Падающие молоты
В заготовительных цехах широко применяют и падающие молоты. Эти молоты, в зависимости от их устройства, делят на три основные группы: 1) молоты с канатным подъемом падающих частей, 2) молоты с фрикционным подъемом и 3) молоты с пневматическим подъемом падающих частей. Чаще всего в самолетостроении применяют падающие молоты с канатным подъемом, так как они отличаются низкой стоимостью и простотой конструкции.
Падающий молот с канатным подъемом (фиг. 72) состоит из нижнего основания (шабота), представляющего массивную чугунную плиту, типичную для обыкновенных штамповочных молотов, но несколько более легкую по весу. К плите прикреплены вертикальные направляющие, между которыми перемещается падающая часть молота — баба, называемая также стеселем.
Направляющие представляют собой чугунные отливки с ребрами жесткости и плоскостями скольжения; внизу они прикрепляются к столу падающего молота, а вверху стягиваются стяжными болтами.
Фиг. 72. Падающий молот с канатным подъемом. |
Стесель представляет чугунную фасонную отливку весом от 600 до 2800 кг (в зависимости от мощности молотов), снабженную вверху проушинами для крепления каната. К стеселю прикрепляют пуансон штампа. На четырех колоннах, стоящих вокруг молота, располагается площадка, где устанавливается барабан для каната, приводимый во вращение электромотором мощностью 12—15 кет.
Барабан представляет пустотелый чугунный цилиндр со шлифованной поверхностью. Он охлаждается во время работы водой, проходящей внутри барабана но специальным каналам, так как от трения
каната барабан сильно нагревается, что сокращает срок службы ка-Я ната. К направляющим прикреплены восемь запорных замков, удер-J живающих стесель от падения, когда молот не работает. Чтобы освобо-] дить стесель от замков, нужно нажать на педаль.
При вращении барабана витки каната скользят по его поверхности, ] и стесель не двигается, но если натянуть свободно висящий конец; каната, то трение между канатом и барабаном увеличивается на-! столько, что стесель начинает подниматься. Если теперь отпустить.^ канат, то трение уменьшится, и стесель будет падать вниз и ударит
по заготовке. Регулируя натяжение каната, можно в широких пределах изменять скорость падения стеселя и тем самым изменять силу удара. Средняя скорость подъема стеселя—7- 10 м/мин.
Падающие молоты с пневматическим подъемом (фиг. 73) отличаются большей производительностью, легкостью и гибкостью управления. Они отличаются от обычных молотов этого типа, применяемых для горячей штамповки, облегченным шаботом, значительно увеличенным габаритом стеселя при облегченном весе (при штамповке крупных деталей бывают необходимы свинцовые штампы, увеличивающие вес стеселя). При помощи рукоятки управления молотом можно регулировать силу и частоту ударов, останавливать стесель в любом месте, плавно опускать его, останавливать с любой точки хода, а также создавать дополнительное давление на заготовку после опускания стеселя.
Для облегчения штамповки деталей необходимо, чтобы конструкция детали удовлетворяла следующим минимальным требованиям: 1) радиусы закругления детали и переходов были не менее
6— 10-кратной толщины материала; 2) высота бортов должна удовлетворять соотношению /г <0,15/?, где Л—высота борта, R — радиус перехода или кривизны детали; 3) радиусы рифтов должны быть равны
Штамповка на падающих молотах производится за один удар или многократными ударами. За один удар получают профили с вогнутостями и изгибами (изгиб профиля должен быть не менее 10-кратной высоты стенки профиля), детали различной конфигурации с радиусами закругления не менее 40-кратной толщины материала при радиусах загиба 5—6-кратной толщины, детали, имеющие рифтовку со сферической поверхностью большого радиуса и с большой стрелой прогиба, особенно калибровочные операции гофра, и детали, требующие калибровки. Многоударной штамповкой с дополнительной доработкой вручную изготовляют большинство деталей, штампуемых на падающих молотах. Размер и конфигурация детали могут быть различными. При работе необходимо сочетать силу удара пуансона и величину обжатия, нанося удары равномерно и учитывая величину обжатия (допуская ее не более чем 4—5 мм).
Образующийся торф и складчатость детали расправляют молотком вручную. Чтобы иметь возможность производить обжатие на большую глубину и избежать при этом образования острой складки гофра, применяют фанерные рамки, укладываемые на заготовку, ограничивающие ход пуансона и препятствующие росту гофра. При обжатии заготовки образующийся гофр своей вершиной касается фанерной рамки, которая и ограничивает его дальнейший рост по высоте; вследствие этого широкий гофр начинает дробиться на ряд более мелких, причем в процессе образования гофров происходит частичная посадка материала.
После этого поднимают пуансон и молотком расправляют гофры, производя посадку материала, а затем удаляют часть фанерных рамок и вновь обжимают заготовку, повторяя эти операции до тех пор, пока не будут сняты последние рамки. Тогда последний раз расправляют гофры так, чтобы металл по возможности стал ровным, без следов морщин, и наносят последний калибровочный удар, который придает детали ее окончательную форму. Многоударная штамповка может проводиться методом обжатия или методом вытяжки. При штамповке методом обжатия во внутреннюю полость укладывают фанерные рамки, чтобы обеспечить нормальную величину обжатия, или вместо рамок для тех же целей применяют вкладывание резины. Этим методом штампуют всякого рода коробочки с замкнуто-вытянутым бортом, диафрагмы с вогнутой стенкой и детали с несколькими отбортовками более сложных конфигураций.
Многоударная штамповка на вытяжку производится на деталях, у которых металл посаживается по верхним бортикам или по краю заготовки; к ним относятся профили жесткости с любыми изгибами в различных плоскостях, с одним или обоими глухими концами.
Рассмотрим штамповку дна бензинового бака, представляющего деталь ‘глубокой вытяжки (100 мм) с продольными и поперечными ребрами жесткости.
Заготовка для штамповки представляет прямоугольную карточку с закругленными краями, вырезанную на гильотинных ножницах,
причем углы отрезают на радиально-фрезерном станке, или при помощи штампа, или же на роликовых ножницах.
Заготовку кладут на матрицу и, нанося легкие удары по заготовке резиновым молотком в местах закругления последней, намечают контур будущей детали, с тем чтобы при укладке фанерных рамок нельзя было сдвинуть заготовку. На подготовленную таким образом заготовку накладывают фанерные рамки общей высотой 130 мм и производят первую вытяжку. Затем, поднимая стесель, при помощи специального крючка (ни в коем случае не руками) снимают одну или две рамки, после чего наносят удары, пока не образуется гофр такой величины, что может получиться складка. Тбгда
Фиг. 74. Дно бензинового бака в матрице с наложенными фанерными рамками. |
роликовых ножницах или вертикально-фрезерном станке.
Фанерные рамки применяют при мелкосерийном производстве для того, чтобы избежать необходимости делать переходные штампы. При крупносерийном производстве выгоднее делать переходные штампы, так как этим путем сокращают количество ручных работ.
При, мер получения аналогичной детали в переходных штампах без применения фанерных рамок показан на фиг. 75. Деталь штампуют в три перехода с промежуточной термической обработкой. Штамп 7 вытягивает материал на 20 лом и гофрирует боковые стенки и дно. При втором переходе штамп 2 вытягивает заготовку до 50 мм и расправляет гофры на боковых стенках, тогда как штамп 3, применяемый при третьем переходе, разглаживает гофр на дне и вытягивает деталь до 75 мм. В этом случае детали получаются гладкими и ровными, и изготовление их требует меньше времени, чем при штамповке с фанерными прокладками. При мелкосерийном производстве количество переходных штампов составляет 10—15% от общего числа штампов; при крупных же сериях число переходных штампов значительно увеличивается.
При вытяжке деталей с малыми радиусами переходов широко применяют резину, которую укладывают на деталь для создания мест —
ного усилия (фиг. 76). Сначала штампуют без резины и укладывают ее перед последними 2-3 калибрующими ударами.
Резину при штамповке употребляют в следующих случаях:
1. В начале штамповки резину укладывают сверху заготовки на зажимных плоскостях матрицы, чтобы смягчить и ослабить удар’ в местах наибольшей вытяжки.
2. Для предохранения складок от смятия последующими ударами резину накладывают в тех местах, где образуется больше всего складок.
3. Для создания местных усилий и придания изделию более точной формы резину кладут в тех местах, где имеются наибольшие углубления или закругления малого радиуса.
4. При штамповке двояковыпуклых и вогнутых деталей резину вкладывают в матрицу, чтобы предупредить предварительное вытягивание выпуклостей, вызывающее разрыв материала.
В некоторых случаях приходится отступать от этих правил.
Изготовление деталей на падающих молотах представляет полу- механизированный процесс, так как большинство деталей требует дополнительной доработки вручную или на пневматических молотках, гладилках, кромко-загибочных станках и т. д., причем от квалификации штамповщика зависит успех штамповки.
На падающих молотах можно производить вырезание контуров, гибку, формовку и вытяжку деталей. Наибольшее применение они могут иметь для глубокой вытяжки, допуская и изготовление крупных деталей. При разнообразии выполняемых на них операций и низкой их стоимости особое значение падающие молоты могут иметь в мелкосерийном производстве.
Для работы на падающих молотах применяют литые свинцово — 1 цинковые штампы. Пуансон изготовляется из свинца с добавлением
7— 12% сурьмы и небольшого количества олова. Матрица изготовляется из цинка.
Работа на падающих молотах имеет следующие преимущества.
1. Возможность изменения скорости деформации штампуемого1 металла в очень широких пределах — от мгновенной при ударе до I очень медленной при создании дополнительных давлений после опу — ; скания стеселя на молотах с пневматическим подъемом падающих ; частей.
2. Сокращение количества переходных штампов по сравнению со штамповкой тех же деталей на кривошипных прессах и соответствен — ] ное сокращение количества промежуточных термических обработок. ]
3. Возможность получения одинаковой толщины изделия в ме — I стах наибольшего утонения (радиусы закругления и переходы).
4. Возможность производить благодаря большому диапазону скоростей деформации материала калибровку деталей, предварительно обработанных на прессах.
5. Получение деталей с рифтами и другими элементами выпукло — ] стей и вогнутостей без применения специальных штампов.
Наряду с этими преимуществами следует отметить ряд недостат — j ков.
1. Увеличение цикла изготовления детали по сравнению с изготовлением той же детали на прессах двойного действия.
2. Полумеханизированный метод обработки, так как большинство деталей требует ручной доработки.
Штамповка на падающем молоте требует повышенной квалификации рабочих, которые должны хорошо знать свойства материала.
ГИБОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ^ ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ
Различные профили из тонкого листового материала изготовляют на гибочном станке (фиг. 77) или на роликовых профилировочных станках, состоящих из нескольких пар роликов, между которыми пропускают обрабатываемую заготовку (фиг. 78). Многороликовые станки отличаются простотой устройства, но некоторую трудность представляет подбор роликов требуемого профиля.
Более производительными и точными являются гибочные станки типа Пауэр Брейк, наиболее распространенными конструкциями которых являются гибочные прессы Цинцинати и Сгильвилд (фиг. 79). Они представляют собою эксцентриковые прессы удлиненной формы с механизированным регулированием длины шатунов. Ползун перемещается в боковых направляющих и может устанавливаться наклонно за счет регулировки одного правого шатуна. Ход ползуна — от 100 до 200 мм, скорость движения — от 5 до 30 ходов в минуту; размер зева — 350— 400 мм, а максимальная длина стола — 3000 мм. Однако на таком станке можно гнуть профили длиной более 3000 мм благодаря специальной выемке в станине. При постановке на пресс дыропробивного инструмента можно получать точно пробитые отверстия в длинных
Фиг. 77. Гибочный станок для листового материала. |
Фиг. 78. Профилировочный роликовый станок. |
деталях. При применении соответствующих штампов на прессе можно получать самые разнообразные профили, подсечные загибы и закатку.;
Для получения профиля на гильотинных или роликовых ножницах нарезают полосы требуемого размера, а затем их штампуют в несколько переходов или пропускают между роликами.
Рассмотрим несколько примеров получения профилей из листовых заготовок на гибочных прессах Пауэр Брейк типа Цинцинати. На этих прессах благодаря набору гибочных пуансонов и матриц можно выполнять всевозможные профилировочные работы.
На фиг. 80 показано загибание материала под острым углом и сплющивание загиба1. На фиг. 80, А изображено загибание материала под острым углом, а на фиг. 80, Г— использование этого же штампа. для загибания материала под углом 90° или под любым углом, если соответственно отрегулировать ход ползуна пресса. На фиг. 80, В изображено рациональное положение матрицы и пуансона при загиба — [9]
нии широкого листа — широкая полка листа направлена вниз. Это необходимо не только для обеспечения удобства при работе, но и для устранения возможности изгибания широкой полки листа, что обычно имеет место при штамповке широкой полкой вверх, как это представлено на фиг. 80, А.
Для сплющивания предварительно загнутого листа служит гладкий штамп (фиг. 80, Б).
Под прямым углом материал загибают в универсальном штампе (фиг. 81, Л), который применяют для получения острых углов в профилях из тонкого материала. При материале различной толщины точный угол в 90° можно получить на этом штампе, если изменять длину шатуна пресса. Для профилей из более толстого материала (более 2 мм), учитывая упругие деформации материала после загиба, применяют штампы с плоскостями, имеющими наклон в 85° (фиг. 81, Б).
Фиг. 83. Штампы для профилей швеллерного типа.
Для загибания швеллеров и специальных профилей сложной формы, когда профиль при загибе не должен упираться в боковые стенки пуансона и матрицы, применяют штамп с вырезанными боковыми сторонами (фиг. 81, В).
Узкие полки на широких полосах под прямым углом загибают на штампе, располагающем широкую часть листа под углом 15° к горизонтали (фиг. 81, Г). Пуансон снабжен специальным направляющим ребром, предохраняющим матрицу от косого среза под действием боковых усилий.
Подсечные загибы можно делать в два перехода. Для первого перехода берут пуансон 4 (фиг. 82, А), который применяют при загибании под углом 90°. ‘
Подсечку можно сделать в один переход, если применить специальные штампы 13 и 14 (фиг. 82, Б), которые дают подсечку только одной определенной высоты ft. Этот штамп целесообразно применять только в том случае, когда требуется изготовить много деталей и окажется выгодным сделать специальный штамп. Подобные штампы применяют тогда, когда высота подсечки невелика. Если высота стенки, образующейся при подсечном загибе, больше толщины материала заготовки в шесть раз, давление пресса увеличивается втрое по сравнению с тем давлением, какое требуется для простого прямоугольного загиба при том же зеве матрицы. Значительное увеличение давления при подобных подсечках может вызвать появление трещин, поэтому подсечные штампы следует делать с тупыми углами (фиг. 82, В).
Если же величина подсечки в десять или более раз превышает толщину штампуемого материала (фиг. 82, Г), то давление особенно сильно увеличивается, так как сначала вследствие большого зева матрицы получаются углы загиба с большими радиусами, а для получения четких прямых углов из закруглений необходимо значительное дополнительное давление. Это давление в 5—20 раз больше давления, требующегося для простого прямоугольного загиба материала той же толщины.
Фиг. 86. Штамповка профиля нормализованными штампами.
Простейший штамп для изготовления крупной серии профилей швеллерного типа изображен на фиг. 83, А. Чтобы профили не застревали после штамповки внутри матрицы и углы получались четкими, в особенности, если высота полок швеллера невелика, штамп снабжен специальным вкладышем 1, приподнимаемым пружиной универсальной подушки (фиг. 84).
Планка 7, перемещающаяся в простроганном пазе штампа, жестко соединена с штырями 2, прикрепленными к обойме 3, на которую нажимают пружины, закрепленные в обойме 4.
Возможность застревания детали на пуансоне полностью устра — няется съемником 2 (фиг. 83, А). Упорами для заготовки служат планки 3, прикрепленные с двух сторон по всей длине матрицы.
Фиг. 87. Профиль, изготовляемый
нормализованными штампами.
Широкие, но неглубокие профили швеллерного типа изготовляют в штампе 33—36 (фиг. 83, Б). При изготовлении этого профиля материал стремится обтянуть пуансон, и изделие на нем застревает. Поэтому пуансон снабжен вкладышем 7 описанной выше конструкции. Такой же вкладыш 2 установлен в матрице.
Для получения закрытого профиля из широкого швеллера (фиг. 83, Б) применяют штамп, изображенный на фиг. 83, В. При правильном подборе углов наклона пуансона и матрицы можно добиться
Фиг. 89. Штампы Для замом — Фиг. 90. Изготовление S-образного
ного шва. профиля.
полного закрытия профиля под действием упругих деформаций после снятия его с пуансона.
При мелких сериях обычно пользуются нормализованными штампами, хотя в большинстве случаев это связано с увеличением числа переходов. Например, для получения профиля, показанного на фиг. 85,
можно воспользоваться нормализованными штампами, изготовив про — I филь в четыре перехода, тогда как при наличии специальных штампов достаточно двух переходов.
На фиг. 86 показана штамповка профиля нормализованными штампами в три перехода; при пользовании специальным штампом этот же профиль можно было бы получить за один переход. Профиль, изготовляемый нормализованными штампами в шесть переходов (фиг. 87), ‘ на специальном штампе можно получить за два или даже один переход.
Закатывать кромку листа можно различными способами; наиболее простые и дешевые штампы показаны на фиг. 88. Штампами 2S и 29 про — t изводят неполное закатывание, причем благодаря применению двух — < ступенчатого упора закатать можно в два перехода, не снимая листа с пресса. Закрайные закатки можно получить в три перехода на штам — пах 30 и 29 (первый и второй переходы) и 3/ и 32 (третий Переход).
Можно также воспользоваться штампом 31 и 32 . для дополнительного перехода. Проволоку,, ставят только в тех случаях, когда необходимо получить особенно точную закатку.
Если при обработке толстого материала, требуется получить закатку небольшого диаметра, обязательно надо ставить проволоку. Тогда на первом переходе материалу придают начальную форму, для второго перехода берут штампы 3 и 32, а при последнем переходе при- меняют штампы 31 и 32.
Для получения одинарного замочного шва в штампах 39 и 40 (фиг. 89) загибают кромку одного из соединяемых листов, а кромку второго листа загибают под острым углом на том же штампе, несколько приподнимая ползун пресса. Затем, соединив листы вместе, замыкают шов на штампе 3 и 41.
Замочный шов можно получить, если кромки обоих листов загнуты под острым углом (фиг. 89, Г), но вследствие отсутствия выступа. шов может не вполне точно войти в углубление матрицы 41 і (фиг. 89, Б).
Профили в виде буквы S штампуют за два перехода (фиг. 90), применяя прижимную планку, которая выталкивает деталь из матрицы.
Отдельные части обшивки самолетов также можно изготовлять : на гибочном прессе, нанося удары по заготовке (фиг. 91).
При изготовлении профилей применяют упоры, изображенные на фиг. 92, или специальные штампы снабжают регулируемым упором.
В этом случае надобность в универсальном упоре отпадает.
Профили длиной до 1,5 м может штамповать один рабочий, при более длинных профилях для обслуживания прессов необходимы 1 двое. При работе на прессах надо следить за положением рук штамповщиков. Пальцы, которыми прижимают заготовку к упорам, кроме больших, должны находиться на нижней плоскости заготовки.
В момент, предшествующий прикосновению пуансона к заготовке, необходимо убрать руки.
Профили можно также получать путем волочения полосы через очко волочильной доски и затем подкатывать на роликах.
Фиг. 94. Механизированный станок для гнутья труб. |
Фиг. 95. Станок Буффало. |
Гнутье профилей и труб производится или методом постепенного подкатывания (на роликовых станках; или «гнутьем по копиру» на специальных станках. На фиг. 93 изображены ручные станки для гнутья труб, а на фиг. 94 механизированный станок с приводом от электромотора. На фиг. 95 представлен мощный станок Буффало, на котором можно гнуть трубы, уголковые и бульбовые профили.
Обтяжные и токарно-давильные станки. Для получения деталей сложной криволинейной формы, кроме сферической, применяют гидравлические обтяжные прессы (фиг. 96). Они представ-
ляют собою жесткую раму, на которой покоятся два супорта с зажимами для материала. Между зажимами находятся два гидравлических цилиндра, несущих на себе стол пресса. Для получения нужной вытяжки заготовку закрепляют на прессе при помощи зажимов и обжимают ее вокруг штампа соответствующей формы, закрепленного на столе пресса. Пресс развивает давление в 75—150 т. Давление, применяемое при обжиме, не должно превышать 2/3 временного сопротивления материала разрыву.
Штампы представляют собой деревянные оправки в виде пуансона, окованные в местах, где происходит скольжение материала, железом. Перед обтягиванием их смазывают вазелином.
После придания заготовке нужной формы ее обрезают на вибрационных ножницах.
Схема процесса обтягивания показана на фиг. 97.
Для выполнения изделий того же вида (тела вращения, но включая и тела сферической формы) применяют токарно-давильные станки.
На токарно-давильных станках можно получать изделия, имеющие форму тел вращения, в том числе и сферическую, различных размеров, например, обтекатели коков, кольца капота НАКА и т. п. (фиг. 98).
Фиг. 98. Давильный станок. |
Детали выдавливают из листового материала на вращающейся болванке, укрепленной на планшайбе. Выдавливание производят вне — сколько переходов, термически обрабатывая материал после каждого перехода. Скорость вращения шпинделя станка зависит от применяемого материала (табл. 22).
Таблица 22 Скорости гращения шпинделі станка при, авильных р. ботах
|
Обтяжные станки производительны, но требуют больших капиталовложений по сравнению с давильными станками. Не заменяя друг друга, они прекрасно дополняют один другого.