Схема ГКМ, принцип работы, основные операции, характеристики
Горизонтально-ковочные машины.На этих машинах выполняют горячую высадку различных деталей (типа стержня с утолщением, со сквозным отверстием, с глухой полостью, сложной конфигурации и т. п.) из пруткового материала или труб в многоручьевых штампах. Конструкция штампов позволяет осуществлять также пробивку отверстий, обрезку по контуру, отрезку от прутка и т. д. Горизонтально-ковочные машины различают с разъемом матриц в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Общий вид и кинематическая схема горизонтально-ковочной машины с вертикальным разъемом матриц представлены на рис. 48, а, б. Электродвигатель 1 через клиноременную передачу 2,маховик 3 и муфту включения 4 приводит во вращение приводной вал 17. Этот вал передает вращение коленчатому валу 22 посредством малой 16 и большой 21 шестерен. Коленчатый вал охватывает шатун 20,который приводит в возвратно-поступательное движение главный ползун 19. На коленчатом валу насажен эксцентрик 23, приводящий в движение боковой ползун 5. Последний, передвигаясь вперед, двигает систему рычагов 6, 7 и 8,связанных с зажимным ползуном 9.Таким образом, поворот коленчатого вала вызывает поступательное движение бокового 5 и зажимного 9 ползунов; почти одновременно с ними происходит рабочее движение (движение вперед) высадного или главного ползуна 19.С высадным ползуном через систему рычагов и роликов связан передний упор 13. При исходном положении ползунов 19 и 5 (это положение изображено на рисунке) упор 13 опущен в штамповое пространство и находится между пуансоном 14 и половинами 11 и 12 матрицы. Подаваемая вперед нагретая заготовка соприкасается с упором. Как только ползуны начинают двигаться вперед (рабочий ход), упор 13 при помощи рычага 15 начинает подниматься и выходит из штампового пространства. Зажимной ползун 9, опережающий высадочный ползун 19,зажимает заготовку между половинами 11 и 12 матрицы, после чего высадочный ползун пуансоном 14 ударяет по торцу заготовки.
После высадки происходит обратное движение ползунов, поковка освобождается и штамповщик убирает ее или перекладывает в другой ручей.
Горизонтально–ковочная машина имеет холостой и рабочий ходы. Холостой ход начинается включением электродвигателя, когда вращается только шкив 3,но муфта 4 выключена; тормоз 18,находящийся на правой стороне приводного вала 17,удерживает приводной вал от вращения. При нажатии педали 10 сжатый воздух поступает в муфту и включает ее, что ослабляет затянутые ленты тормоза и приводит к вращению приводной вал. Одновременно поступающий воздух в тормоз 18 освобождает затянутые ленты тормоза, и вращение с приводного вала передается на коленчатый вал.
Производительность горизонтально-ковочных машин высокая (400…900 поковок в час).
Горизонтально-ковочные машины (ГКМ) имеют штампы, состоящие из трех частей: неподвижной 8 и подвижной 1 матриц, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и пуансона (рис. 12.7).
Пруток с нагретым участком, обращенным к пуансону, закладывают в неподвижную матрицу 8. Положение прутка определяется упором. При включении ГКМ подвижная матрица 1 прижимает пруток к неподвижной матрице 8, упор отводится в сторону, а пуансон ударяет на выступающую часть прутка, деформируя ее.
Главный ползун 7, несущий пуансон, приводится в движение от кривошипного вала 6 с помощью шатуна 5. Подвижная матрица 1 приводится от бокового ползуна 3 системой рычагов 2. Боковой ползун приводится в движение кулачками 4, сидящими на конце кривошипного вала 6.
ГКМ обычно строят с усилием до 30 МН. Основными операциями, выполняемыми на ГКМ, являются высадка, прошивка и пробивка.
Штамповку на ГКМ можно выполнять за несколько проходов в отдельных ручьях, оси которых расположены горизонтально одна над другой. Каждый переход выполняется за один рабочий ход машины.
Рис. 12.7. Кинематическая схема горизонтально-ковочной машины:
1 – подвижная матрица; 2 – система рычагов; 3 – боковой ползун; 4 – кулачки;
5 – шатун; 6 – кривошипный вал; 7 – ползун; 8 – неподвижная матрица
52. Холодная объемная штамповка: виды, схемы, характеристики, область применения.
Для холодного выдавливания пригодны металлы, обладающие высокой пластичностью, малым пределом прочности и низкой способностью к упрочнению.
Существуют два основных способа выдавливания (рис. 44, а): прямой, при котором металл течет в направлении движения пуансона (рис. 44,I), и обратный, когда металл течет навстречу движению пуансона (рис. 44,II). Применяется также комбинированное выдавливание (рис.44,III), при котором металл течет одновременно в направлении движения пуансона и навстречу ему.
Прямой способ применяется для получения деталей с фланцем и деталей типа стержней и трубок с различной формой поперечного сечения, обратный — для полых деталей с дном типа колпачков, комбинированный — для деталей сложной формы с различными уступами и ребрами в дне детали, и деталей, имеющих две полости с перемычкой между ними.
Заготовками для прямого способа выдавливания служат плоские шайбы или толстостенные колпачки (рис. 44,б). Для обратного выдавливания заготовки и детали получают чистовой вырубкой из листа или отрезкой от прутка. Форма заготовок должна соответствовать форме поперечного сечения детали.
Рис. 44. Схемы холодного выдавливания: I — прямого, II — обратного, III — комбинированного; а — схемы процесса, б — формы заготовок, в — готовые детали
Методом холодного выдавливания изготовляют детали (рис. 44, в) из свинца, алюминия, цинка, меди, латуни и низкоуглеродистой стали.
Холодная высадка — это процесс увеличения поперечных размеров части заготовки за счет одновременного уменьшения ее длины. Холодная высадка применяется для формообразования головок заклепок, болтов, винтов, шурупов, гаек, а также некоторых деталей машин из стали и цветных металов. Без нагрева высаживают болты размером до М20 и гайки размером до М27.
Рис. 45. Схемы холодной высадки: а—винт с полупотайной головкой, полученный за два удара на автомате б — винт, полученный за четыре удара на автомате
Калибрование применяется для получения точных размеров и ровной, чистой и гладкой поверхности деталей, изготовленных объемной штамповкой или горячим прессованием. Калибрование выполняется в штампах на прессах ударного действия — фрикционных или чеканочных. Различают плоскостное и объемное калибрование.
При плоскостном калибровании обжимаются только отдельные плоскости заготовки и калибруются ее размеры по толщине (рис. 46, а). Степень осадки обычно составляет 5—10% от первоначальной толщины заготовки.
Объемное калибрование заключается во всестороннем обжатии заготовки с вытеснением избытка металла в облой, который удаляют последующей обрезкой или зачисткой (рис. 46,б).
В некоторых случаях детали подвергают комбинированному калиброванию — сначала объемному, а затем плоскостному.
53. Холодная листовая штамповка: исходный материал, область применения, характеристики.
Холодная листовая штамповка металла — это один из наиболее прогрессивных методов изготовления различных заготовок и готовых изделий путем деформации листового материла (как правило металла) материала давлением на прессе с помощью штампа. Подобная процедура проводится при холодном состоянии, из-за чего она и называется холодной листовой штамповкой.
.
В качестве заготовок для холодной листовой штамповки применяют листы, полосы и ленты. По толщине листы делятся на тонкие (до 4 мм) и толстые (свыше 4 мм). Штамповку толстолистового материала часто производят в горячем состоянии. Наибольшее применение в холодной листовой штамповке получили углеродистая и легированная стали, медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы, а также неметаллические материалы бумага, эбонит, картон, резина, фибра, асбест, органическое стекло, винипласт и другие материалы, поставляемые в виде листов, лент и полос.
Процесс производства штампованных изделий начинается с проработки технологического процесса с целью автоматизации и оптимизации. Параллельно разрабатываются готовые штампы и изготавливаются штучные тестовые изделия. Если процесс штамповки идеально налажен, а готовое изделие не вызывает нареканий, то начинается серийное производство.
Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.
К преимуществам листовой штамповки относятся:
-возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жёсткости;
-достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием;
-сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30—40 тыс. деталей в смену с одной машины);
-хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.
Материал, используемый для штамповки, должен отвечать не только требованиям эксплуатации, но и обладать высокой штампуемостью, т. е. способностью листовой заготовки деформироваться при формоизменяющих операциях без разрушения. Однако одна и та же заготовка может допускать значительные пластические деформации при одной операции, а при других показывать худшую штампуемость. Это затрудняет поиск единых показателей (критериев) штампуемости, позволяющих по данным механических испытаниях судить о возможных поведениях заготовки во всех формоизменяющих операциях листовой штамповки.
54. Разделительные операции листовой штамповки: схемы, характеристики, инструменты.
Разделительные операции предназначены или для получения заготовки из листа или ленты, или для отделения одной части заготовки от другой. Операции могут выполняться по замкнутому или по незамкнутому контуру.
Отделение одной части заготовки от другой осуществляется относительным смещением этих частей в направлении, перпендикулярном к плоскости заготовки. Это смещение вначале характеризуется пластическим деформированием, а завершается разрушением.
Отрезка – отделение части заготовки по незамкнутому контуру на специальных машинах – ножницах или в штампах.
Обычно ее применяют как заготовительную операции для разделения листов на полосы и заготовки нужных размеров.
Основные типы ножниц представлены на рис. 15.5.
ножницы с поступательным движением режущих кромок ножа могут быть с параллельными ножами, для резки узких полос, с одним наклонным ножом – гильотинные (рис.15.5.а). Режущие кромки в гильотинных ножницах наклонены друг к другу под углом 1…50 для уменьшения усилия резания. Лист подают до упора, определяющего ширину отрезаемой полосы В. Длина отрезаемой полосы L не должна превышать длины ножей.
Ножницы с вращательным движением режущих кромок – дисковые (рис.15.5.б). Длина отрезаемой заготовки не ограничена инструментом. Вращение дисковых ножей обеспечивает не только разделение, но и подачу заготовки под действием сил трения. Режущие кромки ножей заходят одна за другую, это обеспечивает прямолинейность линии отрезки. Для обеспечения захвата и подачи заготовки диаметр ножей должен быть в 30…70 раз больше толщины заготовки, увеличиваясь с уменьшением коэффициента трения.
Вырубка и пробивка – отделение металла по замкнутому контуру в штампе.
При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением. Вырубкой оформляют наружный контур детали, а пробивкой – внутренний контур (изготовление отверстий).
Вырубку и пробивку осуществляют металлическими пуансоном и матрицей. Пуансон вдавливает часть заготовки в отверстие матрицы. Схема процессов вырубки и пробивки представлена на рис. 15.6.
Рис. 15.6. Схема процессов вырубки (а) и пробивки (б)
1 – пуансон, 2 – матрица, 3 – изделие, 4 – отход
Уменьшение усилия резания достигается выполнением скоса на матрице при вырубке, на пуансоне – при пробивке.
При штамповке мало- и среднегабаритных деталей из одной листовой заготовки вырубают несколько плоских заготовок для штамповки. Между смежными контурами вырубаемых заготовок оставляют перемычки шириной, примерно равной толщине заготовки. В отдельных случаях смежные заготовки вырубают без перемычек (экономия металла при ухудшении качества среза и снижении стойкости инструмента).
55. Формоизменяющие операции листовой штамповки: схемы, характеристики.
Гибка - это технологическая операция листовой штамповки, в результате которой из плоской заготовки при помощи штампов получают изогнутую пространственную деталь. Различают одноугловую, двухугловую, многоугловую гибку, закатку и завивку (рис. 1.6). 
При одноугловой гибке слои металла внутри угла изгиба (со стороны пуансона) сжимаются и укорачиваются в продольном и растягиваются в поперечном направлении
Наружные слои (со стороны матрицы) растягиваются и удлиняются в продольном и сжимаются в поперечном направлениях. Между удлиненными и укороченными слоями находится нейтральный слой (н.с.), представляющий условную криволинейную поверхность, разделяющую слои сжатых и растянутых волокон.
последовательность процесса одноугловой гибки показана на рис. 1.8 и включает 3 стадии: упругого изгиба; упруго - пластического изгиба; калибровки. При этом происходит постепенное уменьшение радиуса кривизны и плеча изгиба (L1,L2,LK). 
Немаловажными величинами, определяющими возможность осуществления листовой гибки, являются минимально допустимые радиусы гибки. Они должны соответствовать пластическим свойствам металла и не допускать образования трещин.
Вытяжка
Вытяжка - это технологическая операция ЛШ, заключающаяся в превращении плоской или полой заготовки в открытое сверху полое изделие замкнутого контура. По геометрической форме получаемых деталей выделяют вытяжку изделий осесимметричной, коробчатой и сложной несимметричной формы. Кроме того, различают вытяжку с прижимом и без прижима, а также с утонением и без утонения стенок.
Схема вытяжки без прижима приведена на рис. 1.15. Пуансон, воздействуя на центральную часть заготовки (рис. 1.15а), вызывает ее прогиб за счет создания изгибающего момента со стороны матрицы и пуансона. Дальнейшее опускание пуансона приводит к появлению радиальных растягивающих напряжений, достаточных для перевода фланцевой части заготовки в пластическое состояние
За одну операцию вытяжки можно получить одну неглубокую деталь, т.к. при больших степенях вытяжки в опасных зонах (переход от фланца к стенке и от стенки к дну) величина радиальных растягивающих напряжений от может превышать максимальную σρmax , что приведет к отрыву фланца или дна от стенки детали.
К основным операциям листовой формовки, изменяющим форму заготовки за счет местных деформаций, относятся рельефная формовка (формовка ребер жесткости и местных выступов), отбортовка, обжим и раздача.
Рельефная формовка - это операция листовой штамповки, которая служит для получения выпукло-вогнутого рельефа за счет местных локальных деформаций растяжений. Таким способом получают рисунки, ребра жесткости, которые увеличивают общую жесткость детали на 100-200 %, снижают пружинение (повышение точности), позволяют уменьшить требуемую толщину металла.
56. Штамповка с помощью эластичных сред: схемы, характеристики.
Штамповка эластичными средами — специальный вид обработки металлов давлением и считается одним из прогрессивных технологических процессов.
Достоинства
Штамповка эластичными средами имеет ряд преимуществ, так как в её структуре предусматривается использование универсальной технологической оснастки. Именно значительное конструктивное упрощение, снижение металлоёмкости и стоимости технологической оснастки является основным достоинством этого метода штамповки.
Штамповка эластичными средами характеризуется:
исключительно высокой производительностью;
сжатыми сроками подготовки производства;
рациональным использованием основных материалов;
достижением наилучших механических свойств изготовляемых деталей;
неограниченными возможностями в части механизации и автоматизации производства;
минимальными затратами на штамповый инструмент.
Требования к заготовкам
При штамповке резиной, кроме общих требований, предъявляемым к заготовкам, необходимо учитывать следующие:
кромки в листах вогнутых бортов следует тщательно зачищать, особенно при высотах бортов близких или равных максимально допустимых.
При штамповке эластичными средами с нагревом:
заготовки перед нагревом необходимо обезжиривать;
маркировку на них перед нагревом следует смывать для предотвращения неравномерного нагрева;
остатки защитных прокладок, налипающих на заготовку после штамповки с нагревом, следует счищать щёткой с промывкой тёплой водой.
Для повышения коэффициента использования материала рекомендуется применять групповую вырезку деталей. При проектировании карты раскроя заготовки следует учитывать следующие расстояния:
между получаемыми деталями,
между деталями и краем листа.
Давление, необходимое для групповой вырезки-пробивки деталей из общей заготовки, следует определять из условия пробивки наименьшего из отверстий (пазов), имеющихся на деталях, входящих в комплект.
При изготовлении небольших по глубине изделий пуансон заменяет резиновая подушка (рис.16.2.а). С помощью резины можно осуществлять все операции: вырубку, гибку, вытяжку, формовку. Матрица 3 крепится к столу, а резиновая подушка, помещенная в стальную обойму 1, крепится к ходовой части пресса (толщина заготовки 2 – до 1,5 мм).
Рис. 16.2. Схемы листовой штамповки при помощи эластичной среды и жидкости
Резиновые пуансоны цилиндрической формы применяются при вытяжке изделий сложной формы, при необходимости увеличения диаметральных размеров средней части цилиндрических полуфабрикатов (рис.16.2.б).
При гидравлической вытяжке (рис.16.2.в) полые детали цилиндрической, конической, сферической или другой формы получают надавливанием на заготовку жидкостью или жидкостью, заключенной в эластичную оболочку.