Молотовые штампы

Молотовые штампы (рис. 142) состоят из двух частей — из верхней и нижней. Штамповка осуществляется в закрепленных штампах. Верхняя часть штампа при помощи «ласточкина хвоста», «сухаря» и клина закрепляется в бабе 3 молота (рис. 144), а нижняя — в подштамповой плите, закрепленной тем же способом в шаботе молота.

При открытом способе штамповки на поковке в плоскости разъема штампа образуется заусенец (облой). На рис. 147 изображена схема открытой штамповки: а — начало штамповки, б — начало образования заусенца и в — конец штамповки, при котором заполнен ручей, а излишний металл образовал заусенец.

Заполнение полости штампа возможно, если сопротивление течению металла в заусенец больше сопротивления течению металла в полость фигуры. Заусенец служит тормозящим кольцом, способствующим заполнению полости штампа.

Простейшие поковки штампуют из пруткового проката (квадрат, круг). При штамповке поковок сложной конфигурации исходную заготовку, в целях приближения ее формы к конфигурации готовой поковки, предварительно подготовляют методом свободной ковки. Такая штамповка называется одноручьевой, ее применяют в сравнительно мелкосерийном производстве, когда затраты на одноручьевой штамп окупаются.

Если подготовка основной заготовки осуществляется в заготовительных ручьях, расположенных в том же блоке, где размещен и окончательный ручей, то этот штамп называют многоручьевым, и штамповка на таком штампе называется многоручьевой.

Многоручьевая штамповка является наиболее распространенной, она применяется в крупносерийном и массовом производстве, когда затраты на изготовление штампа окупаются.В массовом производстве в ряде случаев в противоположность миогоручьевой штамповке применяется такой способ штамповки, при  котором отдельные ручьи, или группы ручьев выделяются в самостоятельные штампы, устанавливаемые на отдельных машинах (рис. 148). Такая штамповка называется расчлененной.

В целях повышения производительности труда и экономии металла штамповку поковок сложной конфигурации выполняют из периодического проката. Периодический прокат как фасонная заготовка при штамповке стал широко внедряться в практику штамповочных цехов. В качестве примера экономии металла на рис. 149 представлена фотография облоя, полученного при штамповке распределительного вала автомобиля «Москвич» из заготовок периодического проката а и из обычного прутка б. Периодический прокат дает экономию на этой детали—18% металла.

Во многих случаях выгодно заготовку предварительно подготовлять с помощью ковочных вальцов. На рис. 149, в приведен двусторонний гаечный ключ, отштампованный из заготовки, подготовленной на ковочных вальцах, чтоповышает в 6—7 раз производительность штамповки по сравнению со штамповкой без применения вальцов.

В практику штамповочных цехов начала внедряться безоблойная штамповка с плоскостью разъема по верхнему или нижнему максимальному сечению поковки (рис. 142, б и в.).

При разъеме по верхнему максимальному сечению происходит заштамповывание окалины, поэтому желательно применять штамповку с нижней плоскостью разъема.

Безоблойные молотовые штампы делятся на одно-, двух- и трех-ручьевые; моноблочные и составные; с расположением поковки в верхней или нижней частях штампа; с выталкивателем и без выталкивателя.

Конструкция безоблойного штампа обеспечивает получение поковки без облоя (заусенца) лишь при условии соблюдения равенства объема металла исходной заготовки с объемом металла поковки и потерь на угар, т. е.

Vmin = Vпок ּ Vугар.

При штамповке в новых штампах рекомендуется Vпок брать по номинальным размерам, а при штамповке в изношенных штампах — с учетом положительных допусков по чертежу поковки.

Припуски и допуски на безоблойные поковки устанавливаются так же, как и для обычных (облойных) поковок. Штамповочные уклоны на наружных и внутренних поверхностях поковок, а также радиусы закруглений наружных и внутренних кромок отдельных частей поковок выбираются по специальным таблицам в зависимости от относительной глубины полости штампа.

Перед штамповкой исходный материал разрезают на заготовки с помощью пресс-ножниц. Заготовки могут быть штучные (на одну поковку), на две поковки, для штамповки с поворотом или на несколько поковок — кратная для штамповки от прутка.Крупные поковки длиной более 400 мм штампуют из штучной заготовки, а менее 400 мм и весом до 3,7 кг — из заготовки на две поковки, этим увеличивают производительность штамповки и достигают экономии металла. При штамповке из заготовки на две поковки вначале штампуют один конец заготовки, затем поворачивают и, удерживая клещами за отштампованную поковку, производят штамповку другого конца, поэтому отпадает необходимость в клещевом конце. Штамповка более мелких поковок производится от прутка, она обеспечивает высокую производительность и экономию металла.

При проектировании детали конструктору необходимо учитывать особенности процесса штамповки. При конструировании поковок, штампуемых на молотах, необходимо соблюдать следующие технологические требования:

• Геометрическая форма поковки должна обеспечить ее выем из ручья штампа. Поковка, изображенная на рис. 150, не может быть отштампована из-за невозможности выема поковки из ручья.

Рис. 150. Неправильная конструкция поковки.

• При выборе разъема (рис. 151) необходимо руководствоваться такими правилами: разъем делать по плоскости, а не по сложной поверхности; разъем делать так, чтобы полости штампа имели наименьшую глубину и наибольшую ширину (облегчается заполнение ручья металлом и уменьшается его износ); контур полости по плоскости разъема в верхней и нижней частях штампа должны быть одинаковыми, это облегчает выявление сдвига частей штампа; к полости разъема должны примыкать «вертикальные» стенки, а не наклонные,— это облегчает обнаруживание сдвига одной части штампа относительно другой.

Перечисленные правила могут быть нарушены, если это обеспечивает экономию металла, облегчает изготовление чистового ручья и обрезного штампа, сокращает число заготовительных ручьев штампа и т. д.

• Боковые поверхности поковок должны иметь штамповочные уклоны по отношению направления удара, это обеспечивает лучшее заполнение полости штампа и выем из нее поковки (рис. 151). Штамповочные уклоны в молотовых штампах, согласно ГОСТ 7505 — 55, не должны превышать 7° у внешних и 10° у внутренних. Меньшее значение штамповочных уклонов внешних поверхностей обьясняется тем, что эти поверхности при остывании поковок отходят от стенок штампа, а внутренние охватывают выступы штампов.
• Все переходы с одной поверхности на другую выполняются по радиусам. Радиусы закруглений рекомендуются ГОСТ 7505 — 55. Радиусы внутренних углов (заполняемые металлом заготовки) берутся по значению меньше радиусов наружных углов (обтекаемых металлом заготовки). Они выбираются из таблиц.
• Избегать большой разницы в площадях поперечных сечений поковки в участках, сравнительно близко расположенных один от (другого, не допускать тонких стенок, высоких ребер, выступов, бобышек и т. п., которые снижают производительность штамповки и стойкость штампа.
• Стремиться к симметричной форме поковок относительно плоскости разъема (упрощение изготовления штампа, облегчение процесса штамповки и др.).
• Проверять целесообразность изготовления поковок из двух или нескольких частей с последующей сваркой (рис. 152) и, наоборот, целесообразность объединения в одной поковке смежных поковок, соединяемых одна с другой сваркой или другим способом с последующей разрезкой (рис. 153). У поковки старой конструкции (рис.  152) отход металла составлял более 65% веса поковки. Новая поковка сварной конструкции, изготовленная штамповкой по частям, дает возможность штамповать с наметкой отверстия, а это снижает отход металла до 40% веса поковк При этом вес поковки (рис. 152, б) благодаря устранению напуска между шестернями значительно ниже веса поковки конструкци (на рис. 152, а).

При штамповке поковок в многоручьевом штампе применяют штамповочные ручьи: окончательный (чистовой), предварительный (черновой) и заготовительные ручьи: формовочный, пережимной, подкатной, протяжной, гибочный, отрезной (нож).При многоручьевой штамповке окончательный ручей является обязательным, остальные применяются в зависимости от конфигурации поковки и серийности.

Окончательный ручей служит для получения готовой поковки (с заусенцем) и представляет собой точное отображение получаемой поковки. Размеры ручья соответствуют размерам горячей поковки с учетом усадки металла. Окончательный ручей по контур полости имеет канавку для заусенца (рис. 142, а). Проектирование поковки аналогично конструированию ручья окончательной штамповки.

Предварительный ручей служит для уменьшения износа окончательного ручья, так как основное формообразование осуществляется в нем. Предварительный ручей применяют при штамповке сложных поковок, а также при штамповке поковок средней сложности, но крупных серий. Форму полости этого ручья за отдельными исключениями делают такой же, как в окончательном ручье, но штамповочные уклоны и радиусы закруглений на переходах увеличивают. Канавки для заусенца в предварительном ручье не делается.

Формовочный ручей (рис. 154, а) служит для придания заготовке формы, соответствующей форме поковки в плоскости разъема, если при этом не требуется больших изменений величины поперечных сечений заготовки с перемещением металла вдоль оси. Из формовочного ручья заготовку передают в штамповочные ручьи с поворотом на 90° вокруг оси.

Пережимной ручей (рис. 154, б) служит для уширения заготовки поперек ее оси, если при этом не требуется больших изменений величины поперечных сечений заготовки с перемещением металла вдоль ее оси, а также для придания заготовке некоторой формы в продольном направлении, облегчающей заполнение полости последующего ручья. Из пережимного ручья заготовку передают в штамповочный ручей без поворота вокруг оси.Подкатной ручей (рис. 154, в) служит для распределения объема металла вдоль оси заготовки в соответствии с распределением его в поковке при значительном увеличении одних поперечных сечений за счет уменьшения других. При обработке в подкатном ручье заготовку вращают вокруг оси после каждого удара. Из подкатного ручья заготовку передают в штамповочный ручей, иногда в гибочный или формовочный.

Протяжной ручей (рис. 154, г) служит для уменьшения площади поперечного сечения отдельных участков заготовки при одновременном увеличении ее длины. Из протяжного ручья, в зависимости от конфигурации поковки, заготовка может поступать в другие заготовительные или штамповочные ручьи.

Гибочный ручей (рис. 154, д) служит для изгиба заготовки и придания ей формы, соответствующей форме поковки в плоскости разъема. В следующий ручей заготовку передают с поворотом на 90° относительно направления гибки.

Отрезной ручей (рис. 154, в) служит для отделения от прутка готовой поковки, если штамповка производится от прутка, или для разделения двух поковок, если штамповка производилась из заготовки, взятой на две поковки.

Ручьи и их сочетание при многоручьевой штамповке выбираются при разработке технологического процесса штамповки в зависимости от направлений волокон, конфигурации и габаритов поковки.

На рис. 155 приведен многоручьевой штамп. Нагретая исходная заготовка вначале поступает в протяжной ручей, в котором протягивают ее середину, потом заготовку обрабатывают в подкатном ручье с целью набора металла на концах, после чего ее передают в гибочный ручей и затем штампуют в предварительном и окончательном ручьях штампа.