Афонькин М.Г., Звягин В.Б. Производство заготовок в машиностроении. – 2-е изд., доп. и перераб. СПб.: Политехника, 2007– 380 с.: ил

Вальцовкапредставляет собой разновидность прокатки, когда деформирование штучной заготовки производится в секторных штампах ковочных вальцов (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Стадии вальцовки: 1 – подающий схват; 2, 3 – секторные штампы

Ковочные вальцы относительно просты по конструкции, просты в эксплуатации и высокопроизводительны. Из мерных заготовок круглого, квадратного или прямоугольного поперечных сечений вальцовкой изготавливают фасонные заготовки удлиненной формы, переменного сечения и, как правило, с прямолинейной осью. Вальцовку применяют для изготовления заготовок под дальнейшую штамповку на прессах или молотах, а также для получения готовых поковок и как отделочную операцию.

Штамповку вальцовкой применяют при массовом и крупносерийном производствах для получения мелких и средних поковок переменного сечения и различной формы (например, гаечных ключей, плоскогубцев, звеньев транспортеров и т. п.). Поковки получают в «ленте» по несколько штук, расположенных в длину и соединенных между собой заусенцем. Параметр шероховатости поверхности таких поковок R_z = 320÷40 мкм, производительность процесса оценивают тысячами штук в смену.

Отделочную вальцовку применяют для получения профильных заготовок, например турбинных лопаток с припуском на рабочую поверхность до 0,2-0,15 мм, параметром шероховатости поверхности R_z до 3,2 мкм. Обычно такую вальцовку проводят в холодном состоянии, причем получаемые заготовки имеют окончательные размеры по толщине и профилю. Отделочная вальцовка дает значительный эффект: снижаются расход металла в среднем на 35 %, трудоемкость на 20 %, себестоимость на 35 %.

Штамповку на радиально-обжимных и ротационно-ковочных машинах осуществляют как в горячем, так и в холодном состоянии, обрабатывая осесимметричные детали с вытянутой осью [38].

Ротационное деформированиекак метод точной обработки изделий получило применение в производстве сравнительно недавно, чему способствовало появление специализированных радиально-обжимных и ротационно-ковочных машин с программным управлением. Изделия, изготовляемые на этом оборудовании, имеют широкий диапазон размеров диаметра: от 0,15 мм (для прутка) до 600 мм (для трубной заготовки). Эскизы деталей, получаемых ротационным деформированием, приведены на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Эскизы деталей, получаемых ротационным деформированием

На радиально-обжимных и ротационно-ковочных машинах можно изготавливать ступенчатые и удлиненные поковки и изделия из жаропрочных и малопластичных сталей и сплавов, сплавов на основе алюминия, а также из

металлокерамики и металлопорошков, получать отверстия малых диаметров на относительно большой длине, производить сборочные операции.

Точность и шероховатость поверхности поковок зависят от качества изготовления и геометрии инструмента, режимов обработки. При удовлетворительном сочетании всех факторов можно получить параметры шероховатости поверхности: Rz = 1,6÷0,4 мкм при холодной и R_z = 2,0÷6,3 мкм при горячей обработке. В этих случаях обжатие позволяет одновременно заменить точение и шлифование. Точность обработки при холодном обжатии соответствует 6-8-му при горячем – 11-13-му квалитетам.

В процессе ротационного обжатия улучшается структура металла, повышаются его механические свойства. Повышение прочности изделий после обжатия предопределяет применение этого вида обработки в тех случаях, когда затруднено выполнение термической обработки.

Сущность процесса состоит в следующем: прутковая заготовка подвергается обжатию бойками, движущимися навстречу друг другу; движение бойков у разных конструкций машин осуществляется по-разному; число бойков также может быть различным: два, три, четыре (рис. 2.20). Число обжатий у различных машин колеблется от нескольких сот до нескольких тысяч в минуту.

Основным преимуществом данного вида обработки является получение поковок высокой точности с высокой чистотой поверхности. Дальнейшая механическая обработка, за исключением шлифования (в целях достижения необходимой точности) и последующих доводочных операций, в большинстве случаев излишняя.

Рис. 2.20. Схемы ковки на ротационно-ковочной (а) и радиально-обжимной (б) машинах:

1 – бойки; 2 – поковка; Е – ход бойка

Прочность изделий увеличивается примерно на 30 %. Процесс позволяет значительно экономить металл. Так, при переводе изделий типа ступенчатых валов со штамповки или механической обработки на горячее обжатие экономия металла достигает 40-60 %. Производительность (по сравнению с токарной обработкой) возрастает в четыре-пять раз.

Поэтому перевод изделий с обработки резанием на ротационное обжатие во всех типах производства, кроме единичного, всегда является экономически целесообразным.

Раскатка кольцевых заготовокшироко распространена в промышленности для получения заготовок колец сложного профиля, с поднутрениями, буртами, выточками и т.д. [8].

Раскатка не является самостоятельным процессом обработки металлов давлением, так как исходные заготовки для раскатки обычно получают штамповкой, ковкой, литьем или из труб. Раскатку осуществляют как в горячем, так и в холодном состоянии.

В соответствии с габаритными размерами применяемого оборудования раскатке подвергают заготовки с наружным диаметром от 40 до 2000мм при высоте обрабатываемого обода до 180 мм. На рис. 2.21 показаны схемы раскатки кольцевых заготовок, а на рис. 2.22– типы колец, получаемых раскаткой.

Допуск на наружный диаметр кольца принимают +0,01D, на внутренний диаметр – 0,022d, но не более 6 мм. Параметр шероховатости поверхности R_z = 10÷3,2 мкм.

Основные преимущества раскатки следующие:

• получение более сложного профиля и более точных размеров, чем при штамповке;

• обеспечение в заготовке тангенциального расположения волокон металла, что значительно увеличивает надежность изделий;

• значительная экономия металла, повышение коэффициента весовой точности до 0,7-0,75;

• высокая производительность процесса (250 шт./ч крупных и 500 шт./ч мелких поковок);

• снижение трудоемкости механической обработки на 20-30 %.

Рис. 2.21. Схемы раскатки:

1 – опорный ролик; 2 – обжимной ролик; 3 – раскатываемое кольцо; 4, 5 – ограничительные ролики

	Рис. 2.22. Типы колец, получаемых раскаткой: а – горячей; б – холодной

Недостаточная производительность (в ряде случаев и точность) шлицефрезерования обусловила возникновение новых методов образования шлицев, в частности пластическим деформированием накаткой, т.е. превращением гладкой поверхности заготовки в ребристую определенного профиля [46]. Этот процесс комбинированный, заготовки под накатку получают либо штамповкой, либо ковкой, в некоторых случаях заготовкой может служить пруток. Диаметр заготовки под накатку определяют опытным путем.

Основным оборудованием являются специальные станы, действующие по принципу поперечной прокатки, с принудительным вращением заготовки и пары накатных валков (рис. 2.23).

Такой способ накатки в основном используют для горячей накатки зубьев колес, шлицев на валах и крупной резьбы. Мелкую резьбу накатывают в механических цехах плоскими плашками или роликами на резьбонакатных станках.

Штучная накатка зубчатых колесуниверсальна и при использовании соответствующей оснастки позволяет изготовлять цилиндрические и конические колеса с зубьями прямыми и спиральными (рис. 2.24).

Цилиндрические зубчатые колеса диаметром менее 150 мм при модуле не более 3 мм рациональнее обрабатывать стопками. На таком же принципе основано изготовление зубьев шестерен непосредственно из прутка. Зубья наносятся накаткой на поверхность прутка, который в дальнейшем режется на мерные заготовки по высоте; механической обработкой изготавливают отверстия. Накат кой можно получать зубья модулем 15-8 мм на колесах диаметром до 600мм. Особенно выгодно получать зубья накаткой для крупномодульных шестерен, когда достигают значительной экономии металла.

Рис. 2.23. схемы накатки: а – штучных заготовок; б – от прутка: 1 – деформирующий инструмент, 2 – заготовка

Рис. 2.24. Шестерня с накатанными зубьями

Предварительная механическая обработка перед накаткой заключается в обработке посадочного отверстия, торцов и наружного диаметра, что позволяет получить профиль накатанного зуба по всем размерам с точностью по 8-му квалитету с параметром шероховатости поверхности R_z = 6,3÷0,8 мкм. На полученных накаткой зубьях, окончательные размеры которых должны соответствовать 6-му квалитету, предусматривают припуск (на последующее шлифование или шевингование) по 0,2-0,25 мм на сторону.

Применение пластического деформирования (накатки) вместо механической обработки дает значительное снижение трудоемкости изготовления зубчатых колес, так как производительность накатки выше зубонарезывания в 40-50 раз. Например, использование одного стана даст возможность заменить примерно 80 единиц зуборезного оборудования и высвободить до 70 станочников.

Благоприятное расположение волокон после накатки повышает механические характеристики зубчатых колес, в частности, их износоустойчивость увеличивается на 50-70 %.

Стоимость колес с накатанными зубьями получается ниже стоимости фрезерованных примерно на 15-20 %. При этом можно рассчитывать, что освоение накатки заготовок без предварительной обработки снизит трудоемкость их изготовления на 40-45 %, тем самым снижая стоимость зубчатых колес, и расширит область применения этого способа.

Рис. 2.25. Схемы калибровки: а – плоскостная; б – объемная: 1 – поковка; 2, 3 – элементы штампа

Калибровкаотносится к отделочным операциям обработки металлов давлением (рис. 2.25).

Цель калибровки – повышение точности размеров всей поковки или отдельных ее участков. При калибровке достигают улучшения качества поверхности и снижения колебаний массы поковки. Калибровку целесообразно применять в крупносерийном и массовом производствах для снижения, а в некоторых случаях и для полного устранения механической обработки. Точность и чистота поверхностей поковок, подвергаемых калибровке, не ниже, чем фрезерованных, а иногда и шлифованных деталей. Кроме того, после калибровки возможно повышение механических свойств и стойкости деталей при эксплуатации за счет наклепа.

По технологическим признакам калибровку можно разделить на плоскостную, объемную и комбинированную [17].

Плоскостная калибровка (чеканка) служит для получения точных вертикальных размеров на одном или нескольких участках поковки, ограниченных горизонтальными плоскостями (рис. 2.25, а). Плоскостная калибровка производится в холодном состоянии на специальных чеканочных кривошипно-коленных прессах.

Для получения положительных результатов калибруемые поковки должны удовлетворять следующим требованиям: под калибровку должен быть предусмотрен припуск; для низких поковок (до 10 мм) номинальный припуск на размер рекомендуют 0,3-0,6 мм в зависимости от диаметра или ширины обжимаемого участка; с увеличением толщины поковки припуск увеличивается примерно до 0,5-1,0 мм.

Допуски на размеры поковок под калибровку рекомендуют от + (0,3÷0,4) до + (0,8÷1,0) мм соответственно приведенным ранее предельным значениям номинальных припусков. Припуски и допуски для плоскостной чеканки предусмотрены ГОСТ 75050-74: точность поковок после штамповки должна быть повышенной; горизонтальные размеры поковок, подлежащих калибровке, следует назначать меньше номинальных, чтобы компенсировать их увеличение после калибровки.

По точности получаемых размеров поковок после калибровки различают грубую калибровку с допуском ±(0,1÷0,25) мм, повышенной точности с допуском ± (0,05÷0,1) мм и после двукратной калибровки – высокую точность с допуском ± 0,025 мм. Параметр шероховатости поверхности R_z после калибровки достигает 6,3н-1,бмкм, т. е. он такой же, как при шлифовании.

Объемная калибровка служит для уточнения размеров поковки в разных направлениях, а при выдавливании некоторого излишка металла в заусенец – и для получения точной массы. Точность объемной калибровки ниже, чем плоскостной.

Можно обрабатывать поковки как в холодном, так и в горячем состоянии (рис. 2.25, б).

Комбинированная калибровка является сочетанием операций объемной и плоскостной. В начале обработки в результате объемной калибровки поверхности поковок становятся гладкими, далее отдельные плоские элементы поковок подвергают плоскостной чеканке для получения точных размеров между соответствующими плоскостями.

Следует отметить, что при применении таких операций, как калибровка, раскатка, накатка зубьев, отделочная вальцовка, можно всегда значительно снизить объем механической обработки, уменьшить себестоимость продукции, повысить производительность труда и качество получаемой продукции.

Поиск по сайту: