Штамповка осаживанием в закрытых штампах

Штамповку в закрытых штампах применяют для получения поковок гр. II класса А и поковок класса Б и в редких случаях поковок гр. I класса А несложной формы с небольшой разницей в сечениях (см. табл. 1).

Основным условием успешного осуществления штамповки в закрытых штампах является соответствие объема заготовки объему поковки. Обычно длину и диаметр заготовки намечают такими, чтобы обеспечить заполнение ручья при минимальном объеме заготовки. Поэтому избыток металла в пределах допусков на диаметр и длину заготовки является излишним и идет на увеличение габаритных размеров поковки, а при штамповке на прессах не исключается поломка штампов и деталей пресса.

Излишек металла в заготовке при штамповке в закрытых штампах может быть поглощен:

1. в поковках со стержнем - за счет удлинения стержня, выдавливаемого через очко матрицы, и частичного увеличения высоты головки за счет пружинения пресса;
2. в поковках типа шестерен, фланцев - за счет увеличения высоты поковки;
3. в поковках типа ободов, втулок, венцов шестерни - частично за счет увеличения высоты поковки и главным образом за счет увеличения толщины перемычки во внутренней полости поковки.

Если допуск по высоте поковки выходит за пределы, установленные ГОСТом 7505—55, то вводится дополнительная обработка резанием.

Удлинение стержня требует отрубки или же отрезки его конца.

Увеличение толщины перемычки не влияет на процесс изготовления поковки, так как прошивку перемычки предусматривают в технологическом процессе. Необходима только соответствующая полость в пуансоне для выступающей части перемычки.

Для штамповки в закрытых штампах применяют заготовки:

1. нарезанные из сортового проката на пилах, ножницах или прессах с допусками на прокат и на резку обычной точности, которые штампуют в штампах без компенсаторов;
2. нарезанные из сортового проката с допусками обычной точности на длину, которые штампуют в штампах с компенсаторами;
3. точные по весу, подготовленные на другом оборудовании;
4. полученные из прутков, рассортированных по диаметру на несколько групп, или из калиброванного проката;
5. нарезанные из сортового проката на пресс-ножницах в специальном штампе, обеспечивающем точную резку по весу и чистый срез.

Первый вариант возможен только для штамповки заготовок небольших диаметров (до 25—30 мм). Колебания объема заготовок при этих диаметрах не превышают 3%, а высота поковки лежит в пределах допусков на высоту поковок, установленных ГОСТом 7505—55.

Поскольку увеличение высоты поковки происходит за счет пружинения пресса, такой способ штамповки требует исключительной осторожности. Поэтому  необходимо:

1. подсчитать величину недоштамповки поковки при штамповке заготовки с максимальными допусками по диаметру и длине;
2. проверить, соответствует ли максимальная высота поковки максимальным допускам, установленным ГОСТом 7505-55;
3. построить график пружинения системы пресс — штамп в зависимости от усилий деформации;
4. проверить по графику, какое получается пружинение пресса при штамповке поковки и какую долю от допустимого пружинения оно составляет. Во избежание аварии пресса оно не должно составлять более половины от номинальной величины пружинения;
5. проверить прочность штампа при усилии штамповки из заготовки с максимальными допусками по длине и диаметру;
6. организовать контроль заготовок в цехе, не допускающий подачи к агрегату немерных заготовок, превышающих установленные максимальные допуски.

Штамповка заготовок, нарезанных из сортового проката с обычными допусками на резку в штампах с компенсаторами, обеспечивает получение качественных поковок н безопасное размещение избытка металла, обеспечивает безопасность процесса и спокойную работу пресса, повышает стойкость штампов, однако наличие компенсаторов усложняет конструкцию штампов, требует точной наладки и регулировки усилий компенсаторов.

Компенсаторы бывают пружинные, пневматические, гидравлические.

Подготовка точной по объему заготовки достигается:

• калибровкой прутков на протяжных станах;
• обточкой на токарных станках;
• фрезеровкой торцов заготовки на длину, скорректированную в зависимости от фактического диаметра заготовки;
• калибровкой заготовок в штампах с обрезкой излишнего металла, уходящего в заусенец;
• прокаткой шаровой заготовки на станах поперечно-винтовой прокатки;
• получением литой заготовки;
• редуцированием на радиально-ковочных машинах;
• штамповкой заготовок из листа.

Все отмеченные выше способы удорожают процесс штамповки, а использование для штамповки литой заготовки к тому же и снижает качество поковки.

Наиболее правильное решение, обеспечивающее штамповку в закрытых штампах, дает точная резка заготовок с узкими весовыми допусками в специальных штампах. Если штамповка производится из точной по весу поковки, допуск на размер по высоте можно снизить на 25-30% по сравнению с установленным ГОСТом 7505-55.

Штамповочные уклоны назначают по наружному диаметру 0,5-3°, по внутреннему диаметру 2-7° в зависимости от глубины полости. Радиусы переходов принимают как и при открытых штампах.

Торцовый заусенец при наличии избыточного металла в заготовке может, проникнув в зазор между пуансоном и матрицей, привести к заклиниванию штампа. Поэтому рекомендуется на пуансоне протачивать поясок толщиной 1 мм и высотой 3-4 мм, так как заусенец, заполняющий полость пояска, тормозит дальнейшее вытекание металла в полость между пуансоном и матрицей и предохраняет от заклинивания.

При конструировании поковок, штампуемых в закрытых штампах, на их цилиндрической части предусматривают пояски — нижний высотой 4—6 мм для прохода выталкивателя и верхний 5—7 мм для облегчения выхода поковки из матрицы.

Диаметр заготовки, помещаемой в штамповочном ручье, принимают на 0,5-2 мм меньше диаметра матрицы.

Определение размеров заготовки V_заг. Основные потери металла при штамповке в закрытых штампах — на угар, в перемычку и в заусенец V_заг = V_п + V_yг + V_пр + V_з.

Как правило, для штамповки в закрытых штампах необходимо нагревать заготовку в нагревателях, обеспечивающих безокислительный нагрев или минимальные потери металла на угар. Тогда V_уг — 0. Если же при нагреве и на пути от нагревателя к прессу на заготовке получается окалина, необходимо ее очистить в гидроочистной установке или же ввести первый переход — осадку заготовки. В этом случае можно принять потери на угар равными 0,7—0,8% от веса поковки. При нагреве в пламенных печах с окислительным нагревом потери на угар могут быть приняты, как обычно, 2%.

Величина потерь металла в перемычке V_пp зависит от ее толщины и высоты. При наметке с магазином коэффициент заполнения последнего берут 0,6-0,7.

Потери металла в торцовый заусенец V_з определяют из расчета - толщина заусенца  1-3 мм, высота 3-5 мм.

При штамповке в закрытых штампах большое значение для заполнения ручья имеет точная укладка заготовки по центру его полости. Для заготовок, нарезанных из прутков меньшего диаметра, необходимый размер достигается осадкой. Если форма штамповочного ручья позволяет обеспечить центрированную укладку заготовки, осадку производят с одновременной наметкой центрирующего  выступа в  поковке.

Выбор переходов штамповки. Штамповка поковок гр. II в закрытых штампах осуществляется по двум вариантам: осадка и окончательная штамповка для поковок несложной формы (рис. 16); осадка простая или фасонная, предварительная и окончательная штамповка для поковок сложной формы (рис. 17). В окончательном ручье предусмотрен магазин для поглощения излишка металла. При штамповке магазин не должен заполняться полностью. Рис. 16. Примеры поковок, штампуемых в закрытых штампах

Рис. 17. Штамповка шестерни в закрытом штампе и три перехода I — III Осадочный ручей конструируют с таким расчетом, чтобы диаметр заготовки после осадки был на 0,5-2 мм меньше диаметра матрицы. Высоту направляющего участка матрицы выбирают с таким расчетом, чтобы к моменту соприкосновения с заготовкой пуансон входил в матрицу на глубину 3-5 мм. Зазор между пуансоном и матрицей принимают 0,08—0,1 мм на сторону. Тонкий торцовый заусенец удаляют смятием в прошивочном штампе верхним пружинным съемником, а толстый — нижним жестким съемником. В первом случае смятие производится действием пружины, во втором — усилием пресса. В отдельных случаях удалять заусенец можно в механических цехах на станках. Необходимо учитывать износ штампа и увеличение в процессе штамповки зазора между матрицей и пуансоном. Штамповка на КГШП шестерен с зубом относится к процессам точной штамповки, обеспечивающим значительную экономию металла (до 30— 50% и более), повышение качества и стойкости поковок, снижение трудоемкости механической обработки.