Многоручьевая штамповка
Введение
штамповка
горячештамповочный пресс
Штамповка на кривошипных горячештамповочных
прессах КГШП изготовляют усилием 5-10 мм. Они успешно заменяют и во многих
случаях по технологическим возможностям превосходят паровоздушные штамповочные
молоты с массой подающих частей до 10 тонн. КГШП характерно то, что усилие,
возникающее при штамповке, воспринимается массивной станиной. На станине пресса
установлен электродвигатель. На его валу закреплён шкив, от которого крутящий
момент через клиноременную передачу передаётся маховику, закреплённому на
приёмном валу. На другом конце этого вала насажана малое зубчатое колесо,
находящееся в зацеплении с большим зубчатым колесом со встроенной в него
пневматической муфтой включения. Большое зубчатое колесо с муфтой расположено
на коленчатом валу, который при вращении приводит в движение шатун с ползуном в
направляющие стороны.
Для остановки вращения кривошипного вала после
включения муфты служит тормоз. Стол пресса, установленный на наклонной
поверхности, может перемещаться клином и тем самым в незначительных пределах
регулировать высоту штамповочного пространства. Для обеспечения удаления
поковки из штампа пресса имеется выключатели в столе и ползуне. Выталкиватели
срабатывают при ходе ползуна вверх. Остановка моховика производится тормозом
при включенном электродвигателе.
В отличии от молотов прессы имеют жёсткий график
движения ползуна, полный ход которого вверх и вниз одинаков и равен удвоенному
радиусу кривошипа. В связи с этим при многоручьевой штамповке невозможно применить
протяжной, подкатной, отрубной ручьи. Поковки, требующие использования
указанных ручьёв штампуют на КГШП из заготовок периодического проката или
предварительно фасонированных на ковочных пальцах. Скорость ползуна в момент
соприкосновения верхней части штампа с заготовкой равна 0,3 - 0,8 м/с, то есть
в несколько раз меньше скорости базы молота в момент удара. Так как деформация
выполняется в каждом ручье за один ход пресса, заготовки должны быть чистыми от
окалины во-избежании порчи поверхности паковки.
Постоянство величины хода ползуна, большая
точность его движения в мощных регулируемых направляющих станины пресса,
применение штампов с направляющими колонками и выталкивателями для
принудительного удаления поковок обеспечивает большую точность изготовления
поковок, с меньшими штамповочными уклонами, припусками, допусками и расходом
металла, чем при штамповке на молотах. Выталкиватели размещают в вертикальных
отверстиях ручьевых вставок штампа. Во время штамповки рабочей поверхности
выталкивателей составляют часть поверхности ручьёв. При обратном ходе ползуна
специальный механизм в штампе, приводимый в действие от выталкивателя пресса,
поднимает ручьевые выталкиватели, которые выбрасывают поковку из ручья.
Для исключения заклинивания и поломки пресса открытые
штампы на КГШП не смыкаются на величину заусенца из-за отсутствия ударов служат
больше молотовых. На КГШП используют штампы сборной конструкции с ручьевыми
вставками, которые при износе заменяют. Наличие выталкивателей обеспечивает
удобство штамповки в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой. При
выдавливании заготовку устанавливают в полость штампа и осаживают в этой
полости с одновременным истечением части металла за её пределы. КПД прессов
примерно в 2 раза выше КПД молотов. Прессы совершают 35-90 ходов вмин, то есть
примерно столько, сколько 4 эквивалентные им по мощности молоты. Штамповка на
прессе в 1,5 - 3 раза производительней, чем на молоте, и её легче
механизировать и автоматизировать.
Устройство и принцип работы
деформирующего оборудования и штамповочной оснастки
Кривошипный пресс вертикального типа. Стол
станины этого пресса (рисунок 1) с установленным нижним штампом неподвижный.
Верхний штамп размещен в штамподержателе и вместе с ним вращается вокруг своей
оси, совпадающей с осью пресса, т. е. они соосны.
Рисунок 1 - Кривошипный пресс с вращающимся
штамподержателем
Привод пресса электромеханический маховичный с
управляемой муфтой включения и тормозом, выполненный по типу одноступенчатого
привода. При включении муфты начинают вращение главный вал 6 и его кривошипы,
устроенные в виде центрального 5 и двух боковых 7 эксцентриков. Назначение
центрального - возвратно-поступательное перемещение штампо-держателя 7, боковых
- такое же движение дополнительного ползуна 2. Главный вал не коленчатый, а
эксцентриковый для обеспечения его жесткости и повышения точности штампуемых
поковок. Для вращательного движения штамподержателя предназначена винтовая
пара: гайка, встроенная вползун 2, и винт 3, сочлененный с главным шатуном 4.
Винт имеет трех- или четырех-заходнуюнесамотормозящуюся резьбу с углом подъема
10°. Штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах КГШПизготовляют
усилием 5-10 мм. Они успешно заменяют и во многих случаях по технологическим
возможностям превосходят паро-воздушные штамповочные молоты с массой подающих
частей до 10 тонн. КГШП характерно то, что усилие, возникающее при штамповке,
воспринимается массивной станиной. На станине пресса установлен
электродвигатель. На его валу закреплён шкив, от которого крутящий момент через
клиноременную передачу передаётся маховику,закреплённому на приёмном валу. На
другом конце этого вала насажана малоезубчатое колесо, находящееся в зацеплении
с большим зубчатым колесом со встроенной в него пневматической муфтой
включения. Большое зубчатое колесо с муфтой расположено на коленчатом валу,
который при вращении приводит в движение шатун с ползуном в направляющие
стороны.
Для остановки вращения кривошипного вала после
включения муфты служит тормоз. Стол пресса, установленный на наклонной
поверхности, может перемещаться клином и тем самым в незначительных пределах
регулировать высоту штамповочного пространства. Для обеспечения удаления
поковки из штампа пресса имеется выключатели в столе и ползуне. Выталкиватели
срабатывают при ходе ползуна вверх. Остановка моховика производится тормозом
при включенном электродвигателе.
В отличии от молотов прессы имеют жёсткий график
движения ползуна, полный ход которого вверх и вниз одинаков и равен удвоенному
радиусу кривошипа. В связи с этим при многоручьевой штамповке невозможно
применить протяжной, подкатной, отрубной ручьи. Поковки, требующие
использования указанных ручьёв штампуют на КГШП из заготовок периодического
проката или предварительно фасонированных на ковочных пальцах. Скорость ползуна
в момент соприкосновения верхней части штампа с заготовкой равна 0,3 - 0,8м/с,
то есть в несколько раз меньше скорости базы молота в момент удара. Так как
деформация выполняется в каждом ручье за один ход пресса, заготовки должны быть
чистыми от окалины во-избежании порчи поверхности паковки.
Постоянство величины хода ползуна, большая
точность его движения в мощных регулируемых направляющих станины пресса,
применение штампов с направляющими колонками и выталкивателями для принудительного
удаления поковок обеспечивает большую точность изготовления поковок, с меньшими
штамповочными уклонами, припусками, допусками и расходом металла, чем при
штамповке на молотах. Выталкиватели размещают в вертикальных отверстиях
ручьевых вставок штампа. Во время штамповки рабочей поверхности выталкивателей
составляют часть поверхности ручьёв. При обратном ходе ползуна специальный
механизм в штампе, приводимый в действие от выталкивателя пресса, поднимает
ручьевые выталкиватели, которые выбрасывают поковку из ручья.
Для исключения заклинивания и поломки пресса
открытые штампы на КГШП не смыкаются на величину заусенца из-за отсутствия
ударов служатбольше молотовых. На КГШП используют штампы сборной конструкции с
ручьевыми вставками, которые при износе заменяют. Наличие выталкивателей
обеспечивает удобство штамповки в закрытых штампах выдавливанием и прошивкой.
При выдавливании заготовку устанавливают в полость штампа и осаживают в этой
полости с одновременным истечением части металла за её пределы. КПД прессов
примерно в 2 раза выше КПД молотов. Прессы совершают35-90 ходов вмин, то есть
примерно столько, сколько 4 эквивалентные им помощности молоты. Штамповка на
прессе в 1,5 - 3 раза производительней, чем на молоте, и её легче
механизировать и автоматизировать.
При закрытой штамповке без заусенца полученная
по приведённой формуле значения усилия уменьшают на 2,0 - 2,5%. P
= k [pic]
F, гдеP
-площадь проекции штампованной паковки с заусеничным носочком, смкв; k
-коэффициент, учитывающий сложность формы поковок (k = 6,4 / 7,3).
Особенности штамповки на КГШП
На КГШП штампуются поковки сложной конфигурации
массой до 100 кг. Условие деформирования отличается от условия деформирования
на молотах. Это объясняется различной скоростью деформирования, которая на
молотах составляет 5-8 м/с, а на прессах 0.5 - 0.6 м/с, поэтому и процесс
заполнения полости штампа металлом на прессах происходит менее интенсивно, чем
на молотах. На молотах полость ручья заполняется металлом за несколько ударов,
а на прессе - за один ход ползуна. Это требует более тщательного фасонирования
заготовки при штамповке сложных поковок.
Точность штамповки на КГШП выше, чем на молоте,
что объясняется отсутствием ударной нагрузки, точным направление половин штампа
за счет наличия направляющих элементов, а также фиксированным положением
верхней части штампа в нижней мертвой точке и жесткой конструкцией станины.
Наличие у прессов выталкивателей позволяет:
применять закрытую штамповку;
применять штамповку выдавливанием.
При штамповке на КГШП в открытых штампах в
нижней мертвой точке они не соприкасаются между собой и между ними существует
зазор. В связи с этим нет зеркала штампа, а зазор выполняют за счет толщины
облойной канавки.
Так как величина хода пресса постоянна, а его нижнее
положение фиксировано, то за один ход можно достичь лишь определенной степени
деформации. Это условие затруняет выполнение процесса подкатки и протяжки, так
как для их осуществления необходимо соответствующее количество ручьев: если на
молоте в подкатном ручье заготовка обрабатывается за 6-8 ударов с кантовкой
заготовки, то на КГШП необходимо соответствующее количество ручьев (6-8).
Поэтому подкатные и протяжные ручьи на прессах не применяются, а при штамповке
сложных поковок применяют фасонированные заготовки, перераспределение металла в
которых выполнено на другом оборудовании - ковочных вальцах, ГКМ
(горизонтально-ковочных машинах), молотах.
Процесс заполнения ручья и образования облоя на
прессе происходит за один ход, облой при этом не успевает остыть, а
следовательно не позволяет образовать по периметру ручья должного сопротивления
вытеканию металла в облой. В результате может наблюдаться значительный выход
металла в облой при недозаполненной полости ручья. Это требует более
тщательного фасонирования заготовки, обеспечивающего заполнение окончательного
ручья преимущественно осаживанием, а не выдавливанием.
Неударный характер работы пресса приводит к
ухудшению возможности удаления окалины с заготовки при штамповке, а также
способствует заштамповке окалины в поверхность поковки. Усугубляется это еще и
тем, что штамповка заготовки происходит за один ход пресса, поэтому для
улучшения качества поверхности штампуемых поковок необходимо применять
малоокислительный нагрев.
Достоинства и недостатки штамповки на
КГШП
Достоинтсва штамповки на КГШП:
. Относительно высокая точность поковок.
Припуски и допуски могут быть примерно на 30%, а штамповочные уклоны в 1,5-2
раза меньше, чем при штамповке на молотах.
. Более высокая производительность - на 30-50%
выше, чем на молотах. А с применением средств механизации и автоматизации -
выше в 2-2,5 раза.
. Безударный характер работы позволяет применять
сборные штампы.
. Более высокая надежность в эксплуатации.
. Возможность применения малоквалифицированной
рабочей силы (если при штамповке на молотах требуется штамповщик 5го-6го
разряда, то при штамповке аналогичных поковок на КГШП 3го разряда).
. Себестоимость поковок ниже, чем при штамповке
на молотах.
Недостатки штамповки на КГШП:
. Меньшая универсальность.
. Невозможность значительного
перераспределения металла вдоль оси заготовки.
. Нет условий для выполнения операции
подкатки и протяжки заготовки.
. Большее количество ручьев.
. Более сложная конструкция штампов.
. Дороговизна пресса (дороже молота в 3-4
раза).
Определение усилия штамповки. КГШП
КГШП развивают заданное усилие не доходя до
нижней мертвой точки на определенный угол (угол недохода кривошипа).
Максимальное усилие достигается при штамповке в окончательном ручье в конце
хода ползуна, когда заготовка приобретает наибольший размер поковки, а металл
вытесняется в облой.
Необходимое усилие штамповки определяется по
формуле:
шт
= k σвFпо,
где k - коэффициент, учитывающий соотношение
геометрических размеров поковки;по- площадь проекции поковки с
облоем на плоскость разъема;
k = 8(1 - 0.01 Dпр)(1 + 20 Dпр2(1+0.1√(Lпр/Bпр))),
где Bпр = Fп/Lп,
где Lп - максимальный габарит поковки
пр
= 1,13√Fп
Для круглых в плане поковок Dпр = D
Определив расчетное усилие штамповки, по
каталогу выбирают КГШП ближайшего большего номинального усилия.
Классификация поковок (КГШП)
В зависимости от конфигурации поковки,
штампуемые на КГШП, подразделяются на 5 групп:
. Низкие поковки, штампуемые осадкой в торец или
осадкой с выдавливанием. В зависимости от сложности их штамповка может
выполняться за один (подгруппа 1), два (подгруппа 2) или три (подгруппа 3)
перехода. Штамповку осуществляют в открытых и закрытых штампах.
. Удлиненные поковки с незначительной разницей в
площадях поперечных сечений по длине или поковки со значительной разницей, но
при расположении которых «вальтом» (подгруппа 3) это условие выполняется.
. Удлиненные поковки с большой разницей в
площадях поперечных сечений. Для штамповки поковок этой группы применяется
фасонированные заготовки, полученные на другом виде оборудования: высадкой на
ГКМ или выдавливанием (подгруппа 1), вальцовкой на ковочных вальцах или вальцах
поперечно-клиновой прокатки (подгруппа 2) или комбинированными процессами
(подгруппа 3).
. Удлиненно-изогнутой формы, требующей ручья с
криволинейным разъемом или гибочного ручья. При изготовлении поковок 1й
подгруппы применяют штампы с замком, 2й подгруппы - гибочные ручьи, 3й
подгруппы - штампы с замком и гибочными ручьями.
. Поковки, изготавливаемые выдавливанием.
Рисунок 2 - Классификация поковок (КГШП)
.Сайт:
http://www.referat.ru/referats/view/13485, «Разработка технологии горячей
объёмной штамповки детали цапфы правой»
.Сайт:
http://www.mtomd.info/archives/253, Раздел «Горячая обработка металлов
давлением»
.Сайт:http://www.coolreferat.com/Горячая_объемная_штамповка_часть=2
«Горячая объемная штамповка»