§ 19. Разработка технологического процесса объемной штамповки

Технологическая подготовка производства штампованных по­ковок включает составление чертежа поковки, разработку техно­логического процесса, конструирование и изготовление штампа. Технологический процесс объемной штамповки состоит из следу­ющих операций: 1) получение исходных заготовок; 2) нагрев за­готовок; 3) штамповка поковок; 4) обрезка облоя; 5) отделка поковок.

1. Конструирование поковки. Форму и размеры поковки (рис. IV.24) определяют по чертежу детали с учетом припусков на механическую обработку, допусков на штамповку и напусков.

При конструировании поковок, штампуемых на молотах, не­обходимо обеспечить свободное извлечение поковки из ручья штам­па. Поэтому плоскость разъема открытых штампов выбирают так, чтобы глубина полости была минимальной. Вертикальные стенки поковки должны иметь штамповочные уклоны (3...7⁰ для наруж­ных стенок, 5...Ю⁰ — для внутренних). Переходы от одной плос­кости к другой должны иметь закругления. Радиусы закругления (обычно 1...6 мм) для внутренних поверхностей больше, чем для наружных. Плоскость разъема закрытых штампов выбирают по наибольшей торцовой поверхности детали. Поскольку при штам­повке на молотах ручей в верхнем штампе заполняется выдавлива­нием легче, чем в нижнем, то труднозаполняемые части поковки (ребра, бобышки и т. п.) следует формовать в верхней части штампа.

Штамповкой в открытых штампах нельзя прошить сквозные отверстия, а производят только наметку отверстия с внутренним облоем-перемычкой (рис. IV.24,e). Окончательную прошивку (удаление перемычки) выполняют в специальных штампах.

Рис. 1V.24. Чертежи детали (а) и локовки для нее (б, в)

2. Получение исходной заготовки. Объем и массу исходной за­готовки определяют по чертежу поковки с учетом наружного и внут­реннего облоя, клещевины (для захвата заготовки клещами при штамповке) и угара (2 % на нагрев в пламенных печах и 1 % на каждый подогрев). Поковки простой формы получают из круглого или квадратного сортового проката. Режут прокат на мерные за­готовки чаще всего на кривошипных пресс-ножницах (в холодном или подогретом до 450...650° состоянии), дисковыми пилами и га­зовой резкой.

При штамповке сложных поковок надо применять фасонные за­готовки, по форме приближенные к поковке. Их получают ковкой на молотах и ковочных вальцах, но наиболее эффективно исполь­зование периодического проката, позволяющего сэкономить 15 % металла и на 30 % уменьшить трудоемкость изготовления поковок.

Перед штамповкой заготовки нагревают до заданной температуры в камерных или методических печах.

3. Выбор оборудования и метода штамповки осуществляют в за­висимости от формы и размеров поковки, свойств материала, коли­чества деталей и других факторов.

Необходимую массу падающих частей G (кг) штамповочных паровоздушных молотов определяют в зависимости от площади проекции поковки в плане F (см²). Принимают G = 5F.

Усилие пресса или ГКМ для штамповки Р также определяют (по площади проекции поковки на плоскость разъема штампа F мм²): Р = kFo (Н), где k = 6,4...7,3 для пресса и k = 1,5...4 для ГКМ; а — предел прочности металла при температуре штамповки, МПа.

В зависимости от характера деформирования, формы главной оси, положения плоскости разъема, поперечных сечений и других факторов поковки делятся на группы. Для каждой группы реко­мендуется свой метод штамповки и выбор переходов.

Одноручьевую штамповку применяют для получения крупных поковок на молотах и прессах за один нагрев. Многоручьевую штам­повку осуществляют чаще всего на молотах также за один нагрев.

На рис. IV.25 показаны общий вид нижней половины штампа ^и схема штамповки шатуна автомобиля 9 на молоте. Исходная за­готовка 5 квадратного сечения на две поковки после нагрева протя­

гивается в ручье 4. Затем за несколько ударов (с кантовкой на 90° после каждого удара) ее подкатывают в подкатном ручье 1 и при­дают приближенную к готовой поковке форму 6. Штамповку фа­сонной заготовки, полученной в протяжном и подкатном ручьях, осуществляют последовательно в черновом 3 и чистовом 2 штампо­вочных ручьях, в которых получается поковка с облоем 7. Затем в такой же последовательности штампуют другую поковку 8. На специальном обрезном штампе, проталкивая поковку через отвер­стие матрицы, обрезают облой. Штамповка двух шатунов происхо­дит за 40 ударов молота общей длительностью 25...30 с.

На рис. IV.26 показана последовательность переходов при штамповке на прессе коленчатого вала и поворотного кулака авто­мобиля. Коленвал штампуется из круглого проката 1 в двухручье­вом штампе. В первом ручье выполняется гибка заготовки 2, а во втором — чистовая штамповка 3. Штамповка выдавливанием по­воротного кулака из цилиндрической заготовки 4 выполняется за три перехода 5, 6, 7.

4. Отделка поковок включает правку, термообработку, очистку от окалины и калибровку.

Правку производят для устранения искривления оси и иска­жения поперечных сечений поковок. Она производится в нагретом или холодном состоянии в чистовых ручьях штампов или в правоч- ных штампах.

Целью термообработки поковок (чаще всего отжига и нормали­зации) является снятие остаточных напряжений после штамповки и улучшение обрабатываемости резанием.

Очистку от окалины производят во вращающихся галтовочных барабанах, на дробеметных установках и травлением в 15... 18 %-м растворе серной кислоты, нагретом до 60 °С.

Калибровка применяется для повышения точности поковок и выполняется в холодном или нагретом состоянии. Различают плоскостную и объемную калибровки. Плоскостная калибровка (рис. IV.27,а) сопровождается свободным течением металла в гори­зонтальном направлении и обеспечивает получение точных верти­кальных размеров. Плоскостная калибровка выполняется на спе­циальных калибровочных кривошипно-коленных прессах (рис. IV. 27,6), на которых обеспечивается большое усилие на пЬлзуне 1 при малой скорости перемещения его в конце рабочего хода. Для точ-

ного регулирования зазора между верхней и нижней частями штам­па опорная призма 2 перемеща­ется с помощью клина 3. Криво­шипно-коленные прессы изготов­ляют с усилием на ползуне0,63...

7^77>vhr, ^

31,5 МН.

При объемной калибровке (рис.

IV.27,e) боковые стенки ручья за­трудняют течение металла в гори­зонтальном направлении. При этом возможно образование заусенца.

Рис. IV.27. Схемы калибровки кривошипно-коленного пресса

Горячая объемная калибровка (с подогревом до 850...900 °С) по существу является доштамповкой поковки до нужных точных разме­ров и осуществляется на кривошипных горячештамповочных прес­сах в одноручьевом штампе с последующей обрезкой облоя.