Конструкция ручьев штампов

Поковки первой группы штампуют из прутка, установленного до переднего упора при длине стержня поковки и из штучной заготовки при заднем упоре. Окончательный формовочный ручей может быть открытым или закрытым и располагаться в пуансоне, в матрице или в пуансоне и матрице одновременно.

Объем формовочного перехода поковок второй и третьей группы , где – объем поковки кольца (втулки), включая объем наметки . Откуда диаметр исходной заготовки .При отношении от 0,9 до 1,5 штамповка производится в пуансоне за один переход без облоя; при в закрытой полости матрицы за один переход; при за два перехода в пуансоне или матрице. При штамповке в пуансоне длина цилиндрической наметки , длина конического профиля наметки и при штамповке в матрице , , где диаметр отверстия , ̵ толщина стенки кольца. При наборном переходе и . Глубина полости выбирается из условия равенства объемов.

При высадке трубной заготовки определяется объем высажива­емой части с учетом угара и половины плюсового допуска. При высадке приближенно с уменьшением внутреннего диаметра трубы утолщение стенки с уменьшением наружного диаметра и с одновре­менным уменьшением наружного и внутреннего диаметров где — отношение дли­ны высадки к наружному диаметру трубы. При наружном утолщении и длине набор металла делают в два перехода. В первом переходе высаживают металл внутри трубы с умень­шением до . При этом вначале определяют длину участка трубы, образующего утолщение диаметром и длиной . После чего длину разбивают на две части и . Длина служит для образования внутреннего диаметра без искажения наружного на длину . После этого проводят набор металла за счет уменьшения только внутреннего диамет­ра трубы до величины за счет осадки трубы на длину (или суммарной осадки на длину ). Отсюда следует, что применимость данного способа ограничивается условием в последнем переходе производят раздачу металла до диаметра и заданного фланца .

Отметим, что при горячей высадке фланцев (утолщений) используется указанный метод с нагревом перед первым и третьим перехо­дами. При и высадку проводят при типовом процессе за 3+4 перехода. При первом переходе набирают металл внутрь трубы до , на втором набирают металл внутрь до и наружу до , в третьем переходе утолщается до (примерно до 0,9∙ ) без изменения внутреннего диаметра . В четвертом переходе окончательно формуется утолщение на размеры , и . При и утолщение проводят в два перехода. При первом осуществляется высадка внутрь до и при втором переходе – раздача до и . При и высадка прово­дится с тремя переходами и двумя нагревами.

Задачи для самостоятельного решения

3.3.1. Определить возможность высадки плоским пуансоном не за­жатого конца прутка, если высаживаемая длина при .

3.3.2. Определить возможность высадки плоским пуансоном неза­жатого конца прутка при при .

3.3.3. Определить диаметр матрицы, если длина высаживаемой час­ти прутка , диаметр заготовки , длина матрицы и находящаяся вне матрицы длина прутка

3.3.4. Определить возможный диаметр матрицы , если длина выдавливаемой части прутка , диаметр и выступаю­щая вне матрицы длина прутка

3.3.5. Определить продольный диаметр цилиндрического ручья матрицы если и .

3.3.6. Определить предельный диаметр цилиндрической полости пуансона, если и глубина .

3.3.7. Определить возможность закрытой осадки цилиндрического утолщения в матрице до диаметра , если высаживаемая часть прутка не выступает за пределы матрицы и длина утолщения .

3.3.8. Определить длину не зажатого прутка при высадке на пер­вом переходе в конической полости пуансона с размерами , из заготовки с размерами , .

Решение:

1. Объем конического набора металла

.

2. Объем не зажатого конца прутка

.

3. Длина . Условие устойчивости выполняется.

3.3.9. Определить число ручьев для набора металла при высадке в конической полости пуансона с размерами , из заготовки с размерами и .

Решение:

1. Назначаем при первом переходе и тогда объем конической полости первого ручья равен

2. Длина полости пуансона первого ручья

3. Отношение , поэтому выбираем следующий ручей с конической полостью, имеющий размеры , и , .

4. Назначаем и находим длину полости пуансона второго ручья .

5. Отношение поэтому дальнейший набор металла заканчивается.

3.3.10. Определить объем наборной части при высадке прутка диаметром и объемом высадки на первом, втором и третьем переходах.

3.3 .11. Определить глубину конической полости пуансона на первом и последующих переходах при высадке прутка диаметром для .

Решение:

1. Величина ,

тогда и .

2. Объем наборной части ручья

и определяет глубину полости пуансона .

3. Отношение поэтому определяем размеры второго ручья, исходя из новой длины ; находим , откуда ; ; .

4. Глубина полости пуансона и отношение , т.е. процесс устойчивый.

3.3.12. Подобрать форму наборного ручья и дать его размеры при высадке стержня диаметром 22 мм, длиной 45 мм с утолщением на конце в виде цилиндрической бобышки диаметром 29 мм, длиной 20 мм, оканчивающейся шестигранной головкой с размерами "под ключ" 41 мм (диаметр описанной окружности 47,3 мм) и длиной .

3.3.13. Подобрать форму наборного ручья при высадке шарового пальца, имеющего вид стержня диаметром 12 мм и длиной 300 мм со сферичес­ким утолщением на конце диаметром 27 мм с симметричными лысками, рас­положенными на расстоянии 14,3 мм друг от друга.

3.3.14. Определить диаметр заготовки и размеры наборного ручья для высадки поковки в виде кольца с наружным диаметром , внутренним мм, высотой 52,5^+0,1 мм.

3.3.15. Определить диаметр заготовки для штамповки кольца, если объем формовочного перехода и штамповка произво­дится за один переход в пуансоне без облоя.

3.3.16. Определить размеры наметочного отверстия при штамповке в пуансоне при диаметре отверстия .

3.3. 17. Определить возможный размер толщины трубной поковки при высадке ее с уменьшением внутреннего диаметра трубы, если коэффи­циент высадки и толщина трубной заготовки .

3.3.18. Определить возможный размер толщины трубной заготовки при высадке ее с изменением наружного диаметра трубы, если коэффициент высадки и толщина трубной заготовки .

3.3.19. Определить возможный размер толщин трубной заготовки при высадке ее с изменением наружного и внутреннего диаметров.

3.3.20. Разработать технологию высадки фланца длиной с внутренним , наружным диаметром из заготовки с диаметром .

Решение:

1. Определяем условия высадки: и , следовательно, данный фланец можно набрать за два наборных перехода, после чего произвести формующую операцию.

2. Определить длину высадки , идущую на образование утолщения:

.

3. Определим коэффициент высадки и возможный размер толщины трубы после осадки без изменения наружного размера .

4. Диаметр . Назначим длину высадки на первом переходе тогда, . Откуда протяженность размера диметром составит:

.

5. Длина осадки на втором наборном переходе определяет длину поковки и длину фланца .

6. Внутренний диаметр

.

7. На формовочном третьем переходе производится раздача металла до первоначального диаметра и заданного наружного диаметра фланца .

3.3.21. Что изменится в ответе при условии задачи 2.3.20, если длина фланца станет равной .

3.3.22. Определить внутренние диаметры первого, второго, третьего и четвертого переходов при 3-4 переходном процессе горячей высад­ки фланца, если начальный диаметр трубной заготовки .

3.3.23. Определить наружный диаметр первого, второго и третьего переходов при типовом 3-4 переходном процессе горячей высадки фланца, если начальный наружный диаметр трубной заготовки и .

3.4. Определение усилий высадки

Усилие высадки конусной заготовки в пуансоне равно Усилие высадки плоского фланца диаметром и толщиной в матрице из заготовки диаметром составляет:

,

при усилие .

Усилие высадки в матрице фланца толщиной с одновременным вдавливанием выступа диаметра примерно рав­ного диаметру заготовки равно при и при . Усилие высадки тон­костенных станков или чашек из прутка диаметром и толщи­ной стенки равно

.

Усилие прошивки из заготовки с плоским фланцем, сопровождаемое раздачей металла в стороны до образования стакана с толщиной стенки и фланцем диаметром равно при

.

Усилие при сквозной прошивке предварительно намеченного отверс­тия при глубине среза и периметре среза П (мм) равно . При всех расчетах площадь принимается в м², временное сопротивление на разрыв измеряется в МПа. Величина зависит от температуры операции и материала заготовки. При высадке малоуглеродистых сталей среднеуглеродистых сталей и малолегированных сталей . При некруглой в плане форме поковок усилие высадки определяет­ся по величине приведенного диаметра .

Задачи для самостоятельного решения

3.4.1. Определить усилие высадки в конической полости пуансона заготовки из стали 40 диаметром 30 ммна первом и втором переходах (см. задачу 3.3.9)

3.4.2. Определить усилие высадки плоского фланца диаметром 100 мми толщиной 30 мм из стального прутка Ст 40Х диаметром 60 мм.

3.4.3. Определить усилие высадки фланца с выступом по условию задачи 3.4.2.

3.4.4. Определить усилие высадки тонкостенного стакана с мини­мальной толщиной стенки 20 мм из стальной малоуглеродистой за­готовки диаметром 40 мм, если фланец имеет диаметр 100 мм.

3.4.5. Определить усилие сквозной прошивки в тонкостенном стакане (остальное по задаче 3.4.4) диаметром отверстия 20 мм.

3.4.6. Определить усилие сквозной прошивки квадратного отверстия со стороной 100 мм и высотой срезаемой части 30 мм в поковке из стали 40Х.

3.4.7. Определить усилие высадки квадратного в плане плоского фланца со стороной 100 мм, толщиной 20 мм из малоуглеродистой заготовки диаметром 60 мм.

 

4. Штамповка на винтовых прессах

 

4.1. Составление чертежа поковки

 

Припуски и допуски на штамповку в открытых штампах принима­ются по ГОСТ 7505-74. Припуски и допуски при штамповке в закры­тых штампах принимаются такими же, как и в открытых штампах. При этом величина положительного допуска в направлении хода ползуна увеличивается на 50-100 %. На поковке, получаемой выдавливанием, припуск на диаметр составляет 2…4 мм при последующей обработке резанием и 0,5…1 мм при шлифовании поверхности. Соот­ветственно плюсовой допуск на диаметр составляет 3…5 и 0,5…1 % на размер и минусовой допуск до 60 % от плюсового. На длину стержня при последующей механической обработке припуск прини­мается 1…3 мм и допуск 2…10 % на размер (меньшее значение при размере до 50 мм). Штамповочные уклоны для открытых штампов принимаются равными 5…7° для внешнего контура и 7-10° для внутрен­него контура при штампах без выталкивателей и для штампов с вы­талкивателями 3° для внешнего и 7° для внутреннего контура. Для закрытых штампов в зависимости от отношения высоты стенки h (бобышки) к ее толщине в (диаметру) внешний угол принима­ется равным 1…3° при изменении h/в от 1 до 4. Соответственно внутренние углы изменяются от 3º до 5º. Глухие наметки под прошивку глубиной имеют наибольший диаметр , наименьший радиус скругления и тол­щину перемычки . При меньший диаметр наметки ,толщина перемычки (0,7 при и 0,8 при ) и радиус скругления принимается 2…5 мм при плоском основании наметки. Радиусы скругления на наружном контуре принимаются (большие при высоте поковки больше 10 мм) и внутренние радиусы . Размеры заусенечной канавки определяются высотой , вы­числяемой по формуле и затем по таблице 1.1 ( – площадь поковки в плане, мм²).

 

4.2. Технологический процесс штамповки

 

Объем поковки удлиненной формы состоит из суммы элементарных объемов с учетом угара и объема заусенца объем заготовки равен . Этот объем определяет длину исходной заготовки с площадью поперечного сечения и равняется .

Длина заготовки типа «стержень с утолщением» определяется объемом стержня длиной равным . Объем головки . При отношении приме­няют осадку в один переход. Обычно более чем двухпереходного процесса на винтовом прессе не проектируется. При этом используется один штамп с центральным ручьем и двумя переставными пуан­сонами. При глубокой прошивке применяют три перехода: осадка заготовки и получение центрирующего бурта, предваритель­ная прошивка – формовка, окончательная штамповка.

Объем заготовок смешанной формы . Тогда диаметр заготовки отличается от расчетного диаметра на величину и расчетная длина заготовки .

 

4.3. Конструкция ручьев штампов

Заготовительные и окончательные ручьи открытого штампа вы­полняются аналогично конструкциям соответствующих ручьев молото­вых штампов.

У закрытых штампов зазор а между пуансоном и матрицей назначается по 3-му классу точности и выполняется за счет пуан­сона. В нижнем положении пуансона между верхним его торцом и торцом матрицы обязательно должен оставаться зазор (Р - усилие пресса, тс), но не менее 2 мм. Зазор а = 0,2 n. В верхнем положении пуансон входит в матрицу на величину .