Особенности технологического процесса штамповки на горизонтально-ковочных машинах

Переходы штамповки на ГКМ существенно отличаются от применяемых на прессах и молотах. Наиболее употребительными являются четыре перехода: набор, формовка, прошивка и просечка.

Набор — это заготовительный переход, заключающийся в высадке (утолщении конца заготовки за счет уменьшения его длины) такого объема металла, который обеспечит полностью заполнение полости штамповочного ручья. Набор может производиться по четырем схемам (рис. 11.2): в цилиндрической матрице (рис. 11.2, а), в пуансоне с цилиндрической полостью с небольшим уклоном (рис. 11.2, б), в пуансоне с конической полостью (рис. 11.2, в) и комбинированный набор в матрице и пуансоне (рис. 11.2, г). Общее правило для наборных переходов состоит в том, что длина высаживаемой части прутка не должна превышать 2,5 его диаметра. Если объем высаживаемой головки требует большей длины, то набор производят за несколько переходов. За величину расчетного диаметра для выбора длины высаживаемой части.

Рис. 11.2. Схемы наборных переходов:

а — в цилиндрической матрице; б — в пуансоне с цилиндрической полостью с небольшим уклоном; в — в пуансоне с конической полостью; г — комбинированный набор в матрице и пуансоне во втором и последующих наборных переходах принимают диаметр высаженной части, полученной в предыдущем переходе (при цилиндрической головке) или средний диаметр усеченного конуса (если в предыдущем переходе получена коническая головка). При высадке в пуансоне с конической полостью ручья удается набирать большие объемы головки.

Формовка — это штамповочный переход, в котором получают окончательную форму и размеры штампуемой на ГКМ поковки. Формовку производят или непосредственно из прутка (при малых объемах головки), или после предварительного набора. При проектировании формовочного перехода важно правильно выбрать разъем между пуансоном и матрицей. Общее правило заключается в том, что разъем должен находиться в том месте фигуры поковки, которая заполняется металлом в последнюю очередь. Кроме этого, возможны три варианта расположения разъема, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки, и поэтому выбирать наиболее подходящий разъем нужно только исходя из конкретных условий штамповки.

При формовке в разъемной матрице (рис. 11.3, а), когда все утолщение располагается только в матрице, не назначают штамповочные уклоны, что экономит металл за счет исключения напуска, но при этом возможен сдвиг половин фигуры за счет сдвига полуматриц.

Формовка в пуансоне (рис. 11.3, б) исключает сдвиг половин фигуры поковки, однако требует наличия штамповочных уклонов, обеспечивающих удаление поковки из полости пуансона. Кроме того, не допускается образование какого-либо заусенца в плоскости разъема, так как в обрезной матрице поковку будет невозможно центрировать.

Наконец, возможна комбинированная формовка, когда утолщение располагается частично в матрице, частично — в пуансоне (рис. 11.3, в). При этом часть утолщения, находящаяся в матрице, служит в дальнейшем базой для центрирования поковки в обрезной матрице.

Рис. 11.3. Схемы формовочных переходов:

а — формовка в разъемной матрице; 6 — формовка в пуансоне; в — комбинированная формовка.

Прошивка — это штамповочная операция, с помощью которой получают несквозные (глухие) отверстия и полости в поковках. Обычно прошивку неглубоких отверстий сочетают с формовкой утолщения окончательной конфигурации (рис. 11.4). Прошивку глубоких отверстий, как правило, производят за счет равномерной раздачи материала в стороны с небольшой высадкой. Для этого соотношение диаметров пуансона и утолщения D должно находиться в пределах 0,6…0,7. Если же это условие не соблюдается, усилие прошивки резко возрастает и стойкость прошивных пуансонов снижается.

Наилучшие условия для прошивки будут в том случае, если площади поперечных сечений заготовки перед прошивкой будут несколько меньше площадей соответствующих кольцевых сечений прошитой поковки. Это требование нужно иметь в виду при проектировании наборных или формовочных переходов.

Отношение свободной (не зажатой в полуматрицах) длины прошиваемой поковки /" к диаметру прутка d не должно превышать 2…2,5. Поэтому для глубоких отверстий и полостей применяют несколько прошивных переходов.

Прошивные пуансоны имеют углы заострения 60; 90 или 120°, радиусы закругления на конце и в местах переходов от конуса к цилиндру выбирают в пределах (0,2…0,3)d_n. Стебель пуансона должен иметь уклон для обеспечения выхода его из поковки от 0°30' до 2°, в зависимости от глубины прошиваемого отверстия и толщины стенок прошитой поковки. Чем глубже отверстие и чем тоньше его стенки, тем быстрее поковки остывают и тем больший уклон прошивного пуансона необходимо выбирать.

Рис. 11.4. Схема комбинированной прошивки и высадки:

d — диаметр прутка; D — диаметр высаженной части; </" — диаметр прошитого отверстия; /" — длина свободной части прутка Рис. 11.5. Схема просечки отверстий на горизонтально-ковочной машине

Рис. 11.6. Отрезка заготовок от прутка:

/, 5 — полуматрицы; 2, 4 — ножи; 3 — пруток; 6 — готовая поковка.

Просечка — окончательный переход при штамповке на ГКМ поковок типа колец, он обеспечивает получение сквозного отверстия в поковке и одновременное отделение ее от прутка (рис. 11.5). При просечке предварительно прошитые поковки укладывают в матрицу с острыми кромками, и пуансон, также имеющий острые кромки, просекает сквозное отверстие и выталкивает пруток в сторону рабочего-штамповщика. При обратном ходе пуансона поковка сдергивается с него специальными заплечиками, предусмотренными в матрице, и после раскрытия полуматриц поковка падает в приемник, расположенный под ГКМ.

Отрезка поковок производится следующим образом. При штамповке от прутка поковок, не имеющих прошитых полостей или поковок с несквозными полостями (рис. 11.6), отрезку готовой поковки 6 от прутка 3 производят специальными ножами 2 и 4, установленными в полуматрицах / и 5без участия главного ползуна, т. е. только за счет бокового ползуна.

Контрольные вопросы

• 1. Какую роль на ГКМ выполняют главный и боковой ползуны?
• 2. Нужно ли для штамповки на ГКМ производить предварительную резку прутка на заготовки?
• 3. За счет чего при просечке дна на ГКМ в кольцевых заготовках исключаются потери металла?
• 4. Какой ползун — главный или боковой — осуществляет отрезку готовых поковок от прутка?
• 5. Какой вид прутков необходимо использовать при штамповке на ГКМ?
• 6. Какие нагревательные устройства используют при штамповке на ГКМ?
• 7. Каковы достоинства и недостатки реализации перехода «набор» в пуансоне?
• 8. Каковы достоинства и недостатки реализации перехода «набор» в матрице?