10.1.1. Вимоги до заготівельних процесів

В умовах великосерійного й масового виробництва виправдовується використання спеціального профільного та періодичного прокату. Це в значній мірі скорочує обсяг механічної обробки, а в деяких випадках майже повністю її виключає. Крім того, спеціальний профільний прокат доцільно застосовувати при штампуванні з метою скорочення заготівельних струмків і підвищення продуктивності праці.

Заготовки профільного перерізу, що не потребують обробки, можуть бути отримані на машинобудівному підприємстві методом холодного волочіння із сортового прокату.

При отриманні заготовки вільним куванням слід уникати перехрещення циліндричних елементів між собою, а також циліндричних з призматичними. Крім того, треба уникати ребристих перерізів бобишок і виступів на основних поверхнях поковки. Деталі складної конфігурації, які не піддаються спрощенню в цілісному вигляді, доцільно в ряді випадків заміняти вузлами, що складаються з більш простих елементів і виконаних збірними або зварювальними.

Для деталей із поковок, що штампуються на молотах і пресах, рекомендується керуватися такими вказівками. Геометрична форма штампуючої поковки повинна забезпечувати можливість вільного витягування поковки із штампа. Бокові поверхні поковки повинні мати штампуючі ухили в напрямку, перпендикулярному до поверхні розйому штампа. Залежно від відношення висоти стінки до її широти штампуючі ухили приймають 5÷15⁰ для зовнішніх і 7÷15⁰ – внутрішніх стінок при відсутності виштовхувачів, а 2÷10⁰ і 3÷12⁰ відповідно при їх наявності.

Переходи від однієї необроблюваної поверхні до іншої повинні здійснюватися із закругленнями. Гострі кути за умовами технології гарячого штампування недопустимі. Радіуси закруглення внутрішніх (вхідних) кутів повинні бути більше зовнішніх (вихідних) для уникнення браку при штампуванні та з метою підвищення стійкості штампа. Залежно від висоти та відношення її до широти елемента радіуси закруглення для зовнішніх і внутрішніх кутів приймають 1,5÷12,5 і 4,0÷45,0мм відповідно.

Різка різниця в площах поперечних перерізів деталі на різних ділянках її довжини недопустима, бо заважає штампуванню і зв’язана з підвищеним браком по затискачах і незаповненням фігури штампа. Тонкі стінки в штампуючій деталі зменшують стійкість обладнання внаслідок швидкого остигання та підвищення опору деформації, а також обумовлюють недоштампування та викликають підвищення браку. Тонкі елементи деталі, що примикають до площині розйому, викликають великий відхід металу та підвищений брак по незаповненню фігури при штампуванні, а також по сколюванню при холодному обрізанні задирок.

Симетрична форма деталі відносно площини розйому та симетричні ухили стінок, що виступають, спрощують виготовлення штампів і процес штампування, а також знижують брак по зміщенню технологічного пристрою.

Деталі суцільної конструкції в ряді випадків доцільно замінювати зварювальними вузлами з метою економії металу та спрощення штампування (рис.10.1). При цьому в кожному конкретному випадку необхідно здійснювати перевірку доцільності такої заміни.

Відносно конструювання поковок, що штампуються на горизонтально кувальних машинах, слід керуватися такими міркуваннями.

На вказаних машинах можна штампувати різноманітні за конфігурацією заготовки, але найбільш підхожими є деталі, що являють собою тіла обертання правильної геометричної форми з фланцями, буртами, наскрізними чи ненаскрізними отворами. Товщина стінок з глибокими наскрізними або глухими отворами повинна бути не менше 0,15 зовнішнього діаметра деталі.

Дугова зварка

Рис.10.1 – Суцільноштампувальна (а) і зварювальна(б) конструкції елемента машини

Звуження у поздовжньому перерізі деталі заважають течії металу при штампуванні, тому їх слід уникати. Наявність хвостовиків конічної форми також негативно позначається на процесі штампування, тому їх слід робити циліндричними.

Фланці на кінці чи посередині деталі повинні мати об’єм, що не перевищує об’єм стержня діаметром d при довжині 10÷12d. Штампуючі ухили для даного вида поковок приймають невеликими: 0,5⁰ на висаджуванних в порожнині пуансона циліндричних ділянках поковки довжиною більше половини їх діаметра, 0,5÷1,5⁰ на буртах, що формуються в кругових западинах матриць, а також 0,5÷3,0⁰ на стінках глухих отворів довжиною в п’ять і більш діаметрів. Крім того, перехід від однієї до іншої поверхні повинен здійснюватися із закругленнями радіусом 1,5÷2,0мм.

Для холодного висаджування застосовують калібрований дріт або пруток. Висаджуванні елементи деталі повинні мати по можливості просту форму при мінімальному обсязі та діаметрі. З метою підвищення холодновисаджуваних штампів не треба без необхідності зменшувати допуски на елементи. При цьому перехід поверхонь повинен здійснюватися із закругленнями радіусом не менше 0,2мм.

Для листового штампування використовують матеріали у вигляді стрічки, смуги і листа. Стрічку звичайно застосовують для тонких деталей товщиною 2,0÷2,5мм, смугу – для деталей більше 2,5мм товщиною, лист – у випадках, коли габаритні розміри не вписуються в стрічку або смугу. Отримані в результаті листового штампування ребра жорсткості, відбортовки та інші конструктивні елементи дозволяють в ряді випадків зменшити товщину матеріалів і, як наслідок, заощадити метал. Застосування зварювання сприяє також економії вихідної сировини (рис.10.2).

Конфігурація деталі повинна забезпечувати мінімальний відхід металу під час розкроювання. Для цього контур одного боку деталі по можливості повинен бути дзеркальним відображенням іншого боку (рис.10.3).

Економія кольорових металів досягається заміною цільної деталі вузлом, в якому виготовляється тільки частина елементів, що з’єднуються з основною деталлю шляхом запресування чи іншими способами.

Розміри отворів залежно від їх форми (кругла, квадратна, прямокутна) складають для м’якої сталі 1,0÷0,7, латуні й міді 0,9÷0,6, алюмінію й цинку 0,8÷0,5, бакеліту й текстоліту 0,7÷0,4, а також картону та паперу 0,6÷0,3 сталі 1,0÷0,7, латуні й міді 0,9÷0,6, алюмінію й цинку 0,8÷0,5, бакеліту й текстоліту 0,7÷0,4, а також картону та паперу 0,6÷0,3 товщини пробиваного матеріалу. У свою чергу, мінімальні радіуси спряження часток контуру при вирубці та пробивці сталевими штампами приймають порядку 0,9 товщини матеріалу.

Розташування отворів від контуру деталі та сусідніх отворів приймають до м’якої сталі, що дорівнює 0,7÷1,5 товщини. Для зігнутих і витягнутих деталей відстань їх від краю отвору до стінки визначають згідно з виразом:

, (10.1)

де R – радіус спряження стінки з поверхньою, в якій пробивається отвір, мм;

s – товщина матеріалу, мм.

Щодо мінімальної широти деталі, то для м’якої сталі вона повинна бути в 1,5 раза більше товщини, а висота прямої частини від гнучких стінок – більше подвоєної величини цього показника. У разі меншої висоти, то вона може бути отримана за рахунок наявності видавлюванних канавок або подальшої механічної обробки. Слід відмітити, що гнуття в штампах косинців може бути виконана з наступними відхиленнями Δ з урахуванням товщини матеріалу s:

s, мм	До 2	2 ... 4	Вище 4
Δ, мм	±0,15	±0,3	±0,4

При отриманні з конструктивних міркувань складних, важковиконуваних за допомогою витягування форм слід розчленувати таку конструкцію на прості елементи з наступним з’єднанням їх штампуванням або зварюванням.

Відносно литтєвих деталей виробів, то тут необхідно відзначити наступне. Конфігурація зливок повинна забезпечувати можливість безперешкодного витягування моделі з форми. З цієї метою треба передбачати конструктивні ухили вертикальних поверхонь зливки з урахуванням її висоти. Для внутрішніх поверхонь зливок приймають ухил більшої величини в порівнянні із зовнішніми. Крім того, треба враховувати положення поверхонь і уникати значних за розміром горизонтальних поверхонь, що займають верхнє положення під час заливки, бо на них можуть виникати газові раковини.

Конструкція зливки повинна сприяти безперешкодному заповненню форми рідким металом без різких змін напрямку й швидкості його течії.

Слід також ураховувати явища усадки зливок, механічного гальмування, що створюється формою і стержнями, а також термічного, що виникає внаслідок різної швидкості остигання.

Конструкція зливки повинна забезпечувати рівномірне охолодження всіх перерізів і з метою уникнення виникнення залишкових напружень, а також пов’язаних з ними короблення та появи тріщин допускати вільну усадку. При визначенні товщини стінок необхідно враховувати розмір і вагу зливки, а також вид металу та технологію лиття.

Слід ураховувати, що переходи перерізів і відсутність гострих кутів обумовлюють отримання зливки, яка вільна від литтєвих пороків і напружень. В одній конструкції зливки по можливості рекомендується проектувати галтелі одного радіуса або обмежувати в максимальній мірі їх кількість, різних за величиною. При цьому радіуси закруглення спряжених поверхонь приймають 2...120 мм залежно від габаритних розмірів поверхонь та кутів спряження. Для вилучення з внутрішньої порожнини стержньової суміші, каркасів, а також ретельного очищення конструкцією відливки повинні бути передбачені спеціальні отвори. Після очищення їх закривають заглушками. У місцях, де є отвори, стінки зміцнюють бобишками. Рекомендується приймати їх найменшу висоту у наступних розмірах: 5мм при габаритах деталі до 0,5м, 10...15мм – 0,5...2,0м і 20..25мм – більше 2,0м.