04.09.2008
Выдавливание полостей матриц сложного сопряженного профиля
В процессе холодного выдавливания в заготовках полостей матриц прежде всего необходимо учитывать, как изготовлен профиль мастер-пуансона и габаритные размеры заготовки, а также марку стали и применяемое усилие при выдавливании. На 201, а показана конструкция прямоугольного пакет-штампа со сменными вкладышами 1 и 2, позволяющими производить выдавливание в прямоугольных заготовках размером 400 х 260 х х 100 мм, а площадь выдавливания оформляющей полости 300 х 180 х 50 мм. В нижней части обоймы 4 предусмотрено прямоугольное окно для установки приемных вставок 3 для снижения требуемых усилий выдавливания. Угол конусности а окна обоймы принимают равным 5—8 . Перед тем как установить заготовку 6 (201, в) в обойму 3 блока, необходимо проверить, чтобы габаритные размеры были строго прошлифованы под углом 90° со всех сторон в размер Ьи L{ обоймы. После этого на запланированную поверхность заготовки устанавливают мастер-пуансон 5, заведомо смазанный раствором купороса и приступают к выдавливаемой полости матрицы 7 (201, г). Выдавливание полости матрицы производится с усилием 435 тс, в течение 5 мин.
Комбинированное выдавливание матриц. Для получения изделий безоблойным литьем в многоместной пресс-форме с одновременным оформлением отверстий применяется процесс холодного выдавливания матриц-вставок к пресс-форме, который обеспечивает получение полости с ломаным профилем дна и выступающими в центральной части шпильками. Диаметр выдавленных оформляющих шпилек равен 1,6 мм,, высота 3 мм.
Получение выступающих элементов матрицы относительно большой высоты при условии вдавливания пуансона в заготовку на небольшую глубину достигается двусторонним вдавливанием в заготовку основного и вспомогательного пуансонов. Процесс выдавливания осуществляется в две операции, что позволяет добиться высокой стойкости основного пуансона. В этом случае предусматривается коническая форма заготовки, что обеспечивает наиболее благоприятное формообразование полости при незначительных удельных давлениях.
На 202, а—д показана последовательность .холодного выдавливания полости матрицы. При первой операции в заготовку 1 (коническо-цилиндрической формы), показанную на 204, а, вдавливают рабочий и вспомогательный пуансоны. Вследствие противодавления, осуществляемого вспомогательным пуансоном, металл заготовки, имеющий цилиндрический выступ заполняет отверстие рабочего пуансона. После первой операции 'в заготовке подрезают торец на ве-. личину наплыва металла, а затем выполняют вторую операцию выдавливания полости матрицы (202, а) с приемной камерой (отверстием внизу матрицы). В данном случае мастер-пуансон 2 (202, г) имеет кольцеобразный выступ с наружным выпукло-вогнутым профилем и цилиндрической впадиной в центре, которая при выдавливании вставляется в полированный выступ заготовки 3 (202, д), и в процессе выдавливания полости матрицы (202, в) металл заготовки течет и, заполняя впадину мастер-пуансона, оформляет не только внутренний профиль выступа в матрице, но и внутренний ее контур с высоким качеством обработки в пределе 12-го класса шероховатости. Выдавливание производится в заготовке из стали 12ХНЗА с усилием 472 тс, в течение 10 мин.
Выдавливание матриц с выступающей и утопающей гравировкой. В практике часто встречается необходимость изготовления матриц с выступающими над их плоскостью элементами цифр, букв и знаков для прессования различных шкал. Такие матрицы обычно изготовляют ручным гравированием. Метод холодного выдавливания позволяет при помощи одного пуансона, имеющего утопающую гравировку, получать требуемое количество матриц с выступающими элементами и с зеркальным их изображением, а в тех матрицах, у которых еще имеется и утопающая гравировка или оформляющие выступы, необходимо на оформляющей плоскости мастер-пуансона делать выступающую гравировку.
В большинстве случаев утопающую гравировку выполняют ручным способом после выдавливания полости. Это вызвано трудностью обработки выступающей гравировки на пуансоне (буквы, цифры, знаки). Однако в отдельных случаях при изготовлении больших партий матриц следует определить экономическую целесообразность выдавливания полости матрицы одновременно с утопающей гравировкой. На 203, а изображен пуансон 2, запрессованный в полости матрицы 1, а на 203, б приведена схема выпрессования мастер-пуансона из полости матрицы с помощью специального приспособления. Приспособление состоит из прямоугольной обоймы 4 с нижним приемным кольцом 6 и квадратной внутренней конусообразной камерой, в которой установлены на боковых сторонах сменные вкладыши 5 с заготовкой матрицы 7.
Перед началом выпрессовки необходимо надеть на хвостовик мастер-пуансона 1 (203, 6) скобообразный кубик 2 и закрепить его винтами 3, затем установить на обойму 4 стойки 8 и закрепить их гайками в планке 11. После этого повернуть ручку 12 винта 10, который, вращаясь, тянет за собой упорную шайбу 9, а она, в свою очередь, тянет кубик с мастер-пуансоном, стойки 8, упираясь в верхнюю поверхность обоймы 4, создают точное направление мастер-пуансона при выходе его из выдавленной полости матрицы 7.
Следует напомнить, что нужно очень внимательно относиться к процессам выдавливания и выпрессовки, так как наблюдаются случаи, когда после неточной выпрессовки в полостях матриц на боковых ее оформляющих поверхностях остаются глубокие задиры и даже вырывы, а в некоторых случаях от неправильной выпрессовки мастер-пуансон заклинивало и выдавливаемую заготовку приходилось разрезать.
Для изготовления мастер-пуансона, имеющего несколько оформляющих наклонных выступов с острыми гранями на угловых поверхностях, сопряжение с цилиндрическим выступом в центре, а также вогнуто-выпуклые поверхности, оформляющие наружный контур, симметрично расположенные от центра цилиндрического выступа на мастер-пуансоне (204, а), необходимо затратить много труда и времени на слесарную обработку и полирование. Поэтому целесообразно такой сложный профиль обрабатывать на токарном и фрезерном станках с одной установки, взяв за базу наружный прошлифованный диаметр мастер-пуансона. Тогда для слесаря-инструментальщика останется одна лишь операция подрубки и припиловки углубленных мест (радиусы, оставшиеся от фрезы), заточка их наждачной шкуркой и полировка оформляющих поверхностей. Этот метод обработки мастер-пуансона во много раз дешевле и качественнее. Следует добавить, что высокое качество выдавливания поверхности в полости матрицы пресс-формы (204, в) во многом зависит от шероховатости поверхности заготовки (204, б), для этого нужно до зеркального блеска отполировать поверхность мастер-пуансона, так как риски глубиной 0,05 мм могут оставлять след в оформляющей полости матрицы пресс-формы. Сложный сопряженный профиль данной матрицы выдавливается мастер-пуансоном при усилии 364 тс длительность процесса выдавливания 15 мин.
На 205, а показан первый вид мастер-пуансона 1 с цилиндрическим хвостовиком, наружный диаметр которого 40,4 + 0,05 мм, а высота 35 + 0,05 мм. На верхней части хвостовика симметрично расположены один по отношению к другому квадратные оформляющие выступы, имеющие размеры на вершине выступа в 1 мм, а по высоте 6,2 + 0,1 мм, под углом 75°. Выступы в мастер-пуансоне предназначены для выдавливания в стальной заготовке многоместных квадратных впадин (матриц), в которых в процессе прессования формируются (прессуются) изделия из алюминиевого сплава или детали из пресспорошкового материала. На 205, б показан второй вид мастер-пуансона 2, профиль которого имеет удлиненную форму с цилиндрическим конусообразным хвостовиком. Его рабочая часть имеет диаметр 48—0,05 мм и высоту h до наклонной вершины h{ под углом а. При этом оформляющая его верхняя часть имеет вогнуто-выпуклую поверхность. Перед тем, как приступить к выдавливанию полости в матрице, необходимо отполировать верхнюю плоскость заготовки 3 (205, в). Затем оформляющую поверхность мастер-пуансона покрывают насыщенным раствором медного купороса в 2—3%-ной соляной кислоте.
После того, как купорос высохнет, на рабочей части мастер-пуансона остается тончайший (0,003—0,005 мм) слой меди, который изолирует прилипание металла к поверхности мастер-пуансона или полости матрицы 4 (205, г) и создает шероховатость поверхности Ra = 0,08— —0,02 мкм. Выдавливание производится в заготовке из стали 12ХНЗА с усилием 375 тс в течение 8 мин.
Применение метода холодного выдавливания при изготовлении матриц пресс-форм наиболее целесообразно в том случае, когда выдавливаемая полость матрицы имеет сложный профиль с наличием сферической куполообразной поверхности (206) и углублений. Изготовление таких матриц путем механической обработки сопряжено с большими трудностями.
Для холодного выдавливания матриц изготовляется мастер-пуансон из стали XI2М, который легко обрабатывается на токарном и фрезерном станках. После слесарной обработки мастер-пуансон подвергается закалке и отпуску (HRC 58—60). Выдавливание матрицы (в данном случае цоколь из стали 10) производится в конической обойме с углом наклона 7°. Для облегчения процесса выдавливания матрицы камера диаметром 76 и глубиной 20 мм пуансоном не выдавливается, а предварительно растачивается в заготовке. Сложный ступенчатый профиль матрицы глубиной 74 мм выдавливается мастер-пуансоном при усилии 580 тс. Длительность процесса выдавливания — 20 мин.
Выдавливание глубоких полостей матриц 2 с применением промежуточного отжига. Процесс холодного выдавливания полости, профиль которой имеет малое сечение матрицы, весьма трудоемок вслед-вследствие ее значительной глубины (207, б, в). Выдавливание полости матрицы, например на глубину 140 мм за один ход пресса неприемлемо, так как это может привести к поломке пуансона 1. Технологический процесс холодного выдавливания матрицы построен с расчетом выдавливания в две операции. После первого вдавливания пуансона (207, а) на глубину 70 мм заготовки подвергают безокислительному отжигу (в закупоренной железной коробке с активированным углем).
Выдавленную полость отожженной заготовки зачищают, после чего окончательно выдавливают на требуемую глубину (207, в). Полученная полость матрицы, несмотря на выдавливание в две операции, не имеет каких-либо переходных линий и искажений рельефа. Максимальное усилие выдавливания состав^ ляет 200 тс.
Изготовление матриц пресс-форм для прессования шестерен и форм для литья зубчатых колес под давлением, механическими и ручными способами обработки связано с большими непроизводительными затратами времени и средств. В связи с этим для сокращения трудоемких и дорогостоящих механических и ручных операций при изготовлении матриц и форм, а также улучшения качества их обработки, освоен процесс холодного выдавливания полостей матриц из стали 12ХНЗА для прессования шестерен из специальных материалов и для заливки цветных металлов и сплавов различных зубчатых колес: конических, цилиндрических с прямыми и наклонными зубьями.
На 208, а изображен мастер-пуансон 1 из стали Х12М для холодного выдавливания матрицы 2, предназначенной для прессования конического колеса (т = 5,5; z = 18). Приемы обработки мастер-пуансона показаны на 190. Усилие выдавливания составляет 1000 тс, время выдавливания — 24 мин.
На 208, б изображена первая схема приема выдавливания мастер-пуансоном 3 оформляющей полости матрицы 4 с малым наклоном зубьев, предназначенная для прессования зубчатых колес. Перед началом выдавливания необходимо проверить нет ли на полированной зеркальной поверхности заготовки-матрицы глубоких рисок и царапин. Заготовку укладывают в обойму пакет-штампа (см. 194) между установочными кольцеобразными секциями, а мастер-пуансон вставляют в направляющее кольцо и закрывают верхнюю плиту. После этого пакет-штамп вместе с заготовкой и мастер-пуансоном устанавливают на 2000-тонный гидравлический пресс, закрывают предохранительные заслонки (см. 193) и выдавливают оформляющую полость матрицы с усилием 900 тс в течение 20мин.
На 208, в изображена вторая схема приема выдавливания мастер-пуансоном 5 оформляющей полости матрицы 6 с выпуклым профилем зубьев, предназначенной для литья зубчатых колес. В отличие от предыдущего процесса выдавливания, данный прием отличается лишь только тем, что диаметры заготовки и мастер-пуансона меньше, поэтому в пакет-штампе (см. 194) меняются лишь установочные кольцеобразные секции для укладки заготовки-матрицы и направляющее кольцо для мастер-пуансона, а также перерассчитывается усилие давления пресса. Остальные приемы процесса выдавливания производятся, как и в предыдущей схеме. В данном случае максимальное усилие выдавливания составляет 820 тс, продолжительность процесса выдавливания 17 мин.
Следует отметить, что изготовление путем механической обработки закрытых внутренних полостей матриц для прессования или литья зубчатых колес не представляется возможным.
На 209 приведена схема выпрессовки заготовки матрицы 11 с мастер-пуансоном 9 из обоймы пакет-штампа с помощью плунжера 3 гидравлического пресса, состоящего из стола 1, на котором смонтирована стальная плита 2 с отверстием в центре для выхода плунжера 3. На ползуне 8 пресса установлена и закреплена болтами 6 стальная плита 7. Между плитой 7 и обоймой 4 с разжимным кольцом 10 установлено упорное кольцо 5, которое при спускании ползуна упирается в обойму, и разжимное кольцо 10 совместно с плунжером выпрессо-вывает заготовку матрицы из обоймы.
На 210 показана схема ручной выпрессовки мастер-пуансона 8 из полости заготовки матрицы 9 в стальном приспособлении, состоящем из двух брусков 1, скрепленных штифтами 7 с плитой 2. В центре плиты расточено отверстие, в которое вставлена специальная гайка 4 с левой резьбой и винтом 5. Между торцом гайки и выточкой плиты уложена бронзовая шайба 6 для легкого скольжения при повороте резьбовой гайки 4. В процессе выпрессовки рукой придерживают плиту 2, а правой рукой захватывают ручку 3 резьбовой гайки 4 и, слегка поворачивая ее вправо, выпрессовывают мастер-пуансон.
Росстан \ каталог \ металлообработка
