Штамповка на горячештамповочном автомате

Горячештамповочные автоматы применяют для массового производства симметричных поковок типа шестерен, подшипниковых колец, гаек и т. п. Обычно горячештамповочные автоматы ставят в технологическую поточную линию. Работу всех ответственных узлов автомата контролируют специальные автоматические устройства. Штамповку производят от прутка. Машины имеют встроенное индукционное нагревательное устройство, пластинчатые конвейеры для поковок и отходов, поперечное транспортирующее устройство для передачи из ручья в ручей. Такие автоматы могут заменить 3 — 6 ГКМ или КГШП, кроме того, отпадает необходимость в прессах для обрезки заусенца.

Порядок операций на автомате принят следующий: отрезка, осадка, обратное выдавливание и просечка. Припуски на механическую обработку составляют 0,50…0,75 мм на сторону, допуски поковок для разных параметров — ±(0,2… 0,6) мм на диаметр. Ориентировочная производительность автоматов при двухсменной работе составляет 30 000 — 36 000 поковок вдень.

Штамповка на импакторе

Импактором называют молот, у которого две бабы одинаковой массы с равными скоростями двигаются в горизонтальном направлении навстречу друг другу (рис. 12.17). Бабы (ползуны) 3 приводит в движение в направляющих 9 сжатый воздух / давлением 0,7 МПа. Связь между бабами — электронная, в которой специальная система слежения обеспечивает равные скорости движения бабы. Энергия удара у различных импакторов составляет 4…55 кДж, число ударов — 180 — 90 в минуту, наибольшая масса поковок — 0,05… 15 кг.

Рис. 12.17. Схема работы импактора:

а — рабочий ход; б — обратный ход; I — сжатый воздух под высоким давлением; 2 — поршни; 3 — ползуны; 4 — штамповочные ручьи; 5 — специальные клещи; 6 — заготовка; 7 — клапан для выпуска воздуха; 8 — воздух под низким давлением; 9 — направляющие Импактор применяют в полностью автоматизированной линии. Нарезанные заготовки загружают в бункер, затем они поступают в магазин, и далее — в печь. Нагретые заготовки б специальными клещами 5, работающими от механизма с программным управлением, подаются в штамповочные ручьи 4. Движение клещей 5 программируют с возможностью поворота на 90° по ходу часовой стрелки или в обратную сторону. Число ударов ползунов 3 на каждой позиции также программируют от одного до десяти с различной энергией каждого удара за счет управления значением высокого давления 1 на поршни 2. Обратный ход происходит под действием низкого давления 8_У а отработавшую порцию воздуха высокого давления выпускает клапан 7. Машина снабжена специальным фотоэлектрическим пирометром, который контролирует температуру заготовки, и при недостаточном нагреве заготовки сбрасываются с конвейера и в рабочую зону не поступают. Отштампованная поковка падает на отборочный конвейер.

Импактор наименьшего типоразмера предназначен для штамповки заготовок массой до 0,65 кг, диаметром до 25 мм и длиной до 300 мм при 180 ударах в минуту. Машина наибольшего типоразмера позволяет штамповать заготовки массой до 15 кг, диаметром до 82 мм и длиной до 710 мм при 90 ударах в минуту. Производственный цикл составляет 5… 15 с. Производительность импактора в 1,6 —2,3 раза выше, чем у паровоздушного молота с такой же энергией удара.

Производство шлицевых соединений составляет большой удельный вес в машиностроении. Их широко применяют в коробках скоростей металлои деревообрабатывающих станков, автомобилей, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин. От работоспособности этих соединений зависит долговечность других деталей, в частности зубчатых колес.

В технологическом процессе изготовления шлицевых валов операции образования шлицов наиболее сложные и трудоемкие. Так, при получении шлицов фрезерованием червячными шлицевыми фрезами на шлицефрезерных и зубофрезерных станках на операцию шлицеобразования приходится до 60% общих затрат времени, затраченного на изготовление вала.

Недостаточная производительность и малый коэффициент использования материала при образовании шлицов резанием, что особенно важно для массового производства, вызвали необходимость изыскания и разработки новых, более производительных и ресурсосберегающих способов получения заготовок пластическим деформированием.

По кинематике пластическое формообразование прямобочных, эвольвентных и остроугольных шлицов может быть получено методами копирования и огибания.

Метод копирования применяют для получения заготовок деталей со шлицами большой глубины прямобочного профиля при сравнительно небольшом числе впадин. Этот метод реализуют при продольной накатке многороликовыми головками, редуцированием через зубчатую матрицу и ударным радиальным формообразованием. При редуцировании в жестких матрицах вал проталкивается пуансоном через направляющую втулку и жесткую матрицу, после редуцирования заготовку удаляет из матрицы выталкиватель, причем площадь сечения заготовки уменьшается при одновременном увеличении длины. Номинальный диаметр заготовки выбирают равным наружному диаметру шлицов вала.

Метод огибания осуществляют с помощью поперечной накатки плашками. В основном он используется для получения заготовок многозубых шлицевых валов с эвольвентным или треугольным профилем, в которых протяженность шлицевых участков невелика. Наиболее перспективным методом получения шлицов на валах без снятия стружки (по производительности, универсальности, охвату выпускаемой номенклатуры валов и т. д.) является продольное накатывание многороликовой головкой без нагрева заготовки.

Сущность метода состоит в следующем: накатные ролики, свободно вращающиеся на осях, расположены звездообразно в корпусе накатной головки; число накатных роликов равно числу накатываемых шлицевых впадин. На рис. 12.18, а представлена схема процесса, на рис. 12.18, б — накатной ролик. Заготовку 1 зажимной центр 4 прижимает к опоре 7 и проталкивает сквозь накатную головку. За счет трения накатные ролики 2 вращаются вокруг осей J, закрепленных в колодках б, которые устанавливают в корпусе 5 накатной головки.

Размеры заготовки для накатки устанавливают с учетом ее удлинения в процессе формообразования шлицов, а также с учетом припусков на последующую обработку. Для получения шлицов с постоянным диаметром по длине вала заготовке перед накатыванием придают фасонную форму (рис. 12.19), а именно утолщение на конце, так как в этой области металл интенсивно пластически течет вдоль оси из-за отсутствия подпора со стороны свободного конца.

Метод имеет три разновидности: однопроходное накатывание, многопроходное накатывание и накатывание с делением. Однопроходное накатывание позволяет получить за один проход треугольные, эвольвентные и прямоблочные шлицы, параллельные оси вала, при этом глубина профиля может достигать 6 мм.

При многопроходном накатывании (с периодическим перемещением накатных роликов к центру заготовки) возможна обработка шлицов высотой до 10 мм. Число накатных роликов конструктивно ограничено возможностью их размещения в шлиценакатной головке, поэтому одновременно обрабатывают до 16 шлицов. При обработке валов с большим числом шлицов применяют накатывание с

Рис. 12.18. Продольное накатывание шлицов многороликовой головкой:

а — схема процесса; 6 — накатной ролик; / — заготовка; 2 — накатной ролик; 3 — ось накатного ролика; 4 — зажимной центр; 5 — корпус накатной головки;

6 — колодка; 7 — опора.

Рис. 12.19. Форма заходного участка заготовки под накатывание шлицов: d_H — наружный диаметр прутка; </" — наружный диаметр поверхности зубьев; d_Hlt — внутренний диаметр шлицевой поверхности; /₃ — длина заходной части; /)_р — диаметр накатного ролика; х_г — радиальный припуск на сторону.

делением, т. е. с периодическим поворотом заготовки после накатывания двух или трех противоположных впадин. Такой метод накатки дает меньшую точность и снижает производительность.

Поэтому в массовом и крупносерийном производстве применяют преимущественно однопроходное накатывание всех шлицевых впадин на полную глубину. Накатные головки монтируют либо на серийно выпускаемых гидравлических прессах, либо (в массовом производстве) на специальных шлиценакатных прессах. В настоящее время таким способом получают заготовки более чем у 20% всех шлицевых валов на машиностроительных предприятиях.

По сравнению с обработкой резанием шлицевых поверхностей гладких участков заготовок валов метод пластического формообразования шлицов без нагрева имеет ряд преимуществ, в числе которых:

• • высокая скорость образования профилированной поверхности, обеспечивающая сокращение цикла обработки;
• • более высокое качество шлицов: процесс деформации сопровождается интенсивным упрочнением поверхностных, а в некоторых случаях и глубинных слоев детали, повышением прочности твердости и износостойкости поверхности; предел прочности на растяжение поверхностных слоев увеличивается почти на 80%, а глубинных слоев — до 40%;
• • улучшение структуры металла — зерна и волокна структуры не перерезываются, а вытягиваются по контуру профиля шлицов, что также повышает прочность и уменьшает вероятность появления трещин;
• • экономичность метода — увеличивается коэффициент использования металла, отсутствуют расходы на удаление и хранение стружки, уменьшаются расходы на режущий инструмент.

Рис. 12.20. Конструктивные схемы шлиценакатных головок:

а — без размерной регулировки; б — с регулировкой размеров профиля; в — с регулировкой размеров и с изменением расположения шлицов В зависимости от вида регулировочных перемещений инструмента (накатных роликов) шлиценакатные головки могут быть трех видов: простые роликовые фильеры, конструкция которых не предусматривает размерной регулировки (рис. 12.20, а) накатные головки с регулировкой размеров обрабатываемого профиля радиальными перемещениями роликов относительно оси изделия (рис. 12.20, б) накатные головки с регулировкой размеров и расположения шлицов — инструмент в этих головках может смещаться как в радиальном, так и в тангенциальном направлениях (рис. 12.20, в).

Для снижения усилия проталкивания заготовки через матрицу применяют технологическую смазку. Лучшие результаты получены со смазкой в виде фосфатного покрытия с последующим омыливанием. Обработка валов больших размеров эффективна при смазке дисульфидом молибдена, наносимого в виде порошка на промытую бензином поверхность заготовки. Наиболее дешевым смазочным материалом является касторовое масло, но его смазочная способность ниже, чем при фосфатировании, и поэтому его рекомендуют использовать при редуцировании с небольшой степенью обжатия.