3.6. Оборудование для холодной объемной штамповки

Холодная объемная штамповка позволяет получать массивные детали переменного сечения, не требующие (или почти не требующие) обработки резанием. Обеспечивает гораздо более высокую точность (9-й квалитет), чем горячая штамповка и меньшую шероховатость поверхности Ra£1,6 мкм. За счет наклепа при холодной пластической деформации повышается предел прочности материала. Но отсутствие нагрева обуславливает высокое значение предела текучести s_т и следовательно, большие усилия деформирования, большие силы трения, что приводит к сильному износу инструмента.

Наиболее распространенные операции холодной объемной штамповки (ХОШ):

• высадка;

• холодное выдавливание;

• объемная формовка;

• осадка;

• калибровка;

• чеканка;

• клеймение.

Рис. 3.43. Высадка: 1 — выталкиватель; 2. — матрица; 3 — высаженная головка винта; 4 — пуансон

Высадка встречается наиболее часто, т. к. служит для получения головок винтов, болтов, заклепок, а также гаек. Производство этих деталей измеряется миллиардами штук в год. Высадка состоит в увеличении площади поперечного сечения части заготовки (прутка, проволоки) за счет уменьшения ее высоты (рис. 3.43).

Холодное выдавливание подразделяют (как и горячее) на прямое, обратное, комбинированное, боковое и радиальное, заключающееся во внедрении в круглую заготовку плашек, перемещающихся по ее радиусам (применяется, например, для изготовления зубьев зенкеров и разверток).

Штампы для холодного выдавливания из-за больших нагрузок делают бандажированными: матрицы штампов сжаты на прессованными на них обоймами (бандажами), повышающими прочность и жесткость матрицы. Такие штампы сложны и дороги, поэтому они эффективны в массовом и крупносерийном производствах.

Давление на инструмент здесь достигает 3000 МПа, поэтому смазка с поверхности изделия выдавливается инструментом. Для предотвращения этого перед выдавливанием на поверхность заготовки наносится фосфатное покрытие, удерживающее смазку.

Калибровка бывает плоскостной и объемной. Калибровка осуществляется после горячей штамповки и ей должны предшествовать очистка поверхности поковки от окалины галтовкой в галтовочных барабанах или обработкой в дробеметных установках. При плоскостной калибровке (рис. 3.44, а) вертикальные размеры выполняются с точностью до (0,05–0,2 мм); шероховатость Rа0,8 мкм. Объемная калибровка необходима для деталей со сложными криволинейными поверхностями (рис. 3.44, б) и при калибровке избыточный металл вытекает из штампа, образуя облой.

Калибровка позволяет избежать обработки торцов деталей фрезерованием или др. При калибровке наблюдается некоторое изменение размеров изделия. Производительность при ручной подаче 1000 шт./час.

Рис. 3.44. Калибровка : а — плоскостная; б — объемная

Рис. 3.45. Осадка

Предельно допустимые степени деформации при холодной осадке определяются по справочнику. Разновидности холодной осадки:

• осадка между плоскими плитами (рис. 3.45, где D₀, Н₀ размеры заготовки; Н₁ — высота изделия);

• осадка в кольцах (рис. 3.46).

Рис. 3.46. Осадка в кольцах: 1 — ползун; 2 и 4 — кольца; 3 — изделие; 5 — стол пресса

Рис. 3.47. Клеймение: 1 — клеймо; 2 — изделие

Холодная формовка используется для получения мелких фасонных деталей для приборов и напоминает горячую объемную штамповку в чистовом ручье — без заготовительных ручьев. Проводится в открытых (с поперечным облоем) и закрытых (с торцевым облоем) штампах. Требует нанесения фосфатного покрытия.

Чеканка — образование рельефа на поверхности изделия за счет изменения толщины материала. Встречается при производстве часов, монет, орденов, медалей, столовых приборов и др. Иногда чеканкой называют калибровку.

Клеймение — образование цифрового или рисуночного рельефа за счет поверхностной деформации (рис. 3.47). Разновидностью клеймения является разметка, т. е. нанесение углублений кернером для повышения точности последующего сверления, отверстий. С помощью разметки можно обеспечить позиционный допуск 0,02–0,03 мм.

Рассмотрим оборудование для холодной объемной штамповки.

Автоматы холодновысадочные двухударные с цельной матрицей применяются для холодной высадки из калиброванного материала заклепок и заготовок болтов и винтов. Они имеют две позиции: после отрезки сдвигом на первой позиции заготовка передается на вторую, где производится высадка двумя последовательно и автоматически сменяемыми пуансонами. Производительность до 300 шт./мин.

Рис. 3.48. Схема четырехпозиционного холодновысадочного автомата

Автоматы холодноштамповочные четырехпозиционные для крепежных изделий стержневого типа наибольший диаметр стержня 30 мм) имеют (рис. 3.48) позицию отрезки и четыре позиции штамповки (I–IV) с пуансонами 6, матрицами 4 с выталкивателями 3 (5 — изделие). На позиции отрезки пруток 1 подается валками 2 до упора 7. Заготовка 8 необходимой длины отрезается сдвигом ножа 9 относительно отрезной матрицы 10. Затем заготовка автоматически переносится по позициям штамповки. Производительность 280–30 шт./мин, против нескольких штук при точении на токарных автоматах. Соответственно коэффициент использования материала при высадке равен 95% против 43% при токарной обработке. Трудоемкость при высадке в 300 раз меньше.

Автоматы-комбайны для полного изготовления винтов и шурупов, типа снабжаются резьбонакатными устройствами. Автоматы холодноштамповочные пятипозиционные гаечные типа применяют для получения гаек до М27 и аналогичных им деталей.

Прессы кривошипно-коленные чеканочные имеют привод на основе кривошипно-коленной системы 1 (рис. 3.49), позволяющей развивать большие усилия калибровки Рк за счет увеличения усилия привода Р_пр с помощью рычажной системы при небольшом ходе ползуна 2, что позволяет применять их для выполнения операций холодной объемной штамповки: холодной осадки и выдавливания, чеканки, а также калибровки плоскостной и объемной. Известны такие прессы усилием до 63 МН.

Рис. 3.49. Схема кривошипно-коленного пресса

Прессы кривошипно-коленные для холодного выдавливания имеют верхний и нижний выталкиватели и выдвижную подштамповую плиту для облегчения смены штампов.

Преимущество прессов гидравлических для холодного выдавливания — большая величина рабочего хода при большом усилии. Существуют также автоматы для холодного выдавливания. На основе трех названных типов прессов разработаны комплексы оборудования. Известны также гидравлические прессы для холодного выдавливания рельефных полостей.