Поковки, штампуемые перпендикулярно оси заготовки

Поковки, штампуемые перпендикулярно оси заготовки (штамповка плашмя) - это поковки удлиненной формы и приводимые к этой форме, характеризующиеся значительной величиной отношения длины к средней ширине в плане (см. таб. 2).

При таком соотношении размеров деформация заготовки в штамповочных ручьях протекает главным образом за счет формоизменения в направлении высоты и ширины поковки, т. е. в направлении двух осей; в направлении же главной оси деформация весьма незначительна.

1 подгруппа. Выбор того или иного ручья или комбинации ручьев определяется формой поковки и его можно производить с помощью так называемой расчетной заготовки, эпюры сечений расчетной заготовки и коэффициентов подкатки.

Построение расчетной заготовок и и эпюры сечений. Расчетной называется условная заготовка с круглыми поперечными сечениями, площади которых равняются суммарной площади соответствующих сечений поковки и заусенца.

Коэффициент подкатки. В соответствии с полученными размерами расчетной заготовки можно определить общий необходимый коэффициент подкатки K_пo по формуле

                  (25)

Возможные величины К_п, достигаемые в отдельных ручьях, указаны в табл. 9.

Таблица 9. Значения коэффициента подкатки ручьев (К_п)

Выбор заготовительных ручьев.

При штамповке 1-й подгруппы применяют заготовительные ручьи 3-1-1 по табл. 4: формовочный, подкатной открытый, подкатной закрытый и протяжной. Комбинацию ручьев выбирают таким образом, чтобы Кпo≤Кпр, (26) где Кпр равен произведению Кп выбранных ручьев. Например, если выбраны ручьи; подкатной закрытый, предварительный и окончательный, то Кпр = 1,6·1,1·1,05≈1,8. Если Кпо > 1.8. то необходимо применить протяжной ручей. Выбор заготовительных ручьев можно производить по диаграмме (рис. 25). Рис. 25. Диаграмма пределов применения заготовительных ручьев (по А. В. Ребельскому); зоны: БЗ — без заготовительных ручьев; Переж.-пережимкой; ПО — подкатной открытый; ПЗ — подкатной закрытый. Пример: Дано: Gп= 0,6; α = 1,37; β = 3,25. В качестве заготовительных переходов следует применить подкатку закрытую (ПЗ).

При выборе заготовительных ручьев необходимо учитывать следующее:

1. Если расчетная заготовка элементарная (см. рис. 20), то заготовительные ручьи определяют непосредственно по расчету К_по. При наличии на расчетной заготовке таких выступов, что d_в/d_min>1,2 или  головки сложной формы рекомендуется, кроме протяжного ручья (если по расчету он необходим), применять еще формовочный и подкатной открытый ручьи.
2. При сложной расчетной заготовке с общим для всех участков средним сечением d_cp (см. рис. 22 и 23) следует определить заготовительные ручьи для каждой элементарной расчетной заготовки и выбрать наиболее трудоемкий процесс. Например, если для трех участков сложной эпюры соответственно требуется по расчету протяжной, подкатной открытый и подкатной закрытый ручьи, то для расчетной заготовки в целом следует применить протяжной и подкатной закрытый ручьи.
   Если по расчету для всех участков получается только протяжной ручей, то в целях фиксации расстояний между головками рекомендуется применить еще формовочный или подкатной открытый ручьи.
3. При сложной расчетной заготовке с различными средними сечениями d_1cp, d_2cp и т. д. по участкам (см. рис. 24) следует определить заготовительные ручьи для каждой элементарной расчетной заготовки, исходя из ее d_max и d_cp и выбрать наиболее трудоемкий процесс. При условии, когда d_{cp. max}/d_{cp. min}>1,2, применить  протяжной ручей, сделав раствор его а в соответствии с dcp. min.
4. Если для расчетной заготовки в целом требуется только протяжной ручей и штамповка ведется с клещевиной, то при d_cp > 30 мм нужно применять еще подкатной открытый ручей для получения перешейка между поковкой и клещевиной.
5. Если по цеховым условиям приходится использовать заготовку сечением, большим, чем это необходимо по расчету, то в таких случаях применение протяжного ручья (или в крайнем случае площадки для протяжки) обязательно.
6. Вместо протяжного ручья следует применять площадку для протяжки, если необходима:
   а) оттяжка конца под клещевину;
   б) оттяжка короткого конца, длина которого в исходной заготовке меньше ее толщины;
   в) грубая оттяжка равномерного по толщине или ступенчатого конца.
7. Если заготовка после подкатного или протяжного ручья резко выходит за контуры штамповочного ручья в плане, то следует применить дополнительно формовочный ручей. В определенных случаях вместо подкатного и формовочного ручья можно использовать один несимметричный подкатной ручей (см. табл. 15, п. 6).
8. Необходимо увязывать выбор заготовительных ручьев с применяемой комбинацией  штамповочных ручьев:
   а) применение заготовительно-предварительного ручья упрощает процесс по заготовительным ручьям;
   б) наоборот, отмена предварительного ручья часто влечет за собой необходимость более тщательной обработки исходной заготовки в заготовительных ручьях.
9. Применение высаженной на горизонтально-ковочной машине заготовки, вальцованной заготовки или периодического проката сильно упрощает процесс по заготовительным ручьям и часто позволяет производить штамповку вообще без них.

Выбор штамповочных ручьев и варианта штамповки. Для поковок 1-й подгруппы типа А применяют окончательный ручей, для поковок типа Б — предварительный и окончательный, а в некоторых случаях предварительно-заготовительный и окончательный ручьи в зависимости от формы и соотношения размеров поперечного сечения поковки (см. табл. 13, е, ж, з).

2 подгруппа. Выбор заготовительных ручьев. При штамповке применяют заготовительные ручьи 3-1-2 по табл. 4: пережимной и площадку для расплющивания. Выбор ручьев производят так же, как и для поковок 1-й подгруппы с помощью расчетной заготовки, эпюры сечений расчетной заготовки и коэффициентов подкатки. По размерам расчетной заготовки определяют общий необходимый коэффициент подкатки по формуле (25).

Величина К_п пережимного ручья равна 1,2, площадки для расплющивания — 1.
В трех ручьях: пережимном, предварительном и окончательном К_пр = 1,2·1,1·1,05≈1,4.
Ручьи выбирают по неравенству (26). Если Кno>1,4, то поковку следует относить к I группе, 1-й подгруппе. При этом не исключается возможность применения пережимного ручья.
Ориентировочно можно рекомендовать при К_пo< 1,1 применять площадку для расплющивания вместо пережимного ручья.

Выбор штамповочных ручьев и варианта штамповки. Для поковок 2-й подгруппы типа А применяют окончательный ручей, а для поковок типа Б — предварительный и окончательный, а в некоторых случаях предварительно-заготовительный и окончательный ручьи в зависимости от формы и соотношения размеров поперечного сечения поковки (см. табл. 13, е, ж, з).

3-я подгруппа. Выбор заготовительных ручьев. При штамповке этих поковок применяют заготовительные ручьи 3-1-3 по табл. 4: при штамповке поковок типа А — высадочный ручей, а при штамповке поковок типа Б — специальный протяжной и высадочный ручьи.
Этими ручьями пользуются в случае наличия одного фланца или бурта, требующего К_по=S_max/S_cp>1,8 [см. формулу (25)] и при сравнительно коротком стержне.
При Кnо≤1,8 или длинном стержне поковки относят к I группе, 1-й подгруппе типу А.

Выбор штамповочных ручьев и варианта штамповки. Для поковок 3-й подгруппы применяют один окончательный ручей или два ручья предварительный и окончательный, в случае необходимости увеличить стойкость окончательного ручья и уменьшить прилипание.

4-я подгруппа. Выбор заготовительных ручьев. Поковки данной подгруппы требуют гибки, которая производится либо с помощью гибочного ручья (типа А), либо непосредственно в штамповочном ручье (тип Б). Заготовительные ручьи для поковок типа А необходимы такие же, как и для поковок 1-й подгруппы. Для поковок типа  Б,   при l_равз/b_cp> 2,5 применяют заготовительные ручьи, как для поковок 1-й подгруппы, а при l_равз/b_cp> 2,5 как для поковок 2-й подгруппы. Выбор ручьев производят, как и для поковок 1 или 2-й подгрупп, с помощью расчетной заготовки, эпюры сечений расчетной заготовки и коэффициентов подкатки.

Форма поковки и степень вытяжки заготовки процессе гибки обусловливают построение расчетной заготовки одним из следующих трех способов.

По размерам расчетной заготовки определяют общий необходимый коэффициент подкатки по формуле (25).

Коэффициент подкатки гибочного ручья К_п = 1.2.

При выборе К_п других заготовительных ручьев рекомендуется пользоваться табл. 9.

Нужно иметь в виду, что гибочный ручей заменяет формовочный. Его применяют только для поковок 4-й подгруппы типа А.

Выбор штамповочных ручьев и рианта штамповки. Для поково 4-й подгруппы типа А, п. а применяют окончательный ручей, для поковок типа А, п. б — предварительный и окончательный ручьи, а в некоторых случаях — предварительно-заготовительный и окончательный ручьи в зависимости от формы и соотношения размеров поперечного сечения поковки (см. табл. 13, е, ж, з).

Для поковок 4-й подгруппы типа Б необходимо уравновешивание сдвигающих усилий. Для поковок типа Б, п. а применяют окончательный ручей, а для поковок типа Б, п. б — предварительный и окончательный ручьи и иногда предварительно-заготовительный и окончательный ручьи (см. табл. 13, е, ж, з).

5-я подгруппа. Выбор заготовительных ручьев. Заготовительные ручьи выбирают как и для поковок 1-й подгруппы. Для поковок 5-й подгруппы типа А в ряде случаев требуется применение формовочного ручья в целях одностороннего смещения металла в сторону отростка. Иногда вместо подкатного и формовочного ручьев целесообразно применить несимметричный подкатной ручей.

Выбор штамповочных ручьев и варианта штамповки. Для поковок 5-й подгруппы типа А применяют заготовительно-предварительный ручей с упрощенной формой полости (см. табл. 13, и) и окончательный ручей, для поковок типа Б — заготовительно-предварительный ручей с рассекателем (см. табл. 13, д) и окончательный ручей. В зависимости от формы и размеров поковок иногда целесообразны различные варианты штамповки поковок в свернутом или развернутом виде.

6-я подгруппа. Выбор заготовительных ручьев производят в зависимости от того, к какой из подгрупп (1-5-й) можно привести поковку, изменяя ее для рациональной штамповки на молоте и последующей штамповки на другом оборудовании.

Выбор штамповочных ручьев и варианта штамповки также зависит от того,  к какой подгруппе приведена данная  поковка.

Применение отрубного ручья, установление количества поковок из одной анготовки и применение клещевины при штамповке. Поковки небольшого веса и малой длины штампуют обычно из одной заготовки поочередно; отделяя каждую поковку вместе с заусенцем от исходного прутка на ноже (рис. 29, А).

Если вес и длина поковки не позволяют применять заготовку большую, чем на две поковки, то рекомендуется не отрубать первую поковку на ноже, а производить штамповку с поворотом (рис. 29, Б) заготовки на 180° после отштамповки первой поковки. Рис. 29. Диаграмма пределов применения различных заготовок: а — граница зоны применения заготовки на несколько поковок с отрубкой на ноже; б — граница зоны штамповки из заготовки на две поковки с поворотом, кривые в и г дают расширенную зону штамповки с поворотом для поковок простых форм; Ln — наибольший габаритный размер поковки в мм; Gn — вес поковки в кг; lкл — длина клещевого конца в случае оттяжки клещевины; l'кл — тоже без оттяжки клещевины; Азг — толщина исходной заготовки (по А. В. Ребельскому) При штамповке из длинного прутка по первому варианту (см. А на рис. 29) рекомендуется так подобрать длину заготовки, чтобы последнюю поковку (или последнюю совокупность поковок при многоштучной штамповке) штамповать с поворотом заготовки и тем самым осуществлять процесс без применения клещевины.

Прибегать к штучной заготовке (рис. 29, В) следует только, когда длина l_п и вес G_п поковки настолько значительны, что не представляется возможности производить штамповку из заготовки на две поковки с кантовкой.

Зоны на диаграмме (рис. 28) позволяют исходя из величин l_п и G_п, выбирать соответствующий вариант заготовки по длине. Исключение составляют штамповка заготовок, поставленных на торец, штамповка, требующая оттяжки обоих концов заготовки, и изготовление поковок весьма сложных форм, неудобных при штамповке от прутка и в отрубке.

Клещевину не следует применять в тех случаях, когда штамповку производят без подкатных ручьев. Следует иметь в виду, что применение открытого со стороны клещевой выемки подкатного ручья (рис. 30) позволяет в ряде случаев осуществлять штамповку без клещевого конца; желательно использовать в качестве клещевины оттянутый конец заготовки (см. а1 на рис. 29, В). Рис. 30. Штамповка без клещевины Клещевину можно не оттягивать, если предусмотрено ее использование в качестве исходной заготовки для других поковок. Размеры клещевого конца при штамповке без его оттяжки (см. а на рис. 28, В) и с оттяжкой а1 рекомендуется определять, как указано в табл.12.

Определение размеров и выбор исходной заготовки. Размеры исходной заготовки определяют исходя из двух основынх факторов: расчётной заготовки и принятой комбинации переходов штамповки.

Объём заготовки на одну поковку V_зг равен произведению площади сечения заготовки S_зг на ее длину l_зг, отнесенную к одной поковке, т.е.

V_зг=S_згl_зг                  (27)

Объём заготовки V'_зг с учётом потерь (без клевещины) определяют по формуле

                (28)

где V_з=V_п+V_з — суммарный объём поковки и заусенца; δ — угар металла в %.

Объем поковки V_п рассчитывают по номинальным размерам с добавлением к вертикальным размерам половины положительного отклонения.

На основании расчетных заготовок (эпюр) и принятого процесса штамповки по переходам, а также с учетом потери металла на угар и способа укладки заготовки в заготовительные ручьи рекомендуется площадь поперечного сечения заготовки S'_зг определять по табл. 10, составленной для поковок с элементарной расчетной заготовкой.

Таблица 10. Определение площади сечения исходной заготовки для поковок с элементарной расчётной заготовко (по А.В.Ребельскому)

Определение площади сечения исходной заготовки S'_зг для поковок со сложной расчетной заготовкой — сложной эпюрой (см. рис. 22-24) производят следующим  образом:

• в случае штамповки без заготовительных ручьев (БЗ) или с применением гибки (Гб), пережима (Переж.), формовки (Форм.) или подкатки (ПО и ПЗ) S'_зг — соответственно по формулам (1)—(3) табл. 10;
• в случаях штамповки с применением протяжки (Прот.) или протяжки -подкатки (Прот.—ПО или Прот.—ПЗ) надо для каждого участка расчетной заготовки (эпюры) определить S'_зг соответственно по формулам табл. 10 и выбрать наибольшее из полученных значений;
• в случаях штамповки с применением одного высадочного ручья — по формуле
  
  S'_зг = 0,98 πd²_min/4            (29),
  
  где d_min — диаметр концевого участка поковки большей длины;
• в случаях штамповки с применением высадочного и специального протяжного ручьев — по формулам:
  

где V'_ф — объем фланца поковки с учетом потерь на заусенец и угар, определяется аналогично определению V'_зг по формуле (28); D'_зг — диаметр расчетной заготовки с учетом потерь на заусенец и угар.

Профиль сечения исходной заготовки и его размеры выбирают следующим образом.

Определив S'_зг, подбирают по стандарту квадратный или круглый профиль с ближайшей большей к ней площадью поперечного сечения, найдя таким образом А_зг или Dзг; если запроектирован высадочный ручей и не предусмотрен специальный протяжной, то D_зг≤ d_конц

Более выгодно применять квадратный профиль. Круглую по сечению заготовку следует использовать в следующих случаях: 1) при гибке с резкими изгибами, приводящей к зажимам при штамповке из квадратного профиля; 2) когда на поковке есть круглый по сечению участок, не подвергающийся штамповке; 3) если применяется высадочный ручей или заготовка подвергается штамповке на молоте после высадки на горизонтально-ковочной машине; 4) когда заготовка должна отличаться по профилю от равновеликой заготовки стали другой марки.

Следует иметь в виду, что в ряде случаев рациональнее применять заготовки, высаженные на горизонтально-ковочной машине, из проката периодического профиля или заготовки, полученные вальцовкой на ковочных вальцах.