книги / Основы технологии машиностроения

Характеристика технологических методов производства деталей машин 171

тах. Тяжелые поковки, исходным материалом для которых служат слитки (средним весом 2—160 m и максимальным весом до 240 т), куются на гидравлических ковочных прессах силой пресса свыше 800 и до 10 000 ш. Более тяжелые поковки должны коваться на более мощных прессах.

Таким образом, поковки для крупных деталей тяжелого машино­ строения выполняются исключительно свободной ковкой. Приме­

630 мм и высотой 250 мм 8 = 26 мм, а для размеров соответственно

ковочных молотах или на гидравлических ковочных прессах и при­ меняется в условиях мелкосерийного производства.

Простые поковки можно иногда штампозать на окончательную конфигурацию непосредственно из исходного материала — круг­ лого или квадратного проката. Обычно же необходимо предвари­ тельно приблизить форму заготовки к окончательной конфигурации поковки. Эти заготовительные операции при штамповке в под­ кладных штампах производятся обычно свободной ковкой. В связи с тем, что окончательная конфигурация поковки получается в под­ кладном штампе, точность выполнения заготовки повышается срав­ нительно со свободной ковкой х.

За счет сокращения времени, затрачиваемого на придание поковке

Подготовка исходной заготовки (проката) для получения окон­ чательной конфигурации поковки производится в заготовительных ручьях, выполненных в одном штамповом блоке с окончательным ручьем (в многоручьевых штампах). При невозможности разместить все ручьи в одном штампе процесс штамповки расчленяется

ивыполняется на двух и более молотах. Расчленение процесса штам-

1Допуски на размеры заготовок, выполняемых ковкой в подкладных штампах, соответствуют приблизительно третьей группе точности по ГОСТу 7505-55.

в целях рациональной загрузки оборудования и повышения произво­ дительности труда. При этом процесс штамповки осуществляется на двух и более молотах или на ковочных вальцах и молоте, на гори­ зонтально-ковочной машине и молоте или при ином комбинировании машин-орудий ковочного производства.

При штамповке мелких поковок применяют в целях повышения производительности труда многоштучную штамповку. Однако в целях упрощения наладки молота не рекомендуется делать в одном ручье более трех фигур.

Значительное повышение производительности труда при штам­ повке дают заготовки периодического профиля, получаемые путем периодического проката или периодической вальцовки на ковочных вальцах. Применением заготовок периодического профиля либо вовсе исключаются заготовительные ручьи штампа, либо их число значительно сокращается и, следовательно, повышается произво­ дительность молота. В ряде случаев целесообразно применение при штамповке проката специальных профилей.

Значительные преимущества дает индукционный нагрев под штамповку; при этом методе нагревания заготовки обезуглероженный слой уменьшается в 8—10 раз, а слой окалины уменьшается в 2—3 раза сравнительно с нагревом в пламенных печах. Вместе с тем индукционный нагрев несравненно улучшает условия труда, обеспечивает высокую скорость нагрева и возможность автоматиза­ ции подачи и выдачи заготовок с регулированием во времени.

Молотовые поковки подвергаются горячей или холодной правке. Горячая правка производится в окончательных ручьях молотовых штампов. Крупные и средние поковки подвергают горячей правке

вправочных молотовых штампах. Горячая правка производится также на обрезных прессах и дает лучшие результаты, чем правка

вокончательных штамповочных ручьях и в правочных молотовых штампах, но лимитируется тоннажем пресса.

Холодная правка в правочных молотовых штампах произво­ дительнее горячей правки, но неприменима для некоторых материа­ лов из-за их хрупкости. Большинство машиноподелочных сталей допускает холодную правку в пределах малой степени деформации. Во избежание трещин холодную правку поковок следует произво­ дить в отожженном или нормализованном состоянии. Еще более производительной является холодная правка на обрезных прессах, применяемая, однако, только для мелких поковок в связи с ограни­ ченным тоннажем обрезных прессов.

Поковки, для которых в связи с пружинением необходим перегиб в сторону, противоположную изогнутости, правят на правильных прессах.

Стойкость молотовых штампов, определяемая количеством сня­ тых поковок до первого возобновления штампов, зависит от кон­ фигурации и размеров отдельных элементов окончательного ручья.

Характеристика технологических методов производства деталей машин 173

В зависимости от тоннажа молота ориентировочная стойкость штам­ пов характеризуется следующими практическими данными [70].

Ш т а м п о в к а на г о р и з о н т а л ь н о - к о в о ч н ы х м а ш и н а х применяется для получения поковок высадкой из пруткового материала в штампах с разъемными матрицами. Этот метод характеризуется высокой производительностью и экономией металла в связи с ничтожными потерями на заусенцы (не более 1 %).

Материалом для штамповки на горизонтально-ковочных маши­ нах служит прокат круглого, реже квадратного сечения, повышен­ ной точности. Повышенная точность проката применяется во избе­ жание защемления заготовки в зажимном ручье штампа с образова­ нием продольного заусенца в плоскости разъема матриц либо, напро­ тив, выталкивания заготовки из штампа под давлением пуансона

применяется преимущественно для получения пустотелых поковок цилиндрической формы, а также различных фасонных объемных поко­ вок. Штамповка на гидравлических прессах характеризуется высокой производительностью (около 150—300 поковок в час в зави­ симости от веса и размера). Этот метод позволяет производить поковки посредством глубокой прошивки, путем протяжки прошитых заго­ товок через кольца или рамки для получения из них пустотелых поковок с одновременным увеличением их длины, посредством высадки сплошных и пустотелых заготовок; позволяет производить штамповку пуансонами в цельных матрицах, т. е. в закрытых штампах и в разъемных матрицах.

Исходной заготовкой для штамповки на гидравлических прес­ сах обычно служит прокат круглого или квадратного сечения.

Ш т а м п о в к а на ф р и к ц и о н н ы х в и н т о в ы х п р е с с а х применяется для болтозаклепочных и подобных им дета­ лей, получаемых высадкой, для фасонных поковок, подобных штам­ пуемым на молотах, а также для поковок с буртами и боковыми элементами, которые нельзя получить в неразъемных штампах под молотом; эти элементы выполняются в разъемных матрицах пуансо­ нами.

Штамповка на фрикционных винтовых прессах характеризуется: 1) высокой производительностью для болтозаклепочных поковок (око­ ло 200—1000 шт./час.) и пониженной производительностью сравни­ тельно со штамповкой на молотах для фасонных поковок (около 50—

174 Характеристика технологических методов производства

200 шт./час.); 2) экономией металла в связи с получением поковок без заусенца или с незначительными легко удаляемыми заусенцами; при этом, однако, на фасонных поковках вследствие меньшей скоро­ сти деформации сравнительно со штамповкой под молотом обра­ зуется сравнительно большой слой окалины, которая не отлетает.

Материалом для штамповки на фрикционных винтовых прес­ сах служит горячекатаный и холоднотянутый прокат, а для цвет­

применяется почти для всех видов горячих штамповочных работ. Прессы, предназначенные для этих работ, имеют особо жесткие ста­ нины и надежное направление ползуна. Исходным материалом для объемной штамповки на кривошипных прессах служит прокат круглого и квадратного сечения или периодического профиля.

Точность штамповки на кривошипном прессе выше, чем при других методах штамповки. Это объясняется: 1) отсутствием уда­ ров при работе, имеющих место при штамповке на молотах и фрик­ ционных прессах и вызывающих расстройство крепления штампов и направления ползуна; 2) лучшим направлением и меньшими зазо­ рами у направляющих с ползуном; 3) фиксированным нижним поло­ жением верхнего штампа, снижающим недоштамповку до пределов упругих деформаций пресса и штампа; 4) значительным сокращением штамповочных уклонов в связи с возможностью пользоваться жесткими выталкивателями.

При штамповке на кривошипных прессах напуски или вовсе, или в значительной степени исключаются, а припуски и штамповоч­ ные уклоны значительно уменьшаются сравнительно с другими методами штамповки; в связи с этим экономия металла при штам­ повке на кривошипных прессах достигает 10% и более.

Трудоемкость при этом методе штамповки сокращается при­ мерно вдвое сравнительно со штамповкой на молотах.

Основными видами штамповки на кривошипных прессах являются: штамповка с заусенцем, штамповка выдавливанием без заусенца, штамповка прошивкой.

Штамповка с заусенцем аналогична штамповке на молотах. Этим методом штампуются ступицы, втулки с фланцами, зубчатые колеса, коромысла, рычаги, шатуны, коленчатые валы и другие детали, штампуемые на молотах.

При штамповке выдавливанием без заусенца заготовка, поме­ щенная в закрытой матрице, нажимом пуансона-поршня выдавли­ вается через отверстие в дне матрицы или в нажимной полости пуан­

отверстие, а через зазор между пуансоном и матрицей. Этот метод применяется для штамповки деталей типа стаканов, гильз, а также деталей коробчатой и корытообразной формы.

Характеристика технологических методов производства деталей машин 175

К а л и б р о в к а - ч е к а н к а является отделочной операцией при штамповке; ее производят в холодном или горячем состоянии. Холодная калибровка-чеканка обеспечивает высокую точность раз­ меров и высокое качество поверхности. Горячая калибровка дает меньшую точность и применяется для крупных штампованных поко­ вок.

Калибровку-чеканку производят на кривошипно-коленных чека­ ночных прессах. Горячую калибровку можно производить на криво­ шипных горячештамповочных прессах или, с меньшей точностью,, на винтовых фрикционных прессах и молотах.

Различают холодную калибровку-чеканку: плоскостную, криволинейных поверхностей тел вращения и объемную.

Плоскостная калибровка-чеканка произво­ дится с целью получения точного размера между двумя противолежащими плоскостями поковки и улучшения качества их поверхно­ стей. При такой чеканке размеры в плоскости, перпендикулярной к направлению обжатия, увеличиваются, так как течение металла в этой

плоскости ничем не ограничено. В необходимых случаях следует это учитывать и соответственно уменьшать размеры поковки при штам­ повке. Чеканка, применяемая иногда для уничтожения штам­ повочных уклонов, является частным случаем плоскостной че­ канки. Чеканка плоских поверхностей может производиться одно­ временно на разную толщину и в разных по высоте плоскостях (фиг. 109).

Потребное усилие для калибровки-чеканки зависит от качества металла, конфигурации и толщины поковки. Ориентировочно можно принять для плоскостной чеканки углеродистой стали 13—16 m/см2, легированной стали 16—20 т/смг площади горизонтальной проекции поверхности, подвергаемой чеканке.

Допуски на размеры между поверхностями, подвергаемыми калибровке-чеканке по ГОСТу 7505-55, выдерживаются в пределах 0,16—0,63 мм. Путем многократной чеканки, т. е. производя чеканку одних и тех же поверхностей два или три раза с промежуточной термо­ обработкой для снятия остаточных напряжений, можно выдержать допуск до 0,1—0,3 мм.

При чеканке происходит пирамидальное распределение напря­ жений, заключающееся в том, что слои металла, находящиеся ближе

кцентру чеканенной поверхности, испытывают более высокие напря­ жения, чем периферийные слои. В результате по мере приближения

кцентру чеканенной поверхности, увеличиваются упругие деформа­ ции, вследствие чего размер по толщине получается в центре больше, чем у краев. У больших поверхностей увеличение размера в центре достигает 0,4 мм. Во избежание этого поверхность, подлежащую чеканке, делают несколько вогнутой, либо делают выпуклой обжи-

176 Характеристика технологических методов производства

■мающую часть чеканочного штампа, либо применяют многократную чеканку.

Калибровка-чеканка криволинейных поверхностей тел враще­ ния производится в калибровочном штампе за несколько ходов пресса с поворотом на некоторую часть окружности после каждого хода. В этом случае течение металла в стороны ограничено; за счет течения металла вдоль оси поковка несколько удлиняется, что должно быть учтено при штамповке. Допуски на диаметральные размеры при чеканке криволинейных поверхностей обычно выдер­ живаются в пределах 0,2—0,7 мм.

Объемная калибровка-чеканка производится в калибровочном штампе с полостями, соответствующими требуемым размерам калибро­ ванной поковки. При объемной чеканке металл течет только в за­ усенец, что вызывает в металле большие напряжения, увеличивает потребный тоннаж пресса, повышает отдачу и в итоге уменьшает точность чеканки. Во избежание этого целесообразно несколько уменьшать размеры поковок в плоскости разъема. Выдерживаемые при объемной чеканке допуски приблизительно в 1,5 раза больше, чем при плоскостной чеканке.

Тоннаж (сила) пресса для объемной калибровки-чеканки опреде­

легированной стали К = 40 т/см2.

Элементы поковки, к которым предъявляются более высокие требования точности, чем дает объемная калибровка, подвергаются после нее плоскостной калибровке.

Кроме рассмотренных методов, применяются методы ковки: 1) на вертикально-ковочных машинах, 2) на ротационно-ковочных машинах, 3) на горизонтально-гибочных машинах и 4) на ковоч­

сечением, бородков, зубил, железнодорожных костылей и т. п. — путем вытяжки фасонными бойками в несколько переходов.

Р о т а ц и о н н о - к о в о ч н ы е м а ш и н ы применяются для изготовления металлических изделий из прутков и труб путем обжимки и вытяжки; при этом может быть получена цилиндриче­

для изготовления различных скоб, угольников, стоек, кронштей­ нов, подвесок и т. п. из полосового, квадратного или круглого про­ ката.

на высокопроизводительных высадочных прессах-автоматах. Раз­ меры деталей, высаживаемых на типовых прессах-автоматах, не пре­ вышают 25 мм по диаметру стержня и 200 мм по длине. Детали большей длины штампуются на специальных прессах-автоматах.

Производительность холодновысадочных автоматов составляет 30—400 и более штук в минуту в зависимости от размеров и конфигу­ рации высаживаемых деталей.

Отклонения размеров при холодной высадке выдерживаются по 3—За классу точности, а чистота поверхности по 6—7-му классу.

Холодная высадка сочетается в ряде случаев с редуцированием (уменьшением диаметра) стержня под накатку резьбы иди с калиб­ ровкой гладкой части стержня путем проталкивания его через спе­ циальную матрицу.

Материалом для холодной высадки является калиброванный пруток диаметром от десятых долей миллиметра до 25 мм. В неко­ торых случаях применяют материал большего диаметра. Для холод­ ной высадки применяются углеродистые стали (конструкционные — марок 08—45 и рядового проката), легированные стали и цветные металлы и сплавы.

Отходы металла при холодной высадке весьма незначительны. Экономия металла, получаемая этим методом, сравнительно с изго­ товлением деталей данных видов из проката путем обработки снятием стружки, в ряде случаев достигает примерно 4С°/0.

крышки, колпаки, щитки, диски, фрикционные и уплотнительные кольца, асбесто-металлические кольца и прокладки различной кон­ фигурации и т. п. Этот метод широко применяется для штампо­ сварных* конструкций, иногда весьма сложных, как например, штампо-сварные станины, кузова легковых автомобилей и т. п.

Материалом для холодной листовой штамповки служат тонко­ листовой металл и лента, а также картон, кожа и другие неметал­ лические материалы.

Для восстановления пластических свойств деформированного металла применяют отжиг или другой вид термической обработки, в зависимости от марки металла. После термообработки производится травление и промывка.

Холодная листовая штамповка является высокопроизводитель­ ным технологическим методом. Погрешности при холодной штам­ повке получаются главным образом вследствие неточности изготов­ ления штампов и их износа. Для свободных размеров холодноштамповаиных деталей без особых затруднений может быть выдержан 7-Г: класс точности. При указании допусков, размеры могут быть выдер­ жаны по 3—За классам точности.

Матрицы и пуансоны штампов доводятся индивидуальной при­ гонкой с допусками 10—80 мк, в зависимости от толщины цпампуе-

180 Характеристика технологических методов производства

Л и т ь е в з е м л я н у ю ф о р м у р у ч н о й ф о р м о в к и в о п о к а х по модели применяется для отливки как мелких, так и крупных деталей различной конфигурации. В зависимости от конфигурации отливки ручная формовка в опоках имеет следую­ щие разновидности: формовка в двух опоках, формовка с подрезкой, формовка с фальшивой опокой, формовка по модели с отъемными частями, формовка в трех опоках, формовка по шаблону с горизон­ тальной осью вращения.

Формовка в двух опоках выполняется по модедям с плоским разъемом.

Формовка с подрезкой выполняется по неразъемным моделям, когда нельзя получить плоский разъем опок. При этом методе тру­ доемкость формовки повышается.

Формовка с фальшивой опокой применяется в тех же слу­ чаях, как и формовка с подрезкой, при значительной партии отливаемых заготовок в целях повышения производительности труда.

Формовка по модели с отъемными частями применяется в случаях, когда модель не допускает разъема по всему сечению и для удаления ее необходимы отъемные части; это усложняет формовку и понижает

Формовка по шаблону с горизонтальной осью вращения приме­ няется для отливок, представляющих собой тела вращения, со зна­ чительным превышением длины над диаметром (валки, трубы и т. п.); этим методом достигается удешевление и сокращение сроков изготов­ ления модельной оснастки.

Л и т ь е в з е м л я н у ю ф о р м у м а ш и н н о й ф о р ­

виях серийного и массового производства.

Машинная формовка может применяться при изготовлении форм в двух опоках и при замене всех боковых отъемных элементов модели стержнями.

По сравнению с ручной формовкой машинная формовка обеспе­ чивает более высокую точность формы и однородность уплот­ нения. Поэтому отливки при машинной формовке получаются более точными по размерам и в большей степени одинаковыми по весу.

В связи с механизацией процессов уплотнения формы и выемки модели, освобождением формовщика от установки модели на плиту, от прорезки литников и других вспомогательных работ, производи­ тельность труда при машинной формовке значительно повышается по сравнению с ручной формовкой.