Штамповка заготовок на молотах

9.1 ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ
Молоты являются универсальным оборудованием для горячей объемной штамповки преимущественно в открытых штампах. Их КПД 3 %.
Основные типы молотов: паровоздушный, механический, гидравлический, высокоскоростной и др. У паровоздушных молотов энергоносителем является пар или воздух для перемещения бабы молота. Механические молоты рабочее перемещение бабы молота осуществляют под действием ее силы тяжести, в отличие от гидравлических, где энергоносителем является жидкость высокого давления (до 18 МПа). Высокоскоростные молоты применяют для штамповки поковок из труднодеформируемых материалов (титановые сплавы), а также из цветных, черных металлов и сплавов. Скорость деформирования более 7 м/с. В качестве энергоносителя используется газ высокого давления, процесс деформирования происходит за доли секунды. Этот способ штамповки в сравнении с описанными на 30…40 % снижает расход металла и в 2…3 раза повышает КИМ. Точность поковок повышается. Для изготовления поковок используют штампы, состоящие из двух матриц.

Верхнюю матрицу штампа, рисунок 9.1, крепят к бабе молота, нижнюю – к штамподержателю, закрепляемому на шаботе.
Рисунок 9.1 – Схема молотового открытого штампа
1 – верхняя матрица; 2 – стенка ручья (полости); 3 – облой; 4 – поковка; 5 – нижняя матрица
Выбор молота производят, определив массу падающих частей для штамповки в закрытых штампах
где FП – площадь проекции поковки в плане, см2.

Поковки классифицируют по ряду признаков, например, по способу штамповки: плашмя или осадкой в торец и др.
Их делят на группы I и II , в каждой из которых имеется две подгруппы (геометрическая характеристика поковки и даются технологические особенности при штамповке относительно ручьев). Типовые представители группы I – шатуны, коленвалы и др., группы II - стаканы, крестовины, шестерни и др.
Типы ручьев: заготовительные, штамповочные.
9.2 КЛАССИФИКАЦИЯ МОЛОТОВЫХ ПОКОВОК, РУЧЬЕВ ПРИ ШТАМПОВКЕ

Размеры исходной заготовки определяют исходя из расчетной заготовки и принятой комбинации переходов штамповки.
Расчетная заготовка – условная заготовка с круглыми поперечными сечениями, площади которых равны суммарной площади соответствующих сечений поковки и облоя (рисунок 9.2).
Площадь поперечного сечения расчетной заготовки в произвольном месте определяется
9.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ, КОЛИЧЕСТВА ПЕРЕХОДОВ
где Sп — площадь поперечного сечения поковки в произвольном месте, рассчитанная по номинальным размерам с добавлением к вертикальным размерам половины положительного отклонения;
Sо — площадь сечения облоя;
Sоб.к. — площадь сечения облойной канавки;
ξ — коэффициент заполнения канавки.
Диаметр расчетной заготовки dэ в произвольном сечении:

Рисунок 9.2 – Элементарная расчетная
заготовка и ее эпюра сечений
Для построения чертежа расчетной заготовки рассчитывают ряд значений dэ для характерных поперечных сечений поковки и откладывают полученные диаметры по линиям плоскостей этих сечений, а затем соединяют характерные точки прямыми и плавными кривыми линиями (см. рисунок 9.2).
Изображение расчетной заготовки рекомендуется выполнять в масштабе 1:1. Если по ординатам отложить в масштабе М величины площадей характерных сечений Sэ в виде отрез­ков, равных
то, соединив концы этих отрезков, получим эпюру поперечных сечений расчетной заготовки (см. рисунок 9.2).

Средней расчетной заготовкой называют цилиндр диаметром dср, длиной, равной длине поковки (lэ = lп), и объемом Vп.о, равным сумме объемов поковки Vп и облоя Vо (рисунок 9.2):
Площадь сечения средней расчетной заготовки
Диаметр средней расчетной заготовки
Часть расчетной заготовки, в пределах которой dэ > dэ.ср (и соответствующая часть эпюры сечений), называют головкой. Часть расчетной заготовки, в пределах которой dэ < dэ.ср (и соответствующая часть эпюры сечений) называют стержнем.
Конусность стержня
где dк — диаметр перехода стержня в головку; lс — длина стержня.

Расчетную заготовку с одной головкой и односторонне расположенным стержнем называют элементарной расчетной заготовкой. Ей будет соответствовать элементарная эпюра сечений. Сложной расчетная заготовка состоит из одной головки и двустороннего стержня или двух и более головок. Сложную расчетную заготовку и соответственно сложную эпюру сечений можно представить в виде ряда элементарных.
Объем заготовки на одну поковку Vзг равен
где Sзг и lзг - площадь сечения и длина заготовки.
Объем заготовки с учетом потерь (без клещевины) определяют по формуле
где δ — угар металла, % .
Затем по ГОСТ подбирают квадратный или круглый профиль с ближайшей большей площадью поперечного сечения. Затем рассчитывают диаметр Dзг или строну квадрата Aзг исходной заготовки.

Для того чтобы определить, какие заготовительные ручьи использовать при штамповке, необходимо выяснить к какой группе, подгруппе и типу относится штампуемая поковка. Затем строят эпюру сечений расчетной заготовки и определяют коэффициент подкатки.
Общий коэффициент подкатки определяют по формуле:
где Smax и dmax – наибольшая площадь сечения и диаметр расчетной заготовки.
В таблице 9.1 приводятся значения коэффициента подкатки ручьев Кп.
На основании рекомендации для выбора последовательности ручьев при штамповке, определяют комбинацию переходов и ручьев таким образом, чтобы
Таблица 9.1 - Коэффициент подкатки
где Кпр равно произведению Кп выбранных ручьев. Например, если выбраны ручьи: подкатной закрытый, предварительный и окончательный (значения Кп см. в таблице 9.1), то

Исходные данные – чертеж детали, тип производства.
В соответствии с ГОСТ 7505-89, определив положение плоскости разъема, назначают припуски, допуски, штамповочные уклоны, радиусы закруглений, полости, если это необходимо.
Чертеж поковки рекомендуется выполнять в масштабе 1:1; 2:1 в зависимости от размеров заготовки (не более 750 мм).
Контуры детали на чертеже поковки изображают сплошной тонкой линией. Поверхность разъема штампа изображают тонкой штрихпунктирной линией. Она обозначается на концах знаком: Х –––– ––––Х.
Рекомендуется избегать простановки размеров от линии разъема, если она не совпадает с осевой. На чертеже поковки указывают схему базирования на первой операции и обрабатываемую поверхность. Размерные линии для нанесения размеров поверхностей с уклонами проводят от вершин уклонов. Размеры поковки проставляют с учетом: удобной проверки шаблонами размеров и формы поковки; простоты разметки поковки при контроле; удобной проверки припуска на чертеже. В рамке чертежа после названия детали под чертой в скобках указывается вид заготовки, т.е. (поковка).
Пример графического выполнения поковки втулки из стали 65 приведен на рисунке 9.3.
9.4 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ЧЕРТЕЖА ПОКОВКИ

Технические условия:
1. НВ 229
2. Смещение штампов не более 0,2 мм
3. Класс точности Т5, группа стали М3, степень сложности С3, исходный индекс 13 ГОСТ 7505 – 89
4. Место отбора образца для испытания – 1; место маркировки – 2
Рисунок 9.3 – Поковка втулки