§ 126. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

Штампы горизонтально-ковочных машин, в противоположность рас­смотренным ранее молотовым, состоят не из двух частей, а из трех: непо­движной матрицы, подвижной матрицы и пуансона, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом подвижные части дви­жутся в горизонтальной плоскости, а не в вертикальной, как у молотов и кривошипных штамповочных прессов.

Схема процесса штамповки на горизонтально-ковочной машине предста­влена на фиг. 177: Пруток / с нагретым участком на конце его закладывают в неподвижную (правую) матрицу 2, закрепленную в неподвижной щеке 3 машины. Положение конца прутка определяется упором 4. Машину пускают в ход, и начинается движение подвижной щеки 5 (левой) с подвижной ма­трицей 6 и ползуна машины с пуансоном 7 (фиг. 177, а).

Ранее чем пуансон 7 соприкоснется с выступающим торцом прутка /, подвижная матрица 6 прижмет пруток к неподвижной матрице 2, а упор 4 автоматически отойдет в сторону. Пруток будет прочно удержан в зажим­ной части матриц (фиг. 177, б).

При дальнейшем движении ползуна пуансон 7 будет производить высадку участка прутка, выступающего за пределы зажимной части матриц, пока ползун не дойдет до крайнего переднего положения. Металл при этом запол­нит формующую полость в матрицах, расположенную впереди зажимной части (фиг. 177, в). Формующая полость может находиться не только в матрицах, но и совместно в матрице и в пуансоне (фиг. 178, а), а также только в одном пуансоне (фиг. 178, б). Затем ползун двигается в обратном

н аправлении, пуансон выходит из полости матриц, матрицы разжимаются и высаженную заготовку вынимают или она выпадает из матриц. После этого пуансон и матрицы принимают исходное положение (фиг. 177, г). Штамповку на горизонтально-ковочной машине можно выполнять за несколько переходов в отдельных ручьях, оси которых расположены горизонтально одна над другой. Каждый переход осущест­вляется за один рабочий ход машины.

Фиг. 177. Схема процесса штамповки на горизонтально-ковочной машине.

Кинематическая схема современной горизонтально-ковочной машины дана на фиг. 179, а. Главный ползун /, несущий пуансон, приводится в дви­жение от кривошипного вала 2 при помощи шатуна 3. Движение подвижной щеки 4 осуществляется от бокового ползуна 5 системой рычагов 6. Боковой ползун в свою очередь движется кулачками 7, сидящими на конце кривошипного вала машины. На фиг, 179, б показан наружный вид ма­шины. Горизонтально-ковочные машины строят с уси­лием по ползуну до 3000 т.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах отличается:

высокой производительностью (до 400—900 по­ковок в час);

возможностью изготовлять поковки такой кон­фигурации, которая невыполнима без напусков при штамповке на молотах, потому что штамп горизонталь­но-ковочной машины состоит из трех частей;

малыми отходами металла в связи с малой величиной заусенца, а часто полным его отсут­ствием; точностью размеров и чистотой поверхности;

удобством и безопасностью работы.

Фиг. 178. Возможное расположение форму­ющей полости.

Виды поковок, штампуемых на горизонтально-ковочной машине, весьма разнообразны (фиг. 180), однако наиболее удобными для штамповки на гори­зонтально - ковочных машинах являются детали, имеющие форму правильных или усложненных выступами или впадинами тел вращения (фиг. 180, а). Изготовление таких деталей на горизонтально-ковочных машинах, как правило, всегда рентабельнее, чем на молоте.

Фиг. 179. Горизонтально-ковочная машина: а — кинематическая схема; 6 — общий вид.

Основной операцией при изготовлении поковок на горизонтально-ковоч­ных машинах является высадка, часто сопровождаемая прошивкой. Однако возможны операции гибки, разрубки и др. (фиг. 180, б и в).

При конструировании поковок для штамповки на горизонтально-ковоч­ных машинах следует стремиться соблюдать указанные ниже правила.

1. Необходимо задавать штампо­вочные уклоны:

а ) на цилиндрических участках поковки, высаживаемых в полости пуансона, длиной более 0,5 их диа­метра— не менее 0,5° на сторону (фиг. 181,. а);

б) на буртиках, формуемых в глубоких круговых впадинах ма­триц, — не менее 0,5—1,5°на сто­рону (фиг. 181, б);

в) на стенках глубоких несквоз­ных отверстий, прошиваемых пуан­соном, — в пределах 0,5—3° (фиг. 181, е).

2. Фиг. 180. Типы поковок, штампуемых на горизонтально-ковочной машине.

   Переходы должны быть выпол­нены по радиусам не менее 1,5— 2 мм.

3. Если деталь имеет форму стержня с фланцем (утолщением) той или иной конфигурации на конце или посередине, то объем фланца не должен превышать объема стержня диаметром, равным диаметру стержне­вой части детали, и длиной, равной 10—12 его диаметрам.

4. Избегать таких сужений в продольном сечении поковки, которые сте­сняют при штамповке движение металла навстречу пуансону (фиг. 182, а)

2. Избегать конической формы выемов и хвостовиков (фиг. 182, б).

2. Толщина стенок деталей с глубокими сквозными или не сквозными отверстиями не должна быть меньше 0,15 наружного диаметра детали (фиг. 182, в), в противном случае получить отверстие будет трудно.

Исходным материалом для штамповки на горизонтально-ковочных машинах обычно служит круглый, реже квадратный прокат повышенной точности.

За отдельными исключениями, связанными с конфигурацией или весом деталей, штамповку ведут от прутка, заключающего в себе количество мате­риала, необходимое на несколько поковок.

Фиг. 181. Уклоны в поковках, штампуемых на горизонтально-ковочной машине.

Диаметр исходного прутка зависит от конфигурации поковки. Так как операцию вытяжки не производят на горизонтально-ковочной машине, то площадь поперечного сечения прутка за отдельными исключениями должна быть не больше минимальной площади поперечного сечения поковки.

Вне зависимости от конфигурации полости пуансона или матрицы можно высадить за один переход выступающий из зажимной части матрицы конец прутка только в том случае, если длина этого конца не превышает 3, лучше

2,5 диаметра прутка. Если длина осаживаемой части больше ука­занной величины, то возможен изгиб заготовки, и надо предва­рительно произвести так называе­мый набор материала, т. е. посте­пенно в специальных наборных ручьях увеличить поперечное се­чение заготовки, уменьшая длину высаживаемой части. Набор материала в настоящее время осуществляется преимущественно в пуансоне, для чего в пуансонах делают

конические полости (фиг. 183, а)

Фиг. 182. Правильные и не­правильные конструкции поковок.

При этом предпочтительно иметь меньший диаметр конуса, при­близительно равный исходному диаметру прутка (фиг. 183, в и г). Условия возможности набора ма­териала без изгиба заготовки сле­дующие:

а) максимальный диаметр конуса D, не должен превышать 1,5 диаметра исходного прутка d;

б) если D, = l,5d, то размер а не должен превышать 2d, если же D < l,25d, то размер а может быть увеличен до 3d.

Мри последующих высадках под диаметром d следует подразумевать средний диаметр конуса d_b полученного в предыдущем ручье (фиг. 183, б и г).

Необходимое усилие Р для штамповки на горизонтально-ковочных машинах определяют по формуле

Р = сF

где F - площадь проекции поковки на плоскость, перпендикулярную к направлению движения ползуна;

— предел прочности металла при температуре штамповки; с — коэффициент, зависящий от конфигурации детали; для грубых рас­четов можно принять с = 4.

.

Фиг. 183. Соотношения в размерах при наборе в пуансоне

Понятие о конструкции штампов горизонтально-ковочных машин и о ходе технологического процесса дает пример, представленный на фиг. 184.

В первом ручье набирают материал в конической полости наборного пуансона 1. Передняя часть а ручья в матрице 2 направляет пуансон в процессе высадки. Пережимная часть ручья — вставка 3 — пережимает исход­ный пруток в одном направлении, и он в месте пережима получает овальную форму с меньшим диаметром, приблизительно равным диаметру отверстия в поковке. Зажимная часть б матрицы 2 удерживает пруток в процессе высадки.

Фиг.184 Конструкция штампа для горизонтально – кованной машины.

Во втором ручье высадочный пуансон 4 осуществляет предварительную формовку поковки в высадочной полости 5, причем выступающая часть в пуансона производит первоначальную наметку будущего отверстия; пережимная вставка 6 второго ручья пережимает пруток в направлении, пер­пендикулярном по отношению к направлению действия пережимной вставки 3 в первом ручье, для чего заготовку при передаче ее из первого ручья во второй поворачивают вокруг оси на 90°

В третьем ручье производится окончательная формовка детали с почти сквозной прошивкой отверстия заостренным прошивным пуансоном 7, вы­полненным вставным в основной пуансон 8. При прошивке материал раз­дается в стороны, и поковка получает окончательные размеры. Пережимная вставка 9 третьего ручья производит окончательный пережим, придавая поперечным сечениям прутка в месте пережима форму точного круга с цилин­дрическим участком, равным диаметру отверстия в поковке.

Четвертый ручей является только прошивным. Форма поковки в нем не изменяется, отверстие же прошивают насквозь при помощи прошивного пуансона 10 и прошивной вставки 11 в матрице.

Дополнительный отрезной ручей 12 в рассматриваемом штампе отре­зает от конца прутка цилиндрический поясок 13, представляющий собой выдру, остающуюся на прутке после прошивки отверстия.

В рассмотренном примере на поковке получается лишь незначительный торцевой заусенец, снимаемый на наждачном круге.

В случае образования радиального заусенца для удаления его может быть применен обрезной ручей.

Поковка в рассмотренном примере отделяется от прутка в процессе окончательной прошивки, что бывает всегда при штамповке поковок со сквозными отверстиями вдоль оси. В других случаях ручьи снабжаются отрезной частью.

Матрицы с ручьями крепят в щеках машины при помощи специальных накладок. Матрицы могут быть цельными для малых машин или составными для больших машин.

Пуансоны крепят либо непосредственно в пуансонодержателях, либо при помощи переходных державок. Пуансонодержатели, цельные или составные, закрепляют накладками в ползуне машины.