ную и окончательную штамповку; д) при штамповке

поковок весьма сложной формы с глубокими полостями

применяют осадку, фасонирование, предварительную и

окончательную штамповку.

Особенности разработки технологии штамповки по-

ковок класса А в закрытых штампах. Основным усло-

вием успешного осуществления штамповки является

максимальное приближение объема заготовки к объему

поковки. Излишек металла заготовки идет на увеличе-

ние высоты поковки и при штамповке на прессах может

привести к заклиниванию и поломке.

Для штамповки в закрытых штампах применяются

заготовки: а) обычной точности — из сортового проката,

нарезанные на пилах и пресс-ножницах; б) повышенной

точности, нарезанные из калиброванного или шлифо-

ванного проката на пилах или пресс-ножницах; наре-

занные из сортового проката на пресс-ножницах в спе-

циальном штампе, обеспечивающем высокую точность и

чистый срез; точные по массе — подготовленные на дру-

гом оборудовании.

Поковки из заготовок обычной точности производят-

ся в штампах с компенсаторами, обеспечивающими раз-

мещение избыточного металла заготовки, но усложняю-

щими конструкцию и наладку штампов. Наиболее час-

то встречаются пружинные компенсаторы.

Поковки из заготовок повышенной точности могут

штамповаться в штампах без компенсаторов, если ко-

лебание объема заготовки менее 2%, в этом случае вы-

сота поковки лежит в пределах допусков, а переполнение

штампа компенсируется упругой деформацией пресса.

Применение этого способа штамповки требует предва-

рительной тщательной проверки. Необходимо подсчи-

тать величину недоштамповки при максимальных от-

клонениях исходной заготовки.

Для этого требуется: а) определить усилие штамповки

в закрытом штампе: Р = (4,5

—

5,5) о

, где а

—

предел

прочности материала поковки при температуре штамповки;

—

площадь поковки в плане; б) по графику (рис. 3.3)

определить величину пружинения А к от усилия штамповки;

в) подсчитать величину недоштамповки при максимальных

отклонениях исходной заготовки по формулам: А к' =

У/Р

А У

= я ф

зг

+А ад/4 • (Я

зг

Я) - (я Я

)/4 • Я

зг

, где

3г

, Я

зг

—

номинальные диаметр и высота заготовки; АА,

Д Я

зг

—

максимальные положительные отклонения на ди-

аметр и высоту заготовки; г) определить суммарное пру-

жинение АН=АН+АН' и по графику (рис. 3.3) прове-

рить возможность использования для штамповки пресса

с данным номинальным усилием; д) проверить проч-

ность штампа при усилии штамповки из заготовки с

максимальными отклонениями размеров (давление в

Р,МН 15$МНМ

—

<Г

/16

(по

>м

0 12 3 АЬ,т

Рис. 3.3. График суммарной деформации

кривошипных горячештамповочных прессов

штампе увеличилось пропорционально усилию штам-

повки) .

При штамповке без компенсаторов с использовани-

ем упругой деформации пресса в цехе необходимо орга-

низовать 100%-ный контроль заготовок.

Штамповка поковок второй группы в закрытых штам-

пах осуществляется следующими способами.

Поковки несложной формы с большими ра-

диусами закруглений штампуются в два перехода: сна-

чала делается осадка, а затем — окончательная штам-

повка (рис. 3.4). При этом осадка может сочетаться с

незначительным выдавливанием, образованием ступиц

и углублений, необходимых для центрирования заготов-

ки в штамповочном ручье. Размеры назначаются так,