Рнс. 3.46. Схема штампа с передачей усилия клиньями

секция деформирует заготовку, затем выдвигают следующую концентричную секцию и нагружают заготовку одновременно этой и центральной секциями, затем выдвигают третью секцию и т.д. Таким образом произво--дится разгонка металла заготовки в тонкое полотно диска.

Третий прием, уменьшающий требующееся для штамповки усилие пресса, состоит в применении штампов с вертикальной плоскостью разъема и клиновидной боковой поверхностью (рис. 3.46). При угле наклона клиньев около 65° необходимое для штамповки усилие пресса снижается примерно в 2 раза по сравнению со штамповкой в штампах, имеющих горизонтальную плоскость разъема.

Поковки типа стаканов с гладкими цилиндрическими стенками изготавливают за две операции. Первая - обратное вьщавливание в матрице толстостенного стакана из заготовки круглого или квадратного поперечного сечения. При этой операхщи вначале происходит осадка заготовки до соприкосновения с боковыми стенками матрицы, а затем - выдавливание заготовки в зазор между пуансоном и матрицей при увеличении высоты заготовки. После возрастания на первой стадии усилия дальнейшая деформация заготовки происходит при приблизительно постоянном усилии в течение длительного хода выдавливания. Для продления первой стадии рассматриваемой операхщи используют заготовки квадратного сечения с диагональю, незначительно меньшей диаметра матрицы.

Уменьшить усилие и работу выдавливания при штамповке детали с примыкающим ко дну участком конической формы позволяет схема вьшолнения этой операхщи, предложенная М. Куноги: если площадь поперечного сечения стенки при рассмотрении от дна к цилиндрической части стакана не увеличивается (предпочтительно, чтобы уменьшилась), выдавливание проводится из хщлиндрической заготовки, имеющей диаметр, равный диаметру дна поковки, при этом обеспечивается постоянство зазора между коническими участками формующего полость детали пуансона и матрицы.

При штамповке на старых прессах с направлением подвижной поперечины пресса по колоннам припуски на размеры пггампован-ной поковки должны быть увеличены на 50 % по сравнению с припусками, назначаемыми

Рнс. 3.47. Штамп ддя выдавливания, совмещенного с раздачей заготовки

соответствующими ГОСТами. Для новых прессов с направляющими для ползуна, обеспечивающих высокую точность изготовления поковок, припуски и допуски назначают в соответствии с теми же стандартами.

Конструкхщя штампа для осуществления выдавливания по рассматриваемой схеме приведена на рис. 3.47. Заготовка устанавливается на съемник 2. При ходе ползуна пресса вниз матрица 4, установленная на траверсе, опускается по направляющей 8 до упора в нижнюю часть штампа, при этом образуется постоянный зазор между коническими поверхностями пуансона 1 и матрихц ! 4. Заготовка при этом пуансоном 1 проталкивается в участок полости матрицы меньшего диаметра. При дальнейшем ходе вниз ползуна пресса пуансон 5, продолжая движение в полости верхней плиты штампа 6, выдавливает заготовку в зазор между пуансоном 1 и матрицей 4. Матрица 4, при этом, поджимается к нижней части штампа силами трения между деформируемой заготовкой и участком полости матрихц ! меньшего диаметра, а на заключительной стадии выдавливания - пружинами 7. При возвратном ходе ползуна штампованная поковка 3 снимается с пуансона 1 съемником 2.

Уменьшение усилия при выдавливании по описанной схеме по сравнению со схемой, когда в заготовку с диаметром, равным диаметру цилиндрической части стакана, внедряется пуансон, достигается благодаря тому, что на уровне верхнего торца пуансона 1 (см. рис. 3.47) выдавливается более толстостенный стакан (по отношению к диаметру пуансона на этом уровне). Усилие вьщавливания такого стакана меньше, чем тонкостенного. Далее, при прохождении через полость между коническими поверхностями пуансона и матрицы стенки стакана подвергаются раздаче. Большая часть усилия раздачи направлена в сторону оси

пуансона и не оказьшает сопротивления движению вниз ползуна пресса.

Вторая операция штамповки стакана, сопровождающая выдавливание, выполненное по одному из описанных способов, заключается в протяжке полученной выдавливанием заготовки через одно или несколько колец для утонения стенки и увеличения ее высоты. Обозначим уменьшение площади поперечного сечения стакана при протяжке через F = F\ - F2

(где Fi - площадь поперечного сечения стакана, полученного выдавливанием; F2 - площадь поперечного сечения стакана после протяжки). Чтобы при протяжке пуансон не продавливал дно заготовки, необходимо соблюдать условие F < 0,4 f (f - площадь торца пуансона); чтобы не было разрыва стенок заготовки при протяжке, собгаодается условие

F < F2- Протяжной пуансон выполняют по

размерам полости готовой поковки, а протяжное кольцо - по ее наружному диаметру. Для снижения контактного трения протяжное кольцо иногда заменяют протяжными роликами. Кроме того, вместо одного применяют два или более колец в зависимости от необходимого уменьшения площади поперечного сечения стакана. При протяжке через два кольца в первом кольце площадь поперечного сечения заготовки уменьшается на (2/3) F.

При определении объема исходной заготовки для штамповки стакана выдавливанием и последующей протяжкой необходимо учитывать припуск на неровность краев верхнего торца штампованной поковки. Величина неровности зависит от качества изготовления штампа.

Поковки со сплошными и полыми отростками штампуют в закрытых штампах на универсальных или специализированных гидравлических прессах. Поковку втулки трехлопастного авиационного винта изготавливают в штампе, схема которого приведена на рис. 3.48. В корпус 1 штампа устанавливают нижнюю часть матрицы 2 В выемки матрицы закладывают три боковых пуансона J, которые закрепляют верхней частью матрида 4, прижимным кольцом 5 и двумя клиньями 6. Деформирующий пуансон 7 перемещается в направляющей втулке верхней части матрицы. Он закреплен в державке вставленной в плиту 9. Штамповку осуществляют из конусообразной заготовки. Заготовку через полость направляющей пуансон втулки укладывают в штамп и штампуют. Затем выбивают клинья 6 и при обратном ходе ползуна поднимают вверх всю верхнюю часть штампа вместе с поковкой и боковьпи пуансонами 3. После этого извлекают поковку из верхней части штампа, а также боковые пуансоны из поковки и снова собирают штамп для штамповки следующей поковки.

При штамповке деталей рассматриваемого типа на специальных гидравлических штамповочных прессах, имеющих вертикальные и горизонтальные цилиндры, производительность значительно выше. При штамповке в соответствии со схемой, показанной на рис. 3.49, при опускании ползуна пресса производится закрытие штампа. В этот момент включаются в работу горизонтально расположенные цилиндры. Пуансоны, установленные на плунжерах горизонтальных цилиндров, с обеих сторон одновременно внедряются в тело заготовки, в результате чего металл заполняет полость ручья штампа.

J 5

Рис. 3.48. Штамп с разъемной матрицей

Рис. 3.49. Схема штампа с разъемной матрицей для специализированного пресса:

7, - горизонгальные гидроцилиндры; Д 7 - Ш1унжеры; 3,6- пуансоны; 4 - ползун пресса; 5, 10 - верхняя и нижняя полуматрицы; 9 - стол пресса; 77 - поковка

I пере:и,3 J переход

Рис. 3.50. Штамп для изготовления крупных поковок типа стаканов:

/ - переход - осадка заготовки и наметка отверстия; 77 - переход - протяжка поковки; 777 - сквозная пробивка

Штампы гидравлических прессов. Штамп последовательного действия для изготовления крупной пустотелой поковки схематично показан на рис. 3.50. К формообразующим деталям этого штампа относят матрицу 7, формующий пуансон 2, матрицу 3 и пуансон 4 для вьщавливания, выталкиватель 5, протяжной пуансон 6 и вытяжные кольца 7. Матрицы и ко;п>ца обычно размещают в литом корпусе 8, установленном на столе пресса Р, а пуансоны крепят к ползуну пресса 10. Матрицы и пуансоны крупных штампов такого типа оборудуют средствами охлаждения.

Перед штамповкой производят подогрев штампов с регламентированной скоростью во избежание возниюювения термических напряжений. Время подогрева крупных штампов гидравлических прессов, имеющих массу до 15 т, достигает 6 - 8 ч. При штамповке поковок из высоколегированных сталей, никелевых, титановых и других сплавов штампы подогревают до температуры 400 - 500 °С. Следует, однако, учитывать и определенное отрицательное влияние подогрева, связанное со значительным увеличением температуры поверхности гравюры. Нагрев гравюры в процессе работы тем выше, чем больше масса поковки и меньше масса штампового инструмента.

Для уменьшения нагрева и пластической деформации поверхностного слоя гравюры применяют охлаждение штампов. Интенсивное охлаждение обеспечивают смазки на водяной основе. Кроме того, штампы охлаждают путем подачи воды, водовоздушной смеси или струи сжатого воздуха на гравюру; применяют также внутреннее водяное охлаждение с помощью

Рис. 3.51. Водоохлаждаемая матрица (а) и график распределения температур по сечению ее стенки Л, мм \б)\ 1 - бандаж; 2 - контейнер; 3 - матричная вставка

специальных каналов и полостей в штампах. На рис. 3.51, а приведены конструкции водо-охлаждаемой матрицы.

Для изготовления крупных штамповых вставок при горячей штамповке на гидравлических прессах применяют хромоникелевые и хромомарганцовистые стали марок 5ХНВ, 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХГСВФ и т.п. Инструмент штампов гидравлических прессов, предназначенных для выдавливания, испытывающий при эксплуатации большие тепловые нагрузки, изготавливают из теплостойких высоковольфрамовых штамповых сталей марок 5ХЗВЗМФС, 4Х2В5ФМ, ЗХ2В8Ф при отсутствии водяного охлаждения инструмента или из высоколегированных сталей (с 3 - 5 % Сг) марок 4ХЗВМФ, 4Х4МВФС и 4Х5В2ФС при наличии водяного охлаждения инструмента.

Определение усилия штамповки. При горячей штамповке деталей типа оребренных панелей из алюминиевого сплава Д16 для изображенного на рис. 3.44 фрагмента панели Г. П. Огурцовой деформирующее усилие (кН) предложено определять по следующей формуле:

Р = 546 +23,5Я-43,2y4 + - 2331 - 33,7/1 - 18,2,

где Щ А, L, Н, b - размеры (в мм), показанные на рис. 3.44.

После определения усилия для каждого из фрагментов эти усилия суммируются в зависимости от числа фрагментов, составляющих панель. При получении приведенной формулы длина изображенного на рис. 3.44 фрагмента в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка, равнялась 0,2 м. Если панель вьшолняют из другого сплава, усилие, определенное по приведенной формуле, делится на напряжение текучести сплава Д16 при температуре горячей штамповки и умножается на напряжение текучести того сплава, из которого изготавливается панель.