Приспособлением в машиностроении называются вспомогательные устройства, предназначенные для базирования и закрепления заготовки относительно основного оборудования.

Приспособлением в машиностроении называются вспомогательные устройства, предназначенные для базирования и закрепления заготовки относительно основного оборудования.

Применение приспособлений позволяет:

1. Обеспечить стабильное качество заготовок.
2. Сократить время на изготовление детали.
3. Расширить технологические возможности оборудования т.е. с помощью приспособлений на обычных универсальных станках можно выполнить такую работу и получить такую точность, которые в обычных условиях без применения приспособлений получить невозможно.

Например:

а) применив на обыкновенном вертикально-сверлильном станке многошпиндельную головку, мы получим многошпиндельный сверлильный станок.

б) с помощью расточных кондукторов можно получить высокую точность размеров на изношенном расточном станке.

Литейное производство и конструирование оснастки к нему.

Сварочное производство, конструирование оснастки для сварочного производства.

Основы сварки плавлением.

Сваркой называют процесс соединения металлических и пластмассовых деталей путем установления межатомных связей между соединяемыми частями при местном нагреве, пластической деформации или одновременном действии того и другого.

Различают термическую, термомеханическую и механическую сварки. Наиболее распространенными видами сварки являются электродуговая, электронно-лучевая, газовая (термические); контактная и термокомпрессионная (термомеханические); трением, холодная и ультразвуковая (механические).

Сборочно-сварочная оснастка

Сборочные сопряжения. Сущность процесса сборки корпусных конструкций заключается в том, чтобы взаимной подгонкой кромок или поверхностей собираемых элементов обеспечить их сопряжение и предварительно скрепить их для окончательного соединения сваркой. При сборке сложных корпусных конструкций, например при стыковании секций на стапеле, необходимо одновременно получить ряд сборочных сопряжений (рис.).

Рис. Простые сборочные сопряжения под сварку:
а — линейные, б — поверхностные; I — прямолинейные, II — криволинейные. III — плоские, IV — пространственные; 1 — стыковое, 2 — угловое, 3 — тавровое, 4 — наклонное тавровое, 5 — накладное, 6 — прилегающее, 7 — соприкасающееся

Виды оснастки. Для обеспечения требуемых габаритных размеров и формы собираемых корпусных конструкций, а также для механизации выполняемых работ применяют различную сборочно-сварочную оснастку. Так называют совокупность устройств, механизмов, приспособлений и специального инструмента, необходимых для осуществления запроектированного технологического процесса сборки и сварки узлов и секций корпуса. По конструктивному оформлению и характеру использования различают универсальную и специальную сборочно-сварочную оснастку. Универсальная оснастка является переналаживаемой, что позволяет изготовлять однотипные конструкции, отличающиеся друг от друга габаритными размерами и формой. Ее преимущественно применяют в единичном и мелкосерийном производстве и используют для изготовления целой группы однотипных конструкций независимо от типов строящихся на заводе судов. К универсальной оснастке относят, например, электромагнитные сварочные стенды с передвижными флюсовыми балками, сборочные постели с выдвижными стойками, переносные леса и т. п.

Специальная оснастка, как правило, предназначена для изготовления определенных конструкций. Ее нельзя использовать в дальнейшем без соответствующей переделки (например, постоянные постели с неразъемными лекалами листовой конструкции).

К механизированной сборочно-сварочной оснастке относят балки с пневмоприжимами, поворотные постели с электроприводом и т. п. Сборку и сварку корпусных конструкций выполняют при широком использовании универсальной или специализированной оснастки в зависимости от типов судов, технологии их постройки и серийности. Использование передовых методов производства требует постепенного совершенствования технологической оснастки и приспособлений, улучшения условий труда рабочих, повышения производительности и качества продукции.

Сварочная оснастка – общие требования и порядок проектирования

Для объемных сварочных работ существует значительное многообразие вспомогательной оснастки. При этом тип сварочной оснастки зависит от конструкции свариваемого узла, характера производства и способа самого термического процесса. Если современные сварочные полуавтоматы предполагают серийность и повторяемость процессов, то аппараты для ручной дуговой сварки могут применяться для штучных соединений различных изделий. Грамотный выбор и разумное конструктивное исполнение сварочной оснастки не только существенно повышает механизацию (а значит – и производительность) работ, но и позволяет снизить операционные издержки, порой весьма значительно.

Нельзя утверждать, что оснастка определяет, какое именно следует купить сварочное оборудование – Сварог, Эсаб, EWM т.д. – но ее разработка и внедрение являются немаловажным фактором сварочной деятельности, в первую очередь производственного направления.

 

Общие требования к сборочно-сварочной оснастке

1. Точное пространственное размещение свариваемых деталей, в том числе для многокомпонентных узлов, исключение ручной подгонки.

2. Легкий доступ ко всем местам для прихваток, зачисток и основных сварочных швов

3. Сборка в соответствии с допусками, заложенными в конструкторской документации (чертежах, технических заданиях)

4. Соблюдение требуемых межкромочных размеров соединяемых изделий

5. Оптимальный порядок сборки, высокая производительность и обеспечение достойного качества накладываемых швов.

6. Обязательная безопасность использования, в том числе при возникновении внештатных ситуаций – разборка узла, выход из строя фиксирующих приспособлений и т.п.

В практике объемных и однотипных работ большое распространение получили силовые зажимные устройства. Они могут быть гидравлическими, пневматическими либо механическими (винтовыми). Ввиду важности предупреждения самопроизвольного освобождения детали при сварке в кинематическую схему пневматических и гидравлических оснасток встраивают звенья с самоторможением. При использовании зажимов-эксцентриков их следует особо обезопасить от попадания брызг расплавленного металла. Хотя современные сварочные полуавтоматы и отличаются незначительным разбрызгиванием электродного и основного материала, даже несколько капель достаточно для вывода из строя эксцентриковых зажимов.

 

Дополнительные требования к сборочно-сварочной оснастке

 

· Возможность инвариантности сварки – то есть работа и в нижнем, и в вертикальном положении, под различными углами наклона.

· Высокая скорость отвода тепла, в особенности при узконаправленной интенсивной сварке, для которой можно купить сварочное оборудование Сварог или другие бюджетные инверторы – и получить качественные аппараты за сравнительно небольшие средства.

· Защита базовых свариваемых поверхностей и элементов самой оснастки от попадания и прилипания брызг расплавленного металла.

· Минимальные температурные деформации в соединяемом узле.

· Жесткость и прочность конструкции, ее долговечность.

· Фиксаторы, упоры и шаблоны сварочной оснастки не должны заклинивать при съеме готовых изделий

При инженерных расчетах важно учитывать термическое расширение материалов при высокотемпературном нагреве. В качественно разработанной оснастке надежная фиксация сочетается с возможностью смещения свариваемых изделий. Абсолютно жесткое закрепление способствует усилению усадочных и температурных напряжений. А это вызывает растрескивание, коробление и/или деформацию в сварочной сборке.

При промышленных сварочных работах порядок разработки оснастки обязан соответствовать техническому заданию, которое включает в себя:

1. Уточненные и опробованные на практике чертежи соединяемых узлов, с указанием подробностей их сборки и сварки.

2. Принцип работы приспособления – подъемное, стационарное, поворотное, подъемно-поворотное или смешанного типа.

3. Расположение зажимных и фиксирующих элементов – их вид, конструкцию, диапазон развиваемых усилий и другие подробности.

4. Схемы подводки электрических, гидравлических, пневматических и газовых коммуникаций, наличие вентиляции, указание на рабочие давления в гидравлических системах, пневматических и электрических сетях.

5. Предполагаемые режимы работы, периодичность технического обслуживания, показатели сменности заменяемых частей.

6. Способы загрузки/съема свариваемых изделий и другие данные об интеграции разрабатываемой сварочной оснастки с технологическими процессами на производстве.

Типичной последовательностью действий при проектировании вспомогательной оснастки, без которой современные сварочные полуавтоматы, автоматизированные и роботизированные сварочные комплексы гораздо менее функциональны и производительны, включает в себя:

· Пространственное моделирование самого узла – в сборке деталей и по отдельности каждую.

· Создание базовой схемы приспособления – с указанием опорных, габаритных и установочных размеров.

· Выполнение чертежей собственно оснастки – со всеми вспомогательными и зажимными элементами, с контрольными и габаритными размерами, требованиями к точности размеров.

· Встраивание проекта в технологическую цепочку предприятия – в первую очередь, его увязка с межоперационной транспортировкой сваренных изделий.

Необходимо рассчитать зажимные/фиксирующие силы в зависимости от термической деформации при работе, параметры силовых кабелей электропитания и других элементов инфраструктуры. Например, при единовременной сварке поворотных стыков работа сварочных головок должна начинаться одновременно, в электрическую схему встраивается блок синхронизации возбуждения сварочного разряда. Электроника прекращает работу всего комплекса при случайном гашении дуги хотя бы на одной из установок.

Разумеется, если купить сварочное оборудование (Сварог, Брима или любой другой стандартный инвертор) потребовалось только для бытовых работ «по даче и гаражу», то проектирование и изготовление сварочной оснастки может заключаться всего-то в сварке нескольких угольников из обыкновенной арматуры. А зачастую подварить стальной лист к воротам или петлю к железной калитке можно и вовсе без вспомогательных средств. Но для средних предприятий актуальность эффективность применения сварочных аппаратов оборудования может значительно вырасти благодаря такому дополнительному оборудованию рабочих мест. На крупном производстве разработкой и внедрением оснастки занимаются целые подразделения – инструментальные цеха, конструкторские бюро и т.д. Производство же среднего уровня тоже можно значительно улучшить, причем без больших капитальных вложений.

Стандартизированная технологическая оснастка является действенным методом повышения производительности труда, роста коэффициента использования сварочного оборудования и повышению технологичности работы. Конкретный вид и типоразмеры оснастки зависят от специфики сварочной деятельности каждого предприятия, существуют специализированные фирмы, разрабатывающие сварочную оснастку «под ключ» и предоставляющие гарантии на ее полноценное функционирование. Для предприятий среднего размера пользование их услугами может быть оптимальным с точки зрения зримого результата при небольших вложениях средств и экономии собственных материальных и временных ресурсов.

всего процесса изготовления изделий.

В отличие от оснастки для обработки резанием сборочно-сварочная оснастка имеет специфические особенности, которые и следует учитывать в новых разработках и при модернизации уже действующей оснастки.

Сварочная оснастка должна обеспечивать:

пространственное размещение деталей в свариваемом узле, исключая операцию подгонки;

точность сборки в пределах установленных чертежом допусков;

доступ к местам прихватов и сварки;

наиболее выгодный порядок сборки и последовательность наложения сварных швов;

соблюдение заданного размера между кромками свариваемых деталей;

надежное закрепление свариваемого изделия силовыми прижимами — винтовыми, пневматическими и гидравлическими. Для предупреждения самопроизвольного их раскрепления во время манипуляций со свариваемым изделием в кинематическую схему механизмов крепления должны быть встроены самотормозящиеся звенья. Для предотвращения заклинивания резьбовых зажимных механизмов при их нагреве в процессе сварки резьба силовых элементов должна быть неполного профиля (прослаблена). Эксцентриковые же зажимные элементы вообще должны быть вынесены из зоны распространения сварочных брызг, попадание которых на рабочие поверхности эксцентрикового зажима выводит его из строя;

возможность сварки в нижнем положении; быстрый отвод теплоты от мест интенсивного нагрева, снижение сварочных деформаций в свариваемом узле; предохранение всех базовых и установочных поверхностей; надежную защиту (особенно при сварке в среде СO₂) базовых и установочных поверхностей, силовых элементов (штоки цилиндров, резьбовые поверхности силовых зажимов), а также корпуса самой оснастки от прилипания сварочных брызг. Резьбовые элементы должны иметь защитные кожухи либо должны быть закрыты колпачковыми гайками.

Элементы сборочно-сварочных приспособлений должны быть достаточно прочными и жесткими (для точного закрепления изделия в требуемом положении и для исключения его деформаций при сварке). Изделие должно быть зафиксировано так, чтобы во время сварки оно имело возможность смещения, так как при жестком закреплении свариваемых элементов возникают температурные и усадочные напряжения, способные вызвать трещины в сварных швах или в основном металле или же коробление изделия.

Зажимные и установочные элементы (шаблоны, упоры и и фиксаторы) сварочной оснастки не должны создавать заклинивания под действием сварочных деформаций элементов свариваемого или собираемого на прихватках узла. При необходимости они должны обеспечивать сдвиг изделия в сторону от установочных элементов, а уже затем свободный его съем.

При одновременной сварке нескольких поворотных стыков электрическая схема управления сварочными головками должна обеспечивать пуск установки только при синхронном возбуждении всех сварочных дуг.

Для создания условий стабильного режима сварки (горение дуги) с целью устранения прихватки поворотных цапф кантователей к корпусу технологической оснастки и для нормальной работы подшипников качения в механизме поворота планшайб сварочная оснастка должна иметь надежный токоподвод. В частности, подшипники качения работают надежно лишь при прохождении через них сварочного тока до 250 А.

Как показал опыт Челябинского тракторного завода, в работе хорошо зарекомендовали себя поворотные столы с шариковой обоймой (50—70 шариков), выполняющей функции опорного подшипника.

Наиболее трудоемкие элементы сборки — взаимная ориентация и сопряжение собираемого изделия. Одна из главных помех автоматизации сборочно-сварочных процессов заключается в неподготовленности изделий к условиям автоматической сборки.

Для обеспечения нормальной работы сборочных линий ряд зарубежных фирм, например, выпускает детали высокого качества, с грифом «годен к автоматизации». Несмотря на их большую стоимость, применение таких деталей для автоматической сборки рационально, так как исключается вынужденная остановка оборудования, связанная с устранением неполадок из-за порчи деталей.

Проектируя установки (кантователи) для автоматической сварки продольных швов, необходимо помнить, что после возбуждения сварочной дуги автомат сразу же начинает перемещаться вдоль шва со скоростью сварки. А так как с начала процесса металл еще недостаточно прогрет, то возможен непровар, на конце шва могут образоваться поры и усадочные трещины. Поэтому начало и конец шва целесообразно выводить на выводные планки

Для обеспечения нормальных условий работы технологическая оснастка должна быть оборудована встроенной вытяжной вентиляцией или панелями равномерного всасывания.

В качестве отводящих вентиляционных каналов используют поворотные платформы (планшайбы) коробчатого сечения или пустотелые цапфы.

Вся технологическая оснастка должна удовлетворять требованиям техники безопасности и должна быть заземлена согласно действующим нормам. Для присоединения заземляющего провода должен быть болт диаметром 8—10 мм, расположенный в доступном месте с надписью «ЗЕМЛЯ» и условным обозначением «ЗЕМЛЯ» (синего цвета).

Кроме того, на выбор типа технологической оснастки оказывает влияние характер производства (единичное, серийное, массовое), требование к точности сборки и качеству сварного соединения, технология изготовления заготовок, способ сварки и ряд других факторов.

 

Сварка давлением

 

Сущность получения неразъемного сварного соединения двух заготовок в твердом состоянии состоит в сближении идеально чистых соединяемых поверхностей на расстояния (2…4) 10 ^{– 10} см, при которых возникают межатомные силы притяжения.

Необходимым условием получения качественного соединения в твердом состоянии являются хорошая очистка и подготовка поверхностей и наличие сдвиговых пластичных деформаций в зоне соединения в момент сварки.

Контактная сварка

Сварные соединения получаются в результате нагрева деталей проходящим через них током и последующей пластической деформации зоны соединения.

Сварка осуществляется на машинах, состоящих из источника тока, прерывателя тока и механизмов зажатия заготовок и давления.

Стыковая контактная сварка – способ соединения деталей по всей плоскости их касания.

Свариваемые заготовки плотно зажимают в неподвижном и подвижном токоподводах, подключенных к вторичной обмотке сварочного трансформатора. Для обеспечения плотного электрического контакта свариваемые поверхности приводят в соприкосновение и сжимают. Затем включается ток. Поверхность контакта заготовок разогревается до требуемой температуры, ток отключается, производится сдавливание заготовок – осадка.

Стыковую сварку с разогревом стыка до пластического состояния и последующей осадкой называют сваркой сопротивлением, а при разогреве торцов до оплавления с последующей осадкой – сваркой оплавлением. В результате пластической деформации и быстрой рекристаллизации в зоне образуются рекристаллизованные зерна из материала обеих деталей.

Сварка применяется для соединения встык деталей типа стержней, толстостенных труб, рельсов и т.п.

Точечная сварка – способ изготовления листовых или стержневых конструкций, позволяющий получить прочные соединения в отдельных точках.

Свариваемые заготовки, собранные внахлест, зажимают между неподвижным   и подвижным электродами, подсоединенными к обмотке трансформатора.

Электроды изнутри охлаждаются водой, нагрев локализуется на участках соприкосновения деталей между электродами. Получают линзу расплава требуемого размера, ток выключают, расплав затвердевает, образуется сварная точка. Электроды сжимают детали, пластически деформируя их.

Образующееся сварное соединение обладает большой прочностью и его можно применять для изготовления несущих конструкций. Этот способ широко применяют в авто- и вагоностроении, строительстве, а также при сборке электрических схем.

Шовная сварка – способ соединения деталей швом, состоящим из отдельных сварных точек.

Свариваемые заготовки помещают между двумя роликами-электродами, один из электродов может иметь вращательное движение, а другой – вращательное движение и перемещение в вертикальном направлении. Электроды подключаются к вторичной обмотке трансформатора 4. Электроды-ролики зажимают и передвигают деталь.

Шовная сварка обеспечивает получение прочных и герметичных соединений их листового материала толщиной до 5 мм.

Операции ковки

Различают ковку предварительную и окончательную. Предварительная (или черновая) ковка представляет собой кузнечную операцию обработки слитка для подготовки его к дальнейшей деформации прокаткой, прессованием и т.п. Окончательная (чистовая ковка) охватывает все методы кузнечной обработки, с помощью которых изделию придают окончательную форму.

Предварительные операции

 

Биллетирование – превращение слитка в болванку или заготовку: включает сбивку ребер и устранение конусности.

Обжатие при биллетировании составляет 5…20 %. Проковка слитка предназначена для обжатия металла в углах слитка с целью предварительного деформирования литой структуры – дендритов, которые имеют стыки в этих углах. Биллетирование способствует заварке воздушных пузырей и других подкорковых дефектов литой структуры, созданию пластичного поверхностного слоя металла, благоприятно влияющего на дальнейшую деформацию. После биллетирования производят обрубку донной части слитка.

Рубка – применяется для отделения от основной заготовки негодных частей или для разделения заготовки на части.

Рубка производится в холодном и горячем состоянии. В холодном состоянии рубят тонкие и узкие полосы и прутки сечением 15…20 мм. Более толстые заготовки нагревают.

Схема рубки основана на действии деформирующей силы на малую площадь соприкосновения инструмента с заготовкой, а реакция этой силы со стороны нижней части распределена по большой поверхности заготовки, и пластической деформации здесь не возникает.

 

Рис. Схема рубки

 

В зависимости от габаритов и формы заготовок используют способы рубки:

• с одной стороны – для тонких заготовок;
• с двух сторон, сначала осуществляется предварительная надрубка заготовки на 0,5…0,75 высоты, после кантовки на 180⁰ проводится окончательная рубка;
• с трех сторон – для круглых и крупных заготовок, осуществляются две надрубки на глубину 0,4 диаметра заготовки с кантовкой на 120⁰, после второй кантовки на 120⁰ проводят окончательную рубку;
• с четырех сторон – для крупных заготовок, после надрубки с четырех сторон в центре остается перемычка прямоугольного сечения, по месту которой производят разделение заготовки на части.

Основные операции и технологическая оснастка для них.

Осадка – операция обработки давлением, в результате которой уменьшается высота и одновременно увеличиваются поперечные размеры заготовок (рис. а).

Осадку применяют для получения формы поковки, с целью уменьшения глубины прошивки, для обеспечения соответствующего расположения волокон в будущей детали (при изготовлении шестерней обеспечивается повышенная прочность зубьев в результате радиального расположения волокон), как контрольную операцию (из-за значительной деформации по периметру на боковой поверхности вскрываются дефекты).

При выполнении осадки требуется, чтобы инструмент перекрывал заготовку. Вследствие трения боковая поверхность осаживаемой заготовки приобретает бочкообразную форму, это характеризует неравномерность деформации. Повторяя осадку несколько раз с разных сторон, можно привести заготовку к первоначальной форме или близкой к ней, получив при этом более высокое качество металла и одинаковые его свойства по всем направлениям.

 

Рис. Схемы осадки и ее разновидностей

 

Средний диаметр заготовки определяется по формуле:

Осадке подвергают заготовки, для которых высота не превышает 2,5…3 диаметра. В противном случае возможен или продольный изгиб заготовки, или образование седлообразности.

Разновидностями осадки являются высадка и осадка разгонкой торца.

Высадка – кузнечная операция, заключающаяся в деформировании части заготовки (концевой части или середины).

Для проведения операции используют местный нагрев, например, в середине заготовки (рис. б), или ограничивают деформацию на части заготовки кольцевым инструментом (рис..в).

Осадка разгонкой торца позволяет уменьшить высоту и увеличить площадь ренее осаженной заготовки (рис. г). Локализация деформации позволяет уменьшить усилие осадки.

Протяжка (вытяжка) – кузнечная операция, в результате которой происходит увеличение длины заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения.

Протяжка не только изменяет форму заготовок, но и улучшает качество металла. Операция заключается в нанесении последовательных ударов и перемещении заготовки, при этом между бойками во время удара находится только часть заготовки. После каждого обжатия заготовка продвигается на величину, меньшую, чем длина бойка (рис. а).

Протягивать можно плоскими (рис. а) и вырезными (рис. б) бойками.

Протяжка на плоских бойках может выполняться двумя способами.

Первый способ. Протяжка выполняется по всей длине слитка или заготовки вначале с одной стороны, а после кантовки на 90 ⁰ – с другой стороны и т.д.

Большие по длине поковки могут изгибаться в бойках концами вниз. Чтобы исправить изгиб, поковки кантуют сначала на 180 ⁰, а потом на 90 ⁰.

 

Рис. Схемы протяжки и ее разновидностей

 

Второй способ. Поочередная протяжка на плоских бойках (по винтовой линии) – после каждого обжатия следует кантовка на 90 в одну и ту же сторону, после каждых четырех обжатий следует подача. Способ более трудоемкий, применяется при ковке твердых инструментальных сталей.

При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при проковке круглого сечения) значительные растягивающие напряжения, которые приводят к образованию осевых трещин.

Протяжка в вырезных бойках или в комбинации плоских бойков с вырезными используется при ковке легированных сталей с пониженной пластичностью. Благодаря боковому давлению, создаваемому жесткими стенками инструмента повышаются сжимающие напряжения, увеличивается пластичность металла. Получают поковки более точные по форме и размерам. Возрастает скорость протяжки.

При протяжке с круга на круг в вырезных бойках, силы, направленные с четырех сторон к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности возникновения осевых трещин.

Разновидностями протяжки являются разгонка, протяжка с оправкой, раскатка на оправке.

Разгонка (расплющивание) – операция увеличения ширины части заготовки за счет уменьшения ее толщины (рис. 12.3.в).

Операция выполняется за счет перемещения инструмента в направлении, перпендикулярном оси заготовки.

Протяжка на оправке – операция увеличения длины пустотелой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенки и уменьшения наружного диаметра (рис. г).

Протяжку выполняют в вырезных бойках (или нижнем вырезном 3 и верхнем плоском 2) на слегка конической оправке 1. Протягивают в одном направлении – к расширяющемуся концу оправки, что облегчает ее удаление из поковки. Оправку предварительно нагревают до температуры 160…200 ⁰ С.

Раскатка на оправке – операция одновременного увеличения наружного и внутреннего диаметров кольцевой заготовки за счет уменьшения толщины ее стенок (рис.12.3.д).

Заготовка 5 опирается внутренней поверхностью на цилиндрическую оправку 6, устанавливаемую концами на подставках 7, и деформируется между оправкой и узким длинным бойком 4. После каждого обжатия заготовку поворачивают относительно оправки.

Протяжку с оправкой и раскатку на оправке часто применяют совместно. Вначале раскаткой уничтожают бочкообразность предварительно осаженной и прошитой заготовки и доводят ее внутренний диаметр до требуемых размеров. Затем протяжкой с оправкой уменьшают толщину стенок и увеличивают до заданных размеров длину заготовки.

Прошивка – операция получения в заготовке сквозных или глухих отверстий за счет вытеснения металла (рис.12.4).

 

Рис. Схемы прошивки (а,б), гибки (в), штамповки в подкладных штампах (г)

 

Инструментом для прошивки служат прошивни сплошные и пустотелые. Пустотелые прошивают отверстия большого диаметра (400…900 мм).

При сквозной прошивке сравнительно тонких поковок применяют подкладные кольца (рис. б). Более толстые поковки прошивают с двух сторон без подкладного кольца (рис. а). Диаметр прошивня выбирают не более половины наружного диаметра заготовки, при большем диаметре прошивня заготовка значительно искажается. Прошивка сопровождается отходом (выдрой).

Гибка – операция придания заготовке или ее части изогнутой формы по заданному контуру (рис. в).

Гибка сопровождается искажением первоначальной формы поперечного сечения заготовки и уменьшением его площади в месте изгиба (утяжка). Для компенсации утяжки в зоне изгиба заготовке придают увеличенные поперечные размеры. При гибке возможно образование складок по внутреннему контуру и трещин по наружному. Для избежания этого явления по заданному углу изгиба подбирают соответствующий радиус скругления. Радиус в месте изгиба не должен быть меньше полутора толщин заготовки.

Этой операцией получают угольники, скобы, крючки, кронштейны.

Скручивание – операция, заключающаяся в повороте одной части поковки вокруг общей оси по отношению к другой ее части под определенным углом.

Различают два случая:

• поворот на угол до 180 ⁰ – для пространственной ориентации отдельных частей;
• многократное скручивание на 360 ⁰ – для придания витого характера (используется как элемент украшения композиций решеток, перил, лестниц и т.д.).

К скручиванию относится и свивание нескольких тонких прутков (проволок) в шнуры.

При изготовлении небольшой партии поковок с относительно сложной конфигурацией применяют штамповку в подкладных штампах (рис.12.4.г). Подкладной штамп может состоять из одной или двух частей, в которых имеется полость с конфигурацией поковки или ее отдельных участков.

Технологический процесс ковки включает операции: резку исходной заготовки в требуемый размер, нагрев материала до требуемой температуры, формообразующую операцию, очистку заготовок от окалины, контроль поковки.

Точность и производительность резки определяется способом резки.

На практике обычно применяют нагрев в пламенной печи, как способ, не требующий дополнительных затрат.

Основная операция включает переходы: установку – снятие заготовки, формоизменяющую операцию (осадку, вытяжку, прошивку и т.д.).

Очистку поковок от окалины осуществляют в галтовочных барабанах, обдувкой стальной дробью, травлением в водных растворах серной или соляной кислоты.

При контроле поковок выявляют внешние и внутренние дефекты, проверяют соответствие геометрическим и функциональным техническим условиям.

Оборудование и оснастка для ковки

В качестве оборудования применяются ковочные молоты и ковочные прессы.

Оборудование выбирают в зависимости от режима ковки данного металла или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования определяют по приближенным формулам или справочным таблицам.

Молоты – машины динамического ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной падающими частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Часть энергии теряется на упругие деформации инструмента и колебания шабота – детали, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем выше КПД. Обычно масса шабота в 15 раз превышает массу падающих частей, что обеспечивает КПД на уровне 0,8…0,9.

Для получения поковок массой до 20 кг применяют ковочные пневматические молоты, работающие на сжатом воздухе. Сила удара определяется силой давления сжатого воздуха, и может регулироваться в широких пределах. Масса падающих частей составляет 50…1000 кг. Основные параметры молотов регламентируются ГОСТами.

Для получения поковок массой до 350 кг применяют ковочные паровоздушные молоты. Они приводятся в действие паром или сжатым воздухом давлением 0,7…0,9 МПа. Масса падающих частей составляет 1000…8000 кг. Параметры регламентируются ГОСТами.

Различают молоты простого действия, когда пар или воздух только поднимают поршень, и двойного действия, когда энергоноситель создает дополнительное деформирующее усилие.

Прессы ковочные гидравлические – машины статического действия. Продолжительность деформации составляет до десятков секунд. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса. Выбираются прессы по номинальному усилию, которое составляет 5…100 МН. Применяют в основном для получения крупных заготовок из слитков.

Конструирование кованых заготовок и оснастки.

Чертеж поковки составляют по рабочему чертежу детали установлением припусков на механическую обработку, допусков на ковку и напусков на поковку. Значения этих величин устанавливаются ГОСТами: на поковки, получаемые на молотах – ГОСТ 7829; на поковки, получаемые на прессах – ГОСТ 7869.

При разработке чертежа поковки следует учитывать специфику техники ковки и избегать нехарактерных для нее форм и конфигураций. Поковки должны быть простыми, очерченными цилиндрическими поверхностями и плоскостями.

 

Правильные и нежелательные формы поковок

 

В поковках следует избегать конических и клиновых поверхностей, взаимных пересечений цилиндрических поверхностей, а также пересечений цилиндрических поверхностей с призматическими участками деталей. Предпочтительнее назначать односторонние выступы, взамен двухсторонних, особенно для мелких деталей. Следует избегать ребристых сечений, бобышек, выступов и т.п., так как эти элементы в большинстве случаев получить ковкой невозможно. Ребра жесткости в поковках недопустимы. Детали с резкой разницей размеров поперечных сечений или сложной формы следует заменять сочетанием более простых кованых деталей. Детали сложной формы целесообразно выполнять сварными из нескольких поковок или из кованых и литых элементов.

Объемная штамповка и оснастка для неё.

 

Объемной штамповкой называют процесс получения поковок, при котором формообразующую полость штампа, называемую ручьем, принудительно заполняют металлом исходной заготовки и перераспределяют его в соответствии с заданной чертежом конфигурацией.

Применение объемной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приемами свободной ковки.

Объемную штамповку осуществляют при разных температурах исходной заготовки и, в соответствии с температурой, делят на холодную и горячую. Наиболее широкое распространение получила горячая объемная штамповка (ГОШ), которую ведут в интер