Штамповка

Категория:
Гибка и правка металла


Штамповка

Производительность штамповки в десятки раз выше производительности свободной ковки, а необходимая квалификация рабочей силы значительно ниже. Кроме того, при штамповке достигается значительно большая, чем при свободной ковке, точность размеров и чистота поверхности, так что нередко после штамповки детали не требуют механической обработки и получаются вполне готовыми. Вследствие этого расход металла на изделия при штамповке оказывается меньшим, чем при свободной ковке. Отсюда ясно, что штамповка имеет большое преимущество перед свободной ковкой. Однако штамповка применяется лишь в массовом и серийном производстве ввиду того, что затраты, связанные с изготовлением стальных форм (штампов), могут оправдаться лишь при выпуске значительного количества поковок. Штамповка бывает горячей и холодной, объемной и листовой.

Горячая объемная штамповка (ковка в штампах).

Штампы представляют собой стальные формы, в которых имеются полости, соответствующие изготовляемой поковке. Эти полости называют ручьями. Если при свободной ковке металл, теснимый бойками сверху и снизу, может свободно течь в другие стороны, то при штамповке течение металла ограничивается стенками ручья, и заготовка принимает форму последнего.

Припуск на механическую обработку для одних и тех же изделий при горячей объемной штамповке устанавливается примерно вдвое меньшим, чем при свободной ковке и колеблется в пределах от 0,4 до 5 мм. Применение точной объемной штамповки на кривошипных прессах, чеканки, калибровки позволяет еще более снизить припуски и во многих случаях полностью устранить.обработку резанием.

Методом штамповки можно изготовить весьма сложные изделия.

Горячая штамповка производится молотами и ковочными машинами.

Штамповка на молотах. Штамповка на молотах — наиболее распространенный способ горячей штамповки. Штамп состоит из двух частей: верхней и нижней. Нижняя часть крепится на наковальне, установленной на шаботе, а верхняя — на бойке молота; крепление осуществляется в виде «ласточкина хвоста». Обе части имеют полости, составляющие ручей, который соответствует форме поковки.

Рис. 1. Штамповка заготовок зубчатых лес в одноручьевом прессе

Для штамповки заготовка нагревается до температуры ковки и помещается в нижнюю полость штампа. Под действием ударов верхней части штампа металл течет и заполняет ручей. Излишек металла выдавливается из ручья в кольцевую полость и образует так называемый облой (заусенец), который способствует лучшему заполнению полости штампа, препятствуя дальнейшему течению металла в полости разъема штампа. Заусенцы обрезаются на прессе в специальном обрезном штампе в горячем или холодном состоянии.

Рис. 2. Многоручьевой штамп для штамповки шатуна

По количеству ручьев штампы разделяются на одноручьевые и многоручьевые.

Одноручьевые штампы применяются для изготовления простых изделий и для штамповки заготовок, предварительно подготовленных свободной ковкой. Эта подготовка состоит в приближении формы заготовки к форме готовой поковки.

Многоручьевые штампы имеют заготовительные, штамповочные и отрезные ручьи. В заготовительных ручьях выполняются операции вытяжки или гибки, в штамповочных — придания заготовке окончательной формы, в отрезных — отделения штамповки от прутка (катаной заготовки).

Заготовительные ручьи располагаются по краям штампа, а штамповочные — в середине.

На рис. 4 приведен многоручьевой штамп для штамповки шатуна, а также эскизы исходной заготовки, ее деформирования при выполнении последовательных переходов штамповки и готовая поковка. Заготовка поступает сначала в протяжной ручей, где протягивается, затем ее деформируют в подкатном ручье для утолщения на концах, далее передают в гибочный ручей, после чего ее штампуют сначала в предварительном, а затем в окончательном ручье.

В последние годы распространяется метод безоблойной штамповки в закрытых штампах. При этом достигается значительная экономия металла, отпадает надобность в обрезных прессах и штампах, а также в производстве операции обрезки облоя и повышаются механические свойства поковок.

Для горячей штамповки применяются кривошипные прессы, а также фрикционные и паровоздушные молоты.

Штамповка на криво шипных прессах является наиболее производительной, так как они быстроходны (число ходов от 35 до 90 в минуту). На рис. 3 приведена кинематическая схема кривошипного горячештамповочного молота. От электродвигателя клиноременной передачей движение передается промежуточному валу. Возвратно-поступательное движение ползуна (к которому крепится боек и верхняя часть штампа) осуществляется с помощью шатуна от эксцентрикового вала, соединенного с промежуточным валом зубчатой передачей. Включение рабочего хода пресса производится муфтой. Ленточный тормоз служит для ускорения остановки ползуна при выключенной муфте. Чтобы иметь возможность несколько изменять по высоте положение нижней части штампа, стол устанавливают на наклонной поверхности основной плиты. Кривошипные прессы изготовляются с усилием от 500 до 8000 т.

Из фрикционных молотов наибольшее распространение получили фрикционные молоты с доской. Подъем бойка у этих молотов осуществляется за счет трения между роликами и дубовой доской. Для нанесения удара ролики отводятся от доски после ее подъема, и она свободно падает вниз вместе с бойком, скользящим по направляющим. Для удержания падающих частей навесу имеются особые зажимы. Сила удара регулируется изменением высоты подъема. Вес падающих частей колеблется от 50 до 3000 кг-, число ударов — до 60 в минуту.

Рис. 3. Кинематическая схема кривошипного горячештамповочного молота

Паровоздушные штамповочные молоты по своему устройству сходны с паровоздушными молотами для свободной ковки. Однако здесь в целях получения более точного удара применяется двухстоечная станина, которая крепится непосредственно на шаботе. Точность удара необходима для обеспечения совпадения нижней и верхней частей штампа.

Рис. 4. Cхема фрикционного молота с доской

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах. В отличие от молотов у ковочных машин боек движется в горизонтальной плоскости, поэтому эти машины называют го: ризонтально-ковочными.

Рис. 5. Схема штамповки кольца на горизонтально-ковочной машине

Горизонтально-ковочные машины применяются для изготовления поковок, имеющих форму полых или сплошных стержней с утолщением (болтов, заклепок и пр.), а также для изготовления поковок кольцеобразной формы (втулок, гаек, колец).

Эти машины имеют высокую производительность, обеспечивают получение большей точности, чем при штамповке на молотах, и почти не дают отходов (заусенец вовсе не образуется или получаются очень тонкими).

Штамповка на горизонтально-ковочной машине обычно сводится к выполнению операции высадки нагретой прокатной заготовки.

Штамповка кольцеобразных изделий производится из заготовок, диаметр которых равен диаметру отверстия кольца. Штамп имеет два ручья. В первом ручье производится высадка для получения наружного контура кольца, во втором ручье пуансон и прошивает и выталкивает заготовку. Давление, развиваемое машинами, колеблется от 50 до 3000 т.

Холодная объемная штамповка. К операциям холодной объемной штамповки относится чеканка, местная объемная штамповка (например, холодная высадка) и общая объемная штамповка (штамповка шариков рдля подшипников, гаек, заклепок, болтов и других изделий с диаметром стержня до 25 мм).

Чеканка. Чеканка горячештампованных изделий представляет собой высокопроизводительный метод обработки металлов давлением. По этому методу штампованные заготовки калибруются путем малых деформаций металла давлением в чеканочных штампах (холодная дош-тамповка); при этом достигается высокая точность — 2—3-го классов. Благодаря этому в ряде случаев после чеканки получают готовые детали, не требующие обработки резанием, что в несколько раз уменьшает стоимость деталей.

Штампованные заготовки для чеканки должны быть изготовлены более тщательно, с наименьшими припусками, так как увеличение припуска влечет за собой увеличение усилий чеканки и уменьшение точности. Поверхности заготовки очищают от окалины с помощью пескоструйной очистки, травления и т. п.

Операцию чеканки производят на кривошипных прессах с жесткими направляющими. К чеканочным штампам также предъявляют, требование максимальной жесткости.

Листовая штамповка. Горячая листовая штампов-к.а. Эта штамповка применяется при изготовлении изделий из сталей, не обладающих достаточной пластичностью в холодном состоянии, и при штамповке толстых листов (свыше 6 мм) из низкоуглеродистой стали. Этот вид штамповки наиболее распространен при производстве котлов, аппаратов для химической промышленности, в судостроении. Штамповку производят главным образом на гидравлических листо-штамповочных прессах с усилием 200—1200 т, а мелких изделий — на фрикционных винтовых прессах.

Холодная штамповка из листа. Холодная штампе вка применяется для изготовления изделий из листов стали, алюминия и его сплавов, меди, латуни, сплавов магния и др. Простая штамповка осуществляется операциями вырезки, вытяжки и гибки; сложная штамповка представляет собой ко’мбинацию некоторых из перечисленных операций.

Вырезка применяется для изготовления из листа деталей плоской формы. Форма контура при этом может быть любой: круг, квадрат, овал и т. д.; деталь может иметь отверстие. Штамп для вырезки имеет две основные части — матрицу и пуансон.

На рис. 6 приведена схема вырезного штампа, состоящего из пуансона и матрицы. При движении вниз пуансон острыми краями рабочего контура срезает часть заготовки. При обратном движении пуансона остаток заготовки упирается в съемник и снимается с пуансона.

Вытяжка обеспечивает изготовление открытых сверху сосудов из листовой заготовки.

Заготовка диаметром D кладется в центральную выточку матрицы и вытягивается пуансоном в стакан диаметром d.

Чтобы не срезать заготовку, рабочую поверхность пуансона Делают закругленной.

Рис. 6. Схема штамповки — вырезки

Рис. 7. Вытяжка при холодной штамповке

Рис. 8. Схема кривошипного пресса

Рис. 9. Винтовой фрикционный пресс

Холодная штамповка обычно производится под прессами: эксцентриковыми, кривошипными и фрикционными.

Чтобы уничтожить наклеп и восстановить первоначальные механические . свойства металла, для некоторых изделий производится рекристаллизационный отжиг. Если штамповка выполняется в несколько переходов со значительной деформацией, то отжиг производят несколько раз. Однако в ряде случаев наклеп не ухудшает эксплуатационных качеств изделий (например, тогда, когда онц должны обладать повышенной упругостью); тогда отжиг не производится.

Кривошипные прессы для листовой штамповки развивают давление от 500 до 2000 т. Схема кривошипного пресса показана на рис. 8. При повороте кривошипа шатун приводит в движение ползун, который перемещается по направляющим и давит на заготовку.

Аналогичное устройство имеют эксцентриковые прессы, отличающиеся от кривошипных лишь тем, что на вал вместо кривошипа насаживается эксцентрик. Они применяются преимущественно для обрезки заготовок.

Винтовые фрикционные прессы изготовляют на давление от 30 до 2000 т. На рабочем валу насажены чугунные диски, расстояние между которыми несколько больше диаметра маховика, обтянутого кожей. Рабочий вал с помощью рукоятки управления может перемещаться вдоль оси так, что диски будут попеременно подключаться к маховику. При подключении диска к маховику винт будет ввинчиваться в гайку и ползун будет опускаться, производя давление на заготовку; при подключении диска винт будет вывинчиваться, а ползун — подниматься.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум