§ 123. Молотовые штампы

Ш тампы молотов (молотовые штампы) (см. фиг. 103, е) состоят из двух частей — верхней и нижней половин, или верхнего штампа и нижнего штампа. Кроме того, штампы могут быть подкладными и закрепленными. Нижнюю половину 1 (фиг. 162) подкладного штампа устанавливают на нижний боек 2 молота, затем в полость ее закладывают заготовку 3 и накры­вают верхней половиной 4 штампа, которую направляют имеющимися в ней отверстиями 5 по штырям 6, запрессованным в нижней по­ловине штампа. Штампуют ударами верхнего бойка 7 молота по верхней половине штампа. Штамповку, в подкладных штампах произво­дят на ковочных молотах и применяют лишь в мелкосерийном производстве, где основным методом производства поковок является сво­бодная ковка.

162. Схема подкладного молотового штампа

Штамповку как метод основного производ­ства осуществляют исключительно в закреп­ленных штампах на штамповочных молотах. При помощи ласточкиных хвостов (см. фиг. 103, е) и клиньев верхний штамп закрепляют в бабе молота, а нижний — в подштамповой плите, в свою очередь закрепленной тем же способом в шаботе молота.

Молотовые штампы, как правило, являются открытыми; в них на поковке в плоскости разъема штампов получается заусенец (облой), образующийся в результате вытекания металла в стороны за пределы фигуры, в зазор между верхним и нижним штампами, который в момент соприкосновения верхнего и нижнего штампов (фиг. 163) образует специальную полость для заусенца.

Однако в последнее время получают распространение для ряда поковок и закрытые штампы, преимуществом которых является возможность штам­повать без заусенцев (фиг. 163, г).

Заполнение полости открытого штампа возможно, если сопротивление течению металла в заусенец больше сопротивления течению в те или иные

участки полости. Таким образом, в процессе штамповки заусенец служит как бы замыкающим кольцом, препятствующим вытеканию металла в зазор. между штампами, пока не произошло заполнение формы, С этого момента в заусенчатую канавку вытесняется только излишек металла. Заусенец, после штамповки удаляют при помощи обрезных Штампов, устанавливаемых на обрезных кривошипных прессах.

Простейшие поковки можно штамповать непосредственно из исходного материала в виде пруткового проката (квадрат, круг, реже полоса).

При штамповке поковок более сложной конфигурации необходимо подго­товлять исходную заготовку в целях приближения ее формы к конфигурации готовой поковки.

Фиг. 163. Схема образования заусенца:

а — начальный момент штамповки; б — промежуточный; в — конечный; У—верхний штамп; 2 — нижний штамп; 3 — заготовка; 4 — заусенец; 5 — канавка для заусенца; г — закрытый штамп

Эти заготовительные операции можно осуществлять или свободной ковкой (в мелкосерийном производстве), или же при помощи заготовительных штампов либо заготовительных полостей, в штампах. При этом все необходимые для последовательного формоизменения заготовки полости, называемые ручьями, могут быть сделаны в одном штамповом блоке (кубике), образующем многоручьевой штамп, устанавливаемый на одном штамповочном молоте. Штамповка в многоручьевых штампах в настоящее время является наиболее распространенной.

Однако при массовом производстве выделяют отдельные переходы или группы переходов на отдельные штампы, устанавливаемые на отдельные машины. Таким образом, процесс штамповки можно осуществлять на двух и более молотах или на агрегате из нескольких различных машин, например на ковочных вальцах и молотах, на горизонтально-ковочных машинах и молотах и т. п.

Применение периодического проката в качестве исходного материала взамен пруткового проката значительно упрощает процесс штамповки, увеличивает производительность и дает экономию металла.

Во многих случаях выгодно также применять прокат специальных про­филей.

Исходный прокатанный материал разрезают на заготовки обычно, на ножницах. Эти заготовки могут быть на одну поковку (штучная заготовка), на две поковки, для последовательной штамповки их с поворотом, или на несколько поковок (штамповка от прутка). Готовую поковку отрубают от прутка на отрезном ручье штампа.

Штамповку от прутка обычно применяют при штамповке поковок дли­ной меньше 300 мм при весе менее 2,5 кг, парную заготовку — для поковок длиной до 400 мм весом до, 3 кг. Более крупные поковки штампуют из штуч­ной заготовки.

Для получения штампованной заготовки в многоручьевом штампе при­меняют следующие основные виды ручьев:

Ручьи штамповочные…………………………… Окончательный (чистовой)

Предварительный (черновой)

^{Ручьи заготовительные………………………….} Формовочный

Пережимный

Подкатной

Протяжной

Гибочный

Ручей отрезной……………………………………Нож

Окончательный ручей имеется во всяком штампе; остальные ручьи применяют в тех или иных комбинациях в зависимости от конфигурации поковки.

Окончательный ручей служит для получения готовой поковки (с заусенцем) и представляет собой точное отображение последней, но размерами, большими на величину

Фиг. 164. Пример неправильной конструкции поковки.

усадки металла при остывании (~ 1,5%). Окончательный ручей имеет, по контуру полости канавку для заусенца фиг. 163). Из сказанного следует, что проектирование полости окончательного ручья и проектирование поковки по существу представляет собой одно i то же. Но так как современные штампованные поковки, как правило, обрабатывают только по поверхностям сопряжения с другими деталями и большинство поверхностей остается необработанным, то уже при проек­тировании самой детали конструктору необходимо учитывать особенности штамповочного процесса. Ниже приводим основные правила, относящиеся с конструированию поковок, штампуемых на молотах.

1. Геометрическая форма штампуемой детали должна обеспечивать возможность выема поковки из штампа. Так, например, деталь, предста­вленная на фиг. 164, не может быть отштампована, так как осуществить разъем штампов, допускающий выемку поковки из штампа, нельзя. Та же деталь может быть отштампована, если стебель А повернуть вокруг оси а 90° (стрелка на фиг. 164) или допустить получение двутаврового сечения того стебля обработкой резанием из прямоугольного сечения в поковке пунктир с точкой).

2. Разъем для деталей, не обрабатываемых кругом, должен быть уста­новлен самим конструктором детали, так как от выбранного разъема за­висят другие элементы конструкции детали (углы наклона стенок, радиусы закруглений и др.)

При выборе поверхности разъема следует соблюдать следующие требо­вания.

а) Желательно делать разъем в такой плоскости, чтобы полости штампа имели наименьшую глубину и наибольшую ширину (облегчается заполнение фигуры) (фиг. 165, а).

Иногда разъем можно осуществить вопреки указанному требованию, если это обеспечивает экономию металла, упрощение изготовления ковочного и обрезного штампов, сокращение числа заготовительных ручьев в штампе и т. п. Так, например, рекомендуемый разъем на фиг. 165, б по­зволяет получить экономию нового и обрезного штампов, сокращение числа заготовительных ручьев в штампе и т. п. Так, например,

рекомендуемый разъем на фиг. 165, б по­зволяет получить экономию полости больше, чем в нереко­мендуемом случае. В другом примере (фиг. 165, в) разъем, давая относи­тельно более глубокую полость, обеспечивает получение заданной конструк­тором плоской необрабатываемой поверхности F, которая при выборе разъема по фиг. 165, в (правый эскиз) будет иметь штамповочные уклоны.

б) Разъем следует делать таким образом, чтобы контуры полости по поверхности разъема в верхнем и нижнем штампе были одинаковыми, что облегчает обнаружение сдвига штампов (фиг. 165, г).

в) Разъем следует делать таким образом, чтобы к его поверхности при­ мыкали вертикальные стенки, а не наклонные, что также облегчает обна­- ружение сдвига штампов (фиг. 165, д).

г) Желательно делать разъем по плоскости, а не по сложной поверх­- ности, что облегчает изготовление штампов (фиг. 165, е).

3. Боковые поверхности штампованных деталей должны иметь уклон (штамповочный' уклон) по отношению к вертикальному направлению, т. е. к направлению удара; это облегчает заполнение полости штампа и обеспе­чивает возможность выема из него поковки. Вертикальные поверхности детали могут быть получены только последующей механической обработкой поковки.

Фиг. 165. Выбор плоскости разъема.

Объемная штамповка

Штамповочные уклоны в молотовых штампах для стальных поковок колеблются в пределах от 5 до 15°, возрастая с увеличением относитель­ной глубины полости. Значения уклонов а (фиг. 163) для наружных по­верхностей (т. е. поверхностей поковки, отходящих при остывании от стенки штампа) берутся меньше, чем уклоны Р для внутренних поверхностей (т. е. поверхностей поковки, охватывающих при остывании выступы штампа).

Фиг. 166. Неблагоприятная и благоприятная конфигурация поковки

4. Все переходы с одной по­верхности на другую должны осу­ществляться по закруглениям. Острые углы недопустимы. Радиу­сы закруглений наружных углов (обтекаемых металлом заготов­ки) R (фиг. 163) берутся в 3— 4 раза больше, чем радиусы внут­ренних г углов, (заполняемых ме­таллом заготовки). Значения ра­диусов закругления внутренних углов колеблются в пределах от 1,5 до 12 мм, возрастая с увеличением относительной глубины полости.

5. Следует стремиться к возможно меньшей разнице в площадях попереч­ных сечений детали на .различных участках ее длины, избегать тонких стенок, высоких ребер, фланцев, выступов, бобышек, длинных отростков и тонких приливов, примыкающих к плоскости разъема (уменьшение трудоемкости, снижение брака и расхода металла).

Так, например, деталь (фиг. 166, а) имеет тонкий фланец большого диа­метра, затрудняющий штамповку. Изменение конструкции (фиг. 1.66, б) обеспечивает увеличение производительности по штамповке детали в 1,5 раза.

Фиг. 167. Благоприятная и неблагоприятная Фиг. 168. Упрощение штамповки с при­менением сварных конструкций поковки. деталей

6. Следует стремиться к симметричной форме деталей относительно плоскости разъема и к симметричным уклонам выступающих стенок (упро­ щение изготовления штампов, облегчение процесса штамповки, снижение брака по перекосу).

Так, конфигурация 1 (фиг. 167) является желательной: полости верхнего и нижнего штампов одинаковы; в процессе штамповки поковку можно пере­ворачивать для обдувки окалины и лучшего оформления фигуры. Конфигу­рация 2 является нежелательной.

7. Необходимо проверять в каждом отдельном случае целесообразность изготовления деталей из двух или нескольких частей с последующей свар­ кой и, наоборот, целесообразность объединения в одной поковке смеж­ных деталей, скрепляемых одна с другой сваркой или каким-нибудь другим способом.

Например, деталь 1 (фиг. 168) цельной конструкции сложна в штамповке; отход металла — 65°/₀ веса поковки. Та же деталь сварной конструкции 2 значительно проще для штамповки по частям (нет развилины, отход снижается до 40%, возможна штамповка с наметкой отверстия).

П редварительный ручей служит главным образом для снижения износа окончательного ручья. Основное формообразование при наличии предварительного ручья осуществляют в нем, в окончательном же ручье получают точные размеры поковки. Предварительный ручей приме­няют при штамповке поковок сложной конфигурации. За отдельными исключениями форму полости. предварительного ручья делают такой же, как в окончательном ручье, но радиусы закругле-

ний на переходах увеличи­вают. Канавки для за­усенца в предварительном ручье не делают.

Ф ормовочный ру­чей (фиг. 169, а) слу­жит

для придания заго­товке формы, соответству­ющей

форме поковки в плоскости разъема, если при этом

не требуется больших изменений вели­чины

Фиг. 169. Заготовительные ручьи: а — формовочный; 6 — пережимной

площадей попереч­ных сечений заготовки с

перемещением металла вдоль ее оси. В формовоч­ный

ручей заготовка чаще всего поступает без пред­

варительной обработки, реже — после обработки в протяжном ручье. Из фор­мовочного ручья заго­товку передают в штамповочный ручей (в предварительный или

сразу в окончательный при отсутствии предварительного) с поворотом на 90° во­круг ее оси.

Пережим н ой ручей (фиг. J 69, б) служит для уширения заго­товки поперек ее оси, если при этом не требуется больших изменений вели­чины площади поперечных сечений заготовки с перемещением металла вдоль ее оси, а также для придания заготовке некоторой формы в продольном сечении, облегчающей заполнение полости последу тощего ручья. В пережимной ручей заготовка чаще всего поступает непосредственно, реже — после обработки в протяжном ручье.

Из пережимного ручья заготовку передают в штамповочный ручей без поворота вокруг ее оси.

Подкаткной ручей (фиг. 170) служит для значительного увеличе­ния одних поперечных сечений заготовки за счет уменьшения других, т. е. для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке.

В подкатной ручей заготовка поступает или непосредственно, или после обработки в протяжном ручье. При обработке в подкатном ручье заготовку вращают вокруг оси после каждого удара. Из подкатного ручья заготовку передают в штамповочный ручей, иногда в гибочный или формо­вочный.

Протяжной ручей (фиг. 170) служит для уменьшения пло­щадей поперечного сечения отдельных участков заготовки при одновременном увеличении их длины. В протяжной ручей заготовка поступает, как пра­вило, до обработки в других ручьях. Из протяжного ручья в зависимости от конфигурации поковки заготовка может поступать в штамповочный ручей или в другие заготовительные ручьи.

Фиг. 170. Молотовый штамп.

Гибочный ручей (фиг. 170) служит для изгиба заготовки и при­дания ей формы, соответствующей форме поковки в плоскости разъема. В гибочный ручей заготовка может поступать как непосредственно, так и

после обработки в. других

заготовительных ручьях.

Фиг, 171. Отрезной ручей.

В следующий ручей за­готовку передают с пово­ротом на.90° вокруг ее оси. Отрезной ручей (фиг. 17!) в случае штам­повки от прутка служит для отрубки от него готовой по­ковки.

Вопрос о применений тех или иных ручьев и различ­ных их комбинаций решают при разработке технологического процесса штамповки в зависимости от конфигурации и габаритов поковки, а также в зависимости от особых требований в отношении направления волокна.

На фиг. 170 представлен штамп для изготовления детали, требующей применения при штамповке большого количества ручьев. Исходная заготовка после нагрева поступает прежде всего в протяжной ручей, где протягивают ее середину, потом заготовку обрабатывают в подкатном. Ручье для набора материала главным образом в концах, затем заготовку передают в гибочный ручей, после чего ее штампуют в предварительном и окончательном ручьях.