I. Разновидности объемной штамповки

Процесс объемной штамповки заключается в принудительном пе­рераспределении металла заготовки, соответствующей форме полости инструмента, называемого штампом. Полость штампа называется ручь­ем. При штамповке процесс формоизменения независимо от вида ис­пользуемого оборудования состоит из следующих основных этапов:

1) подготовительных операций (фасонирование заготовок),

2) оформление поковки и отделочных операций.

Оформление поковки производится в окончательном (или чисто­вом) ручье, фасонирование заготовок - в подготовительных ручьях. Если штамповке подвергается заготовка без фасонирования в штам­пах, то такая штамповка называется одноручьевой в отличим от многоручьевой штамповки.

Для вкладывания заготовки в ручей и извлечения из него по­ковки штампы снабжены одним или двумя разъемами. В зависимости от типа штампа окончательные ручьи и соответственно форма готовых поковок одного и того же наименования отличаются друг от друга.

Серийное производство поковок различными способами объемной штамповки осуществляется на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.

Штамповка производится о облоем в открытых штампах, без облоя в закрытых штампах и путем выдавливания металла в специаль­ных штампах.

Штамповка в открытых штампах (с облоем штамповки). Этот спо­соб штамповки характеризуется образованием облоя, выполняющего некоторые технологические функции. Штамповка о облоем проняв, на молотах и прессах.

Сущность процесса легко уяснить на примере штамповки цилинд­ра высотой Hк и диаметром Dк.

Штамповка в закрытых штампах осуществляется на горизонтально-ковочных машинах, прессах и молотах.

Сущность процессу (рис. 4) состоит в том, что заготовка с размерами Н0 и D0 деформируется, находясь в полости одной части штампа, в которую входит как в направляющую, другая его часть (рис. 4 а, б).

При этом штамп не обеспечивает свободного удаления цилиндричес­кой поковки с размерами Hк и Dк ручья. Для этого применяют уклоны или извлекают их двумя способами:

1) В неподвижную честь I устанавливается стержень 3, выталкивающий поковку после отхода движущейся части 2 штампа (при обр. ходе ма­шины). Для уменьшения усилия выталкивание применяют уклоны. По такой схеме выполняют штампы, работающие на прессах.

2) В другом случав (рис. 4 г) часть штампа, в которой расположе­на полость, выполнена разъемной, состоящий из двух половин I’ и I”, штамп состоит из трех частей и имеет разъем в двух плос­костях, штамповочные уклоны при этом не нужны. По такой схеме выполняют штампы горизонтально-ковочных машин.

Штамповка в закрытом штампе характеризуется следующими признаками:

1) колебание объема заготовок должны быть незначительными. Объем заготовки практически равен объему поковки;

2) образующийся вследствие затекания металла в зазор по месту разъема штамповка заусенец незначителен, толщина его не меняется в процессе штамповки, а направление вытекания совпадает о нап­равлением движения штампа;

3) макроструктура поковок такова, что волокна металла обтекают контур поковки и не перерезаны.

Основном достоинством закрытых штампов является минималь­ный расход металла в облой и более высокое качество поковок.

Штамповка выдавливанием, как правило, осуществляется на прессах, но может быть осуществлена на горизонтально-ковочных машинах и даже на молотах (ударное выдавливание). Сущность про­цесса состоит в том, что заготовка устанавливается в полости штампа, выполненного конструктивно по типу безоблойного, но в ручье имеется выходное отверстие.

Вследствие чего часть металла выдавливается через него ее преде­лы полости. Никаких отходов здесь на предусматривается. Исключе­ние составляют та часть заготовки, которая является избыточной вследствие неточности прокатки и разделки пруткового металла на мерные заготовки. Поковка, полученная в этом штампе» состоит из двух частей основной 1, и стержневой 2.

Основное преимущество процесса выдавливание перед штампов­кой в открытых штампах состоит в возможности получения поковок с очень точными размерами и весьма чистой поверхностью. Большим или меньшим выдавливанием металла в стержневую часть поковки можно фиксировать объем корпуса поковки, не боясь перегрузки штампа.

К основным недостаткам относятся:

1) высокие удельные усилия и энергозатраты на осуществление процесса;

2) Относительно низкая стойкость инструмента (особенно на участ­ке выходного отверстия).

Основные признаки штамповки выдавливанием:

1) Объем металла в основной полости инструменте в процессе штамповки уменьшается, так как предусматривается выдавливания некоторой части в стержневую часть.

2) Не предусматривается отход металла, но при наличии избыточ­ного металла в заготовке (вследствие неточной дозировки) он может быть вытеснен в виде сосредоточенного объема в стержневую часть поковки и затем легко удален обрезкой в штампе или механи­ческой обработкой.

3) Поковки отличаются высоким качеством.

В простейшем случае цилиндрическая полость штампа выполнена в одной части штампа 1, вторая часть штампа представляет собой плоский боек 2. Если объем заготовки V3 равен объему полости штампа Vш, то схематично штамповку поковки элементарной формы можно представить по рис. 1,в. Здесь, при извлечении поковки, могли бы возникнуть трудности из-за необходимости преодо­левать силы трения. Удаление поковки из штампа облегчается, если боковые стенки штампа сделать с уклоном, а поковка с напусками.

Однако это связано с искажением формы поковки, а также с увеличением объема заготовки и поковки. Кроме этого, в этом случае увеличиваются отходы в стружку при мех. обработке.

При штамповке при такой схеме наиболее трудно заполняются нижние углы полости штампа, прежде чем металл заполнит эти углы, он вытекает между частями 1 и 2 штампов в виде облоя толщиной hоб (рис. 2, б).

Когда расстояние между частями штампов достигает некоторой величины, облой закрывает выход металла из ручья, и он вынужден заполнять углы полости штампа.

При таком процессе штамповки необходимо в заготовке иметь некоторый объем металла на образование облоя. Разность объемов поступающей из печи заготовки и поковки представляют собой объ­ем отходов.

Облой подлежит обрезке в специальных (обрезных) штампах. Следует помнить, что технологическое назначение облоя - запол­нение углов штампа.

Недостатком этого способа является:

1) значительный отход металла в облой;

2) назначение напусков из-за наличия уклонов стенок ручья;

3) трудно гарантировать точность размера Hк.

В связи с этим применяют штампы по схеме рис. 2, в. При этом на машинах со свободным ходом штамповку осуществляют до соприкосновения частей штампа между собой; высота поковок Нк и их объем Vпок будут иметь заданные величины, даже если объем различных заготовок Vз неодинаков из-за наличия допусков на прокатку и резку.

Это позволяет использовать для разделки прутков заготовки производительный, но не обеспечивающий высокой точности способ резки на ножницах.

Для сокращения отходов металла в напуски, вызываемые нали­чием штамповочных уклонов, (рис. 3, а) плоскость разъема штампа А-А смещают к серединной плоскости Б-Б поковки, которая приоб­ретает форму двух усеченных конусов. Штамп уготовляют по схе­ме, показанной на рис. 3, в. Для уменьшения уклонов штампы иног­да снабжаются выталкивателем рис. 3, г.

Таким образом, штамповка в открытых штампах характеризует­ся следующими основными признаками:

1) Объем металла. Находящегося в ручье, в процессе штамповки непостоянен, при штамповке предусматривается вытеснение части металла в виде облоя.

2) Направление вытеснения металла в облойную щель перпендику­лярно направлению движения штампа, толщина облоя в процессе штамповки уменьшается.

3) По месту обрезки облоя волокна у металла поковки оказываются перерезанными.

4) Из заготовок с размерами низкой точности получаются поковки с размерами более высокой точности за счет различного для каж­дой заготовки объема металла, вытесняемого в облой.